12KLA自动外观检查

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1、12. KLA 自动外观检查谭莉、田广彦、黄翔、沈洵自动外观检查是通过光学CCD Camera,对相邻象素之间感度的比较来判断缺陷的有 无，从而将缺陷的个数、位置检测出来，并对缺陷进行分类和确认。自动外观检查设备主 要由两个部分组成：自动外观检查装置 外观检查Review装置（外观检查的辅助设 备）。以下对两个装置分别加以说明（KLA为厂商名）。一、自动外观检查装置1、目的判断缺陷的有无，检出缺陷的个数和缺陷在基板上的位置。2、适用工程产品检查 G检主要用于SFT型。对G层光刻胶剥离后的G-Short、G-Open进行全检，对发生G-COM 短路的基板进行抽检。 最终检查 （全检）阵列基板全部

2、完成后的全数检查，对 SFT 和 TN 都适用。阵列基板以点缺陷发生的概 率较高。工艺检查 CVD成膜后的检查（抽检）可用来确认CVD装置的发尘状况。 In line PR后的检查（抽检）防止Inline PR装置突发性的异常，及时对设备进行维护。 共通缺陷检查 （抽检）防止曝光时由于Mask上的异物，而引起在基板的同一处产生同一缺陷。 刻蚀异常和剥离残余的检查量产时，先进行Array Test，当异常原因无法检测出来时，再利用KLA自动外观检查 装置对每一道工序进行检查；而条件设定初期，对每一次刻蚀和剥离后都要进行 KLA检 查。另外，需注意的是：如已知一个Lot中的所有基板都存在缺陷，只进

3、行抽检；若只有一 两片基板有误，则要进行全检。因此可由不良发生率和经验来决定是抽检还是全检。3、原理装置构成自动外观检查装置主要由光学系统、 XY 基台、用户界面、计算机以及基板搬送系统 构成。光学系统由反射镜、透射镜、自动对焦系统、CCD Camera、图像传感器等组成，结 构简图如图12.1，其中透射镜有8倍和4倍之分，且可自由更换。图 12.1检出原理通过在图形之间来回往复扫描，对相邻像素进行比较而将缺陷检出。如图 12.2 所示，A和B比较一AM B,B和C比较一BM C,B有缺陷。Array Pattern图 12.24、操作方法（On Line方式）（1）. 条件设定基板的送入先按

4、下 End 键直到主画面为止。接着按 Setup 键，进入 Setup 窗口；把基板放入 Cassette，每一片基板为一个Slot。然后依次选择“屏set up”，输入“Cassette号码”、“抽取的slot号码”、“Process名称（如D-HA）”、“条件名称（如S1WE）”、“作 成者（如WE） ”等。基板大小的确认如图12.3，对基板的A、B两点进行对位，首先将显示器光标对准基板左下角，如图 12.4 ，确定后光标自动移向右上角，将其调整到图 12.5 位置即登录成功，这样基板大小 就确定下来。基板大小的确认与下一步定义检查区域大小有一定的关系。BDFCE1=1 AL1AL2 1=

5、1图 12.3图 12.4 扫描区域的确认将光标移到像素的左下位置，图12.3的C点附近，Page up放大后，经过粗调和细调， 把十字光标与像素的某一坐标值（如 （5， 5）对准 ，确定后对 D 点对位。选择“领域追 加”，再同样方法对 E、F 进行对位。这样扫描区域就确定下来。当检测到有缺陷时，会 得到缺陷处的坐标值，按照一定的坐标变换，可在Review装置中读取，并可在激光修复装 置中获得其准确的位置进行修复。 基准点的登录基准点为自动外观Review装置的原点，设置时可与图12.3中对位点1（AL1）重合，此 时需将十字光标与AL1处的TEG对准。确认后需再一次将十字光标与AL1处的M

6、ark对 准，如图12.6，然后与AL2处的TEG对准（基板位置对位），这主要对基板位置进行对 位，当基板倾斜时会发出警报，此时需人为调整基板。扫描时对任意一点像素的识别是通 重复像素单元（Cell Size）的确认如图 12.7，即对一个像素的三个点进行确认，便得到进行感度比较的重复单元。 Test检查开始选择基板抽取，进入“Cassette map”画面。“模式”中若选择“全数检查”，在后续 的外观检查中将对所有的Slot自动进行检查，且不再出现“ Cassette map”画面；若选择 “User”，在后续的外观检查中只对条件设定中所指定的slot进行抽检。接下来选出作为 条件设定所需的

7、某一枚基板，输入输出Cassette均为1。然后再进行感度等相关参数的设定 （具体说明见第 5 点），这样条件编辑才告一段落。(2)、基板检查依次选择 Edit、“Panel 种类的数据修正”，再选择“条件名称”，然后选择“检查 Slot 确认省略”、“缺陷文件存盘省略”、“缺陷确认省略”即可对基板进行连续检查。 否则，每检查一个Slot，需人为确定后，才能继续对下一枚基板的检查。基板检查时要注意输入正确的“ Process名称(如D-HA) ”、“条件名称(如 S1WE) ”，找到相应条件设定时的文件，而无需再设定基板登录、对位等过程，机器会 自动进行AL1、AL2对位。若条件编辑时选择的是

8、User模式，则会出现“Cassette map” 画面，模式一项中显示为“Data”，这样便按照条件设定的slot数进行抽检。5、相关参数的说明和设置感度按照反射率分为感度 A 和感度 B 两种， A 对应反射率较低的膜，如 ITO、 SiO2、 SiNx, B对应反射率较高的金属膜，A、B的数值相互无关。A、B实质上也是相邻两像素 对比度差的阈值，数值越小，检出不明显缺陷的能力越强。但感度值又不能过小，否则基 台的pin脚及pin脚上的灰尘等也会被误认为是基板的缺陷。在对多层膜检测时，由于金属 膜的缺陷比较容易检出，因此B值一般比A高。在单层膜测试的设定中，A表示一个Cell Size中玻

9、璃基板的感度。实习中对铬膜和Al剥离后进行自动外观检查时，一般将感度A设 为10,感度B设为20。Margin-distance定范围大小内的所有缺陷被认为是一个缺陷，这个范围即被称为 Margin-distance。如我们在实习中将值设为20，如图12.8，即20p mX20p m面积内的所有缺陷被认为是已知缺陷的部位图 12.8图 12.9个缺陷。最小缺陷大小与透镜等级有关。4倍光学透镜时，“1”表示缺陷尺寸为6.5p m,“2”表示的缺陷 大小在此基础上乘以2； 8倍光学透镜时，“ 1”则表示缺陷尺寸为3.25p m,即倍率越 大，所能观察到的缺陷尺寸越小。(4)DCR SET若已经知道

10、像素单元的某一部分有缺陷，可在此部分选取一定范围作为重复单元来进 行比较，如图 12.9。二、自动外观 Review 装置1、目的可以对已经检出的缺陷进行拍照、分类，并对其发生原因进行分析判定2、适用工程同自动外观检查装置。3、装置构成主要分为三大部分：基板搬送装置，显微镜和CCD-Camera （核心部分）， 计算机及监视系统。4、机能和原理缺陷的确认 通过自动外观检查装置传来的数据，可进行缺陷的确认。通过监视器上的缺陷分布 图，可自由选择任意一处的缺陷进行观察。在观察时会发现，某些缺陷为假缺陷（一般大 小为2000nm以上），实际并不存在，这有可能是自动外观检查装置将基台上的Pin脚或基

11、台上的垃圾误认为基板的缺陷。缺陷的分类输入由上一步所确认的缺陷的数据，可对缺陷进行分类（短路、断路，点缺陷、线缺 陷），并能分析推测缺陷发生原因及工序（成膜时引起的缺陷、曝光及PR-inline引起的缺图 12.10陷、刻蚀时引起的缺陷等）。缺陷比较机能即能够对缺陷的大小进行分类比较以及对多枚基板的检 查结果进行分类比较。通过对共通缺陷的确认和追踪实验， 可对发生缺陷的工序及时采取应对措施。特别是在进行新产 品和新工艺的试运行时，这一项内容也是必不可少的。所谓 的追踪实验是指对同一基板一边检查一边处理的实验，目的 是为了确认某一必须改善的缺陷是由哪一个工序引起的5、操作方法Review装置的操

12、作较为简单，放入Cassette后，选出所需的文件（如WE），然后对基板进行对位，如图12.10。实际上和图 12.3一样，也是对基 板的AL1与AL2进行对位，所不同的是基板的摆放方向发生 变化。对位时要求Mark如图12.11所示。图 12.11三、总结在湿刻和剥离之后，对基板进行自动外观检查，不但能够确认刻蚀异常 （图 12.12）和剥 离残余，还能够发现成膜和光刻时引起的缺陷（图 12.13），及时通知其他工艺的技术人 员。而在我们湿刻工艺的条件指定时，自动外观检查也是必不可少的一项，以确认刻蚀时图 12.13Spray压力对Side Etching量的影响为例，试验的基本流程为：测量显像后的线宽，在 不同的Spray压力下进行刻蚀，剥离，宏观、微观外观检查，测量剥离后的线宽， 自动外观检査，SEM形状观察。因此自动外观检查无论是在量产时期还是在新的工艺 条件的驾动初期，都是必不可少的检查手段之一。