先进节点晶圆检测：利用暗场和紫外成像检测图案晶圆缺陷

图1. 暗场照明示意图，显示i2Nocturn相机收集来自表面缺陷的散射光。

图案晶圆检测日益严峻的挑战

半导体晶圆检测已成为良率、可靠性和上市时间的关键决定因素。随着器件尺寸的缩小，由于密集的布局和复杂的结构降低了视觉对比度，图形晶圆检测变得愈发困难。这使得关键缺陷能够与预期特征融为一体。

暗场检测是一种用于半导体制造的光学检测技术，通过捕捉散射光而非反射光来检测缺陷。

传统的明场检测方法往往难以揭示某些缺陷类型，因此采用其他检测模式至关重要。

看见明场检测遗漏的缺陷

暗场检测在检测有图案晶圆的表面相关缺陷方面表现出色。图案边缘缺陷、微桥和发丝划痕产生的反射光对比度极低，但散射光强烈。在暗场模式下，这些干扰清晰可见，能够更早地检测出可能导致短路或开路的半导体缺陷。

这种方法对于检测极小的颗粒污染也非常有效。在先进节点上，即使比图案节距更小的颗粒也可能影响良率。虽然明场检测可能难以将颗粒与图案背景区分开来，但暗场成像通过强调散射光来提高可见度。

提高晶圆检测中的缺陷与图案对比度

除了灵敏度外，晶圆厂还必须管理由密集图案结构产生的干扰信号。暗场检测通过放大来自颗粒、划痕或边缘缺陷等不规则特征的散射光，使缺陷更加突出。

当结合优化的检测算法时，这种增强的对比度有助于区分真正的半导体缺陷检测信号与正常的图案变化。其结果是减少了不必要的复检工作量，并提高了检测效率。

利用紫外成像扩展暗场检测

随着设备尺寸不断缩小，检测性能越来越依赖于波长的选择。当特征尺寸接近可见光的极限时，检测灵敏度可能会受到限制。紫外成像通过利用与纳米级边缘和颗粒强烈相互作用的短波长，增强了暗场检测的有效性。

在图形晶圆检测中，紫外暗场成像提供：

●精细边缘缺陷的增强散射

●改进的亚像素颗粒污染检测

●在高密度布局中实现更高的缺陷与图案对比度

●通过针对先进节点物理特性优化暗场检测，紫外成像能够实现更早的缺陷检测和更强的良率保护。

先进晶圆检测的紫外相机解决方案

Exosens 提供专为暗场晶圆检测应用设计的紫外相机解决方案(i2Nocturn 和 iNocturn 系列)。这些相机经过设计，可在紫外波长下提供高灵敏度、低噪声和稳定的性能，支持在先进图形晶圆上实现一致的缺陷检测。

主要优势包括：

●优化的紫外量子效率，以增强散射检测

●对细微缺陷信号具有高灵敏度

●低噪声成像，以提高缺陷与图案的区分能力

●兼容暗场检测架构

无论是在工艺开发、在线检测还是失效分析中，紫外成像都有助于将晶圆检测能力扩展到可见光限制之外。

在纳米尺度下洞察关键细节

暗场检测在现代图形晶圆检测中发挥着重要作用，有助于揭示边缘缺陷、微小颗粒以及密集布局中的低对比度干扰。随着器件尺寸的不断缩小，紫外成像提供了一种自然的扩展，能够在不改变基本检测方法的情况下提高暗场灵敏度。

通过将暗场架构与专用紫外相机相结合，晶圆厂能够获得必要的可见度，在缺陷影响良率、性能或上市时间之前将其检测出来。