半导体检测装置及其检测方法制造方法及图纸

一种半导体检测装置及其检测方法，半导体检测装置包括：晶圆承载装置；电晕放电系统，用于对待检测晶圆表面进行电晕喷电；电荷检测系统，用于检测待检测晶圆表面沉积的正离子或负离子的电荷量；入射光系统，用于向待检测晶圆发射第一入射光，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，用于自第一反射光中分拣出非线性光学信号；控制系统，用于获取待检测晶圆的第一缺陷信息。采用电晕放电系统在待检测晶圆表面沉积电荷，对材料内电场实现可控的非接触式调制，从而更全面地测量材料电学属性，特别是对内电场或者能带弯曲敏感的属性。在某些特定条件，通过这种非接触式的外加电场调制，还可以增强表征材料属性的信号强度。

【技术实现步骤摘要】
半导体检测装置及其检测方法
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其检测方法。
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，在半导体先进制程研发生产中，更全面地测量材料电学属性，增强表征材料属性的信号强度，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，采用电晕放电系统在所述待检测晶圆表面沉积电荷，有助于更全面地测量材料电学属性，还可以增强表征材料属性的信号强度。为解决上述问题，本专利技术提供一种半导体检测装置，所述半导体检测装置包括：晶圆承载装置，用于承载待检测晶圆；电晕放电系统，用于对所述待检测晶圆表面进行电晕喷电；电荷检测系统，用于检测所述待检测晶圆表面沉积的正离子或者负离子的电荷量；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，所述电晕放电系统包括：电晕枪，所述电晕枪具有针状电晕电极，所述针状电晕电极放电，使所述待检测晶圆周围空气产生电离作用而形成正负离子，正离子或者负离子沉积于所述待检测晶圆表面；电晕驱动部，用于为所述针状电晕电极放电施加电压。可选的，所述控制系统包括：电晕放电控制部，用于接收所述电荷检测系统检测的电荷量信息，并根据所述电荷量信息，控制所述电晕驱动部的启闭。可选的，所述电荷检测系统包括：传感器，用于获取所述待检测晶圆表面的瞬时位移电流信息；探测部，用于根据所述传感器获取的所述瞬时位移电流信息，探测所述待检测晶圆表面沉积的正离子或者负离子的电荷量。可选的，所述传感器位于所述晶圆承载装置上。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包括：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；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，所述入射光信息包括：功率、光强、偏振参数和光脉冲参数。可选的，所述半导体检测装置还包括：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所述第一反射光。可选的，所述半导体检测装置还包括：第一聚焦单元，用于将所述第一环形入射光聚焦至所述待检测晶圆表面。可选的，所述电晕枪位于所述光束整形系统与所述待检测晶圆之间。可选的，所述电晕枪位于所述光束整形系统的一侧，且所述电晕枪与所述光束整形系统朝向所述待检测晶圆的投影具有间隔。可选的，所述入射光系统还用于向所述待检测晶圆表面发射第二入射光，所述第二入射光经待检测晶圆的反射形成第二反射光，所述第一入射光和所述第二入射光在相同时间、相同入射点入射所述待检测晶圆表面。可选的，所述入射光系统还包括：第二光源，用于发射第二初始入射光；第二入射光调制单元，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，所述入射光系统还包括：第二聚焦单元：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，所述针状电晕电极对准所述第一入射光和所述第二入射光聚焦的相同入射点。可选的，所述半导体检测装置还包括：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，所述半导体检测装置还包括：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，所述半导体检测装置还包括：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；变换器，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，所述半导体检测装置还包括：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运动。可选的，所述半导体检测装置还包括：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；对所述待检测晶圆表面进行第一电晕喷电；向所述待检测晶圆发射第一子入射光，所述第一子入射光经待检测晶圆的反射形成第一子反射光；获取所述第一子反射光，并从所述第一子反射光中分拣出第一非线性光学信号，测量所述第一非线性光学信号强度作为第一信号强度；对所述待检本文档来自技高网...

【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电晕放电系统，用于对所述待检测晶圆表面进行电晕喷电；/n电荷检测系统，用于检测所述待检测晶圆表面沉积的正离子或者负离子的电荷量；/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；
电晕放电系统，用于对所述待检测晶圆表面进行电晕喷电；
电荷检测系统，用于检测所述待检测晶圆表面沉积的正离子或者负离子的电荷量；
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，所述电晕放电系统包括：
电晕枪，所述电晕枪具有针状电晕电极，所述针状电晕电极放电，使所述待检测晶圆周围空气产生电离作用而形成正负离子，正离子或者负离子沉积于所述待检测晶圆表面；
电晕驱动部，用于为所述针状电晕电极放电施加电压。


3.如权利要求2所述的半导体检测装置，其特征在于，所述控制系统包括：
电晕放电控制部，用于接收所述电荷检测系统检测的电荷量信息，并根据所述电荷量信息，控制所述电晕驱动部的启闭。


4.如权利要求1所述的半导体检测装置，其特征在于，所述电荷检测系统包括：
传感器，用于获取所述待检测晶圆表面的瞬时位移电流信息；
探测部，用于根据所述传感器获取的所述瞬时位移电流信息，探测所述待检测晶圆表面沉积的正离子或者负离子的电荷量。


5.如权利要求4所述的半导体检测装置，其特征在于，所述传感器位于所述晶圆承载装置上。


6.如权利要求2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，形成发射至所述待检测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包括：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；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，所述入射光信息包括：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，还包括：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所述第一反射光。


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：第一聚焦单元，用于将所述第一环形入射光聚焦至所述待检测晶圆表面。


12.如权利要求11所述的半导体检测装置，其特征在于，所述电晕枪位于所述光束整形系统与所述待检测晶圆之间。


13.如权利要求11所述的半导体检测装置，其特征在于，所述电晕枪位于所述光束整形系统的一侧，且所述电晕枪与所述光束整形系统朝向所述待检测晶圆的投影具有间隔。


14.如权利要求6所述的半导体检测装置，其特征在于，所述入射光系统还用于向所述待检测晶圆表面发射第二入射光，所述第二入射光经待检测晶圆的反射形成第二反射光，所述第一入射光和所述第二入射光在相同时间、相同入射点入射所述待检测晶圆表面。


15.如权利要求14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，用于发射第二初始入射光；第二入射光调制单元，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。


16.如权利要求15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。


17.如权利要求16所述的半导体检测装置，其特征在于，所述针状电晕电极对准所述第一入射光和所述第二入射光聚焦的相同入射点。


18.如权利要求15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。


19.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。


20.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。


21.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...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海鹏，张宇啸，任文墨，
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