[發明專利]檢測晶片的系統和方法

有效

• 申請號: 201410258203.0
• 申請日: 2010-01-13
• 公開（公告）號: CN104091766B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 阿杰亞拉里·阿曼努拉;葛漢成
• 申請（專利權）人: 聯達科技設備私人有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66;H01L21/67;G01N21/89
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 陳小雯

技術領域

本發明涉及一種晶片檢測的工序。尤其涉及用于檢測半導體元件的自動化系統和方法。

背景技術

保證半導體元件，例如半導體晶片和芯片生產質量的能力在半導體制造業中的重要性日益增加。半導體晶片的制造工藝通過不斷的改進，將數量越來越多的特征尺寸納入到表面面積跟小的半導體晶片中。因此，光刻工藝用于半導體晶片的生產變得越來越成熟，使得數量越來越多的特征尺寸納入到表面面積跟小的半導體晶片中(例如，獲得更高性能的半導體晶片)。因此，半導體晶片上可能的誤差尺寸通常在微米到亞微米的范圍內。

顯然，半導體晶片的制造對改善半導體晶片生產質量控制和確保高質量的半導體晶片生產的檢測工序的迫切需求日益增加。半導體晶片通過檢測后發現的缺陷一般有表面有微粒、瑕疵、波動和其他不平整的地方。這些缺陷能影響到半導體晶片的最終性能。因此，在半導體晶片的生產過程中去除或杜絕半導體晶片的缺陷是非常重要的。

半導體檢測系統和工序已經變得十分先進。例如，使用更高分辨率的成像系統，更快的計算機和精確度更高的機械裝載系統。另外，從以往來看，半導體晶片的檢測系統、方法和技術至少要利用到明場照明、暗場照明和空間過濾波術中的一種。

利用明場成像，半導體晶片上的小顆粒會使光形成散射，導致光線偏離成像設備的聚光孔徑，從而導致返回到成像設備的光能變少。當顆粒比透鏡或數字化像素的光點擴散函數還小時，顆粒周圍領域內的明場光能聚集了大量顆粒的光能，從而導致很難發現這些顆粒。另外，非常小的光能的減少是因為小顆粒的尺寸經常被顆粒周圍的反射率的變化掩蓋，從而導致缺陷檢測出現誤差的情況增多。為了克服上述的現象，半導體檢測系統已經裝備了具有更高分辨率的高端照相機，這種照相機能夠拍攝到半導體晶片上更小表面的圖像。明場圖像通常有更好的像素對比并且這也有利于估計缺陷的尺寸以及在檢測暗的缺陷時。

暗場成像和它的優點在本技術領域中是眾所周知的。暗場成像已經被用于一些現存的半導體晶片檢測系統中。暗場成像一般是依靠光線入射到待檢物體上的角度。在一個相對于待檢物品的水平面較低的角度(例如3到30度)，暗場成像一般生成一個黑色的圖像除了有缺陷的位置不是黑色的，例如表面的顆粒，瑕疵和其他不平整的地方。這種暗場成像的特殊應用是照亮尺寸小于用來生成暗場圖像的透鏡的解析尺寸的缺陷。在一個相對于待檢物品的水平面較高的角度(例如30到85度)，暗場成像一般能生成更好的明暗對比圖來與明場圖像作比較。這種高角度的暗場成像的特殊應用提高了鏡面加工或透明物體的表面上不平整的對比程度。此外，高角度的暗場成像提高了傾斜物品的成像質量。

半導體晶片的光的反射率對于每一次明場和暗場成像所得到的圖像質量來說通常具有重大的影響。存在于半導體晶片上的微觀結構和宏觀結構影響著半導體晶片的光的反射率。一般來說，半導體晶片所反射的光的數量是由入射光的方向或角度、觀察的方向和半導體晶片表面的光的反射率而作用的。光的反射率依次由入射光的波長和半導體晶片的制造材料決定。

通常很難控制用于檢測的半導體晶片的光的反射率。這是因為半導體晶片由多層材料組成。每一層材料都能透過不同波長的光，例如不同的速度。另外，各層都有不同的光源滲透率甚至是反射率。因此，對于本技術領域中的技術人員來說，光的使用或使用單一波長或窄帶光，通常會影響到采集的圖像的質量是顯而易見的。需要經常利用多重空間濾波器或波長調諧器來改變單一波長或窄帶光，這通常是不方便的。為了緩解這樣問題，使用寬頻照明是很重要的(例如，波長范圍較寬的光源)，例如寬頻照明的波長范圍在300納米至1000納米之間。

寬頻照明對于采集高質量圖像和檢測表面反射率范圍廣泛的半導體晶片來說有重大的影響。另外，晶片檢測系統通過利用多個照明角度或明暗反差來提高發現缺陷的能力，例如，利用明場和暗場照明。目前市場上的晶片檢測系統通常沒有利用多個角度的照明和完全的寬頻波長的光源。

目前能得到的晶片檢測系統或裝備通常利用下列方法的一種在晶片檢測的過程中獲得多種反應：

(1)帶有多重照明的多重圖像采集裝置(Multiple?Image?Capture?Devices?MICD)