X光检查设备制造技术

一种x光检查系统，包括：柜(110)，包括x光源(100)；用于支撑将被检查样品的样品支撑件(200)；x光检测器(300)；鼓风机(130)，被构造成迫使空气通过所述样品支撑件(200)上方的所述柜(110)内的空气进口(132)进入所述柜(110)，其中鼓风机(130)和柜(110)被构造成迫使来自所述空气进口(132)的空气通过所述柜(110)经过所述样品支撑件(200)到达所述样品支撑件(200)下方的柜(110)内的空气出口(150)，以及样品支撑件定位组件(310)，以相对于x光源(100)和x光检测器(300)定位所述样品支撑件(200)。其中，样品支撑件(200)包括在水平面内延伸的上表面，并且其中所述样品定位组件(210)包括用于使所述样品支撑件在与所述水平面正交的竖直方向中移动的竖直定位机构(214、216)，以及使所述样品支撑件(200)和所述竖直定位机构(214、216)在第一水平方向中移动的第一水平定位机构(212、214)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及x光检查设备，并且具体地涉及一种适合在处理半导体晶片以生产集成电路期间检查半导体晶片的设备和方法。然而，本专利技术的多方面主要涉及x光检查系统，并且能够被应用于用于检查任何类型的样品的系统。
技术介绍
制作集成电路是一种光刻和化学处理步骤的多步骤序列，在其间电子电路逐渐地在由纯半导体，通常为硅制成的晶片上产生。从开始到结束，整个制造过程耗费六至八周，并且在被称为制作工厂的高度专业化设施中执行。制造厂需要许多昂贵的装置以起作用。估计建造新制造厂的成本超过10亿美元，高达30至40亿美元也很常见。结果，制造厂中的处理时间非常宝贵。制造厂不运行，例如维护制造厂内的机器的任何时间都是非常不期望的。所以存在一种所有晶片处理步骤在所需维护最小的情况下都极其可靠的需求，并且也存在一种尽可能快地完成所有处理步骤并且占用尽可能小的空间的需求。作为使处理可靠的一部分并且为了确保正在生产的电路适当地运行，期望能够在各种生产阶段测试晶片的缺陷和故障。虽然能够快速并且可靠地实现对表面特征的光学检查，但是(诸如通过硅孔道、铜柱和凸点)对内部故障，诸如所沉积的导电元件中的空隙、裂缝和不对准的检查更困难。用于检查这些故障的当前方法需要将晶片从制造厂取出，并且使用聚焦电子束、扫描电镜或者x光测试。然而，一旦晶片被从制造厂的洁净环境取出，晶片实际上就被破坏并且不能够再用。将期望能够以更高效和非破坏性的方式精确地测试半导体晶片的沉积导电元件中的空隙、裂缝和不对准。也将期望能够以不导致半导体晶片的处理时间明显延长的方式快速地测试沉积导电元件中的空隙、裂缝和不对准。
技术实现思路
在第一方面，提供一种x光检查系统，包括：柜，该柜包括x光源、用于支撑将被检查的样品的样品支撑件，以及x光检测器；和鼓风机，该鼓风机被构造成迫使空气通过柜内的、在样品支撑件上方的空气进口进入柜，其中鼓风机和柜被构造成迫使来自空气进口的空气通过柜，经过样品支撑件到达柜内的在样品支撑件下方的空气出口。柜可以被构造成提供x光屏蔽件，并且为此可以有铅衬里。从安全性角度期望最小化x光从系统逸出。这种类型的x光系统能够被用在洁净室环境中，以检查物品，诸如半导体晶片。通过保持来自样品支撑件上方的空气流经过样品支撑件到达样品支撑件下方的出口，能够保护样品不受任何灰尘和碎屑的影响。该系统被构造成使得贯穿系统的运行，即在样品被加载、成像、移动和从系统卸载时，都保持空气流动。该系统被构造成至少提供Class4ISO14644-1洁净室环境。x光源优选为密封x光管。与开放x光管相比，密封x光管需要的维护少很多，所以更适合用在其中为了维护而停止工厂的运行的任何时间都非常昂贵的半导体制造厂中。优选地，x光源包括透射靶。透射靶的使用允许非常小光斑尺寸的x光源，并且允许紧凑系统内的高放大率，这是因为正在被成像的样品能够接近透射靶。密封的透射靶的x光管特别有利于半导体晶片检查，这是因为这种类型的x光管能够提供高分辨率图像、良好的可靠性以及长维护周期。优选地，该系统被构造成执行透射显微。x光检测器可以被构造成测量来自x光源的主入射x光束的衰减，以提供样品或者样品区域的二维图像。该系统还可以包括高性能空气过滤器，诸如高效颗粒吸收(HEPA)过滤器或者超低穿透率空气(ULPA)过滤器，该空气过滤器位于样品支撑件上方。这种类型的空气过滤器确保通过进口进入柜的空气流无灰尘。在优选实施例中，鼓风机位于样品支撑件上方，并且处于柜内。在该实施例中，空气过滤器位于鼓风机和样品支撑件之间。在柜内提供鼓风机允许产生紧凑系统。然而，可能将鼓风机置于柜外部。该系统可以包括多个鼓风机和多个空气过滤器。理想地，该系统被构造成柜内的空气流是均匀的和层流的，并且处于向下方向中，而无任何空气循环。所使用的鼓风机的数目能够被选择成适合柜内的系统组件的几何形状以实现层流。在优选实施例中，该系统包括两个鼓风机和两个相关联的空气过滤器。鼓风机可以是风扇。空气过滤器可以联接至鼓风机。鼓风机和空气过滤器可以被设置成风扇过滤器单元。风扇过滤器单元可以包括具有空气进口的外罩、处于外罩内并且被构造成通过空气进口吸入空气的风扇、空气出口，以及横跨空气出口的过滤器板，以便迫使经过空气出口流出的空气经过滤器板。风扇过滤器单元可以被构造成在外罩内部提供比外罩外部更高的压力。在风扇过滤器单元内部提供更高压力提高了流经空气过滤器的空气流的均匀性，这是期望的以防止柜内的任何空气循环。风扇过滤器单元可以包括联接至风扇的挡板。挡板被有利地构造成提供穿过过滤器板的均匀空气流。风扇可以位于外罩的中心处，并且挡板可以被构造成将来自风扇的空气引导至外罩的极端。外罩可以具有外壁，并且挡板可以被构造成将来自风扇的空气朝着外壁引导。鼓风机可以包括x光屏蔽件，诸如铅板，x光屏蔽件被布置成防止x光从柜通过鼓风机逸出。风扇过滤器单元内的挡板可以为x光屏蔽件。从安全性方面期望最小化x光从系统逸出。x光源有利地位于样品支撑件上方，并且相对于柜固定。将x光源置于支撑件上方允许在支撑件的顶部上的样品，并且特别是样品的顶部表面紧贴x光源。在紧凑系统中提供高放大率图像是有利的。如果x光源位于样品上方，则有利的是使得x光源在操作期间固定，以防止产生来自任何移动机构的、可能损伤样品的任何灰尘或者碎屑。由于x光源为相对笨重和大质量的组件，所以保持x光源固定也有利。通常也需要相对不易弯曲并且难以移动的非常大的电缆。x光检查系统可以包括控制器，该控制器包括图像处理器。图像处理器可以被连接至x光检测器，以从x光检测器接收数据。x光检查系统可以包括允许样品支撑件和x光源之间的相对移动的第一定位组件，其中定位机构位于样品支撑件下方。第一定位组件可以包括用于在第一水平方向中移动样品支撑件的第一水平样品定位机构、用于在第二水平方向中移动样品支撑件的第二水平样品定位机构，以及用于在竖直方向中移动样品支撑件的竖直样品定位机构。在优选实施例中，第一定位组件被构造成第一水平定位机构在第一水平方向中移动样品支撑件和竖直定位机构。竖直定位机构可以被构造成在竖直方向中移动第二水平定位机构和样品支撑件两者。优选地，第一水平定位机构被直接地安装至支撑框架。这种布置对于在水平面中执行样品的光栅扫描的系统有利。光栅扫描的扫描线在第二水平方向中延伸，所以第二水平定位机构需要在最长距离上频繁并且快速地操作。因而，第二水平定位机构被构造成仅移动样品支撑件，而不移动任何其它定位机构的质量(mass)。与竖直定位机构相比，第一水平定位机构也需要快速并且频繁地移动。通过将第一水平定位机构直接地安装至支撑框架，能够使第一水平方向中的移动快速并且精确。竖直定位机构改变图像放大率，并且需要在比水平定位机构相对短地距离上相对不频繁地移动，并且通常在光栅扫描操作期间完全不移动。能够使竖直定位组件比水平定位机构相对地质量较小。第一水平定位机构与其固定的支撑框架可以被安装至地板。在优选实施例中，支撑框架包括被构造成将被固定至地板的第一刚性子框架，以及被通过缓冲机构支撑在第一子框架上的第二刚性子框架，第一水平定位机构被固定至第二刚性子框架。x光检查系统可以包括样品支撑件位置检测组件，其包括非接触位置测量装置诸如激光干涉仪，其被定位为与样品支撑件相邻并且被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种x光检查系统，包括：柜，所述柜包含x光源、用于支撑将被检查的样品的样品支撑件，和x光检测器；鼓风机，所述鼓风机被构造成迫使空气通过所述柜中的、所述样品支撑件上方的空气进口进入所述柜，其中所述鼓风机和柜被构造成迫使空气从所述空气进口经过所述样品支撑件通过所述柜到达所述柜中的、所述样品支撑件下方的空气出口，以及样品支撑件定位组件，用于相对于所述x光源和x光检测器定位所述样品支撑件；其中所述样品支撑件包括在水平面中延伸的上表面，并且其中所述样品定位组件包括用于使所述样品支撑件在与所述水平面正交的竖直方向中移动的竖直定位机构，以及使所述样品支撑件和所述竖直定位机构两者在第一水平方向中移动的第一水平定位机构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.04 EP 14163620.9;2014.08.08 EP 14180382.51.一种x光检查系统，包括：柜，所述柜包含x光源、用于支撑将被检查的样品的样品支撑件，和x光检测器；鼓风机，所述鼓风机被构造成迫使空气通过所述柜中的、所述样品支撑件上方的空气进口进入所述柜，其中所述鼓风机和柜被构造成迫使空气从所述空气进口经过所述样品支撑件通过所述柜到达所述柜中的、所述样品支撑件下方的空气出口，以及样品支撑件定位组件，用于相对于所述x光源和x光检测器定位所述样品支撑件；其中所述样品支撑件包括在水平面中延伸的上表面，并且其中所述样品定位组件包括用于使所述样品支撑件在与所述水平面正交的竖直方向中移动的竖直定位机构，以及使所述样品支撑件和所述竖直定位机构两者在第一水平方向中移动的第一水平定位机构。2.根据权利要求1所述的x光检查系统，其中所述样品支撑件的所述水平面是第一水平面，还包括用于相对于所述x光源定位所述x光检测器的检测器定位组件，其中所述检测器定位组件包括用于使所述检测器在第二水平面内的至少两个非平行方向中移动的水平检测器定位机构，和被构造成允许所述检测器绕至少两个非平行轴线从所述第二水平面倾斜的检测器倾斜机构。3.根据权利要求1或2所述的x光检查系统，还包括：接近传感器，所述接近传感器被固定至所述x光源并且被构造成提供所述x光源和所述样品支撑件上的样品的表面之间的距离测量；以及控制器，所述控制器被连接至所述接近传感器。4.根据权利要求1、2或3所述的x光检查系统，还包括：样品支撑件位置检测组件，所述样品支撑件位置检测组件包括被定位成与所述样品支撑件相邻并且被构造成检测所述样品支撑件的位置或者位置变化的非接触位置测量装置；和图像处理器，所述图像处理器被连接至所述x光检测器和所述样品支撑件位置检测组件。5.一种x光检查系统，包括：x光源；用于支撑将被检查的样品的样品支撑件，其中所述样品支撑件包括在第一水平面中延伸的支撑表面；x光检测器；用于相对于所述x光源或者x光检测器定位所述样品支撑件的样品支撑件定位组件；其中所述样品定位组件包括用于使所述样品支撑件在与所述第一水平面正交的竖直方向中移动的竖直定位机构，以及使所述样品支撑件和所述竖直定位机构两者在第一水平方向中移动的第一水平定位机构，以及用于相对于所述x光源定位所述x光检测器的检测器定位组件，其中所述检测器定位组件包括用于使所述检测器在第二水平面内的至少两个非平行方向中移动的水平检测器定位机构，和被构造成允许所述检测器绕至少两个非平行轴线从所述第二水平面倾斜的检测器倾斜机构。6.根据权利要求5所述的x光检查系统，还包括被固定至所述x光源并且被构造成提供所述x光源和所述样品支撑件上的样品的表面之间的距离测量的接近传感器，以及被连接至所述接近传感器的控制器。7.根据权利要求5或6所述的x光检查系统，还包括样品支撑件位置检测组件，所述样品支撑件位置检测组件包括被定位成与所述样品支撑件相邻并且被构造成检测所述样品支撑件的位置或者位置变化的非接触位置测量装置；和图像处理器，所述图像处理器被连接至所述x光检测器和所述样品支撑件位置检测组件。8.根据权利要求5、6或7所述的x光检查系统，还包括：柜，所述柜包含所述x光源、所述样品支撑件、所述样品支撑件定位组件、所述x光检测器和所述检测器定位组件；和鼓风机，所述鼓风机被构造成迫使空气通过所述柜中的、所述样品支撑件上方的空气进口进入所述柜，其中所述鼓风机和柜被构造成迫使空气从所述空气进口经过所述样品支撑件通过所述柜到达所述柜中的、所述样品支撑件下方的空气出口。9.一种x光检查系统，包括：x光源，用于支撑将被检查的样品的样品支撑件，其中所述样品支撑件包括在第一水平面中延伸的支撑表面，x光检测器；用于相对于所述x光源或者x光检测器定位所述样品支撑件的样品支撑件定位组件；其中所述样品定位组件包括用于使所述样品支撑件在与所述第一水平面正交的竖直方向中移动的竖直定位机构，以及用于使所述样品支撑件和所述竖直定位机构两者在第一水平方向中移动的第一水平定位机构，以及样品支撑件位置检测组件，所述样品支撑件位置检测组件包括被定位成与所述样品支撑件相邻并且被构造成检测所述样品支撑件的位置或者位置变化的非接触位置测量装置；和被连接至所述x光检测器和所述样品支撑件位置检测组件的图像处理器。10.根据权利要求9所述的x光检查系统，还包括用于相对于所述x光源定位所述x光检测器的检测器定位组件，其中所述检测器定位组件包括用于使所述检测器在第二水平面内的至少两个非平行方向中移动的水平检测器定位机构，和被构造成允许所述检测器绕至少两个非平行轴线从所述第二水平面倾斜的检测器倾斜机构。11.根据权利要求9或10所述的x光检查系统，还包括被固定至...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·廷吉，威廉·T·瓦尔克，菲丽·金，西蒙·怀特，凯特·斯图尔特，
申请(专利权)人：诺信公司，
类型：发明
国别省市：美国;US