半导体检测装置及半导体工艺装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种半导体检测装置及半导体工艺装置，其中检测装置包括：晶圆承载装置，用于承载待检测晶圆；入射光系统，发射第一入射光；光束整形系统，将所述第一入射光整形成第一环形入射光，所述第一环形入射光经待检测晶圆的反射形成第一反射光；光学信号分拣系统，用于自所述第一反射光中分拣出非线性光学信号；控制系统，用于根据所述非线性光学信号获取所述待检测晶圆的第一缺陷信息。本实用新型专利技术用于实现制程中非破坏性的原子级缺陷检测，同时消除检测过程中非线性光学信号的各向异性。

Semiconductor detection device and semiconductor process device

【技术实现步骤摘要】
半导体检测装置及半导体工艺装置
本技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种半导体检测装置及半导体工艺装置。
技术介绍
在半导体制程中，容易因工艺或材料上的缺陷造成器件良率下降，并导致生产成本提高。现有的常规良率检测方式分为电学检测和线上量检测。其中，电学检测能够用于发现影响器件电学性能的缺陷。然而，常规的电学检测仅能应用于后段(简称BEOL，BackEndOfLine)或封装测试，无法在制程中实时发现问题并加以解决。即电学检测自问题出现至能够被检测的周期过长，容易造成无效制程的浪费，而且检测速度慢，无法实现批量化检测。另一种传统线上量检测虽然能够实现制程中的实时检测，例如扫描电镜检测、光学明视野检测等，但其检测类型具有局限性。具体的，线上量检测通常适用于宏观物理性缺陷，例如颗粒(particles)和图案缺陷(patterndefects)等，一旦检测需求进入原子尺寸级缺陷时，线上量检测即无法满足检测需求。综上，对于先进制程研发生产中由于采用新型材料及工艺流程所导致的原子级缺陷问题的实时检测，是目前半导体良率检测领域亟待解决的问题之一。
技术实现思路
本技术解决的问题是提供一种半导体检测装置及半导体工艺装置，用于实现制程中非破坏性的原子级缺陷检测，同时消除检测过程中非线性光学信号的各向异性。为解决上述问题，本技术提供一种半导体检测装置，包括：晶圆承载装置，用于承载待检测晶圆；入射光系统，发射第一入射光；光束整形系统，将所述第一入射光整形成第一环形入射光，所述第一环形入射光经待检测晶圆的反射形成第一反射光；光学信号分拣系统，用于自所述第一反射光中分拣出非线性光学信号；控制系统，用于根据所述非线性光学信号获取所述待检测晶圆的第一缺陷信息。可选的，所述光束整形系统包括：第一轴锥镜，用于会聚所述第一入射光形成第一会聚光；第二轴锥镜，用于发散所述第一会聚光形成所述第一环形入射光。可选的，还包括聚焦单元，所述聚焦单元包括透镜。可选的，所述透镜还包括通孔，所述通孔沿着所述透镜的中心轴贯穿所述透镜。可选的，所述非线性光学信号包括二次谐波信号、三次谐波信号、和频响应信号以及差频响应信号。可选的，还包括：晶圆对准对焦系统，所述晶圆对准对焦系统包括：成像单元，用于获取待检测晶圆表面不同位置的成像图案；传感器，用于获取所述待检测晶圆在第一方向上的位置信息，所述第一方向垂直于所述待检测晶圆表面。可选的，所述控制系统包括：成像运算单元，用于根据所述待检测晶圆表面不同位置的成像图案获取所述待检测晶圆的位置信息；第一位置控制单元，用于根据所述位置信息沿着平行基准平面方向移动所述晶圆承载装置，以实现第一环形入射光在所述待检测晶圆表面对准，所述基准平面平行于所述待检测晶圆表面。可选的，所述控制系统包括：第二位置控制单元，用于根据所述第一方向上的位置信息移动所述晶圆承载装置，以实现第一环形入射光在所述待检测晶圆表面对焦。可选的，所述入射光系统包括：第一光源，用于发射第一初始入射光；第一入射光调制单元，用于对所述第一初始入射光进行调制，形成第一初始调制入射光；分光器，用于通过所述第一初始调制入射光，形成发射至待检测晶圆的所述第一入射光。可选的，所述第一光源包括激光发射器。可选的，还包括：光学准直单元：用于准直所述第一反射光，经过准直后的第一反射光入射至所述光学信号分拣系统。可选的，还包括：光学准直单元：用于准直所述第一反射光，经过准直后的第一反射光分别经过所述光束整形系统、所述分光器后入射至所述光学信号分拣系统。可选的，所述光学信号分拣系统包括：滤光器，用于通过具有预设波长范围的部分第一反射光，以形成第一过渡光学信号；偏振器，用于通过具有预设偏振参数的所述第一过渡光学信号，以形成所述非线性光学信号。可选的，所述光学信号分拣系统包括：偏振器，用于通过具有预设偏振参数的部分第一反射光，以形成第二过渡光学信号；滤光器，用于通过具有预设波长范围的所述第二过渡光学信号，以形成所述非线性光学信号。可选的，还包括：主信号采集系统，用于获取所述非线性光学信号，并将所述非线性光学信号传输至所述控制系统。可选的，还包括：附加信号采集系统，用于自所述第一反射光中获取附加光学信号，并将所述附加光学信号传输至所述控制系统。可选的，所述晶圆承载装置包括：承载盘，用于承载待检测晶圆；设置于所述承载盘的固定装置，用于将待检测晶圆固定于承载盘表面；机械移动组件，用于驱动所述承载盘沿着平行所述待检测晶圆的表面运动。可选的，所述晶圆承载装置还包括旋转装置，用于驱动所述承载盘沿中心轴线自转。可选的，所述固定装置为真空吸盘或固定于承载盘边缘的卡扣。相应的，本技术还提供一种半导体工艺装置，包括：工艺腔，所述工艺腔上具有工艺窗口；上述的半导体检测装置，所述入射光系统、所述光束整形系统、所述光学信号分拣系统以及所述控制系统位于所述工艺腔外，且所述第一环形入射光通过所述工艺窗口垂直入射到所述待检测晶圆上。与现有技术相比，本技术的技术方案具有以下优点：入射光系统发射出第一入射光，在光学整形系统的作用下将第一入射光整形成第一环形入射光，在向自待检测晶圆表面反射的第一环形入射光中，分拣出用于检测的非线性光学信号。一方面利用非线性光学信号能够用于表征界面态电荷势阱缺陷、介质层固有电荷及缺陷或者半导体晶体结构缺陷，实现半导体制程中实时进行非破坏的半导体器件原子级缺陷检测；另外，待检测晶圆的方位角的差异导致非线性信号的各向异性，而方位角取决与入射面与晶格取向的夹角，当采用第一环形入射光作为入射光时，方位角的差异变成若干方位角的差异叠加，消除了方位角的差异，由于方位角的差异得到消除，从而非线性信号的各向异性也得到消除。附图说明图1至图11是本技术各实施例的半导体检测装置以及半导体工艺装置的结构示意图；图12是本技术实施例中第一环形入射光的扫描轨迹图；图13是本技术实施例的检测方法的流程示意图。具体实施方式如
技术介绍
所述，实现制程中实时检测原子级缺陷检测，是目前半导体良率检测领域亟待解决的问题之一。为了解决在半导体先进制程研发生产中由于新型材料与工艺流程中出现的原子级缺陷的实时检测问题，本技术实施例提供一种半导体检测装置及检测方法，利用向待检测晶圆表面入射环形光，不仅可以消除待检测晶圆在检测过程中的各项异性，同时能够自第一反射光中分拣出用于检测的非线性光学信号，以此表征界面态电荷势阱缺陷、介质层固有电荷及缺陷或者半导体晶体结构缺陷，从而实现非破坏性的半导体器件原子级缺陷检测。为使本技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施例做详细的说明。图1至图9是本技术各实施例的半导体检测装置的结构示意图。请参考图1，所述半导体检测装置的结构包括：晶圆承载装置100本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体检测装置，其特征在于，包括：/n晶圆承载装置，用于承载待检测晶圆；/n入射光系统，发射第一入射光；/n光束整形系统，将所述第一入射光整形成第一环形入射光，所述第一环形入射光经待检测晶圆的反射形成第一反射光；/n光学信号分拣系统，用于自所述第一反射光中分拣出非线性光学信号；/n控制系统，用于根据所述非线性光学信号获取所述待检测晶圆的第一缺陷信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体检测装置，其特征在于，包括：
晶圆承载装置，用于承载待检测晶圆；
入射光系统，发射第一入射光；
光束整形系统，将所述第一入射光整形成第一环形入射光，所述第一环形入射光经待检测晶圆的反射形成第一反射光；
光学信号分拣系统，用于自所述第一反射光中分拣出非线性光学信号；
控制系统，用于根据所述非线性光学信号获取所述待检测晶圆的第一缺陷信息。


2.如权利要求1所述的半导体检测装置，其特征在于，所述光束整形系统包括：第一轴锥镜，用于会聚所述第一入射光形成第一会聚光；第二轴锥镜，用于发散所述第一会聚光形成所述第一环形入射光。


3.如权利要求1所述的半导体检测装置，其特征在于，还包括聚焦单元，所述聚焦单元包括透镜。


4.如权利要求3所述的半导体检测装置，其特征在于，所述透镜还包括通孔，所述通孔沿着所述透镜的中心轴贯穿所述透镜。


5.如权利要求1所述的半导体检测装置，其特征在于，所述非线性光学信号包括二次谐波信号、三次谐波信号、和频响应信号以及差频响应信号。


6.如权利要求1所述的半导体检测装置，其特征在于，还包括：晶圆对准对焦系统，所述晶圆对准对焦系统包括：成像单元，用于获取待检测晶圆表面不同位置的成像图案；传感器，用于获取所述待检测晶圆在第一方向上的位置信息，所述第一方向垂直于所述待检测晶圆表面。


7.如权利要求6所述的半导体检测装置，其特征在于，所述控制系统包括：成像运算单元，用于根据所述待检测晶圆表面不同位置的成像图案获取所述待检测晶圆的位置信息；第一位置控制单元，用于根据所述位置信息沿着平行基准平面方向移动所述晶圆承载装置，以实现第一环形入射光在所述待检测晶圆表面对准，所述基准平面平行于所述待检测晶圆表面。


8.如权利要求6所述的半导体检测装置，其特征在于，所述控制系统包括：第二位置控制单元，用于根据所述第一方向上的位置信息移动所述晶圆承载装置，以实现第一环形入射光在所述待检测晶圆表面对焦。


9.如权利要求1所述的半导体检测装置，其特征在于，所述入射光系统包括：第一光源，用于发射第一初始入射光；第一入射光调制单元，用于对所述第一初始入射光进行调制，形成第一初始调制入射光；分光器，用于通过所述第一初始调制入射光，形成发射至待检测晶圆的所述第一入射光。


10.如权利要求9所述的半导体检...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海鹏，
申请(专利权)人：紫创南京科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32