什么是晶圓缺陷檢測設(shè)備？

發(fā)布時間：2023-07-26　點(diǎn)擊量：1577

什么是晶圓缺陷檢測設(shè)備？

晶圓缺陷檢測設(shè)備檢測晶圓上的異物和圖案缺陷，并確定缺陷的位置坐標(biāo)（X，Y）。
缺陷包括隨機(jī)缺陷和系統(tǒng)缺陷。
隨機(jī)缺陷主要是由異物粘附等引起的。因此，無法預(yù)測它將在哪里發(fā)生。檢測晶圓上的缺陷并定位它們（位置坐標(biāo)）是檢測設(shè)備的主要作用。
另一方面，系統(tǒng)缺陷是由掩模或暴露工藝條件引起的，并且可能發(fā)生在所有轉(zhuǎn)移芯片的電路模式中的同一點(diǎn)。
曝光條件非常困難，并且它們發(fā)生在需要微調(diào)的地方。
晶圓缺陷檢測設(shè)備通過將圖像與附近芯片的電路模式進(jìn)行比較來檢測缺陷。因此，傳統(tǒng)的晶圓缺陷檢測設(shè)備可能無法檢測到系統(tǒng)缺陷。
可以在圖案化工藝晶圓或鏡面晶圓上進(jìn)行檢測。對于它們中的每一個，設(shè)備的配置都是不同的。典型的檢測設(shè)備如下所述。

缺陷檢測原理

圖案化晶圓檢測系統(tǒng)

圖案化晶圓檢測設(shè)備包括SEM檢測設(shè)備、明場檢測設(shè)備和暗場檢測設(shè)備。它們各有各的特點(diǎn)，但基本的缺陷檢測原理是相同的。
半導(dǎo)體晶圓與具有相同圖案的電子設(shè)備并排制造。
隨機(jī)缺陷通常是由異物等碎屑引起的，顧名思義，它們發(fā)生在晶圓上未定的（隨機(jī)）位置。在特定位置重復(fù)發(fā)生的概率被認(rèn)為非常低。因此，缺陷檢測設(shè)備通過比較相鄰芯片（也稱為芯片）的圖案圖像并取差異來檢測缺陷。

圖5-1說明了圖案化晶圓上的缺陷檢測原理。
電子束和光沿芯片陣列捕獲晶圓上圖案的圖像。為了使缺陷檢查裝置檢測缺陷，請將要檢查的模具的圖像（1）與相鄰模具（2）的圖像進(jìn)行比較。
當(dāng)圖像經(jīng)過數(shù)字處理和減去時，如果根本沒有缺陷，則減法為“0"，未檢測到缺陷。另一方面，如圖所示，在減去（2）中的模具圖像有缺陷后，缺陷的圖像保留在差分圖像（3）中。然后，缺陷檢查器檢測到缺陷，并將其與其位置坐標(biāo)進(jìn)行登記。

無圖案晶圓檢測系統(tǒng)

無圖案晶圓檢測系統(tǒng)設(shè)計用于晶圓制造商的晶圓出貨檢驗(yàn)、設(shè)備制造商的晶圓驗(yàn)收檢驗(yàn)以及設(shè)備清潔度監(jiān)測。它用于設(shè)備狀態(tài)檢查等。設(shè)備狀況檢查還用于設(shè)備制造商的運(yùn)輸檢查和設(shè)備制造商在交付設(shè)備時的驗(yàn)收檢查。
將用于清潔監(jiān)測的鏡面晶片裝入制造設(shè)備，在設(shè)備中移動載物臺后，監(jiān)測異物程度并檢查設(shè)備的清潔度。

ベアウェーハの欠陥検出の原理（1）：ウェーハ上全面にレーザービームを照射 — 圖5-2 無圖案晶圓缺陷檢測原理（1）

圖5-2顯示了無圖案晶圓的缺陷檢測原理。
在沒有圖案的情況下，直接檢測缺陷，無需任何特定的圖像比較。
激光束照射在旋轉(zhuǎn)晶圓上并沿徑向移動（相對）以照射晶片的整個表面。

ベアウェーハの欠陥検出の原理（2）：レーザー光線が異物/欠陥に當(dāng)たって生じる散亂光を検出器が検出 — 圖5-3 無圖案晶圓缺陷檢測原理（2）

當(dāng)晶圓旋轉(zhuǎn)并且激光束擊中異物/缺陷時，光被散射，散射光被檢測器檢測到。這將檢測異物/缺陷。根據(jù)晶圓的旋轉(zhuǎn)角度和激光束的徑向位置，確定并記錄異物/缺陷的坐標(biāo)位置。
鏡面晶圓上的缺陷不僅是異物，還有COP等晶體缺陷。

一般來說，明場檢測設(shè)備適用于圖案缺陷的詳細(xì)檢測，而暗場檢測設(shè)備可以高速檢測，適用于許多晶圓的缺陷檢測。

SEM視覺檢測設(shè)備在晶圓表面上照射電子束，以檢測發(fā)射的二次電子和背散射電子。
SEM視覺檢查系統(tǒng)還檢測以圖像對比度（電壓對比度）形式發(fā)射的二次電子量，該量根據(jù)設(shè)備內(nèi)部布線的傳導(dǎo)狀態(tài)而變化。當(dāng)檢測高縱橫比接觸孔底部的連續(xù)性條件時，可以檢測到超薄的SiO2殘留物。