晶圆缺陷检测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供的一种晶圆缺陷检测系统及方法，通过采用独特的光源设计，匹配最优的光线采集器和光线检测通道，可以有效提取晶圆不同缺陷的近紫外、近红外和可见光光波段能量以及特征光谱，进而有效检测碳化硅基底和外延缺陷，识别缺陷并准确分类，追溯缺陷的源头和演化过程，对晶圆制程工艺的改善，给出相应的数据支撑。据支撑。据支撑。

【技术实现步骤摘要】
晶圆缺陷检测系统及方法


[0001]本专利技术涉及晶圆检测
，尤其涉及一种晶圆缺陷检测系统及方法。

技术介绍

[0002]晶圆缺陷检测是半导体制造中至关重要的一环。晶圆在生产过程中容易造成破损、隐裂、划伤等各种缺陷，特别是凹坑、凸起、隐裂等缺陷属于非常难以检测的缺陷。这些缺陷会影响芯片的功能和性能，甚至导致芯片失效。因此，对晶圆缺陷进行有效的检测和分析是非常必要的。
[0003]晶圆缺陷检测技术，有助于提高芯片制程的良率，提高生产效率，降低生产成本。随着第三代半导体材料碳化硅晶圆在工业领域的应用越来越广泛，使得有效识别碳化硅晶圆的缺陷、进而对缺陷进行分类并追溯缺陷的变化过程变得尤为重要，这不仅可以指导制程工艺的改进方向，还可以有效降低碳化硅的生产成本，并提高器件的最终性能。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的部分或全部问题，本专利技术第一方面提供一种晶圆缺陷检测系统，包括：
[0005]运动平台、第一光源、第二光源、第三光源、光线收集器、光线检测通道以及控制器；
[0006]所述运动平台，其经配置以紧固晶圆且选择性致动所述晶圆，以便使用所述第一光源、所述第二光源、所述第三光源执行扫描过程；
[0007]所述第一光源，其经配置以沿着第一方向将斜照明波长的光束引导到所述晶圆的一部分上；
[0008]所述第二光源，其经配置以沿着第二方向将不同于所述第一光源波长的光束引导到所述晶圆的一部分上；
[0009]所述第三光源，其经配置以沿着第二方向将不同于所述第一光源波长和所述第二光源波长的光束引导到所述晶圆的一部分上；
[0010]所述光线收集器，其经配置采用椭球镜收集来自所述晶圆的辐射光；
[0011]所述光线检测通道，其经配置以接收所述光线收集器收集的辐射光并用于检测，包括三个光电倍增管探测通道和一个光谱仪探测通道；
[0012]所述控制器，其经配置用于处理所述三个光电倍增管和所述一个光谱仪获得的信号并且将信号传输给计算机，生成晶圆的图像，所述三个光电倍增管和所述一个光谱仪的输出端与控制器的输入端相连，所述控制器的输出端外接至计算机。
[0013]进一步地，所述运动平台其经配置为采用直线扫描，或者采用螺旋线扫描。
[0014]进一步地，所述第一光源，其经配置采用第一激光器发出光束，所述第一激光器发出的光束经偏振片调制成具有一定偏振状态的光束，而后经聚光装置聚焦后斜射入至所述晶圆的所述表面，斜入射的角度为与垂直于所述晶圆的所述表面的方向≥55度。
[0015]进一步地，所述第二光源和所述第三光源经配置采用分别第二激光器和第三激光器发出光束，所述第二激光器和第三激光器发出的光束先经过一个二向色分束镜，而后经偏振片调制成具有一定偏振状态的光束，而后经聚光装置聚焦后射入至晶圆的表面，入射的角度为与垂直于所述晶圆的所述表面的方向≤20度。
[0016]进一步地，所述椭球镜的长轴垂直于运动平台，
[0017]所述椭球镜的顶部开有小孔光阑，
[0018]所述椭球镜的底部具有第一开口，第一开口正对待检测晶圆，以便待检测晶圆表面反射、散射及光致发光光束能够进入椭球镜的内部，
[0019]所述椭球镜的第一焦点处设置两个第二开口，第一光源发射的光从一个第二开口进入并照射在运动平台上的晶圆之上，其反射光从另一个第二开口射出，第一吸光器15设置在另一个第二开口处，
[0020]所述椭球镜的第二焦点处设置两个第三开口，第二光源发射的光从一个第三开口进入并照射在运动平台上的晶圆之上，其反射光从另一个第三开口射出；第三光源发射的光从另一个第三开口进入并照射在运动平台上的晶圆之上，其反射光从一个第三开口射出。
[0021]进一步地，所述三个光电倍增管探测通道，分别配置有近紫外光滤光片、可见光滤光片和近红外滤光片，基于所述三个光电倍增管探测通道中的至少一个测量出的特性，检测一种或者多种散射光缺陷。
[0022]进一步地，基于所述一个光谱仪探测通道的光谱特性和所述三个光电倍增管探测通道中的至少一个测量出的特性，检测一种或者多种光致发光缺陷。
[0023]进一步地，所述控制器经配置用于控制与所述运动平台、所述第一光源、所述第二光源、所述第三光源、所述光线检测通道之间的通信。
[0024]本专利技术第二方面提供一种晶圆缺陷检测方法，包括：
[0025]沿着第一方向将所述第一光源的光束引导到所述晶圆的一部分上；
[0026]沿着第二方向将所述第二光源和所述第三光源的光束引导到所述晶圆的一部分上；
[0027]收集来自所述晶圆的辐射，来自所述晶圆的所述辐射包含由所述晶圆的一或多个缺陷弹性散射的辐射或由所述晶圆的所述一或多个光致发光缺陷发射的光致发光辐射中的至少一者；
[0028]测量来自所述晶圆的所述辐射的光谱特性；
[0029]将来自所述晶圆的所述辐射分离成近紫外光波段、可见光波段和近红外波段；
[0030]测量所述辐射的近紫外光波段、可见光波段和近红外波段中的至少一者的一或多个特性；
[0031]基于所述辐射的近紫外光波段、可见光波段和近红外波段中的至少一者的经测量的所述一或多个特性来检测一种或者多种散射缺陷；以及
[0032]基于所述辐射的光谱特性和所述辐射的近紫外光波段、可见光波段和近红外波段中的至少一者的经测量的所述一或多个特性来检测一种或者多种光致发光缺陷。
[0033]进一步地，扫描待检测晶圆，基于每一扫描位置对应的缺陷信息以及扫描坐标信息形成缺陷分布图；
[0034]根据所述光谱仪检测的光谱特性确定所述缺陷分布区域处的晶圆衬底生长情况。
[0035]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0036]1、本专利技术采用三个光源，并且光源照射角度包括高角度照明和低角度照明。两个高角度照射光源对称放置，使整个光路更加紧凑，减少反射光对背景的干扰。同时采用三种光波长的光源，针对不同外延层厚度和晶圆内部的缺陷提供最佳的信噪比。
[0037]2、本专利技术中的三个光电倍增管探测通道，可以同时检测晶圆的近紫外光波段能量，近红外光波段能量，可见光光波段能量。三个探测通道采用光电倍增管作为光电探测器，有极高的光电灵敏度，有效地探测微光的能量。
[0038]3、本专利技术集成了光谱仪探测通道，在高空间分辨率情况下，可以测量晶圆表面任意区域的光谱，对光致发光的缺陷进行精确测量和分析。
[0039]4、本专利技术的椭球反射镜，采用了两段式的结构，增加了采集角度，保证了加工精度，提高了探测灵敏度。
附图说明
[0040]为进一步阐明本专利技术的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本专利技术的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本专利技术的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。
[0041]图1为本专利技术一个实施例的晶圆缺陷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆缺陷检测系统，其特征在于，包括：运动平台、第一光源、第二光源、第三光源、光线收集器、光线检测通道以及控制器；所述运动平台，其经配置以紧固晶圆且选择性致动所述晶圆，以便使用所述第一光源、所述第二光源、所述第三光源执行扫描过程；所述第一光源，其经配置以沿着第一方向将斜照明波长的光束引导到所述晶圆的一部分上；所述第二光源，其经配置以沿着第二方向将不同于所述第一光源波长的光束引导到所述晶圆的一部分上；所述第三光源，其经配置以沿着第二方向将不同于所述第一光源波长和所述第二光源波长的光束引导到所述晶圆的一部分上；所述光线收集器，其经配置采用椭球镜收集来自所述晶圆的辐射光；所述光线检测通道，其经配置以接收所述光线收集器收集的辐射光并用于检测，包括三个光电倍增管探测通道和一个光谱仪探测通道；所述控制器，其经配置用于处理所述三个光电倍增管和所述一个光谱仪获得的信号并且将信号传输给计算机，生成晶圆的图像，所述三个光电倍增管和所述一个光谱仪的输出端与控制器的输入端相连，所述控制器的输出端外接至计算机。2.根据权利要求1所述的一种晶圆缺陷检测系统，其特征在于，所述运动平台其经配置为采用直线扫描，或者采用螺旋线扫描。3.根据权利要求1所述的一种晶圆缺陷检测系统，其特征在于，所述第一光源，其经配置采用第一激光器发出光束，所述第一激光器发出的光束经偏振片调制成具有一定偏振状态的光束，而后经聚光装置聚焦后斜射入至所述晶圆的所述表面，斜入射的角度为与垂直于所述晶圆的所述表面的方向≥55度。4.根据权利要求1所述的一种晶圆缺陷检测系统，其特征在于，所述第二光源和所述第三光源经配置采用分别第二激光器和第三激光器发出光束，所述第二激光器和第三激光器发出的光束先经过一个二向色分束镜，而后经偏振片调制成具有一定偏振状态的光束，而后经聚光装置聚焦后射入至晶圆的表面，入射的角度为与垂直于所述晶圆的所述表面的方向≤20度。5.根据权利要求1所述的一种晶圆缺陷检测系统，其特征在于，所述椭球镜的长轴垂直于运动平台，所述椭球镜的顶部开有小孔光阑，所述椭球镜的底部具有第一开口，第一开口正对待检测晶圆，以便待检测晶圆表面反射、散射及光致发光光束能够进入椭球镜的内部，所述椭球镜的第一焦点处设置两个第二开口，第一光源发射的光从一个第二开口进入并照射在运动平台上的晶圆之上，其反射光从另...

【专利技术属性】
技术研发人员：林子棋，张兴华，余先育，唐德明，
申请(专利权)人：上海优睿谱半导体设备有限公司，
类型：发明
国别省市：