中心議題：

• 通孔的檢測技術
• 不同檢測設備的檢測結果對比

解決方案：

• 通過高壓產生電子束，照射矽片
  ，激發出二次電子，
• 二次電子被探測器感應並傳送至圖像處理器
  ，
• 移動晶圓到相同的芯片位子上對比兩者之間的區別

隨sui著zhe半ban導dao體ti製zhi造zao技ji術shu推tui進jin到dao更geng加jia先xian進jin的de深shen亞ya微wei米mi技ji術shu
，半ban導dao體ti金jin屬shu布bu線xian的de層ceng數shu越yue來lai越yue多duo，相xiang應ying的de通tong孔kong刻ke蝕shi工gong藝yi也ye越yue多duo，並bing且qie伴ban隨sui著zhe通tong孔kong的de尺chi寸cun隨sui著zhe器qi件jian設she計ji尺chi寸cun逐zhu步bu縮suo小xiao。以yiDRAM製造為例，存儲量由4M發展到512M時，設計規則由1μm縮小到0.16μm
，其中通孔的尺寸也從0.8μm下降到了0.25μm。通孔尺寸越小，刻蝕的難度也越來越大
，如果刻蝕不到位，就可能出現金屬布線間的開路
，直接導致器件失效。

所suo謂wei通tong孔kong刻ke蝕shi，就jiu是shi在zai兩liang層ceng互hu連lian金jin屬shu線xian之zhi間jian的de層ceng間jian膜mo內nei刻ke蝕shi出chu一yi係xi列lie通tong孔kong的de過guo程cheng
，通tong孔kong裏li麵mian填tian入ru用yong於yu兩liang層ceng金jin屬shu線xian間jian的de互hu連lian金jin屬shu
，通tong過guo這zhe些xie金jin屬shu線xian把ba成cheng千qian上shang萬wan的de晶jing體ti管guan連lian成cheng具ju有you一yi定ding功gong能neng的de器qi件jian回hui路lu。層ceng間jian膜mo通tong常chang都dou是shi各ge種zhong各ge樣yang的de氧yang化hua膜mo，因yin此ci，通tong孔kong刻ke蝕shi屬shu於yu氧yang化hua膜mo刻ke蝕shi。由you於yu氧yang化hua膜mo透tou光guang的de特te性xing

，平ping常chang的de檢jian測ce技ji術shu往wang往wang很hen難nan抓zhua通tong孔kong刻ke蝕shi的de缺que陷xian。業ye界jie會hui在zai產chan品pin下xia線xian前qian，對dui通tong孔kong刻ke蝕shi作zuo一yi些xie簡jian單dan的de通tong孔kong直zhi徑jing量liang測ce和he物wu理li切qie片pian來lai判pan斷duan它ta的de工gong藝yi窗chuang口kou（圖1）。


但(dan)是(shi)當(dang)半(ban)導(dao)體(ti)工(gong)藝(yi)設(she)備(bei)運(yun)作(zuo)中(zhong)參(can)數(shu)產(chan)生(sheng)偏(pian)差(cha)時(shi)
，往(wang)往(wang)線(xian)上(shang)的(de)通(tong)孔(kong)直(zhi)徑(jing)量(liang)測(ce)沒(mei)辦(ban)法(fa)及(ji)時(shi)反(fan)映(ying)出(chu)來(lai)，一(yi)直(zhi)要(yao)等(deng)到(dao)良(liang)率(lv)出(chu)來(lai)才(cai)能(neng)發(fa)現(xian)問(wen)題(ti)

，以(yi)至(zhi)於(yu)有(you)大(da)量(liang)的(de)生(sheng)產(chan)產(chan)品(pin)受(shou)到(dao)汙(wu)染(ran)，使(shi)工(gong)廠(chang)付(fu)出(chu)沉(chen)重(zhong)的(de)代(dai)價(jia)。而(er)且(qie)當(dang)產(chan)品(pin)到(dao)最(zui)終(zhong)的(de)良(liang)率(lv)測(ce)試(shi)後(hou)
，發(fa)生(sheng)問(wen)題(ti)時(shi)的(de)生(sheng)產(chan)機(ji)台(tai)狀(zhuang)況(kuang)已(yi)經(jing)很(hen)難(nan)追(zhui)蹤(zong)，不(bu)利(li)於(yu)線(xian)上(shang)找(zhao)到(dao)問(wen)題(ti)的(de)原(yuan)因(yin)
，很(hen)難(nan)做(zuo)持(chi)續(xu)改(gai)善(shan)。所(suo)以(yi)，及(ji)時(shi)抓(zhua)到(dao)這(zhe)種(zhong)缺(que)陷(xian)十(shi)分(fen)必(bi)要(yao)。

通孔的檢測技術

根據不同層麵特性、缺陷尺寸和種類的不同

，目前有三種主要的檢測技術，即暗場
、明場和電子束檢測技術，以及自動工藝檢測技術。

anchangjiancejishushizhitongguozaianchangzhongdetanceqibuhuoquexiandejiancefangfa。tongchangyijiguangzuoweirusheguangyuan，yudaojingpianshangdequexianhoubeisanshe
，zaianchangbeijingshangchanshengliangdu（強度）不一的信號，然後通過探測器捕捉到缺陷信號，靈敏度適中，檢查速度快

，成本低。其具體過程是：一、激光照射到矽片的某個位置；二、散射光被安置在暗場的探測器接收
；三、探測器將光信號轉換成電信號並傳送至圖像處理器
；四
、圖像處理器將收集到的電信號轉換為數字圖像，並對數字圖像進行分析處理，從而判斷出是否存在缺陷。

暗場檢測技術作為檢測晶片缺陷的有效手段之一，其優點在於以下幾個方麵：首先
，在暗場獲得圖像的灰階易於控製和調節。暗場是位於矽片上方和矽片成30度角的區域，在此區域內獲得的圖像灰階，可以通過調節激光的能量和探測器的敏感度來輕鬆控製；其次，在暗場內，可以很容易地辨認有具體形態和位於矽片表麵的缺陷，比如刮傷
、微粒之類的缺陷；最後，使用暗場的檢測速度非常快，成本相對比較低
，通常被用作快速分析影響產量的各類缺陷超出界定值的問題，AIT和COMPASS是在半導體製造企業廣泛應用的暗場檢測設備（如圖2和3所示）。[page]



明場檢測技術是指通過在明場中的探測器來捕獲缺陷的檢測方法，其檢測過程與暗場大致相同。不同點是：

一、采用高亮度白熾光或激光作為光源；

二、探測器被安置在位於矽片正上方的明場區域來接收反射光；

三、檢測的單位麵積減小；

四
、圖像處理器需要處理的數據量增大。

明場檢測技術作為檢測晶片缺陷的有效手段之一
，其主要優點在於：首先，明場可以檢測到尺寸更小的缺陷。運用小於0.3微米的的垂直入射與反射探測技術，可以看到矽片上更多的細節；其次，沒有具體形態或很淺
、henguanghuadequexian，zaianchangxiaburongyibeifaxian，ermingchangjiancejishukeyibazhexiepingmiantuxinghuoleipingmiantuxingzhudiandigouhuachulai
，congerpanduanchuquexian，birupingmiantuxingquexianzhongdeyiloutuxing、橋接缺陷等
，都是運用明場檢測技術來捕捉的。KLA-Tencor的明場檢測設備在半導體製造企業廣泛應用（如圖4所示）。[page]

電子束檢測技術是以精確聚焦的電子束來探測缺陷的檢測手段。
其檢測過程為：
一、通過高壓產生電子束，照射矽片，激發出二次電子、背散射電子
、俄歇電子等（主要為二次電子）
；
二
、二次電子被探測器感應並傳送至圖像處理器；
三、處理後形成放大圖像。

電子束檢測技術作為捕捉晶片缺陷的檢測手段之一
，其具體優點如下：

首先，它擺脫了照明光源
，檢測結果不會受到類似變色、厚度不均等各種層麵所帶來的物理因素的影響
；其次，電子束的分辨率極高。因為它的檢測單位是電子
，電子要比微波以及任何尺寸的顆粒或缺陷都要小得多
；再zai次ci
，電dian子zi是shi帶dai有you電dian性xing的de電dian荷he

，所suo以yi它ta可ke以yi被bei用yong於yu分fen析xi材cai料liao的de電dian性xing或huo電dian組zu織zhi成cheng分fen
，這zhe被bei稱cheng作zuo電dian壓ya對dui比bi度du圖tu像xiang
，經jing常chang被bei用yong於yu檢jian測ce類lei似si開kai閉bi鎖suo等deng電dian子zi電dian路lu缺que陷xian和he通tong孔kong蝕shi刻ke不bu足zu等deng材cai料liao缺que陷xian。電dian子zi束shu檢jian測ce設she備bei一yi般ban有youKLA-Tencor和HMI公司的Escan係列（如圖5所示）。

自動工藝檢測技術是一種利用掃描電子顯微鏡缺陷再檢測係統實現對缺陷直接檢測的技術

，適用於對量產或工藝改變中已知有規律的缺陷進行非連續的檢測。

其檢測過程為：
一、通過高壓產生電子束，照射矽片，激發出二次電子，

二、二次電子被探測器感應並傳送至圖像處理器，

三、移動晶圓到相同的芯片位子上對比兩者之間的區別。

自(zi)動(dong)工(gong)藝(yi)檢(jian)測(ce)技(ji)術(shu)是(shi)掃(sao)描(miao)電(dian)子(zi)顯(xian)微(wei)鏡(jing)缺(que)陷(xian)再(zai)檢(jian)測(ce)係(xi)統(tong)基(ji)體(ti)開(kai)發(fa)的(de)，所(suo)以(yi)其(qi)設(she)備(bei)和(he)程(cheng)式(shi)的(de)設(she)定(ding)都(dou)是(shi)共(gong)享(xiang)，相(xiang)對(dui)而(er)言(yan)，對(dui)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)製(zhi)造(zao)的(de)花(hua)費(fei)是(shi)最(zui)少(shao)的(de)。其(qi)次(ci)它(ta)可(ke)以(yi)直(zhi)接(jie)保(bao)存(cun)高(gao)分(fen)辨(bian)率(lv)圖(tu)象(xiang)
，節(jie)省(sheng)了(le)缺(que)陷(xian)再(zai)檢(jian)測(ce)的(de)時(shi)間(jian)，提(ti)高(gao)了(le)缺(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)的(de)效(xiao)率(lv)。自(zi)動(dong)工(gong)藝(yi)檢(jian)測(ce)技(ji)術(shu)主(zhu)要(yao)應(ying)用(yong)在(zai)普(pu)通(tong)光(guang)學(xue)缺(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)係(xi)統(tong)具(ju)有(you)局(ju)限(xian)性(xing)的(de)，如(ru)超(chao)微(wei)小(xiao)缺(que)陷(xian)和(he)電(dian)性(xing)缺(que)陷(xian)等(deng)方(fang)麵(mian)的(de)檢(jian)測(ce)。可(ke)對(dui)以(yi)下(xia)缺(que)陷(xian)進(jin)行(xing)直(zhi)接(jie)檢(jian)測(ce)：連接斷開、殘餘和橋接、圖形和連接未對準、通孔部分刻蝕等。自動工藝檢測技術開發在AMAT的掃描電子顯微鏡缺陷再檢測G2以後的係列上（如圖6所示）。[page]

不同檢測設備的對通孔刻蝕的檢測結果

youyuanchangjianceyiqidejieshoudegengduodexinhaoyuandoushiyouyidingjiaodude，suoyizhezhongjianceshebeihuiduijingyuandebiaomiangengmingan。suoyizaiduitongkongkeshihoujingyuanjinxingjiancejieguolaikan，nengzhuadaogengduodeshibiaomiandeweiliyijitongkongkeshiguochengzhongdejuhewucanliu。suoyianchangjianceyiqizaiduitongkongkeshijiancejieguobujinrurenyi，tazhinengduitongkongkeshiguochenghouxinpianbiaomiandecanliujinxingyouxiaodejiance
，keshiduiyutongkongkeshizhuangtaimeifawanquanfanying（如圖7所示）。


genjumingchangjianceyiqiduitongkongkeshidejiancejieguo
，faxianmingchangjiancejishuzhinengzhuazhuduitongkongweikeshikaidequexian，erduiyukeshiguochengzhongchanshengdekeshibuwanquanquexianzehennanjiancedao。jieguobiaoming，youyuciquexianzaitongkongneitaiguoshenru，tanceqinenggoushoujidaodefanshedianzijiaoshao，xinhaohenruo，daozhimingchangjiancejishuwufazhengchangeryouxiaodejiancedaozheleiquexiandecunzai（如圖8所示）。

電dian子zi束shu檢jian測ce技ji術shu以yi電dian壓ya襯chen度du像xiang為wei主zhu要yao內nei容rong
，其qi優you點dian是shi可ke在zai不bu詳xiang細xi了le解jie電dian路lu內nei部bu單dan元yuan的de情qing況kuang下xia
，利li用yong高gao能neng電dian子zi束shu與yu集ji成cheng電dian路lu的de相xiang互hu作zuo用yong而er進jin行xing集ji成cheng電dian路lu的de故gu障zhang定ding位wei和he失shi效xiao機ji理li分fen析xi。電dian壓ya襯chen度du像xiang可ke對dui金jin屬shu布bu線xian層ceng上shang和he電dian路lu單dan元yuan上shang的de電dian位wei進jin行xing分fen析xi
，從cong而er判pan斷duan電dian路lu邏luo輯ji是shi否fou正zheng確que。
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實驗表明通孔刻蝕不足缺陷完全可以被E-scan300檢測到。其不足在於
，電子束檢測技術以聚焦電子束作為檢測源，雖然靈敏度極高，但是檢測速度慢、價(jia)格(ge)高(gao)
，而(er)且(qie)高(gao)靈(ling)敏(min)度(du)的(de)同(tong)時(shi)也(ye)帶(dai)來(lai)了(le)很(hen)多(duo)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)
，在(zai)實(shi)際(ji)生(sheng)產(chan)中(zhong)，在(zai)許(xu)多(duo)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)中(zhong)找(zhao)出(chu)正(zheng)確(que)的(de)通(tong)孔(kong)刻(ke)蝕(shi)不(bu)足(zu)缺(que)陷(xian)將(jiang)受(shou)到(dao)很(hen)大(da)程(cheng)度(du)的(de)限(xian)製(zhi)（如圖9所示）。


自(zi)動(dong)工(gong)藝(yi)檢(jian)測(ce)技(ji)術(shu)是(shi)對(dui)電(dian)子(zi)束(shu)檢(jian)測(ce)技(ji)術(shu)補(bu)充(chong)。在(zai)實(shi)際(ji)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong)，常(chang)常(chang)能(neng)發(fa)現(xian)通(tong)孔(kong)刻(ke)蝕(shi)的(de)一(yi)些(xie)係(xi)統(tong)性(xing)缺(que)陷(xian)，它(ta)主(zhu)要(yao)由(you)於(yu)刻(ke)蝕(shi)設(she)備(bei)及(ji)其(qi)工(gong)藝(yi)在(zai)調(tiao)試(shi)過(guo)程(cheng)中(zhong)還(hai)沒(mei)達(da)到(dao)最(zui)好(hao)的(de)工(gong)藝(yi)窗(chuang)口(kou)
，或(huo)者(zhe)工(gong)藝(yi)窗(chuang)口(kou)的(de)漂(piao)移(yi)使(shi)刻(ke)蝕(shi)設(she)備(bei)的(de)一(yi)些(xie)薄(bo)弱(ruo)部(bu)位(wei)提(ti)前(qian)顯(xian)現(xian)在(zai)通(tong)孔(kong)刻(ke)蝕(shi)工(gong)藝(yi)過(guo)程(cheng)中(zhong)。實(shi)驗(yan)過(guo)程(cheng)中(zhong)通(tong)過(guo)對(dui)一(yi)顆(ke)產(chan)品(pin)的(de)薄(bo)弱(ruo)部(bu)位(wei)進(jin)行(xing)定(ding)點(dian)檢(jian)測(ce)，來(lai)反(fan)映(ying)整(zheng)片(pian)晶(jing)圓(yuan)的(de)工(gong)藝(yi)條(tiao)件(jian)（如圖10所示）。

最zui終zhong的de實shi驗yan證zheng明ming自zi動dong工gong藝yi檢jian測ce結jie果guo與yu最zui終zhong良liang率lv的de對dui應ying關guan係xi。表biao明ming自zi動dong工gong藝yi檢jian測ce可ke以yi反fan映ying存cun儲chu單dan元yuan內nei接jie觸chu孔kong通tong孔kong刻ke蝕shi的de狀zhuang態tai。對dui於yu在zai生sheng產chan線xian上shang檢jian驗yan到dao薄bo弱ruo部bu位wei有you刻ke蝕shi不bu完wan全quan比bi較jiao多duo的de晶jing圓yuan，其qi對dui應ying的de正zheng常chang存cun儲chu單dan元yuan內nei也ye有you較jiao多duo的de接jie觸chu孔kong有you刻ke蝕shi不bu完wan全quan問wen題ti。可ke以yi通tong過guo對dui產chan品pin的de薄bo弱ruo部bu位wei進jin行xing監jian測ce達da到dao對dui正zheng常chang存cun儲chu單dan元yuan內nei接jie觸chu孔kong刻ke蝕shi狀zhuang態tai的de實shi時shi反fan映ying，這zhe對dui接jie觸chu孔kong的de刻ke蝕shi工gong藝yi改gai進jin有you極ji大da的de促cu進jin作zuo用yong（如圖11所示）。

在眾多的通孔刻蝕檢測案例中，發現通孔刻蝕的檢測技術有多種多樣，關鍵是要看對DOI（DefectofInteresting）的判斷。根據所要檢測的缺陷特性及檢測設備的原理選擇正確的檢測技術，對缺陷及工藝的改善才能事半功倍。