[發(fā)明專利]晶圓檢測方法以及晶圓檢測裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110286906.0
• 申請(qǐng)日: 2011-09-23
• 公開（公告）號(hào): CN103018258A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳魯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號(hào): G01N21/94
• 分類號(hào): G01N21/94
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種晶圓檢測方法以及晶圓檢測裝置。

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。如何清除晶圓表面的污染和異物質(zhì)顆粒一直是半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，而在清潔之后如何對(duì)晶圓表面的清潔度進(jìn)行檢測也成為半導(dǎo)體體技術(shù)人員關(guān)心的問題。

光學(xué)檢測方法，由于具有不破壞晶圓表面的清潔度、可實(shí)時(shí)檢測等的優(yōu)點(diǎn)成為最常用的晶圓檢測方法之一。所述光學(xué)檢測方法使用光學(xué)散射強(qiáng)度測量技術(shù)來探測晶圓表面顆粒的有無、顆粒在晶圓表面的空間分布等。

通常在光學(xué)檢測裝置中，激光器發(fā)出的檢測光會(huì)掠入射到待測晶圓上，在晶圓表面會(huì)形成橢圓形光斑，通過晶圓卡盤的旋轉(zhuǎn)和平移，使所述橢圓形光斑掃描整片晶圓，檢測光在晶圓表面發(fā)生反射，如果檢測光投射到顆粒上，會(huì)被顆粒散射，被散射的光束具有和反射光束不相同的空間立體角，所述散射光最終被光電探測器探測，以獲取晶圓表面的顆粒信息。具體地，所述晶圓表面的橢圓形光斑為小尺寸光斑，通常尺寸為3微米×9微米、5微米×15微米，而晶圓的直徑為300毫米，因此所述橢圓形光斑如掃描整個(gè)晶圓，會(huì)花費(fèi)較長的檢測時(shí)間。

為了減少檢測時(shí)間、提高檢測的吞吐量，現(xiàn)有技術(shù)還對(duì)光學(xué)式晶圓檢測方法進(jìn)行了改進(jìn)。在專利號(hào)為US7345752的美國專利中就公開了一種光學(xué)式的晶圓檢測裝置，所述晶圓檢測裝置包括：光源，用于發(fā)出檢測光；分束組件，用于將檢測光分成多個(gè)光束，所述多個(gè)光束掠入射到待測晶圓上形成多個(gè)光斑，位于光斑內(nèi)的顆粒使所述多個(gè)光束發(fā)生散射，形成多個(gè)攜帶顆粒信息散射光束；采光組件，用于采集所述多個(gè)散射光束；多個(gè)光電探測器，用于分別探測相應(yīng)的散射光束；處理單元，基于所述多個(gè)光電探測器探測到的散射光束的信息，獲取晶圓表面的顆粒信息。

在所述美國專利中，由于采用了多束探測光，因此在晶圓表面形成了多個(gè)小尺寸光斑，每個(gè)小尺寸光斑的面積為3微米×9微米、5微米×15微米，所述多個(gè)小尺寸光斑可以增大探測面積，進(jìn)而提高了檢測效率、減少檢測時(shí)間。然而，所述美國專利的技術(shù)方案存在較多技術(shù)問題。

首先，檢測精度隨著顆粒的直徑的減小迅速降低。主要原因是，現(xiàn)有技術(shù)中與顆粒相對(duì)應(yīng)的檢測信號(hào)由顆粒經(jīng)過光斑時(shí)所散射的光強(qiáng)決定。由于顆粒散射的光強(qiáng)有如下關(guān)系式：

I=I01+cos2θ2R2(2πλ)4(n2-1n2+2)2(d2)6]]>

所述光強(qiáng)與顆粒的直徑6次方成正比，與檢測光波長的4次方成反比，所以，對(duì)于直徑為28納米以下的顆粒的檢測信號(hào)很弱，檢測成功率低。而如果僅僅通過減少檢測光的波長(例如使用深紫外波段)，則不足以彌補(bǔ)顆粒的直徑減少帶來的信號(hào)減弱，因此，對(duì)28納米以下技術(shù)代的顆粒檢測一直沒有很好的技術(shù)方案。