[发明专利]一种非破坏性光学检测系统

说明书

本发明提供一种非破坏性光学检测系统，用以检测集成电路沉积的多个膜层的厚度，其包括一检测单元以及一转换单元，检测单元包括对应待测的集成电路而设的光学传感器，光学传感器能够发出包括两种以上不同波长范围的光源，以发出对应于膜层的材质能够穿透的一检测光波，检测光波遇到集成电路所测的膜层的界面时产生一反射光波，反射光波经光学干涉而被光学传感器接收以产生一光谱信号。转换单元电性连接于检测单元，转换单元接收光谱信号并通过光谱分析以获得一波形强度，并以波形强度计算出所测的膜层的厚度。

技术领域

本发明涉及一种非破坏性光学检测系统，具体涉及一种可测得集成电路的总厚度以及各膜层厚度的非破坏性光学检测系统。

背景技术

半导体制程的集成电路(Integrated Circuit , IC)，其膜厚度测量可分为破坏性检测与非破坏性检测。以破坏性检测而言，检测仪器如α -Step 薄膜厚度轮廓测量仪与SEM 扫描式电子显微镜，集成电路经破坏性检测后会造成损伤，且有检测时间长的问题，不利于大量集成电路的检测及维持集成电路的生产质量。

而对非破坏性检测而言，检测仪器例如2D X-Ray检测仪及3D X-Ray检测仪，其中，2D X-Ray检测仪以X-ray穿透集成电路，接收器依据内部密度的高低而获得对应能量的多少，通过方式成像并取得集成电路的膜厚度 ；另3D X-Ray检测仪，是以非破坏性X射线透视技术，并搭配光学物镜提高放大倍率进行实验检测，其实验过程是将集成电路固定后进行360°旋转，在这过程中，收集集成电路各个不同角度的2D穿透影像，再利用计算机运算重构出集成电路的实体影像。然而，现有技术中集成电路以非破坏性检测的技术，大致有以下问题：

1. 集成电路经长膜、微影以及蚀刻等半导体制程后，所成型的结构体通常是多个的膜层所沉积迭成，而每一膜层于沉积时具有一定的厚度标准，现有技术中非破坏性检测却只能检测集成电路的整体厚度，无法对于各膜层的厚度进行量测，所以无法得知各膜层的厚度是否符合标准。

2.现有技术中非破坏检测是以光波穿透集成电路以进行厚度的检测方式，当集成电路所堆栈的多个膜层中包括有无法被光穿透的膜层，例如金属层在光波的强度不足时有无法穿透的问题，又或者是白光遇到硅晶层时被吸收而无法穿透的问题有待解决，故以非破坏检测的方式欲测得集成电路的膜层厚度，仍有相当大的改善空间，此即本发明的主要重点所在。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种非破坏性光学检测系统，通过提供两种以上不同波长范围的光源，使发出的检测光波可对应于集成电路的膜层材质进行穿透，以此测得集成电路各膜层的厚度。

本发明的一项实施例提供非破坏性光学检测系统，其用以检测集成电路沉积有多个膜层的厚度，包括一检测单元以及一转换单元，其检测单元包括一光学传感器，其对应待测的集成电路而设，光学传感器包括两种以上不同波长范围的光源，以发出对应于检测膜层的材质可穿透的一检测光波，检测光波遇集成电路所测的膜层的界面时，会产生一反射光波，由此反射光波经光学干涉而被光学传感器接收，以产生一光谱信号，而转换单元与检测单元电性连接，转换单元在接收光谱信号并通过光谱分析以获得一波形强度，并以波形强度计算出所测的膜层的厚度。

其中，波形强度为所测的膜层的折射率随波长的变化率，转换单元以波形强度对应的所述折射率及所述波长，经快速傅立叶变换进行波形分析，以计算出所测的膜层的厚度。

其中，检测单元具有一折射率储存模块，折射率储存模块储存所述膜层于不同材质下的折射率，前述快速傅立叶变换进行波形分析时，所测的膜层依折射率信息模块对应储存的折射率进行波形分析。

其中，光学传感器包括一白光传感器以及一近红外光传感器，白光传感器可发出白光，而近红外线传感器可发出近红外光。

其中，所述白光传感器为彩色共焦式白光传感器，其光点直径介于3.5μm至750μm的间。

其中，所述近红外光传感器的近红外光波长的区间为960 nm ~1580nm。