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3D激光檢測：支持微凸點(diǎn)技術(shù)
微凸點(diǎn)晶圓的出現(xiàn)使測量和檢測技術(shù)面臨著巨大的挑戰(zhàn)，對該技術(shù)的zui基本要求是任一可行的檢測技術(shù)必須能達(dá)到測量微凸點(diǎn)特征尺寸所需的分辨率和靈敏度。在50µm（2密爾）節(jié)距上制作25µm（1密爾）凸點(diǎn)的芯片技術(shù)，目前正在開發(fā)中，更小凸點(diǎn)直徑和更細(xì)節(jié)距的技術(shù)也在發(fā)展中。另外，當(dāng)單個(gè)芯片上凸點(diǎn)數(shù)量超過10,000個(gè)時(shí)，晶圓檢測系統(tǒng)必須有能力來處理凸點(diǎn)數(shù)迅速增加的芯片和晶圓。分析軟件和計(jì)算機(jī)硬件必須擁有足夠高的性能來存儲和處理每個(gè)晶圓上所存在的數(shù)百萬個(gè)凸點(diǎn)的位置和形貌數(shù)據(jù)。
激光三角測量術(shù)
發(fā)展的凸點(diǎn)檢測設(shè)備采用了激光三角檢測術(shù)，經(jīng)特別設(shè)計(jì)的光學(xué)組件和分析算法，在全速生產(chǎn)情況下可對微凸點(diǎn)的特征尺寸進(jìn)行高質(zhì)量的檢測。這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)用于類似尺寸金凸點(diǎn)的檢測上，也適合用于當(dāng)前和即將出現(xiàn)的微凸點(diǎn)技術(shù)中。
在激光三角檢測術(shù)中，用一精細(xì)聚焦的激光束來掃描圓片表面，光學(xué)系統(tǒng)將反射的激光聚焦到探測器（圖1）。采用3D激光三角檢測術(shù)來檢測微凸點(diǎn)的形貌時(shí)，在精度、速度和可檢測性等方面它具有明顯的優(yōu)勢。這一檢測技術(shù)目前所面臨的挑戰(zhàn)包括有凸點(diǎn)的尺寸和凸點(diǎn)之間的間隔都很小，以及在整個(gè)圓片上布滿有數(shù)百萬個(gè)凸點(diǎn)。
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圖1. 激光三角檢測術(shù)通過對聚焦激光探測束的反射來推算凸點(diǎn)的高度
激光三角檢測術(shù)在激光探測束的掃描過程中能獲得硅基片和凸點(diǎn)頂部數(shù)據(jù)，由于它對凸點(diǎn)表面及其周邊的基片只進(jìn)行單次的掃描，這樣就可以消除了在不同高度進(jìn)行多次掃描而帶來的誤差和內(nèi)在的不確定性。單次掃描方法可對z方向進(jìn)行高準(zhǔn)確度和高精密度的檢測，其性能可以達(dá)到探測器的理論分辨率——這要比目前凸點(diǎn)尺寸小一個(gè)數(shù)量級以上。
激光三角檢測術(shù)除了具有很高的檢測準(zhǔn)確度和度以外，它還具有與生產(chǎn)能力相當(dāng)?shù)臋z測速度，數(shù)據(jù)的采集速率足以滿足大生產(chǎn)過程中對整個(gè)圓片進(jìn)行檢測的需求。在全晶圓檢測模式中，系統(tǒng)通過一系列相近的線掃描來覆蓋整個(gè)圓片，單個(gè)掃描為600µm寬的長條形區(qū)域，所產(chǎn)生的典型數(shù)據(jù)密度為40,000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)/mm2（圖2）。變換采樣密度可對檢測過程進(jìn)行優(yōu)化，以zui大程度地滿足某些特別應(yīng)用對分辨率、度和產(chǎn)量的要求，而且還可以很容易地滿足將來凸點(diǎn)直徑和節(jié)距進(jìn)一步減小后對檢測的要求。數(shù)據(jù)密度能夠根據(jù)所需的特征尺寸和產(chǎn)量進(jìn)行增加或減小。該系統(tǒng)可以在高產(chǎn)量下實(shí)現(xiàn)全晶圓的檢測，通過實(shí)施僅檢測芯片的采樣計(jì)劃，就有可能在維持檢測統(tǒng)計(jì)有效性的情況下來增加檢測產(chǎn)量。
圖2. 全圓片激光掃描可獲得40,000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)/mm2
可檢測性
可以根據(jù)用戶的需求來選擇檢測系統(tǒng)上X和Y方向上各數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的間隔。這一內(nèi)在的可測性使得用戶可以通過調(diào)整采樣密度來優(yōu)化整個(gè)檢測過程，以適應(yīng)某項(xiàng)特殊應(yīng)用中對檢測速度、分辨率和精度的不同要求。隨著凸點(diǎn)尺寸在不斷地減小，這就需要增加采樣密度來使檢測質(zhì)量能保持一個(gè)*的平衡。
線掃描照相機(jī)
對凸點(diǎn)工藝進(jìn)行表征和監(jiān)控的關(guān)鍵是對凸點(diǎn)體積的計(jì)算。例如，某個(gè)凸點(diǎn)如果超出了其設(shè)計(jì)的體積量，就意味著在其上游工藝的模板層面可能出了問題。的體積測量需要地測定凸點(diǎn)的高度和直徑。一個(gè)具有時(shí)間延遲的積分線掃描照相機(jī)在測量直徑的精度上與激光三角檢測術(shù)測量高度的精度基本相當(dāng)。將這二者相結(jié)合，就能對凸點(diǎn)體積進(jìn)行高準(zhǔn)確度、高度和高產(chǎn)量的檢測，這對微凸點(diǎn)大生產(chǎn)進(jìn)行工藝控制是必需的。
彩色的等高圖標(biāo)示出了凸點(diǎn)的高度、共面性、凸點(diǎn)直徑和圓片上每一凸點(diǎn)的體積（圖3）等信息。通過這種直觀的、可視化的顯示形式，我們可以在芯片和整個(gè)晶圓層面上來觀察測量數(shù)據(jù)的變化趨勢，以對工藝參數(shù)的偏離提供一個(gè)快速、的檢測，確認(rèn)其產(chǎn)生的根本Ô¬因，以及對相應(yīng)糾正行為的評估等。
圖3. 凸點(diǎn)檢測結(jié)果的直觀化和可視化顯示，很容易在芯片和整個(gè)晶圓層面上辨認(rèn)出凸點(diǎn)形貌的變化趨勢
在凸點(diǎn)檢測中所探測到的初始缺陷包括有：凸點(diǎn)間空隙中的焊料橋連缺陷和凸點(diǎn)缺失缺陷。