[發明專利]全表面薄膜計量系統

有效

• 申請號: 201780015931.0
• 申請日: 2017-03-27
• 公開（公告）號: CN109155263B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 李詩芳;L·尼古拉德斯;P·霍恩;R·葛雷茲
• 申請（專利權）人: 科磊股份有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 張世俊

本發明揭示一種系統，其經配置以對晶片的前表面、與所述前表面相對的后表面及/或所述前表面與所述后表面之間的邊緣執行計量。此可提供對所述晶片的所述后表面的全晶片計量及/或薄膜的計量。在實例中，可使用從晶片的后表面出射的亮場光的灰階圖像與參考晶片的灰階圖像的比率而確定受測試的所述晶片的所述后表面上的薄膜的厚度及/或光學性質。

相關申請案的交叉參考

本申請案主張2016年3月28日申請且被指定為第62/314,276號美國申請案的臨時專利申請案的優先權，所述美國申請案的揭示內容特此以引用方式并入。

技術領域

本發明涉及晶片檢驗及計量。

背景技術

晶片檢驗及計量系統通過檢測在制造過程期間發生的缺陷而幫助半導體制造商增加且維持集成電路(IC)芯片產量。檢驗及計量系統的一個目的是監測制造過程是否滿足規范。如果所述制造過程在既定規范范圍之外，那么檢驗及計量系統可指示問題及/或所述問題的來源，接著所述半導體制造商可解決所述問題及/或所述問題的來源。

半導體制造工業的演進對產量管理且尤其對計量及檢驗系統的需求越來越大。臨界尺寸在縮小，而晶片大小在增大。經濟性在驅動工業縮短實現高產量、高價值生產的時間。因此，最小化從檢測產量問題到修復所述問題的總時間決定了半導體制造商的投資回報。

半導體晶片可包含厚度可小于1nm到若干μm的薄膜，例如氧化物或氮化物。在晶片上，所述薄膜可存在于前表面(其通常包含額外層或半導體裝置)、前表面相對的后表面或前表面與后表面之間的邊緣上。化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、原子層沉積(ALD)及外延是可用來形成此薄膜的四種技術，但其它技術也是可行的。

這些薄膜的厚度可影響裝置性能或產量。半導體制造商通常想要檢驗或測量所述薄膜且尤其確定所述薄膜的厚度及性質。然而，確定厚度及(例如)光學性質可為具有挑戰性的。存在于半導體晶片的邊緣或后表面上的薄膜尤為如此。當前，不存在尤其當前表面經圖案化且無法放置于晶片卡盤上時對晶片的后表面進行計量的方法。也不存在提供“全晶片表面計量”或對晶片的全表面進行計量的方法。特定來說，無技術可在制造環境中提供后表面薄膜計量。因此，所需要的是經改進的計量硬件技術。

發明內容

在第一實施例中，提供一種系統。所述系統包括：載物臺，其經配置以固持晶片；至少一個光源，其經配置以在所述載物臺上的所述晶片的前表面、與所述前表面相對的后表面及所述前表面與所述后表面之間的邊緣處引導至少一個光束；至少三個檢測器，其經配置以接收經反射離開所述前表面、所述后表面及所述邊緣的所述光束；及控制器，其與傳感器電子通信。所述控制器經配置以對所述前表面、所述后表面及所述邊緣執行計量。所述系統可包含所述光源中的三者。所述光源可包含至少一個有色發光二極管。所述控制器可經配置以基于使用所述檢測器確定的檢驗結果而執行計量。

所述控制器可包括處理器，且所述處理器可經編程以通過使用硬件模型、第一薄膜堆疊模型及第二薄膜堆疊模型測量從所述晶片的所述后表面出射的亮場光的灰階圖像與參考晶片的比率而確定所述晶片的所述后表面上的所述薄膜的厚度。所述硬件模型包含系統的硬件參數。所述第一薄膜堆疊模型對應于所述參考晶片。所述第二薄膜堆疊模型對應于所述晶片。

在第二實施例中，提供一種方法。所述方法包括校準用于晶片的前表面、與所述前表面相對的后表面及所述前表面與所述后表面之間的邊緣的計量的計量系統。使用所述計量系統對所述晶片的所述前表面、與所述前表面相對的所述后表面及所述前表面與所述后表面之間的所述邊緣執行計量。可使用三個光源照明所述晶片，使得所述光源中的一者用于所述前表面、所述光源中的一者用于所述后表面及所述光源中的一者用于所述邊緣。可使用三個檢測器從所述前表面、所述后表面及所述邊緣接收光。可使用所述前表面、所述后表面及所述邊緣的檢驗結果執行所述計量。