CN106057694A - 一种透明材料的缺陷分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种透明材料的缺陷分析方法，是对透明材料进行微观缺陷检测得到与透明材料实物相匹配的缺陷分布图，将透明材料通过对位重合的附于缺陷分布图上，采用扫描仪通过图像扫描得到实物‑结果对比图，并通过该实物‑结果对比图分析缺陷与透明材料外观之间的相关性。本发明的方法借由扫描仪的图像复制功能得到透明材料的真实图像及与缺陷分布图之间的直观比对，进而找出微观缺陷与透明材料破损等问题之间的相关性，抗光干扰性强，操作简单，可靠性强，具有实际应用价值。

Description

一种透明材料的缺陷分析方法
技术领域
本发明涉及材料分析技术，特别是涉及一种透明材料的缺陷分析方法。
背景技术
半导体晶片是用于制作集成电路器件的原材料，其结构和性能直接影响了成品器件的稳定性和可靠性，因而半导体晶片的质量检测及分析具有重要的意义，可以借助质量检测分析发现生产中的问题进而对生产工艺进行改进。半导体晶片材料或多或少都有细小的缺陷，大缺陷直径达到1～2mm，小缺陷在30μm左右甚至更小，在目前的普通光学情况下无法将其准确分辨出来，需要通过专业的缺陷检测仪器将其缺陷一一侦测出来，并通过结果图展现。结果图直观性较差，难以与晶片实物进行比对，更无法判断出晶片实物与晶片缺陷之间的相关性。
为了方便直观的展现结果，人们希望将结果图与实物图完美的重叠起来，可以直接查找晶片损坏与晶片缺陷之间的相关性。部分晶片，例如SiC晶片是一种表面镜面的透明材料，具有反光、抗光干扰性差等缺点，若采用常规的方法，例如相机拍摄难以得到理想的实物图。此外，实物图与结果图亦无法进行直观的叠合比较分析，这极大的影响了晶片的缺陷分析及质量把控。因此，如何提供一种直观的晶片缺陷分析方法，是本领域人员亟待解决的技术问题之一。
发明内容
本发明提供了一种透明材料的缺陷分析方法，其克服了现有技术所存在的不足之处。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种透明材料的缺陷分析方法包括以下步骤：
1)提供一透明材料，对该透明材料进行微观缺陷检测得到缺陷分布图，该缺陷分布图与透明材料实物相匹配；
2)将该透明材料通过对位重合的附于该缺陷分布图上，采用扫描仪通过图像扫描得到实物-结果对比图；
3)通过该实物-结果对比图分析微观缺陷与透明材料外观之间的相关性。
优选的，所述表面缺陷检测是由激光扫描该透明材料表面，并通过检测散射强度、形状变化、表面反射率和相位迁移得到各类缺陷的具体分布情况。
优选的，所述缺陷分布图是坐标图，该坐标图显示有该透明材料的轮廓，并于各缺陷相应位置显示有标记点。
优选的，所述缺陷分布图标记的缺陷包括微管、多晶型界面、三角形缺陷、异质包裹物、平面六方空洞、位错、层错、微粒、凹坑、划痕及污染，不同缺陷通过标记点颜色进行区分。
优选的，所述透明材料上设有定位标记，所述缺陷分布图具有相应的定位标记，并通过定位标记的定位实现对位重合。
优选的，所述透明材料的厚度为0.1mm～5mm。
优选的，透明材料是镜面透明材料，包括4H-SiC晶片、6H-SiC晶片、3C-SiC晶片、半绝缘SiC晶片、蓝宝石晶片、水晶及玻璃。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1.本发明的方法对透明材料进行微观缺陷检测得到与透明材料实物匹配的缺陷分布图，再将透明材料通过对位重合的附于缺陷分布图上，采用扫描仪通过图像扫描得到实物-结果对比图，通过实物-结果对比图分析微观缺陷与透明材料外观之间的相关性，借由扫描仪的图像复制功能得到透明材料的真实图像及与缺陷分布图之间的直观比对，可以直观的看出宏观和微观的关联，进而找出缺陷与透明材料破损等原因之间的相关性，作为透明材料质量分析的重要依据，具有实际应用价值。
2.采用普通扫描仪的图像扫描功能可以获得透明材料的真实图像，不易受外光源的干扰，抗光干扰性强，可靠性强，效果理想，操作简单，节约费用，适用性广，尤其适用于半导体晶片的缺陷分析。
3.缺陷分布图是坐标图，并于各缺陷相应位置显示有标记点，通过检测散射强度、形状变化、表面反射率和相位迁移等得到各类缺陷的具体分布情况，且不同缺陷采用不同颜色标识，直观明了的显示了缺陷的类别及分布情况，便于分析。
4.缺陷分布图与透明材料实物之间通过轮廓叠合及定位标记实现完美重合，保证了缺陷标识与实物具体位置之间的对应关系，准确度高。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种透明材料的缺陷分析方法不局限于实施例。
附图说明
图1是本发明的实物-结果对比示意图。
具体实施方式
本实施例的一种透明材料的缺陷分析方法，首先是提供一待分析透明材料，对该透明材料进行微观缺陷检测得到缺陷分布图，再将透明材料通过对位重合的附于缺陷分布图上，采用扫描仪通过图像扫描得到实物-结果对比图，通过实物-结果对比图分析缺陷与透明材料外观之间的相关性。
透明材料的微观缺陷检测是由激光扫描透明材料表面，并通过检测散射强度、形状变化、表面反射率和相位迁移等得到各类微观缺陷的具体分布情况，并制得与透明材料实物大小形状相匹配的缺陷分布图。该缺陷分布图优选为坐标图，由经纬线排列并垂直交叉形成网格状，以便于分析定位。坐标图上显示有透明材料的轮廓并且于检测出的缺陷相应位置显示标记点。标记的缺陷包括微管、多晶型界面、三角形缺陷、异质包裹物、平面六方空洞、位错、层错、微粒、凹坑、划痕及污染等等常见缺陷，不同缺陷通过标记点颜色进行区分。具体的，根据分析需要，可以选择特定缺陷的分布情况来形成缺陷分布图。
缺陷分布图打印出来后，将透明材料实物置于缺陷分布图上方并与缺陷分布图完美重合。透明材料上预设有定位标记，缺陷分布图亦显示有相应的定位标记，通过定位标记的对位及透明材料实物与缺陷分布图上轮廓的叠合来实现完美的重合。由于透明材料实物是透明的，可以透过透明材料实物看到缺陷分布图上的缺陷标记。将重合后的透明材料及缺陷分布图置于办公用的扫描仪上进行图案扫描，即可得到实物-结果对比图，参考图1。该实物-结果对比图可以于计算机上进行分析，亦可打印后进行人工分析。优选的，透明材料的厚度在0.1mm～5mm范围内，符合常规扫描仪的扫描厚度要求。
由于扫描仪具有较强的抗光干扰特性，可以得到透明材料真实的图像。通过图像扫描得到的实物-结果对比图，同时显示了材料肉眼可见的外观及通过精密设备检测得到的肉眼不可见的微观缺陷分布，并且直观显示了两者之间的对应关系，这对于透明材料的质量分析具有重要的意义。
透明材料具体是镜面透明材料，包括半导体晶片，例如4H-SiC晶片、6H-SiC晶片、3C-SiC晶片、半绝缘SiC晶片、蓝宝石晶片等，以及水晶及玻璃等等，适用性广。以下以N型4H-SiC材料为例进行具体说明，该材料是镜面透明材料，通过化学气相沉积的方法(CVD)由外延炉生长而成，生长过程中主要缺陷包括微管、多晶型界面、三角形缺陷等，该些缺陷严重降低SiC晶体质量，甚至可能造成材料损坏或裂片，但目前难以对裂片的原因进行解释。可以采用精密缺陷检测设备，例如美国KLA-Tencor公司的Candela系列设备进行微观缺陷检测，该设备采用光学表面分析仪(OSA)技术，并通过散射光频道、反射光频道、相移频道及Z频道四通道的探测器收集信号，对各类缺陷进行分类，统计每一种缺陷的数量并测出相应的缺陷尺寸，最后给出整个表面的缺陷分布图。通过制作主要缺陷的缺陷分布图并扫描形成实物-结果对比图，由宏观与微观的对比可以直观的看出裂纹附近的缺陷类别及具体分布情况，进而分析导致裂纹产生的主要因素，有助于为生长条件的优化提供可靠的依据。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种透明材料的缺陷分析方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种透明材料的缺陷分析方法，其特征在于包括以下步骤：
1)提供一透明材料，对该透明材料进行微观缺陷检测得到缺陷分布图，该缺陷分布图与透明材料实物相匹配；
2)将该透明材料通过对位重合的附于该缺陷分布图上，采用扫描仪通过图像扫描得到实物-结果对比图；
3)通过该实物-结果对比图分析微观缺陷与透明材料外观之间的相关性。
2.根据权利要求1所述的透明材料的缺陷分析方法，其特征在于：所述微观缺陷检测是由激光扫描该透明材料表面，并通过检测散射强度、形状变化、表面反射率和相位迁移得到各类缺陷的具体分布情况。
3.根据权利要求2所述的透明材料的缺陷分析方法，其特征在于：所述缺陷分布图是坐标图，该坐标图显示有该透明材料的轮廓，并于各缺陷相应位置显示有标记点。
4.根据权利要求3所述的透明材料的缺陷分析方法，其特征在于：所述缺陷分布图标记的缺陷包括微管、多晶型界面、三角形缺陷、异质包裹物、平面六方空洞、位错、层错、微粒、凹坑、划痕及污染，不同缺陷通过标记点颜色进行区分。
5.根据权利要求1或3所述的透明材料的缺陷分析方法，其特征在于：所述透明材料上设有定位标记，所述缺陷分布图具有相应的定位标记，并通过定位标记的定位实现对位重合。
6.根据权利要求1所述的透明材料的缺陷分析方法，其特征在于：所述透明材料的厚度为0.1mm～5mm。
7.根据权利要求1所述的透明材料的缺陷分析方法，其特征在于：所述透明材料是镜面透明材料，包括4H-SiC晶片、6H-SiC晶片、3C-SiC晶片、半绝缘SiC晶片、蓝宝石晶片、水晶及玻璃。
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