半导体检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种半导体检测装置及检测方法，其中半导体检测装置，包括：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表面分别发射第一入射光和第二入射光，所述第一入射光和所述第二入射光在相同时间、相同入射点经待检测晶圆的反射形成和频反射光；光学信号分拣系统，用于自所述和频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缺陷信息。本发明专利技术实现制程中非破坏性的分子级的缺陷检测。

【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
光刻工艺是制作半导体和集成电路为图形结构的关键性工艺，其工艺质量直接影响着器件的产品率、可靠性、器件性能以及使用寿命等参数指标的稳定性和提高。光刻工艺采用的光刻胶一般是有机聚合物材料的混合物，一般包括光活性物质，溶剂，添加剂，还有树脂分子。光刻工艺中，光刻胶被均匀涂覆与晶圆表面，经过光刻机曝光后，通过特定的光化学反应改变光刻胶中有效成分的分子结构，再经过显影工艺从而将掩模上的图案转换为光刻胶上。经过后续工艺，该图案再转换到晶圆。随着半导体技术的不断发展，工艺设备的更新和工艺环境的改善，已经使得现在的光刻工艺有了质的飞越。但是由于其工艺过程和内容的特殊性，同时器件的掩膜板的图形越来越复杂，图形面积越做越大，线条要求越来越细，器件性能和精度要求越来越高，就目前的工艺条件来讲，整个光刻工艺流程并不能摆脱或完全摆脱人工的参与，同时还有工艺设备的稳定性、工艺原料的影响等因素依然存在。在光刻胶中的有效成分，尤其是光化学活性分子的有效成分及分子结构是实现光刻胶功能的关键。因此，如何实现对光刻胶分子级的缺陷检测，同时又不产生破坏性的损害，对于节约工艺成本和工艺周期具有非常显著的作用。随着光刻工艺的改进以及图案关键尺寸的缩微，每一代工艺中光刻胶层的厚度也在不断减小。传统的红外吸收光谱方法测量光刻胶层的有效分子结构在整个光刻工艺中的均匀度变化就无法实现。因为红外吸收光谱信号对于生产中的晶圆上的光刻胶薄膜无法产生有效的信号。因而半导体工艺生产线需要一种能够有效且灵敏地线上检测手段。特别是光刻工艺演化至极紫外(EUV)波段，无论是光刻胶薄膜厚度的缩微还是光刻胶层中有效分子尺度的分布均匀度都对线上检测原理提出了前所未有的挑战。
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分子级的缺陷检测，有利于成本的节约和工艺周期的缩短，提高生产率。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：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表面分别发射第一入射光和第二入射光，所述第一入射光和所述第二入射光在相同时间、相同入射点经待检测晶圆的反射形成和频反射光；光学信号分拣系统，用于自所述和频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缺陷信息。可选的，所述非线性光学信号包括和频响应信号或差频响应信号。可选的，所述入射光系统包括：光源，用于发射第一初始入射光和第二初始入射光；入射光调制单元，包括第一子入射光调制单元和第二子入射光调制单元，所述第一子入射光调制单元，用于对所述第一初始入射光进行调制，形成发射至待检测晶圆的所述第一入射光；所述第二子入射光调制单元，用于对所述第二初始入射光进行调制，形成发射至待检测晶圆的所述第二入射光；脉冲延迟单元，用于延迟所述第一入射光，使得所述第一入射光和所述第二入射光在相同时间入射到待检测晶圆的表面。可选的，所述光源包括激光发射器。可选的，所述第一子入射光调制单元包括：包括第一调制装置，用于改变所述第一初始入射光的光强、偏振参数和焦距中的一者或多者；第一监控装置，用于监控所述第一入射光的入射光信息，并将所述第一入射光信息反馈至所述控制系统。可选的，所述第二子入射光调制单元：包括第二调制装置，用于改变所述第二初始入射光的光强、偏振参数和焦距中的一者或多者；第二监控装置，用于监控所述第二入射光的入射光信息，并将所述第二入射光信息反馈至所述控制系统。可选的，所述入射光系统还包括：聚焦单元：用于将所述第一入射光和所述第二入射光聚焦于所述待检测晶圆的相同入射点。可选的，所述聚焦单元包括第一聚焦子单元和第二聚焦子单元，所述第一聚焦子单元将所述第一入射光聚焦于所述待检测晶圆的第一入射点，所述第二聚焦子单元将所述第二入射光聚焦于所述待检测晶圆的第二入射点，所述第一入射点和所述第二入射点重合。可选的，还包括：光学准直单元：用于准直所述和频反射光，并使准直后的和频反射光传输至所述光学信号分拣系统。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平行基准平面的方向移动所述承载装置，所述基准平面平行于所述待检测晶圆的表面。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承载装置，以实现第一入射光和第二入射光在所述待检测晶圆的表面对焦。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所述和频反射光，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所述和频反射光，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，所述光学信号分拣系统还包括调制单元，所述调制单元对所述和频反射光进行调制并监控调制后的和频反射光的反射光信息，并将所述反射光信息反馈至所述控制系统。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沿着平行所述待检测晶圆的表面运动。可选的，所述承载装置还包括：旋转装置，用于驱动所述承载盘沿所述承载盘的中心轴线自转。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。可选的，所述第一入射光为红外光或可见光。可选的，当所述第一入射光为红外光的时候，所述第二入射光为可见光；当所述第一入射光为可见光时，所述第二入射光为红外光。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；向所述待检测晶圆表面发射第一入射光和第二入射光，所述第一入射光和所述第二入射光在相同时间、相同入射点经待检测晶圆的反射形成和频反射光；获取和频反射光，并从所述和频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缺陷信息。可选的，所述待检测晶圆包括：基底、以及位于基底表面的光刻胶，所述光刻胶为曝光前的光刻胶或曝光后的光刻胶。可选的，当所述光刻胶为曝光前的光刻胶时，所述缺陷信息包括：曝光前的光刻胶固有的光化学活性分子分布及分子结构信息缺陷。可选的，当所述光刻胶为曝光后的光刻胶时，所述缺陷信本文档来自技高网...

【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表面分别发射第一入射光和第二入射光，所述第一入射光和所述第二入射光在相同时间、相同入射点经待检测晶圆的反射形成和频反射光；/n光学信号分拣系统，用于自所述和频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：
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表面分别发射第一入射光和第二入射光，所述第一入射光和所述第二入射光在相同时间、相同入射点经待检测晶圆的反射形成和频反射光；
光学信号分拣系统，用于自所述和频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和频响应信号或差频响应信号。


3.如权利要求1所述的半导体检测装置，其特征在于，所述入射光系统包括：光源，用于发射第一初始入射光和第二初始入射光；入射光调制单元，包括第一子入射光调制单元和第二子入射光调制单元，所述第一子入射光调制单元，用于对所述第一初始入射光进行调制，形成发射至待检测晶圆的所述第一入射光；所述第二子入射光调制单元，用于对所述第二初始入射光进行调制，形成发射至待检测晶圆的所述第二入射光；脉冲延迟单元，用于延迟所述第一入射光，使得所述第一入射光和所述第二入射光在相同时间入射到待检测晶圆的表面。


4.如权利要求3所述的半导体检测装置，其特征在于，所述光源包括激光发射器。


5.如权利要求3所述的半导体检测装置，其特征在于，所述第一子入射光调制单元包括：包括第一调制装置，用于改变所述第一初始入射光的光强、偏振参数和焦距中的一者或多者；第一监控装置，用于监控所述第一入射光的入射光信息，并将所述第一入射光信息反馈至所述控制系统。


6.如权利要求3所述的半导体检测装置，其特征在于，所述第二子入射光调制单元：包括第二调制装置，用于改变所述第二初始入射光的光强、偏振参数和焦距中的一者或多者；第二监控装置，用于监控所述第二入射光的入射光信息，并将所述第二入射光信息反馈至所述控制系统。


7.如权利要求1所述的半导体检测装置，其特征在于，所述入射光系统还包括：聚焦单元：用于将所述第一入射光和所述第二入射光聚焦于所述待检测晶圆的相同入射点。


8.如权利要求7所述的半导体检测装置，其特征在于，所述聚焦单元包括第一聚焦子单元和第二聚焦子单元，所述第一聚焦子单元将所述第一入射光聚焦于所述待检测晶圆的第一入射点，所述第二聚焦子单元将所述第二入射光聚焦于所述待检测晶圆的第二入射点，所述第一入射点和所述第二入射点重合。


9.如权利要求1所述的半导体检测装置，其特征在于，还包括：光学准直单元：用于准直所述和频反射光，并使准直后的和频反射光传输至所述光学信号分拣系统。


10.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。


11.如权利要求10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平行基准平面的方向移动所述承载装置，所述基准平面平行于所述待检测晶圆的表面。


12.如权利要求10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承载装置，以实现第一入射光和第二入射光在所述待检测晶圆的表面对焦。


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：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。


14.如权利要求1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：发明
国别省市：江苏;32