晶圓缺陷的檢測裝置及其檢測方法
2023-05-20 19:42:01 2
晶圓缺陷的檢測裝置及其檢測方法
【專利摘要】本發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，用於感測所述平行光源發出的光信號，所述平行光源和所述光敏元件均設置於所述真空密閉容器的內部，所述信號處理器的輸入端與所述光敏元件連接。在本發明提供的晶圓缺陷的檢測裝置及其檢測方法中，採用平行光源照射待測晶圓使得光線在經過所述待測晶圓的缺口時產生衍射光，並通過所述光敏元件感測衍射光，從而實現所述缺口的檢測。
【專利說明】晶圓缺陷的檢測裝置及其檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體製造領域，特別涉及一種晶圓缺陷的檢測裝置及其檢測方法。【背景技術】
[0002]半導體製造通常採用直徑為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體器件以實現各種運算功能。由於極小的缺陷也會導致器件失效，因此對於所述晶圓的質量要求極高，要求所述晶圓的表面不能有任何細微的損傷，例如裂紋、
缺口等。
[0003]在半導體製造過程中，所述晶圓需要經過多個製造工序和多次搬運，在搬運過程中由於所述晶圓的邊緣直接與機臺的機械臂接觸，因此所述晶圓的邊緣非常容易受到損傷，而且不同溫度的製造工序對所述晶圓的應力也會產生影響，使得所述晶圓的邊緣出現矽片脫落，產生缺口現象。缺口現象位於所述晶圓的邊緣，屬於一種晶邊缺陷。缺口現象不但會影響後續生產工藝的正常進行，甚至會造成晶圓破片進而汙染生產設備，影響後續批次和同批次的其他產品。為此，目前普遍採用光學檢查設備或晶邊掃描設備對所述晶圓的邊緣進行檢測以發現缺口等晶邊缺陷。
[0004]然而，光學檢查設備和晶邊掃描設備都無法檢出細小的缺口。雖然，光學檢查設備和晶邊掃描設備對較大的缺口(尺寸大於0.5mm)具有良好的捕獲能力，但是對於細小的缺口(尺寸在0.5mm以下)捕獲能力比較差，採用目前的檢測設備無法及時檢出細小的缺口，因此在實際生產過程中經常出現因沒有及時檢出細小的缺口而導致破片問題，影響正常生產。
[0005]因此，如何解決現有的檢測設備無法及時檢出細小的缺口的問題成為當前亟需解決的技術問題
【發明內容】
[0006]本發明的目的在於提供一種晶圓缺陷的檢測裝置及其檢測方法，以解決現有技術中檢測設備無法及時檢出細小的缺口的問題。
[0007]為了實現上述技術目的，本發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，用於感測所述平行光源發出的光信號，所述平行光源和所述光敏元件均設置於所述真空密閉容器的內部，所述信號處理器的輸入端與所述光敏元件連接。
[0009]優選的，在所述的晶圓缺陷的檢測裝置中，所述平行光源包括發光單元和透鏡，所述透鏡正對著所述發光單元，所述發光單元所發出的光通過所述透鏡形成平行光。
[0010]優選的，在所述的晶圓缺陷的檢測裝置中，所述平行光的波長範圍在0.1mm到
0.5mm之間ο
[0011]優選的，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域的範圍與所述晶圓的尺寸相適配。
[0012]優選的，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置於所述平行光源和光敏元件之間。
[0013]本發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於所述平行光源和所述光敏元件之間並關閉真空密閉容器；
[0018]對所述真空密閉容器進行抽真空；
[0019]打開平行光源並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行採集和分析得到所述缺口的檢測結果。
[0021]優選的，在所述的晶圓缺陷的檢測方法中，進行抽真空之後，所述真空密閉容器的真空度在KT3Torr到KT8Torr之間。
[0022]優選的，在所述的晶圓缺陷的檢測方法中，所述檢測結果包括所述缺口的尺寸，所述缺口的尺寸的計算公式為:
[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為形成於所述光敏元件上的衍射光斑的長度。
[0025]在本發明提供的晶圓缺陷的檢測裝置及其檢測方法中，採用平行光源照射待測晶圓使得光線在經過所述待測晶圓的缺口時產生衍射光，並通過所述光敏元件感測衍射光，從而實現所述缺口的檢測。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1是本發明實施例的晶圓缺陷的檢測裝置的結構示意圖；
[0027]圖2是採用本發明實施例的晶圓缺陷的檢測裝置進行缺口檢測的結構示意圖；
[0028]圖3是利用本發明實施例的平行光源照射待測晶圓的缺口而出現衍射現象的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0029]以下結合附圖和具體實施例對本發明提出的晶圓缺陷的檢測裝置及其檢測方法作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，附圖均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
[0030]請參考圖1，其為本發明實施例的晶圓缺陷的檢測裝置的結構示意圖。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，用於感測所述平行光源20發出的光信號，所述平行光源20和所述光敏元件30均設置於所述真空密閉容器10的內部，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包括發光單元21和透鏡22，所述透鏡22正對著所述發光單元21，所述發光單元21所發出的光通過所述透鏡22形成平行光。
[0032]本實施例中，所述平行光的波長範圍在0.1mm之間到0.5mm之間。優選的，所述平行光的波長為0.2mm、0.3mm和0.4mm。
[0033]優選的，所述發光單元21採用雷射發生器，所述雷射發生器所發出的光具有波長一致、傳播方向一致的優點。
[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發出的光信號，所述光敏元件30的信號感測區域與所述晶圓的尺寸相適配。通常的，所述光敏元件30的信號感測區域的範圍大於等於所述晶圓的尺寸。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均設置於所述真空密閉容器10的內部，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的內部處於高真空狀態。
[0035]請繼續參考圖1，所述信號處理器40 —般設置於所述真空密閉容器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感測的結果進行分析得到的檢測結果。
[0036]為了固定晶圓的位置並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後，不但與所述平行光源20發出的平行光垂直，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偏離直線傳播。如圖2所示，將待測晶圓50放置於所述平行光源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，使用波長範圍在與所述缺口相近的平行光照射所述待測晶圓50，光線的傳播會偏離直線方向，產生衍射現象，在所述光敏元件30的信號感測區域會產生衍射光斑。
[0038]若所述缺口的尺寸在5mm以上，是較大的缺口，可採用波長範圍在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，是細小的缺口，可採用波長範圍在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，也適用細小缺口的檢測。
[0039]本實施例提供的晶圓缺陷的檢測裝置100根據光的衍射原理採集和分析光信號，能夠檢測出晶圓的邊緣是否存在細小的缺口。
[0040]相應的，本發明還提供了一種晶圓缺陷的檢測方法。請繼續參考圖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矽片，也可以是表面已經形成有各種器件和結構的矽片，形成有各種器件和結構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放置於所述晶圓缺陷的檢測裝置100中，並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的正面已經形成有各種器件和結構，為了避免所述待測晶圓50正面的器件因受到光照而產生不良影響，固定時將所述待測晶圓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]然後，關閉真空密閉容器10並對所述真空密閉容器10進行抽真空的步驟。抽真空直至即所述真空密閉容器10的真空度達到10_3Torr到10_8Torr之間，即所述真空密閉容器10的內部處於聞真空狀態。
[0046]之後，開啟所述平行光源20，使得所述平行光源20發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發出的平行光經過所述待測晶圓50之後作為所述光敏元件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範圍相近的缺口 50a，平行光照射所述待測晶圓50不會發生衍射現象，所述信號感測區域也不會感測到衍射光。若所述待測晶圓50的邊緣有與所述平行光的波長範圍相近的缺口 50a，會發生衍射現象，在所述光敏元件30的信號感測區域會出現衍射光斑，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]請結合參考圖2和圖3，根據衍射原理，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，所述衍射光斑的長度Ay與所述缺口 50a的尺寸d負相關，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，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的信號感測區域接收入射光之後，將光信號轉化為電信號並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輸出的信息進行數據採集和分析，並根據數據採集和分析結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，沒有發現缺口 50a。若發現有衍射光，則判定所述待測晶圓50的晶邊異常，發現有缺口 50a。所述信號處理器40 —旦判定檢出缺口 50a，繼續通過以下公式粗略地計算缺口 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為形成於所述光敏元件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，通過計算公式可得到缺口 50a的長度d為
0.5_。可見，採用發明實施例提供的晶圓缺陷的檢測方法，不但能夠檢出細小的缺口 50a，而且能夠得到所述缺口 50a的尺寸信息。
[0053]綜上，在本發明實施例提供的晶圓缺陷的檢測裝置及其檢測方法中，採用波長與缺口尺寸相近的平行光照射待測晶圓，並通過信號感測區域的範圍與所述待測晶圓的尺寸相適配的光敏元件感測光信號，根據感測到的光信號判斷是否存在細小的缺口，並能夠根據感測到的光信號計算細小的缺口的尺寸，由此降低因晶圓邊緣存在細小的缺口而最終導致破片的風險。
[0054]上述描述僅是對本發明較佳實施例的描述，並非對本發明範圍的任何限定，本發明領域的普通技術人員根據上述揭示內容做的任何變更、修飾，均屬於權利要求書的保護範圍。
【權利要求】
1.一種晶圓缺陷的檢測裝置，其特徵在於，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，用於感測所述平行光源發出的光信號，所述平行光源和所述光敏元件均設置於所述真空密閉容器的內部，所述信號處理器的輸入端與所述光敏元件連接。
2.如權利要求1所述的晶圓缺陷的檢測裝置，其特徵在於，所述平行光源包括發光單元和透鏡，所述透鏡正對著所述發光單元，所述發光單元所發出的光通過所述透鏡形成平行光。
3.如權利要求2所述的晶圓缺陷的檢測裝置，其特徵在於，所述平行光的波長範圍在0.1mm 到 0.5mm 之間。
4.如權利要求1所述的晶圓缺陷的檢測裝置，其特徵在於，所述光敏元件的信號感測區域的範圍與所述晶圓的尺寸相適配。
5.如權利要求1所述的晶圓缺陷的檢測裝置，其特徵在於，還包括一晶圓固定裝置，所述晶圓固定裝置設置於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，其特徵在於，包括: 提供一待測晶圓； 通過如權利要求1至5中任一項所述晶圓缺陷的檢測裝置檢測所述待測晶圓上的缺□。
7.如權利要求6所述的晶圓缺陷的檢測方法，其特徵在於，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於所述平行光源和所述光敏元件之間並關閉真空密閉容器； 對所述真空密閉容器進行抽真空； 打開平行光源並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行採集和分析得到所述缺口的檢測結果。
8.如權利要求7所述的晶圓缺陷的檢測方法，其特徵在於，進行抽真空之後，所述真空密閉容器的真空度在10_3Torr到10_8Torr之間。
9.如權利要求7所述的晶圓缺陷的檢測方法，其特徵在於，所述檢測結果包括所述缺口的尺寸，所述缺口的尺寸的計算公式為:
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為形成於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 優先權日:2014年4月8日
【發明者】何理, 許向輝, 郭賢權, 陳超 申請人:上海華力微電子有限公司