[发明专利]晶圆检测方法以及晶圆检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种晶圆检测方法以及晶圆检测装置。

背景技术

在半导体工艺中，晶圆表面的清洁度是影响半导体器件可靠性的重要因素之一。如何清除晶圆表面的污染和异物质颗粒一直是半导体技术领域的研究热点，而在清洁之后如何对晶圆表面的清洁度进行检测也成为半导体体技术人员关心的问题。

光学检测方法，由于具有不破坏晶圆表面的清洁度、可实时检测等的优点成为最常用的晶圆检测方法之一。所述光学检测方法使用光学散射强度测量技术来探测晶圆表面颗粒的有无、颗粒在晶圆表面的空间分布等。

通常在光学检测装置中，激光器发出的检测光会掠入射到待测晶圆上，在晶圆表面会形成椭圆形光斑，通过晶圆卡盘的旋转和平移，使所述椭圆形光斑扫描整片晶圆，检测光在晶圆表面发生反射，如果检测光投射到颗粒上，会被颗粒散射，被散射的光束具有和反射光束不相同的空间立体角，所述散射光最终被光电探测器探测，以获取晶圆表面的颗粒信息。具体地，所述晶圆表面的椭圆形光斑为小尺寸光斑，通常尺寸为3微米×9微米、5微米×15微米，而晶圆的直径为300毫米，因此所述椭圆形光斑如扫描整个晶圆，会花费较长的检测时间。

为了减少检测时间、提高检测的吞吐量，现有技术还对光学式晶圆检测方法进行了改进。在专利号为US7345752的美国专利中就公开了一种光学式的晶圆检测装置，所述晶圆检测装置包括：光源，用于发出检测光；分束组件，用于将检测光分成多个光束，所述多个光束掠入射到待测晶圆上形成多个光斑，位于光斑内的颗粒使所述多个光束发生散射，形成多个携带颗粒信息散射光束；采光组件，用于采集所述多个散射光束；多个光电探测器，用于分别探测相应的散射光束；处理单元，基于所述多个光电探测器探测到的散射光束的信息，获取晶圆表面的颗粒信息。

在所述美国专利中，由于采用了多束探测光，因此在晶圆表面形成了多个小尺寸光斑，每个小尺寸光斑的面积为3微米×9微米、5微米×15微米，所述多个小尺寸光斑可以增大探测面积，进而提高了检测效率、减少检测时间。然而，所述美国专利的技术方案存在较多技术问题。

首先，检测精度随着颗粒的直径的减小迅速降低。主要原因是，现有技术中与颗粒相对应的检测信号由颗粒经过光斑时所散射的光强决定。由于颗粒散射的光强有如下关系式：

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

所述光强与颗粒的直径6次方成正比，与检测光波长的4次方成反比，所以，对于直径为28纳米以下的颗粒的检测信号很弱，检测成功率低。而如果仅仅通过减少检测光的波长(例如使用深紫外波段)，则不足以弥补颗粒的直径减少带来的信号减弱，因此，对28纳米以下技术代的颗粒检测一直没有很好的技术方案。