CN102915938B - 一种检测晶背缺陷的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种检测晶背缺陷的装置及方法。本发明提出一种检测晶背缺陷的装置及方法，通过设置支撑翻转装置代替原有的载物台，以对进行检测分析的晶圆进行支撑及翻转，从而实现了对晶圆的晶面及晶背的检测，由于翻转的过程使用机械翻转代替原来的手工翻转，从而能有效的避免人为失误操作，有效的提高了产品的良率和降低缺陷检测分析的成本。

Description

一种检测晶背缺陷的装置及方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种检测晶背缺陷的装置及方法。

背景技术

随着半导体芯片的集成度不断提高，半导体器件尺寸越来越小，而各种制程工艺对晶圆的平整度要求越来越高，尤其是光刻工艺对晶圆的平整度要求不仅是晶面保证良好的均一性，且要求晶背也要平整无污染无缺陷，即需要在半导体制造过程中及时、准确的发现晶背污染或缺陷。

现有技术中，当发现晶面上发现有缺陷的情况时，会通过扫描电子显微镜（SEM）清楚分辨出其外形、尺寸、成分等，以便于良率工程师快速准确的查找其成因，而使用扫描电子显微镜目检晶背时，只能通过工程师手动翻转晶圆后置于机台载物台上，当人为进行失误操作时，就会严重损坏晶面的结构，造成良率低下，甚至晶圆的报废。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明揭示了一种检测晶背缺陷的装置及方法，主要是通过引入支撑反转装置代替原扫描电子显微镜的载物台的工艺。  

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明公开了一种检测晶背缺陷的装置，应用于晶圆的晶面和晶背的目测，包括扫描电子显微镜，其中，还包括支撑翻转装置；

所述晶圆固定在所述支撑翻转装置上，所述支撑翻转装置带动所述晶圆至所述扫描电子显微镜的下方，以将所述晶圆的晶面或晶背正对所述扫描电子显微镜；

其中，所述晶圆的晶面空白区域与所述支撑翻转装置贴合。

上述的检测晶背缺陷的装置，其中，所述支撑翻转装置包括上支撑片、下支撑片、机械轴和动力装置；

所述上支撑片和下支撑片与所述机械轴固定连接形成卡槽，所述上支撑片与所述晶圆的晶面空白区域贴合，所述下支撑片与所述晶圆的晶背贴合，所述动力装置通过所述机械轴带动所述晶圆转动。

上述的检测晶背缺陷的装置，其中，所述扫描电子显微镜不包含有载物台，所述动力装置为马达。

上述的检测晶背缺陷的装置，其中，所述上支撑片与所述下支撑片为与所述晶圆匹配的环形支撑片，即d-1cm≤r＜d＜R≤d+1cm，d为晶圆半径，r为环形支撑片的内径，R为环形支撑片的外径。

上述的检测晶背缺陷的装置及方法，其中，所述环形支撑片的翻转时固定的高度H大于所述环形支撑片的外径R。

上述的检测晶背缺陷的装置，其中，所述上支撑片与所述晶圆的晶面贴合处固定设置有材质为橡胶的薄膜。

上述的检测晶背缺陷的装置，其中，还包括真空吸片器，所述下支撑片上设置与所述真空吸片器形状适应的吸孔，所述真空吸片器通过所述吸孔吸附在所述晶圆的晶背上。

上述的检测晶背缺陷的装置，其中，所述下支撑片上设置有三个成120°的吸孔。

上述的检测晶背缺陷的装置，其中，所述上支撑片、下支撑片和机械轴的材质均为铝合金。

本发明还公开了一种检测晶背缺陷的方法，包括上述任意一项所述的检测晶背缺陷的装置，其中，还包括：

将晶圆固定在所述支撑翻转装置上，并调整所述晶圆的晶面或晶背正对所述扫描电子显微镜；

进行晶面或晶背缺陷检测分析后；

通过所述支撑翻转装置将晶圆旋转，以使得晶圆的另一面正对所述扫描电子显微镜；

进行晶背或晶面缺陷检测分析。

 综上所述，本发明一种检测晶背缺陷的装置及方法，通过设置支撑翻转装置代替原有的载物台，以对进行检测分析的晶圆进行支撑及翻转，从而实现了对晶圆的晶面及晶背的检测，由于翻转的过程使用机械翻转代替原来的手工翻转，从而能有效的避免人为失误操作，有效的提高了产品的良率和降低缺陷检测分析的成本。

附图说明

图1为本发明检测晶背缺陷的装置的剖视图；

图2为本发明检测晶背缺陷的装置中下支撑的俯视图；

图3为本发明检测晶背缺陷的装置中晶圆晶背上吸附有吸片器的俯视图；

图4为本发明检测晶背缺陷的装置中晶圆晶面的俯视图；

图5为本发明检测晶背缺陷的装置的结构示意图。

具体实施方式  

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

实施例一：

如图1-5所示，本发明一种检测晶背缺陷的装置，应用于晶圆的晶面或晶背的目测，包括扫描电子显微镜、支撑翻转装置和动力装置；支撑翻转装置包括机械轴11和由上支撑片121和下支撑片122构成的环形支撑片12，上支撑片121和下支撑片122上下对应与机械轴11固定连接形成凹槽，以卡接晶圆13；上支撑片121上设置有橡胶材质的薄膜16与晶圆13的晶面贴合，以增大贴合的摩擦力；机械轴11与动力装置如马达的转子固定连接，当马达转动的时候以带动环形支撑片12转动，且下支撑片122上设置有吸孔14；其中，机械轴11的高度大于环形支撑片12的外径半径，以确保晶圆13的翻转。

进一步的，环形支撑片12的内径r、外径R和晶圆13的半径d之间的关系式为d-1cm≤r＜d＜R≤d+1cm，如12寸的晶圆其半径d为16cm，则环形支撑片12的内径则设置为15cm，外径为17cm；以确保环形支撑片12能稳固的支撑晶圆13，同时又不会与晶圆13上的器件区域接触，从而造成晶圆13的损伤；另外，吸片器15通过吸孔吸附在晶圆13的晶背上，以确保环形支撑片12带动晶圆13翻转时不会滑落。

其中，环形支撑片12和机械轴11的材质均为轻质牢固的材料如铝合金等，以在稳固有效支撑晶圆13的同时保持支撑翻转装置自身较轻的重量，进而减轻马达的负载。

具体的，将晶圆13固定在环形支撑片12内，上支撑片121的下方设置的薄膜16与晶圆13的晶面上空白区域（晶圆13的圆周外围侧边无器件的区域）贴合，以增大贴合的摩擦力，同时，下支撑片122与晶圆13的晶背圆周外围部分贴合，同时吸片器15通过吸孔14吸附在晶圆13的晶背上，该吸片器15是通过负压真空吸附原理吸附在晶背上的，从而有效的对晶圆13进行承托和固定，还能有效的预防在后续的翻转过程中意外滑落；再对晶圆13的晶面或晶背进行缺陷检测分析之后，启动马达，马达的转子通过机械轴11带动环形支撑片12转动，即实现晶圆13的自动翻转，进而在不对晶圆13造成损伤的情况下，有效的实现晶圆13的翻转，进而方便晶圆13两表面检测分析的转换。

其中，上述的吸片器15及对应的吸孔均至少设置一个，最优的设置三个成120°圆周分布。

实施例二：

在实施例一的基础上，如图1-5所示，一种检测晶背缺陷的方法：

首先，将晶圆13固定在环形支撑片12内，并调整该晶圆的晶面正对扫描电子显微镜，以对该晶圆13的晶面进行缺陷检测分析。

然后，在对晶圆13的晶面进行缺陷检测分析之后，启动马达，进而带动环形支撑片12翻转，在薄膜16及吸片器15的共同作用下，保证在翻转过程中，晶圆13不会意外滑落，且由于晶圆与环形支撑片12的贴合处为晶圆13的圆周外围的空白区域（无器件设置区域），所以在对晶圆13进行支撑或翻转时，均不会对晶圆13造成损伤。

最后，调整晶圆13使得其晶背正对扫描电子显微镜，以对晶背进行缺陷检测分析。

其中，在工艺允许的条件下，也可以先对晶圆13的晶背进行缺陷检测分析在对晶圆13的晶背进行缺陷检测分析。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明实施例提出一种检测晶背缺陷的装置及方法，通过设置支撑翻转装置代替原有的载物台，以对进行检测分析的晶圆进行支撑及翻转，从而实现了对晶圆的晶面及晶背的检测，由于翻转的过程使用机械翻转代替原来的手工翻转，从而能有效的避免人为失误操作，有效的提高了产品的良率和降低缺陷检测分析的成本。

通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。

对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (8)

1.一种检测晶背缺陷的装置，应用于晶圆的晶面和晶背的目测，包括扫描电子显微镜，其特征在于，还包括支撑翻转装置，所述支撑翻转装置包括上支撑片、下支撑片、机械轴和动力装置；

所述上支撑片和下支撑片与所述机械轴固定连接形成卡槽，所述上支撑片与所述晶圆的晶面空白区域贴合，所述下支撑片与所述晶圆的晶背贴合，所述动力装置通过所述机械轴带动所述晶圆转动；

所述晶圆固定在所述支撑翻转装置上，所述支撑翻转装置带动所述晶圆至所述扫描电子显微镜的下方，以将所述晶圆的晶面或晶背正对所述扫描电子显微镜；

其中，所述晶圆的晶面空白区域与所述支撑翻转装置贴合，所述上支撑片与所述晶圆的晶面贴合处固定设置有材质为橡胶的薄膜。

2.根据权利要求1所述的检测晶背缺陷的装置，其特征在于，所述扫描电子显微镜不包含有载物台，所述动力装置为马达。

3.根据权利要求1所述的检测晶背缺陷的装置，其特征在于，所述上支撑片与所述下支撑片为与所述晶圆匹配的环形支撑片，即d-1cm≤r＜d＜R≤d+1cm，d为晶圆半径，r为环形支撑片的内径，R为环形支撑片的外径。

4.根据权利要求3所述的检测晶背缺陷的装置及方法，其特征在于，所述环形支撑片的翻转时固定的高度H大于所述环形支撑片的外径R。

5.根据权利要求1所述的检测晶背缺陷的装置，其特征在于，还包括真空吸片器，所述下支撑片上设置与所述真空吸片器形状适应的吸孔，所述真空吸片器通过所述吸孔吸附在所述晶圆的晶背上。

6.根据权利要求5所述的检测晶背缺陷的装置，其特征在于，所述下支撑片上设置有三个成120°的吸孔。

7.根据权利要求1所述的检测晶背缺陷的装置，其特征在于，所述上支撑片、下支撑片和机械轴的材质均为铝合金。

8.一种检测晶背缺陷的方法，包括上述权利要求1-7中任意一项所述的检测晶背缺陷的装置，其特征在于，还包括：

将晶圆固定在所述支撑翻转装置上，并调整所述晶圆的晶面或晶背正对所述扫描电子显微镜；

进行晶面或晶背缺陷检测分析后；

通过所述支撑翻转装置将晶圆旋转，以使得晶圆的另一面正对所述扫描电子显微镜；

进行晶背或晶面缺陷检测分析。