CN101657893A - 半导体晶圆的异物检测和修复系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半导体晶圆的异物检测和修复系统及其方法。该系统包括：移送臂，用于移送并对准晶圆；检测装置，其安置晶圆，用于获取晶圆表面的图像；分析模块，用于分析出现在由所述检测装置获取的图像上的异物；以及修复装置，用于根据所分析的异物信息修复异物。该方法包括以下步骤：移送并对准晶圆；向经过对准的晶圆照射光线以获取晶圆的表面图像；读取表面图像以生成异物信息(位置、高度、直径)；将读取的异物信息与基准数据进行比较；将根据比较结果被判定为修复对象的异物的信息传送到修复装置；根据接收到的异物信息修复该异物。通过本发明的简单的结构检测及修复晶圆上的异物，能够节约费用，防止制造装备损耗，并提高半导体芯片的产率。

Description

半导体晶圆的异物检测和修复系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种半导体晶圆的异物检测和修复系统及其方法，特别涉及一种在EDS工序之前或者EDS工序中用于检测晶圆上的异物，并修复被检测出的异物的半导体晶圆的异物检测和修复系统及其方法。
背景技术
通常，半导体的制作工序从最初的晶圆的制作到最终完成制品大致可分为四个工序。即，从硅原石制出晶圆的晶圆制作工序；利用制作好的晶圆在该晶圆表面形成多个半导体芯片的晶圆加工工序；判别半导体芯片优良与否的半导体芯片的电气特性检测(以下称之为EDS(Eletric Die Sorting))工序；用加工好的晶圆制作芯片的封装工序；以及将封装件附着于模块上制作成具有完整功能的制品的模块组装工序。
进行前述半导体装置的制作工序期间，晶圆或者形成在晶圆上的芯片随时进行规定的测定及修正操作。作为确认对晶圆的规定的测定及修正工序是不是按照要求进行的工具，可使用扫描式电子显微镜或者透射式电子显微镜等光学显微镜。而且，检测形成在晶圆上的半导体芯片的电气特性，以区分正常运作的半导体芯片和不良半导体芯片的工序就是EDS工序。
EDS工序中，利用针测卡(probe card)进行该芯片的电气特性检测，向形成在晶圆上的多个半导体芯片施加特定电流，以检测半导体芯片是否正常及有无不良品。
如图1所示，用于EDS工序中的半导体芯片的检测装置由EDS测试器100和支承台130构成。EDS测试器100用于向晶圆140上的半导体芯片施加电信号，以检测芯片内部电路的异常与否，并包括针测卡110、针120及信号检测器(未图示)。针120与晶圆140的芯片衬垫部位相隔很小的距离d，针测卡110与针120和所述信号检测器相连接。从所述信号检测器形成的电信号通过针测卡110传送到针120，形成在晶圆140上的半导体芯片从针120处接收所述电信号。而且，由所述芯片响应于所述电信号而输出的信号通过针120和针测卡110传送到所述信号检测器，而所述信号检测器分析从晶圆140上的芯片输出的信号，以检测该芯片的异常与否。
而且，支承台130上可放置进行EDS工序的晶圆，并包含对准装置，可提高芯片的检测正确度。关于EDS测试器100的技术，已经在很多公开公报中明示，因此对此不再详细说明。
这些EDS测试器100为了检测对准于支承台130上的晶圆140上形成的半导体芯片而移动针120时，如果晶圆140上具有比针120和晶圆140的许可间距d高的异物A，有可能弄折针120。这将造成制造工序中的致命缺陷及错误，而弄折了针就会产生要替换高价制造装置这一问题。因此，为了防止这一缺陷及错误，进行EDS工序之前需要用于检测是否存在异物及异物的大小，特别是检测异物高度的检测装备。利用这一检测装备要检测出可能伤害装备的一定高度以上的异物。
但是，经过研磨工序之后的晶圆的表面状态是存在微小表面凸起B的表面状态，即晶圆的表面不是绝对平滑的，只是在一定许可范围内。因此，微小表面凸起B可能被误检为异物。
另外，通过所述半导体的各个制造工序后得到的良品生产物的比率称之为产率，产率是指制造出的量(output)与投入的量(input)的比率。假设投入的量为100，制造出的量为80，那么产率为80。这一产率可以区分为各个工序中的产率。而这么强调产率的原因是因为制造工序中碰到的任何错误或者问题会给制品带来致命的影响。而且，从一个晶圆所获得的多数半导体芯片制作成为制品后，若判定其中任何一个为不良品就要废弃所有半导体芯片。因此，在各个工序中得到的产率是非常重要的。所以，在没有检测和修复异物的状态下进行EDS工序时，由于异物可能导致晶圆出现缺陷，这会降低半导体芯片的产率，从而使制造费用上升。
发明内容
本发明是鉴于上述问题提出的，其目的在于提供一种检测修复晶圆上的异物的系统及其方法。
而且，本发明的目的还在于提供一种用于检测修复晶圆上的异物的系统，以节约制造费用并改善该工序。
而且，本发明的目的还在于提供一种用于检测修复晶圆上的异物的系统及其方法，以防止制造装备的损耗。
而且，本发明的目的还在于提供一种用于检测修复晶圆上的异物的系统及其方法，以增加半导体芯片的产率。
根据本发明的一个方面，本发明提供一种用于检测和修复半导体晶圆上的异物的系统。该系统包括：移送臂，用于移送晶圆；检测装置，该检测装置包括用于安置所述晶圆的支承台、位于所述支承台的侧面并用于以水平方向照射光线的侧光发生部、位于在所述支承台的上方以接收从所述侧光发生部照射并被所述异物反射的光的成像镜、以及位于所述成像镜的上方以显示所述成像镜接收到的光的强度的摄像装置；分析模块，用于分析由所述摄像装置获取的图像并从该图像中获取关于所述异物的信息；以及修复装置，用于接收由所述分析模块分析的关于所述异物的信息，并修复所述异物。
其中，由所述分析模块分析的关于所述异物的信息为关于所述异物的位置信息和高度信息。
优选地，所述分析模块包括：识别模块，用于识别由所述摄像装置获取的图像；译码模块，用于读取由所述识别模块识别的图像，并生成关于所述异物的信息；判断模块，用于根据由所述译码模块读取的关于所述异物的信息来判断所述异物是否需要被修复；以及传送模块，用于将关于目标异物的信息传送到所述修复装置，所述目标异物为将要被修复的异物。
由所述译码模块读取的关于所述异物的位置信息为根据标记在所述晶圆上的对齐点计算的绝对坐标。
优选地，所述修复装置包括：接收模块，用于从所述分析模块接收关于所述目标异物的信息；激光部，用于修复所述目标异物。
根据本发明的另一个方面，提供一种用于检测和修复半导体晶圆上的异物的方法，该方法包括如下步骤：移送并对准半导体晶圆；从所对准的晶圆的侧表面照射光线，以获取晶圆的表面图像；识别并读取所述表面图像以生成关于所述异物的位置信息和高度信息；将关于所述异物的信息与基准数据进行比较以判断所述异物是否需要被修复；将关于目标异物的信息传送到修复装置，所述目标异物为将要被修复的异物；以及修复所述目标异物。
本发明提供一种用于检测和修复晶圆上的异物的系统，可节约制造费用并改善工序。
而且，本发明提供一种用于检测和修复晶圆上的异物的系统及其方法，可防止制造装备的损耗。
而且，本发明提供一种用于检测和修复晶圆上的异物的系统及其方法，可增加半导体芯片的产率。
附图说明
从下面的结合附图的详细描述中，本发明的上述以及其它目标、特征和优点将变得更加明显，其中：
图1是EDS工序中所使用的检测装置的剖面图；
图2是本发明的半导体晶圆上的异物检测修复系统的概略图；
图3是本发明中的检测装置中，表示第一光线的移动路径的剖面图；
图4是本发明中的检测装置中，表示第二光线的移动路径的剖面图；
图5是表示本发明的半导体晶圆上的异物检测修复方法的流程图；以及
图6是表示本发明的侧光发生部所照射光线的移动路径的剖面图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的半导体晶圆的异物检测修复修系统的较佳实施例。
图2是本发明的半导体晶圆的异物检测修复系统的概略图。如图2所示，本发明的半导体晶圆的异物检测及修复系统包括：移送臂20，用于移送晶圆10；检测装置30，用于检测利用移送臂20移送的晶圆10；分析模块40，用于分析被检测装置30检测的异物的位置；修复装置50，用于接收通过分析模块分析的异物的位置信息并移除该异物。
晶圆10的一侧形成有对齐点11，其用于在完成前期加工工序之后，通过移送臂20将晶圆10对准并安装在将后述的检测装置30的支承台31上。
移送臂20由机械臂(robot arm)组成，其末端设有手臂(arm)21，用于将晶圆10移送到检测装置30。
然后，详细说明检测装置30。检测装置30设有用于对准并安装晶圆10的支承台31，该支承台31的两侧配置以水平方向向晶圆10照射光线的侧光发生部32。
侧光发生部32用于检测晶圆10上的异物A，从侧光发生部32照射的光线碰到附着于晶圆10上面的异物A(例如，玻璃片)而反射或散射。与平板形状的晶圆10的上面水平配置侧光发生部32的光轴，使其易于测定异物的高度。
成像镜33相隔一定距离隔离配置在晶圆10的上方，用于接收从侧光发生部32照射并被异物A或微小表面凸起B(图1)反射的光线。多个成像镜33配置在晶圆10上方的各自的区域，使得被异物A或者微小表面凸起反射的光线进入到异物A或者在微小表面凸起的上方领域的成像镜33。
摄像装置34配置在所述成像镜33的上方，用于接收从侧光发生部32照射并被异物A或微小表面凸起反射的光。即，摄像装置34配置在晶圆10的上方，用于获取微小表面凸起或异物A的图像。
此时，摄像装置可包括CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)。而且，摄像装置也可包括CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，互补型金属氧化物半导体)。
利用CCD的摄像装置单价虽贵但能够获取几乎没有干扰的清晰画面。与此相反，利用CMOS的摄像装置单价虽便宜但干扰较大。整体上，CCD比CMOS大约亮3倍并能够得到高清晰画质，但是比CMOS消耗更多的电。
如上所述，从侧光发生部32照射的光线可经过多个路径，从侧光发生部32传播的光线被突起向上反射(即与光线的传播方向垂直的方向)，并被成像镜33及摄像装置34接收。
如上所述，根据显示在摄像装置34(CCD或者CMOS)上的图像的大小(即根据像素的个数或面积)的比例可检测及计算异物的高度。
然后，参照图3、图4比较说明本发明的检测装置的原理。
图3是本发明的检测装置中表示第一光线路径的剖面图，图4是本发明的检测装置中表示第二光线路径的剖面图。
如图3所示，异物A的高度为h1时，从侧光发生部32传播的光线L，即第一光线被异物A反射，其中，在与光线的传播方向相垂直的方向，即向上反射的光线L′通过成像镜33聚焦到摄像装置34(CCD或CMOS)上。
晶圆10到突起的高度h1越高，反射到异物A的光线L′的量也就越多，从而聚焦在摄像装置34(CCD或CMOS)上的图像也更大更亮。
另一方面，如图4所示，异物A的高度为h2(假设比h1小)时，即从侧光发生部32传播的光线M即第二光线被突起反射，其中与光线的传播方向相垂直的方向即向上反射的光线M′通过成像镜33聚焦在摄像装置34上。
参照图3和图4，假设照射第一光线时(图3)的异物A的高度h1大于照射第二光线时(图4)的异物A的高度h2，照射第一光线时被异物A反射的光线比照射第二光线时被异物A反射的光线的量更多，因此，照射第一光线时聚焦在摄像装置34(CCD或CMOS)上的图像也更大更亮。
而且，假设异物A为半球形，异物A的高度与显示在摄像装置34(CCD或CMOS)上的图像的大小(即像素的个数)和亮度成正比。
如此，检测装置30利用向晶圆10上方平行照射光线的侧面照明装置和上部成像装置，获取晶圆10的表面图像。
然后，详细说明分析模块40(参照图2)。分析模块40用于分析显示在所述检测装置30的摄像装置34上的图像的微小表面凸起及异物的信息(即有关位置、高度的信息)。而且，所述分析模块40包括识别模块41、译码模块42、判断模块43和传送模块44。
识别模块41用于识别显示在所述摄像装置的图像。
译码模块42用于读取所述识别模块41识别的图像的表面凸起及异物的信息。此时，表面凸起及异物的信息为位置信息和高度信息，而所述位置信息为从标示在晶圆上的对齐点11计算的绝对坐标。
判断模块43根据在译码模块42读取的异物的信息而判断异物是否为修复对象。此时，判断模块43按高度和大小储存基准数据，并被编程为其能够比较判断基准数据与读取的异物的信息(特别是高度信息)，以决定异物是否为修复对象。
传送模块44用于将在所述判断模块42被判定为修复对象的异物的信息传送到要后述的修复装置50。
然后，详细说明修复装置50。修复装置50用于接收由分析模块40判定为修复对象的异物的信息，并修复该异物。修复装置50包括接收模块51和激光部52。
接收模块51用于接收从所述分析模块40的传送模块44传送的异物的信息。
激光部52被设置成根据从所述接收模块51接收的异物信息中的位置信息(即异物的绝对坐标)向该异物照射激光，以修复晶圆上的异物。
在本实施例中，激光部52设置在检测装置的一侧，并由附加的移送装置移动从而向相应异物照射激光，但激光部52也可配置在检测装置30的上方，并根据接收到的异物信息照射激光。
下面，说明本发明的半导体晶圆的异物检测修复系统对晶圆上异物的检测及修复方法。
图5是表示本发明的半导体晶圆上的异物检测修复方法的流程图。如图5所示，结束前期工序之后，晶圆被移送臂移送并以对准状态安装在检测装置的支承台上(S1)。
其次，如图6所示，侧光发生部向经过对准的晶圆10的上方平行照射光线N(S2)，被照射的光线在平行传播过程中被晶圆10上的异物A反射，从而与光线的传播方向垂直的方向上(即向上反射)的光N′通过成像镜聚焦在摄像装置(CCD或CMOS)上(S3)。
此时，从晶圆10到异物A的高度h越高，被异物A反射的光线N′的量也就越多，因此，聚焦在摄像装置(CCD或CMOS)上的图像也就更亮，与此相对应的CCD或CMOS的像素个数也会增加。
然后，聚焦在摄像装置上的图像被分析模块的识别模块识别(S4)。被识别的图像在译码模块上读取，以生成表面凸起或异物的信息，即生成位置信息和高度信息(S5)。之后把这一生成的信息与预先储存在判断模块上的基准数据进行比较，以判断表面凸起或异物是不是修复对象(S6)。此时，进行比较的数据是高度信息。如果，被判定为修复对象的异物，即异物的信息的值比基准数据大，就会通过传送模块传送该异物的信息(S7)。
修复装置的接收模块接收要修复的异物的信息(S8)，而激光部根据接收到的信息，修复该异物(S8)。此时，接收到的信息中所使用的信息是位置信息，即异物的绝对坐标。因此，激光部将根据绝对坐标修复该异物。
通过如上所述方法可检测及修复半导体晶圆上的异物。
而且，本发明的半导体晶圆的异物检测及修复系统的优点在于，在EDS工序之前利用侧光能够检测出大于规定大小的异物，并修复异物，以防止制造装备的损耗，能够节约制造费用并改善该工序，并且还能使半导体芯片的产率增多。
本发明并不仅限于上述实施例，而是在不脱离本发明精神和范围内，可以体现为多种形式的实施例。因此，在不脱离本发明精神和范围内，本领域普通技术人员所进行的各种变更及替换均属于本发明的保护范围内。
工业适用性
本发明提供一种晶圆上的异物的检测修复系统，能达到节约制造费用并改善该工序的效果。

Claims (6)

1、一种用于检测和修复半导体晶圆上的异物的系统，该系统包括：
移送臂，用于移送晶圆；
检测装置，该检测装置包括：支承台，该支承台用于安置所述晶圆；侧光发生部，位于所述支承台的侧面，用于以水平方向照射光线；成像镜，位于所述支承台的上方，用于接收从所述侧光发生部照射并被所述异物反射的光；以及摄像装置，位于所述成像镜的上方，用于显示所述成像镜接收到的光的强度；
分析模块，用于分析由所述摄像装置获取的图像并从该图像中获取关于所述异物的信息；以及
修复装置，用于接收由所述分析模块分析的关于所述异物的信息，并修复所述异物。
2、根据权利要求1所述的系统，其中，由所述分析模块分析的关于所述异物的信息为关于所述异物的位置信息和高度信息。
3、根据权利要求2所述的系统，其中，所述分析模块包括：
识别模块，用于识别由所述摄像装置获取的图像；
译码模块，用于读取由所述识别模块识别的图像，并生成关于所述异物的信息；
判断模块，用于根据由所述译码模块读取的关于所述异物的信息来判断所述异物是否需要被修复；以及
传送模块，用于将关于目标异物的信息传送到所述修复装置，所述目标异物为将要被修复的异物。
4、根据权利要求3所述的系统，其中，由所述译码模块读取的关于所述异物的位置信息为根据标记在所述晶圆上的对齐点计算的绝对坐标。
5、根据权利要求4所述的系统，其中，所述修复装置包括接收模块和激光部，所述接收模块用于从所述分析模块接收关于所述目标异物的信息，所述激光部用于修复所述目标异物。
6、一种用于检测和修复半导体晶圆上的异物的方法，该方法包括以下步骤：
移送并对准半导体晶圆；
从所对准的晶圆的侧表面照射光线，以获取晶圆的表面图像；
识别并读取所述表面图像以生成关于所述异物的位置信息和高度信息；
将关于所述异物的信息与基准数据进行比较以判断所述异物是否需要被修复；
将关于目标异物的信息传送到修复装置，所述目标异物为将要被修复的异物；以及
修复所述目标异物。
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