專利名稱：晶圓檢測(cè)方法以及晶圓檢測(cè)裝置的制作方法
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(cè)方法以及晶圓檢測(cè)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(cè)也成為半導(dǎo)體體技術(shù)人員關(guān)心的問題。
光學(xué)檢測(cè)方法，由于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)成為最 常用的晶圓檢測(cè)方法之一。所述光學(xué)檢測(cè)方法使用光學(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。
通常在光學(xué)檢測(cè)裝置中，激光器發(fā)出的檢測(cè)光會(huì)掠入射到待測(cè)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(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，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(cè)器探測(cè)，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X9微米、5微 米X 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(zhǎng) 的檢測(cè)時(shí)間。
為了減少檢測(cè)時(shí)間、提高檢測(cè)的吞吐量，現(xiàn)有技術(shù)還對(duì)光學(xué)式晶圓檢測(cè)方法進(jìn)行 了改進(jìn)。在專利號(hào)為US7345752的美國(guó)專利中就公開了一種光學(xué)式的晶圓檢測(cè)裝置，所述 晶圓檢測(cè)裝置包括光源，用于發(fā)出檢測(cè)光；分束組件，用于將檢測(cè)光分成多個(gè)光束，所述 多個(gè)光束掠入射到待測(cè)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(cè)器，用于分別探測(cè)相應(yīng)的散射光束；處理單元，基于所述多個(gè)光電探測(cè)器探測(cè)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(guó)專利中，由于采用了多束探測(cè)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X9微米、5微米X 15微米，所述多個(gè)小尺寸光斑可 以增大探測(cè)面積，進(jìn)而提高了檢測(cè)效率、減少檢測(cè)時(shí)間。然而，所述美國(guó)專利的技術(shù)方案存 在較多技術(shù)問題。
首先，檢測(cè)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(cè)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_8] I =
所述光強(qiáng)與顆粒的直徑6次方成正比，與檢測(cè)光波長(zhǎng)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(cè)信號(hào)很弱，檢測(cè)成功率低。而如果僅僅通過減少檢測(cè)光的 波長(zhǎng)(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(cè)一直沒有很好的技術(shù)方案。
其次，所述美國(guó)專利中為了形成多個(gè)同等大小的光斑，必須在入射光路中使用 衍射光學(xué)器件(Diffractive Optical Element, DOE),在紫外波長(zhǎng)上DOE的透射效率在 60-70%之間，有1/3的光強(qiáng)會(huì)損失。同時(shí)DOE為入射光路設(shè)計(jì)帶來了很大的復(fù)雜性和困難。 各個(gè)光斑的光強(qiáng)也很難保持一致，從而為檢測(cè)精度帶來誤差。而且，為了避免檢測(cè)錯(cuò)誤，一 個(gè)光斑面積中散射的光強(qiáng)不能進(jìn)入相鄰光斑的采集光電感應(yīng)通道中，這要求采集光學(xué)系統(tǒng) 不能是較簡(jiǎn)單的非成像系統(tǒng)，而必須是分辨率高的成像系統(tǒng)。所述采集光學(xué)系統(tǒng)必須是大 數(shù)值孔徑(例如，數(shù)值孔徑在O. 94以上)。大數(shù)值孔徑和分辨率高的特點(diǎn)顯然對(duì)檢測(cè)系統(tǒng) 的光學(xué)部分提出了很高的要求，也提高了制作成本。
此外，由于每個(gè)光斑在晶圓上是3微米X9微米大小，即光斑大小是3微米直徑， 在355納米的波長(zhǎng)下，入射光的數(shù)值孔徑需要有O. 11-0. 12之間，在數(shù)值孔徑較大同時(shí)又引 入DOE時(shí)，入射光系統(tǒng)的體積會(huì)比較大，占有較大的空間。由于空間有限，入射光系統(tǒng)對(duì)采 光系統(tǒng)的數(shù)值孔徑產(chǎn)生一定限制，這使采光系統(tǒng)不能靠近待測(cè)晶圓的表面。而顆粒散射的 光強(qiáng)主要集中于接近晶圓表面的掠射角的立體角方向，有限的采光數(shù)值孔徑將減少顆粒檢 測(cè)的信號(hào)強(qiáng)度，從而影響檢測(cè)精度。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種晶圓檢測(cè)方法以及晶圓檢測(cè)裝置，以提高檢測(cè) 精度。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種晶圓檢測(cè)方法，包括使兩路或兩路以上的 相干光束掠入射至待測(cè)晶圓，在待測(cè)晶圓上形成干涉條紋；待測(cè)晶圓進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和平移，使干 涉條紋對(duì)待測(cè)晶圓進(jìn)行掃描；位于待測(cè)晶圓表面的顆粒使所述干涉條紋發(fā)生散射，形成時(shí) 域內(nèi)的散射光信號(hào)；探測(cè)所述散射光信號(hào)，基于待測(cè)晶圓上不同位置的顆粒所對(duì)應(yīng)的特征 頻率對(duì)所述散射光信號(hào)進(jìn)行處理，形成與頻率相關(guān)的檢測(cè)信息；基于所述檢測(cè)信息，獲取待 測(cè)晶圓上的顆粒的分布信息。
可選地，所述基于待測(cè)晶圓上不同位置的顆粒所對(duì)應(yīng)的特征頻率對(duì)所述散射光信 號(hào)進(jìn)行處理，形成與頻率相關(guān)的檢測(cè)信息的步驟包括基于待測(cè)晶圓上不同位置的顆粒所 對(duì)應(yīng)的特征頻率對(duì)所述散射光信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，形成頻域內(nèi)的檢測(cè)信號(hào)。
可選地，所述基于待測(cè)晶圓上不同位置的顆粒所對(duì)應(yīng)的特征頻率對(duì)所述散射光信 號(hào)進(jìn)行處理，形成與頻率相關(guān)的檢測(cè)信息的步驟包括對(duì)所述散射光信號(hào)進(jìn)行基于所述特 征頻率的混頻的匹配計(jì)算，獲得散射光信號(hào)與特征頻率對(duì)應(yīng)信號(hào)的相關(guān)性。
可選地，所述使所述兩路或兩路以上的相干光束掠入射至待測(cè)晶圓的步驟包括 提供相干光光源；對(duì)所述相干光光源發(fā)出的光進(jìn)行分束，形成兩路或者兩路以上的相干光 束；之后兩路或者或兩路以上的相干光束掠入射至待測(cè)晶圓。
可選地，所述相干光光源包括連續(xù)輸出的激光光源或者準(zhǔn)連續(xù)輸出的激光光源。
可選地，所述使所述兩路或兩路以上的相干光束掠入射至待測(cè)晶圓，在待測(cè)晶圓 上形成干涉條紋的步驟包括使所述兩路或兩路以上的相干光束投射至待測(cè)晶圓相同的位 置，形成完全相重疊的光斑，以形成干涉條紋。
可選地，所述光斑為平臺(tái)型光斑或者高斯光斑。
可選地，所述光斑為橢圓形光斑，所述橢圓形光斑的長(zhǎng)軸在100 1000微米的范 圍內(nèi)，短軸在15 100微米的范圍內(nèi)。
可選地，待測(cè)晶圓進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和平移，使干涉條紋對(duì)待測(cè)晶圓進(jìn)行掃描的步驟包括 待測(cè)晶圓平移，使光斑沿待測(cè)晶圓的徑向移動(dòng)，移動(dòng)的步進(jìn)為所述光斑沿晶圓徑向的尺寸、 所述光斑沿晶圓徑向的尺寸的1/2、所述光斑沿晶圓徑向的尺寸的1/3或者所述光斑沿晶 圓徑向的尺寸的1/4。
可選地，所述干涉條紋的周期在100 400nm的范圍內(nèi)。
可選地，所述探測(cè)所述散射光信號(hào)的步驟包括以大于或等于IOOMHz的頻率探測(cè) 所述散射光信號(hào)。
可選地，所述基于所述檢測(cè)信息，獲取待測(cè)晶圓上的顆粒的分布信息的步驟包括 的步驟包括基于檢測(cè)信號(hào)中的與特征頻率對(duì)應(yīng)的信號(hào)的有無，獲取待測(cè)晶圓上不同位置 處顆粒的有無。
可選地，所述檢測(cè)信號(hào)中包括與特征頻率對(duì)應(yīng)的信號(hào)，所述基于所述檢測(cè)信息，獲 取待測(cè)晶圓上的顆粒的分布信息的步驟包括基于所述特征頻率獲取顆粒在待測(cè)晶圓上的 徑向位置。
可選地，所述檢測(cè)信號(hào)中包括與特征頻率對(duì)應(yīng)的信號(hào)，所述基于所述檢測(cè)信息，獲 取待測(cè)晶圓上的顆粒的分布信息的步驟包括提取檢測(cè)信號(hào)中與特征頻率對(duì)應(yīng)的信號(hào)，之 后將提取出的信號(hào)轉(zhuǎn)換到時(shí)域中形成處理后散射光信號(hào)，基于所述處理后散射光信號(hào)的周 期數(shù)，獲取顆粒在待測(cè)晶圓上的徑向位置。
可選地，所述檢測(cè)信號(hào)中包括與特征頻率對(duì)應(yīng)的信號(hào)，所述基于所述檢測(cè)信息，獲 取待測(cè)晶圓上的顆粒的分布信息的步驟包括提取檢測(cè)信號(hào)中與特征頻率對(duì)應(yīng)的信號(hào)，之 后將提取出的信號(hào)轉(zhuǎn)換到時(shí)域中形成處理后散射光信號(hào)，基于所述處理后散射光信號(hào)出現(xiàn) 的時(shí)刻，獲取顆粒在待測(cè)晶圓上的切向位置。
可選地，所述檢測(cè)信號(hào)中包括與特征頻率對(duì)應(yīng)的信號(hào)，所述基于所述檢測(cè)信息，獲 取待測(cè)晶圓上的顆粒的分布信息的步驟包括的步驟包括提取檢測(cè)信號(hào)中與特征頻率對(duì)應(yīng) 的信號(hào)，之后將提取出的信號(hào)轉(zhuǎn)換到時(shí)域中形成處理后散射光信號(hào)，基于所述處理后散射 光信號(hào)的強(qiáng)弱，獲取待測(cè)晶圓上不同位置處顆粒的大小或成分。
相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種晶圓檢測(cè)裝置，包括用于提供相干光的光源；用于將 光源發(fā)出的相干光進(jìn)行分束，形成兩路或者兩路以上相干光束的分束器；用于承載待測(cè)晶 圓，并用于使待測(cè)晶圓進(jìn)行平移或旋轉(zhuǎn)的平移旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，所述兩路或者兩路以上相干光束 在所述待測(cè)晶圓上形成干涉條紋；用于按一定頻率探測(cè)散射光形成散射光信號(hào)的光電探測(cè) 器，所述散射光由位于待測(cè)晶圓上的顆粒經(jīng)過所述干涉條紋發(fā)生散射而形成；用于基于待 測(cè)晶圓上不同位置的顆粒所對(duì)應(yīng)的特征頻率，將光電探測(cè)器探測(cè)到的與時(shí)間相關(guān)的散射光 信號(hào)進(jìn)行處理，形成與頻率相關(guān)的檢測(cè)信息的轉(zhuǎn)換器；基于轉(zhuǎn)換器形成的所述檢測(cè)信息，獲 得顆粒在待測(cè)晶圓上的分布信息的數(shù)據(jù)處理單元。
可選地，所述轉(zhuǎn)換器基于所述特征頻率，將光電探測(cè)器探測(cè)到的與時(shí)間相關(guān)的散 射光信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，形成頻域內(nèi)的檢測(cè)信號(hào)，以獲得顆粒在待測(cè)晶圓上的分布信息。
可選地，所述轉(zhuǎn)換器用于對(duì)所述散射光信號(hào)進(jìn)行所述特征頻率的混頻的匹配計(jì) 算，獲得散射光信號(hào)與特征頻率對(duì)應(yīng)信號(hào)的相關(guān)性，以獲得顆粒在待測(cè)晶圓上的分布信息。
可選地，所述數(shù)據(jù)處理單元包括第一處理單元，所述第一處理單元連接于轉(zhuǎn)換 器，用于根據(jù)檢測(cè)信號(hào)中與特征頻率對(duì)應(yīng)的信號(hào)的有無獲得待測(cè)晶圓上是否存在顆粒的信 肩、O
可選地，所述數(shù)據(jù)處理單元還包括第二處理單元，所述第二處理單元連接于轉(zhuǎn)換 器和所述第一處理單元，在第一處理單元獲得待測(cè)晶圓上存在顆粒的信息時(shí)，基于所述特 征頻率獲取顆粒在待測(cè)晶圓上的徑向位置。
可選地，所述數(shù)據(jù)處理單元還包括第二處理單元，所述第二處理單元連接于轉(zhuǎn)換 器和所述第一處理單元，在第一處理單元獲得待測(cè)晶圓上存在顆粒的信息時(shí)，提取檢測(cè)信 號(hào)中與特征頻率對(duì)應(yīng)的信號(hào)，之后將提取出的信號(hào)轉(zhuǎn)換到時(shí)域中形成處理后散射光信號(hào)， 基于所述處理后散射光信號(hào)的周期數(shù)，獲取顆粒在待測(cè)晶圓上的徑向位置。
可選地，所述數(shù)據(jù)處理單元還包括第三處理單元，所述第三處理單元連接于轉(zhuǎn)換 器和所述第一處理單元，在第一處理單元獲得待測(cè)晶圓上存在顆粒的信息時(shí)，提取檢測(cè)信 號(hào)中與特征頻率對(duì)應(yīng)的信號(hào)，之后將提取出的信號(hào)轉(zhuǎn)換到時(shí)域中形成處理后散射光信號(hào)， 基于所述處理后散射光信號(hào)出現(xiàn)的時(shí)刻，獲取顆粒在待測(cè)晶圓上的切向位置。
可選地，所述數(shù)據(jù)處理單元還包括第四處理單元，所述第四處理單元連接于轉(zhuǎn)換 器和所述第一處理單元，在第一處理單元獲得待測(cè)晶圓上存在顆粒的信息時(shí)，提取檢測(cè)信 號(hào)中與特征頻率對(duì)應(yīng)的信號(hào)，之后將提取出的信號(hào)轉(zhuǎn)換到時(shí)域中形成處理后散射光信號(hào)， 基于所述處理后散射光信號(hào)的強(qiáng)弱，獲取待測(cè)晶圓上不同位置處顆粒的大小或成分。
可選地，還包括位于分束器和平移旋轉(zhuǎn)平臺(tái)之間的光斑調(diào)整組件，所述光斑調(diào)整 組件用于對(duì)光源提供的相干光束進(jìn)行處理，獲得平臺(tái)型光斑或者高斯光斑。
可選地，所述光斑為橢圓形光斑，所述橢圓形光斑的長(zhǎng)軸在100 1000微米的范 圍內(nèi)，短軸在15 100微米的范圍內(nèi)。
可選地，所述光電探測(cè)器為高頻光電倍增管。
可選地，所述高頻光電倍增管的采樣頻率大于或等于IOOMHz。
可選地，所述干涉條紋的周期在100 400nm之間。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
1.采用干涉條紋對(duì)待測(cè)晶圓進(jìn)行掃描，并對(duì)待測(cè)晶圓上的顆粒所散射的散射光信 號(hào)基于特征頻率進(jìn)行處理，形成與頻率相關(guān)的檢測(cè)信息，這樣可以與特征頻率對(duì)應(yīng)的檢測(cè) 信息進(jìn)行分析，而對(duì)其他頻率對(duì)應(yīng)的噪音進(jìn)行濾除，從而提高了檢測(cè)精度。
2.在晶圓檢測(cè)方法的可選方案中，橢圓形光斑的長(zhǎng)軸在100 1000微米的范圍 內(nèi)，短軸在15 100微米的范圍內(nèi)，所述橢圓形光斑較大，可以大大提高探測(cè)效率。另一方 面，光斑較大，入射光路的數(shù)值孔徑較小，入射光路占據(jù)的空間較小，這樣采集光路可以采 用數(shù)值孔徑較大的光學(xué)系統(tǒng)，從而增大采集光路所采集的散射光，增大檢測(cè)信號(hào)，進(jìn)而提高 了檢測(cè)精度。
3.晶圓檢測(cè)裝置中無需采用衍射光學(xué)器件，因此減小了入射光光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度。
4.在晶圓檢測(cè)裝置的可選方案中采用高頻的光電探測(cè)器進(jìn)行采樣和探測(cè)，可以較 細(xì)致地記錄不同時(shí)刻光電探測(cè)器探測(cè)到的散射光信號(hào)，進(jìn)而提高了檢測(cè)精度。


圖1是本發(fā)明晶圓檢測(cè)方法一實(shí)施方式的流程示意圖2是本發(fā)明晶圓檢測(cè)方法第一實(shí)施例的示意圖3是本發(fā)明晶圓檢測(cè)方法第二實(shí)施例的示意圖4是本發(fā)明晶圓檢測(cè)方法第二實(shí)施例的不意圖5是本發(fā)明晶圓檢測(cè)裝置一實(shí)施例的示意圖6是圖5所不晶圓檢測(cè)裝置的局部俯視不意圖7是圖5所示晶圓檢測(cè)裝置中數(shù)據(jù)處理單元一實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施方式
在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以 很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況 下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。
其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說明，所 述示意圖只是實(shí)例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提供一種晶圓檢測(cè)方法，包括形成兩路或兩路 以上的相干光束；使所述兩路或兩路以上的相干光束掠入射至待測(cè)晶圓，在待測(cè)晶圓上形 成干涉條紋；待測(cè)晶圓進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和平移，使干涉條紋對(duì)待測(cè)晶圓進(jìn)行掃描；位于待測(cè)晶圓 表面的顆粒使所述干涉條紋發(fā)生散射，形成時(shí)間相關(guān)的散射光信號(hào)；探測(cè)所述散射光信號(hào)， 基于待測(cè)晶圓上不同位置的顆粒所對(duì)應(yīng)的特征頻率對(duì)所述散射光信號(hào)進(jìn)行處理，形成與頻 率相關(guān)的檢測(cè)信息；基于所述檢測(cè)信息，獲取待測(cè)晶圓上的顆粒的分布信息。
本發(fā)明通過采用干涉條紋對(duì)待測(cè)晶圓進(jìn)行掃描，并對(duì)待測(cè)晶圓上的顆粒所散射的 散射光信號(hào)基于特征頻率進(jìn)行處理，形成與頻率相關(guān)的檢測(cè)信息，這樣可以與特征頻率對(duì) 應(yīng)的檢測(cè)信息進(jìn)行分析，而對(duì)其他頻率對(duì)應(yīng)的噪音進(jìn)行濾除，從而提高了檢測(cè)精度。
參考圖1，示出了本發(fā)明晶圓檢測(cè)方法一實(shí)施方式的流程示意圖。所述晶圓檢測(cè)方 法大致包括以下步驟
步驟SI，形成兩路或兩路以上的相干光束；
步驟S2，使所述兩路或兩路以上的相干光束掠入射至待測(cè)晶圓，在待測(cè)晶圓上形 成干涉條紋；
步驟S3，待測(cè)晶圓進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和平移，使干涉條紋對(duì)待測(cè)晶圓進(jìn)行掃描；
步驟S4，位于待測(cè)晶圓表面的顆粒使所述干涉條紋發(fā)生散射，形成時(shí)間相關(guān)的散 射光信號(hào)；
步驟S5，探測(cè)所述散射光信號(hào)，基于待測(cè)晶圓上不同位置的顆粒所對(duì)應(yīng)的特征頻 率對(duì)所述散射光信號(hào)進(jìn)行處理，形成與頻率相關(guān)的檢測(cè)信息；
步驟S6，基于所述檢測(cè)信息，獲取待測(cè)晶圓上的顆粒的分布信息。
下面對(duì)各個(gè)步驟進(jìn)行詳細(xì)描述。
執(zhí)行步驟SI，所述步驟SI大致包括以下分步驟提供相干光光源，所述相干光光 源可以發(fā)出相干性較好的光，具體地，所述相干光光源包括連續(xù)輸出的激光光源或者準(zhǔn)連 續(xù)輸出的激光光源。
對(duì)所述光源發(fā)出的光進(jìn)行分束，形成兩路或者兩路以上的相干光束。
執(zhí)行步驟S2，使所述兩路或兩路以上的相干光束掠入射至待測(cè)晶圓，在待測(cè)晶圓上形成干涉條紋。為了更精確地探測(cè)待測(cè)晶圓上的顆粒，較佳地，所述兩路或者兩路以上的相干光束掠入射至待測(cè)晶圓上會(huì)形成界限清晰的光斑，例如，所述界限清晰的光斑可以是 “平臺(tái)型”光斑，具體地說，“平臺(tái)型”光斑的內(nèi)部光強(qiáng)均勻一致，外部光強(qiáng)非常弱，可以忽略不計(jì)。
為了形成界限清晰的光斑，較佳地，可通過光斑調(diào)整組件對(duì)所述相干光束進(jìn)行調(diào)節(jié)。具體地，所述光斑調(diào)整組件可以是復(fù)合透鏡、非球面透鏡或者二元光學(xué)系統(tǒng)等，本發(fā)明對(duì)此不做限制。
所述相干光束通過掠入射方式投射至待測(cè)晶圓上，會(huì)形成光斑。兩路或者兩路以上的相干光束在所述待測(cè)晶圓上的光斑完全相重疊，所述相重疊的光斑位置處發(fā)生干涉現(xiàn)象，形成干涉條紋。
具體地，所述相干光束之間的相位角可以為180度，也就是說所述相干光束可以以相對(duì)方向投射到待測(cè)晶圓上，所述相干光束之間的相位角還可以小于90度，也就是說所述相干光束從同一方向以一定夾角入射，本發(fā)明對(duì)此不做限制。
所述兩路或兩路以上相干光束與待測(cè)晶圓之間的夾角可以調(diào)節(jié)干涉條紋的光強(qiáng)和周期。具體地，干涉條紋的光強(qiáng)I為
干涉條紋的周期d為
權(quán)利要求
1.一種晶圓檢測(cè)方法，其特征在于，包括 使兩路或兩路以上的相干光束掠入射至待測(cè)晶圓，在待測(cè)晶圓上形成干涉條紋； 待測(cè)晶圓進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和平移，使干涉條紋對(duì)待測(cè)晶圓進(jìn)行掃描； 位于待測(cè)晶圓表面的顆粒使所述干涉條紋發(fā)生散射，形成與時(shí)間相關(guān)的散射光信號(hào)； 探測(cè)所述散射光信號(hào)，基于待測(cè)晶圓上不同位置的顆粒所對(duì)應(yīng)的特征頻率對(duì)所述散射光信號(hào)進(jìn)行處理，形成與頻率相關(guān)的檢測(cè)信息； 基于所述檢測(cè)信息，獲取待測(cè)晶圓上的顆粒的分布信息。
2.如權(quán)利要求1所述的晶圓檢測(cè)方法，其特征在于，所述基于待測(cè)晶圓上不同位置的顆粒所對(duì)應(yīng)的特征頻率對(duì)所述散射光信號(hào)進(jìn)行處理，形成與頻率相關(guān)的檢測(cè)信息的步驟包括基于待測(cè)晶圓上不同位置的顆粒所對(duì)應(yīng)的特征頻率對(duì)所述散射光信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，形成頻域內(nèi)的檢測(cè)信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的晶圓檢測(cè)方法，其特征在于，所述基于待測(cè)晶圓上不同位置的顆粒所對(duì)應(yīng)的特征頻率對(duì)所述散射光信號(hào)進(jìn)行處理，形成與頻率相關(guān)的檢測(cè)信息的步驟包括對(duì)所述散射光信號(hào)進(jìn)行基于所述特征頻率的混頻的匹配計(jì)算，獲得散射光信號(hào)與特征頻率對(duì)應(yīng)信號(hào)的相關(guān)性。
4.如權(quán)利要求1所述的晶圓檢測(cè)方法，其特征在于，所述使所述兩路或兩路以上的相干光束掠入射至待測(cè)晶圓的步驟包括 提供相干光光源； 對(duì)所述相干光光源發(fā)出的光進(jìn)行分束，形成兩路或者兩路以上的相干光束； 之后兩路或者或兩路以上的相干光束掠入射至待測(cè)晶圓。
5.如權(quán)利要求4所述的晶圓檢測(cè)方法，其特征在于，所述相干光光源包括連續(xù)輸出的激光光源或者準(zhǔn)連續(xù)輸出的激光光源。
6.如權(quán)利要求1所述的晶圓檢測(cè)方法，其特征在于，所述使所述兩路或兩路以上的相干光束掠入射至待測(cè)晶圓，在待測(cè)晶圓上形成干涉條紋的步驟包括 使所述兩路或兩路以上的相干光束投射至待測(cè)晶圓相同的位置，形成完全相重疊的光斑，以形成干涉條紋。
7.如權(quán)利要求6所述的晶圓檢測(cè)方法，其特征在于，所述光斑為平臺(tái)型光斑或者高斯光斑。
8.如權(quán)利要求7所述的晶圓檢測(cè)方法，其特征在于，所述光斑為橢圓形光斑，所述橢圓形光斑的長(zhǎng)軸在100 1000微米的范圍內(nèi)，短軸在15 100微米的范圍內(nèi)。
9.如權(quán)利要求6所述的晶圓檢測(cè)方法，其特征在于，待測(cè)晶圓進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和平移，使干涉條紋對(duì)待測(cè)晶圓進(jìn)行掃描的步驟包括待測(cè)晶圓平移，使光斑沿待測(cè)晶圓的徑向移動(dòng)，移動(dòng)的步進(jìn)為所述光斑沿晶圓徑向的尺寸、所述光斑沿晶圓徑向的尺寸的1/2、所述光斑沿晶圓徑向的尺寸的1/3或者所述光斑沿晶圓徑向的尺寸的1/4。
10.如權(quán)利要求1所述的晶圓檢測(cè)方法，其特征在于，所述干涉條紋的周期在100 400nm的范圍內(nèi)。
11.如權(quán)利要求1所述的晶圓檢測(cè)方法，其特征在于，所述探測(cè)所述散射光信號(hào)的步驟包括以大于或等于IOOMHz的頻率探測(cè)所述散射光信號(hào)。
12.如權(quán)利要求2所述的晶圓檢測(cè)方法，其特征在于，所述基于所述檢測(cè)信息，獲取待測(cè)晶圓上的顆粒的分布信息的步驟包括的步驟包括基于檢測(cè)信號(hào)中的與特征頻率對(duì)應(yīng)的信號(hào)的有無，獲取待測(cè)晶圓上不同位置處顆粒的有無。
13.如權(quán)利要求12所述的晶圓檢測(cè)方法，其特征在于，所述檢測(cè)信號(hào)中包括與特征頻率對(duì)應(yīng)的信號(hào)，所述基于所述檢測(cè)信息，獲取待測(cè)晶圓上的顆粒的分布信息的步驟包括基于所述特征頻率獲取顆粒在待測(cè)晶圓上的徑向位置。
14.如權(quán)利要求12所述的晶圓檢測(cè)方法，其特征在于，所述檢測(cè)信號(hào)中包括與特征頻率對(duì)應(yīng)的信號(hào)，所述基于所述檢測(cè)信息，獲取待測(cè)晶圓上的顆粒的分布信息的步驟包括提取檢測(cè)信號(hào)中與特征頻率對(duì)應(yīng)的信號(hào)，之后將提取出的信號(hào)轉(zhuǎn)換到時(shí)域中形成處理后散射光信號(hào)，基于所述處理后散射光信號(hào)的周期數(shù)，獲取顆粒在待測(cè)晶圓上的徑向位置。
15.如權(quán)利要求12所述的晶圓檢測(cè)方法，其特征在于，所述檢測(cè)信號(hào)中包括與特征頻率對(duì)應(yīng)的信號(hào)，所述基于所述檢測(cè)信息，獲取待測(cè)晶圓上的顆粒的分布信息的步驟包括提取檢測(cè)信號(hào)中與特征頻率對(duì)應(yīng)的信號(hào)，之后將提取出的信號(hào)轉(zhuǎn)換到時(shí)域中形成處理后散射光信號(hào)，基于所述處理后散射光信號(hào)出現(xiàn)的時(shí)刻，獲取顆粒在待測(cè)晶圓上的切向位置。
16.如權(quán)利要求12所述的晶圓檢測(cè)方法，其特征在于，所述檢測(cè)信號(hào)中包括與特征頻率對(duì)應(yīng)的信號(hào)，所述基于所述檢測(cè)信息，獲取待測(cè)晶圓上的顆粒的分布信息的步驟包括的步驟包括提取檢測(cè)信號(hào)中與特征頻率對(duì)應(yīng)的信號(hào)，之后將提取出的信號(hào)轉(zhuǎn)換到時(shí)域中形成處理后散射光信號(hào)，基于所述處理后散射光信號(hào)的強(qiáng)弱，獲取待測(cè)晶圓上不同位置處顆粒的大小或成分。
17.一種晶圓檢測(cè)裝置，其特征在于，包括用于提供相干光的光源；用于將光源發(fā)出的相干光進(jìn)行分束，形成兩路或者兩路以上相干光束的分束器；用于承載待測(cè)晶圓，并用于使待測(cè)晶圓進(jìn)行平移或旋轉(zhuǎn)的平移旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，所述兩路或者兩路以上相干光束在所述待測(cè)晶圓上形成干涉條紋；用于按一定頻率探測(cè)散射光形成散射光信號(hào)的光電探測(cè)器，所述散射光由位于待測(cè)晶圓上的顆粒經(jīng)過所述干涉條紋發(fā)生散射而形成；用于基于待測(cè)晶圓上不同位置的顆粒所對(duì)應(yīng)的特征頻率，將光電探測(cè)器探測(cè)到的與時(shí)間相關(guān)的散射光信號(hào)進(jìn)行處理，形成與頻率相關(guān)的檢測(cè)信息的轉(zhuǎn)換器；基于轉(zhuǎn)換器形成的所述檢測(cè)信息，獲得顆粒在待測(cè)晶圓上的分布信息的數(shù)據(jù)處理單J Li ο
18.如權(quán)利要求17所述的晶圓檢測(cè)裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換器基于所述特征頻率，將光電探測(cè)器探測(cè)到的與時(shí)間相關(guān)的散射光信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，形成頻域內(nèi)的檢測(cè)信號(hào)，以獲得顆粒在待測(cè)晶圓上的分布信息。
19.如權(quán)利要求17所述的晶圓檢測(cè)裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換器用于對(duì)所述散射光信號(hào)進(jìn)行所述特征頻率的混頻的匹配計(jì)算，獲得散射光信號(hào)與特征頻率對(duì)應(yīng)信號(hào)的相關(guān)性，以獲得顆粒在待測(cè)晶圓上的分布信息。
20.如權(quán)利要求18所述的晶圓檢測(cè)裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元包括第一處理單元，所述第一處理單元連接于轉(zhuǎn)換器，用于根據(jù)檢測(cè)信號(hào)中與特征頻率對(duì)應(yīng)的信號(hào)的有無獲得待測(cè)晶圓上是否存在顆粒的信息。
21.如權(quán)利要求20所述的晶圓檢測(cè)裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元還包括第二處理單元，所述第二處理單元連接于轉(zhuǎn)換器和所述第一處理單元，在第一處理單元獲得待測(cè)晶圓上存在顆粒的信息時(shí)，基于所述特征頻率獲取顆粒在待測(cè)晶圓上的徑向位置。
22.如權(quán)利要求20所述的晶圓檢測(cè)裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元還包括第二處理單元，所述第二處理單元連接于轉(zhuǎn)換器和所述第一處理單元，在第一處理單元獲得待測(cè)晶圓上存在顆粒的信息時(shí)，提取檢測(cè)信號(hào)中與特征頻率對(duì)應(yīng)的信號(hào)，之后將提取出的信號(hào)轉(zhuǎn)換到時(shí)域中形成處理后散射光信號(hào)，基于所述處理后散射光信號(hào)的周期數(shù)，獲取顆粒在待測(cè)晶圓上的徑向位置。
23.如權(quán)利要求20所述的晶圓檢測(cè)裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元還包括第三處理單元，所述第三處理單元連接于轉(zhuǎn)換器和所述第一處理單元，在第一處理單元獲得待測(cè)晶圓上存在顆粒的信息時(shí)，提取檢測(cè)信號(hào)中與特征頻率對(duì)應(yīng)的信號(hào)，之后將提取出的信號(hào)轉(zhuǎn)換到時(shí)域中形成處理后散射光信號(hào)，基于所述處理后散射光信號(hào)出現(xiàn)的時(shí)刻，獲取顆粒在待測(cè)晶圓上的切向位置。
24.如權(quán)利要求20所述的晶圓檢測(cè)裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元還包括第四處理單元，所述第四處理單元連接于轉(zhuǎn)換器和所述第一處理單元，在第一處理單元獲得待測(cè)晶圓上存在顆粒的信息時(shí)，提取檢測(cè)信號(hào)中與特征頻率對(duì)應(yīng)的信號(hào)，之后將提取出的信號(hào)轉(zhuǎn)換到時(shí)域中形成處理后散射光信號(hào)，基于所述處理后散射光信號(hào)的強(qiáng)弱，獲取待測(cè)晶圓上不同位置處顆粒的大小或成分。
25.如權(quán)利要求17所述的晶圓檢測(cè)裝置，其特征在于，還包括位于分束器和平移旋轉(zhuǎn)平臺(tái)之間的光斑調(diào)整組件，所述光斑調(diào)整組件用于對(duì)光源提供的相干光束進(jìn)行處理，獲得平臺(tái)型光斑或者高斯光斑。
26.如權(quán)利要求17所述的晶圓檢測(cè)裝置，其特征在于，所述光斑為橢圓形光斑，所述橢圓形光斑的長(zhǎng)軸在100 1000微米的范圍內(nèi)，短軸在15 100微米的范圍內(nèi)。
27.如權(quán)利要求17所述的晶圓檢測(cè)裝置，其特征在于，所述光電探測(cè)器為高頻光電倍增管。
28.如權(quán)利要求27所述的晶圓檢測(cè)裝置，其特征在于，所述高頻光電倍增管的采樣頻率大于或等于IOOMHz。
29.如權(quán)利要求17所述的晶圓檢測(cè)裝置，其特征在于，所述干涉條紋的周期在100 400nm之間。
全文摘要
一種晶圓檢測(cè)方法及晶圓檢測(cè)裝置，所述方法包括使所述兩路或兩路以上的相干光束掠入射至待測(cè)晶圓，在待測(cè)晶圓上形成干涉條紋；待測(cè)晶圓進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和平移，使干涉條紋對(duì)待測(cè)晶圓進(jìn)行掃描；位于待測(cè)晶圓表面的顆粒使所述干涉條紋發(fā)生散射，形成時(shí)間相關(guān)的散射光信號(hào)；探測(cè)所述散射光信號(hào)，基于待測(cè)晶圓上不同位置的顆粒所對(duì)應(yīng)的特征頻率對(duì)所述散射光信號(hào)進(jìn)行處理，形成與頻率相關(guān)的檢測(cè)信息；基于所述檢測(cè)信息，獲取待測(cè)晶圓上的顆粒的分布信息。本發(fā)明晶圓檢測(cè)方法精度高，吞吐量高，晶圓檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)難度較低，成本低。
文檔編號(hào)G01N21/94GK103018258SQ20111028690
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者陳魯 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所