[發明專利]半導體檢測裝置及檢測方法

在審

• 申請號: 201811544127.4
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN111326433A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 李海鵬
• 申請（專利權）人: 紫創(南京)科技有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 徐文欣;吳敏

一種半導體檢測裝置及檢測方法。其中的半導體檢測裝置包括：晶圓承載裝置，用于承載待檢測晶圓；入射光系統，用于向所述待檢測晶圓發射第一入射光，所述第一入射光經待檢測晶圓的反射形成第一反射光；光學信號分揀系統，用于自所述第一反射光中分揀出非線性光學信號；控制系統，用于根據所述非線性光學信號獲取所述待檢測晶圓的第一缺陷信息。所述半導體檢測裝置能夠實現制程中的非破壞性原子級缺陷檢測。

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種半導體檢測裝置及檢測方法。

背景技術

在半導體制程中，容易因工藝或材料上的缺陷造成器件良率下降，并導致生產成本提高?，F有的常規良率檢測方式分為電學檢測和線上量檢測。

其中，電學檢測能夠用于發現影響器件電學性能的缺陷。然而，常規的電學檢測僅能應用于后段(簡稱BEOL，Back End Of Line)或封裝測試，無法在制程中實時發現問題并加以解決。即電學檢測自問題出現至能夠被檢測的周期過長，容易造成無效制程的浪費，而且檢測速度慢，無法實現批量化檢測。

另一種傳統線上量檢測雖然能夠實現制程中的實時檢測，例如掃描電鏡檢測、光學明視野檢測等，但其檢測類型具有局限性。具體的，線上量檢測通常適用于宏觀物理性缺陷，例如顆粒(particles)和圖案缺陷(pattern defects)等，一旦檢測需求進入原子尺寸級缺陷時，線上量檢測即無法滿足檢測需求。

綜上，對于先進制程研發生產中由于采用新型材料及工藝流程所導致的原子級缺陷問題的實時檢測，是目前半導體良率檢測領域亟待解決的問題之一。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種半導體檢測裝置及檢測方法，用于實現制程中非破壞性的原子級缺陷檢測。

為解決上述問題，本發明提供一種半導體檢測裝置，包括：晶圓承載裝置，用于承載待檢測晶圓；入射光系統，用于向所述待檢測晶圓發射第一入射光，所述第一入射光經待檢測晶圓的反射形成第一反射光；光學信號分揀系統，用于自所述第一反射光中分揀出非線性光學信號；控制系統，用于根據所述非線性光學信號獲取所述待檢測晶圓的第一缺陷信息。

可選的，所述非線性光學信號包括二次諧波信號、三次諧波信號、和頻響應信號以及差頻響應信號。

可選的，還包括：晶圓對準對焦系統，包括：成像單元，用于獲取待測晶圓表面不同位置的成像圖案；傳感器，用于獲取所述待測晶圓在第一方向上的位置信息，所述第一方向垂直于所述待測晶圓表面。

可選的，所述控制系統包括：成像運算單元，用于根據待測晶圓表面不同位置的成像圖案獲取所述待測晶圓的位置信息；第一位置控制單元，用于根據所述位置信息沿平行基準平面的方向移動所述晶圓承載裝置，所述基準平面平行于所述待測晶圓表面。

可選的，所述控制系統包括：第二位置控制單元，用于根據所述第一方向上的位置信息移動所述晶圓承載裝置，以實現第一入射光在所述待測晶圓表面對焦。

可選的，所述入射光系統包括：第一光源，用于發射第一初始入射光；第一入射光調制單元，用于對所述第一初始入射光進行調制，形成發射至晶圓的所述第一入射光。

可選的，所述第一光源包括激光發射器。

可選的，所述第一入射光調制單元：調制裝置，用于改變所述初始入射光的光強、偏振參數和焦距中的一者或多者；監控裝置，用于監控所述第一入射光的入射光信息，并將所述入射光信息反饋至所述控制系統。

可選的，入射光信息包括：功率、光強、偏振參數和光脈沖參數。

可選的，所述入射光系統還包括：第二光源，用于向所述待檢測晶圓發射第二入射光，所述第二入射光經待檢測晶圓的反射形成第二反射光。