一种微光显微镜装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种微光显微镜装置，其特征在于，包括：微光显微镜、光路装置、光探测装置及探针，其中，所述光路装置包括呈预设夹角的第一光反射面以及第二光反射面，待测样品设置于所述第一光反射面的上方，所述光探测装置设置于所述第二光反射面的上方，所述待测样品的激发光从待测样品的背面发出，并经由所述第一光反射面以及第二光反射面反射后，入射至所述光探测装置内。本实用新型在待测样品不需要做任何调整的情况下，同时兼备正面EMMI分析功能和背面EMMI分析功能，操作方便，适用性广，有效降低了芯片失效分析成本并提高分析效率。而且，本实用新型都是从正面下探针，进一步提高了操作的便利性和工作效率。
【专利说明】
-种微光显微镜装置
技术领域
[0001] 本实用新型属于半导体集成电路设备领域，设及一种微光显微镜装置，特别是设 及一种可实现正面EMMI分析功能和背面EMMI分析功能同时兼备的微光显微镜装置。
【背景技术】
[0002] 微光显微镜（emission microscopy,简称巧ΜΜΓ)是一项非常有用的1C故障分析 工具，它提供了迅速、直接、简易、非破坏性且准确度高的故障点定位方式。
[0003] EMMI主要侦测1C器件内部所放出的光子，在存在着漏电、击穿、热载流子效应的器 件中，会有光子从失效点发射出来(Photon Emission)。运些光子通过光探测装置(prober station)收集和图像增强器（Image Intensif iers)增强之后，再经过电荷禪合器件 (化arge-Coupled Device，CCD)进行光电转换和图像处理器（image processor)进行图像 处理后得到一张发光像，将所得发光像和器件表面的光学反射像叠加，就能对失效点和缺 陷进行定位。其中，器件表面的光学反射像可W通过传统的光学显微镜获得。微光显微镜可 W广泛的应用于侦测1C中各种组件缺陷所产生的漏电流，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] 如果使用红外或者近红外作为反射像的光源，由于娃材料对红外波段和近红外波 段的透明性，可W倒扣放置忍片，使光源从忍片背面入射获得反射像。而发光像从背面出 射，避免忍片正面多层金属布线结构的吸收和反射，从而可W实现从忍片背面进行失效点 定位。但线上测试仪主要为量产服务，而进行分析时候经常调整待测样品，运需要大量时 间，占用了量产机时，而且容易损坏待测样品。
[0005] 随着集成电路的不断发展，制程的不断缩小，1C产品后段的金属层有增多的趋势， 工作电压也越来越低，如图1所示的正面(frontside化匪I示意图，从正面抓取E匪I亮点的 难度越来越大。因此，业界开始普遍采用背面抓取的方式，目前，对器件做背面(backside) EMMI分析的方法主要有W下3种：1)如图2所示，探针从下往上接触金线或压点（Pad),因为 下针的观察镜解析度低，在接触金线或化加寸，存在很大的盲目性，容易造成待测物的损伤， 或接触不上的情况;2)如图3所示，经过改良的设备在下方增加一个探测头，探针从上往下 接触金线或化d，因为下针的观察镜解析度高，接触比较容易做好，但是新设备成本比较高； 3)如图4所示，还有一种改进方式是用打线机打线后，探针再从上往下接触外引线框，并用 传统的EMMI机台操作，但运种方式需要引入打线机，而且打线也容易引入新的损伤和干扰。 【实用新型内容】
[0006] 鉴于W上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种微光显微镜装 置，用于解决现有技术中在待测样品不需要做任何调整的情况下，EMMI设备无法实现正面 EMMI分析功能和背面EMMI分析功能同时兼备的问题。
[0007] 为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种微光显微镜装置，包括:微 光显微镜、光路装置、光探测装置及探针;其中，光路装置包括呈预设夹角的第一光反射面 w及第二光反射面，第一光反射面设置于待测样品的下方，第二光反射面设置于光探测装 置的下方，待测样品的激发光从待测样品的背面发出，并经由第一光反射面W及第二光反 射面反射后入射至光探测装置内。待测样品不需要做任何调整的情况下，同时兼备正面 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] 优选地，W水平面为基准呈正45度角设置的第一光反射面和W水平面为基准呈反 45度角设置的第二光反射面，第一光反射面与第二光反射面呈90度相交。
[0009] 优选地，光反射面包含光反射材料制成的光反射层。
[0010] 优选地，光反射材料为红外光反射材料或者可见光反射材料。
[0011] 优选地，光反射材料为银或侣。
[0012] 优选地，光探测装置可检测的波长为400nm-1600nm。
[0013] 优选地，光探测装置的位置可调整。
[0014] 优选地，探针设置于待测样品正面。
[0015] 优选地，微光显微镜装置用于外部感应电压(XIVA)光发射显微技术。
[0016] 本实用新型还提供一种微光显微镜系统，包括:光学系统、控制系统、电源系统和 辅助系统。其中，光学系统包含微光显微镜装置。
[0017] 如上所述，本实用新型的一种微光显微镜装置，具有W下有益效果:本实用新型在 待测样品不需要做任何调整的情况下，同时兼备正面EMMI分析功能和背面EMMI分析功能， 操作方便，适用性广，有效降低了忍片失效分析成本并提高分析效率。而且，本实用新型都 是从正面下探针，进一步提高了操作的便利性和工作效率。光反射层的设置可W提高反射 率，保证激发光的入射方向和强度，而且适用于不同波长的激发光。
【附图说明】
[0018] 图1显示为本实用新型(现有技术中）的正面微光显微镜示意图。
[0019] 图2显示为本实用新型(现有技术中）的一种背面微光显微镜示意图（其1)。
[0020] 图3显示为本实用新型(现有技术中）的一种背面微光显微镜示意图（其2)。
[0021] 图4显示为本实用新型(现有技术中）的一种背面微光显微镜示意图（其3)。
[0022] 图5显示为本实用新型的一种微光显微镜装置示意图（其1)。
[0023] 图6显示为本实用新型的一种微光显微镜装置示意图（其2)。
[0024] 图7是本实用新型金、银、侣不同材料制成的光放射层的反射率图。
[0025] 元件标号说明
[0026]
【具体实施方式】
[0027] W下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人±可由本 说明书所掲露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
[0028] 请参阅图5至图7。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用W 配合说明书所掲示的内容，W供熟悉此技术的人±了解与阅读，并非用W限定本实用新型 可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的 调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型 所掲示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如"上"、"下"、"左"、 "右"、"中间"及"一"等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用W限定本实用新型可实施的 范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的 范畴。
[0029] 实施例一
[0030] 如图6所示，本实用新型提供一种微光显微镜装置，至少包括:微光显微镜、光路装 置4、光探测装置1及探针3。
[0031] 光路装置4包含W水平面为基准呈正45度角设置的第一光反射面41和W水平面为 基准呈反45度角设置的第二光反射面42。作为优选，第一光反射面41与第二光反射面42相 交呈90度，使得反射光平行反射至光探测装置1。其中，光反射面包含光反射材料制成的光 反射层43,增大反射率。光反射材料可W为红外光反射材料和可见光反射材料中的任意一 种或多种，适用于不同波长的激发光。反射层43使用红外光反射材料时，能实现波长在红外 光范围的激发光的方向逆转。反射层43使用可见光反射材料时，能实现波长在可见光范围 的激发光的方向逆转。本实施例中，光反射材料为银和侣中的任意一种或多种。如图7所示， 银和侣在波长400nm-1600nm范围内都有很好的反射率，能同时实现可将光波长范围和红外 光波长范围的激发光的方向逆转。此外，反射层43可W与反射面为一体结构，例如，通过电 锻成形于反射面。反射层43也可W单独设置，活动固定在反射面上，便于更换。
[0032] 探针3设置于待测样品2的正面，不仅便于操作，而且下针的观察镜解析度高，接触 比较容易做好，不易损伤待测样品2的表面。具体来说，本实施例中所使用的探针3为两个并 置于待测样品2的一侧，根据需要，探针3可W选用200/300mm晶片用正面观测半自动探针或 者200/300mm晶片正面观测用手动探针。
[0033] 待测样品2固定于微光显微镜中的待测样品固定装置，第一光反射面41设置在待 测样品2垂向下方，第一光反射面41设置W使第一光反射面41分别与待测样品背面22和第 二光反射面42通过光路5对应;第二反光面42设置在光探测装置1垂向下方，光探测装置1设 置W使光探测装置1与第二反光面42通过光路5对应;待测样品2的激发光从待测样品2的背 面发出，并经由第一光反射面41W及第二光反射面42反射后入射到光探测装置1内。本实施 例中，待测样品2可W为300mm晶片，200mm晶片，方块形忍片，切割后晶片和封装后器件中的 任意一种。本实施例中，选用的光探测装置1可检测的波长为4(K)nm-1600nm，保证波长在可 见光范围和红外光范围的激发光都能接收。光探测装置1的位置可W调整，根据待测样品2 的不同，可W预先设置不同的探测位置点，探测位置点数含2, W保证激发光经反射后准确 地入射至光探测装置1内，无需再调整光探测器位置，方便操作。光探测装置1的位置也可W 固定，通过调整待测样品2的位置变化，来满足正面EMMI分析和背面EMMI分析时不同的位置 需要。本实施例也可W通过设置多个光探测装置，减少光探测装置的位置调整次数。
[0034] 本实施例中的微光显微镜也适用于其他光发射显微技术。本实施例中的微光显微 镜，可根据设备环境和设备装置来灵活改变光路装置2的尺寸或位置，W适用相应的显微镜 设备为准。本实施例中的微光显微镜还可W适配高灵敏度近红外相机和高分辨率纳米透镜 等选配件，W适用不同的光发射显微技术。例如，夕F部感应电压（externally induced vol化ge alterations，简称^IVA")光发射显微技术，使用方式如上所述，在此不再寶述。
[0035] 如图5和图6所示，本实用新型微光显微镜装置的使用方法，主要包括如下步骤：
[0036] 1)如图5所示，把待测样品正面21朝上固定于微光显微镜中的待测样品固定装置， 位于光探测装置1下方；
[0037] 2)采用光探测装置1抓取待测样品的激发光，将发光图像叠加到高分辨率模板图 像上来快速定位缺陷点，并进行后续正面EMMI失效分析。
[0038] 3)如图6所示，加装光路装置4,第一光反射面41设置在待测样品2下方，第一光反 射面42设置W使第一光反射面41分别与待测样品2和第二光反射面42通过光路对应；
[0039] 4)调整光探测装置1的位置，光探测装置1设置在第二反光面42上方，光探测装置1 设置W使光探测装置1与第二反光面42通过光路5对应；
[0040] 5)待测样品2的激发光通过第一光反射面41和第二光反射面42后，平行反射到光 探测装置1内，光探测装置1就能从上面接收到待测样品2背面的激发光信息，经过图像转换 后获得待测样品2背面的发光像，并将发光像叠加到光探测装置1在做正面EMMI分析时获得 的高分辨率模板图像，对缺陷进行定位。
[0041] 值得一提的是，光路装置4是可拆卸的，可W在正面EMMI分析前就加装在微光显微 镜上，不会影响EMMI的正面分析功能。
[0042] 实施例二
[0043] 本实用新型提供一种显微镜系统，至少包含:光学系统、控制系统、电源系统和辅 助系统。其中，光学系统主要包括微光显微镜装置、图像增强器（image intensided camera)、图像处理器（image processor)、计算机及外围控制器（peripheral controller) 等。所述微光显微镜装置的具体结构如实施例1，其包括微光显微镜(microscope)、光探测 装置(prober station)、光探测装置及探针。所述控制系统可W用于控制待测样品台和光 探测装置的运动，扫描光束的产生和扫描等。电源系统可W为整个系统提供能量，并提供在 待测样品上所加的偏置。辅助系统可W包括C-CCD冷却装置、紧急情况下的报警装置等。
[0044] 综上所述，本实用新型在待测样品不需要做任何调整的情况下，同时兼备正面 EMMI分析功能和背面EMMI分析功能，操作方便，适用性广，有效降低了忍片失效分析成本并 提高分析效率。而且，本实用新型都是从正面下探针，进一步提高了操作的便利性和工作效 率。光反射层的设置可W提高反射率，保证激发光的入射方向和强度，而且适用于不同波长 的激发光。所W，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0045] 上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新 型。任何熟悉此技术的人±皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行 修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所掲示的精 神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
【主权项】
1. 一种微光显微镜装置，其特征在于，包括:微光显微镜、光路装置、光探测装置及探 针，其中，所述光路装置包括呈预设夹角的第一光反射面以及第二光反射面，所述第一光反 射面设置于待测样品的下方，所述第二光反射面设置于所述光探测装置的下方，所述待测 样品的激发光从待测样品的背面发出，并经由所述第一光反射面以及第二光反射面反射后 入射至所述光探测装置内。2. 根据权利要求1所述的微光显微镜装置，其特征在于，包括：以水平面为基准呈正45 度角设置的第一光反射面和以水平面为基准呈反45度角设置的第二光反射面，第一光反射 面与第二光反射面呈90度相交。3. 根据权利要求1所述的微光显微镜装置，其特征在于:所述光反射面包含光反射材料 制成的光反射层。4. 根据权利要求3所述的微光显微镜装置，其特征在于:所述光反射材料为红外光反射 材料或者可见光反射材料。5. 根据权利要求3~4中任意一项所述的微光显微镜装置，其特征在于:所述光反射材 料为银或铝。6. 根据权利要求1所述的微光显微镜装置，其特征在于:所述光探测装置可检测的波长 为400nm-1600nm〇7. 根据权利要求1所述的微光显微镜装置，其特征在于：所述光探测装置的位置可调 整。8. 根据权利要求1所述的微光显微镜装置，其特征在于:所述探针设置于所述待测样品 正面。9. 一种微光显微镜系统，其特征在于，包含:光学系统、控制系统、电源系统和辅助系 统，其中，所述光学系统包含权利要求1~8任意一项所述的微光显微镜装置。
【文档编号】G01N21/01GK205449774SQ201521089922
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月24日
【发明人】文智慧, 杨梅, 殷原梓, 高保林, 李日鑫
【申请人】中芯国际集成电路制造(北京)有限公司, 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司