Bevision M1 矽晶片表面潔淨度分析儀 Silicon Substrate Surface Cleanliness Analyzer

矽晶片表面清潔度的重要性

在半導體工業中，矽晶片的表面潔淨度至關重要。作為積體電路製造的基礎，矽晶片表面即使是微小的污染物，都會對後續製程產生嚴重影響。完美的表面可以確保薄膜沉積、微影等關鍵製程的順利進行，提高元件的性能與良率。例如，如果表面有顆粒狀污染物，則可能導致電路短路或斷路；有機污染物可能會影響薄膜的附著力。因此，徹底檢測矽晶片的表面潔淨度是確保半導體產品品質的關鍵環節。

Bevision M1優勢

BeVision M1是採用顯微影像分析的方式，為矽晶片表面潔淨度的偵測，節省了偵測時間和人工成本。BeVision M1配備金相顯微鏡和高速CMOS攝影機，可精確放大和觀察矽晶圓表面。 BeVision M1 可自動掃描矽晶片表面，並根據大小和形狀識別和分類缺陷和雜質。同時可將拍攝到的局部影像無縫拼接成全視角影像，讓使用者清晰直觀地觀察整個樣品表面的表面狀況。為避免掃描過程中出現失焦現象，智慧自動調焦功能可即時評估影像的解晰度，當解晰度未達標準時，自動調整焦距，有助於發現可能被忽視的微小缺陷（小至0.3μm）和污染區域，為準確評估矽晶片表面潔淨度提供有力的保證。

Bevision M1強大軟體功能

全自動掃描

為確保結果可重複，BeVision 軟體可依照儲存的標準作業程序 (SOP) 自動進行測量，包含以下功能(請參閱圖1)。

1.顆粒細節

對於形狀不規則的顆粒，很難用單一維度描述其大小。通過掃描每個顆粒投影的 180 多個不同方向，BeVision 軟體能夠精確分析顆粒，並以34種不同的參數呈現顆粒大小和形狀。尺寸和形狀參數符合 ISO 9276 - 6規範。

2.總體分佈

分佈曲線和圖表顯示顆粒大小和形狀分佈，散射模式顯示兩種不同顆粒大小和形狀參數之間的關係。所有圖表、曲線和表格都是可定制的。

3.顆粒定位

BeVision 軟體提供單個顆粒圖庫，可以直接定位具有特定外觀的顆粒。此外，BeVision 軟體還允許使用者使用可自訂篩檢程式查找具有特定特徵的顆粒。

4.分佈總結

BeVision 軟體提供統計資料和典型值來描述顆粒大小和形狀分佈，例如 D[1,0]、跨度值和 D90。典型值圖表可自訂。

圖1. BeVision 軟體介面

晶片潔淨度檢測案例分析

A.全景掃描

透過全景分析模式自動掃描矽晶片。影像精確的拼接成全景圖，其中邊緣粒子在像素層級進行拼接，確保沒有粒子扭曲或遺失。圖2 顯示晶片表面的全景影像。

圖2. 晶圓表面全景影像

全景影像上的顆粒可根據多達 34 種尺寸和形狀特徵（例如面積等效直徑 (xA)、費雷特直徑(Feret diameter,)、長寬比、真圓度等）進行分類與識別，顏色各異。表 1 顯示了矽晶圓表面的顆粒數量和每種區間尺寸的雜質百分比。此晶圓上有 1 個雜質大於 50 μm，標記為紅色；3 個雜質在 20~50 μm 之間，標記為黃色；17 個雜質在 10~20 μm 之間，標記為紫色；37 個雜質小於 10 μm，標記為綠色。

表1. 矽晶片表面的顆粒數量和每種區間尺寸的雜質百分比

一般情況下，小於50μm的缺陷顆粒是肉眼無法看見的。在基底上生長的薄膜厚度通常為微米級甚至奈米級，微米級的雜質或缺陷會降低薄膜的品質和性能。除了粒子分類之外，它還能透過疊加多個尺寸和形狀參數來搜尋粒子。表2顯示基片表面存在2個雜質或缺陷,尺寸為20~50μm,長寬比為0~0.7。

表2. 基片表面雜質缺陷數據

圖3顯示了尺寸分佈和形狀資訊。最小的雜質接近1μm，最大的雜質接近100μm。利用形狀訊息，使用者可以分析 缺陷或雜質的類型，例如纖維、點、 刮痕等。

圖3. 尺寸分佈和形狀資訊

B.局部重新掃描

在全視角掃描得到基片表面的雜質分佈情況後，為了進一步檢查和分析其中的一個或多個雜質顆粒，透過直接選擇全景圖上的較小區域進行放大倍率更高的局部重掃描，如圖4（上）所示。透過放大的重新掃描，框起來的小點被放大了，如圖 4（下）所示。表 3 顯示了重新掃描的顆粒尺寸和形狀結果。

圖4. 放大前後局部重新掃描

表 3 重新掃描的顆粒尺寸和形狀結果

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