本發(fā)明涉及晶圓檢測，具體為一種超潔凈環(huán)境下的晶圓質量檢測方法。

背景技術：

1、晶圓技術是半導體行業(yè)的核心，20世紀70年代初，隨著摩爾定律的提出，晶圓直徑逐步增大，從最初的2英寸到現今的300毫米，晶圓集成度的迅速提升。晶圓質量和工藝的要求也在不斷提高。因此，不斷提升晶圓制造技術和檢測水平，保障晶圓質量，將是半導體工業(yè)持續(xù)發(fā)展的關鍵。

2、對于如今的大面積晶圓，表面和內部的缺陷檢測問題值得深入探究，大面積晶圓不僅僅需要檢測表面缺陷問題，還需要檢測晶圓內部缺陷問題，同時也需要考慮檢測效率和檢測成本，這都是亟待解決的技術問題。

3、公開號為cn116645362a的專利公開了一種碳化硅晶圓的質量智能檢測方法及系統，提供了一種碳化硅晶圓的質量智能檢測方法及系統，方法包括：連接定位載臺，定位完成采集圖像采集結果；構建基礎比對特征集合，對圖像采集結果進行特征比對，確定異常區(qū)域；掃描異常區(qū)域，獲得異常區(qū)域圖像采集結果；采集同類型晶圓的異常特征，分類標識并構建異常特征識別模型；將異常區(qū)域圖像采集結果輸入異常特征識別模型，初始識別，調用異常特征集合，對異常區(qū)域圖像采集結果執(zhí)行異常特征匹配，輸出異常檢測結果，解決了碳化硅晶圓的缺陷檢測效率低技術問題，實現了自動進行碳化硅晶圓的缺陷檢測，提高缺陷檢測效率的技術效果。該方法僅從視覺角度，對晶圓表面缺陷進行檢測，沒有深入檢測晶圓內部缺陷。

4、為此，本發(fā)明提出一種超潔凈環(huán)境下的晶圓質量檢測方法。

技術實現思路

1、為實現上述目的，本發(fā)明提供一種超潔凈環(huán)境下的晶圓質量檢測方法，具體技術方案如下：一種超潔凈環(huán)境下的晶圓質量檢測方法，其特征在于，包括：

2、將完成生產的晶圓傳輸至激光檢測臺，在激光檢測臺對晶圓表面進行的激光掃描檢測，對表面異常的晶圓進行氣體沖洗，并再次進行激光掃描檢測；

3、當激光檢測臺檢測到晶圓表面存在缺陷時，對晶圓表面進行熱輻射加熱，通過紅外熱像儀檢測晶圓的具體缺陷；

4、對晶圓的內部進行超聲檢測，根據超聲反射信號判斷晶圓是否存在內部缺陷，生成存在內部缺陷晶圓的超聲檢測圖像，通過構建神經網絡，提取存在內部缺陷晶圓的缺陷數據；

5、生成晶圓質量檢測報告，顯示晶圓檢測結果。

6、優(yōu)選的，所述激光檢測臺用于對晶圓發(fā)射掃描激光束，以及通過光學傳感器接收晶圓反射的激光束；

7、當晶圓表面平整光滑無缺陷時，激光束在晶圓表面發(fā)生全反射，光學傳感器接收到的反射激光束的光線強度值是固定且分布均勻的，即：，其中是激光束的初始光線強度，是光學傳感器接收到的反射激光束的光線強度值；

8、當晶圓表面出現缺陷時，激光束在晶圓表面缺陷處發(fā)生不規(guī)則反射，在晶圓表面平整光滑無缺陷處仍然發(fā)生全反射，不規(guī)則反射與全反射光線強度疊加，光學傳感器接收到部分區(qū)域的光線強度值發(fā)生變化，晶圓缺陷位置發(fā)生不規(guī)則反射的反射光線強度計算如下：

9、?；

10、其中，是晶圓缺陷的坐標位置，是高斯分布的標準差，是晶圓缺陷位置發(fā)生不規(guī)則反射的反射光線強度；

11、?；

12、其中，全反射和不規(guī)則反射的疊加光線強度。

13、優(yōu)選的，設定光線強度閾值和光線強度觸發(fā)次數閾值，將晶圓分為表面正常晶圓和表面異常晶圓；

14、當光學傳感器接收的疊加光線強度大于光線強度閾值的次數超過光線強度觸發(fā)次數閾值，判定為表面異常晶圓；

15、對表面異常晶圓進行氣體沖洗，所述氣體為氮氣；

16、在氣體沖洗完畢時，再次對晶圓進行激光檢測，若光學傳感器上不再出現異常光線強度，則進入超聲檢測晶圓內部步驟；若光學傳感器上仍出現異常光線強度，判定表面異常晶圓為表面缺陷晶圓，并根據光學傳感器采集的激光束光線強度分布，逆向求解出晶圓缺陷坐標位置:

17、?；

18、其中：

19、?；

20、是給定光學傳感器上的光線強度分布，通過梯度下降法，最小化目標函數得出晶圓缺陷位置的區(qū)域范圍。

21、優(yōu)選的，當檢測出晶圓表面存在缺陷時，采用熱輻射加熱儀器對晶圓缺陷位置的區(qū)域進行加熱，使用高分辨率紅外熱成像儀對晶圓表面進行掃描，捕捉被加熱的晶圓表面紅外變化；

22、采用紅外傳感器采集晶圓被熱輻射加熱儀器加熱后的紅外特征圖像，對采集的紅外特征圖像進行濾波降噪，并根據預檢測得出的晶圓缺陷位置，對圖像進行分割；

23、對紅外特征圖像，進行數據處理，尋找溫度變化區(qū)域：

24、；

25、其中，表示紅外特征圖像中位置溫度變化，是位置加熱后的溫度，是位置的背景溫度；

26、將晶圓紅外特征圖像顏色設定為灰度圖，設定紅外特征圖像灰度圖的基準顏色，選取晶圓紅外特征圖像中面積最大區(qū)域的灰度顏色為基準顏色，突出顯示非基準顏色，對非基準顏色的位置劃分框圖，識別框圖中非基準顏色的形狀類型，標記框圖中晶圓缺陷類型、晶圓缺陷具體位置，以及晶圓缺陷的面積；

27、設定晶圓表面缺陷的影響權重閾值，當晶圓表面缺陷權重大于或等于權重閾值時，在檢測流程中清除當前晶圓；當晶圓表面缺陷權重小于權重閾值時，晶圓進入下一檢測流程，晶圓表面缺陷權重的計算公式為：

28、?；

29、其中，為晶圓表面裂痕的數量，為晶圓表面裂痕的影響系數，為晶圓表面裂痕的面積；為晶圓表面磨損的數量，為晶圓表面磨損的影響系數，為晶圓表面磨損的面積。

30、優(yōu)選的，對表面檢測后的晶圓進行超聲檢測，檢測晶圓是否存在內部缺陷包括：

31、將晶圓放置于質地均勻的聲波檢測臺上，通過超聲探頭對晶圓發(fā)射超聲信號并接收超聲反射信號；

32、根據晶圓厚度，設置超聲信號頻率：，其中是超聲信號頻率；是晶圓的彈性模量；是晶圓材料的密度；是晶圓厚度。

33、優(yōu)選的，所述超聲檢測用于檢測晶圓內部分層、內部裂紋和內部空洞；

34、晶圓內部分層檢測的策略：不同材料層之間存在聲阻抗差異，用總反射系數描述超聲波在不同材料層間的反射程度：

35、?；

36、為第n層材料的聲阻抗，，n為總共的分層數，是第n層材料的密度，是第n層材料的聲速；

37、晶圓在聲波檢測臺中進行超聲檢測，總反射系數低于固定值，則晶圓中存在分層。

38、優(yōu)選的，晶圓內部裂紋檢測的策略：考慮裂紋的形狀和方向對散射振幅的影響，構建包含裂紋方向角的裂紋反射系數模型：

39、?；

40、其中，為晶圓內部裂紋的超聲反射系數，是晶圓直徑，表示散射振幅隨入射角和裂紋方向角的分布；表示裂紋對超聲波的吸收程度；表示超聲信號頻率、入射角和裂紋方向角的裂紋吸收系數；為晶圓厚度；

41、設定晶圓裂紋檢測反射系數閾值，當晶圓裂紋的超聲反射系數大于閾值時，晶圓存在內部裂紋；

42、晶圓內部空洞檢測的策略：考慮空洞的形狀，多路徑傳播和干涉效應對散射的影響，構建空洞反射系數模型:

43、?；

44、其中，為晶圓內部空洞的超聲反射系數，是晶圓直徑,表示散射振幅隨入射角和空洞位置的分布；空洞對超聲波的吸收系數；表示超聲信號頻率、入射角和空洞位置相關的空洞吸收系數；為晶圓厚度；

45、設定晶圓空洞檢測反射系數閾值，當晶圓空洞的超聲反射系數大于閾值時，晶圓存在內部空洞。

46、優(yōu)選的，當晶圓完成超聲掃描時，將存在內部缺陷的晶圓超聲數據可視化，生成超聲圖像，并構建神經網絡模型，對超聲圖像進行識別；

47、構建卷積神經網絡，提取超聲圖像的晶圓缺陷特征；

48、所述晶圓缺陷特征包括晶圓內部分層的面積和數量、晶圓內部裂紋的面積和數量以及晶圓內部空洞的面積和數量；

49、設定晶圓內部缺陷的影響權重，當晶圓內部缺陷權重大于或等于權重時，在檢測流程清除當前晶圓；當晶圓內部缺陷權重小于權重時，晶圓進入下一檢測流程，晶圓內部缺陷權重的計算方式如下:

50、?；

51、其中，是晶圓內部分層的影響權重；是晶圓內部裂紋的影響權重；是晶圓內部空洞的影響權重。

52、優(yōu)選的，根據晶圓的表面檢測和內部檢測結果，將表面檢測和內部檢測均沒有缺陷的晶圓劃分為優(yōu)品晶圓；

53、將晶圓表面檢測和內部檢測符合缺陷影響權重的晶圓劃分為缺陷晶圓，生成報告文件，所述報告文件用于記錄缺陷晶圓存在的缺陷類型、缺陷位置、缺陷面積以及晶圓編號和晶圓存儲位置。

54、一種計算機服務器，包括：處理器和存儲器；其中，所述存儲器中存儲有可供處理器調用的計算機程序；所述處理器通過調用所述存儲器中存儲的計算機程序，執(zhí)行所述的一種超潔凈環(huán)境下的晶圓質量檢測方法。

55、一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有可擦寫的計算機程序；當所述計算機程序在計算機設備上運行時，使得所述計算機設備執(zhí)行所述的一種超潔凈環(huán)境下的晶圓質量檢測方法。

56、本發(fā)明的有益效果：

57、本發(fā)明不僅僅對晶圓表面缺陷進行檢測，更進一步實現對晶圓內部缺陷進行檢測；

58、通過激光預檢測，實現對晶圓表面缺陷的快速預檢測，減少過度檢測晶圓表面對生產資源的占用，對檢測出異常的晶圓進行詳細檢測，可以檢測出晶圓表面存在的缺陷；

59、本發(fā)明還對晶圓內部進行超聲檢測，實現進一步對晶圓質量檢測把控。