[发明专利]全表面薄膜计量系统

说明书

本发明揭示一种系统，其经配置以对晶片的前表面、与所述前表面相对的后表面及/或所述前表面与所述后表面之间的边缘执行计量。此可提供对所述晶片的所述后表面的全晶片计量及/或薄膜的计量。在实例中，可使用从晶片的后表面出射的亮场光的灰阶图像与参考晶片的灰阶图像的比率而确定受测试的所述晶片的所述后表面上的薄膜的厚度及/或光学性质。

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2016年3月28日申请且被指定为第62/314,276号美国申请案的临时专利申请案的优先权，所述美国申请案的揭示内容特此以引用方式并入。

技术领域

本发明涉及晶片检验及计量。

背景技术

晶片检验及计量系统通过检测在制造过程期间发生的缺陷而帮助半导体制造商增加且维持集成电路(IC)芯片产量。检验及计量系统的一个目的是监测制造过程是否满足规范。如果所述制造过程在既定规范范围之外，那么检验及计量系统可指示问题及/或所述问题的来源，接着所述半导体制造商可解决所述问题及/或所述问题的来源。

半导体制造工业的演进对产量管理且尤其对计量及检验系统的需求越来越大。临界尺寸在缩小，而晶片大小在增大。经济性在驱动工业缩短实现高产量、高价值生产的时间。因此，最小化从检测产量问题到修复所述问题的总时间决定了半导体制造商的投资回报。

半导体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(其通常包含额外层或半导体装置)、前表面相对的后表面或前表面与后表面之间的边缘上。化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)及外延是可用来形成此薄膜的四种技术，但其它技术也是可行的。

这些薄膜的厚度可影响装置性能或产量。半导体制造商通常想要检验或测量所述薄膜且尤其确定所述薄膜的厚度及性质。然而，确定厚度及(例如)光学性质可为具有挑战性的。存在于半导体晶片的边缘或后表面上的薄膜尤为如此。当前，不存在尤其当前表面经图案化且无法放置于晶片卡盘上时对晶片的后表面进行计量的方法。也不存在提供“全晶片表面计量”或对晶片的全表面进行计量的方法。特定来说，无技术可在制造环境中提供后表面薄膜计量。因此，所需要的是经改进的计量硬件技术。

发明内容

在第一实施例中，提供一种系统。所述系统包括：载物台，其经配置以固持晶片；至少一个光源，其经配置以在所述载物台上的所述晶片的前表面、与所述前表面相对的后表面及所述前表面与所述后表面之间的边缘处引导至少一个光束；至少三个检测器，其经配置以接收经反射离开所述前表面、所述后表面及所述边缘的所述光束；及控制器，其与传感器电子通信。所述控制器经配置以对所述前表面、所述后表面及所述边缘执行计量。所述系统可包含所述光源中的三者。所述光源可包含至少一个有色发光二极管。所述控制器可经配置以基于使用所述检测器确定的检验结果而执行计量。

所述控制器可包括处理器，且所述处理器可经编程以通过使用硬件模型、第一薄膜堆叠模型及第二薄膜堆叠模型测量从所述晶片的所述后表面出射的亮场光的灰阶图像与参考晶片的比率而确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统的硬件参数。所述第一薄膜堆叠模型对应于所述参考晶片。所述第二薄膜堆叠模型对应于所述晶片。

在第二实施例中，提供一种方法。所述方法包括校准用于晶片的前表面、与所述前表面相对的后表面及所述前表面与所述后表面之间的边缘的计量的计量系统。使用所述计量系统对所述晶片的所述前表面、与所述前表面相对的所述后表面及所述前表面与所述后表面之间的所述边缘执行计量。可使用三个光源照明所述晶片，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边缘。可使用三个检测器从所述前表面、所述后表面及所述边缘接收光。可使用所述前表面、所述后表面及所述边缘的检验结果执行所述计量。