一种非破坏性光学检测系统技术方案

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种非破坏性光学检测系统
本专利技术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。
技术介绍
半导体制程的集成电路(IntegratedCircuit,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2DX-Ray检测仪及3DX-Ray检测仪，其中，2DX-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3DX-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，此即本专利技术的主要重点所在。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术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。本专利技术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960nm~1580nm。其中，检测单元包括一控制模块，控制模块电性连接白光传感器及近红外光传感器，控制模块根据待测集成电路的所述膜层的材质而转换所述白光传感器或所述近红外光传感器发出的检测光波。进一步包括一检测平台以及一机械手臂，机械手臂可相对检测平台移动，机械手臂将包括所述集成电路的晶圆置放于检测平台。进一步包括一位移模块设于检测平台旁，光学传感器设于位移模块而可发出检测光波时沿所述集成电路的范围位移，以检测各膜层的厚度及形状。集成电路经沉积所堆栈的不同材质的膜层，可通过光学传感器所包括的两种以上的光源发出不同波长范围的检测光波，令检测光波能对应膜层的不同材质进行穿透，并可在集成电路的各膜层皆能于界面产生反射光波而获得对应的光谱信号及波形强度，进而可计算出各膜层的厚度以及集成电路总厚度，可准确得知各膜层的厚度是否达到标准。此外，当集成电路经沉积所堆栈的不同材质的膜层之中，包括有无法被反射光波穿透的金属层时，可于所述集成电路的上方及下方分别设置一所述光学传感器，当集成电路的上方及下方所设的光学传感器对着集成电路发出所述检测光波时，除所述金属层外，检测光波同样能对应其他膜层的不同材质进行穿透，以获得集成电路的总厚度以及金属层外的各膜层的厚度，并由集成电路的总厚度减去各膜层的厚度而获得所述金属层的厚度，同样能计算出包括金属层的各膜层的厚度，故即使集成电路存在有金属层，仍可达到准确测得各膜层的厚度的目的。再者，集成电路经沉积所堆栈的膜层，除可通过所述光学传感器于定点而静态地检测各膜层的厚度外，还可搭配位移模块沿所述集成电路的范围位移，并在位移的过程中同时发出检测光波，以检测出各膜层的形状，达到集成电路的膜层形状判断的准确性。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术非破坏性光学检测系统的机台外观示意图；图2为本专利技术非破坏性光学检测系统的方块示意图；图3为本专利技术的转换单元计算出所测的膜层厚度的波形分析图；图4为本专利技术的第一实施例集成电路检测各膜层厚度的示意图；图5为本专利技术的第二实施例集成电路检测各膜层厚度及形状的示意图；图6为本专利技术的第三实施例集成电路检测铜柱厚度的示意图。附图标记说明非破坏性光学检测系统100检测单元10转换单元20折射率储存模块21集成电路30集成电路30A集成电路30B微电路层31中介层32重布层33硅晶层34胶层35玻璃层36铜柱37复合层38光学传感器40白光传感器41近红外光传感器42光学传感器40A白光传感器41A近红外光传感器42A光学传感器40B白光传感器41B近红外光传感器42B控制模块50检测平台60位移模块70机械手臂80晶圆W位置A~C。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。请参阅图1至图6所示，本专利技术提供一种非破坏性光学检测系统100，其包括一检测单元10以及一转换单元20，用以检测集成电路30沉积有多个膜层的厚度，包括集成电路30的总本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一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，其特征在于，包括：/n一检测单元，其包括对应待测的集成电路而设的光学传感器，该光学传感器包括两种以上不同波长范围的光源，以便发出对应所述膜层的材质能够穿透的一检测光波，该检测光波遇到所述集成电路所测的膜层的界面时产生一反射光波，所述反射光波经光学干涉而被该光学传感器接收以产生一光谱信号；以及/n一转换单元，其电性连接该检测单元，该转换单元接收该光谱信号并通过光谱分析以获得一波形强度，并以该波形强度计算出所测的膜层的厚度。/n

【技术特征摘要】
1.一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，其特征在于，包括：
一检测单元，其包括对应待测的集成电路而设的光学传感器，该光学传感器包括两种以上不同波长范围的光源，以便发出对应所述膜层的材质能够穿透的一检测光波，该检测光波遇到所述集成电路所测的膜层的界面时产生一反射光波，所述反射光波经光学干涉而被该光学传感器接收以产生一光谱信号；以及
一转换单元，其电性连接该检测单元，该转换单元接收该光谱信号并通过光谱分析以获得一波形强度，并以该波形强度计算出所测的膜层的厚度。


2.根据权利要求1所述的非破坏性光学检测系统，其特征在于，该波形强度为所测的膜层的折射率随波长的变化率，该转换单元以该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，以便计算出所测的膜层的厚度。


3.根据权利要求2所述的非破坏性光学检测系统，其特征在于，该转换单元具有一折射率储存模块，该折射率储存模块用于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，所测的膜层依该折射率信息模块对应储存的折射率进行波形分析。


4.根据权利要求2所述的非破坏性光学检测系统，其特征在于，该光学传感器包括一白光传感器以及一近红外光传感器，该白光传感器能够发出白光，而该近红外线传感器能够发出近红外光。


5.根据权利要求4所述的非破坏性光学检测系统，其特征在于，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之间。


6.根据权利要求4所述的非破坏性光学检测系统，其特征在于，所述近红外光传感器的近红外光波长的区间为960nm~1580nm。


7.根据权利要求4至6任一项所述的非破坏性光学检测系统，其特征在于，该检测单元包括一控制模块，该控制模块电性连接该白光传感器及该近红外光传感器，该控制模块根据待测集成电路的所述膜层的材质而转换所述白光传感器或所述近红外光传感器发出的该检测光波。


8.根据权利要求1所述的非破坏性光学检测系统，其特征在于，该光学检测系统进一步包括一位移模块，该光学传感器设在该位移模块上，且该光学传感器在能够发出该检测光波时沿所述集成电路的范围位移，以便检测各该膜层的厚度及形状。


9.一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，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄文忠，
申请(专利权)人：佳陞科技有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71