本發(fā)明半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種晶圓顆粒檢測(cè)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

在半導(dǎo)體工藝中，晶圓表面的清潔度是影響半導(dǎo)體器件可靠性的重要因素之一。尤其是在光刻機(jī)作業(yè)時(shí)，光刻機(jī)臺(tái)會(huì)因?yàn)榫П愁w粒的存在造成工作異常，可能觸發(fā)聚焦光斑或者連續(xù)多片聚焦差異，嚴(yán)重時(shí)可造成晶圓的返工和機(jī)臺(tái)的宕機(jī)，因此，對(duì)晶圓顆粒的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)非常重要。

目前，常用的晶圓顆粒檢測(cè)方法有兩種：人工檢測(cè)法，在無菌、無塵條件下依靠顯微鏡對(duì)晶圓顆粒進(jìn)行人工檢測(cè)，及時(shí)檢測(cè)出晶圓表面上的缺陷和顆粒，防止清潔度不夠的晶圓進(jìn)入機(jī)臺(tái)，以保障晶圓制造的工藝品質(zhì)，但是人工檢測(cè)具有效率低、誤差大的缺點(diǎn)；光學(xué)檢測(cè)方法，通過使用光學(xué)散射強(qiáng)度測(cè)量技術(shù)來探測(cè)晶圓表面顆粒的有無、顆粒在晶圓表面的空間分布等具有不破壞晶圓表面的清潔度、可實(shí)時(shí)檢測(cè)等的優(yōu)點(diǎn)，越來越受到半導(dǎo)體制造商的青睞，成為最常用的晶圓檢測(cè)方法之一。通常在光學(xué)檢測(cè)裝置中，激光器發(fā)出的檢測(cè)光照射到晶圓上，在晶圓表面會(huì)形成橢圓形光斑，通過晶圓卡盤的移動(dòng)，使所述橢圓形光斑掃描整片晶圓，檢測(cè)光在晶圓表面發(fā)生反射，如果檢測(cè)光投射到顆粒上，會(huì)被顆粒散射，反射光的強(qiáng)度會(huì)變小，以獲取晶圓表面顆粒的位置信息。通常情況下，上述晶圓表面光斑的最大直徑為3微米至15微米，而晶圓的直徑為200毫米至500毫米不等，因此所述橢圓形光斑如掃描整個(gè)晶圓，會(huì)花費(fèi)較長(zhǎng)的檢測(cè)時(shí)間，效率低下。

綜上所述，現(xiàn)有的晶圓顆粒檢測(cè)技術(shù)中，采用人工檢測(cè)時(shí)，較為依賴人工，且存在較大的系統(tǒng)誤差；采用光學(xué)檢測(cè)法，檢測(cè)的速度較慢，進(jìn)而影響了晶圓的加工效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種晶圓顆粒檢測(cè)系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中晶圓顆粒檢測(cè)速度較低的問題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種晶圓顆粒檢測(cè)系統(tǒng)，包括：

用于承載晶圓的托盤，所述托盤能夠繞其軸線自轉(zhuǎn)；

用于測(cè)定所述托盤旋轉(zhuǎn)角度的角度傳感器，所述角度傳感器與一控制器連接；

激光模組，所述激光模組包括激光發(fā)射器和與所述激光發(fā)射器相匹配的激光接收器，所述激光發(fā)射器用于發(fā)射入射激光至所述晶圓，所述激光接收器用于接收所述晶圓反射的反射激光，所述激光發(fā)射器和所述激光接收器能夠沿著所述晶圓的徑向做直線運(yùn)動(dòng)，所述激光發(fā)射器和所述激光接收器均與所述控制器連接；

用于拍攝所述晶圓圖像的光電相機(jī)，所述光電相機(jī)與所述控制器連接。

進(jìn)一步的，所述托盤由光吸收材料制成，所述托盤具有一個(gè)與所述晶圓形狀相匹配的槽。

進(jìn)一步的，所述激光模組至少為兩組。

進(jìn)一步的，所述入射激光照射所述晶圓的入射角為45°。

進(jìn)一步的，所述入射激光照射在所述晶圓上的光斑最大直徑為r，以第一方向?yàn)閥軸、以第二方向?yàn)閤軸、以所述第一方向和所述第二方向的交點(diǎn)為原點(diǎn)o建立xoy坐標(biāo)系，所述第一方向?yàn)樗鼍A的徑向，所述第一方向與所述第二方向相互垂直，所述光斑的最大直徑兩端點(diǎn)的坐標(biāo)為(0，0)、(0，r)，(0，r)、(0,2r)，……(0，(n-1)r)、(0，nr)，n≥2。

進(jìn)一步的，所述入射激光的波長(zhǎng)在100nm至500nm的范圍內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述光電相機(jī)置于所述托盤承載有所述晶圓的一側(cè)，所述光電相機(jī)與所述xoy坐標(biāo)系原點(diǎn)o的連線垂直于所述晶圓平面。

進(jìn)一步的，所述托盤旋轉(zhuǎn)的角速度為ω，所述激光發(fā)射器和所述激光接收器沿著所述晶圓的徑向做直線運(yùn)動(dòng)的步長(zhǎng)為2r、周期為2π/ω。

進(jìn)一步的，本發(fā)明還公開了一種晶圓顆粒檢測(cè)的方法，包括：

s1：將所述入射激光對(duì)準(zhǔn)所述晶圓的圓心，當(dāng)所述晶圓表面存在顆粒時(shí)，所述激光接收器接收所述反射激光的強(qiáng)度變小，所述激光接收器將信號(hào)傳送給所述控制器，所述控制器記錄此時(shí)所述角度傳感器的角度數(shù)據(jù)θ1，所述控制器控制所述光電相機(jī)打開，拍攝所述晶圓的圖像，獲得此時(shí)所述入射激光照射點(diǎn)與所述晶圓圓心的距離r1，得到所述顆粒的極坐標(biāo)d1(r1，θ1)；

s2：旋轉(zhuǎn)所述托盤一周，獲得第一檢測(cè)周期檢測(cè)區(qū)域內(nèi)所述顆粒的極坐標(biāo)，沿著所述晶圓的晶向直線移動(dòng)所述激光發(fā)射器和所述激光接收器，旋轉(zhuǎn)所述托盤一周，獲得下一個(gè)檢測(cè)周期檢測(cè)區(qū)域內(nèi)所述顆粒的極坐標(biāo)。

進(jìn)一步的，所述的晶圓顆粒的檢測(cè)方法還包括s3：當(dāng)所述入射激光照射在所述托盤上時(shí)，所述激光接收器接收不到所述反射激光，停止所述托盤旋轉(zhuǎn)、關(guān)閉所述激光模組和所述光電相機(jī)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開的一種晶圓顆粒檢測(cè)系統(tǒng)及方法，具有以下的有益效果：

1、減少了對(duì)非晶圓區(qū)域的激光照射，提高了激光掃描晶圓的速度，進(jìn)而提高了檢測(cè)速度。

2、通過角度傳感器來獲得晶圓顆粒的角度信息，通過光電照相機(jī)來獲得晶圓顆粒距離晶圓圓心的距離信息，進(jìn)而能夠?qū)崟r(shí)獲得顆粒位置的極坐標(biāo)，便于標(biāo)識(shí)晶圓顆粒位置，提高了檢測(cè)效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明公開的一種晶圓顆粒檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明公開的一種晶圓顆粒檢測(cè)系統(tǒng)第n檢測(cè)周期示意圖；

圖3為本發(fā)明公開的一種晶圓顆粒檢測(cè)方法的流程圖。

其中，1-托盤，11-角度傳感器，2-晶圓，31-激光發(fā)射器，32-激光接收器，31a-入射激光，32a-反射激光，311-第一檢測(cè)周期檢測(cè)區(qū)域，31n-第n檢測(cè)周期檢測(cè)區(qū)域，4-控制器，5-光電相機(jī)，6-光斑。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合示意圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行更詳細(xì)的描述。根據(jù)下列描述和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。

請(qǐng)參閱圖1，圖1為本發(fā)明公開的一種晶圓顆粒檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，包括：

用于承載晶圓2的托盤1，托盤1能夠繞其軸線自轉(zhuǎn)；用于測(cè)定托盤1旋轉(zhuǎn)角度的角度傳感器11，角度傳感器11與一控制器連接4；激光模組，激光模組包括激光發(fā)射器31和與激光發(fā)射器31相匹配的激光接收器32，激光發(fā)射器31用于發(fā)射入射激光31a至晶圓2，激光接收器32用于接收晶圓2反射的反射激光32a，激光發(fā)射器31和激光接收器32能夠沿著晶圓2的徑向做直線運(yùn)動(dòng)，激光發(fā)射器31和激光接收器32均與控制器4連接；用于拍攝晶圓2圖像的光電相機(jī)5，光電相機(jī)5與控制器4連接。采用此設(shè)計(jì)，不僅簡(jiǎn)化了測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，而且能夠?qū)崟r(shí)獲取晶圓2上附著顆粒的角度信息和顆粒距離晶圓2圓心的位置信息。

優(yōu)選地，托盤1由光吸收材料制成，托盤1具有一個(gè)與晶圓2形狀相匹配的槽。采用此設(shè)計(jì)，當(dāng)入射激光31a照射到托盤1未承載晶圓2的區(qū)域時(shí)，由于入射激光31a被托盤1表面吸收或者散射，產(chǎn)生的反射激光32a強(qiáng)度大大地下降，因此激光接收器32能夠響應(yīng)并將此反饋給控制器4，控制器4停止托盤1、激光模組、光電相機(jī)5的工作，減少了對(duì)非工作區(qū)域的激光照射，提高了檢測(cè)的效率。

優(yōu)選地，激光模組至少為兩組，采用多組激光模組，增大了單個(gè)測(cè)量周期內(nèi)晶圓2檢測(cè)的檢測(cè)面積，減少了檢測(cè)時(shí)間，提高了檢測(cè)效率。

優(yōu)選地，入射激光31a照射晶圓2的入射角為45°，采用此角度，為發(fā)明人試驗(yàn)得出的一個(gè)優(yōu)選值，當(dāng)入射激光31a的入射角為45°時(shí)，激光接收器32能夠更加靈敏地接受反射激光32a的強(qiáng)度變化，提高檢測(cè)的精確度。

優(yōu)選地，入射激光31a照射在晶圓2上的光斑6最大直徑為r，以第一方向?yàn)閥軸、以第二方向?yàn)閤軸、以第一方向和第二方向的交點(diǎn)為原點(diǎn)o建立xoy坐標(biāo)系，第一方向?yàn)榫A2的徑向，第一方向與第二方向相互垂直，光斑6的最大直徑兩端點(diǎn)的坐標(biāo)為(0，0)、(0，r)，(0，r)、(0,2r)，……(0，(n-1)r)、(0，nr)，n≥2。

優(yōu)選地，入射激光31a的波長(zhǎng)在100nm至500nm的范圍內(nèi)，采用此設(shè)計(jì)，由于在晶圓的加工中，一般100nm以上的顆粒會(huì)對(duì)晶圓的加工產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，因此常用g線(波長(zhǎng)436nm)、i線(波長(zhǎng)365nm)、krf(波長(zhǎng)248nm)、arf(波長(zhǎng)193nm)進(jìn)行晶圓顆粒的檢測(cè)。

優(yōu)選地，光電相機(jī)5置于托盤1承載有晶圓2的一側(cè)，光電相機(jī)5與xoy坐標(biāo)系原點(diǎn)o的連線垂直于晶圓2平面。采用此設(shè)計(jì)，當(dāng)激光接收器32接受反射激光32a的強(qiáng)度降低時(shí)，激光接收器32將信號(hào)反饋給控制器4，控制器4控制光電相機(jī)5的打開，獲取此時(shí)晶圓2的圖像，經(jīng)過圖像處理，可獲得光斑6與晶圓2圓心之間的距離，進(jìn)而達(dá)到實(shí)時(shí)獲取晶圓2上附著的顆粒與晶圓2的圓心之間距離的目的。

優(yōu)選地，托盤1旋轉(zhuǎn)的角速度為ω，激光發(fā)射器31和激光接收器32沿著晶圓2的徑向做直線運(yùn)動(dòng)的步長(zhǎng)為2r、周期為2π/ω。

優(yōu)選地，本發(fā)明還公開了一種晶圓2顆粒檢測(cè)的方法，請(qǐng)參閱圖2和圖3，包括：

s1：將入射激光31a對(duì)準(zhǔn)晶圓2的圓心，當(dāng)晶圓2表面存在顆粒時(shí)，激光接收器32接收反射激光32a的強(qiáng)度變小，激光接收器32將信號(hào)傳送給控制器4，控制器4記錄此時(shí)角度傳感器11的角度數(shù)據(jù)θ1，控制器4控制光電相機(jī)5打開，拍攝晶圓2的圖像，獲得此時(shí)入射激光31a照射點(diǎn)與晶圓2圓心的距離r1，得到顆粒的極坐標(biāo)d1(r1，θ1)；

s2：旋轉(zhuǎn)托盤1一周，獲得第一檢測(cè)周期檢測(cè)區(qū)域311內(nèi)顆粒的極坐標(biāo)，沿著晶圓2的徑向移動(dòng)激光發(fā)射器31和激光接收器32，因此光斑6沿著y軸的方向直線移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)托盤1一周，獲得第2檢測(cè)周期檢測(cè)區(qū)域內(nèi)顆粒的極坐標(biāo)，依次掃描，獲得第n檢測(cè)周期檢測(cè)區(qū)域31n內(nèi)顆粒的極坐標(biāo)，n≥2。

優(yōu)選地，上述晶圓2顆粒的檢測(cè)方法還包括s3：當(dāng)入射激光31a照射在托盤1上時(shí)，激光接收器32接收不到反射激光32a，停止托盤1旋轉(zhuǎn)、關(guān)閉激光模組和光電相機(jī)5。采用此設(shè)計(jì)，以托盤1與晶圓2的交界處為檢測(cè)區(qū)域的邊界，有效地減少了激光掃描的檢測(cè)次數(shù)，不僅提高了檢測(cè)效率，而且防止入射激光31a照射到托盤1時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤反饋產(chǎn)生的光電相機(jī)5持續(xù)拍照的現(xiàn)象發(fā)生。

綜上，在本發(fā)明實(shí)施例提供的一種晶圓顆粒檢測(cè)系統(tǒng)及方法中，包括承載晶圓的托盤、用于記錄托盤旋轉(zhuǎn)角度的角度傳感器、激光模組和控制器，當(dāng)晶圓旋轉(zhuǎn)時(shí)，利用入射激光照射晶圓，遇到顆粒時(shí)反射激光的強(qiáng)度會(huì)變化，此時(shí)通過角度傳感器來獲得晶圓顆粒的角度信息，并通過光電照相機(jī)來獲得晶圓顆粒距離晶圓圓心的距離信息，進(jìn)而能夠?qū)崟r(shí)獲得顆粒位置的極坐標(biāo)，便于標(biāo)識(shí)晶圓顆粒位置，提高了檢測(cè)效率。

上述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不對(duì)本發(fā)明起到任何限制作用。任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明揭露的技術(shù)方案和技術(shù)內(nèi)容做任何形式的等同替換或修改等變動(dòng)，均屬未脫離本發(fā)明的技術(shù)方案的內(nèi)容，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。