專利名稱：半導(dǎo)體晶片邊緣檢查方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般說(shuō)來(lái)涉及用于制造計(jì)算機(jī)芯片的半導(dǎo)體晶片的檢查技術(shù)，說(shuō)的更詳細(xì)一點(diǎn)，涉及在一次操作中檢查許多個(gè)這種晶片的邊緣的方法和設(shè)備。
硅晶片邊緣上的缺欠和缺陷對(duì)晶片的性能和質(zhì)量是不利的。遺憾的是，這些缺欠不能被以激光為基礎(chǔ)的缺陷檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)出來(lái)。在此之前，邊緣檢查的方法是把明亮的光照射到單個(gè)晶片的邊緣上，同時(shí)在光下面旋轉(zhuǎn)已保持于夾具上的水平位置上的晶片，并用視覺(jué)觀測(cè)光所指示出來(lái)的邊緣上的缺陷的散射或其他畸變。這樣的步驟對(duì)每一單獨(dú)的晶片都要進(jìn)行，使得檢查變得既費(fèi)時(shí)間又費(fèi)錢。
本發(fā)明致力于用于完成晶片邊緣檢查工藝的改進(jìn)的方法和設(shè)備。在本發(fā)明的若干目的之中，有提供這種經(jīng)過(guò)改進(jìn)的方法和設(shè)備一次操作可檢查許多晶片的邊緣(比如，最多可達(dá)25個(gè)晶片)；還提供這樣的設(shè)備，它可以檢查不同直徑的晶片并且可以在用于檢查一種直徑的晶片的模式和用于檢查另一種不同的直徑的晶片的模式之間迅速地轉(zhuǎn)換；提供這樣的設(shè)備這種設(shè)備易于操作且對(duì)生產(chǎn)制造是經(jīng)濟(jì)的；提供這樣的設(shè)備在檢查工藝期間保護(hù)晶片。此外，還提供這樣的方法這種方法也具有以上所提到了的那些優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的其他目的和特點(diǎn)，一部分是明顯的，另一部分將在今后指出來(lái)。


圖1是本發(fā)明的晶片檢查設(shè)備的正視圖，該圖表示該儀器被用于檢查晶片邊緣缺陷。
圖2是圖1的設(shè)備的擴(kuò)大了的斷面圖。
圖3是晶片檢查設(shè)備的正視圖，該設(shè)備的正視圖中有若干晶片，一個(gè)晶片盒，一個(gè)晶片轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和一個(gè)已從該設(shè)備上拆了下來(lái)的分隔構(gòu)件(Spacing member)。
圖4是設(shè)備的頂部平面。
圖5A是本設(shè)備的第1分隔構(gòu)件的正視圖。
圖5B是第1分割構(gòu)件的底平面。
圖6A是本設(shè)備的第2分隔構(gòu)件的正視圖。
圖6B是第2分隔構(gòu)件的底平面。
在所有的圖中，相應(yīng)的部分上標(biāo)以相應(yīng)的標(biāo)號(hào)。
下邊對(duì)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
現(xiàn)在參看附圖，特別是圖1。圖中所示用于檢查多個(gè)半導(dǎo)體晶片的設(shè)備包括一個(gè)一般標(biāo)為10的支持系統(tǒng)，它支持著保持半導(dǎo)體晶片W的晶片盒12。晶片盒12具有通常的構(gòu)造，具有開放的頂部，開放的底部，在盒的內(nèi)部有一系列隔板以形成用于保持具有相同的直徑的半導(dǎo)體晶片的狹槽14(圖2)。每一個(gè)晶片狹槽14都被作成為僅能保持一個(gè)晶片W，晶片W從狹槽向外伸出，露出到晶片盒12的開放的頂部的外邊。晶片W被盒12保持為分開一定距離的平行關(guān)系，每一晶片都有一中心，和一般說(shuō)具有圓形的外邊緣E。事實(shí)上，每一晶片W都被形成為有一個(gè)(沒(méi)有畫出來(lái))用于定向的直線狀的圓缺。然而，一般地說(shuō)晶片W是圓形的。晶片盒12保持這些晶片W，使得它們的中心基本上在一個(gè)公共軸上，而它們的邊緣E基本上在一條直線上。
一般被標(biāo)為16的光源具有投射一束良好設(shè)定的圓柱光束B(在圖1和圖2中被畫成為平行線)的能力。圓柱光束的中心縱軸一般說(shuō)平行于晶片W的公共軸，且一般地說(shuō)與晶片盒12中的晶片的邊緣E正切以對(duì)邊緣進(jìn)行照射。光源16包括一個(gè)殼體18，它被安裝在一個(gè)其高度已事先定好了的支架(一般標(biāo)記為20)上。殼體中有一亮度為約21000英尺燭光的投射燈，并提供光束B。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)亮度為18000英尺燭光將會(huì)產(chǎn)生滿意的結(jié)果。但是，我們將會(huì)明白，光的亮度可以低于18000英尺燭光，且仍然落在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。支架20包括一個(gè)安裝在儀器的基座24上并從基座往上突出出來(lái)的立柱22，和一個(gè)樞軸座架。該座架包括一個(gè)連接到立柱上的垂直構(gòu)件28和從垂直構(gòu)件伸向殼體18的水平構(gòu)件30。水平構(gòu)件30具有相對(duì)于垂直構(gòu)件28和立柱22進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)以改變光束B的角度的能力，以使得光束對(duì)晶片W的邊緣E的上部保持為正切。水平構(gòu)件30可以用一個(gè)合適的鎖定裝置，諸如一套螺釘(沒(méi)有畫出來(lái))固定于一個(gè)已選定好了的角度的位置上。
在晶片盒12中的晶片W與轉(zhuǎn)動(dòng)部件34嚙合而晶片盒被保持在被支持系統(tǒng)10支持著的晶片旋轉(zhuǎn)裝置(一般標(biāo)作38)的框子36上邊。晶片旋轉(zhuǎn)裝置38具有常見(jiàn)的構(gòu)造。它有一個(gè)安裝轉(zhuǎn)動(dòng)部件(輥)34的軸桿40，它從框子36向外伸出一個(gè)手柄42。為了對(duì)晶片盒中的晶片定向，晶片旋轉(zhuǎn)裝置應(yīng)用了與晶片旋轉(zhuǎn)裝置38相同的類型以使得邊緣E的直線部分在底面上。轉(zhuǎn)動(dòng)部件34被安裝在開放的晶片盒12的底部的下邊，而且它的外表面與晶片盒中的晶片的邊緣E嚙合以使得在轉(zhuǎn)動(dòng)部件旋轉(zhuǎn)時(shí)晶片W在晶片盒里邊在相反的方向上轉(zhuǎn)動(dòng)。晶片盒12由適當(dāng)?shù)牡湍Σ亮Φ牟牧?例如聚四氟乙烯或Teflon聚丙烯)制作以減小晶片W在它們各自的狹槽14中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的磨損。
現(xiàn)在參看圖3和圖4。支持系統(tǒng)10由一般標(biāo)為48的平臺(tái)和支持板54組成。平臺(tái)48包括一對(duì)腿50A和50B，它們被用螺栓52固定于基座24上。支持板54向后伸出并從支持腿偏離開一個(gè)向下的角度，保持一個(gè)懸臂梁的形式。從支持板54的后邊緣分隔開的是用螺栓58連接到基座24上的一對(duì)支持腿(standoffs)56A，56B。每一支持腿56A，56B的朝前的表面60A和60B都傾斜一個(gè)角度，這個(gè)角度與支持板54的上表面的角度是互補(bǔ)的。用螺栓64附加到腿50B和支持腿56B上的直立的側(cè)板62給出了一個(gè)相反的導(dǎo)向表面，它使晶片盒12停在一個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢蒙?。在?cè)板62中的狹槽66使得便于將晶片盒12、晶片旋轉(zhuǎn)裝置38和支持系統(tǒng)10的其他的部件(將在后邊部分中講述)放置于支持板54上。
在最佳實(shí)施例中，支持系統(tǒng)10還包括一個(gè)一般在圖5A和5B中標(biāo)作6B的升高部件(riser)，它由一對(duì)橫向地分隔開來(lái)的側(cè)面構(gòu)件66A，66B和在側(cè)面構(gòu)件66A、66B之間延伸并把它們連接起來(lái)的頂端構(gòu)件66C組成。支持系統(tǒng)10還包括一個(gè)示于圖6A～6B，一般標(biāo)為68的較短的升高部件，它由一對(duì)橫向分隔開來(lái)的側(cè)面構(gòu)件68A，68B和在它們之間延伸并把它們連接起來(lái)的頂端構(gòu)件68C組成。升高部件66和68(廣義地說(shuō)是“分隔構(gòu)件”)的應(yīng)用使得本設(shè)備便于在用于檢查不同直徑的晶片的不同的橫式時(shí)進(jìn)行重構(gòu)。在這一點(diǎn)上，可以看出在示于圖5A和5B的升高部件66與示于圖6A和6B的升高部件68之間的不同是它們的側(cè)面構(gòu)件(66A，66B和68A，68B)的高度。
升高部件66，68的側(cè)面構(gòu)件的每一個(gè)都被形成為在它們的后端的頭上帶有向下的突出尾巴70。這個(gè)尾巴70隱藏地被收納在支持板54的后邊緣和支持腿56A，56B的朝前的表面60A，60B之間。就如從圖1中可以看出的那樣，側(cè)面構(gòu)件66A，66B與支持腿56A，56B的嚙合保持住升高部件66使之避免從它所停在上邊的斜的支持54上滑下去。通常在側(cè)面構(gòu)件66A，66B，68A，68B的上邊的后邊緣上作成為L(zhǎng)形狀的溝槽72可以容納或者晶片旋轉(zhuǎn)裝置框子36(圖1)的后部以使得晶片旋轉(zhuǎn)裝置38被保持在平展的位置上，平行于升高部件66，68的頂部構(gòu)件66C，68C和平臺(tái)48的支持板54，或者可以容納晶片盒的一部分。有一點(diǎn)是很清楚的，本發(fā)明的支持系統(tǒng)10可以含有另外的升高部件(沒(méi)有畫出來(lái))或者沒(méi)有升高部件，而是仍然落在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
應(yīng)用本發(fā)明的設(shè)備對(duì)晶片W進(jìn)行檢查要從決定是否需要一個(gè)或者多個(gè)升高部件66，68以保持晶片邊緣E的上邊部分在這樣一個(gè)位置，使得從光源16投射過(guò)來(lái)的光束B通常與E正切開始。做這樣的決定要依賴于將被檢查的晶片W的直徑。假定已決定需要升高部件66，則升高部件66將被設(shè)置在平臺(tái)的支持板54上邊而晶片旋轉(zhuǎn)裝置38則被堆放在升高部件上。有一點(diǎn)應(yīng)當(dāng)說(shuō)明，對(duì)于大直徑的晶片，沒(méi)有升高部件可供使用，而晶片旋轉(zhuǎn)裝置38可直接停放在平臺(tái)的支持板54上。
晶片盒12已事先裝好晶片，所有晶片W的已拋光面在盒中面向一個(gè)方向，而未拋光面朝向另一方向。晶片盒12被設(shè)置于升高部件的上邊以使得那些已拋光的面面向光源16而未經(jīng)拋光的面背向光源。由于被支持在晶片旋轉(zhuǎn)裝置38和支持系統(tǒng)10的上邊，故晶片盒12向后傾斜，使得晶片W的重量主要地用晶片的未拋光面的嚙合來(lái)支持，這些晶片帶有晶體盒并在狹槽14之中。在這種意義上說(shuō)，因?yàn)榫诤?2里邊旋轉(zhuǎn)，故對(duì)晶片W來(lái)說(shuō)有一個(gè)小的經(jīng)受磨損或其他危險(xiǎn)的機(jī)會(huì)。裝在晶片盒12的打開的底部上的晶片邊緣E的部分與轉(zhuǎn)動(dòng)部件34嚙合，使得用旋轉(zhuǎn)手柄42使轉(zhuǎn)動(dòng)部件旋轉(zhuǎn)時(shí)，晶片W將在相反的方向上旋轉(zhuǎn)。
光源16有足夠的能量，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的邊緣E上。為了更為精確地把光束B對(duì)邊緣E的上部調(diào)準(zhǔn)為正切關(guān)系，光源的殼體18可用松開并旋轉(zhuǎn)支架20的水平構(gòu)件30的辦法使之在樞軸上相對(duì)于垂直構(gòu)件28和支柱22進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖2所示，晶片邊緣E的檢查是在位置P憑視力進(jìn)行的。位置P在從殼體18中發(fā)射出光束B的部位的上面并面向該部位。人們將會(huì)注意到在圖2中，垂直構(gòu)件28和水平構(gòu)件30的一些部分已經(jīng)被斷開以連續(xù)地示出從殼體18到晶片W的光束。借助于旋轉(zhuǎn)手柄42，檢查者使晶片邊緣的新的部分與光束B形成了正切的關(guān)系。這樣，檢查者就可以檢查所有晶片W的整個(gè)圓圈。并具有設(shè)備操作簡(jiǎn)單這么一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的優(yōu)點(diǎn)。
技術(shù)熟練的檢查者可以迅速地辨認(rèn)沒(méi)有缺陷的晶片W的邊緣E在光束B中所產(chǎn)生的漫射的反向散射。但是，晶片W中的一個(gè)晶片的邊緣E中所存在的缺陷，將產(chǎn)生一個(gè)檢查者在在位置P能夠觀察得到的光的反向散射，它是在晶片邊緣上的一個(gè)光點(diǎn)。在圖2中，由缺陷產(chǎn)生的源于光束B的光的反向散射被圖解式地用L線畫了出來(lái)。于是檢查人員可以拿掉有缺陷的晶片或者為一個(gè)有邊緣缺陷的晶片作上一個(gè)標(biāo)志。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用本發(fā)明的方法和設(shè)備，對(duì)于邊緣缺陷一次可以檢次25枚晶片。25枚晶片的限制僅僅是因?yàn)樽畲蟮墓I(yè)標(biāo)準(zhǔn)晶片托架尺寸被定為只能保25枚。
這樣，人們可以看到本發(fā)明的幾個(gè)目的和特點(diǎn)俱已達(dá)到。借助于檢查人員應(yīng)用來(lái)自光源16的圓柱形光束正切式地導(dǎo)向晶片邊緣的上部，因?yàn)樵谝粋€(gè)單次的時(shí)間里可以檢查多個(gè)晶片，故晶片的邊緣檢查可以迅速地完成。晶片由設(shè)備保持，使得它們的重量主要地靠未拋光表面支持，因而保護(hù)了已拋光表面。再有，本設(shè)備包括有升高部件66和68，它們使得本設(shè)備可以迅速地進(jìn)行重新配置，以檢查不同直徑的晶片。
因?yàn)樵谏厦娴臉?gòu)造中可以形成各種變更而不偏離本發(fā)明的范圍，所以應(yīng)當(dāng)指出所有在上述中所包含的事項(xiàng)或附圖所示出的事項(xiàng)都將被解釋為說(shuō)明性的而不具有進(jìn)行限制的含義。
權(quán)利要求
1.一種用于在一次操作中檢查多枚半導(dǎo)體晶片的設(shè)備，所述設(shè)備其特征在于包括一個(gè)保持器，用于把基本上具有同一直徑多個(gè)晶片保持為相互分隔開來(lái)的平行關(guān)系，且每一晶片都有一個(gè)中心和一個(gè)通常是圓形的外部邊緣，所述保持器適于把晶片保持為使其中心基本上在一公共軸上；一個(gè)光源，用于沿著通常平行于所述晶片的公共軸且通常與保持器里的晶片的邊緣正切的中心縱軸投射一束設(shè)定很好的柱形光束；一種在光束投射到晶片邊緣上時(shí)使晶片旋轉(zhuǎn)以檢測(cè)晶片邊緣上的任何缺陷的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的設(shè)備，其特征在于還包含所述光源的殼體、將所述殼體安裝在規(guī)定的高度上的支架、及用于相對(duì)于所述支架來(lái)調(diào)整殼體的角度位置以改變光源所投射出來(lái)的光束的方向的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的設(shè)備，其特征在于所述殼體被安裝到支架上，用于沿基本水平軸進(jìn)行樞軸運(yùn)動(dòng)。
4.根據(jù)在權(quán)利要求1中所述的設(shè)備，其特征在于所述保持器包括晶片盒，晶片盒有開放的頂部，開放的底部和在晶片盒的內(nèi)部的一系列分隔板，這些分隔板劃定了許多個(gè)平行的狹槽，每一個(gè)狹槽都適配為保持一個(gè)晶片，晶片從狹槽中伸了出來(lái)超出盒的開放的頂部，在本設(shè)備中，所述用于旋轉(zhuǎn)晶片的裝置包括轉(zhuǎn)動(dòng)部件和用于轉(zhuǎn)動(dòng)該轉(zhuǎn)動(dòng)部件的機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件被安裝在晶片盒的開放的底部的下邊，用以在通常平行于所述公共軸的軸上進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件具有一個(gè)被適配為與晶片邊緣嚙合的外表面，所述機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)動(dòng)部件的外表面與晶片嚙合時(shí)使轉(zhuǎn)動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)，以使晶片圍繞著所述公共軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1--4的任何一項(xiàng)權(quán)利要求中所述的設(shè)備，其特征在于該設(shè)備還包括一個(gè)支持系統(tǒng)，用于支持所述保持器使得被該保持器所保持的晶片的上部邊緣與由光源投射過(guò)來(lái)的所述光束基本正切。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的設(shè)備，其特征在于所述光源是在一個(gè)固定的高度上，所述支持系統(tǒng)包括一個(gè)支撐體和一個(gè)或多個(gè)和支撐體合作的裝置，所述裝置用于把所述保持器支持在一個(gè)或多個(gè)不同的高度以適應(yīng)不同直徑的晶片。
7.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的設(shè)備，其特征在于所述一個(gè)或多個(gè)和支撐體合作的裝置中的每一個(gè)都包含一個(gè)分隔構(gòu)件，該分隔構(gòu)件適于被設(shè)置在支撐體上，在保持器的下邊。
8.一種在單次操作中檢查多個(gè)半導(dǎo)體晶片的方法，所述每一晶片都有一個(gè)中心和基本為圓形的外邊緣，所述方法其特征在于包括下述步驟保持多個(gè)總的說(shuō)來(lái)為圓形的基本上具有同一直徑的半導(dǎo)體晶片，使得這些晶片互相分隔開且一般說(shuō)來(lái)使它們彼此平行，并使晶片中心基本上在一公共軸上；沿中心縱軸投射一個(gè)很好地設(shè)定的圓柱形光束，所述中心縱軸總體說(shuō)來(lái)平行于晶片的所述公共軸，并總體說(shuō)來(lái)與所述多個(gè)晶片的邊緣正切，以對(duì)邊緣進(jìn)行照射；在光束投射到晶片邊緣上時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)晶片；以及當(dāng)晶片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，檢測(cè)晶片邊緣上的任何缺陷。
9.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的方法，其特征在于所述檢測(cè)步驟是在高于并靠近光源的部位用視覺(jué)進(jìn)行觀測(cè)完成的，而且其中所述視覺(jué)觀測(cè)包括光束反向散射的觀測(cè)，用于指示晶片中的缺陷。
10.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的方法，其特征在于包括，保持晶片，使得這些晶片的公共軸在一個(gè)固定的角度上并調(diào)整光束的角度，使光束平行于所述固定角度。
全文摘要
用于同時(shí)對(duì)多枚半導(dǎo)體晶片的邊緣進(jìn)行檢查的儀器設(shè)備和方法。晶片被保持在盒中并把一束圓柱形光束正切式地投射到晶片的上邊緣部分。視覺(jué)檢測(cè)來(lái)自任何晶片的邊緣的揭示邊緣缺陷的光的反向散射。應(yīng)用儀器設(shè)備使晶片進(jìn)行旋轉(zhuǎn)使得晶片的整個(gè)圓圈都被檢查。本儀器設(shè)備這樣保持晶片，使得在檢查工藝期間保護(hù)它們的已拋光的表面。
文檔編號(hào)H01L21/66GK1142685SQ9610620
公開日1997年2月12日 申請(qǐng)日期1996年5月7日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月8日
發(fā)明者李斯力·G·斯坦湯, 肯奈思·克勞斯 申請(qǐng)人:Memc電子材料有限公司