[发明专利]基于X射线检验集成电路的方法和系统

说明书

在一个实施例中，一种自动化高速X射线系统可以在与被检验样本的平面基本正交的方向上生成所述被检验样本的高分辨率的X射线图像。所述系统可以基于与所关注的第一要素相关联的X射线图像的灰度值来确定所述被检验样本中所述所关注的第一要素的第一部分的第一横截面形状。所述系统可以确定所述被检验样本中所述所关注的第一要素的第二部分的第二横截面形状。所述第二横截面形状可以基于与所述所关注的第一要素相关联的X射线图像的灰度值来确定。所述系统可以基于所述第一横截面形状与所述第二横截面形状的比较来确定与所述被检验样本中的所述所关注的第一要素相关联的一个或多个第一计量参数。

技术领域

本发明涉及集成电路制造技术。

背景技术

集成电路(IC)部件在制造过程中可以通过焊料凸块接合到基板。然而，在一些情况下，IC部件和相应的基板可能会失准。由于光学光子或电子无法充分穿透IC、中介体或Cu-Cu直接接合的晶粒以提供IC的内部视图，因此，使用光学光子或电子来检验硅晶圆的检验技术只能从外部检验IC。由于X射线能穿透许多层的封装，因此，X射线检验可以提供IC的内部视图。

传统的X射线技术，诸如，计算机断层扫描(CT)，需要拍摄大量的横截面图像来重建被检验物体的3D模型，这非常耗时，且不适合用于检验IC。

发明内容

本文描述的特定的实施例涉及基于相关联焊料凸块的计量信息来测量集成电路(IC)部件相对于相应基板的放置参数的系统和方法。自动化高速X射线检验系统(在下文中称为“X射线检验系统”或“系统”)可以用于检验已封装的IC或部分封装的IC，以测量IC部件(例如，晶粒)相对于相应基板的放置信息(例如，对准参数，诸如，移位的距离、旋转的角度、倾斜的角度、垂直位置偏移等)。系统可以捕获被检验IC的一个或多个X射线图像(例如，俯视(top-down)的X射线图像或从不同角度捕获到的多个X射线图像)，并基于捕获到的X射线图像来确定焊料凸块的计量信息(例如，尺寸、直径、形状、位置等)。为了生成被检验样本的俯视的X射线图像，系统可以在与被检验样本的平面基本上正交的方向上生成被检验样本的X射线图像。系统可以使用计算机算法来提取被检验样本中所关注的要素的不同部分的横截面形状。例如，系统可以使用边缘滤波器来提取被检验样本(例如，IC封装)中焊料凸块的第一部分(例如，顶部)的第一横截面形状(例如，椭圆形或圆形)。然后，系统可以使用边缘滤波器来提取被检验样本中同一焊料凸块的第二部分(例如，底部)的第二横截面形状(例如，椭圆形或圆形)。边缘滤波器可以基于与被检验样本中的焊料凸块相关联的俯视X射线图像的灰度值来提取或确定这些横截面形状。之后，系统可以将第一与第二横截面形状进行比较，以确定与所关注的要素相关联的一个或多个计量参数(例如，偏移距离、偏移方向、尺寸、关系)，并使用这些计量参数来检测被检验样本中的缺陷。在特定的实施例中，系统可以将被检验的焊料凸块的X射线图像与基于参考零件(例如，其中部件与基板对准的标准IC零件，或相同类型的一定数量的IC零件的平均化)生成的参考图像进行比较。系统可以从被检验的凸块的X射线图像中减去参考X射线图像，并基于残留图案中的残留像素的值来确定这些焊料凸块的计量信息。之后，系统可以基于相关联焊料凸块的计量信息来计算出IC部件的放置参数值(例如，对准参数)。因此，系统可以基于单个俯视的X射线图像或从不同角度捕获到的几个X射线图像间接地测量IC部件的放置参数。