半导体检测装置及检测方法制造方法及图纸

一种半导体检测装置及检测方法。其中的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，用于向所述待检测晶圆发射第一入射光，所述第一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。所述半导体检测装置能够实现制程中的非破坏性原子级缺陷检测。

Semiconductor testing device and testing method

【技术实现步骤摘要】
半导体检测装置及检测方法
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种半导体检测装置及检测方法。
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
本专利技术解决的问题是提供一种半导体检测装置及检测方法，用于实现制程中非破坏性的原子级缺陷检测。为解决上述问题，本专利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，用于向所述待检测晶圆发射第一入射光，所述第一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，包括：成像单元，用于获取待测晶圆表面不同位置的成像图案；传感器，用于获取所述待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，用于根据待测晶圆表面不同位置的成像图案获取所述待测晶圆的位置信息；第一位置控制单元，用于根据所述位置信息沿平行基准平面的方向移动所述晶圆承载装置，所述基准平面平行于所述待测晶圆表面。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，以实现第一入射光在所述待测晶圆表面对焦。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，形成发射至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，所述第一入射光调制单元：调制装置，用于改变所述初始入射光的光强、偏振参数和焦距中的一者或多者；监控装置，用于监控所述第一入射光的入射光信息，并将所述入射光信息反馈至所述控制系统。可选的，入射光信息包括：功率、光强、偏振参数和光脉冲参数。可选的，所述入射光系统还包括：第二光源，用于向所述待检测晶圆发射第二入射光，所述第二入射光经待检测晶圆的反射形成第二反射光。可选的，还包括：附加信号采集系统，用于根据所述第二反射光获取附加光学信号，并将所述附加光学信号传输至所述控制系统。可选的，所述入射光系统还包括：第二入射光调制单元，用于对所述第二入射光进行调制后，将调制后的第二入射光发射至待检测晶圆表面。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，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，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，所述承载装置包括：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运动。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。可选的，还包括：聚焦单元：用于将第一入射光聚焦于待检测单元表面。可选的，还包括：光学准直单元：用于准直所述第一反射光，并使准直后的第一反射光入射至所述光学信号分拣系统。相应的，本专利技术还提供一种采用上述半导体检测装置进行的检测方法，包括：提供待检测晶圆；向所述待检测晶圆发射第一入射光，所述第一入射光经待检测晶圆的反射形成第一反射光；获取所述第一反射光，并从所述第一反射光中分拣出非线性光学信号；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，所述待测晶圆包括：基底、以及位于基底表面的介质层。可选的，所述第一缺陷信息包括所述基底与介质层之间界面处的界面电学属性缺陷；所述界面电学属性缺陷包括：界面态电荷势阱缺陷、介质层固有电荷分布及缺陷以及基底半导体参杂浓度。可选的，所述待测晶圆包括：基底、以及位于基底表面的半导体层；所述半导体层的材料为化合物半导体材料或单质半导体材料。可选的，化合物半导体材料包括砷化镓、氮化镓或碳化硅；所述半导体层的形成工艺包括外延工艺。可选的，所述第一缺陷信息包括：晶体结构缺陷、半导体层内部应力分布以及半导体层的外延厚度。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术的半导体检测装置的技术方案中，能够自待检测晶圆表面反射的第一反射光中，分拣出用于检测的非线性光学信号。而所述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。从而实现在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。而且，实时半导体检测装置能够实现批量化检测，有利于缩短半导体制程周期、降低成本。本专利技术的检测方法中，能够通过第一反射光中分拣出的非线性光学信号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，从而实现在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，有利于缩短半导体制程周期、降低成本，实现批量化缺陷检测。附图说明图1至图8是本专利技术各实施例的半导体检测装置的结构示意图；图9是本专利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，本专利技术实施例提供一种半导体检测装置及检测方法。在所述半导体检测装置中，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，用于向所述待检测晶圆发射第一入射光，所述第一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，用于向所述待检测晶圆发射第一入射光，所述第一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。


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：晶圆对准对焦系统，包括：成像单元，用于获取待测晶圆表面不同位置的成像图案；传感器，用于获取所述待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测晶圆表面。


4.如权利要求3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，用于根据待测晶圆表面不同位置的成像图案获取所述待测晶圆的位置信息；第一位置控制单元，用于根据所述位置信息沿平行基准平面的方向移动所述晶圆承载装置，所述基准平面平行于所述待测晶圆表面。


5.如权利要求3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，以实现第一入射光在所述待测晶圆表面对焦。


6.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，形成发射至晶圆的所述第一入射光。


7.如权利要求6所述的半导体检测装置，其特征在于，所述第一光源包括激光发射器。


8.如权利要求6所述的半导体检测装置，其特征在于，所述第一入射光调制单元：调制装置，用于改变所述初始入射光的光强、偏振参数和焦距中的一者或多者；监控装置，用于监控所述第一入射光的入射光信息，并将所述入射光信息反馈至所述控制系统。


9.如权利要求8所述的半导体检测装置，其特征在于，入射光信息包括：功率、光强、偏振参数和光脉冲参数。


10.如权利要求6所述的半导体检测装置，其特征在于，所述入射光系统还包括：第二光源，用于向所述待检测晶圆发射第二入射光，所述第二入射光经待检测晶圆的反射形成第二反射光。


11.如权利要求10所述的半导体检测装置，其特征在于，还包括：附加信号采集系统，用于根据所述第二反射光获取附加光学信号，并将所述附加光学信号传输至所述控制系统。


12.如权利要求10所述的半导体检测装置，其特征在于，所述入射光系统还包括：第二入射光调制单元，用于对所述第二入射光进行调制后，将调制后的第二入射光发射至待检测晶圆表面。


13.如权利要求1所述的半导体检测装置，其特征在于，还包括：附加信号采集系统，用于自所述第...

【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：发明
国别省市：江苏;32