一種微光顯微鏡裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種微光顯微鏡裝置，其特征在于，包括：微光顯微鏡、光路裝置、光探測裝置及探針，其中，所述光路裝置包括呈預(yù)設(shè)夾角的第一光反射面以及第二光反射面，待測樣品設(shè)置于所述第一光反射面的上方，所述光探測裝置設(shè)置于所述第二光反射面的上方，所述待測樣品的激發(fā)光從待測樣品的背面發(fā)出，并經(jīng)由所述第一光反射面以及第二光反射面反射后，入射至所述光探測裝置內(nèi)。本實(shí)用新型在待測樣品不需要做任何調(diào)整的情況下，同時(shí)兼?zhèn)湔鍱MMI分析功能和背面EMMI分析功能，操作方便，適用性廣，有效降低了芯片失效分析成本并提高分析效率。而且，本實(shí)用新型都是從正面下探針，進(jìn)一步提高了操作的便利性和工作效率。
【專利說明】
-種微光顯微鏡裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型屬于半導(dǎo)體集成電路設(shè)備領(lǐng)域，設(shè)及一種微光顯微鏡裝置，特別是設(shè) 及一種可實(shí)現(xiàn)正面EMMI分析功能和背面EMMI分析功能同時(shí)兼?zhèn)涞奈⒐怙@微鏡裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 微光顯微鏡（emission microscopy,簡稱巧ΜΜΓ)是一項(xiàng)非常有用的1C故障分析 工具，它提供了迅速、直接、簡易、非破壞性且準(zhǔn)確度高的故障點(diǎn)定位方式。
[0003] EMMI主要偵測1C器件內(nèi)部所放出的光子，在存在著漏電、擊穿、熱載流子效應(yīng)的器 件中，會有光子從失效點(diǎn)發(fā)射出來(Photon Emission)。運(yùn)些光子通過光探測裝置(prober station)收集和圖像增強(qiáng)器（Image Intensif iers)增強(qiáng)之后，再經(jīng)過電荷禪合器件 (化arge-Coupled Device，CCD)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和圖像處理器（image processor)進(jìn)行圖像 處理后得到一張發(fā)光像，將所得發(fā)光像和器件表面的光學(xué)反射像疊加，就能對失效點(diǎn)和缺 陷進(jìn)行定位。其中，器件表面的光學(xué)反射像可W通過傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡獲得。微光顯微鏡可 W廣泛的應(yīng)用于偵測1C中各種組件缺陷所產(chǎn)生的漏電流，如：Gate oxide defects/ Le曰k曰ge、L曰tch up、ESD f曰ilure、junction Le曰k曰ge等。
[0004] 如果使用紅外或者近紅外作為反射像的光源，由于娃材料對紅外波段和近紅外波 段的透明性，可W倒扣放置忍片，使光源從忍片背面入射獲得反射像。而發(fā)光像從背面出 射，避免忍片正面多層金屬布線結(jié)構(gòu)的吸收和反射，從而可W實(shí)現(xiàn)從忍片背面進(jìn)行失效點(diǎn) 定位。但線上測試儀主要為量產(chǎn)服務(wù)，而進(jìn)行分析時(shí)候經(jīng)常調(diào)整待測樣品，運(yùn)需要大量時(shí) 間，占用了量產(chǎn)機(jī)時(shí)，而且容易損壞待測樣品。
[0005] 隨著集成電路的不斷發(fā)展，制程的不斷縮小，1C產(chǎn)品后段的金屬層有增多的趨勢， 工作電壓也越來越低，如圖1所示的正面(frontside化匪I示意圖，從正面抓取E匪I亮點(diǎn)的 難度越來越大。因此，業(yè)界開始普遍采用背面抓取的方式，目前，對器件做背面(backside) EMMI分析的方法主要有W下3種：1)如圖2所示，探針從下往上接觸金線或壓點(diǎn)（Pad),因?yàn)?下針的觀察鏡解析度低，在接觸金線或化加寸，存在很大的盲目性，容易造成待測物的損傷， 或接觸不上的情況;2)如圖3所示，經(jīng)過改良的設(shè)備在下方增加一個(gè)探測頭，探針從上往下 接觸金線或化d，因?yàn)橄箩樀挠^察鏡解析度高，接觸比較容易做好，但是新設(shè)備成本比較高； 3)如圖4所示，還有一種改進(jìn)方式是用打線機(jī)打線后，探針再從上往下接觸外引線框，并用 傳統(tǒng)的EMMI機(jī)臺操作，但運(yùn)種方式需要引入打線機(jī)，而且打線也容易引入新的損傷和干擾。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 鑒于W上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種微光顯微鏡裝 置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中在待測樣品不需要做任何調(diào)整的情況下，EMMI設(shè)備無法實(shí)現(xiàn)正面 EMMI分析功能和背面EMMI分析功能同時(shí)兼?zhèn)涞膯栴}。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實(shí)用新型提供一種微光顯微鏡裝置，包括:微 光顯微鏡、光路裝置、光探測裝置及探針;其中，光路裝置包括呈預(yù)設(shè)夾角的第一光反射面 w及第二光反射面，第一光反射面設(shè)置于待測樣品的下方，第二光反射面設(shè)置于光探測裝 置的下方，待測樣品的激發(fā)光從待測樣品的背面發(fā)出，并經(jīng)由第一光反射面W及第二光反 射面反射后入射至光探測裝置內(nèi)。待測樣品不需要做任何調(diào)整的情況下，同時(shí)兼?zhèn)湔?EMMI分析功能和背面EMMI分析功能，操作方便，降低了忍片失效分析成本并提高了分析效 率。
[0008] 優(yōu)選地，W水平面為基準(zhǔn)呈正45度角設(shè)置的第一光反射面和W水平面為基準(zhǔn)呈反 45度角設(shè)置的第二光反射面，第一光反射面與第二光反射面呈90度相交。
[0009] 優(yōu)選地，光反射面包含光反射材料制成的光反射層。
[0010] 優(yōu)選地，光反射材料為紅外光反射材料或者可見光反射材料。
[0011] 優(yōu)選地，光反射材料為銀或侶。
[0012] 優(yōu)選地，光探測裝置可檢測的波長為400nm-1600nm。
[0013] 優(yōu)選地，光探測裝置的位置可調(diào)整。
[0014] 優(yōu)選地，探針設(shè)置于待測樣品正面。
[0015] 優(yōu)選地，微光顯微鏡裝置用于外部感應(yīng)電壓(XIVA)光發(fā)射顯微技術(shù)。
[0016] 本實(shí)用新型還提供一種微光顯微鏡系統(tǒng)，包括:光學(xué)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和 輔助系統(tǒng)。其中，光學(xué)系統(tǒng)包含微光顯微鏡裝置。
[0017] 如上所述，本實(shí)用新型的一種微光顯微鏡裝置，具有W下有益效果:本實(shí)用新型在 待測樣品不需要做任何調(diào)整的情況下，同時(shí)兼?zhèn)湔鍱MMI分析功能和背面EMMI分析功能， 操作方便，適用性廣，有效降低了忍片失效分析成本并提高分析效率。而且，本實(shí)用新型都 是從正面下探針，進(jìn)一步提高了操作的便利性和工作效率。光反射層的設(shè)置可W提高反射 率，保證激發(fā)光的入射方向和強(qiáng)度，而且適用于不同波長的激發(fā)光。
【附圖說明】
[0018] 圖1顯示為本實(shí)用新型(現(xiàn)有技術(shù)中）的正面微光顯微鏡示意圖。
[0019] 圖2顯示為本實(shí)用新型(現(xiàn)有技術(shù)中）的一種背面微光顯微鏡示意圖（其1)。
[0020] 圖3顯示為本實(shí)用新型(現(xiàn)有技術(shù)中）的一種背面微光顯微鏡示意圖（其2)。
[0021] 圖4顯示為本實(shí)用新型(現(xiàn)有技術(shù)中）的一種背面微光顯微鏡示意圖（其3)。
[0022] 圖5顯示為本實(shí)用新型的一種微光顯微鏡裝置示意圖（其1)。
[0023] 圖6顯示為本實(shí)用新型的一種微光顯微鏡裝置示意圖（其2)。
[0024] 圖7是本實(shí)用新型金、銀、侶不同材料制成的光放射層的反射率圖。
[0025] 元件標(biāo)號說明
[0026]


【具體實(shí)施方式】
[0027] W下由特定的具體實(shí)施例說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人±可由本 說明書所掲露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。
[0028] 請參閱圖5至圖7。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用W 配合說明書所掲示的內(nèi)容，W供熟悉此技術(shù)的人±了解與閱讀，并非用W限定本實(shí)用新型 可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的 調(diào)整，在不影響本實(shí)用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本實(shí)用新型 所掲示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說明書中所引用的如"上"、"下"、"左"、 "右"、"中間"及"一"等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用W限定本實(shí)用新型可實(shí)施的 范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本實(shí)用新型可實(shí)施的 范疇。
[0029] 實(shí)施例一
[0030] 如圖6所示，本實(shí)用新型提供一種微光顯微鏡裝置，至少包括:微光顯微鏡、光路裝 置4、光探測裝置1及探針3。
[0031] 光路裝置4包含W水平面為基準(zhǔn)呈正45度角設(shè)置的第一光反射面41和W水平面為 基準(zhǔn)呈反45度角設(shè)置的第二光反射面42。作為優(yōu)選，第一光反射面41與第二光反射面42相 交呈90度，使得反射光平行反射至光探測裝置1。其中，光反射面包含光反射材料制成的光 反射層43,增大反射率。光反射材料可W為紅外光反射材料和可見光反射材料中的任意一 種或多種，適用于不同波長的激發(fā)光。反射層43使用紅外光反射材料時(shí)，能實(shí)現(xiàn)波長在紅外 光范圍的激發(fā)光的方向逆轉(zhuǎn)。反射層43使用可見光反射材料時(shí)，能實(shí)現(xiàn)波長在可見光范圍 的激發(fā)光的方向逆轉(zhuǎn)。本實(shí)施例中，光反射材料為銀和侶中的任意一種或多種。如圖7所示， 銀和侶在波長400nm-1600nm范圍內(nèi)都有很好的反射率，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)可將光波長范圍和紅外 光波長范圍的激發(fā)光的方向逆轉(zhuǎn)。此外，反射層43可W與反射面為一體結(jié)構(gòu)，例如，通過電 鍛成形于反射面。反射層43也可W單獨(dú)設(shè)置，活動(dòng)固定在反射面上，便于更換。
[0032] 探針3設(shè)置于待測樣品2的正面，不僅便于操作，而且下針的觀察鏡解析度高，接觸 比較容易做好，不易損傷待測樣品2的表面。具體來說，本實(shí)施例中所使用的探針3為兩個(gè)并 置于待測樣品2的一側(cè)，根據(jù)需要，探針3可W選用200/300mm晶片用正面觀測半自動(dòng)探針或 者200/300mm晶片正面觀測用手動(dòng)探針。
[0033] 待測樣品2固定于微光顯微鏡中的待測樣品固定裝置，第一光反射面41設(shè)置在待 測樣品2垂向下方，第一光反射面41設(shè)置W使第一光反射面41分別與待測樣品背面22和第 二光反射面42通過光路5對應(yīng);第二反光面42設(shè)置在光探測裝置1垂向下方，光探測裝置1設(shè) 置W使光探測裝置1與第二反光面42通過光路5對應(yīng);待測樣品2的激發(fā)光從待測樣品2的背 面發(fā)出，并經(jīng)由第一光反射面41W及第二光反射面42反射后入射到光探測裝置1內(nèi)。本實(shí)施 例中，待測樣品2可W為300mm晶片，200mm晶片，方塊形忍片，切割后晶片和封裝后器件中的 任意一種。本實(shí)施例中，選用的光探測裝置1可檢測的波長為4(K)nm-1600nm，保證波長在可 見光范圍和紅外光范圍的激發(fā)光都能接收。光探測裝置1的位置可W調(diào)整，根據(jù)待測樣品2 的不同，可W預(yù)先設(shè)置不同的探測位置點(diǎn)，探測位置點(diǎn)數(shù)含2, W保證激發(fā)光經(jīng)反射后準(zhǔn)確 地入射至光探測裝置1內(nèi)，無需再調(diào)整光探測器位置，方便操作。光探測裝置1的位置也可W 固定，通過調(diào)整待測樣品2的位置變化，來滿足正面EMMI分析和背面EMMI分析時(shí)不同的位置 需要。本實(shí)施例也可W通過設(shè)置多個(gè)光探測裝置，減少光探測裝置的位置調(diào)整次數(shù)。
[0034] 本實(shí)施例中的微光顯微鏡也適用于其他光發(fā)射顯微技術(shù)。本實(shí)施例中的微光顯微 鏡，可根據(jù)設(shè)備環(huán)境和設(shè)備裝置來靈活改變光路裝置2的尺寸或位置，W適用相應(yīng)的顯微鏡 設(shè)備為準(zhǔn)。本實(shí)施例中的微光顯微鏡還可W適配高靈敏度近紅外相機(jī)和高分辨率納米透鏡 等選配件，W適用不同的光發(fā)射顯微技術(shù)。例如，夕F部感應(yīng)電壓（externally induced vol化ge alterations，簡稱^IVA")光發(fā)射顯微技術(shù)，使用方式如上所述，在此不再寶述。
[0035] 如圖5和圖6所示，本實(shí)用新型微光顯微鏡裝置的使用方法，主要包括如下步驟：
[0036] 1)如圖5所示，把待測樣品正面21朝上固定于微光顯微鏡中的待測樣品固定裝置， 位于光探測裝置1下方；
[0037] 2)采用光探測裝置1抓取待測樣品的激發(fā)光，將發(fā)光圖像疊加到高分辨率模板圖 像上來快速定位缺陷點(diǎn)，并進(jìn)行后續(xù)正面EMMI失效分析。
[0038] 3)如圖6所示，加裝光路裝置4,第一光反射面41設(shè)置在待測樣品2下方，第一光反 射面42設(shè)置W使第一光反射面41分別與待測樣品2和第二光反射面42通過光路對應(yīng)；
[0039] 4)調(diào)整光探測裝置1的位置，光探測裝置1設(shè)置在第二反光面42上方，光探測裝置1 設(shè)置W使光探測裝置1與第二反光面42通過光路5對應(yīng)；
[0040] 5)待測樣品2的激發(fā)光通過第一光反射面41和第二光反射面42后，平行反射到光 探測裝置1內(nèi)，光探測裝置1就能從上面接收到待測樣品2背面的激發(fā)光信息，經(jīng)過圖像轉(zhuǎn)換 后獲得待測樣品2背面的發(fā)光像，并將發(fā)光像疊加到光探測裝置1在做正面EMMI分析時(shí)獲得 的高分辨率模板圖像，對缺陷進(jìn)行定位。
[0041] 值得一提的是，光路裝置4是可拆卸的，可W在正面EMMI分析前就加裝在微光顯微 鏡上，不會影響EMMI的正面分析功能。
[0042] 實(shí)施例二
[0043] 本實(shí)用新型提供一種顯微鏡系統(tǒng)，至少包含:光學(xué)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和輔 助系統(tǒng)。其中，光學(xué)系統(tǒng)主要包括微光顯微鏡裝置、圖像增強(qiáng)器（image intensided camera)、圖像處理器（image processor)、計(jì)算機(jī)及外圍控制器（peripheral controller) 等。所述微光顯微鏡裝置的具體結(jié)構(gòu)如實(shí)施例1，其包括微光顯微鏡(microscope)、光探測 裝置(prober station)、光探測裝置及探針。所述控制系統(tǒng)可W用于控制待測樣品臺和光 探測裝置的運(yùn)動(dòng)，掃描光束的產(chǎn)生和掃描等。電源系統(tǒng)可W為整個(gè)系統(tǒng)提供能量，并提供在 待測樣品上所加的偏置。輔助系統(tǒng)可W包括C-CCD冷卻裝置、緊急情況下的報(bào)警裝置等。
[0044] 綜上所述，本實(shí)用新型在待測樣品不需要做任何調(diào)整的情況下，同時(shí)兼?zhèn)湔?EMMI分析功能和背面EMMI分析功能，操作方便，適用性廣，有效降低了忍片失效分析成本并 提高分析效率。而且，本實(shí)用新型都是從正面下探針，進(jìn)一步提高了操作的便利性和工作效 率。光反射層的設(shè)置可W提高反射率，保證激發(fā)光的入射方向和強(qiáng)度，而且適用于不同波長 的激發(fā)光。所W，本實(shí)用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0045] 上述實(shí)施例僅例示性說明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新 型。任何熟悉此技術(shù)的人±皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行 修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本實(shí)用新型所掲示的精 神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種微光顯微鏡裝置，其特征在于，包括:微光顯微鏡、光路裝置、光探測裝置及探 針，其中，所述光路裝置包括呈預(yù)設(shè)夾角的第一光反射面以及第二光反射面，所述第一光反 射面設(shè)置于待測樣品的下方，所述第二光反射面設(shè)置于所述光探測裝置的下方，所述待測 樣品的激發(fā)光從待測樣品的背面發(fā)出，并經(jīng)由所述第一光反射面以及第二光反射面反射后 入射至所述光探測裝置內(nèi)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微光顯微鏡裝置，其特征在于，包括：以水平面為基準(zhǔn)呈正45 度角設(shè)置的第一光反射面和以水平面為基準(zhǔn)呈反45度角設(shè)置的第二光反射面，第一光反射 面與第二光反射面呈90度相交。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微光顯微鏡裝置，其特征在于:所述光反射面包含光反射材料 制成的光反射層。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的微光顯微鏡裝置，其特征在于:所述光反射材料為紅外光反射 材料或者可見光反射材料。5. 根據(jù)權(quán)利要求3~4中任意一項(xiàng)所述的微光顯微鏡裝置，其特征在于:所述光反射材 料為銀或鋁。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微光顯微鏡裝置，其特征在于:所述光探測裝置可檢測的波長 為400nm-1600nm〇7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微光顯微鏡裝置，其特征在于：所述光探測裝置的位置可調(diào) 整。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微光顯微鏡裝置，其特征在于:所述探針設(shè)置于所述待測樣品 正面。9. 一種微光顯微鏡系統(tǒng)，其特征在于，包含:光學(xué)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和輔助系 統(tǒng)，其中，所述光學(xué)系統(tǒng)包含權(quán)利要求1~8任意一項(xiàng)所述的微光顯微鏡裝置。
【文檔編號】G01N21/01GK205449774SQ201521089922
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月24日
【發(fā)明人】文智慧, 楊梅, 殷原梓, 高保林, 李日鑫
【申請人】中芯國際集成電路制造(北京)有限公司, 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司