在半導(dǎo)體制造過程中,前期的全自動(dòng)晶圓缺陷檢測技術(shù)非常重要。因?yàn)樵诤蠖说纳a(chǎn)流程中,通常會(huì)有多片晶圓粘合到一起,或者把晶圓粘合到不透明的材料上。因?yàn)榘雽?dǎo)體材料對可見光都是不透明的,所以很難用可見圖像技術(shù)對粘合效果做表征或者檢測粘合表面的污染。
比如MEMS的分選就是典型的應(yīng)用。MEMS是把微型機(jī)械部件、微型傳感器、微電路集成到一個(gè)芯片上;為確保MEMS的運(yùn)作,對其進(jìn)行缺陷檢測是至關(guān)重要的,但很多機(jī)械性能無法通過電氣或功能測試來確定。因?yàn)檫@些缺陷往往位于基板上或器件與封蓋晶圓之間連接的紐帶上,所以單純的可見光圖像檢測技術(shù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此,近紅外檢測是作為一種無損的技術(shù)既可以檢測上下表面的缺陷,也可以檢測器件內(nèi)部的缺陷。理論上講,這種技術(shù)可以檢測所有的缺陷,例如,檢測顆粒(污染),蝕刻線和對齊標(biāo)記,結(jié)構(gòu),完整性,空隙率以及燒結(jié)工藝的質(zhì)量,這里不再一一列舉。
目前,用于檢測粘合MEMS晶圓片的技術(shù)有很多種;每一種技術(shù)都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。
*種,超聲檢測;超聲波檢測是利用晶圓的缺陷會(huì)改變超聲反射波形,然后利用超聲探頭掃描晶圓,從而能夠檢測晶圓的缺陷;但是在因?yàn)槁暡ㄊ且环N成像介質(zhì),因此超聲檢測能夠有效檢測空隙率和裂縫,但是,在橫向分辨率相對較差,無法用于缺陷尺寸的準(zhǔn)確測量。對于超聲檢測技術(shù),需要把晶圓浸入到導(dǎo)聲的溶液中,所以在超聲檢測后,需要多了一道清洗的工藝,以避免晶圓受到二次污染,所以大大限制了超聲檢測技術(shù)的應(yīng)用。
第二種,長波紅外檢測;長波紅外成像技術(shù)也有用于晶圓的缺陷檢測,因?yàn)殚L波紅外光可以有效穿透硅材料,通常我們會(huì)在溴鎢燈前面加上紅外濾光片來得到一個(gè)長波紅外光源,然后利用特殊設(shè)計(jì)的成像傳感器來獲取硅晶圓的透射圖像,并做分析處理;該技術(shù)方案主要的不足在于,Raleigh判據(jù)決定長波紅外的成像分辨率較差,而且長波紅外的高速、高分辨率的成像傳感器目前并沒有很好的商業(yè)化設(shè)備;
第三種方法是X-射線檢測。這種技術(shù)首先是由微納器件產(chǎn)生X-射線輻射,X-Ray穿透晶圓并成像到X-Ray成像設(shè)備上。目前通用的成像設(shè)備有帶像增強(qiáng)器的CCD,帶閃爍體的CCD或者X-Ray相機(jī);因?yàn)閄-Ray的波段非常短,理論上分辨率優(yōu)于長波段的紅外和聲波檢測系統(tǒng)。但是X-Ray檢測技術(shù)的局限性在于X-Ray是電離輻射,所以需要有效的屏蔽防護(hù);而且硅對X-Ray的穿透率比較高,所以圖像的對比度會(huì)比較差,從而很難有效區(qū)分結(jié)構(gòu)上的微小缺陷;
新的檢測技術(shù)
除了以上介紹的幾種技術(shù)以外,還有另外一種技術(shù)是利用窄帶的近紅外光的檢測技術(shù)。近紅外晶圓檢測系統(tǒng)需要一個(gè)固態(tài)光源,紅外光學(xué)系統(tǒng),以及近紅外高速、高分辨率的成像傳感器。zui近幾年,隨著固態(tài)光源技術(shù)及近紅外傳感技術(shù)發(fā)展,固態(tài)紅外光源的強(qiáng)度不斷增強(qiáng),而且傳感器的靈敏度不斷提升,近紅外成像技術(shù)成為了一種有效檢測晶圓缺陷的手段。
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