CN1142685A - 半导体晶片边缘检查方法和设备 - Google Patents

Abstract

用于同时对多枚半导体晶片的边缘进行检查的仪器设备和方法。晶片被保持在盒中并把一束圆柱形光束正切式地投射到晶片的上边缘部分。视觉检测来自任何晶片的边缘的揭示边缘缺陷的光的反向散射。应用仪器设备使晶片进行旋转使得晶片的整个圆圈都被检查。本仪器设备这样保持晶片，使得在检查工艺期间保护它们的已抛光的表面。

Description

半导体晶片边缘检查方法和设备

本发明一般说来涉及用于制造计算机芯片的半导体晶片的检查技术，说的更详细一点，涉及在一次操作中检查许多个这种晶片的边缘的方法和设备。

硅晶片边缘上的缺欠和缺陷对晶片的性能和质量是不利的。遗憾的是，这些缺欠不能被以激光为基础的缺陷检测系统检测出来。在此之前，边缘检查的方法是把明亮的光照射到单个晶片的边缘上，同时在光下面旋转已保持于夹具上的水平位置上的晶片，并用视觉观测光所指示出来的边缘上的缺陷的散射或其他畸变。这样的步骤对每一单独的晶片都要进行，使得检查变得既费时间又费钱。

本发明致力于用于完成晶片边缘检查工艺的改进的方法和设备。在本发明的若干目的之中，有提供这种经过改进的方法和设备一次操作可检查许多晶片的边缘(比如，最多可达25个晶片)；还提供这样的设备，它可以检查不同直径的晶片并且可以在用于检查一种直径的晶片的模式和用于检查另一种不同的直径的晶片的模式之间迅速地转换；提供这样的设备：这种设备易于操作且对生产制造是经济的；提供这样的设备：在检查工艺期间保护晶片。此外，还提供这样的方法：这种方法也具有以上所提到了的那些优点。

本发明的其他目的和特点，一部分是明显的，另一部分将在今后指出来。

图1是本发明的晶片检查设备的正视图，该图表示该仪器被用于检查晶片边缘缺陷。

图2是图1的设备的扩大了的断面图。

图3是晶片检查设备的正视图，该设备的正视图中有若干晶片，一个晶片盒，一个晶片转动装置和一个已从该设备上拆了下来的分隔构件(Spacing member)。

图4是设备的顶部平面。

图5A是本设备的第1分隔构件的正视图。

图5B是第1分割构件的底平面。

图6A是本设备的第2分隔构件的正视图。

图6B是第2分隔构件的底平面。

在所有的图中，相应的部分上标以相应的标号。

下边对实施例进行详细说明。

现在参看附图，特别是图1。图中所示用于检查多个半导体晶片的设备包括一个一般标为10的支持系统，它支持着保持半导体晶片W的晶片盒12。晶片盒12具有通常的构造，具有开放的顶部，开放的底部，在盒的内部有一系列隔板以形成用于保持具有相同的直径的半导体晶片的狭槽14(图2)。每一个晶片狭槽14都被作成为仅能保持一个晶片W，晶片W从狭槽向外伸出，露出到晶片盒12的开放的顶部的外边。晶片W被盒12保持为分开一定距离的平行关系，每一晶片都有一中心，和一般说具有圆形的外边缘E。事实上，每一晶片W都被形成为有一个(没有画出来)用于定向的直线状的圆缺。然而，一般地说晶片W是圆形的。晶片盒12保持这些晶片W，使得它们的中心基本上在一个公共轴上，而它们的边缘E基本上在一条直线上。

一般被标为16的光源具有投射一束良好设定的圆柱光束B(在图1和图2中被画成为平行线)的能力。圆柱光束的中心纵轴一般说平行于晶片W的公共轴，且一般地说与晶片盒12中的晶片的边缘E正切以对边缘进行照射。光源16包括一个壳体18，它被安装在一个其高度已事先定好了的支架(一般标记为20)上。壳体中有一亮度为约21000英尺烛光的投射灯，并提供光束B。已经发现亮度为18000英尺烛光将会产生满意的结果。但是，我们将会明白，光的亮度可以低于18000英尺烛光，且仍然落在本发明的范围之内。支架20包括一个安装在仪器的基座24上并从基座往上突出出来的立柱22，和一个枢轴座架。该座架包括一个连接到立柱上的垂直构件28和从垂直构件伸向壳体18的水平构件30。水平构件30具有相对于垂直构件28和立柱22进行转动以改变光束B的角度的能力，以使得光束对晶片W的边缘E的上部保持为正切。水平构件30可以用一个合适的锁定装置，诸如一套螺钉(没有画出来)固定于一个已选定好了的角度的位置上。

在晶片盒12中的晶片W与转动部件34啮合而晶片盒被保持在被支持系统10支持着的晶片旋转装置(一般标作38)的框子36上边。晶片旋转装置38具有常见的构造。它有一个安装转动部件(辊)34的轴杆40，它从框子36向外伸出一个手柄42。为了对晶片盒中的晶片定向，晶片旋转装置应用了与晶片旋转装置38相同的类型以使得边缘E的直线部分在底面上。转动部件34被安装在开放的晶片盒12的底部的下边，而且它的外表面与晶片盒中的晶片的边缘E啮合以使得在转动部件旋转时晶片W在晶片盒里边在相反的方向上转动。晶片盒12由适当的低摩擦力的材料(例如聚四氟乙烯或Teflon聚丙烯)制作以减小晶片W在它们各自的狭槽14中转动时的磨损。

现在参看图3和图4。支持系统10由一般标为48的平台和支持板54组成。平台48包括一对腿50A和50B，它们被用螺栓52固定于基座24上。支持板54向后伸出并从支持腿偏离开一个向下的角度，保持一个悬臂梁的形式。从支持板54的后边缘分隔开的是用螺栓58连接到基座24上的一对支持腿(standoffs)56A，56B。每一支持腿56A，56B的朝前的表面60A和60B都倾斜一个角度，这个角度与支持板54的上表面的角度是互补的。用螺栓64附加到腿50B和支持腿56B上的直立的侧板62给出了一个相反的导向表面，它使晶片盒12停在一个适当的位置上。在侧板62中的狭槽66使得便于将晶片盒12、晶片旋转装置38和支持系统10的其他的部件(将在后边部分中讲述)放置于支持板54上。

在最佳实施例中，支持系统10还包括一个一般在图5A和5B中标作6B的升高部件(riser)，它由一对横向地分隔开来的侧面构件66A，66B和在侧面构件66A、66B之间延伸并把它们连接起来的顶端构件66C组成。支持系统10还包括一个示于图6A～6B，一般标为68的较短的升高部件，它由一对横向分隔开来的侧面构件68A，68B和在它们之间延伸并把它们连接起来的顶端构件68C组成。升高部件66和68(广义地说是“分隔构件”)的应用使得本设备便于在用于检查不同直径的晶片的不同的横式时进行重构。在这一点上，可以看出在示于图5A和5B的升高部件66与示于图6A和6B的升高部件68之间的不同是它们的侧面构件(66A，66B和68A，68B)的高度。

升高部件66，68的侧面构件的每一个都被形成为在它们的后端的头上带有向下的突出尾巴70。这个尾巴70隐藏地被收纳在支持板54的后边缘和支持腿56A，56B的朝前的表面60A，60B之间。就如从图1中可以看出的那样，侧面构件66A，66B与支持腿56A，56B的啮合保持住升高部件66使之避免从它所停在上边的斜的支持54上滑下去。通常在侧面构件66A，66B，68A，68B的上边的后边缘上作成为L形状的沟槽72可以容纳或者晶片旋转装置框子36(图1)的后部以使得晶片旋转装置38被保持在平展的位置上，平行于升高部件66，68的顶部构件66C，68C和平台48的支持板54，或者可以容纳晶片盒的一部分。有一点是很清楚的，本发明的支持系统10可以含有另外的升高部件(没有画出来)或者没有升高部件，而是仍然落在本发明的范围之内。

应用本发明的设备对晶片W进行检查要从决定是否需要一个或者多个升高部件66，68以保持晶片边缘E的上边部分在这样一个位置，使得从光源16投射过来的光束B通常与E正切开始。做这样的决定要依赖于将被检查的晶片W的直径。假定已决定需要升高部件66，则升高部件66将被设置在平台的支持板54上边而晶片旋转装置38则被堆放在升高部件上。有一点应当说明，对于大直径的晶片，没有升高部件可供使用，而晶片旋转装置38可直接停放在平台的支持板54上。

晶片盒12已事先装好晶片，所有晶片W的已抛光面在盒中面向一个方向，而未抛光面朝向另一方向。晶片盒12被设置于升高部件的上边以使得那些已抛光的面面向光源16而未经抛光的面背向光源。由于被支持在晶片旋转装置38和支持系统10的上边，故晶片盒12向后倾斜，使得晶片W的重量主要地用晶片的未抛光面的啮合来支持，这些晶片带有晶体盒并在狭槽14之中。在这种意义上说，因为晶片在盒12里边旋转，故对晶片W来说有一个小的经受磨损或其他危险的机会。装在晶片盒12的打开的底部上的晶片边缘E的部分与转动部件34啮合，使得用旋转手柄42使转动部件旋转时，晶片W将在相反的方向上旋转。

光源16有足够的能量，使得光束B通常以正切的方式投射到高出晶片盒12的晶片W的边缘E上。为了更为精确地把光束B对边缘E的上部调准为正切关系，光源的壳体18可用松开并旋转支架20的水平构件30的办法使之在枢轴上相对于垂直构件28和支柱22进行转动。如图2所示，晶片边缘E的检查是在位置P凭视力进行的。位置P在从壳体18中发射出光束B的部位的上面并面向该部位。人们将会注意到在图2中，垂直构件28和水平构件30的一些部分已经被断开以连续地示出从壳体18到晶片W的光束。借助于旋转手柄42，检查者使晶片边缘的新的部分与光束B形成了正切的关系。这样，检查者就可以检查所有晶片W的整个圆圈。并具有设备操作简单这么一个独一无二的优点。

技术熟练的检查者可以迅速地辨认没有缺陷的晶片W的边缘E在光束B中所产生的漫射的反向散射。但是，晶片W中的一个晶片的边缘E中所存在的缺陷，将产生一个检查者在在位置P能够观察得到的光的反向散射，它是在晶片边缘上的一个光点。在图2中，由缺陷产生的源于光束B的光的反向散射被图解式地用L线画了出来。于是检查人员可以拿掉有缺陷的晶片或者为一个有边缘缺陷的晶片作上一个标志。已经发现，应用本发明的方法和设备，对于边缘缺陷一次可以检次25枚晶片。25枚晶片的限制仅仅是因为最大的工业标准晶片托架尺寸被定为只能保25枚。

这样，人们可以看到本发明的几个目的和特点俱已达到。借助于检查人员应用来自光源16的圆柱形光束正切式地导向晶片边缘的上部，因为在一个单次的时间里可以检查多个晶片，故晶片的边缘检查可以迅速地完成。晶片由设备保持，使得它们的重量主要地靠未抛光表面支持，因而保护了已抛光表面。再有，本设备包括有升高部件66和68，它们使得本设备可以迅速地进行重新配置，以检查不同直径的晶片。

因为在上面的构造中可以形成各种变更而不偏离本发明的范围，所以应当指出所有在上述中所包含的事项或附图所示出的事项都将被解释为说明性的而不具有进行限制的含义。

Claims (10)

1.一种用于在一次操作中检查多枚半导体晶片的设备，所述设备其特征在于包括：

一个保持器，用于把基本上具有同一直径多个晶片保持为相互分隔开来的平行关系，且每一晶片都有一个中心和一个通常是圆形的外部边缘，所述保持器适于把晶片保持为使其中心基本上在一公共轴上；

一个光源，用于沿着通常平行于所述晶片的公共轴且通常与保持器里的晶片的边缘正切的中心纵轴投射一束设定很好的柱形光束；

一种在光束投射到晶片边缘上时使晶片旋转以检测晶片边缘上的任何缺陷的装置。

2.根据权利要求1中所述的设备，其特征在于还包含所述光源的壳体、将所述壳体安装在规定的高度上的支架、及用于相对于所述支架来调整壳体的角度位置以改变光源所投射出来的光束的方向的装置。

3.根据权利要求2中所述的设备，其特征在于所述壳体被安装到支架上，用于沿基本水平轴进行枢轴运动。

4.根据在权利要求1中所述的设备，其特征在于所述保持器包括晶片盒，晶片盒有开放的顶部，开放的底部和在晶片盒的内部的一系列分隔板，这些分隔板划定了许多个平行的狭槽，每一个狭槽都适配为保持一个晶片，晶片从狭槽中伸了出来超出盒的开放的顶部，在本设备中，所述用于旋转晶片的装置包括转动部件和用于转动该转动部件的机构，所述转动部件被安装在晶片盒的开放的底部的下边，用以在通常平行于所述公共轴的轴上进行转动，所述转动部件具有一个被适配为与晶片边缘啮合的外表面，所述机构在转动部件的外表面与晶片啮合时使转动部件转动，以使晶片围绕着所述公共轴转动。

5.根据权利要求1--4的任何一项权利要求中所述的设备，其特征在于该设备还包括一个支持系统，用于支持所述保持器使得被该保持器所保持的晶片的上部边缘与由光源投射过来的所述光束基本正切。

6.根据权利要求5中所述的设备，其特征在于所述光源是在一个固定的高度上，所述支持系统包括一个支撑体和一个或多个和支撑体合作的装置，所述装置用于把所述保持器支持在一个或多个不同的高度以适应不同直径的晶片。

7.根据权利要求6中所述的设备，其特征在于所述一个或多个和支撑体合作的装置中的每一个都包含一个分隔构件，该分隔构件适于被设置在支撑体上，在保持器的下边。

8.一种在单次操作中检查多个半导体晶片的方法，所述每一晶片都有一个中心和基本为圆形的外边缘，所述方法其特征在于包括下述步骤：

保持多个总的说来为圆形的基本上具有同一直径的半导体晶片，使得这些晶片互相分隔开且一般说来使它们彼此平行，并使晶片中心基本上在一公共轴上；

沿中心纵轴投射一个很好地设定的圆柱形光束，所述中心纵轴总体说来平行于晶片的所述公共轴，并总体说来与所述多个晶片的边缘正切，以对边缘进行照射；

在光束投射到晶片边缘上时转动晶片；以及

当晶片转动时，检测晶片边缘上的任何缺陷。

9.根据权利要求8中所述的方法，其特征在于所述检测步骤是在高于并靠近光源的部位用视觉进行观测完成的，而且其中所述视觉观测包括光束反向散射的观测，用于指示晶片中的缺陷。

10.根据权利要求8中所述的方法，其特征在于包括，保持晶片，使得这些晶片的公共轴在一个固定的角度上并调整光束的角度，使光束平行于所述固定角度。

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