[发明专利]无损检测及制造计量系统和方法

说明书

通过无损系统和方法测量或检测样本。多个光脉冲从光源发射。这些光脉冲被分离成泵浦脉冲和探测脉冲。第一探测脉冲在第一泵浦脉冲到达样本的表面之后的第一持续时间之后到达该表面。第二泵浦脉冲在该第一探测脉冲之后的持续时间之后到达该表面。当该第二泵浦脉冲反射出该样本时，该第二泵浦脉冲可被由该第一探测脉冲生成的声波改变。可分析所反射的第二泵浦脉冲以确定该样本的特性。

本申请作为于2020年5月22日提交的PCT国际申请并且要求于2019年5月23日提交的美国临时申请号62/851,929和于2019年5月23日提交的美国临时申请号62/851,905的优先权的权益，这两个临时申请全文以引用方式并入。

背景技术

检测和测量材料或产品以帮助确保那些产品的质量是在制造中有用的步骤。对于包括不易测量的微观元件的半导体晶圆或类似产品也是如此。计量系统先前已用于测量此类晶圆。改进那些计量系统(包括功率消耗、吞吐量和性能)是有利的。

相对于这些和其他一般考虑，已作出本文所公开的方面。另外，尽管可讨论相对具体的问题，但应当理解，这些示例不应受到解决背景技术中或本公开中的其他地方所识别的具体问题的限制。

发明内容

本公开的示例描述了用于测量、检测以及制造半导体、金属膜和需要微观测量技术的其他样本的系统和方法。在一方面，该技术涉及一种通过切换与泵浦光束和探测光束相关联的功能来通过光声计量表征样本的方法，其中第一泵浦脉冲在样本中生成第一声波。该方法包括通过在从第一泵浦脉冲起的第一持续时间之后将第一探测脉冲引导到样本的表面来生成第二声波，其中第一探测脉冲反射出该样本。该方法还包括在第一探测脉冲反射出该样本的表面之后的第二持续时间之后，将第二泵浦脉冲引导到该样本的表面，其中第二泵浦脉冲反射出该样本并且被第二声波改变。该方法也包括使用经反射的第二泵浦脉冲确定样本的第一特性。

在一个示例中，第一持续时间少于第二持续时间。在另一个示例中，该方法还包括基于第一探测脉冲确定在第一深度处的样本的第二特性，其中第一特性在第二深度处，并且第二深度大于第一深度。在又一个示例中，该方法还包括基于调节延迟阶段改变延迟。在再一个示例中，第二泵浦脉冲具有第一偏振并且第一探测脉冲具有第二偏振。在再一个示例中，该方法包括将第三泵浦脉冲和第三探测脉冲引导到样本上的与第一泵浦脉冲和第二探测脉冲被引导的位置不同的位置。在另一个示例中，第三泵浦脉冲是从第一泵浦脉冲分离出来的次级泵浦脉冲，并且第三探测脉冲是从第一探测脉冲分离出来的次级探测脉冲。

在另一方面，该技术涉及一种通过切换与泵浦光束和探测光束相关联的功能来通过光声计量表征样本的方法。该方法包括将第一泵浦脉冲引导朝向样本的表面，其中该第一泵浦脉冲在样本的本体中生成第一声波，以及将第一探测脉冲引导朝向样本的表面，其中该第一探测脉冲在样本的本体中生成第二声波。该方法也包括将第二泵浦脉冲引导朝向样本的表面，其中当第二泵浦脉冲从该样本的表面反射时，第二泵浦脉冲被第二声波改变以产生经反射的第二泵浦脉冲。该方法也包括基于所检测到的经反射的第二泵浦脉冲确定在第一深度处的样本的第一特性。

在一个示例中，该方法也包括检测经反射的第一探测脉冲，并且基于所检测到的经反射的第一探测脉冲确定在第二深度处的样本的第二特性。在另一个示例中，到达表面的第一泵浦脉冲和到达表面的第一探测脉冲之间的持续时间少于到达表面的第一探测脉冲和到达表面的第二泵浦脉冲之间的持续时间。在又一个示例中，第一深度大于第二深度。在另一个示例中，第一探测脉冲穿过可变延迟阶段并且该方法包括进一步的操作。例如，该方法也包括增加可变延迟阶段的长度；在增加可变延迟阶段的长度之后，将第三泵浦脉冲引导到表面，其中第三泵浦脉冲在样本中生成第三声波；将第二探测脉冲引导穿过可变延迟阶段并朝向样本的表面，其中：当第二探测脉冲从该样本的表面反射时，第二探测脉冲被第三声波改变以产生经反射的第二探测脉冲；第二探测脉冲在样本的本体中生成第四声波。该方法也可包括检测经反射的第二探测脉冲；以及基于所检测到的经反射的第二探测脉冲确定在第三深度处的样本的第三特性，其中第三深度大于第二深度。