[发明专利]材料表面雾的检测方法和装置

说明书

本发明提供一种检测材料表面雾的方法，包括以下步骤：任选地初检：对材料进行初检，获得表面无目视可见缺陷的材料；和表面雾检测：检测材料的表面雾；其中，在表面雾检测设备中，在接收光路中通过光学过滤器模组过滤掉所述材料的光致发光信号，使其不被探测器检测到。本发明还提供一种检测材料表面雾装置。本发明的检测表面雾的方法和装置，过滤掉了不期望的材料光致发光信号，从而能够更准确地获得材料表面雾检测结果。

技术领域

本发明涉及材料检测领域。更具体而言，本发明涉及一种材料表面检测方法和装置，更特别地，涉及检测材料表面雾的方法和装置。

背景技术

随着科技发展，在一些领域，对材料(如半导体晶片、玻璃或陶瓷)的表面光洁度的要求越来越高。举例来说，在电子、通讯等领域中，对半导体晶片的表面要求日益提高。自从20世纪50年代电子元器件诞生以来，半导体材料广泛应用于现代生产生活中，其重要性不言而喻。随着半导体器件向小型化、集成化方向发展，衬底的表面状态对于器件特性的影响越来越显著。其中，衬底表面粗糙度增加会影响载流子的迁移率，使得迁移率减小，从而增加延迟。另外，衬底表面粗糙度增加还会增加载流子在表面的复合速度，使得非平衡载流子寿命变短，器件性能变差。可见，良好的衬底表面状态对实现电子器件的良好性能极其重要。

材料表面的“表面雾(Haze)”(或“雾”)是指，由材料(如，晶片)表面形貌(微粗糙度)及表面或近表面高浓度的不完整引起的非定向光散射现象。一般情况下，“表面雾”用于表述材料表面上小于表面颗粒检测范围的表面不平坦状况。在某些具有光洁表面的材料(如，衬底)的制备过程中，表面雾的产生是不可避免的。虽然表面雾是材料表面微粗糙度引起的，但是其会直接影响材料的性能，例如，影响衬底外延质量，进而影响外延层及器件的质量。因此，在生产中，准确获得材料表面的表面雾分布对产品质量控制及提高材料的表面质量都有举足轻重的意义。

目前材料表面检测技术大都是基于激光散射来实现，这样的方法和设备可以检测非常细微的表面特征。在进行这样的测试时，使激光以一定角度照射待测材料表面，同时，待测样品高速旋转或探测器高速旋转，探测器收集各个方向的散射光，最后再通过对收集到的信号进行分析处理得到材料表面特征信息。这种方法对于检测材料表面的颗粒及相对大的粗糙度是很有效果的，但却不能有效地实现表面雾这样的微粗糙度的准确检测。这是因为现有技术中检测到的表面雾信号经常受到被测材料的表面吸收、被测材料本身由于激光辐照产生的光致发光等因素的干扰，从而影响表面雾检测结果的准确性。因此，准确地抓取表面雾信号，从而实现对表面雾的准确检测一直是材料表面检测领域的难点。

如上所述，传统的表面检测方法和装置在用于表面雾检测时存在问题。传统的表面检测方法或装置的设计主要针对材料(如晶片)表面较大粗糙度(例如，颗粒)的检测，而对于微粗糙度(如表面雾)而言，其值以10^-6(ppm)数量级计，因此传统设备常常难以区分表面雾信号和噪声信号，因此即使抓取到表面雾信号，由于不能排除其中的噪声信号，从而给出的检测结果可能是一种“假”表面雾。这样的检测结果对于晶片表面质量控制的参考价值不高。

发明人发现，目前常用的材料表面检测设备对材料表面，特别是半导体晶片(尤其是化合物半导体晶片)的表面雾检测结果有时可能并不具备有效的参考意义——因为它们未考虑被测半导体衬底材料在激光照射下产生的光致发光信号对表面雾的检测所造成的影响。

然而，随着材料的发展，采用现有的检测设备对材料表面进行表面雾检测时，人们发现，材料的光致发光性质可能成为准确检测中一个不可忽略的影响因素。