本發(fā)明涉及x光檢查設(shè)備，并且具體地涉及一種適合在處理半導(dǎo)體晶片以生產(chǎn)集成電路期間檢查半導(dǎo)體晶片的設(shè)備和方法。然而，本發(fā)明的多方面主要涉及x光檢查系統(tǒng)，并且能夠被應(yīng)用于用于檢查任何類型的樣品的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

制作集成電路是一種光刻和化學(xué)處理步驟的多步驟序列，在其間電子電路逐漸地在由純半導(dǎo)體，通常為硅制成的晶片上產(chǎn)生。從開始到結(jié)束，整個制造過程耗費六至八周，并且在被稱為制作工廠的高度專業(yè)化設(shè)施中執(zhí)行。制造廠需要許多昂貴的裝置以起作用。估計建造新制造廠的成本超過10億美元，高達(dá)30至40億美元也很常見。結(jié)果，制造廠中的處理時間非常寶貴。制造廠不運行，例如維護制造廠內(nèi)的機器的任何時間都是非常不期望的。

所以存在一種所有晶片處理步驟在所需維護最小的情況下都極其可靠的需求，并且也存在一種盡可能快地完成所有處理步驟并且占用盡可能小的空間的需求。

作為使處理可靠的一部分并且為了確保正在生產(chǎn)的電路適當(dāng)?shù)剡\行，期望能夠在各種生產(chǎn)階段測試晶片的缺陷和故障。雖然能夠快速并且可靠地實現(xiàn)對表面特征的光學(xué)檢查，但是(諸如通過硅孔道、銅柱和凸點)對內(nèi)部故障，諸如所沉積的導(dǎo)電元件中的空隙、裂縫和不對準(zhǔn)的檢查更困難。用于檢查這些故障的當(dāng)前方法需要將晶片從制造廠取出，并且使用聚焦電子束、掃描電鏡或者x光測試。然而，一旦晶片被從制造廠的潔凈環(huán)境取出，晶片實際上就被破壞并且不能夠再用。

將期望能夠以更高效和非破壞性的方式精確地測試半導(dǎo)體晶片的沉積導(dǎo)電元件中的空隙、裂縫和不對準(zhǔn)。也將期望能夠以不導(dǎo)致半導(dǎo)體晶片的處理時間明顯延長的方式快速地測試沉積導(dǎo)電元件中的空隙、裂縫和不對準(zhǔn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在第一方面，提供一種x光檢查系統(tǒng)，包括：

柜，該柜包括x光源、用于支撐將被檢查的樣品的樣品支撐件，以及x光檢測器；和

鼓風(fēng)機，該鼓風(fēng)機被構(gòu)造成迫使空氣通過柜內(nèi)的、在樣品支撐件上方的空氣進口進入柜，

其中鼓風(fēng)機和柜被構(gòu)造成迫使來自空氣進口的空氣通過柜，經(jīng)過樣品支撐件到達(dá)柜內(nèi)的在樣品支撐件下方的空氣出口。

柜可以被構(gòu)造成提供x光屏蔽件，并且為此可以有鉛襯里。從安全性角度期望最小化x光從系統(tǒng)逸出。

這種類型的x光系統(tǒng)能夠被用在潔凈室環(huán)境中，以檢查物品，諸如半導(dǎo)體晶片。通過保持來自樣品支撐件上方的空氣流經(jīng)過樣品支撐件到達(dá)樣品支撐件下方的出口，能夠保護樣品不受任何灰塵和碎屑的影響。該系統(tǒng)被構(gòu)造成使得貫穿系統(tǒng)的運行，即在樣品被加載、成像、移動和從系統(tǒng)卸載時，都保持空氣流動。該系統(tǒng)被構(gòu)造成至少提供Class 4ISO 14644-1潔凈室環(huán)境。

x光源優(yōu)選為密封x光管。與開放x光管相比，密封x光管需要的維護少很多，所以更適合用在其中為了維護而停止工廠的運行的任何時間都非常昂貴的半導(dǎo)體制造廠中。

優(yōu)選地，x光源包括透射靶。透射靶的使用允許非常小光斑尺寸的x光源，并且允許緊湊系統(tǒng)內(nèi)的高放大率，這是因為正在被成像的樣品能夠接近透射靶。密封的透射靶的x光管特別有利于半導(dǎo)體晶片檢查，這是因為這種類型的x光管能夠提供高分辨率圖像、良好的可靠性以及長維護周期。

優(yōu)選地，該系統(tǒng)被構(gòu)造成執(zhí)行透射顯微。x光檢測器可以被構(gòu)造成測量來自x光源的主入射x光束的衰減，以提供樣品或者樣品區(qū)域的二維圖像。

該系統(tǒng)還可以包括高性能空氣過濾器，諸如高效顆粒吸收(HEPA)過濾器或者超低穿透率空氣(ULPA)過濾器，該空氣過濾器位于樣品支撐件上方。這種類型的空氣過濾器確保通過進口進入柜的空氣流無灰塵。

在優(yōu)選實施例中，鼓風(fēng)機位于樣品支撐件上方，并且處于柜內(nèi)。在該實施例中，空氣過濾器位于鼓風(fēng)機和樣品支撐件之間。在柜內(nèi)提供鼓風(fēng)機允許產(chǎn)生緊湊系統(tǒng)。然而，可能將鼓風(fēng)機置于柜外部。

該系統(tǒng)可以包括多個鼓風(fēng)機和多個空氣過濾器。理想地，該系統(tǒng)被構(gòu)造成柜內(nèi)的空氣流是均勻的和層流的，并且處于向下方向中，而無任何空氣循環(huán)。所使用的鼓風(fēng)機的數(shù)目能夠被選擇成適合柜內(nèi)的系統(tǒng)組件的幾何形狀以實現(xiàn)層流。在優(yōu)選實施例中，該系統(tǒng)包括兩個鼓風(fēng)機和兩個相關(guān)聯(lián)的空氣過濾器。

鼓風(fēng)機可以是風(fēng)扇。空氣過濾器可以聯(lián)接至鼓風(fēng)機。鼓風(fēng)機和空氣過濾器可以被設(shè)置成風(fēng)扇過濾器單元。風(fēng)扇過濾器單元可以包括具有空氣進口的外罩、處于外罩內(nèi)并且被構(gòu)造成通過空氣進口吸入空氣的風(fēng)扇、空氣出口，以及橫跨空氣出口的過濾器板，以便迫使經(jīng)過空氣出口流出的空氣經(jīng)過濾器板。風(fēng)扇過濾器單元可以被構(gòu)造成在外罩內(nèi)部提供比外罩外部更高的壓力。在風(fēng)扇過濾器單元內(nèi)部提供更高壓力提高了流經(jīng)空氣過濾器的空氣流的均勻性，這是期望的以防止柜內(nèi)的任何空氣循環(huán)。

風(fēng)扇過濾器單元可以包括聯(lián)接至風(fēng)扇的擋板。擋板被有利地構(gòu)造成提供穿過過濾器板的均勻空氣流。風(fēng)扇可以位于外罩的中心處，并且擋板可以被構(gòu)造成將來自風(fēng)扇的空氣引導(dǎo)至外罩的極端。外罩可以具有外壁，并且擋板可以被構(gòu)造成將來自風(fēng)扇的空氣朝著外壁引導(dǎo)。

鼓風(fēng)機可以包括x光屏蔽件，諸如鉛板，x光屏蔽件被布置成防止x光從柜通過鼓風(fēng)機逸出。風(fēng)扇過濾器單元內(nèi)的擋板可以為x光屏蔽件。從安全性方面期望最小化x光從系統(tǒng)逸出。

x光源有利地位于樣品支撐件上方，并且相對于柜固定。將x光源置于支撐件上方允許在支撐件的頂部上的樣品，并且特別是樣品的頂部表面緊貼x光源。在緊湊系統(tǒng)中提供高放大率圖像是有利的。如果x光源位于樣品上方，則有利的是使得x光源在操作期間固定，以防止產(chǎn)生來自任何移動機構(gòu)的、可能損傷樣品的任何灰塵或者碎屑。由于x光源為相對笨重和大質(zhì)量的組件，所以保持x光源固定也有利。通常也需要相對不易彎曲并且難以移動的非常大的電纜。

x光檢查系統(tǒng)可以包括控制器，該控制器包括圖像處理器。圖像處理器可以被連接至x光檢測器，以從x光檢測器接收數(shù)據(jù)。

x光檢查系統(tǒng)可以包括允許樣品支撐件和x光源之間的相對移動的第一定位組件，其中定位機構(gòu)位于樣品支撐件下方。第一定位組件可以包括用于在第一水平方向中移動樣品支撐件的第一水平樣品定位機構(gòu)、用于在第二水平方向中移動樣品支撐件的第二水平樣品定位機構(gòu)，以及用于在豎直方向中移動樣品支撐件的豎直樣品定位機構(gòu)。

在優(yōu)選實施例中，第一定位組件被構(gòu)造成第一水平定位機構(gòu)在第一水平方向中移動樣品支撐件和豎直定位機構(gòu)。豎直定位機構(gòu)可以被構(gòu)造成在豎直方向中移動第二水平定位機構(gòu)和樣品支撐件兩者。優(yōu)選地，第一水平定位機構(gòu)被直接地安裝至支撐框架。這種布置對于在水平面中執(zhí)行樣品的光柵掃描的系統(tǒng)有利。光柵掃描的掃描線在第二水平方向中延伸，所以第二水平定位機構(gòu)需要在最長距離上頻繁并且快速地操作。因而，第二水平定位機構(gòu)被構(gòu)造成僅移動樣品支撐件，而不移動任何其它定位機構(gòu)的質(zhì)量(mass)。與豎直定位機構(gòu)相比，第一水平定位機構(gòu)也需要快速并且頻繁地移動。通過將第一水平定位機構(gòu)直接地安裝至支撐框架，能夠使第一水平方向中的移動快速并且精確。豎直定位機構(gòu)改變圖像放大率，并且需要在比水平定位機構(gòu)相對短地距離上相對不頻繁地移動，并且通常在光柵掃描操作期間完全不移動。能夠使豎直定位組件比水平定位機構(gòu)相對地質(zhì)量較小。

第一水平定位機構(gòu)與其固定的支撐框架可以被安裝至地板。在優(yōu)選實施例中，支撐框架包括被構(gòu)造成將被固定至地板的第一剛性子框架，以及被通過緩沖機構(gòu)支撐在第一子框架上的第二剛性子框架，第一水平定位機構(gòu)被固定至第二剛性子框架。

x光檢查系統(tǒng)可以包括樣品支撐件位置檢測組件，其包括非接觸位置測量裝置諸如激光干涉儀，其被定位為與樣品支撐件相鄰并且被構(gòu)造成檢測樣品支撐件的位置或者位置變化。這特別有利于精確地確定樣品在水平面內(nèi)的位置，當(dāng)產(chǎn)生非常高放大率的圖像并且使用這些圖像產(chǎn)生三維模型時需要該位置。在優(yōu)選實施例中，系統(tǒng)包括兩個非接觸位置測量裝置，優(yōu)選為激光干涉儀。第一非接觸位置測量裝置用于檢測樣品支撐件在第一水平方向中的位置變化，并且第二非接觸位置測量裝置用于檢測樣品支撐件在第二水平方向中的位置變化。當(dāng)然，一對非接觸位置測量裝置能夠被布置成檢測水平面內(nèi)的不同于第一和第二水平方向的方向中的位置變化。其它可能的非接觸位置測量裝置包括光學(xué)線性編碼器、磁性編碼器、電容傳感器和聲納距離測量裝置。

非接觸位置測量裝置或者多個裝置提供的位置信息可以被圖像處理器使用。特別地，能夠在層析計算中使用由非接觸位置測量裝置或者多個裝置提供的樣品在圖像與圖像之間的位置變化。當(dāng)以非常高的放大率產(chǎn)生非常小的特征，諸如半導(dǎo)體晶片中的空隙的三維模型時，需要精確的位置信息。樣品的位置信息越精確，圖像的分辨率越好。

x光檢查系統(tǒng)可以包括被固定至x光源的接近傳感器，其被構(gòu)造成提供x光源和樣品支撐件上的樣品的表面之間的距離測量。接近傳感器可以是激光位置傳感器或者共焦傳感器。接近傳感器可以被連接至圖像傳感器，以向圖像傳感器提供距離數(shù)據(jù)。圖像傳感器可以在圖像處理計算，諸如層析計算中使用來自接近傳感器的距離測量。

控制器可以被連接至樣品定位組件，并且可以基于接近傳感器提供的距離測量來控制樣品定位組件。接近傳感器提供x光源和樣品的頂部表面之間的精確距離測量，該精確距離測量能夠在圖像處理計算，諸如放大率計算中使用，以及能夠被使用以防止樣品和x光源的任何碰撞。為了在緊湊系統(tǒng)中提供對半導(dǎo)體晶片中的小特征的有用檢查，使得樣品非常接近x光源，但是樣品和x光源之間的任何碰撞將可能損傷樣品和x光源兩者。因此，有必要在使樣品非常接近x光源的同時避免這些碰撞。

樣品定位組件可以包括線性編碼器。控制器可以被構(gòu)造成基于接近傳感器提供的距離測量校準(zhǔn)線性編碼器。

x光檢查系統(tǒng)還可以包括允許x光檢測器和x光源之間相對移動的第二定位組件，其中第二定位機構(gòu)位于樣品支撐件下方。第二定位組件可以包括水平檢測器定位機構(gòu)，以使檢測器在水平面內(nèi)的至少兩個非平行方向中移動。檢測器定位機構(gòu)可以包括檢測器傾斜機構(gòu)，其被構(gòu)造成允許檢測器繞至少兩個非平行軸線從水平面傾斜。然后，檢測器能夠被傾斜，以便無論檢測器位于何處，檢測器的成像表面始終垂直于檢測器的中心與x光源的輸出光斑之間的線?？刂破骺梢员贿B接至第二定位組件。

第一和第二定位組件被有利地定位在樣品支撐件下方。使樣品和檢測器相對于x光源移動的能力允許樣品的不同部分被成像，并且使用不同檢查角度。能夠在層析系統(tǒng)中使用相同樣品，或者樣品的相同部分的一系列圖像，以產(chǎn)生樣品的三維模型和圖像，并且精確地定位和測量裂縫、空隙和其它缺陷。

通過將固定的x光源定位在樣品上方，并且將定位組件定位在樣品下方，系統(tǒng)的所有移動組件都能夠位于樣品下方。通過向下指向的空氣流，這降低了移動部分產(chǎn)生的任何碎屑到達(dá)并且損傷樣品的可能性。

系統(tǒng)可以包括位于x光源下方但是位于第一和第二定位組件上方的穿孔板。穿孔板和鼓風(fēng)機被構(gòu)造成在穿孔板上方提供第一氣壓，并且在穿孔板下方提供第二氣壓，其中第二氣壓低于第一氣壓。優(yōu)選地，當(dāng)樣品支撐件處于其最上部位置(其相應(yīng)于最大放大率)時，穿孔板被定位為與樣品支撐件的高度齊平。樣品上方的空間和樣品下方的空間之間的即使小的壓差也防止空氣從樣品下方至樣品之上的任何明顯流動。

空氣進口有利地包括曲折空氣流動路徑。這確保了來自x光源的x光不能通過空氣進口從柜逸出。出于相同原因，空氣出口有利地包括曲折空氣流動路徑。優(yōu)選地，空氣進口大，以最小化任何空氣循環(huán)。

樣品支撐件被構(gòu)造成在x光檢查期間支撐樣品。在一個實施例中，樣品支撐件被構(gòu)造成支撐半導(dǎo)體晶片。

可以根據(jù)下文所述的本發(fā)明的第十一至第十五方面任一項來構(gòu)造樣品支撐件。

高度期望在晶片處理期間以非破壞性方式檢查半導(dǎo)體晶片的內(nèi)部特征的能力。通過提供其中引導(dǎo)空氣流從晶片上至晶片下地穿過柜的系統(tǒng)，同時柜仍提供所需x光屏蔽，這成為可能。

使用空氣過濾器諸如風(fēng)扇過濾器單元中存在的那些空氣過濾器和與樣品支撐件齊平的穿孔板，以及將x光源定位在樣品支撐件上方的固定位置中，確保了能夠滿足潔凈室標(biāo)準(zhǔn)。進一步，有利的特征，諸如使用密封的透射靶x光管，提供了商業(yè)上有吸引力的系統(tǒng)的所需可靠性和圖像質(zhì)量。

在本發(fā)明的第二方面，提出一種檢查半導(dǎo)體晶片的方法，包括：

引導(dǎo)晶片處的x光；

檢測已經(jīng)穿過晶片的x光；以及

與引導(dǎo)步驟和檢測步驟同時地引導(dǎo)來自晶片上方的層流氣流經(jīng)過晶片到達(dá)晶片下方。

空氣流優(yōu)選地包含HEPA或者ULPA過濾過的空氣。

通過提供經(jīng)過晶片的潔凈空氣的連續(xù)流，在沒有可能已經(jīng)從系統(tǒng)內(nèi)的機構(gòu)拾取灰塵或者碎屑的空氣循環(huán)的情況下，檢測系統(tǒng)能夠滿足潔凈室標(biāo)準(zhǔn)，并且污染或者損傷半導(dǎo)體晶片的風(fēng)險被最小化。

在本發(fā)明的第三方面，提供一種x光檢查系統(tǒng)，包括：

x光源、被構(gòu)造成支撐將被檢查的半導(dǎo)體晶片的樣品支撐件，以及x光檢測器；其中x光源位于樣品支撐件上方。

優(yōu)選地，x光源被固定至支撐框架，并且在系統(tǒng)操作期間不移動。樣品支撐件可以被定位為非?？拷黿光源，以允許產(chǎn)生高放大率的圖像。

在這一方面，x光檢查系統(tǒng)可以包括：柜，該柜包含x光源、樣品支撐件和x光檢測器；和鼓風(fēng)機，該鼓風(fēng)機被構(gòu)造成迫使空氣通過在柜內(nèi)處于樣品支撐件上方的空氣進口進入柜，其中鼓風(fēng)機和柜被構(gòu)造成迫使來自空氣進口的空氣穿過柜，經(jīng)過樣品保持器到達(dá)在柜內(nèi)處于樣品保持器下方的空氣出口。

樣品支撐件可以包括在水平面中延伸的支撐表面，并且還包括用于相對于x光源或者x光檢測器定位樣品支撐件的樣品支撐件定位組件，支撐件定位組件位于樣品支撐件下方。

第一樣品定位組件可以包括用于使樣品支撐件在垂直于水平面的豎直方向中移動的豎直定位機構(gòu)；和用于使樣品支撐件和豎直定位機構(gòu)在第一水平方向中移動的第一水平定位機構(gòu)。x光檢查系統(tǒng)還可以包括允許x光檢測器和x光源之間的移動的第二定位組件，其中第二定位機構(gòu)位于樣品支撐件下方。

在本發(fā)明的第四方面，提供一種x光檢查系統(tǒng)，包括：

x光源、用于支撐將被檢查的樣品的樣品支撐件，其中樣品支撐件包括在水平面中延伸的支撐表面，

x光檢測器；和

樣品支撐件定位組件，用于相對于x光源或者x光檢測器定位樣品支撐件；

其中樣品定位組件包括用于使樣品支撐件在垂直于水平面的豎直方向中移動的豎直定位機構(gòu)，和用于使樣品支撐件和豎直定位機構(gòu)在第一水平方向中移動的第一水平定位機構(gòu)。

樣品定位組件可以包括被構(gòu)造成使樣品支撐件在不平行于第一水平方向的第二水平方向中移動的第二水平定位機構(gòu)，其中豎直定位機構(gòu)被構(gòu)造成使第二水平定位機構(gòu)和樣品支撐件兩者在豎直方向中移動。

系統(tǒng)還可以包括控制器，其被連接至第一和第二水平定位機構(gòu)并且被構(gòu)造成控制水平定位機構(gòu)以使樣品支撐件相對于x光源移動從而在水平面中執(zhí)行光柵掃描。有利地，掃描線在第二水平方向中延伸。第二水平定位機構(gòu)需要在最長距離上，頻繁并且快速地操作。因而，第二水平定位機構(gòu)被構(gòu)造成僅移動樣品支撐件，并且不移動任何其它定位機構(gòu)的質(zhì)量。與豎直定位機構(gòu)相比，第一水平定位機構(gòu)也需要快速并且頻繁地移動。通過將第一水平定位機構(gòu)直接地安裝至剛性支撐框架，能夠使第一水平方向中的移動快速并且精確。

系統(tǒng)可以被構(gòu)造成豎直定位機構(gòu)具有比第一和第二水平定位機構(gòu)更短的行進范圍。系統(tǒng)可以被構(gòu)造成豎直定位機構(gòu)操作成比第一和第二水平定位機構(gòu)更緩慢地移動樣品支撐件。

豎直定位機構(gòu)改變圖像放大率，并且通常需要在比水平定位機構(gòu)相對更短的距離上相對不頻繁地移動，并且通常在光柵掃描操作期間完全不移動。由于豎直定位組件不需要像水平定位機構(gòu)一樣遠(yuǎn)或者一樣快地移動，所以能夠使豎直定位組件比水平定位機構(gòu)質(zhì)量相對較小。

定位組件可以包括多個馬達(dá)。特別地，第一和第二水平定位機構(gòu)可以每個都包括一個或者更多線性馬達(dá)。豎直定位組件可以包括伺服馬達(dá)，以及導(dǎo)螺桿。系統(tǒng)可以有利地被構(gòu)造成控制定位組件內(nèi)的機構(gòu)，以將樣品支撐件移動至多個預(yù)定成像位置。

x光檢查系統(tǒng)還有利地包括被構(gòu)造成固定至地板的框架，其中第一水平定位機構(gòu)被固定至框架。通過將第一水平定位組件直接地固定至支撐框架，能夠使第一水平定位組件快速并且精確?？蚣芸梢孕纬蔀橥ㄟ^緩沖組件彼此連接的兩個或者更多個部分，以降低樣品支撐件的振動。

樣品支撐件可以被構(gòu)造成支撐半導(dǎo)體晶片。樣品支撐件可以根據(jù)本發(fā)明的第十一至第十五方面中的任一項構(gòu)成。

優(yōu)選地，x光源位于樣品支撐件上方。優(yōu)選地，如關(guān)于本發(fā)明的第一方面所述的，x光源為具有透射靶的密封x光管。

如參考本發(fā)明的第五方面更詳細(xì)地描述的，x光檢查系統(tǒng)還可以包括樣品支撐件位置檢測組件，其包括非接觸位置測量裝置，諸如激光干涉儀，其與樣品支撐件相鄰地定位并且被構(gòu)造成檢測樣品支撐件的位置或者位置變化。

如參考本發(fā)明的第六、第七和第八方面更詳細(xì)地描述的，x光檢查系統(tǒng)還可以包括接近傳感器，其被固定至x光源，以確定x光源和樣品支撐件上的樣品表面之間的距離。

系統(tǒng)可以被構(gòu)造成基于x光檢測器記錄的圖像執(zhí)行層析計算。

x光檢查系統(tǒng)可以包括用于相對于x光源定位x光檢測器的檢測器定位組件，其中檢測器定位組件包括用于使檢測器在水平面內(nèi)的至少兩個非平行方向中移動的水平檢測器定位機構(gòu)，以及被構(gòu)造成允許檢測器繞至少兩個非平行軸線從水平面傾斜的檢測器傾斜機構(gòu)。參考本發(fā)明的第九和第十方面更詳細(xì)地描述檢測器定位組件的有利特征。

在本發(fā)明的第五方面，提供一種x光檢查系統(tǒng)，包括：

x光源、用于支撐將被檢查的樣品的樣品支撐件、x光檢測器；用于相對于x光源或者x光檢測器定位樣品支撐件的樣品定位組件；包括被定位成與樣品支撐件相鄰并且被構(gòu)造成檢測樣品支撐件的位置或者位置變化的非接觸位置測量裝置的樣品支撐件位置檢測組件；以及連接至樣品支撐件位置檢測組件的圖像處理器。

非接觸位置測量裝置可以為激光干涉儀。x光檢查系統(tǒng)還可以包括被安裝至樣品支撐件以反射來自干涉儀的激光的反射器。

系統(tǒng)可以被構(gòu)造成將樣品定位組件自動地移動至多個成像位置，其中圖像處理器被構(gòu)造成基于非接觸位置測量裝置的輸出計算樣品支撐件從一個成像位置至另一個成像位置的位置變化。圖像處理器可以被構(gòu)造成使用非接觸位置測量裝置的輸出，對x光檢測器記錄的圖像執(zhí)行層析計算。

樣品支撐件可以包括在水平面內(nèi)延伸的支撐表面。樣品定位組件可以包括用于使樣品支撐件在第一水平方向中移動的第一定位機構(gòu)，以及用于使樣品支撐件在第二水平方向中移動的第二定位機構(gòu)。然后，樣品支撐件位置檢測組件可以包括用于檢測樣品支撐件在第一水平方向中的位置或者位置變化的第一非接觸位置測量裝置，以及用于檢測樣品支撐件在第二水平方向中的位置或者位置變化的第二非接觸位置測量裝置。優(yōu)選地，第二非接觸位置測量裝置為第二激光干涉儀，并且x光檢查系統(tǒng)還可以包括被安裝至樣品支撐件以反射來自第二干涉儀的激光的第二反射器。

在具有兩個或者更多干涉儀的系統(tǒng)中，可以存在兩個或者更多相應(yīng)的激光源。可替選地，系統(tǒng)可以包括一個或者更多分束器，其被構(gòu)造成將激光束分為能夠在不同干涉儀中使用的兩個次光束。

樣品定位組件可以包括用于使樣品支撐件在垂直于水平面的豎直方向中移動的豎直定位機構(gòu)，并且其中樣品支撐件位置檢測組件可以包括用于檢測樣品支撐件在豎直方向中的位置或者移動的第三非接觸位置檢測裝置。第三非接觸位置測量裝置可以被定位為檢測樣品支撐件的豎直位置，并且可以被定位為檢測安裝在樣品支撐件上的樣品的頂部表面的豎直位置。控制器可以被構(gòu)造成基于第三非接觸位置測量裝置的輸出執(zhí)行放大率計算。

非接觸位置測量裝置或者每個非接觸位置測量裝置可以為零差式干涉儀或者外差式干涉儀。其它可能的非接觸位置測量裝置包括光學(xué)線性編碼器、磁編碼器、電容式傳感器和聲納距離測量裝置。

x光源有利地位于樣品支撐件上方。樣品支撐件可以被構(gòu)造成支撐半導(dǎo)體晶片。樣品支撐件可以根據(jù)本發(fā)明的第十一至第十五方面任一方面構(gòu)成。

x光檢查系統(tǒng)可以包括被固定至x光源并且被構(gòu)造成確定x光源與樣品支撐件上的樣品的表面之間的距離的接近傳感器。接近傳感器的輸出端可以被連接至控制器。接近傳感器可以關(guān)于本發(fā)明的第六、第七和第八方面被更詳細(xì)地描述。

x光檢查系統(tǒng)可以包括用于相對于x光源定位x光檢測器的檢測器定位組件，其中檢測器定位組件包括用于使檢測器在水平面內(nèi)的至少兩個非平行方向中移動的水平檢測器定位機構(gòu)，和被構(gòu)造成允許檢測器繞至少兩個非平行軸線從水平面傾斜的檢測器傾斜機構(gòu)。參考本發(fā)明的第九至第十方面更詳細(xì)地描述檢測器定位組件的有利特征。

在本發(fā)明的第六方面，提供一種x光檢查系統(tǒng)，包括：

x光源、用于支撐將被檢查的樣品的樣品支撐件，

x光檢測器、包括用于使樣品支撐件沿第一軸線朝著和遠(yuǎn)離x光源移動的第一定位機構(gòu)的樣品定位組件、被構(gòu)造成提供x光源和樣品支撐件上的樣品表面之間的距離測量的固定至x光源的接近傳感器，以及連接至接近傳感器的控制器。

控制器可以被連接至樣品定位組件，并且基于來自接近傳感器的距離測量值控制樣品定位組件?？刂破骺梢园▓D像處理器，并且可以在圖像處理計算中使用來自接近傳感器的距離測量值。

接近傳感器可以包括平行于第一軸線引導(dǎo)激光束的激光源。接近傳感器可以為共焦傳感器。

提供x光源和樣品的頂部表面之間的直接距離測量值出于許多原因有益，特別是在其中通常包括感興趣的區(qū)域的樣品的頂部表面非常接近x光源的高放大率系統(tǒng)中有益。首先，距離測量值能夠被用于校準(zhǔn)第一定位機構(gòu)，以便能夠?qū)崿F(xiàn)精確定位和之后的圖像處理。第二，能夠在放大率計算中直接地使用距離測量值，以提供放大率的精確測量。第三，能夠使用距離測量值或多個距離測量值以防止樣品的頂部表面和x光源之間的、將可能對兩者非常有損傷的任何碰撞。

有利地，控制器被構(gòu)造成基于來自接近傳感器的距離測量值校準(zhǔn)第一定位機構(gòu)。特別地，定位組件可以包括沿第一軸線布置的線性編碼器，并且控制器可以被構(gòu)造成使用來自接近傳感器的一個或者更多距離測量值校準(zhǔn)線性編碼器。

控制器可以被構(gòu)造成使用接近傳感器確定的距離執(zhí)行放大率計算。

定位組件可以包括被構(gòu)造成使樣品支撐件在垂直于第一軸線的平面內(nèi)移動的第二定位機構(gòu)，并且控制器可以被構(gòu)造成相對接近傳感器操作第二定位機構(gòu)，以便對樣品支撐件上的樣品的頂部表面執(zhí)行掃描。掃描可以為光柵掃描。

有利地，控制器被構(gòu)造成記錄掃描期間記錄的樣品的最接近點。然后，控制器可以被構(gòu)造成基于最接近點計算第一定位機構(gòu)與x光源的最接近安全位置；并且控制第一定位組件，以防止第一定位組件移動成比所計算的最接近安全位置更接近于x光源。

x光源有利地位于樣品支撐件上方。樣品支撐件可以被構(gòu)造成支撐半導(dǎo)體晶片。樣品支撐件可以根據(jù)本發(fā)明的第十一至第十五方面中的一方面構(gòu)成。

如關(guān)于本發(fā)明的第一方面所述的，x光源優(yōu)選地為具有透射靶的密封x光管。

如參考本發(fā)明的第五方面更詳細(xì)地描述的，x光檢查系統(tǒng)還可以包括樣品支撐件位置檢測組件，其具有一個或者更多激光干涉儀，其被定位成與樣品支撐件相鄰且被構(gòu)造成檢測樣品支撐件的位置或者位置變化。

x光檢查系統(tǒng)可以包括用于相對于x光源定位x光檢測器的檢測器定位組件，其中檢測器定位組件包括用于使檢測器在水平面內(nèi)的至少兩個非平行方向中移動的水平檢測器定位機構(gòu)，以及被構(gòu)造成允許檢測器繞至少兩個非平行軸線從水平面傾斜的檢測器傾斜機構(gòu)。參考本發(fā)明的第九和第十方面更詳細(xì)地描述檢測器定位組件的有利特征。

系統(tǒng)可以被構(gòu)造成對x光檢測器記錄的圖像執(zhí)行層析計算。

在本發(fā)明的第七方面，提供一種控制x光檢查系統(tǒng)的方法，x光檢查系統(tǒng)包括：x光源；用于支撐將被檢查的樣品的樣品支撐件，其中樣品支撐件包括支撐表面；x光檢測器；包括用于使樣品支撐件沿第一軸線朝著以及遠(yuǎn)離x光源移動的第一定位機構(gòu)以及被構(gòu)造成使樣品支撐件在垂直于第一軸線的平面內(nèi)移動的第二定位機構(gòu)的樣品定位組件；以及被固定至x光源的接近傳感器，以確定x光源和樣品支撐件上的樣品的表面之間的距離，該方法包括：

a)將樣品置于樣品支撐件上；

b)使用第一定位機構(gòu)將樣品支撐件定位在第一定位機構(gòu)的第一位置處；

c)使樣品支撐件在垂直于第一軸線的平面內(nèi)移動經(jīng)過接近傳感器，并且隨著樣品支撐件在平面內(nèi)移動而記錄多個位置處的樣品的表面與x光源的距離；

d)基于所記錄的距離計算第一定位機構(gòu)與x光源的最接近安全位置；以及

e)控制第一定位組件，以防止第一定位組件被移動為比所計算的最接近安全位置更接近x光源。

該方法還可以包括基于所記錄的距離執(zhí)行放大率計算。

移動樣品支撐件的步驟可以包括在光柵掃描構(gòu)造中移動樣品支撐件。

在本發(fā)明的第八方面，提供一種控制x光檢查系統(tǒng)的方法，x光檢查系統(tǒng)包括：x光源；用于支撐將被檢查的樣品的樣品支撐件，其中樣品支撐件包括支撐表面；x光檢測器；包括用于使樣品支撐件沿第一軸線朝著以及遠(yuǎn)離x光源移動的第一定位機構(gòu)以及被構(gòu)造成使樣品支撐件在垂直于第一軸線的平面內(nèi)移動的第二定位機構(gòu)的樣品定位組件；以及被固定至x光源的接近傳感器，以確定x光源和樣品支撐件上的樣品的表面之間的距離，該方法包括：

a)將樣品置于樣品支撐件上；

b)使用第一定位機構(gòu)將樣品支撐件定位在第一定位機構(gòu)的第一位置處；

c)記錄第一位置處樣品的表面與x光源的距離；以及

d)基于所記錄的距離執(zhí)行放大率計算。

在上下文中，“放大率計算”是樣品或者樣品的一部分的圖像在x光檢測器上的放大率的計算。

在本發(fā)明的第九方面，提供一種x光檢查系統(tǒng)，包括：

x光源；用于支撐將被檢查的樣品的樣品支撐件，其中樣品支撐件包括在第一水平面中延伸的支撐表面；

x光檢測器；用于相對于x光源定位樣品支撐件的樣品定位組件；用于相對于x光源定位x光檢測器的檢測器定位組件，其中檢測器定位組件包括用于使檢測器在第二水平面內(nèi)的至少兩個非平行方向中移動的水平檢測器定位機構(gòu)；以及被構(gòu)造成允許檢測器繞至少兩個非平行軸線從第二水平面傾斜的檢測器傾斜機構(gòu)。

然后，檢測器能夠被定位成不管檢測器處于第二水平面內(nèi)的位置，檢測器的成像表面始終與檢測器的中心和x光源之間的線垂直。使檢測器的成像表面在每個成像位置都始終直接地面向x光源提供了最高質(zhì)量的結(jié)果圖像，這是因為它消除了當(dāng)x光以極端傾斜角度進入檢測器時發(fā)生的模糊。

有利地，兩個非平行軸線是共面的。x光檢測器可以包括平面成像表面，并且兩個非平行軸線也可以位于與成像表面相同的平面中。這種布置特別是在將在層析計算中使用圖像時簡化圖像處理計算。

有利地，獨立于水平檢測器定位機構(gòu)地驅(qū)動傾斜機構(gòu)。這允許檢測器的定向非常精確。傾斜機構(gòu)可以包括第一萬向節(jié)和第二萬向節(jié)。在優(yōu)選實施例中，第一萬向節(jié)由第一萬向節(jié)馬達(dá)驅(qū)動，并且第二萬向節(jié)由第二萬向節(jié)馬達(dá)驅(qū)動。第一和第二萬向節(jié)馬達(dá)可以由單個控制器自動地控制?？刂破骺梢员粯?gòu)造成控制第一和第二萬向節(jié)馬達(dá)，以將x光檢測器定位在多個成像位置中，以產(chǎn)生能夠在層析計算中組合的多個圖像。第一和第二萬向節(jié)馬達(dá)可以包括輸出側(cè)上的直接讀取編碼器。

x光檢查系統(tǒng)還可以包括控制器，控制器被連接至并且構(gòu)造成控制檢測器定位組件，控制器被構(gòu)造成將檢測器移動至多個成像位置，并且控制傾斜機構(gòu)以確保檢測器的成像表面在多個成像位置中的每個位置中都與檢測器中心和x光源的輸出光斑之間的線正交(即，垂直)。

控制器可以被構(gòu)造成控制水平檢測器定位機構(gòu)，以使檢測器在水平面中以光柵掃描模式移動。

樣品定位組件可以包括用于使樣品支撐件在垂直于水平面的豎直方向中移動的豎直樣品定位機構(gòu)。

樣品定位組件可以包括用于使樣品支撐件在第一水平方向中移動的第一水平樣品定位機構(gòu)，以及用于使樣品支撐件在第二水平方向中移動的第二水平樣品定位機構(gòu)。關(guān)于本發(fā)明的第四方面描述了樣品定位組件的有利特征。特別地，第二水平樣品定位機構(gòu)可以被安裝在豎直樣品定位機構(gòu)上，并且豎直定位機構(gòu)可以被安裝在第一水平樣品定位機構(gòu)上。

樣品支撐件可以被構(gòu)造成支撐半導(dǎo)體晶片。樣品支撐件可以根據(jù)本發(fā)明的第十一至第十五方面中的一方面構(gòu)成。

x光檢查系統(tǒng)還可以包括樣品定位組件和檢測器定位組件被安裝到的框架，其中x光源被固定至框架。

x光源被有利地定位在樣品支撐件上方。

系統(tǒng)可以被構(gòu)造成在x光檢測器所記錄的圖像上執(zhí)行層析計算。

如關(guān)于本發(fā)明的第一方面所述的，x光源優(yōu)選地為具有透射靶的密封x光管。

如參考本發(fā)明的第五方面更詳細(xì)地描述的，x光檢查系統(tǒng)還可以包括樣品支撐件位置檢測組件，其具有非接觸位置測量裝置，諸如激光干涉儀，其被定位成與樣品支撐件相鄰并且被構(gòu)造成檢測樣品支撐件的位置或者位置變化。

如參考本發(fā)明的第六、第七和第八方面更詳細(xì)地描述的，x光檢查系統(tǒng)還可以包括被固定至x光源的接近傳感器，以確定x光源和樣品支撐件上的樣品表面之間的距離。

在本發(fā)明的第十方面，提供一種控制x光檢查系統(tǒng)的方法，該系統(tǒng)包括x光源；用于支撐將被檢查的樣品的樣品支撐件，其中樣品支撐件包括在第一水平面中延伸的支撐表面；x光檢測器；用于相對于x光源定位樣品支撐件的樣品定位組件；用于相對于x光源定位x光檢測器的檢測器定位組件，其中檢測器定位組件包括用于使檢測器在第二水平面內(nèi)在至少兩個非平行方向中移動的水平檢測器定位機構(gòu)，以及被構(gòu)造成允許檢測器繞至少兩個非平行軸線從第二水平面傾斜的檢測器傾斜機構(gòu)，該方法包括：

控制檢測器定位組件以將檢測器移動至多個成像位置，以及控制傾斜機構(gòu)以確保檢測器在多個成像位置中的每個位置都面向x光源。

如上所述，使檢測器的成像表面在每個成像位置都始終直接面向x光源提供了最高質(zhì)量的結(jié)果圖像，這是因為消除了x光以傾斜角度進入檢測器導(dǎo)致的模糊。

在本發(fā)明的第十一方面，提供一種用于半導(dǎo)體晶片的樣品支撐件，包括：

具有成像區(qū)域的大致平面的支撐表面，其被構(gòu)造成支撐半導(dǎo)體晶片；和

支撐表面的成像區(qū)域中與真空端口流體連通的至少一個凹進，

其中樣品支撐件在垂直于平面支撐表面的方向中具有一定厚度，并且其中橫跨成像區(qū)域，樣品支撐件的厚度變化率具有每毫米行程不超過5％的最大值。

在上下文中，術(shù)語“真空端口”的意思是真空源能夠與其連接的出口。向真空端口應(yīng)用真空在樣品支撐件上的晶片下方的凹進或者多個凹進中產(chǎn)生低壓，由此保持晶片就位。這是傳統(tǒng)晶片夾的工作方式。

凹進可以具有側(cè)壁。優(yōu)選地，側(cè)壁以連續(xù)曲線從凹進的第一側(cè)延伸至凹進的相對側(cè)。有利地，側(cè)壁具有至少10mm，并且更優(yōu)選地至少15mm的最小曲率半徑。優(yōu)選地，最小曲率半徑比平面支撐表面下方的凹進的最大深度大至少一個量級，并且優(yōu)選地至少大兩個量級。平面支撐表面和凹進側(cè)壁之間的過渡區(qū)域可以以連續(xù)曲線延伸，并且有利地具有不小于1mm的最小曲率半徑。

優(yōu)選地，凹進的相對于平面支撐表面的深度的最大變化率平行于平面支撐表面橫跨該凹進不超過0.2mm/mm行程。

有利地，樣品支撐件的厚度橫跨成像區(qū)域的變化不超過最大厚度的10％，并且更優(yōu)選地橫跨成像區(qū)域的變化不超過5％。有利地，從凹進的第一側(cè)至凹進的相對側(cè)的最小距離是凹進的最大深度的至少10倍，并且優(yōu)選地為凹進最大深度的至少20倍。

有利地，樣品支撐件由在樣品支撐件的x光圖像中不產(chǎn)生明顯對比變化但是機械上穩(wěn)定的均質(zhì)、非晶體材料形成。優(yōu)選地，樣品支撐件的密度小于2000kg/m³并且更優(yōu)選地小于1500kg/m³。適合的材料包括聚醚醚酮(PEEK)、鈹和乙縮醛二乙醇(acetal)。

根據(jù)本發(fā)明的該方面的樣品支撐件的益處在于，該樣品支撐件使已經(jīng)穿過支撐件的x光產(chǎn)生的x光圖像中不產(chǎn)生明顯的對比度變化。有利地，凹進導(dǎo)致的晶片支撐件的厚度變化是逐漸的，并且與支撐的總厚度相比是小的，并且不包括任何尖銳邊緣。

樣品支撐件可以包括成像區(qū)域內(nèi)的多個凹進。每個凹進都可以基本為環(huán)狀。每個凹進的徑向?qū)挾榷伎梢栽?至10mm之間。平面支撐表面下方的每個凹進的最大深度可以在0.1至0.5mm之間。

真空端口可以位于支撐件的成像區(qū)域外的區(qū)域內(nèi)。

在本發(fā)明的第十二方面中，提供一種用于半導(dǎo)體晶片的樣品支撐件，包括：被構(gòu)造成支撐半導(dǎo)體晶片的具有成像區(qū)域的大致平面的支撐表面；和支撐表面的成像區(qū)域內(nèi)的至少一個凹進，其與真空端口流體連通，其中凹進具有從凹進的第一側(cè)延伸至凹進的相對側(cè)的彎曲側(cè)壁。

優(yōu)選地，側(cè)壁以連續(xù)曲線從凹進的第一側(cè)延伸至凹進的相對側(cè)。

有利地，側(cè)壁具有至少10mm，并且更優(yōu)選至少15mm的最小曲率半徑。優(yōu)選地，最小曲率半徑比平面支撐表面下方的凹進的最大深度大至少兩個量級。

在本發(fā)明的第十三方面，提供一種用于半導(dǎo)體晶片的樣品支撐件，包括：

被構(gòu)造成支撐半導(dǎo)體晶片的具有成像區(qū)域的大致平面的支撐表面；和

支撐表面的成像區(qū)域內(nèi)的、與真空端口流體連通的至少一個凹進，

其中凹進相對于平面支撐表面的最大深度變化率平行于平面支撐表面橫跨該凹進不超過0.2mm/mm行程。

在本發(fā)明的第十四方面，提供一種用于半導(dǎo)體晶片的樣品支撐件，包括：

被構(gòu)造成支撐半導(dǎo)體晶片的具有成像區(qū)域的大致平面的支撐表面；和

支撐表面的成像區(qū)域內(nèi)的與真空端口流體連通的至少一個凹進，

其中樣品支撐件在垂直于平面支撐表面的方向中具有一定厚度，并且樣品支撐件的厚度橫跨成像區(qū)域的變化不超過最大厚度的10％，并且更優(yōu)選地橫跨成像區(qū)域的變化不超過5％。

在本發(fā)明的第十五方面，提供一種用于半導(dǎo)體晶片的樣品支撐件，包括：

被構(gòu)造成支撐半導(dǎo)體晶片的具有成像區(qū)域的大致平面的支撐表面；和

支撐表面的成像區(qū)域內(nèi)的與真空端口流體連通的至少一個凹進，

其中從凹進的第一側(cè)至凹進的相對側(cè)的最小距離是凹進的最大深度的至少10倍，并且優(yōu)選地至少20倍。

在本發(fā)明的第十六方面，提供一種x光檢查系統(tǒng)，包括x光源、x光檢測器，以及根據(jù)第十一至第十五方面中的任一方面的位于x光源和x光檢測器之間的樣品支撐件。

系統(tǒng)可以被構(gòu)造成對x光檢測器記錄的圖像執(zhí)行層析計算。

x光源可以位于樣品支撐件上方。x光檢查系統(tǒng)可以包括：柜，該柜包括x光源、樣品支撐件和x光檢測器；和鼓風(fēng)機，鼓風(fēng)機被構(gòu)造成迫使空氣通過柜內(nèi)的處于樣品支撐件上方的空氣進口進入柜，其中鼓風(fēng)機和柜被構(gòu)造成迫使空氣從空氣進口經(jīng)過樣品保持器穿過柜到達(dá)柜內(nèi)的處于樣品保持器下方的空氣出口。

關(guān)于本發(fā)明一方面所述的特征可以被應(yīng)用于本發(fā)明的其它方面。在本公開內(nèi)預(yù)期本發(fā)明的兩個或者更多方面的任何組合。

附圖說明

現(xiàn)在將參考附圖僅作為示例詳細(xì)地描述本發(fā)明的實施例，其中：

圖1是x光檢查系統(tǒng)的基本組件的示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的x光檢查系統(tǒng)的第一示意性橫截面圖；

圖3是沿圖2中的平面A-A的圖2的x光檢查系統(tǒng)的第二示意性橫截面圖；

圖4是圖2中所示類型的系統(tǒng)的在移除柜情況下的簡化透視圖；

圖5a是圖4的柜的頂部的透視圖；

圖5b是圖4中所示的柜的基礎(chǔ)的剖視圖；

圖5c是流經(jīng)圖2中所示的出口的空氣流的特寫圖；

圖6是圖2的x光檢查系統(tǒng)中的樣品定位組件的布置的示意圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明一方面的樣品定位組件的透視圖；

圖8是樣品支撐件位置檢測系統(tǒng)的示意圖；

圖9是示出圖7的樣品定位組件中的圖8的位置檢測系統(tǒng)的位置的透視圖；

圖10是樣品接近傳感器組件的示意圖；

圖11是示出圖2中所示類型的x光檢查系統(tǒng)中的接近傳感器的位置的透視圖；

圖12是示出在接近計算中和放大率計算中使用的距離的示意圖；

圖13是示出碰撞防止操作的流程圖；

圖14是根據(jù)本發(fā)明的x光檢查系統(tǒng)的示意性橫截面圖，示出x光檢測器的傾斜機構(gòu)；

圖15是使x光檢測器在水平面中移動的機構(gòu)的視圖；

圖16是檢測器傾斜機構(gòu)的透視圖；

圖17是半導(dǎo)體晶片的樣品支撐件的透視圖；

圖18是圖17的一部分樣品支撐件的示意性橫截面圖；

圖19是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的典型晶片夾的一部分的橫截面圖；

圖20是示出x光檢查系統(tǒng)的控制元件的示意圖；以及

圖21是示出x光檢查系統(tǒng)的連續(xù)方式的操作的流程圖。

具體實施方式

x光檢查系統(tǒng)組件

圖1是x光成像系統(tǒng)的基本元件的示意圖。圖1中所示的系統(tǒng)包括在該系統(tǒng)中保持固定的x光源10、可移動樣品支撐件12和可移動檢測器14。來自x光源10的x光穿過支撐件以及被安裝在樣品支撐件上的任何樣品，并且撞擊在檢測器14上。圖1示出相應(yīng)于檢測器14的視野的樣品支撐件上的區(qū)域16。檢測器的視野由用戶通過相對定位檢測器14、樣品支撐件12和x光源10選擇，使得樣品或者樣品區(qū)域處于檢測器的視野內(nèi)。檢測器能夠移動至不同的成像位置，使得能夠通過樣品支撐件上的樣品獲取不同的投影。在上下文中，不同的投影意思是x光在不同方向中穿過支撐件上的樣品。

通常存在兩種操作模式。在第一模式下，檢測器保持固定并且樣品支撐件被移動至不同位置，以獲取不同視野。在第二模式下，檢測器和樣品支撐件以協(xié)同方式移動，以通過相同視野獲取不同角度的投影。這種協(xié)同運動使得能夠使用層析生成三維重建。

支撐件12可在XY平面內(nèi)移動，以便支撐件上的樣品能夠移動至處于x光源和檢測器之間的位置。在圖1中所示的示例中，支撐件12也可在豎直或者Z方向中移動。這允許調(diào)節(jié)檢測器處的被檢測圖像的放大率。換句話說，取決于x光源10和支撐件12之間以及x光源10和檢測器14之間的相對距離，能夠使支撐件的更大或者更小區(qū)域落入檢測器的視野內(nèi)。如上所述，將被成像的樣品區(qū)域必須落入視野內(nèi)。

通常，x光源10包括管，其通過對來自電子槍的電子加速并且引起高能電子碰撞金屬靶而產(chǎn)生x光束。光束內(nèi)所含的x光足夠高能，以穿透樣品支撐件12上的靶物體的厚度，使得已衰減的x光到達(dá)檢測器14。在正在成像的區(qū)域內(nèi)，x光被樣品中的不同密度的材料以及它們的不同厚度衰減的不同水平在被檢測器捕捉的結(jié)果圖像中產(chǎn)生對比度。

檢測器14可以是數(shù)字檢測器，并且具有本領(lǐng)域眾所周知的配置。通常，檢測器包括有效區(qū)域、將有效區(qū)域上的入射x光轉(zhuǎn)換為能夠被測量或者成像的另一種信號類型的傳感器，以及用于放大信號振幅的放大器。信號在檢測器14內(nèi)被從模擬形式轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，并且從檢測器輸出數(shù)字圖像。例證性數(shù)字檢測器是互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)平板檢測器，其包括組成有效區(qū)域的硅光電二極管的二維像素陣列。

層析

在圖1中，示出檢測器14處于四個不同位置中，并且在支撐件上存在四個相應(yīng)區(qū)域16。應(yīng)理解，可能存在更多的位置。在層析系統(tǒng)中，可以從任何數(shù)目的投影配置正在被成像的樣品區(qū)域的三維模型，并且實際上使用12至720之間任何數(shù)目的投影。

結(jié)果三維模型允許用戶通過被成像的區(qū)域檢查任何平面，并且回顧三維圖像以發(fā)現(xiàn)諸如空隙的缺陷。

在本領(lǐng)域中已知各種層析算法和處理技術(shù)，諸如美國加利福尼亞州94402圣馬特奧市Borel大道441號550室的Prexion公司提供的ReconPro重建解決方案。

對使用多個圖像生成三維模型的要求是了解x光源、對于每個圖像的感興趣區(qū)域和檢測器之間的精確空間關(guān)系。二維圖像在層析中組合的方式依賴于這種幾何信息，這是因為在所使用的數(shù)學(xué)公式中需要這種幾何信息。

潔凈室x光檢查系統(tǒng)

為了在生產(chǎn)期間使用上述系統(tǒng)檢查并且生成在潔凈室環(huán)境中生產(chǎn)的樣品，諸如半導(dǎo)體晶片的模型，x光檢查系統(tǒng)本身有必要滿足潔凈室標(biāo)準(zhǔn)。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的x光檢查系統(tǒng)的示意性橫截面圖。圖3是沿平面A-A，垂直于圖2的橫截面截取的圖2中所示的系統(tǒng)的第二橫截面圖。圖4是圖2和3的系統(tǒng)的局部剖視透視圖。

圖2、3和4中所示的系統(tǒng)在柜110內(nèi)包括x光管100、樣品支撐件200和檢測器300。柜110有鉛襯里，以提供對x光管100產(chǎn)生的x光的屏蔽。

在柜110內(nèi)，存在x光管100、樣品支撐件200和檢測器都被安裝在其上的支撐框架120。樣品支撐件200被構(gòu)造成保持半導(dǎo)體晶片(圖2、3或4中未示出)。

框架包括允許檢測器300在水平面內(nèi)移動的檢測器定位組件310(圖3或者4中不可見)。在圖2和3中未示出檢測器定位級310的詳細(xì)組件，并且任何適當(dāng)?shù)牟贾枚伎梢员挥糜跐崈羰壹嫒菹到y(tǒng)。然而，參考圖14-16詳細(xì)地描述了一種創(chuàng)造性并且有利的布置。在該實施例中，檢測器定位機構(gòu)包括檢測器被支撐在其上的沿X軸線的第一梁314，以及第一軌道314被支撐在其上的、具有在Y方向中延伸的軌道318的支撐框架120。設(shè)置線性馬達(dá)以允許檢測器沿梁314移動，并且允許梁314沿軌道318移動。以這種方式，檢測器能夠移動至水平面內(nèi)(框架內(nèi))的任何位置。也設(shè)置傾斜機構(gòu)，其允許檢測器的有效區(qū)域被定向為在所有成像位置都面對x光源。在圖16中示出并且將在下文的說明書中更詳細(xì)地描述傾斜機構(gòu)。該實施例中的檢測器為COMS平板檢測器，諸如可從英國倫敦市N1 7EU和富路50-52號文洛克商業(yè)中心Dexela有限公司獲得的Dexela 1512NDT。

樣品定位級210被設(shè)置在支撐框架上在檢測器定位級310之上。在圖6和7中示出并且參考圖6和7描述樣品定位級的詳細(xì)組件。然而，可以使用具有不同外形和布局的樣品支撐件定位布置以提供潔凈室兼容系統(tǒng)。在該實施例中，樣品定位級包括與用于使樣品支撐件200在水平面內(nèi)移動的檢測器定位級類似的馬達(dá)和軌道布置，增加了另一馬達(dá)以使樣品支撐件在豎直方向中朝著以及遠(yuǎn)離x光管移動。這允許選擇圖像的放大率。下面參考圖6和7更詳細(xì)地描述樣品定位級。

圖3中所示的樣品輸入快門240被設(shè)置成允許樣品，諸如半導(dǎo)體晶片被加載到樣品支撐件200上?？扉T被設(shè)置在柜內(nèi)，并且具有氣動操作機構(gòu)?？扉T有鉛襯里，并且被鋼曲折桿密封，以防止x光逸出。當(dāng)對晶片的檢查完成時，樣品輸入快門自動地開啟，以使得能夠卸載已完成的晶片并且重新加載新晶片。晶片加載/卸載由設(shè)備前端模塊(EFEM)單元處理，從而隨著晶片從前開式統(tǒng)集盒(FOUP)移動至樣品支撐件向晶片提供連續(xù)的潔凈環(huán)境。FOUP是特殊塑料罩，其被設(shè)計成將硅晶片穩(wěn)固并且安全地保持在潔凈室環(huán)境下并且允許晶片由配備有適當(dāng)?shù)募虞d端口和機器人搬運系統(tǒng)的工具移除，以處理或者測量。該實施例中使用的EFEM是美國馬薩諸塞州01824切姆斯德市Elizabeth Drive 15號的Brooks自動化有限公司市售的Brooks JET^TM大氣運輸系統(tǒng)單元(JET^TM Atmospheric Transport System unit,)。

x光管100被固定至x光管支架115，并且位于樣品支撐件200和檢測器300之上。x光管支架115被設(shè)置在框架120上樣品定位級之上。x光管不能相對于框架120移動。

在該實施例中，x光管100是密封透射型x光管，諸如來自英國白金漢郡HP198RY的Aylesbury的Rabans大道工業(yè)區(qū)法拉第路25號的達(dá)格控股有限公司的NT x光管。這種類型的x光管提供非常長的服務(wù)壽命，通常在需要維修之前超過5000操作小時，以及非常高的分辨率成像。密封透射型x光管包括完全密封的真空管，以及形成管的一部分外壁的透射靶。透射靶被構(gòu)造成撞擊在透射靶的朝著管內(nèi)部的第一側(cè)的電子以及所產(chǎn)生的至少一些x光通過靶的從管面向外的第二側(cè)發(fā)出。這種管有時被稱為端窗式透射管。

端窗式投射管允許產(chǎn)生具有小光斑尺寸的x光源，并且允許正在被成像的樣品接近x光源。這意味著能夠獲得高放大率和高分辨率圖像。通過將x光管100布置在樣品支撐件200之上并且將樣品支撐件構(gòu)造成將半導(dǎo)體晶片支撐在樣品支撐件和x光管之間，能夠使半導(dǎo)體晶片的表面非常接近x光源，允許在緊湊系統(tǒng)內(nèi)獲得高放大率圖像。

一對風(fēng)扇過濾器單元(FFU)130被在樣品支撐件之上安裝至柜。FFU被構(gòu)造成通過柜頂板內(nèi)的相應(yīng)空氣進口132吸入空氣，并且驅(qū)動空氣穿過每個FFU中的HEPA過濾板134，向下經(jīng)過樣品支撐件200到達(dá)柜地板內(nèi)的空氣出口150。由圖2和3中的箭頭示出空氣流的方向。

在該示例中，每個FFU 130都包括外罩136、風(fēng)扇138，其被構(gòu)造成通過外罩的一面上的空氣進口132將空氣抽入外罩內(nèi)并且通過HEPA過濾板134覆蓋的出口抽出空氣。每個FFU都被構(gòu)造成當(dāng)風(fēng)扇138運行時，外罩136內(nèi)的氣壓高于外罩外部。這有助于提供流經(jīng)過濾板134的均勻空氣流，并且最小化局部流量變化。

在該實施例中，每個FFU130也包括位于風(fēng)扇和過濾板之間的內(nèi)部屏蔽件140，但是內(nèi)部屏蔽件140不是標(biāo)準(zhǔn)FFU的部件。這種屏蔽件140具有兩種功能。內(nèi)部屏蔽件140是x光吸收器和空氣流擋板兩者。然而，能夠使用兩個單獨的組件，對于這些功能中的每個功能使用一個組件。屏蔽件140是比FFU 130的空氣進口132更大并且跨越空氣進口132的有鉛襯里鋼托盤，以便來自x光管100的x光不能穿過空氣進口132逸出。使經(jīng)過屏蔽件140并且離開FFU 130的氣流路徑曲折。如圖2和3中清楚地示出的，屏蔽件也迫使來自風(fēng)扇138的空氣到達(dá)外罩136的外邊緣。這促進了流經(jīng)過濾板134的均勻空氣流。

從過濾板134經(jīng)過樣品支撐件200通過柜的空氣流為層流。不存在從樣品支撐件200之下到達(dá)樣品支撐件之上的位置的空氣循環(huán)。使用HEPA過濾器134、層流氣流以及確保在過濾板134和樣品支撐件200之間的系統(tǒng)中不存在移動部分意味著任何灰塵或者其它顆粒變?yōu)榭諝鈧鞑ィ蛘邚纳喜柯湎乱约敖德湓跇悠分渭?00上的半導(dǎo)體晶片上，由此污染或者損傷半導(dǎo)體晶片的風(fēng)險最小。

為了確保不存在從樣品支撐件200之下到達(dá)樣品支撐件之上的空氣再循環(huán)，在樣品支撐件的高度(level)處設(shè)置穿孔板160(如圖4中最佳可見的)。穿孔板160位于與樣品支撐件200的最上部位置相同的高度處，相應(yīng)于系統(tǒng)的最高放大率。穿孔板160允許來自穿孔板之上的空氣到達(dá)穿孔板之下，但是橫跨穿孔板產(chǎn)生小的壓差，使得在穿孔板之上存在比穿孔板之下更高的氣壓。穿孔板限制空氣的氣流路徑約50％。這種限制提高了穿孔板之上的氣壓。這種小的壓差基本上防止了空氣再循環(huán)至穿孔板之上，這是因為空氣將自然地從高壓區(qū)流動至低壓區(qū)。如圖3中所示，也設(shè)置擋板165以促進層流氣流。

與空氣進口132相比，柜地板中的空氣出口150相對地大，再次促進了層流氣流并且降低了向上的任何空氣再循環(huán)。圖5a示出柜的頂部。能夠看見空氣進口132，其允許空氣被抽入FFU。圖5b是柜底部中的空氣出口的剖視圖?？諝獬隹?50包括四個單獨的開口。開口被鋼塊154圍繞。四個出口開口之間的空間被設(shè)置成容納用于向柜提供電力和數(shù)據(jù)以及從柜提供電力和數(shù)據(jù)的電纜?？諝獬隹诒怀隹谄帘伟?52覆蓋(在圖5中示出為透明的，并且以點線輪廓示出)，以防止x光從柜逸出。在圖5c中最佳地示出出口屏蔽板152的功能。出口屏蔽板152有鉛襯里以吸收x光。鋼塊155也被設(shè)置在屏蔽板的下側(cè)上，作為在通往出口的氣流路徑中的x光吸收器。鋼塊154和155吸收x光，并且被定位為使通往出口的氣流路徑曲折。這確保了沒有x光能夠通過空氣出口逸出柜。

在操作中，F(xiàn)FU 130連續(xù)地迫使空氣穿過柜，以確保沒有由于樣品定位組件和檢測器定位組件的操作而產(chǎn)生的灰塵和碎屑能夠到達(dá)樣品支撐件200上的樣品。FFU在柜內(nèi)提供至少4級ISO 14644-1潔凈室環(huán)境。FFU貫穿樣品支撐件200和檢測器300的移動和操作，并且隨著樣品被加載至系統(tǒng)和從系統(tǒng)卸載而運行。參考圖2、3和4所述的系統(tǒng)應(yīng)能夠不需要維護地運行幾千小時。

樣品定位

現(xiàn)在將參考圖6和7詳細(xì)地描述例證性樣品定位組件。

樣品定位組件被用于相對于x光源定位樣品，使得能夠獲得樣品內(nèi)的期望感興趣區(qū)域的圖像以及感興趣區(qū)域的不同投影。x光源位于樣品支撐件之上并且固定。因此，期望使樣品支撐件在作為水平面的XY平面內(nèi)移動，以提供樣品的不同區(qū)域的不同投影和圖像。也期望使樣品支撐件在作為豎直方向的Z方向中朝著和遠(yuǎn)離x光源移動，以改變圖像的放大率。特別地，對于半導(dǎo)體晶片，需要使晶片非常接近x光源，使得能夠生成非常高放大率的圖像，同時保持系統(tǒng)的整體高度處于標(biāo)準(zhǔn)頂板高度內(nèi)，并且允許系統(tǒng)相當(dāng)易于運輸。

在操作中，當(dāng)獲得用于層析計算的一組不同投影時，與Z方向相比，樣品需要在X和Y方向中更經(jīng)常地移動。一旦設(shè)置了樣品的圖像放大率，則樣品就僅需要在X和Y方向中移動，以獲得不同投影。

為了使x光檢查過程不變?yōu)榫幚韽S內(nèi)的瓶頸，檢查過程需要快速。這意味著用于在X和Y方向中移動樣品的機構(gòu)需要快速。特別是在非常高的放大率下也需要精確，以便生成所述高分辨率三維模型。

在該實施例中，樣品定位組件被構(gòu)造成隨著沿平行線的圖像的逐線采集而在成像位置間以光柵掃描模式移動，這些平行掃描線在X方向中延伸。以圖6和7中所示的X箭頭指示X方向。這意味著X方向移動機構(gòu)將具有最大行程量，并且因此應(yīng)快速以便提高采集所需要的x光圖像的整體過程速度。為此，在該實施例中，X軸驅(qū)動機構(gòu)被直接地聯(lián)接至樣品支撐件，這意味著X軸驅(qū)動機構(gòu)移動僅包括樣品支撐件和X軸驅(qū)動機構(gòu)的移動部分的最小質(zhì)量。最重要地，X軸驅(qū)動機構(gòu)不支撐或者攜帶Y軸驅(qū)動機構(gòu)或者Z軸驅(qū)動機構(gòu)，并且這使得X軸驅(qū)動機構(gòu)能夠移動地更快。由于Z軸驅(qū)動機構(gòu)使用地相對不頻繁，并且不需要像X軸和Y軸驅(qū)動機構(gòu)一樣快，所以能夠使其具有比X軸和Y軸機構(gòu)相對低的質(zhì)量。Z軸驅(qū)動機構(gòu)被定位成支撐X軸驅(qū)動機構(gòu)，并且使X軸驅(qū)動機構(gòu)和樣品支撐件兩者在Z軸中移動。Y軸驅(qū)動機構(gòu)支撐Z軸驅(qū)動機構(gòu)，并且所以在Y軸方向中移動Z軸驅(qū)動機構(gòu)、X軸驅(qū)動機構(gòu)和樣品支撐件。Y軸驅(qū)動機構(gòu)被安裝至x光源也被安裝至的支撐框架。

在圖6中示意性地示出這種布置。樣品支撐件200被安裝在快門212上?？扉T在X方向中在第一框架214上移動?？扉T212和框架一起形成X軸驅(qū)動機構(gòu)。第一框架214被安裝在導(dǎo)軌216上，并且能夠使導(dǎo)軌216上下移動。導(dǎo)軌216和第一框架214一起形成Z軸驅(qū)動機構(gòu)。導(dǎo)軌216被安裝在第二框架218上，并且能夠在Y方向中沿第二框架218移動。

圖7更詳細(xì)地示出圖2、3和4中所示的系統(tǒng)中的這種布置的一個實施例。在圖7中能夠看出，樣品支撐件200被構(gòu)造成支撐圓形半導(dǎo)體晶片。樣品支撐件被安裝至第一對線性馬達(dá)220。每個線性馬達(dá)都包括在X方向中延伸的永磁體224導(dǎo)軌，以及響應(yīng)于電控制信號沿導(dǎo)軌行進的線圈組件222。這種類型的線性馬達(dá)可從美國賓夕法尼亞州15238匹茲堡市Zeta Drive 101號的Aerotech公司獲得。線性馬達(dá)220被安裝在第一框架214上。第一框架上的第一對線性馬達(dá)220形成部分X軸驅(qū)動機構(gòu)。

在第一框架214的相對側(cè)上，第一框架214被安裝在一對導(dǎo)螺桿230上，在圖7中僅其中之一可見。每個導(dǎo)螺桿230都由旋轉(zhuǎn)馬達(dá)234通過角齒輪箱238驅(qū)動。導(dǎo)螺桿230每個都被安裝至板218，并且使第一框架214與X軸驅(qū)動機構(gòu)一起在Z軸方向中相對于板218上下移動。四個引導(dǎo)軌216被設(shè)置在第一框架214的角處，以支撐第一框架214，并且隨著第一框架被導(dǎo)螺桿230在Z軸方向中移動而保持第一框架214穩(wěn)定。導(dǎo)螺桿230、相關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)234、齒輪箱238和引導(dǎo)軌216形成Z軸驅(qū)動機構(gòu)的部分。線性編碼器236被設(shè)置在第一框架214和板218之間，以確定并且允許控制第一框架214和晶片支撐件200的豎直位置。

板218沿在支撐框架120上形成的引導(dǎo)器242滑動。第二對線性馬達(dá)244連接在板218和支撐框架120之間，以使板218與Z軸驅(qū)動機構(gòu)和X軸驅(qū)動機構(gòu)一起在Y方向中相對于支撐框架移動。第二對線性馬達(dá)可以比第一對線性馬達(dá)更大并且功率更高，這是因為與第一對線性馬達(dá)相比，它們需要移動更大的質(zhì)量。這種類型的線性馬達(dá)可從美國賓夕法尼亞州15238匹茲堡市Zeta Drive 101號的Aerotech公司獲得。第一框架120上的第二對線性馬達(dá)244形成部分Y軸驅(qū)動機構(gòu)。

應(yīng)明白，雖然已經(jīng)關(guān)于一種用于在潔凈室環(huán)境內(nèi)檢查半導(dǎo)體晶片的系統(tǒng)描述了這種布置，但是這種布置也能夠被用在不需要在潔凈室環(huán)境下操作的x光檢查系統(tǒng)中，所以不包括所述的鼓風(fēng)機和空氣過濾器。

樣品位置測量

如上所述，用于生成良好質(zhì)量的層析模型的一種要求是非常精確地了解x光源、樣品和檢測器的相對位置。特別地，有必要精確地了解從一個成像位置至下一個成像位置的相對位置變化，以便能夠適當(dāng)?shù)亟M合圖像。

為了提供高放大率的圖像，樣品和x光源之間的距離比檢測器與x光源之間的距離小很多。這意味著樣品小的位置變化導(dǎo)致檢測器所記錄的圖像中的大變化。這繼而意味著與檢測器位置相比，需要以高很多的精度了解樣品的位置。

可以使用非接觸位置測量裝置精確地確定樣品支撐件的位置。在本發(fā)明的一個實施例中，使用基于干涉儀的系統(tǒng)確定樣品支撐件從一個成像位置至另一個成像位置的位置變化。圖8是基于干涉儀的檢測布置的示意圖。提供兩個干涉儀。第一個干涉儀256被用于確定樣品支撐件200在X方向中的位置變化，并且第二個干涉儀258被用于確定樣品支撐件在Y方向中的位置變化。X方向的組件和Y方向的組件相同。每個組件都包括向相關(guān)聯(lián)的干涉儀256、258提供激光束的激光源260、262。干涉儀將一部分激光束引導(dǎo)至被安裝至樣品支撐件200的反射鏡252、254。反射鏡反射的光被重新引導(dǎo)至反射儀，并且然后到達(dá)檢測器264、266。在檢測器處檢測隨著樣品支撐件移動，已經(jīng)行進至樣品支撐件的光和還未行進至樣品支撐件的光之間的干涉變化，以提供樣品支撐件在感測(即，x或者y)方向中的位置變化的非常精確的測量。包括激光源和反射鏡的適當(dāng)?shù)母缮鎯x系統(tǒng)可從英國GL128JR格洛斯特郡，沃頓-安德埃奇，新米爾斯的雷尼紹公司(Renishaw plc,New Mills,Wotton-under-Edge,Gloucestershire,GL12 8JR,United Kingdom)獲得。其它可能的非接觸位置測量裝置包括光學(xué)線性編碼器、磁編碼器、電容式傳感器和聲納距離測量裝置。

檢測器的輸出是隨著樣品支撐件在成像位置之間移動，樣品支撐件在X和Y方向中的位置變化的精確測量。這些測量值如下文所述被提供給圖像處理器，并且在層析計算中使用。來自檢測器的測量值也可以被用于校準(zhǔn)X定位組件和Y定位組件。

圖8示出其中對每個干涉儀都提供單獨的激光源的布置。然而，應(yīng)明白，能夠使用單個激光源和分束器。此外，可能使用相同布置以確定樣品支撐件在Z方向中的位置變化，雖然通常不需要以這種高精度確定樣品支撐件在Z方向中的位置。

圖9示出圖8中所示的布置如何被集成到圖7中所示的樣品定位組件中。第一反射鏡252被固定至面向X方向的樣品支撐件200，并且第二反射鏡254被固定至面向Y方向的樣品支撐件。干涉儀256、258被固定至支撐框架120。反射鏡252、254具有足夠的高度和寬度，使得來自干涉儀256、258的光入射在處于所有可能成像位置中的反射鏡上。在該示例中，每個反射鏡的可用區(qū)域為320mm寬和20mm高。反射鏡通常被設(shè)置成上述干涉儀系統(tǒng)的一部分。然而，適當(dāng)?shù)姆瓷溏R作為孤立物品也可從光學(xué)產(chǎn)品制造商處獲得，諸如英國TA19 0PF的Ilminster，Dowlish Ford，Gooch and Housego公司。

應(yīng)明白，雖然已經(jīng)關(guān)于用于在潔凈室環(huán)境下檢查半導(dǎo)體晶片的系統(tǒng)描述了這種布置，但是這種布置也能夠被用在不需要在潔凈室環(huán)境下操作的x光檢查系統(tǒng)中，所以不包括所述鼓風(fēng)機和空氣過濾器。這種布置也可以結(jié)合用于定位樣品和檢測器的不同布置使用。

接近測量

如上所述，對于高放大率圖像，有必要使樣品非常接近x光源。因此，有必要可靠地控制樣品在Z方向中的位置。為了圖像處理和數(shù)據(jù)解釋，也有必要了解樣品在Z方向中的位置。

雖然能夠從Z軸定位機構(gòu)或者從被安裝至Z軸定位機構(gòu)的線性編碼器確定樣品支撐件200在Z軸中的位置，但是存在如下的問題：不同樣品具有不同厚度，所以不能從樣品支撐件200的位置精確地確定x光源和樣品頂部表面之間的實際距離。因而，在本發(fā)明的一方面，使用接近傳感器以提供樣品的頂部表面和x光源之間的距離的直接測量。

提供x光源和樣品的頂部表面之間的距離的直接測量出于幾個原因有益，特別是在其中通常包括多個感興趣區(qū)域的樣品的頂部表面非常接近x光源的高放大率系統(tǒng)中有益。首先，距離測量值能夠被用于校準(zhǔn)Z軸定位機構(gòu)，以便能夠?qū)崿F(xiàn)精確定位和之后的圖像處理。第二，能夠在放大率計算中直接地使用距離測量值，以提供放大率的精確測量。第三，距離測量值或者多個距離測量值能夠被用于防止樣品的頂部表面和x光源之間的，將可能非常損傷兩者的任何碰撞。

圖10是根據(jù)本發(fā)明一方面的接近感測布置的示意圖。示出半導(dǎo)體晶片20處于樣品支撐件200上，在密封x光管100之下。激光距離傳感器400被固定至x光管100。適合的激光距離傳感器可從日本533-8555大阪市東淀川區(qū)東中島1-3-14基恩士公司(Keyence Corporation,1-3-14,Higashi-Nakajima,Higashi-Yodogawa-ku,Osaka,533-8555,Japan)獲得。作為替選，可以使用共焦檢測器。以箭頭401指示來自距離傳感器的激光束。樣品定位組件210被示意性地示出，并且包括用于確定樣品支撐件200的Z軸位置的線性編碼器236。樣品定位組件和距離傳感器兩者都被連接至控制器500。

圖11示出將激光距離傳感器400安裝至圖2、3和4中所示類型的系統(tǒng)中的x光管100。

激光距離傳感器400對樣品，在該示例中為半導(dǎo)體晶片的頂部表面提供直接測量。激光距離傳感器400測量從其輸出端，本文中稱作面對樣品的頂部表面的讀取頭至樣品的距離。x光管100從透射靶上的輸出光斑產(chǎn)生x光。透射靶形成x光管的輸出窗口101，以便輸出光斑位于x光管100的輸出窗口101的平面內(nèi)。激光距離傳感器400的讀取頭可以不被安裝在與x光管100的輸出光斑嚴(yán)格相同的高度處。換句話說，激光距離傳感器的讀取頭可以不與x光管的輸出窗口共面。但是能夠在系統(tǒng)設(shè)置期間，通過對樣品支撐件上的已知尺寸的特征或者處于下文所述的不同位置中的已知間距的兩個特征成像而計算輸出窗口和激光距離傳感器的輸出端之間的高度差，也稱為偏離。

圖12是圖11中所示的布置的示意圖，其示出如何通過對樣品支撐件200上的儀表盤上的已知彼此間距的一對特征280、281成像而計算激光距離傳感器400的讀取頭402和x光管的輸出窗口101之間的偏離。

儀表盤上的特征280和281之間的已知距離為D₁。檢測器300上的兩個特征280、281的圖像380、381之間的距離為D₂。能夠使用標(biāo)準(zhǔn)圖像處理技術(shù)從檢測器的輸出確定D₂。

在本領(lǐng)域中眾所周知，比例D₁/D₂等于比例A/H。從系統(tǒng)說明書已知x光源的輸出窗口和檢測器300的成像表面之間的距離H。所以能夠使用下列公式計算A：

A＝H×(D₁/D₂)。

激光距離傳感器的讀取頭和樣品支撐件之間的距離B被激光距離傳感器400直接地測量。因此，激光距離傳感器400的讀取頭和x光管的輸出窗口之間的偏離C通過減法確定：

C＝B-A。

這是因為，A＝H×(D₁/D₂)，C＝B-(H×(D₁/D₂))。

因此，能夠在系統(tǒng)設(shè)置期間通過對已知尺寸的特征成像，從公式C＝B-H×(D₁/D₂)計算輸出窗口和激光距離傳感器的讀取頭之間的高度差，或者偏離C。

能夠通過這種偏離C調(diào)節(jié)從激光距離傳感器的讀取頭至樣品的距離的隨后測量，從而獲得從輸出窗口至樣品的距離，在下文所述的放大率計算中使用該距離。

然后能夠使用激光距離傳感器以校準(zhǔn)樣品定位組件內(nèi)的高度傳感器。在該示例中，高度傳感器是在圖10中所示的Z軸樣品定位機構(gòu)中使用的線性編碼器236。如果在檢查期間，樣品被定位為樣品由于x光管而相對于激光距離傳感器模糊，所以不能直接地使用激光距離傳感器測量值時特別有益。當(dāng)樣品處于其不由于x光管而模糊的位置，這里稱為開始位置時，則控制器500從激光距離傳感器400接收距離測量值，并且同時從線性編碼器236接收輸出。能夠使用激光距離傳感器400確定樣品的頂部平面和x光管的輸出窗口之間的絕對距離。通過獲取從激光距離傳感器400讀取的絕對測量值并且減去按所述上文計算的偏離C而完成這種確定。然后，樣品的頂部平面和x光管的輸出窗口之間的距離被用于線性編碼器的校準(zhǔn)，線性編碼器測量從開始位置的距離變化。能夠定期執(zhí)行這種校準(zhǔn)過程。

另外，激光距離傳感器測量值能夠被用于確定在圖像處理期間使用的圖像放大率。圖像放大率(IM)是物體在檢測器300上的圖像中看起來的尺寸與物體的實際尺寸的比例。參考圖12，在本領(lǐng)域中已知放大率等于H/A。通過被測距離B減去計算偏離C確定A。H為已知值。所以由下列公式給出圖像放大率：

IM＝H/A＝H/(B-C)

例如，如果距離H為350mm，被測距離B為12mm，并且偏離值C已經(jīng)被計算為2mm，則圖像放大率將為：

IM＝H/(B-C)＝350/(12-2)＝35。

這意味著在檢測器上看起來為35mm距離的特征之間的距離為實際距離為1mm的圖像。

這種精確地確定放大率的能力具有兩種優(yōu)點。首先，能夠非常精確地確定樣品內(nèi)的特征的尺寸，允許良好地定量評估幾何特征尺寸諸如晶片凸點直徑或者空隙區(qū)域。其次，在層析期間，已知個別投影的角度和位置，所以能夠使所計算的三維模型精確。通常在捕捉特殊區(qū)域或者感興趣區(qū)域的一系列圖像之前，執(zhí)行使用來自激光距離傳感器的測量值的圖像放大率計算作為校準(zhǔn)計算。

應(yīng)明白，雖然已經(jīng)關(guān)于用于在潔凈室環(huán)境中檢查半導(dǎo)體晶片的系統(tǒng)描述了這種布置，但是這種布置也能夠被用在不需要在潔凈室環(huán)境下操作的x光檢查系統(tǒng)中，所以不需要包括所述鼓風(fēng)機或者空氣過濾器。

碰撞防止

圖10、11和12中所示的接近傳感器或者激光距離傳感器400也能夠被用于防止x光源和樣品之間的任何碰撞。x光源和樣品之間的碰撞可能不可恢復(fù)地?fù)p傷樣品，并且也引起對x光管的明顯損傷。由于樣品，在該示例中為半導(dǎo)體晶片能夠具有不同厚度，所以僅依賴于僅提供關(guān)于樣品支撐件的位置的信息的線性編碼器236的輸出可能在嘗試獲得非常高放大率圖像時不能有效地防止碰撞，該非常高放大率圖像需要將樣品布置成非常接近x光管，使圖12中的距離A非常小。

為了防止碰撞，在以高放大率檢查半導(dǎo)體晶片之前，晶片被激光距離傳感器以已知對所有可能晶片都安全的低放大率高度安全地光柵掃描，以確定晶片20上的最頂部特征與x光管100的末端的距離。通過操作樣品定位組件以使樣品支撐件在XY平面內(nèi)移動來實現(xiàn)光柵掃描。在圖10中示出這種情況。對于低放大率高度，記錄線性編碼器刻度上的位置作為基線值。記錄激光高度傳感器測量的、相應(yīng)于晶片20上的最頂部特征的最短距離。然后，控制器500基于讀取指示晶片能夠安全地多接近x光管表面的被測最短距離處的基線編碼器刻度產(chǎn)生虛擬參考平面。虛擬平面可以位于晶片上的最頂部特征之上的預(yù)定間隙處。例如，如果激光距離傳感器在低放大率高度測量的與樣品頂部的最短距離為12mm，并且激光距離傳感器400的輸出端和x光管的輸出窗口之間的已知偏離C為2mm，則光柵掃描期間的x光管的輸出窗口和樣品的頂部之間的最短距離為10mm。如果期望在操作中，樣品的頂部表面離x光管的輸出窗口應(yīng)不小于1mm以便防止任何碰撞可能性，則樣品支撐件能夠移動成距離作為在線性編碼器上的基線記錄的低放大率高度不小于9mm。能夠使用線性編碼器讀數(shù)控制這種9mm的最大行程。能夠在晶片檢查期間使用線性編碼器刻度，以確保不能夠發(fā)生碰撞。

圖13是示出用于防止x光管和晶片之間的碰撞的控制過程的流程圖。在步驟450中，半導(dǎo)體晶片被加載到系統(tǒng)中。在步驟460中，晶片位于激光距離傳感器之下的已知安全高度處，即甚至非常厚的樣品也將不阻礙x光管的高度處。在步驟470中，然后激光距離傳感器被激活，并且樣品支撐件被樣品定位組件在XY平面內(nèi)以光柵掃描模式移動。記錄距晶片上的最接近特征的距離。在步驟480中，相應(yīng)于樣品支撐件和x光管之間的最小安全距離，或者樣品支撐件的最大安全高度，計算樣品支撐件的最大允許向上行程。在步驟490中，以高放大率執(zhí)行對晶片的檢查，但是樣品支撐件處于低于或者等于樣品支撐件的最大安全高度的位置處。

能夠?qū)Ρ惠d入機器中的每個新樣品都快速并且自動地執(zhí)行這種過程。同樣地，應(yīng)明白，這種系統(tǒng)和方法不僅適用于半導(dǎo)體晶片，而且也適用于需要被以高放大率成像的任何類型的樣品。

檢測器定位

如上所述，x光檢測器位于樣品支撐件之下，以捕捉已經(jīng)穿過樣品的x光。檢測器是包括上述二維像素陣列的硅光電二極管的平板檢測器。

為了記錄穿過樣品的不同投影，檢測器必須被精確地移動至不同成像位置。然后，使用層析算法組合這些投影，以生成樣品或者樣品區(qū)域的三維模型。如上所述，期望盡可能快速地記錄多個不同的投影。并且對于其中樣品支撐件被定位為非?？拷黿光源的高放大率圖像，x光檢測器必須比樣品支撐件在成像位置之間移動更大的距離，所以有必要使檢測器以比樣品支撐件相對更高的速度移動。

為了使檢測器能夠精確地但是以高速移動，檢測器在XY平面內(nèi)在剛性軸上移動有利。已經(jīng)在現(xiàn)有系統(tǒng)中使用的、使檢測器在可樞轉(zhuǎn)、弓形導(dǎo)軌上移動的替選不允許以高速進行這種精確移動，這是因為機構(gòu)剛性較低。這種可替選系統(tǒng)也將受到以高速開始和停止時的過量振動的影響。無任何Z軸移動的情況下，檢測器和樣品在平行的XY平面內(nèi)的移動也具有下列優(yōu)點，即當(dāng)放大率由上述公式IM＝A/H確定時，對于所有成像位置都保持相同圖像放大率。

然而，具有位于XY平面內(nèi)的檢測器面的檢測器僅在XY平面內(nèi)的移動具有檢測器不是始終面對x光源的缺點。能夠發(fā)生使圖像模糊的、在檢測器的面與從x光源發(fā)出的x光的發(fā)出點之間的極度傾斜角度。在本發(fā)明的一方面，除了用于使檢測器在XY平面內(nèi)移動的機構(gòu)之外，對于檢測器還提供了傾斜機構(gòu)，這種傾斜機構(gòu)允許檢測器被定向為其在所有成像位置中都面對x光源。

圖14是如圖2中所示的根據(jù)本發(fā)明的x光檢查系統(tǒng)的示意性橫截面圖，但是示出用于x光檢測器的傾斜機構(gòu)320。檢測器定位組件310允許檢測器300在水平面內(nèi)移動。

圖14中所示的系統(tǒng)的其余特征與參考圖2描述的相同。柜和FFU被構(gòu)造成用于潔凈室操作。樣品定位級210被設(shè)置在支撐框架上檢測器定位級之上。在圖6和7中示出并且參考圖6和7描述了樣品定位級的詳細(xì)組件。x光管100被固定至支架115，并且位于樣品支撐件200和檢測器300之上。

為了在XY平面中提供高速移動，第一和第二線性馬達(dá)分別被用于在x方向和y方向中移動檢測器。如圖15中所示，第一線性馬達(dá)312被安裝在檢測器組件的框架326和水平延伸梁314之間。梁314在X方向中延伸，并且被支撐以沿支撐框架120移動。為了提供這種移動，在Y方向中延伸的一對第二線性馬達(dá)316(在圖15中僅可見其中之一)被安裝在支撐框架120上，且驅(qū)動梁314的遠(yuǎn)端315。激活第一線性馬達(dá)312使檢測器組件在X方向中沿梁314移動。激活第二線性馬達(dá)316使梁314和檢測器組件在垂直于梁314的Y方向中移動。這種機構(gòu)允許檢測器在水平面內(nèi)快速并且精確地移動。第一和第二線性馬達(dá)與被用于樣品支撐件定位組件的線性馬達(dá)相同且比其更大。這種類型的線性馬達(dá)可從美國賓夕法尼亞州15238，匹茲堡市，Zeta Drive 101號的Aerotech公司(Aerotech,Inc.,101Zeta Drive,Pittsburgh,PA 15238.USA)獲得。

圖16詳細(xì)地示出傾斜機構(gòu)320。由這種傾斜機構(gòu)320提供用于檢測器的移動的另兩個軸線，以便檢測器300的平面成像表面或者面305始終能夠直接地面對x光源。檢測器300被安裝至第一萬向節(jié)框架322，以便檢測器300能夠繞第一旋轉(zhuǎn)軸線321傾斜。第一馬達(dá)324被構(gòu)造成使檢測器繞第一旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。適合的馬達(dá)的一個示例為來自美國賓夕法尼亞州15238，匹茲堡市，Zeta Drive 101號的Aerotech公司(Aerotech Inc.,101Zeta Drive,Pittsburgh,PA 15238,USA)的APR150DR-135。

第一萬向節(jié)框架322被可旋轉(zhuǎn)地安裝至馬達(dá)328以繞第二旋轉(zhuǎn)軸線327旋轉(zhuǎn)，馬達(dá)328被安裝至第二萬向節(jié)框架326。第二馬達(dá)328被構(gòu)造成使第一萬向節(jié)框架322繞第二旋轉(zhuǎn)軸線327旋轉(zhuǎn)。如參考圖15所述的，第二萬向節(jié)框架326被安裝至線性馬達(dá)312的動子，并且線性馬達(dá)312的定子被安裝至梁314，以便檢測器和傾斜機構(gòu)能夠沿梁314移動。第二和第二馬達(dá)包括輸出側(cè)上的直接讀取編碼器，以允許非常精確地確定檢測器的方向。

傾斜機構(gòu)被布置成第一和第二旋轉(zhuǎn)軸線321、327與檢測器的有效區(qū)域或者面305共面。這意味著，如圖16中所示，第一旋轉(zhuǎn)軸線321和第二旋轉(zhuǎn)軸線327兩者橫跨檢測器300的面305或者與檢測器300的面305對齊。這簡化了所需的圖像處理計算。也消除了為了解決圖像放大率的變化而對樣品支撐件或者檢測器的任何補充Z軸移動的需要。這是因為檢測器的面的中心在所有位置中都保持在距離x光源相同的Z軸距離處，所以圖像放大率與傾斜機構(gòu)的位置無關(guān)地保持恒定。

第一和第二旋轉(zhuǎn)馬達(dá)被連接至控制器并且受控制器(圖16中未示出)控制，該控制器也被連接至用于使檢測器XY移動的線性馬達(dá)?？刂破鞅粯?gòu)造成確保在其中檢測器停止以記錄x光圖像的每個成像位置中，檢測器的有效區(qū)域305都面向x光源。優(yōu)選地，控制器將對檢測器的有效區(qū)域或者面305定向，以便其垂直于從檢測器的面的中心引出到達(dá)x光被從x光源發(fā)出的點的線。

通過使檢測器的有效區(qū)域305恒定地面朝x光源，避免了能夠引起圖像模糊的、在檢測器的面和來自x光源的x光的發(fā)出點之間的傾斜角度。這提高了圖像的質(zhì)量。

應(yīng)明白，雖然已經(jīng)關(guān)于一種用于在潔凈室環(huán)境內(nèi)檢查半導(dǎo)體晶片的系統(tǒng)描述了這種布置，但是這種布置也能夠被用在不需要在潔凈室環(huán)境下操作的x光檢查系統(tǒng)中，所以不包括所述的鼓風(fēng)機和空氣過濾器。也可能將這種檢測器定位組件與樣品支撐件定位組件的不同布置一起使用，而不使用所述定位檢測系統(tǒng)。

晶片夾

用于半導(dǎo)體晶片20的樣品支撐件200通過向晶片的后表面施加吸力而保持每個半導(dǎo)體晶片就位。這是一種避免損傷晶片的眾所周知的晶片搬運技術(shù)。圖17是樣品支撐件的平面圖，并且示出在樣品支撐件的平面上支撐表面612中形成的多個同心凹進或者凹槽610。凹槽610通過徑向通道614連接至真空端口620。當(dāng)晶片被置于支撐表面612上時，真空被施加給端口620。這保持了晶片穩(wěn)固地抵靠支撐表面612。樣品支撐件的“成像區(qū)域”是可能出現(xiàn)在一部分半導(dǎo)體晶片的x光圖像內(nèi)的樣品支撐件部分。

在所述x光檢查系統(tǒng)中，來自x光管100的x光在到達(dá)檢測器300之前不僅穿過半導(dǎo)體晶片，而且也必須穿過樣品支撐件200。因此，樣品支撐件必須由不使x光太大程度衰減的材料制成，并且不具有將使x光衍射的晶體結(jié)構(gòu)。適合的材料包括聚醚醚酮(PEEK)、鈹和乙縮醛二乙醇。

然而，這些材料甚至也在一定程度上衰減x光。衰減量取決于x光必須穿過的樣品支撐件的厚度。凹槽610導(dǎo)致樣品支撐件局部變薄，所以凹槽引起的厚度變化圖案將存在于結(jié)果x光圖像上。如圖19中所示，傳統(tǒng)的晶片夾的凹槽橫截面為矩形，其具有平行的側(cè)壁和平底部。圖19示出具有矩形橫截面凹槽680的晶片夾280。如果x光圖像跨越凹槽，則穿過晶片夾上的凹槽的x光將比穿過晶片夾的其余部分的那些x光衰減更少。矩形橫截面意味著給定凹槽的垂直側(cè)壁，晶片夾厚度的變化將非常劇烈。這能夠引起x光圖像的對比度的非常突然變化，其將使特別是晶片的弱對比度特征的圖像模糊或者混淆。這繼而將使對圖像的自動化分析減慢，甚至在一些情況下變?yōu)椴豢赡堋?/p>

為了最小化這種問題而非提供具有矩形橫截面的凹槽，本發(fā)明中使用的、用于向晶片的后部提供吸力的凹槽或者凹進被構(gòu)造成僅提供晶片夾厚度的小的或者逐漸的變化，從而在x光圖像中較少地引起將模糊或者混淆圖像的圖案化。因而，晶片夾的厚度連續(xù)變化而非厚度突然變化，并且使凹槽比較寬并且淺。

圖18是根據(jù)本發(fā)明的圖17的一個凹槽610的示意性橫截面圖。在該示例中，凹槽具有約4.88mm的寬度W，以及低于支撐表面0.2mm的最大深度。凹槽的側(cè)壁以連續(xù)曲線從凹槽的第一側(cè)延伸至第二側(cè)。該曲線基本為圓形，并且具有約16mm的最大曲率半徑。能夠看出，曲率半徑基本比凹槽的最大寬度大兩個量級。這確保了晶片夾的厚度變化率小。樣品支撐件在成像區(qū)域D中的最大厚度為5mm。

凹槽的尺寸和形狀必須滿足兩個競爭要求。凹槽必須足夠大，以在晶片的背部提供足夠大的吸力。但是它們必須不使半導(dǎo)體晶片中或半導(dǎo)體晶片上的感興趣特征的圖像模糊或者混淆。

在該示例中，凹槽的深度在2.44mm的徑向距離上增加至0.2mm，因為0.2mm/5mm＝0.04所以這相應(yīng)于晶片厚度的約4％的變化。跨凹槽的晶片平均厚度變化率平行于平面支撐表面為每mm行程0.2/2.44＝0.8mm的厚度變化。晶片的最大厚度變化率為凹進的邊緣處，并且平行于平面支撐表面每mm行程近似為0.165mm。

凹槽的寬度W比半導(dǎo)體晶片內(nèi)的典型感興趣特征大兩個量級。由于凹槽跨其寬度連續(xù)變化而非具有尖銳的邊緣，這意味著在適合于檢查的放大率下，僅跨凹槽的約1％的總厚度變化被視為感興趣的特征的圖像背景中的變化。

當(dāng)檢查硅晶片上的100μm直徑的焊料凸點時，分析軟件可以使用凸點區(qū)域外部的四個點以確定用于調(diào)節(jié)圖像對比度的基線。在最壞情況下，這些點將彼此隔開200μm。如果焊料凸點位于凹槽的邊緣上，其中晶片夾的厚度變化率最高，則樣品支撐件的有效深度將跨成像區(qū)域變化約0.66％。這被計算成最大深度變化率×感興趣區(qū)域的直徑/晶片夾的最大厚度0.165×0.02/5≈0.066％。與在焊料凸點及其周圍區(qū)域和焊料凸點中的任何缺陷之間提供的對比度相比，這不使跨圖像的圖像對比度有顯著變化。

不期望在凹槽或者凹進中具有尖銳邊緣。換句話說，樣品支撐件的厚度變化的變化率應(yīng)低。這是為了確保不存在可能被所使用的圖像處理軟件中的邊緣檢測算法加強的尖銳邊緣。通過提供以連續(xù)曲線從一側(cè)延伸至另一側(cè)的凹進，在凹進本身中避免了尖銳邊緣。凹進的邊緣也應(yīng)理想地為平緩的。如圖18中所示，凹槽610的邊緣615被圓化以去除任何尖銳過渡。凹槽的側(cè)壁和平面的支撐表面612之間的過渡區(qū)域的曲率半徑具有約2mm的最小曲率半徑。

應(yīng)明白，這僅是根據(jù)本發(fā)明的晶片支撐件的一個示例，并且能夠?qū)Π疾凼褂锰峁┲渭淖畲蠛穸茸兓士绯上駞^(qū)域低的不同外形。應(yīng)明白，凹槽的所需尺寸取決于將被成像的區(qū)域的尺寸和性質(zhì)，并且與正在被成像的樣品的密度相比，取決于樣品支撐件的材料密度(其與x光被衰減多嚴(yán)重緊密相關(guān))。

系統(tǒng)操作

至今所述的x光檢查系統(tǒng)的各方面能夠經(jīng)控制以自動地并且彼此同步地操作。特別地，樣品支撐件和檢測器的定位必須協(xié)同，并且被告知來自位置檢測布置的測量值。鼓風(fēng)機、x光管和晶片搬運設(shè)備也必須與定位組件協(xié)同。

圖20是示出使用中央控制器500以使系統(tǒng)的每個可控組件的操作協(xié)同，并且接收和處理對于提供層析模型所需的數(shù)據(jù)的示意圖。

包括圖像處理器510的中央控制器500被連接至系統(tǒng)的每個可控組件，以及輸出端520和制造廠接口530。

控制器500控制x光管100以及FFU 130的操作。控制器500操作自動晶片搬運機構(gòu)540，自動晶片搬運機構(gòu)540穿過快門延伸以將晶片置于樣品支撐件200上，并且也在已經(jīng)在系統(tǒng)內(nèi)檢查了晶片后從樣品支撐件200去除晶片?？刂破?00通過樣品支撐件定位組件210定位晶片，并且通過檢測器定位組件310相應(yīng)地控制檢測器?？刂破?00從檢測器接收輸出，以建立三維模型?？刂破?00從激光距離傳感器400接收輸入，以控制晶片相對于x光源的豎直位置從而避免碰撞。也在圖像放大率計算中使用來自激光距離傳感器400的輸入?？刂破?00也隨著樣品支撐件200移動至用于將被采集的圖像的不同位置，從干涉儀接收指示樣品支撐件200的位置變化的輸入。

控制器根據(jù)預(yù)先編程的操作序列使樣品支撐件和檢測器的移動協(xié)同，以及執(zhí)行上述初始校準(zhǔn)?？刂破鞅仨毧刂凭哂腥齻€移動軸的樣品級，以及具有其中兩個可旋轉(zhuǎn)的四個移動軸的檢測器兩者。

圖21是示出用于圖20中所示類型的x光檢查系統(tǒng)的例證性操作循環(huán)的流程圖。在步驟700中激活該系統(tǒng)。在該步驟中，控制器被開啟，并且FFU繼而開啟以建立層流氣流。然后，F(xiàn)FU在系統(tǒng)操作期間連續(xù)運行。在步驟710中，晶片搬運組件540被操作，以將半導(dǎo)體晶片載入系統(tǒng)，載入到樣品支撐件上。該實施例中的晶片搬運組件包括在半導(dǎo)體制造廠中使用的傳統(tǒng)的晶片搬運設(shè)備，在該示例中為上述Brooks JET^TM大氣運輸系統(tǒng)。如上所述，使用吸力將晶片固定在樣品支撐件上。在步驟720中，使用參考圖10-12所述的過程計算樣品支撐件的最大高度。在步驟730中，x光管100被激活，并且由檢測器300記錄晶片上的多個不同感興趣區(qū)域的投影。在該過程中，樣品支撐件200和檢測器300被移動至多個預(yù)定成像位置。如箭頭735所示，這種過程可以對晶片上的不同感興趣區(qū)域重復(fù)。在步驟740中，使用層析算法處理特殊感興趣區(qū)域的投影，以產(chǎn)生三維模型。圖像處理器510使用來自檢測器的所記錄的圖像，以及對于每個圖像的關(guān)于樣品、樣品支撐件和檢測器的位置的相關(guān)聯(lián)信息。在步驟750中，這種模型被與涉及圖像捕捉過程的任何其它采集數(shù)據(jù)一起輸出至顯示器和/或存儲器。在檢測器300已經(jīng)捕捉了特殊晶片的所有所需圖像之后，在步驟760中使用晶片搬運組件540從系統(tǒng)卸載晶片，并且然后能夠在步驟710中加載新晶片。能夠與圖像處理操作同時地執(zhí)行晶片的卸載和加載。

該系統(tǒng)能夠被集成到半導(dǎo)體制造廠中。能夠使用標(biāo)準(zhǔn)晶片搬運設(shè)備實現(xiàn)在晶片處理操作中的任何期望點和/或在晶片處理已經(jīng)完成后將半導(dǎo)體晶片加載至樣品支撐件以及從樣品支撐件卸載半導(dǎo)體晶片。用于定位組件、檢測器和x光管的控制軟件能夠與用于控制器500的制造廠控制系統(tǒng)集成。