Procedimiento para detectar anomalías en un sustrato semiconductor,

tal como microfisuras penetrantes o no penetrantes, en particular en un sustrato de silicio policristalino, que comprende las etapas de:

a) proporcionar un sustrato semiconductor,

b) realizar una imagen de inspección I del sustrato iluminando el sustrato con una retroiluminación que tiene longitudes de onda dentro del intervalo del infrarrojo cercano, de manera que dichas microfisuras penetrantes y no penetrantes son menos transparentes que el sustrato o no son transparentes,

c) generar una imagen K a partir de a imagen I por procesamiento de imagen,

d) generar la imagen B por binarización de la imagen K,

e) examinar la imagen I usando la imagen B para determinar las localizaciones de dichas microfisuras penetrantes y no penetrantes en el sustrato semiconductor, caracterizado porque la etapa c) comprende multiplicar una imagen G(I) filtrada por convolución de paso alto a partir de la imagen I y una primera imagen ponderada W generada por ponderación borrosa o binarización de la imagen I, y la etapa e) comprende agrupar la imagen I sobre la base de agrupar la imagen B eligiendo grupos de imagen I por su contraste y seleccionando un número predefinido de grupos de imagen I con el mayor contraste.

Aparato y procedimiento para detectar anomalías de un sustrato semiconductor Campo de la invención La presente invención se refiere a un aparato y un procedimiento para detectar anomalías en sustratos semiconductores.

Antecedentes de la invención

En el procesamiento de semiconductores y la fabricación de componentes semiconductores y circuitos integrados, el control de calidad es muy importante en todas las fases del proceso de fabricación. Este control de calidad se dirige en gran medida a la detección de defectos, en particular a anomalías de sustratos semiconductores, tales como fisuras y microfisuras, arañazos, polvo, huecos, etc. Puesto que incluso las microfisuras que penetran o no en el sustrato, pueden causar la rotura del sustrato durante el posterior procesamiento, es muy importante poder detectar estas fisuras en una fase temprana del procesamiento. Por ejemplo para la producción de células solares, se usan sustratos de silicio policristalino que son muy quebradizos. Si se encuentran presente microfisuras, probablemente el sustrato se romperá durante el posterior procesamiento.

El control de calidad de un sustrato semiconductor se basa en gran medida en la inspección óptica, porque para detectar anomalías los procedimientos de inspección óptica son ventajosos en términos de rendimiento en comparación con otros procedimientos de inspección.

Un procedimiento habitual para detectar ópticamente anomalías en sustratos semiconductores compara una imagen de la parte de sustrato a inspeccionar con una imagen de tal sustrato que no contiene sustancialmente ninguna anomalía de al menos ninguna de las anomalías a detectar. Lo primero se denomina usualmente la imagen de inspección, mientras que lo último se denomina usualmente la imagen de referencia. Para comparar ambas imágenes, la imagen de referencia se sustrae de la imagen de inspección. Los valores de píxel que después de la sustracción son superiores a un valor de umbral fijo se etiquetan como anomalía de superficie.

Sin embargo, este procedimiento solo se puede aplicar si la imagen de referencia tiene esencialmente el mismo valor de escala de grises, es decir, la misma imagen de fondo, que la imagen de inspección. Asimismo, solo se puede aplicar si no hay variación geométrica, es decir cambio de escala y distorsión, entre la imagen de inspección y de referencia, y si ambas imágenes se pueden alinear correctamente con el fin de sustraer imágenes de partes de sustrato exactamente correspondientes entre sí con el fin de no causar falsos positivos por desalineación.

En algunos casos, una imagen de referencia que tiene sustancialmente los mismos valores de escala de grises que la imagen de inspección es inapropiada simplemente porque el sustrato semiconductor a inspeccionar nunca es idéntico a un sustrato correspondiente que se podría usar como superficie de referencia.

Un ejemplo que demuestra los atajos de un procedimiento de inspección referencial es la inspección de sustratos de silicio policristalino usados en la producción de células solares. El patrón de límites de cristal en su superficie nunca es idéntico. En consecuencia, nunca se puede capturar una imagen de referencia que tiene los mismos valores de escala de grises que la imagen de inspección.

Se han propuestos procedimientos y aparatos para aliviar potencialmente el problema anterior. Por ejemplo en el documento Solar Cell Crack Inspection by Image Processing", Fu Zhuang, y col. se propone un denominado problema no referencial, es decir, un procedimiento de inspección en el cual no se usa imagen de referencia. Se usa el filtrado 5x5 de Gauss-Laplace para afinar la imagen que es informáticamente bastante costoso. Asimismo, solamente se presentan los resultados de ensayo sobre células solares con patrón bastante homogéneo.

Otro procedimiento y también un aparato para detectar microfisuras se describen en el documento DE-A1-10 2005 061 785, en el cual el sustrato se ilumina por retroiluminación infrarroja y luz frontal difusa visible y en el cual se capturan dos imágenes de sustrato y se procesan las imágenes. Para capturar ambas imágenes a diferentes longitudes de onda, se necesitan dos cámaras con planos focales diferentes, lo cual es costoso y requiere un calibrado muy preciso de ambas cámaras.

Un segundo ejemplo de un procedimiento y un aparato para detectar microfisuras se describe en el documento EP-A-10 985 924, en el cual se aplica una iluminación infrarroja frontal superior a 2 micrómetros en un ángulo determinado. Con este fin, se usa una cámara de baja resolución cara.

Otra solución ejemplar de la técnica anterior se divulga en la publicación de solicitud de patente WO 2005100961 que describe estructuras semiconductoras de formación de imagen que usan una iluminación de estado sólido. Las soluciones según esta invención consisten en una cámara, fuentes de luz, lentes y algoritmos informáticos que se usan para crear imágenes e inspeccionar estructuras semiconductoras, incluyendo por radiación infrarroja. El uso de varias configuraciones de iluminación de estado sólido y algoritmos informáticos refuerza la formación de imagen y la inspección.

Dados los inconvenientes anteriores de los procedimientos de la técnica anterior, un objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento y un aparato para detectar anomalías de sustratos semiconductores, tales como fisuras, arañazos, huecos, pocillos, o material extraño incluido en el sustrato, de una manera no referencial, con el fin de poder seleccionar sustratos semiconductores defectuosos.

En particular, un objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento y un aparato para detectar microfisuras, penetrando o no, en sustratos de polisilicio.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento y un aparato para detectar anomalías de sustratos semiconductores incluyendo las microfisuras de una manera menos costosa en comparación con los procedimientos y aparatos conocidos de la técnica anterior.

La presente invención cumple los objetivos anteriores proporcionando un procedimiento que comprende procesamiento de imágenes usando la multiplicación de una imagen filtrada por convolución de paso alto y una imagen ponderada y proporcionando un aparato para llevar a cabo tal procedimiento, usando preferiblemente una sola cámara.

Sumario de la invención

La presente invención se dirige a un procedimiento para detectar anomalías en un sustrato semiconductor, tal como microfisuras que penetran o no, en particular en un sustrato de silicio policristalino, que comprende las etapas de:

a. proporcionar un sustrato semiconductor,

b. realizar una imagen de inspección I del sustrato iluminando el sustrato con una retroiluminación que tiene longitudes de onda dentro del intervalo de infrarrojo cercano, de manera que dicha microfisuras penetrantes y no penetrantes son menos transparentes que el sustrato o no son transparentes,

c. generar una imagen K a partir de a imagen I por procesamiento de imagen.

d. generar una imagen B por binarización de la imagen K,

e. examinar la imagen I usando la imagen B para determinar las localizaciones de microfisuras penetrantes y no penetrantes en el sustrato semiconductor,

caracterizado porque la etapa c. comprende multiplicar una imagen G (I) filtrada por convolución de paso alto a partir de la imagen I y una primera imagen ponderada W generada por ponderación borrosa o binarización de la imagen I, y la etapa e) comprende agrupar la imagen I sobre la base de agrupar la imagen B eligiendo grupos de imagen I por su contraste y seleccionando un número predefinido de grupos de imagen I con el mayor contraste.

Asimismo, la invención se dirige a un aparato que usa tal procedimiento para detectar anomalías en un sustrato semiconductor, en particular en un sustrato de silicio policristalino, que se caracteriza porque comprende:

a. medios para mantener un sustrato semiconductor,

b. una retroiluminación para iluminar el lado posterior del sustrato,

c. una luz frontal difusa para iluminar el lado frontal del sustrato,

d. una unidad de procesamiento de imágenes

e. una cámara,

en el cual las longitudes de onda de la retroiluminación y la luz frontal difusa se encuentran en intervalos idénticos y en el cual la retroiluminación y/o la luz frontal difusa comprenden LEDs que se montan con una distancia entre dos LEDs y a una distancia del sustrato semiconductor de manera... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para detectar anomalías en un sustrato semiconductor, tal como microfisuras penetrantes o no penetrantes, en particular en un sustrato de silicio policristalino, que comprende las etapas de:

a) proporcionar un sustrato semiconductor, b) realizar una imagen de inspección I del sustrato iluminando el sustrato con una retroiluminación que tiene longitudes de onda dentro del intervalo del infrarrojo cercano, de manera que dichas microfisuras penetrantes y no penetrantes son menos transparentes que el sustrato o no son transparentes, c) generar una imagen K a partir de a imagen I por procesamiento de imagen, d) generar la imagen B por binarización de la imagen K, e) examinar la imagen I usando la imagen B para determinar las localizaciones de dichas microfisuras penetrantes y no penetrantes en el sustrato semiconductor, caracterizado porque la etapa c) comprende multiplicar una imagen G (I) filtrada por convolución de paso alto a partir de la imagen I y una primera imagen ponderada W generada por ponderación borrosa o binarización de la imagen I, y la etapa e) comprende agrupar la imagen I sobre la base de agrupar la imagen B eligiendo grupos de imagen I por su contraste y seleccionando un número predefinido de grupos de imagen I con el mayor contraste.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado, además, porque comprende la etapa b') para realizar una imagen J del sustrato, y en el cual la primera imagen ponderada W1 se genera por ponderación borrosa o binarización de una imagen G (J) filtrada por convolución de paso alto a partir de la imagen J.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado, además, porque la imagen G (I) filtrada por convolución de paso alto se realiza por un filtrado de convolución de Laplace de 3X3.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 - 3, caracterizado, además, porque comprende la etapa de multiplicar la imagen G (I) filtrada por convolución con una segunda imagen ponderada W2 generada por ponderación borrosa o binarización de la imagen I.

5. Procedimiento según la reivindicación 2, en el cual la etapa b) comprende iluminar el sustrato con una retroiluminación que tiene longitudes de onda dentro del intervalo del infrarrojo cercano y en el cual la etapa b') comprende iluminar el sustrato con una luz frontal difusa que tiene un intervalo de longitudes de onda idéntico a la retroiluminación.

6. Aparato que usa el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 - 5.

7. Aparato según la reivindicación 6, caracterizado, además, porque comprende: a) medios para mantener un sustrato semiconductor (a) , b) una retroiluminación para iluminar el lado posterior del sustrato (b) , c) una luz frontal difusa para iluminar el lado frontal del sustrato (c) , d) una unidad de procesamiento de imágenes (d) e) una cámara (e) , en el cual las longitudes de onda de la retroiluminación y la luz frontal difusa se encuentran en intervalos idénticos y en el cual la retroiluminación y/o la luz frontal difusa comprenden LEDs que se montan con una distancia entre dos LEDs y a una distancia del sustrato semiconductor de manera que la luz de cada LED solapa la luz de al menos otro LED.

8. Aparato según la reivindicación 6 o 7, caracterizado, además, porque tiene una sola cámara (e) .

9. Aparato según cualquiera de las reivindicacione.

6. 8, caracterizado, además, porque la longitud de onda se elige a partir de un intervalo de entre 935 y 965 nanómetros, y preferiblemente es esencialmente de 950 nanómetros.

10. Aparato según cualquiera de las reivindicacione.

6. 9, caracterizado, además, porque comprende un filtro óptico (f) que bloquea la luz visible.