CN101398394B - 硅片周边缺口检查方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅片周边缺口检查方法，在待检测的硅片正面上方设置正面激光源、正面传感器，背面下方设置背面激光源、背面传感器，硅片两边的激光源照射硅片的周边位置，传感器在对面激光源的直射路径上且不在同面激光源的反射路径上，硅片旋转一周，周边均经过所述激光源照射，传感器采集的光信号传送到信号处理系统，信号处理系统根据正面传感器、背面传感器采集到的激光信号的强度、个数判断硅片周边存在的缺口；本发明还公开了一种硅片周边缺口检查装置。本发明能快速、准确地检查硅片周边缺口。

Description

硅片周边缺口检查方法及装置

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，涉及硅片的检测技术，特别涉及一种硅片周边缺口检查方法及装置。

背景技术

目前用于生产线的硅片外观检查设备，可以分为宏观检查和微观检查部分，宏观检查部分适用于硅片表面有明显色差，或划伤类的缺陷。通常在检查时对有效芯片上的缺陷或异常通过宏观和微观的观察可以检出，但是对于硅片周边，包括距边缘3-5mm出现的小缺口，很难检查到；对于背面的不穿透硅片的小缺口，则需要将硅片背面翻转后再进行观察。通常硅片的外观检查通常是由人工操作的，如果要检查周边的正面或背面小缺口，工作量很大，检查效率较低，漏检率高。

现有的如KLA-Tencor半导体设备公司生产的自动硅片外观机，通常是不对硅片周边的无效位置(距边缘3-5mm)进行检查的，而且也无法测试硅片的背面。另外该自动外观机的使用是需要对各种产品作出标准文件的，不能够随时检查，对每一枚硅片进行检查大概需要10分钟左右，生产效率很低，不适合对大量的制品进行检查。

现有技术中有一种单片式作业设备的硅片对准装置，如图1所示，安装于单片式作业的测试或工艺设备上，该硅片对准装置只有一组光源11和传感器12，分别固定于一检测槽上下两面，硅片对准时，硅片1背面吸附于一吸盘，置于硅片对准装置的承载台上，部分硅片周边置于该检测槽上下两面之间，旋转吸盘以旋转硅片，当硅片周边有较大的缺口时，传感器12可以接收到光源11的直射信号，通过信号处理系统对来自传感器12的信号进行处理，可以确定缺口的位置从而实现硅片对准。但是该硅片对准装置对只存在于硅片单面的未穿透的缺口却无法检测。

有周边缺口的硅片如果不能及时检出，该制品在后续的工艺过程中容易发生碎片，影响生产线的流通，并且不易及时检出产生缺口的异常设备，可能会遭成更大的损失。

发明内容

本发明要解决的技术问题是快速、准确地检查硅片周边缺口。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种硅片周边缺口检查方法，采用的技术方案是，在待检测的硅片正面上方设置一正面激光源、一正面传感器，背面下方设置一背面激光源、一背面传感器，硅片两边的激光源照射硅片的周边位置，传感器在对面激光源的直射路径上且不在同一面激光源的反射光线路径上，当有缺口时激光源可以通过硅片周边的穿透的缺口直射到对面的传感器，背面激光源可以通过硅片周边的穿透的缺口直射到正面传感器；硅片旋转一周，周边均经过所述激光源照射，硅片边缘无缺口的地方，该面的传感器只能接收到微弱的连续散射光信号，遇到有硅片边缘有穿透缺口的地方，硅片两边的光传感器会接收到对面激光源的高强度的直射光，遇到有硅片边缘有不穿透单面缺口的地方，该面的传感器就会接收到该面的激光源在该单面缺口的不连续的较高强度散射光；传感器采集的光信号传送到信号处理系统，信号处理系统根据正面传感器、背面传感器采集到的激光信号的强度、个数判断硅片周边存在的缺口，两个传感器均采集到的高强度的直射光信号只有一次表明硅片周边只存在硅片对准穿透缺口，超过一次表示有异常穿透缺口，单个传感器采集到较高强度的散射光信号表明硅片周边相应面存在异常单面缺口。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种硅片周边缺口检查装置，采用的技术方案是，包括正面激光源、正面传感器、背面激光源、背面传感器、检测槽、承载台、信号处理系统，检测槽内的上面安装正面激光源和正面传感器，检测槽内的下面安装背面激光源和背面传感器，传感器位于对面激光源的直射路径上，两激光源的直射路径同待检测硅片夹角不同；检测槽置于承载台一侧，对硅片检测时硅片置于承载台另一侧，部分硅片周边置于检测槽内，硅片旋转一周，传感器采集到的光信号输出到信号处理系统，信号处理系统根据正面传感器、背面传感器采集到的激光信号的强度、次数判断硅片周边存在的缺口，两个传感器均采集到的高强度的直射光信号只有一次表明硅片周边存在硅片对准穿透缺口，超过一次表示有异常穿透缺口，单个传感器采集到的较高强度的散射光信号表明硅片周边相应面存在异常单面缺口。

本发明利用对散射光和直射光信号的接收，对硅片周边存在的缺陷进行检查，可以准确检测到硅片周边异常的缺口，区分缺口的位置，如正面缺口，背面缺口和穿透的缺口，提高了检出效率，有助于及时检查异常产生的原因，停止有异常缺口的硅片流动，避免异常缺口引起碎片对后续工艺设备的影响，防止更多的损失。

附图说明

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是常规硅片对准装置的示意图；

图2是本发明的一实施方式示意图；

图3是本发明的一实施方式传感器信号示意图；

图4是本发明的硅片周边缺口检查装置一实施例的仰视图；

图5是本发明的硅片周边缺口检查装置一实施例的俯视图；

图6是本发明的硅片周边缺口检查装置一实施例的后视图；

图7是本发明的硅片周边缺口检查装置一实施例的前视图。

具体实施方式

本发明的一实施方式如图2所示，由两组激光源和光信号接收传感器为主要组成部分，安装于单片式作业的测试或工艺设备上，其工作原理为：由硅片1两边的正面激光源21、背面激光源22照射硅片1边缘3mm到5mm位置，正面激光源与背面传感器在同一光路，与硅片成夹角一A，背面光源与正面传感器在同一光路，与硅片成夹角二B，夹角一A不等于夹角二B，以保证单个传感器不在同面光源的反射路径上。所述激光源照射待检测硅片周边，硅片旋转一周，当硅片上没有缺口时，传感器仅能接收到同面激光源经硅片周边产生的少量微弱的散射光信号；当硅片边缘有单面的缺口时，该面的传感器将收到同面激光源经该单面缺口产生的散射光，信号有不连续的增强；当硅片上有穿透的缺口时(包括正常的对准缺口)，两边的传感器将同时接收到对面激光源的直射信号，其信号强度最大。使硅片1旋转一周，遇到有硅片周边缺口的地方，硅片1两边的正面光传感器23、背面光传感器24会接收到对面激光源的直射激光，如果硅片旋转一周时，所述两个传感器只同时接收到一次直射激光，则此处为硅对准方向缺口；如果两个传感器中任一个接收到多于一次的较强激光信号，则说明硅片的边缘有异常地缺口；如果两个传感器几乎同时接收到高强度的直射激光信号超过一次，说明有穿透的异常缺口；如果传感器接收到较直射激光稍弱的较高强度的散射光信号，说明硅片周边有不穿透的单面缺口。两个传感器均采集到的高强度的直射光信号超过一次的次数表示硅片周边存在异常穿透缺口的个数；单个传感器采集到的较高强度的散射光信号的次数表明硅片周边相应面存在异常单面缺口的个数。

图3是本发明的硅片周边缺口检查方法的传感器信号示意图，图中虚线代表背面传感器接收到的激光信号能量，实线代表正面传感器接收到的激光信号能量；当硅片周边有穿透缺口时，所述两传感器几乎同时接收到高强度的激光信号能量；当硅片周边有不穿透的单面缺口时，缺口所在面的传感器会接收到较高强度的激光信号能量；当硅片周边无缺口时两传感器均只能接收到微弱的激光信号能量。

信号处理系统对传感器采集的信号进行处理，当检测到有异常周边缺口时，信号处理系统可以向设备报警，停止该硅片的作业或者该硅片取出后向生产系统报警。

实现上述硅片周边缺口检查方法的硅片周边缺口检查装置的一实施例如图4、图5、图6、图7所示，此装置由两组激光源和光信号接收传感器为主要组成部分，安装于单片式作业的测试或工艺设备上，包括信号处理系统、承载台26、检测槽25、正面激光源21、正面传感器23、背面激光源22、背面传感器24，正面激光源21、正面传感器23安装于检测槽内的上面，背面激光源22、背面传感器24安装于检测槽内的下面，正面激光源21同背面传感器24、背面光源22同正面传感器23，其位置交叉对应；对硅片进行检测时，带有对准缺口的硅片通过吸盘27置于承载台26上，硅片边缘3mm到5mm的位置置于所述检测槽25内，在正面激光源21、正面传感器23正面同背面激光源22、背面传感器24之间，转动吸盘使硅片旋转一周，在无缺口的位置，传感器只能接收到极少量由于硅片表面粗糙散射的微量光信号；当硅片转动到正常对准缺口时，两面的传感器会同时接收到由对面激光源发出的直射激光高强度信号，如果这种高强度的直射激光信号出现超过1次，则表示该硅片有异常地穿透的缺口；如果只有一个传感器检测到较高强度的散射光信号，则表示硅片的周边有单面的缺口。

传感器的输出信号传送到信号处理系统，信号处理系统根据在硅片周边接收到的激光信号的次数及强度对硅片周边缺口进行检测，检测到有异常周边缺口时报警，或者停止该硅片的作业，并可以根据传感器的异常信号位置来确定缺口的位置。

实施例一如图4、图5、图6、图7所示，硅片周边缺口检查装置利用常规的单片式作业设备的自动对准装置实施，将正面激光源21、正面传感器23安装于常规自动对准装置的检测槽内的上面，背面激光源22、背面传感器24安装于常规自动对准装置的检测槽内的下面，对硅片检测时将硅片通过吸盘置于常规自动对准装置的承载台上。

此实施例中硅片周边缺口检查装置安装于单片式作业设备的自动对准装置，在硅片对准的同时，可以检测到异常的缺口，区分缺口的位置，如正面缺口，背面缺口和穿透的缺口。传感器信号连接外观机，在硅片旋转一周的范围内，当出现第二次的较强激光信号时，则说明发现缺口，设备可以自动报警。此自动检测在硅片进行方向对准时，可以同时准确地检查出硅片周边的缺口，提高检出效率，有助于及时检查异常产生的原因，停止有异常缺口的硅片流动，避免异常缺口引起碎片对后续工艺设备的影响，防止更多的损失。

另一实施例，在常规的宏观检查设备上，如KLA-Tencor半导体设备公司生产的自动硅片外观机，安装一检测槽，检测槽内安装两组激光源和传感器，检测槽通过连接杆与吸附硅片的吸盘相连。本实施例中，在硅片的宏观监测设备上增加了一套光源和反射光接收传感器。这套装置，可以在硅片进行宏观检查的同时，进行周边缺口的检测，检出率高，速度快。本实施例在硅片进行常规的外观检查时，可以同时准确地检查出硅片周边的缺口，提高检出效率，有助于及时检查异常产生的原因，停止有异常缺口的硅片流动，避免异常缺口引起碎片对后续工艺设备的影响，防止更多的损失。

Claims (12)

1. 一种硅片周边缺口检查方法，其特征在于，在待检测的硅片正面上方设置一正面激光源、一正面传感器，背面下方设置一背面激光源、一背面传感器，硅片两边的激光源照射硅片的周边位置，传感器在对面激光源的直射路径上且不在同一面激光源的反射光线路径上，当有缺口时激光源可以通过硅片周边的穿透的缺口直射到对面的传感器，背面激光源可以通过硅片周边的穿透的缺口直射到正面传感器；硅片旋转一周，周边均经过所述激光源照射，硅片边缘无缺口的地方，该面的传感器只能接收到微弱的连续散射光信号，遇到有硅片边缘有穿透缺口的地方，硅片两边的光传感器会接收到对面激光源的高强度的直射光，遇到有硅片边缘有不穿透单面缺口的地方，该面的传感器就会接收到该面的激光源在该单面缺口的不连续的较高强度散射光；传感器采集的光信号传送到信号处理系统，信号处理系统根据正面传感器、背面传感器采集到的激光信号的强度、个数判断硅片周边存在的缺口，两个传感器均采集到的高强度的直射光信号只有一次表明硅片周边只存在硅片对准穿透缺口，超过一次表示有异常穿透缺口，单个传感器采集到较高强度的散射光信号表明硅片周边相应面存在异常单面缺口。

2. 根据权利要求1所述的硅片周边缺口检查方法，其特征在于，激光源照射硅片边缘3mm到5mm的位置。

3. 根据权利要求1所述的硅片周边缺口检查方法，其特征在于，两个传感器均采集到的高强度的直射光信号超过一次的次数表示硅片周边存在异常穿透缺口的个数。

4. 根据权利要求1所述的硅片周边缺口检查方法，其特征在于，单个传感器采集到的较高强度的散射光信号的次数表明硅片周边相应面存在异常单面缺口的个数。

5. 根据权利要求1所述的硅片周边缺口检查方法，其特征在于，当检测到硅片周边异常缺口时，信号处理系统给出报警信号。

6. 根据权利要求1至4任一项所述的硅片周边缺口检查方法，其特征在于，所述正面激光源、正面传感器、背面激光源、背面传感器，安装在常规硅片对准装置的检测槽上下两面，在硅片对准的同时同步检查硅片周边缺口。

7. 根据权利要求1至4任一项所述的硅片周边缺口检查方法，其特征在于，所述正面激光源、正面传感器、背面激光源、背面传感器，安装在常规宏观检查设备上，在对硅片进行常规宏观检查的同时检查硅片周边缺口。

8. 一种硅片周边缺口检查装置，其特征在于，包括正面激光源、正面传感器、背面激光源、背面传感器、检测槽、承载台、信号处理系统，检测槽内的上面安装正面激光源和正面传感器，检测槽内的下面安装背面激光源和背面传感器，传感器位于对面激光源的直射路径上，两激光源的直射路径同待检测硅片夹角不同；检测槽置于承载台一侧，对硅片检测时硅片置于承载台另一侧，部分硅片周边置于检测槽内，硅片旋转一周，传感器采集到的光信号输出到信号处理系统，信号处理系统根据正面传感器、背面传感器采集到的激光信号的强度、次数判断硅片周边存在的缺口，两个传感器均采集到的高强度的直射光信号只有一次表明硅片周边存在硅片对准穿透缺口，超过一次表示有异常穿透缺口，单个传感器采集到的较高强度的散射光信号表明硅片周边相应面存在异常单面缺口。

9. 根据权利要求8所述的硅片周边缺口检查装置，其特征在于，激光源光束宽度为3mm到5mm。

10. 根据权利要求8所述的硅片周边缺口检查装置，其特征在于，当检测到硅片周边异常缺口时，信号处理系统发出报警信号。

11. 根据权利要求8、9或10所述的硅片周边缺口检查装置，其特征在于，所述检测槽、承载台为常规硅片对准装置的检测槽及承载台。

12. 根据权利要求8、9或10所述的硅片周边缺口检查装置，其特征在于，所述检测槽、承载台安装在常规宏观检查设备上。

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