本發(fā)明半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種晶圓顆粒檢測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

在半導(dǎo)體工藝中，晶圓表面的清潔度是影響半導(dǎo)體器件可靠性的重要因素之一。尤其是在光刻機作業(yè)時，光刻機臺會因為晶背顆粒的存在造成工作異常，可能觸發(fā)聚焦光斑或者連續(xù)多片聚焦差異，嚴(yán)重時可造成晶圓的返工和機臺的宕機，因此，對晶圓顆粒的實時監(jiān)測非常重要。

目前，常用的晶圓顆粒檢測方法有兩種：人工檢測法，在無菌、無塵條件下依靠顯微鏡對晶圓顆粒進行人工檢測，及時檢測出晶圓表面上的缺陷和顆粒，防止清潔度不夠的晶圓進入機臺，以保障晶圓制造的工藝品質(zhì)，但是人工檢測具有效率低、誤差大的缺點；光學(xué)檢測方法，通過使用光學(xué)散射強度測量技術(shù)來探測晶圓表面顆粒的有無、顆粒在晶圓表面的空間分布等具有不破壞晶圓表面的清潔度、可實時檢測等的優(yōu)點，越來越受到半導(dǎo)體制造商的青睞，成為最常用的晶圓檢測方法之一。通常在光學(xué)檢測裝置中，激光器發(fā)出的檢測光照射到晶圓上，在晶圓表面會形成橢圓形光斑，通過晶圓卡盤的移動，使所述橢圓形光斑掃描整片晶圓，檢測光在晶圓表面發(fā)生反射，如果檢測光投射到顆粒上，會被顆粒散射，反射光的強度會變小，以獲取晶圓表面顆粒的位置信息。通常情況下，上述晶圓表面光斑的最大直徑為3微米至15微米，而晶圓的直徑為200毫米至500毫米不等，因此所述橢圓形光斑如掃描整個晶圓，會花費較長的檢測時間，效率低下。

綜上所述，現(xiàn)有的晶圓顆粒檢測技術(shù)中，采用人工檢測時，較為依賴人工，且存在較大的系統(tǒng)誤差；采用光學(xué)檢測法，檢測的速度較慢，進而影響了晶圓的加工效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種晶圓顆粒檢測系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中晶圓顆粒檢測速度較低的問題。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種晶圓顆粒檢測系統(tǒng)，包括：

用于承載晶圓的托盤，所述托盤能夠繞其軸線自轉(zhuǎn)；

用于測定所述托盤旋轉(zhuǎn)角度的角度傳感器，所述角度傳感器與一控制器連接；

激光模組，所述激光模組包括激光發(fā)射器和與所述激光發(fā)射器相匹配的激光接收器，所述激光發(fā)射器用于發(fā)射入射激光至所述晶圓，所述激光接收器用于接收所述晶圓反射的反射激光，所述激光發(fā)射器和所述激光接收器能夠沿著所述晶圓的徑向做直線運動，所述激光發(fā)射器和所述激光接收器均與所述控制器連接；

用于拍攝所述晶圓圖像的光電相機，所述光電相機與所述控制器連接。

進一步的，所述托盤由光吸收材料制成，所述托盤具有一個與所述晶圓形狀相匹配的槽。

進一步的，所述激光模組至少為兩組。

進一步的，所述入射激光照射所述晶圓的入射角為45°。

進一步的，所述入射激光照射在所述晶圓上的光斑最大直徑為r，以第一方向為y軸、以第二方向為x軸、以所述第一方向和所述第二方向的交點為原點o建立xoy坐標(biāo)系，所述第一方向為所述晶圓的徑向，所述第一方向與所述第二方向相互垂直，所述光斑的最大直徑兩端點的坐標(biāo)為(0，0)、(0，r)，(0，r)、(0,2r)，……(0，(n-1)r)、(0，nr)，n≥2。

進一步的，所述入射激光的波長在100nm至500nm的范圍內(nèi)。

進一步的，所述光電相機置于所述托盤承載有所述晶圓的一側(cè)，所述光電相機與所述xoy坐標(biāo)系原點o的連線垂直于所述晶圓平面。

進一步的，所述托盤旋轉(zhuǎn)的角速度為ω，所述激光發(fā)射器和所述激光接收器沿著所述晶圓的徑向做直線運動的步長為2r、周期為2π/ω。

進一步的，本發(fā)明還公開了一種晶圓顆粒檢測的方法，包括：

s1：將所述入射激光對準(zhǔn)所述晶圓的圓心，當(dāng)所述晶圓表面存在顆粒時，所述激光接收器接收所述反射激光的強度變小，所述激光接收器將信號傳送給所述控制器，所述控制器記錄此時所述角度傳感器的角度數(shù)據(jù)θ1，所述控制器控制所述光電相機打開，拍攝所述晶圓的圖像，獲得此時所述入射激光照射點與所述晶圓圓心的距離r1，得到所述顆粒的極坐標(biāo)d1(r1，θ1)；

s2：旋轉(zhuǎn)所述托盤一周，獲得第一檢測周期檢測區(qū)域內(nèi)所述顆粒的極坐標(biāo)，沿著所述晶圓的晶向直線移動所述激光發(fā)射器和所述激光接收器，旋轉(zhuǎn)所述托盤一周，獲得下一個檢測周期檢測區(qū)域內(nèi)所述顆粒的極坐標(biāo)。

進一步的，所述的晶圓顆粒的檢測方法還包括s3：當(dāng)所述入射激光照射在所述托盤上時，所述激光接收器接收不到所述反射激光，停止所述托盤旋轉(zhuǎn)、關(guān)閉所述激光模組和所述光電相機。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開的一種晶圓顆粒檢測系統(tǒng)及方法，具有以下的有益效果：

1、減少了對非晶圓區(qū)域的激光照射，提高了激光掃描晶圓的速度，進而提高了檢測速度。

2、通過角度傳感器來獲得晶圓顆粒的角度信息，通過光電照相機來獲得晶圓顆粒距離晶圓圓心的距離信息，進而能夠?qū)崟r獲得顆粒位置的極坐標(biāo)，便于標(biāo)識晶圓顆粒位置，提高了檢測效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明公開的一種晶圓顆粒檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明公開的一種晶圓顆粒檢測系統(tǒng)第n檢測周期示意圖；

圖3為本發(fā)明公開的一種晶圓顆粒檢測方法的流程圖。

其中，1-托盤，11-角度傳感器，2-晶圓，31-激光發(fā)射器，32-激光接收器，31a-入射激光，32a-反射激光，311-第一檢測周期檢測區(qū)域，31n-第n檢測周期檢測區(qū)域，4-控制器，5-光電相機，6-光斑。

具體實施方式

下面將結(jié)合示意圖對本發(fā)明的具體實施方式進行更詳細的描述。根據(jù)下列描述和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。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)明實施例的目的。

請參閱圖1，圖1為本發(fā)明公開的一種晶圓顆粒檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，包括：

用于承載晶圓2的托盤1，托盤1能夠繞其軸線自轉(zhuǎn)；用于測定托盤1旋轉(zhuǎn)角度的角度傳感器11，角度傳感器11與一控制器連接4；激光模組，激光模組包括激光發(fā)射器31和與激光發(fā)射器31相匹配的激光接收器32，激光發(fā)射器31用于發(fā)射入射激光31a至晶圓2，激光接收器32用于接收晶圓2反射的反射激光32a，激光發(fā)射器31和激光接收器32能夠沿著晶圓2的徑向做直線運動，激光發(fā)射器31和激光接收器32均與控制器4連接；用于拍攝晶圓2圖像的光電相機5，光電相機5與控制器4連接。采用此設(shè)計，不僅簡化了測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，而且能夠?qū)崟r獲取晶圓2上附著顆粒的角度信息和顆粒距離晶圓2圓心的位置信息。

優(yōu)選地，托盤1由光吸收材料制成，托盤1具有一個與晶圓2形狀相匹配的槽。采用此設(shè)計，當(dāng)入射激光31a照射到托盤1未承載晶圓2的區(qū)域時，由于入射激光31a被托盤1表面吸收或者散射，產(chǎn)生的反射激光32a強度大大地下降，因此激光接收器32能夠響應(yīng)并將此反饋給控制器4，控制器4停止托盤1、激光模組、光電相機5的工作，減少了對非工作區(qū)域的激光照射，提高了檢測的效率。

優(yōu)選地，激光模組至少為兩組，采用多組激光模組，增大了單個測量周期內(nèi)晶圓2檢測的檢測面積，減少了檢測時間，提高了檢測效率。

優(yōu)選地，入射激光31a照射晶圓2的入射角為45°，采用此角度，為發(fā)明人試驗得出的一個優(yōu)選值，當(dāng)入射激光31a的入射角為45°時，激光接收器32能夠更加靈敏地接受反射激光32a的強度變化，提高檢測的精確度。

優(yōu)選地，入射激光31a照射在晶圓2上的光斑6最大直徑為r，以第一方向為y軸、以第二方向為x軸、以第一方向和第二方向的交點為原點o建立xoy坐標(biāo)系，第一方向為晶圓2的徑向，第一方向與第二方向相互垂直，光斑6的最大直徑兩端點的坐標(biāo)為(0，0)、(0，r)，(0，r)、(0,2r)，……(0，(n-1)r)、(0，nr)，n≥2。

優(yōu)選地，入射激光31a的波長在100nm至500nm的范圍內(nèi)，采用此設(shè)計，由于在晶圓的加工中，一般100nm以上的顆粒會對晶圓的加工產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，因此常用g線(波長436nm)、i線(波長365nm)、krf(波長248nm)、arf(波長193nm)進行晶圓顆粒的檢測。

優(yōu)選地，光電相機5置于托盤1承載有晶圓2的一側(cè)，光電相機5與xoy坐標(biāo)系原點o的連線垂直于晶圓2平面。采用此設(shè)計，當(dāng)激光接收器32接受反射激光32a的強度降低時，激光接收器32將信號反饋給控制器4，控制器4控制光電相機5的打開，獲取此時晶圓2的圖像，經(jīng)過圖像處理，可獲得光斑6與晶圓2圓心之間的距離，進而達到實時獲取晶圓2上附著的顆粒與晶圓2的圓心之間距離的目的。

優(yōu)選地，托盤1旋轉(zhuǎn)的角速度為ω，激光發(fā)射器31和激光接收器32沿著晶圓2的徑向做直線運動的步長為2r、周期為2π/ω。

優(yōu)選地，本發(fā)明還公開了一種晶圓2顆粒檢測的方法，請參閱圖2和圖3，包括：

s1：將入射激光31a對準(zhǔn)晶圓2的圓心，當(dāng)晶圓2表面存在顆粒時，激光接收器32接收反射激光32a的強度變小，激光接收器32將信號傳送給控制器4，控制器4記錄此時角度傳感器11的角度數(shù)據(jù)θ1，控制器4控制光電相機5打開，拍攝晶圓2的圖像，獲得此時入射激光31a照射點與晶圓2圓心的距離r1，得到顆粒的極坐標(biāo)d1(r1，θ1)；

s2：旋轉(zhuǎn)托盤1一周，獲得第一檢測周期檢測區(qū)域311內(nèi)顆粒的極坐標(biāo)，沿著晶圓2的徑向移動激光發(fā)射器31和激光接收器32，因此光斑6沿著y軸的方向直線移動，旋轉(zhuǎn)托盤1一周，獲得第2檢測周期檢測區(qū)域內(nèi)顆粒的極坐標(biāo)，依次掃描，獲得第n檢測周期檢測區(qū)域31n內(nèi)顆粒的極坐標(biāo)，n≥2。

優(yōu)選地，上述晶圓2顆粒的檢測方法還包括s3：當(dāng)入射激光31a照射在托盤1上時，激光接收器32接收不到反射激光32a，停止托盤1旋轉(zhuǎn)、關(guān)閉激光模組和光電相機5。采用此設(shè)計，以托盤1與晶圓2的交界處為檢測區(qū)域的邊界，有效地減少了激光掃描的檢測次數(shù)，不僅提高了檢測效率，而且防止入射激光31a照射到托盤1時出現(xiàn)錯誤反饋產(chǎn)生的光電相機5持續(xù)拍照的現(xiàn)象發(fā)生。

綜上，在本發(fā)明實施例提供的一種晶圓顆粒檢測系統(tǒng)及方法中，包括承載晶圓的托盤、用于記錄托盤旋轉(zhuǎn)角度的角度傳感器、激光模組和控制器，當(dāng)晶圓旋轉(zhuǎn)時，利用入射激光照射晶圓，遇到顆粒時反射激光的強度會變化，此時通過角度傳感器來獲得晶圓顆粒的角度信息，并通過光電照相機來獲得晶圓顆粒距離晶圓圓心的距離信息，進而能夠?qū)崟r獲得顆粒位置的極坐標(biāo)，便于標(biāo)識晶圓顆粒位置，提高了檢測效率。

上述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不對本發(fā)明起到任何限制作用。任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)，對本發(fā)明揭露的技術(shù)方案和技術(shù)內(nèi)容做任何形式的等同替換或修改等變動，均屬未脫離本發(fā)明的技術(shù)方案的內(nèi)容，仍屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。