KR20140104338A - 스루 실리콘 비아들 주위의 스트레스 및 결함들의 검출을 위한 적외선-기반 계측 - Google Patents
스루 실리콘 비아들 주위의 스트레스 및 결함들의 검출을 위한 적외선-기반 계측 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20140104338A KR20140104338A KR1020130119413A KR20130119413A KR20140104338A KR 20140104338 A KR20140104338 A KR 20140104338A KR 1020130119413 A KR1020130119413 A KR 1020130119413A KR 20130119413 A KR20130119413 A KR 20130119413A KR 20140104338 A KR20140104338 A KR 20140104338A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- tsv
- light
- rti
- material around
- analyzing
- Prior art date
Links
- 230000007547 defect Effects 0.000 title claims abstract description 24
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims description 11
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims description 11
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 28
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000005215 recombination Methods 0.000 claims description 3
- 230000006798 recombination Effects 0.000 claims description 3
- 238000005305 interferometry Methods 0.000 claims description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 abstract description 15
- 238000005336 cracking Methods 0.000 abstract description 3
- 241000724291 Tobacco streak virus Species 0.000 abstract 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000005382 thermal cycling Methods 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/9501—Semiconductor wafers
- G01N21/9505—Wafer internal defects, e.g. microcracks
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
- G01B11/161—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge by interferometric means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
- G01N21/95692—Patterns showing hole parts, e.g. honeycomb filtering structures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/06—Illumination; Optics
- G01N2201/061—Sources
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/06—Illumination; Optics
- G01N2201/066—Modifiable path; multiple paths in one sample
- G01N2201/0668—Multiple paths; optimisable path length
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/12—Circuits of general importance; Signal processing
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
반도체 디바이스들의 TSV들 주위의 스트레스 및/또는 결함들을 검출하기 위한 IR-기반 계측 접근법이 제공된다. 특히, 전형적인 실시예에서, IR 광의 빔은 IR 광원으로부터 상기 TSV 주위의 물질을 통해 방출된다. 상기 IR 광의 빔이 상기 TSV 주위의 물질을 통과하면, 상기 빔은 내부 균열 등과 같은 스트레스 및/또는 결함들에 관한 정보를 결정하도록 하나 이상의 알고리즘들을 사용하여 분석된다. 일 실시예에서, 상기 IR 광의 빔은 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할될 수 있다. 상기 제 1 부분은 상기 TSV 주위의 물질을 통과할 것이고, 상기 제 2 부분은 상기 TSV 주위에 라우팅된다. 상기 제 1 부분이 상기 TSV 주위의 물질을 통과한 이후, 상기 두 부분들은 재결합될 수 있으며, 결과적인 빔은 전술된 바와 같이 분석될 수 있다.
Description
본 발명의 실시예들은 일반적으로 적외선(IR)-기반 계측(metrology)에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 실시예들은 스루 실리콘 비아들(through silicon vias : TSVs) 주위의 스트레스 및 영향들의 검출을 위한 적외선(IR)-기반 계측의 사용에 관한 것이다.
열-기계적 신뢰성은 3D 집적 설계들의 중요한 부분인 스루 실리콘 비아들(TSVs)의 구현을 위해 큰 고려 사항이 되었다. 특히, 실리콘(Si)과 구리(Cu) 간의 CTE 미스매치(CTE mismatch)에 기인한 공정-유발 스트레스들(process-induced stresses)은 성능 및 신뢰성 모두에 악영향들을 야기할 수 있다. 이러한 영향들은 무엇보다도 이동도(mobility) 저하, Si 균열, 디바이스 디-본딩(de-bonding), 및 TSV 팝-아웃(pop-out)을 포함한다.
따라서, TSV 스트레스들의 측정 및 취급은 디바이스 설계 및 집적의 중요한 부분이 되었다. 불행하게도, 기존의 접근법(approach)들은 통상적으로 전자 현미경 검사와 같은 공정들의 사용 동안 디바이스의 단면 제작 작업(cross-sectioning)을 요한다. 즉, 현미경 검사는 샘플 표면 토포그라피(topography), 또는 테스트되고 있는 샘플에 대한 물리적 손상의 필요에 의해 제한될 수 있다.
일반적으로, 본 발명의 양상들은 반도체 디바이스들의 TSV들 주위의/인접한 스트레스 및 결함들을 검출하기 위한 IR-기반 계측에 대한 접근법에 관한 것이다. 특히, 전형적인 실시예에서, IR 광의 빔(beam of light)은 IR 광원으로부터 TSV 주위의 물질을 통해 방출된다. 상기 IR 광의 빔이 상기 TSV 주위의 물질을 통과하면, 상기 빔은 내부 균열(imbedded cracking) 등과 같은 TSV 결함들에 대한 정보를 결정하도록 하나 이상의 알고리즘들을 사용하여 분석된다. 일 실시예에서, 상기 IR 광의 빔은 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할될 수 있다. 상기 제 1 부분은 상기 TSV 주위의 물질을 통과할 것이고, 상기 제 2 부분은 상기 TSV 주위에 라우팅(routing)된다. 상기 제 1 부분이 상기 TSV 주위의 물질을 통과한 이후, 상기 두 부분들은 재결합될 수 있으며, 결과적인 빔이 전술된 바와 같이 분석될 수 있다.
본 발명의 제 1 양상은 반도체 디바이스의 스루 실리콘 비아(TSV) 주위의 물질을 통해 IR 광원으로부터 IR 광의 빔을 통과시키는 단계; 및 상기 TSV 주위의 스트레스 또는 결함들에 관한 정보를 결정하도록 상기 TSV 주위의 물질을 통과한 이후의 상기 IR 광의 빔을 분석하는 단계를 포함하는 적외선(IR)-기반 계측을 위한 방법을 제공한다.
본 발명의 제 2 양상은 IR 광원을 사용하여 IR 광의 빔을 방출하는 단계; 상기 IR 광의 빔을 미리 정의된 경로를 따라 반도체 디바이스의 스루 실리콘 비아(TSV) 주위의 물질을 통해 통과시키는 단계; 및 상기 TSV 주위의 스트레스 또는 결함들에 관한 정보를 결정하도록 상기 TSV 주위의 물질을 통해 전달된 이후의 상기 빔을 분석하는 단계를 포함하는 적외선(IR)-기반 계측을 위한 방법을 제공한다.
본 발명의 제 3 양상은 IR 광원을 사용하여 IR 광의 빔을 방출하는 단계; 상기 IR 광의 빔을 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할하는 단계; 상기 IR 광의 빔의 상기 제 1 부분을 반도체 디바이스의 스루 실리콘 비아(TSV) 주위의 물질을 통해 통과시키는 단계; 통과 이후, 상기 제 1 부분을 상기 제 2 부분과 결합하는 단계; 및 상기 TSV 주위의 스트레스 또는 결함들에 관한 정보를 결정하도록 결합 이후의 상기 빔을 분석하는 단계를 포함하는 적외선(IR)-기반 계측을 위한 방법을 제공한다.
본 발명의 이들 특징들 및 다른 특징들은 첨부된 도면들과 연계하여 본 발명의 다양한 양상들의 다음의 상세한 설명으로부터 더 쉽게 이해될 것이다.
도 1은 결함들을 경험하는 스루 실리콘 비아(TSV) 디바이스를 갖는 반도체 디바이스의 예를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, TSV 결함들을 분석하기 위한 IR-기반 계측의 사용을 도시한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른, TSV 결함들을 분석하기 위한 IR-기반 계측의 사용을 도시한다.
도면들은 필수적으로 스케일링 된 것이 아니다. 도면들은 단지 표시들이며, 본 발명의 특정 파라미터들을 묘사하고자 의도된 것이 아니다. 도면들은 오직 본 발명의 전형적인 실시예들을 표현하고자 의도된 것이며, 그러므로 청구 범위를 한정하는 것으로서 고려되어서는 안된다. 도면들에서, 유사한 번호는 유사한 요소들을 나타낸다.
도 1은 결함들을 경험하는 스루 실리콘 비아(TSV) 디바이스를 갖는 반도체 디바이스의 예를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, TSV 결함들을 분석하기 위한 IR-기반 계측의 사용을 도시한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른, TSV 결함들을 분석하기 위한 IR-기반 계측의 사용을 도시한다.
도면들은 필수적으로 스케일링 된 것이 아니다. 도면들은 단지 표시들이며, 본 발명의 특정 파라미터들을 묘사하고자 의도된 것이 아니다. 도면들은 오직 본 발명의 전형적인 실시예들을 표현하고자 의도된 것이며, 그러므로 청구 범위를 한정하는 것으로서 고려되어서는 안된다. 도면들에서, 유사한 번호는 유사한 요소들을 나타낸다.
이제 예시적인 실시예들은 실시예들이 도시된 첨부된 도면들을 참조하여 본 명세서에서 더욱 충분히 설명된다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 다른 형태들로 구현될 수 있으며, 본 명세서에서 제시된 실시예들로 한정되는 것으로서 해석되어서는 안된다. 오히려, 이러한 실시예들이 제공되어서 본 발명이 완전하고 완벽해질 것이며, 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전할 것이다. 본 설명에서, 잘 알려진 특징들 및 기법들의 세부 사항들은 제시된 실시예들을 불필요하게 모호하게 만드는 것을 회피하기 위해 생략될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 기술용어는 오직 특정 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하고자 의도된 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같은 단수 형태들, "일", "한" 및 "하나의"는 맥락이 분명하게 달리 나타내지 않는 한, 복수 형태들을 마찬가지로 포함하도록 의도된 것이다. 더욱이, 상기 단수 형태들의 사용은 양의 한정을 나타내는 것이 아니라, 오히려 언급된 아이템들 중 적어도 하나가 존재함을 나타낸다. 용어 "세트"는 적어도 하나의 양을 의미하도록 의도된 것이다. 용어 "포함한다" 및/또는 "포함하는"은 본 명세서에서 사용될 때, 언급된 특징들, 영역들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들 및/또는 컴포넌트들의 존재를 명시하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 영역들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들, 컴포넌트들, 및/또는 그것의 그룹들의 존재 또는 추가를 배제하지는 않음이 또한 이해될 것이다.
"일 실시예", "실시예", "실시예들 ", "예시적인 실시예들", 또는 유사한 표현에 대한 본 명세서 전반에 걸친 참조는 그 실시예와 관련하여 설명된 특정한 특징, 구조, 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함됨을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸친 문구들, "일 실시예에서", "실시예에서", "실시예들에서", 및 유사한 표현의 양상들은 필수적이지는 않지만 모두 동일한 실시예를 참조할 수 있다.
용어들 "위에 놓인" 또는 "위에 있는", "상에 위치된" 또는 "위에 위치된", "아래 놓인", "아래에" 또는 "밑에"는 제 1 구조(예를 들어, 제 1 층)와 같은 제 1 요소가 제 2 구조(예를 들어, 제 2 층)와 같은 제 2 요소 상에 존재하며, 인터페이스 구조(예를 들어, 인터페이스 층)와 같은 중재(intervening) 요소들은 상기 제 1 요소와 상기 제 2 요소 사이에 존재할 수 있음을 의미한다.
전술된 바와 같이, 본 발명의 양상들은 반도체 디바이스들의 TSV들 주위의/인접한 스트레스 및 결함들을 검출하기 위한 IR-기반 계측에 대한 접근법에 관한 것이다. 특히, 전형적인 실시예에서, IR 광의 빔은 IR 광원으로부터 TSV 주위의 물질을 통해 방출된다. 상기 IR 광의 빔이 상기 TSV 주위의 물질을 통과하면, 상기 빔은 내부 균열 등과 같은 TSV 결함들에 대한 정보를 결정하도록 하나 이상의 알고리즘들을 사용하여 분석된다. 일 실시예에서, 상기 IR 광의 빔은 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할될 수 있다. 상기 제 1 부분은 상기 TSV 주위의 물질을 통과하고 상기 제 2 부분은 상기 TSV 주위에 라우팅된다. 상기 제 1 부분이 상기 TSV 주위의 물질을 통과한 이후, 상기 두 부분들은 재결합될 수 있으며, 결과적인 빔은 전술된 바와 같이 분석될 수 있다.
도 1을 참조하여, TSV(12) 결함들을 갖는 반도체 디바이스(10)의 예가 도시된다. 특히, 도시된 바와 같이, TSV(12)는 "접근 금지(keep-out)" 구역(16)뿐만 아니라 물질(14) 내에 내부 균열을 갖는다. 전술된 바와 같이, 이러한 결함들은 이러한 디바이스들의 설계 및/또는 집적에 크게 영향을 끼칠 수 있다. 이전의 접근법들에서, 결함들을 완전하게 평가하고 해결하기 위해, 디바이스에 대한 손상이 디바이스의 필수적인 단면 제작 작업에 기인하여 발생되었다. 그러나, 현재의 접근법은 IR 광-기반 계측 접근법을 사용함으로써 이러한 요건을 배제한다.
특히, 도 2 내지 3과 연계하여 도시되고 설명된 바와 같이, 본 접근법은 IR 광의 빔을 TSV 주위의 물질을 통해 통과시키고, 그런 다음, 결과적인 빔을 분석한다. 일반적으로, 이 접근법은 투명해지는 Si 밴드 갭(1.12 eV)보다 적은 광자 에너지(photon energy)를 구비한 IR 광의 빔을 이용하고 따라서 TSV의 전체 길이를 따라서 면밀한 정보를 제공할 수 있다. 일반적으로, 다음의 원리들 및 알고리즘들이 이후부터 적용될 것이다. 하나의 이러한 원리는 균일한(uniform) "미디어(media)"가 잘 정의된 주기적인 프린지(periodic fringe)들을 생성한다는 것이다. 이러한 미디어는 TSV 및/또는 그 상태에 관한 다양한 정보의 조각들을 나타낼 수 있다. 피에조 광학 효과(piezo-optic effect):
에 따르면, 여기서 Xkl은 스트레스 텐서(stress tensor)이며, Pijkl은 피에조 광학 텐서이다. 따라서, 스트레스의 분포 또는 내부 균열 결함들은 빔 경로를 따라서 굴절률의 변동(perturbation of index of refraction)(뿐만 아니라 스트레스 종속성 위상 시프트)을 초래하는데, 이는 다음 알고리즘으로 나타낼 수 있다:
여기서, T는 Si 웨이퍼의 총 두께이다. 이것은 결과적으로 TSV 주변 프린지들이 왜곡되게 하며, 그 왜곡의 양은 P~10-9Pa-1, X~100Mpa, T~100m와 같이 추정될 수 있으며, 따라서 위상 시프트는 △Φ~32rad인 바, 이는 매우 거대한 영향이다.
도 2를 참조하여, 본 발명의 일 양상에 따른, 직접 이미징 접근법이 도시된다. 묘사된 바와 같이, IR 광원(50)은 (예를 들어, 약 1.12 eV보다 적은) IR 광의 빔(52)을 방출한다. 하나 이상의 광학 기기들(optics)(54)이 빔(52)을 반도체 디바이스(56)의 TSV(58)로 향하게 하는 데 사용될 수 있다. 빔(52)은 TSV(58)의 길이를 통해 통과된다. 결과적인 빔(60)은 굴절률의 변동 및 다른 이상(anomaly)들을 포함하며, TSV(58) 주위의 스트레스 또는 결함들에 관한 정보를 결정하도록 검출기(62)에 의해 수신되고 분석될 수 있다.
도 3을 참조하여, 간섭측정(interferometry)-기반 접근법이 도시된다. 묘사된 바와 같이, IR 광의 빔(72)은 (예를 들면, 약 1.12 eV 보다 적은) IR 광원(70)으로부터 방출된다. 빔(72)은 빔 분할기(beam splitter)(73)에 의해 제 1 부분(72A) 및 제 2 부분(72B)으로 분할된다. 추가로 도시된 바와 같이, 제 1 부분(72A)은 (예를 들어, 광학 기기(들)(80A)를 통해) 반도체 디바이스(74)의 TSV(76)를 통해 통과될 것이고, 부분(72B)은 디바이스(74) 주위에 라우팅된다. 결과적인 빔(78)은 재결합 빔(84)을 생성하도록 (예를 들어, 광학 기기(들)(80B)를 통해) 빔 결합기(beam combiner)(82)에 의해 부분(72B)과 재결합되는데, 이 재결합 빔(84)은 TSV(76) 내의 또는 주위의 스트레스 또는 결함들에 대한 정보를 결정하기 위해 도 2와 유사한 검출기(86)에 의해 분석된다. 이 접근법을 사용하는 것은 향상된 콘트라스트(contrast) 및 해상도를 생산할 수 있으며, (즉, TSV(76) 주위의 물질을 통해 통과되는 부분(72A)과 부분(72B) 사이의) 비교를 위한 토대를 제공할 수 있다.
도시되고 설명된 바와 같이, 본 명세서에서 논의된 IR-기반 접근법들은 TSV 패턴 주위의 스트레스의 비-침투적인(non-invasive), 인-시츄(in-situ) 및 높은 스루-풋(throught-put) 검출을 제공할 수 있다. 이들 접근법들은 또한 공정 최적화를 위해 높은 스트레스 및 결함들의 형성을 방지하도록 열 사이클링(thermal cycling) 동안 스트레스의 실시간 모니터로서 사용될 수 있다. 또한, 상기 접근법들은 샘플을 단면 제작 작업 없이 TSV 주위의 내부 스트레스 및/또는 결함들에 관한 면밀한 정보를 제공할 수 있다. 도 3의 간섭측정(위상 감지) 기법은 더 나은 콘트라스트, 해상도 및 감도를 제공할 수 있다.
다양한 실시예들에서, 설계 툴들이 본 명세서에서 설명된 바와 같은 반도체 층들을 패터닝하는 데 사용되는 데이터 세트들을 만들도록 제공되고 구성될 수 있다. 예를 들어, 데이터 세트들은 본 명세서에서 설명된 바와 같은 구조들을 위해 상기 층들을 패터닝하도록 하는 리소그래피 동작들 동안 사용되는 포토 마스크들을 생성하도록 만들어질 수 있다. 이러한 설계 툴들은 하나 이상의 모듈들의 컬렉션을 포함할 수 있으며, 또한 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 툴은 하나 이상의 소프트웨어 모듈들, 하드웨어 모듈들, 소프트웨어/하드웨어 모듈들, 또는 이들의 어떤 조합 또는 치환(permutation)일 수 있다. 다른 예로서, 툴은 소프트웨어가 실행되거나 또는 하드웨어가 구현되는 컴퓨팅 디바이스 또는 다른 기기일 수 있다. 본 명세서에서 사용된, 모듈은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 그것의 조합 중 어떤 형태를 사용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서들, 컨트롤러들, 주문형 집적 회로(ASIC)들, 프로그래머블 로직 어레이(PLA)들, 논리 컴포넌트들, 소프트웨어 루틴들, 또는 다른 메커니즘들이 모듈을 구성하도록 구현될 수 있다. 구현에 있어서, 본 명세서에 설명된 다양한 모듈들은 개별 모듈들 또는 기능들로서 구현될 수 있으며, 설명된 특징들은 하나 이상의 모듈들 중에서 부분적으로 또는 전체적으로 공유될 수 있다. 다시 말해서, 본 설명을 읽은 당업자에게 명백하듯이, 본 명세서에서 설명된 다양한 특징들 및 기능성은 어떤 소정의 애플리케이션에서 구현될 수 있으며, 하나 이상의 개별 또는 공유 모듈들에서 다양한 조합들 및 치환들로 구현될 수 있다. 비록 기능의 다양한 특징들 및 요소들이 개별 모듈들로서 개별적으로 설명되거나 또는 청구될 수 있지만, 당업자는 이러한 특징들 및 기능이 하나 이상의 공통 소프트웨어 및 하드웨어 요소들 사이에서 공유될 수 있으며, 이러한 설명은 개별 하드웨어 또는 소프트웨어 컴포넌트들이 이러한 특징들 및 기능을 구현하는 데 사용됨을 요구 또는 의미하지 않을 수 있음이 이해될 것이다.
본 발명은 특히 예시적인 실시예들과 연계하여 도시되고 설명되었지만, 변형들 및 수정들이 발생할 수 있음이 당업자들에게 이해될 것이다. 예를 들어, 비록 예시적 실시예들이 일련의 액션들 또는 이벤트들로서 본 명세서에 설명되지만, 본 발명은 구체적으로 언급되지 않는 한, 이러한 액션들 또는 이벤트들의 예시된 순서에 의해 한정되지 않음이 이해될 것이다. 본 발명에 따르면, 일부 액션들은 본 명세서에서 예시 및/또는 설명된 것들 외에 다른 액션들 또는 이벤트들과 다른 순서들로 그리고/또는 동시에 발생할 수 있다. 게다가, 모든 예시된 단계들이 본 발명에 따른 방법을 구현하는데 필요로 되지 않을 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 방법들은 본 명세서에 예시되고 설명된 구조들의 형성 및/또는 공정 처리와 관련하여 구현될 수 있을 뿐만 아니라, 예시되지 않은 다른 구조들과 관련하여 구현될 수 있다. 그러므로, 첨부된 특허 청구 범위는 본 발명의 진정한 사상에 속하는 모든 수정들 및 변경들을 커버하고자 의도된 것임이 이해되어만 한다.
Claims (20)
- 적외선(IR)-기반 계측(metrology)을 위한 방법으로서,
IR 광원으로부터 IR 광의 빔(beam of light)을 반도체 디바이스의 스루 실리콘 비아(through silicon via : TSV) 주위의 물질을 통해 통과시키는 단계; 및
상기 TSV 주위의 스트레스 또는 결함들에 관한 정보를 결정하도록 상기 TSV 주위의 물질을 통해 통과된 이후의 상기 IR 광의 빔을 분석하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선(IR)-기반 계측을 위한 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 분석하는 단계는 상기 IR 광의 빔의 경로를 따라서 상기 TSV 주위의 물질의 광학적 특징들의 세트의 변동(perturbation)을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선(IR)-기반 계측을 위한 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 측정하는 단계는 다음의 알고리즘:
을 적용시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선(IR)-기반 계측을 위한 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 IR 소스로부터 IR 광의 빔을 방출하는 단계; 및
상기 빔을 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할하는 단계
를 더 포함하며, 상기 통과시키는 단계는 상기 제 1 부분을 상기 TSV 주위의 물질을 통해 통과시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선(IR)-기반 계측을 위한 방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 부분이 상기 TSV 주위의 물질을 통과한 이후, 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분을 결합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선(IR)-기반 계측을 위한 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 분석하는 단계는 상기 결합하는 단계 이후의 상기 IR 광의 빔을 분석하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선(IR)-기반 계측을 위한 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 IR 광의 빔은 약 1.12 eV보다 적은 광자 에너지(photon energy)를 갖는 것을 특징으로 하는 적외선(IR)-기반 계측을 위한 방법. - 적외선(IR)-기반 계측을 위한 방법으로서,
IR 광원을 사용하여 IR 광의 빔을 방출하는 단계;
상기 IR 광의 빔을 미리 정의된 경로를 따라서 반도체 디바이스의 스루 실리콘 비아(TSV) 주위의 물질을 통해 통과시키는 단계; 및
상기 TSV 주위의 스트레스 또는 결함들에 관한 정보를 결정하도록 상기 TSV 주위의 물질을 통과한 이후의 상기 빔을 분석하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선(IR)-기반 계측을 위한 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 분석하는 단계는 상기 빔의 경로를 따라서 굴절률(intex of refraction)의 변동을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선(IR)-기반 계측을 위한 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 측정하는 단계는 다음 알고리즘:
을 적용시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선(IR)-기반 계측을 위한 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 IR 광의 빔을 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할하는 단계를 더 포함하며, 상기 통과시키는 단계는 상기 제 1 부분을 상기 TSV 주위의 물질을 통해 통과시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선(IR)-기반 계측을 위한 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 부분이 상기 TSV 주위의 물질을 통과한 이후, 재결합 IR 광의 빔을 생산하도록 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분을 결합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선(IR)-기반 계측을 위한 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 분석하는 단계는 상기 재결합 IR 광의 빔을 분석하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선(IR)-기반 계측을 위한 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 IR 광의 빔은 약 1.12 eV보다 적은 광자 에너지를 갖는 것을 특징으로 하는 적외선(IR)-기반 계측을 위한 방법. - 적외선(IR)-기반 계측을 위한 방법으로서,
IR 광원을 사용하여 IR 광의 빔을 방출하는 단계;
상기 IR 광의 빔을 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할하는 단계;
상기 IR 광의 빔의 상기 제 1 부분을 반도체 디바이스의 스루 실리콘 비아(TSV) 주위의 물질을 통해 통과시키는 단계;
상기 통과시키는 단계 이후, 상기 제 1 부분을 상기 제 2 부분과 결합하는 단계; 및
상기 TSV 주위의 스트레스 또는 결함들에 관한 정보를 결정하도록 상기 결합하는 단계 이후의 상기 빔을 분석하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선(IR)-기반 계측을 위한 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 분석하는 단계는 상기 빔의 경로를 따라서 굴절률의 섭동을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선(IR)-기반 계측을 위한 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 측정하는 단계는 다음 알고리즘:
을 적용하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선(IR)-기반 계측을 위한 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 IR 광의 빔은 약 1.12 eV보다 적은 광자 에너지를 갖는 것을 특징으로 하는 적외선(IR)-기반 계측을 위한 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 분석하는 단계는 간섭측정(interferometry) 기법을 적용시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선(IR)-기반 계측을 위한 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 방법은 실시간으로 수행되는 것을 특징으로 하는 적외선(IR)-기반 계측을 위한 방법.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US13/769,494 US9041919B2 (en) | 2013-02-18 | 2013-02-18 | Infrared-based metrology for detection of stress and defects around through silicon vias |
| US13/769,494 | 2013-02-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140104338A true KR20140104338A (ko) | 2014-08-28 |
Family
ID=51310750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130119413A KR20140104338A (ko) | 2013-02-18 | 2013-10-07 | 스루 실리콘 비아들 주위의 스트레스 및 결함들의 검출을 위한 적외선-기반 계측 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US9041919B2 (ko) |
| KR (1) | KR20140104338A (ko) |
| CN (1) | CN103996633B (ko) |
| DE (1) | DE102014202113B8 (ko) |
| SG (1) | SG2013065602A (ko) |
| TW (1) | TWI502188B (ko) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SG10202110739PA (en) | 2014-12-05 | 2021-11-29 | Kla Tencor Corp | Apparatus, method and computer program product for defect detection in work pieces |
| US20190257876A1 (en) * | 2018-02-21 | 2019-08-22 | Asm Technology Singapore Pte Ltd | System and method for detecting defects in an electronic device |
| US10901241B1 (en) * | 2018-03-14 | 2021-01-26 | Onto Innovation Inc. | Optical metrology system using infrared wavelengths |
| US10551327B2 (en) * | 2018-04-11 | 2020-02-04 | General Electric Company | Cooling hole inspection system |
| CN109297627B (zh) * | 2018-10-25 | 2021-07-27 | 中国电子产品可靠性与环境试验研究所（（工业和信息化部电子第五研究所）（中国赛宝实验室）） | Tsv成品界面残余应力测试方法及界面梁结构试样制作方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6513390B1 (en) * | 2000-11-01 | 2003-02-04 | Mcmaster University | Temperature insensitive fiber-optic torque and strain sensor |
| US6709875B2 (en) | 2001-08-08 | 2004-03-23 | Agilent Technologies, Inc. | Contamination control for embedded ferroelectric device fabrication processes |
| US6587282B1 (en) | 2001-08-30 | 2003-07-01 | Therma-Wave, Inc. | Broadband refractive objective for small spot optical metrology |
| JP2003151483A (ja) * | 2001-11-19 | 2003-05-23 | Hitachi Ltd | 荷電粒子線を用いた回路パターン用基板検査装置および基板検査方法 |
| US7369235B1 (en) | 2005-06-24 | 2008-05-06 | Kla-Tencor Corporation | Method and system for measuring deep trenches in silicon |
| EP2444795A1 (en) | 2010-10-22 | 2012-04-25 | DCG Systems, Inc. | Lock in thermal laser stimulation through one side of the device while acquiring lock-in thermal emission images on the opposite side |
| CN102082108B (zh) * | 2010-10-26 | 2012-08-15 | 华中科技大学 | 一种微纳深沟槽结构侧壁形貌快速测量方法及装置 |
| US10460998B2 (en) * | 2010-11-09 | 2019-10-29 | Nikon Corporation | Method for inspecting substrate, substrate inspection apparatus, exposure system, and method for producing semiconductor device |
| TW201226882A (en) * | 2010-12-23 | 2012-07-01 | Ind Tech Res Inst | Measurement apparatus and measurement method thereof |
| CN102540781B (zh) * | 2010-12-28 | 2015-09-30 | 上海微电子装备有限公司 | 一种背面对准装置及方法 |
-
2013
- 2013-02-18 US US13/769,494 patent/US9041919B2/en active Active
- 2013-08-30 SG SG2013065602A patent/SG2013065602A/en unknown
- 2013-09-12 TW TW102132932A patent/TWI502188B/zh not_active IP Right Cessation
- 2013-10-07 KR KR1020130119413A patent/KR20140104338A/ko not_active Application Discontinuation
-
2014
- 2014-02-06 DE DE102014202113.8A patent/DE102014202113B8/de not_active Expired - Fee Related
- 2014-02-10 CN CN201410046667.5A patent/CN103996633B/zh not_active Expired - Fee Related
-
2015
- 2015-04-20 US US14/691,392 patent/US9506874B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SG2013065602A (en) | 2014-09-26 |
| US20150226681A1 (en) | 2015-08-13 |
| US20140233014A1 (en) | 2014-08-21 |
| DE102014202113B8 (de) | 2022-02-24 |
| CN103996633A (zh) | 2014-08-20 |
| DE102014202113B4 (de) | 2021-12-23 |
| TWI502188B (zh) | 2015-10-01 |
| US9506874B2 (en) | 2016-11-29 |
| DE102014202113A1 (de) | 2014-09-11 |
| TW201433788A (zh) | 2014-09-01 |
| US9041919B2 (en) | 2015-05-26 |
| CN103996633B (zh) | 2018-01-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20140104338A (ko) | 스루 실리콘 비아들 주위의 스트레스 및 결함들의 검출을 위한 적외선-기반 계측 | |
| KR102046192B1 (ko) | 신규 웨이퍼 지오메트리 메트릭을 이용한 오버레이 및 반도체 처리 제어 | |
| CN105431932B (zh) | 用于过程监视及良率管理的所计算电性能度量 | |
| KR101336946B1 (ko) | 발열 분포 측정을 이용한 불량 분석 장치 및 방법 | |
| Stellari et al. | Verification of untrusted chips using trusted layout and emission measurements | |
| JP6153596B2 (ja) | スペクトルルミネセンス測定のための方法および装置 | |
| TWI663665B (zh) | 用於在一單一檢驗程序中之多個程序步驟之檢驗 | |
| KR101372995B1 (ko) | 결함 검사방법 | |
| TW201939634A (zh) | 使用電子束檢測及具有即時情報之深度學習以減少損害的缺陷探索 | |
| US8460946B2 (en) | Methods of processing and inspecting semiconductor substrates | |
| KR102533948B1 (ko) | 플라즈마 처리를 위한 플라즈마 소스에 대한 안정성 모니터링 및 개선을 위한 방법 | |
| JP2009168562A (ja) | ラマン分光を用いた応力評価方法及び半導体装置の製造方法 | |
| JP2009099820A (ja) | 検査装置、検査方法および半導体装置の製造方法 | |
| JP2009008396A (ja) | 検査装置及び検査方法 | |
| US9257352B2 (en) | Semiconductor test wafer and methods for use thereof | |
| CN104022052B (zh) | 一种缺陷检测和观察设备的位置同步方法 | |
| WO2015046752A1 (ko) | 웨이퍼의 손상 깊이를 측정하는 방법 | |
| Trujillo-Sevilla et al. | High speed roughness measurement on blank silicon wafers using wave front phase imaging | |
| Vogel et al. | Measuring techniques for deformation and stress analysis in micro-dimensions | |
| JP2015162574A (ja) | 半導体ウェーハの製造方法及び工程異常の検出方法 | |
| JP2014179395A (ja) | 欠陥検出方法 | |
| JP7197816B2 (ja) | 光電子デバイス製造支援装置 | |
| Ku et al. | 3D interconnect metrology in CMS/ITRI | |
| Chen et al. | Failure localization methods for system-on-chip (SoC) using photon emission microscopy | |
| Tran et al. | Process induced Wafer Geometry impact on center and edge lithography performance for sub 2X nm nodes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |