[发明专利]用于检测半导体异常的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于检测半导体衬底中异常的装置和方法。

背景技术

在半导体部件和集成电路的半导体处理和制造中，质量控制在制造过程的每个阶段都 是非常重要的。这种质量控制在很大程度上是指缺陷检测，尤其是对诸如裂(crack)和微 裂(micro-crack)、划痕、脏污、空隙等半导体衬底异常的检测。因为即使是衬底中的微 裂(穿透或不穿透)也可能在进一步的处理期间导致衬底的破损，所以能够在处理早期阶 段检测这些裂是非常重要的。例如，对于太阳能电池生产来说，使用了非常易碎的多晶硅 衬底。如果存在微裂，则衬底将很可能在进一步的处理期间破损。

半导体衬底的质量控制严重依赖于光学检查，因为对于检测异常来说，光学检查方法 与其他检查方法相比在吞吐率方面是有益的。

以光学方式检测半导体衬底上异常的一种普遍方法是将待检查的衬底部分的图像与 基本上不包含至少任何待检测异常类型的异常的这些衬底部分图像进行比较。前者通常被 称为检查图像，而后者通常被称为参考图像。为了比较两种图像，则从检查图像减去参考 图像。在减去操作之后，比固定阈值高的像素值被标记为表面异常。

然而，该方法仅可以在参考图像具有与检查图像基本上相同的灰度值(即相同的背景 图像)时应用。另外，其仅可以在检查图像和参考图像之间不存在几何变化(例如缩放或 扭曲)并且两种图像均可以良好对齐时应用，以便于从来自于彼此的精确相应衬底部分减 去图像并且不会由于未对齐而导致错误肯定。

在某些情况下，具有与检查图像基本上相同的灰度值的参考图像并非是可获得的，只 是因为待检查的半导体衬底从来不与可以用作参考表面的相应衬底等同。

一个证明参考检查方法的不足之处的例子是检查用于太阳能电池生产的多晶硅衬底。 其表面的晶体边界图形从来不是等同的。结果，具有与检查图像相同灰度值的参考图像可 能永远不会被捕获。

已经提出了数种方法和装置来潜在地缓解上述问题。例如，在“Solar Cell Crack Inspection by Image Processing(通过图像处理进行太阳能电池的裂检查)”中，Fu Zhang 等人提出了所谓的非参考方法，即其中不使用参考图像的检查方法。高斯-拉普拉斯5X5 滤波被用来锐化图像，这在计算上是非常昂贵的。另外，仅给出了在具有同种图形的太阳 能电池上的测试结果。

在DE-A1-10 2005 061 785中描述了另一种用于检测微裂的方法还有装置，其中以红 外背光和漫射的可见前光照亮衬底，并且其中捕获并图像处理两种衬底图像。为了在不同 的波长捕获两种图像，需要两种具有不同焦平面的照相机，这是非常昂贵的，并且要求对 两种照相机的非常精确的校准。

在EP-A1-0 985 924中描述了用于检测微裂的方法和装置的第二种例子，其中应用了 成某个角度的2微米以上红外前(front)照明装置。至此，使用了昂贵的低分辨率照相机。

鉴于现有技术的方法和装置的以上缺点，本发明的目的在于提供用以非参考方式来检 测半导体衬底异常(例如裂、划痕、空隙、凹点)或者衬底中包括的异物以便于能够选出 有缺陷的衬底的方法和装置。

具体来说，本发明的目的在于提供用于检测多晶硅衬底中穿透或非穿透的微裂的方法 和装置。

本发明的进一步的目的在于提供用以与已知的现有技术方法和装置相比不那么昂贵 的方式检测半导体衬底异常(包括微裂)的方法和装置。

本发明通过提供一方法并且通过提供优选地使用单个照相机执行这样的方法的装置 来满足上述目的，所述方法包括使用高通卷积滤波的图像和权重图像(weight image)的 乘积进行的图像处理。

发明内容

本发明涉及用于检测半导体衬底中异常的方法，所述方法包括以下步骤：

a.提供半导体衬底，

b.制作所述衬底的检查图像I，

c.通过图像处理从图像I生成图像K，

d.通过使图像K二值化而生成图像B，

e.使用图像B检视图像I；

其特征在于，步骤c包括将得自于图像I的高通卷积滤波图像G(I)乘以第一权重图像 W1。

进一步，本发明涉及用于检测半导体衬底中异常的装置，所述装置包括：

a.用于保持半导体衬底的装置，

b.用于照亮所述衬底背侧的背光