晶圓缺陷的檢測裝置及其檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種晶圓缺陷的檢測裝置及其檢測方法，其中，所述晶圓缺陷的檢測裝置包括：真空密閉容器、平行光源、光敏元件和信號處理器；其中，所述光敏元件面對所述平行光源，用于感測所述平行光源發(fā)出的光信號，所述平行光源和所述光敏元件均設(shè)置于所述真空密閉容器的內(nèi)部，所述信號處理器的輸入端與所述光敏元件連接。在本發(fā)明提供的晶圓缺陷的檢測裝置及其檢測方法中，采用平行光源照射待測晶圓使得光線在經(jīng)過所述待測晶圓的缺口時(shí)產(chǎn)生衍射光，并通過所述光敏元件感測衍射光，從而實(shí)現(xiàn)所述缺口的檢測。
【專利說明】晶圓缺陷的檢測裝置及其檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及一種晶圓缺陷的檢測裝置及其檢測方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]半導(dǎo)體制造通常采用直徑為200?300mm、厚度約0.5mm的晶圓為基底,在所述晶圓上集成大量的半導(dǎo)體器件以實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)算功能。由于極小的缺陷也會(huì)導(dǎo)致器件失效，因此對于所述晶圓的質(zhì)量要求極高，要求所述晶圓的表面不能有任何細(xì)微的損傷，例如裂紋、
缺口等。
[0003]在半導(dǎo)體制造過程中，所述晶圓需要經(jīng)過多個(gè)制造工序和多次搬運(yùn)，在搬運(yùn)過程中由于所述晶圓的邊緣直接與機(jī)臺(tái)的機(jī)械臂接觸，因此所述晶圓的邊緣非常容易受到損傷，而且不同溫度的制造工序?qū)λ鼍A的應(yīng)力也會(huì)產(chǎn)生影響，使得所述晶圓的邊緣出現(xiàn)硅片脫落，產(chǎn)生缺口現(xiàn)象。缺口現(xiàn)象位于所述晶圓的邊緣，屬于一種晶邊缺陷。缺口現(xiàn)象不但會(huì)影響后續(xù)生產(chǎn)工藝的正常進(jìn)行，甚至?xí)斐删A破片進(jìn)而污染生產(chǎn)設(shè)備，影響后續(xù)批次和同批次的其他產(chǎn)品。為此，目前普遍采用光學(xué)檢查設(shè)備或晶邊掃描設(shè)備對所述晶圓的邊緣進(jìn)行檢測以發(fā)現(xiàn)缺口等晶邊缺陷。
[0004]然而，光學(xué)檢查設(shè)備和晶邊掃描設(shè)備都無法檢出細(xì)小的缺口。雖然，光學(xué)檢查設(shè)備和晶邊掃描設(shè)備對較大的缺口(尺寸大于0.5mm)具有良好的捕獲能力，但是對于細(xì)小的缺口(尺寸在0.5mm以下)捕獲能力比較差，采用目前的檢測設(shè)備無法及時(shí)檢出細(xì)小的缺口，因此在實(shí)際生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)因沒有及時(shí)檢出細(xì)小的缺口而導(dǎo)致破片問題，影響正常生產(chǎn)。
[0005]因此，如何解決現(xiàn)有的檢測設(shè)備無法及時(shí)檢出細(xì)小的缺口的問題成為當(dāng)前亟需解決的技術(shù)問題

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種晶圓缺陷的檢測裝置及其檢測方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中檢測設(shè)備無法及時(shí)檢出細(xì)小的缺口的問題。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種晶圓缺陷的檢測裝置，所述晶圓缺陷的檢測裝置包括:真空密閉容器、平行光源、光敏元件和信號處理器；
[0008]其中，所述光敏元件面對所述平行光源，用于感測所述平行光源發(fā)出的光信號，所述平行光源和所述光敏元件均設(shè)置于所述真空密閉容器的內(nèi)部，所述信號處理器的輸入端與所述光敏元件連接。
[0009]優(yōu)選的，在所述的晶圓缺陷的檢測裝置中，所述平行光源包括發(fā)光單元和透鏡，所述透鏡正對著所述發(fā)光單元，所述發(fā)光單元所發(fā)出的光通過所述透鏡形成平行光。
[0010]優(yōu)選的，在所述的晶圓缺陷的檢測裝置中，所述平行光的波長范圍在0.1mm到
0.5mm之間ο
[0011]優(yōu)選的，在所述的晶圓缺陷的檢測裝置中，所述光敏元件的信號感測區(qū)域的范圍與所述晶圓的尺寸相適配。
[0012]優(yōu)選的，在所述的晶圓缺陷的檢測裝置中，還包括一晶圓固定裝置，所述晶圓固定裝置設(shè)置于所述平行光源和光敏元件之間。
[0013]本發(fā)明還提供了一種晶圓缺陷的檢測方法，所述晶圓缺陷的檢測方法包括:
[0014]提供一待測晶圓；
[0015]通過如上所述晶圓缺陷的檢測裝置檢測所述待測晶圓上的缺口。
[0016]優(yōu)選的，在所述的晶圓缺陷的檢測方法中，通過所述晶圓缺陷的檢測裝置檢測所述待測晶圓的方法包括:
[0017]將所述待測晶圓放置于所述平行光源和所述光敏元件之間并關(guān)閉真空密閉容器；
[0018]對所述真空密閉容器進(jìn)行抽真空；
[0019]打開平行光源并利用所述光敏元件感測光信號；
[0020]通過所述信號處理器對所述光信號進(jìn)行采集和分析得到所述缺口的檢測結(jié)果。
[0021]優(yōu)選的，在所述的晶圓缺陷的檢測方法中，進(jìn)行抽真空之后，所述真空密閉容器的真空度在KT3Torr到KT8Torr之間。
[0022]優(yōu)選的，在所述的晶圓缺陷的檢測方法中，所述檢測結(jié)果包括所述缺口的尺寸，所述缺口的尺寸的計(jì)算公式為:
[0023]d=f X λ / Δ y ;
[0024]其中，d為所述缺口的尺寸，λ為所述平行光的波長，f為所述待測晶圓與所述光敏元件的距離，Ay為形成于所述光敏元件上的衍射光斑的長度。
[0025]在本發(fā)明提供的晶圓缺陷的檢測裝置及其檢測方法中，采用平行光源照射待測晶圓使得光線在經(jīng)過所述待測晶圓的缺口時(shí)產(chǎn)生衍射光，并通過所述光敏元件感測衍射光，從而實(shí)現(xiàn)所述缺口的檢測。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的晶圓缺陷的檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是采用本發(fā)明實(shí)施例的晶圓缺陷的檢測裝置進(jìn)行缺口檢測的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3是利用本發(fā)明實(shí)施例的平行光源照射待測晶圓的缺口而出現(xiàn)衍射現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明提出的晶圓缺陷的檢測裝置及其檢測方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
[0030]請參考圖1，其為本發(fā)明實(shí)施例的晶圓缺陷的檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，所述晶圓缺陷的檢測裝置100包括:真空密閉容器10、平行光源20、光敏元件30和信號處理器40 ;其中，所述光敏元件30面對所述平行光源20，用于感測所述平行光源20發(fā)出的光信號，所述平行光源20和所述光敏元件30均設(shè)置于所述真空密閉容器10的內(nèi)部，所述光敏兀件30與所述信號處理器40的輸入端連接。
[0031]具體的，所述平行光源20包括發(fā)光單元21和透鏡22，所述透鏡22正對著所述發(fā)光單元21，所述發(fā)光單元21所發(fā)出的光通過所述透鏡22形成平行光。
[0032]本實(shí)施例中，所述平行光的波長范圍在0.1mm之間到0.5mm之間。優(yōu)選的，所述平行光的波長為0.2mm、0.3mm和0.4mm。
[0033]優(yōu)選的，所述發(fā)光單元21采用激光發(fā)生器，所述激光發(fā)生器所發(fā)出的光具有波長一致、傳播方向一致的優(yōu)點(diǎn)。
[0034]所述光敏元件30面對所述平行光源20，能夠感測所述平行光源20發(fā)出的光信號，所述光敏元件30的信號感測區(qū)域與所述晶圓的尺寸相適配。通常的，所述光敏元件30的信號感測區(qū)域的范圍大于等于所述晶圓的尺寸。為了避免空氣中的顆粒(Particle)影響檢測，平行光源20和所述光敏元件30均設(shè)置于所述真空密閉容器10的內(nèi)部，所述真空密閉容器10通過抽真空能夠使得所述真空密閉容器10的內(nèi)部處于高真空狀態(tài)。
[0035]請繼續(xù)參考圖1，所述信號處理器40 —般設(shè)置于所述真空密閉容器10的外部，所述信號處理器40的輸入端與所述光敏元件30連接，所述光敏元件30將感測的結(jié)果輸入到信號處理器40，所述信號處理器40對所光敏元件30感測的結(jié)果進(jìn)行分析得到的檢測結(jié)果。
[0036]為了固定晶圓的位置并使得所述晶圓的表面與所述平行光垂直，所述平行光源20與光敏元件30之間還設(shè)置有晶圓固定裝置(圖中未示出)。晶圓通過所述晶圓固定裝置固定之后，不但與所述平行光源20發(fā)出的平行光垂直，而且與所述光敏元件30存在一定的間距。
[0037]根據(jù)衍射原理，光波遇到與其波長相近的狹縫或小孔之類的障礙物會(huì)偏離直線傳播。如圖2所示，將待測晶圓50放置于所述平行光源20和所述光敏元件30之間，若所述待測晶圓50的邊緣存在的缺口，使用波長范圍在與所述缺口相近的平行光照射所述待測晶圓50，光線的傳播會(huì)偏離直線方向，產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，在所述光敏元件30的信號感測區(qū)域會(huì)產(chǎn)生衍射光斑。
[0038]若所述缺口的尺寸在5mm以上，是較大的缺口，可采用波長范圍在5mm以上的平行光照射所述待測晶圓50。若所述缺口的尺寸在5mm以下，是細(xì)小的缺口，可采用波長范圍在Imm到5_之間平行光照射所述待測晶圓50。所述晶圓缺陷的檢測方法即可適用較大缺口的檢測，也適用細(xì)小缺口的檢測。
[0039]本實(shí)施例提供的晶圓缺陷的檢測裝置100根據(jù)光的衍射原理采集和分析光信號，能夠檢測出晶圓的邊緣是否存在細(xì)小的缺口。
[0040]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種晶圓缺陷的檢測方法。請繼續(xù)參考圖2，所述晶圓缺陷的檢測方法包括:
[0041 ] 步驟SlO:提供一待測晶圓50 ；
[0042]步驟Sll:通過如上所述晶圓缺陷的檢測裝置100檢測所述待測晶圓50。
[0043]具體的，首先，提供一待測晶圓50，所述待測晶圓50可以是裸片，即表面沒有形成各種薄膜的硅片，也可以是表面已經(jīng)形成有各種器件和結(jié)構(gòu)的硅片，形成有各種器件和結(jié)構(gòu)的表面為所述待測晶圓50的正面。
[0044]接著，如圖2所示，將所述待測晶圓50放置于所述晶圓缺陷的檢測裝置100中，并通過晶圓固定裝置固定在所述平行光源20與所述光敏元件30之間，所述待測晶圓50與所述光敏元件30的間距為f。若所述待測晶圓50是裸片，可以不考慮光照對所述待測晶圓50的影響，固定時(shí)可以將所述待測晶圓50的正面或背面對著所述平行光源20。若所述待測晶圓50的正面已經(jīng)形成有各種器件和結(jié)構(gòu)，為了避免所述待測晶圓50正面的器件因受到光照而產(chǎn)生不良影響，固定時(shí)將所述待測晶圓50的正面背對所述平行光源20，即述待測晶圓50的背面面對所述平行光源20。
[0045]然后，關(guān)閉真空密閉容器10并對所述真空密閉容器10進(jìn)行抽真空的步驟。抽真空直至即所述真空密閉容器10的真空度達(dá)到10_3Torr到10_8Torr之間，即所述真空密閉容器10的內(nèi)部處于聞?wù)婵諣顟B(tài)。
[0046]之后，開啟所述平行光源20，使得所述平行光源20發(fā)出的平行光照射到所述待測晶圓50的背面。所述平行光源20發(fā)出的平行光經(jīng)過所述待測晶圓50之后作為所述光敏元件30的入射光，所述光敏元件30的信號感測區(qū)域接收所述入射光。
[0047]若所述待測晶圓50的邊緣沒有與所述平行光的波長范圍相近的缺口 50a，平行光照射所述待測晶圓50不會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象，所述信號感測區(qū)域也不會(huì)感測到衍射光。若所述待測晶圓50的邊緣有與所述平行光的波長范圍相近的缺口 50a，會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象，在所述光敏元件30的信號感測區(qū)域會(huì)出現(xiàn)衍射光斑，所述信號處理器40通過所述光敏元件30能夠檢測出衍射光。
[0048]請結(jié)合參考圖2和圖3，根據(jù)衍射原理，所述衍射光斑的長度Ay與所述平行光的波長λ、所述缺口 50a的尺寸d和所述缺口 50a到所述光敏元件30的距離f均相關(guān)，所述衍射光斑的長度Ay與所述缺口 50a的尺寸d負(fù)相關(guān)，所述缺口 50a的尺寸d越大，則所述衍射光斑的長度Ay越小，所述衍射光斑的長度Ay與所述平行光的波長λ和所述缺口50a到所述光敏元件30的距離f正相關(guān)，所述平行光的波長λ和所述缺口 50a到所述光敏元件30的距離f越大，則所述衍射光斑的長度Λ y越大。
[0049]所述光敏元件30的信號感測區(qū)域接收入射光之后，將光信號轉(zhuǎn)化為電信號并將電信號傳輸給所述信號處理器40。所述信號處理器40對所述光敏兀件30輸出的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，并根據(jù)數(shù)據(jù)采集和分析結(jié)果判斷入射光中是否存在衍射光。若沒有衍射光，則判定所述待測晶圓50的晶邊正常，沒有發(fā)現(xiàn)缺口 50a。若發(fā)現(xiàn)有衍射光，則判定所述待測晶圓50的晶邊異常，發(fā)現(xiàn)有缺口 50a。所述信號處理器40 —旦判定檢出缺口 50a，繼續(xù)通過以下公式粗略地計(jì)算缺口 50a的尺寸:
[0050]d=f X λ / Δ y
[0051]其中，d為缺口 50a的長度，λ為所述平行光的波長，為Ay為形成于所述光敏元件30上的衍射光斑的長度，f為所述待測晶圓50與所述光敏元件30的距離。
[0052]例如，所述平行光的波長λ為0.2mm,所述待測晶圓50與所述光敏元件30的距離f為50mm，測得的衍射光斑的長度Ay為20mm，通過計(jì)算公式可得到缺口 50a的長度d為
0.5_?？梢?，采用發(fā)明實(shí)施例提供的晶圓缺陷的檢測方法，不但能夠檢出細(xì)小的缺口 50a，而且能夠得到所述缺口 50a的尺寸信息。
[0053]綜上，在本發(fā)明實(shí)施例提供的晶圓缺陷的檢測裝置及其檢測方法中，采用波長與缺口尺寸相近的平行光照射待測晶圓，并通過信號感測區(qū)域的范圍與所述待測晶圓的尺寸相適配的光敏元件感測光信號，根據(jù)感測到的光信號判斷是否存在細(xì)小的缺口，并能夠根據(jù)感測到的光信號計(jì)算細(xì)小的缺口的尺寸，由此降低因晶圓邊緣存在細(xì)小的缺口而最終導(dǎo)致破片的風(fēng)險(xiǎn)。
[0054]上述描述僅是對本發(fā)明較佳實(shí)施例的描述，并非對本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種晶圓缺陷的檢測裝置，其特征在于，包括:真空密閉容器、平行光源、光敏元件和信號處理器； 其中，所述光敏元件面對所述平行光源，用于感測所述平行光源發(fā)出的光信號，所述平行光源和所述光敏元件均設(shè)置于所述真空密閉容器的內(nèi)部，所述信號處理器的輸入端與所述光敏元件連接。
2.如權(quán)利要求1所述的晶圓缺陷的檢測裝置，其特征在于，所述平行光源包括發(fā)光單元和透鏡，所述透鏡正對著所述發(fā)光單元，所述發(fā)光單元所發(fā)出的光通過所述透鏡形成平行光。
3.如權(quán)利要求2所述的晶圓缺陷的檢測裝置，其特征在于，所述平行光的波長范圍在0.1mm 到 0.5mm 之間。
4.如權(quán)利要求1所述的晶圓缺陷的檢測裝置，其特征在于，所述光敏元件的信號感測區(qū)域的范圍與所述晶圓的尺寸相適配。
5.如權(quán)利要求1所述的晶圓缺陷的檢測裝置，其特征在于，還包括一晶圓固定裝置，所述晶圓固定裝置設(shè)置于所述平行光源和光敏元件之間。
6.一種晶圓缺陷的檢測方法，其特征在于，包括: 提供一待測晶圓； 通過如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述晶圓缺陷的檢測裝置檢測所述待測晶圓上的缺□。
7.如權(quán)利要求6所述的晶圓缺陷的檢測方法，其特征在于，通過所述晶圓缺陷的檢測裝置檢測所述待測晶圓的方法包括: 將所述待測晶圓放置于所述平行光源和所述光敏元件之間并關(guān)閉真空密閉容器； 對所述真空密閉容器進(jìn)行抽真空； 打開平行光源并利用所述光敏元件感測光信號； 通過所述信號處理器對所述光信號進(jìn)行采集和分析得到所述缺口的檢測結(jié)果。
8.如權(quán)利要求7所述的晶圓缺陷的檢測方法，其特征在于，進(jìn)行抽真空之后，所述真空密閉容器的真空度在10_3Torr到10_8Torr之間。
9.如權(quán)利要求7所述的晶圓缺陷的檢測方法，其特征在于，所述檢測結(jié)果包括所述缺口的尺寸，所述缺口的尺寸的計(jì)算公式為:
d=f X λ / Δ y ； 其中，d為所述缺口的尺寸，λ為所述平行光的波長，f為所述待測晶圓與所述光敏元件的距離，Ay為形成于所述光敏元件上的衍射光斑的長度。
【文檔編號】G01N21/88GK103913466SQ201410138987
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月8日
【發(fā)明者】何理, 許向輝, 郭賢權(quán), 陳超 申請人:上海華力微電子有限公司