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置于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(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過所述待測晶圓的缺口時產生衍射光，并通過所述光敏元件感測衍射光，從而實現(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
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體制造領域，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】
[0002]半導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體器件以實現(xiàn)各種運算功能。由于極小的缺陷也會導致器件失效，因此對于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]在半導體制造過程中，所述晶圓需要經過多個制造工序和多次搬運，在搬運過程中由于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，而且不同溫度的制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(xiàn)硅片脫落，產生缺口現(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)象不但會影響后續(xù)生產工藝的正常進行，甚至會造成晶圓破片進而污染生產設備，影響后續(xù)批次和同批次的其他產品。為此，目前普遍采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(fā)現(xiàn)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(尺寸大于0.5mm)具有良好的捕獲能力，但是對于細小的缺口(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(xiàn)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(xiàn)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(fā)明內容】

[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)有技術中檢測設備無法及時檢出細小的缺口的問題。
[0007]為了實現(xiàn)上述技術目的，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置于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(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行采集和分析得到所述缺口的檢測結果。
[0021]優(yōu)選的，在所述的晶圓缺陷的檢測方法中，進行抽真空之后，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過所述待測晶圓的缺口時產生衍射光，并通過所述光敏元件感測衍射光，從而實現(xiàn)所述缺口的檢測。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明實施例的晶圓缺陷的檢測裝置的結構示意圖；
[0027]圖2是采用本發(fā)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(fā)明實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(fā)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(jù)下面說明和權利要求書，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。
[0030]請參考圖1，其為本發(fā)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均設置于所述真空密閉容器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(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。
[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均設置于所述真空密閉容器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，光線的傳播會偏離直線方向，產生衍射現(xiàn)象，在所述光敏元件30的信號感測區(qū)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(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小的缺口。
[0040]相應的，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，也可以是表面已經形成有各種器件和結構的硅片，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]然后，關閉真空密閉容器10并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的內部處于聞真空狀態(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不會發(fā)生衍射現(xiàn)象，所述信號感測區(qū)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范圍相近的缺口 50a，會發(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，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(qū)域接收入射光之后，將光信號轉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輸出的信息進行數(shù)據(jù)采集和分析，并根據(jù)數(shù)據(jù)采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(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，通過計算公式可得到缺口 50a的長度d為
0.5_。可見，采用發(fā)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(fā)明實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小的缺口，并能夠根據(jù)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(fā)明較佳實施例的描述，并非對本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領域的普通技術人員根據(jù)上述揭示內容做的任何變更、修飾，均屬于權利要求書的保護范圍。
【權利要求】
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置于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行采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，其特征在于，進行抽真空之后，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)先權日:2014年4月8日
【發(fā)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