CN110006839A - 一种检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种检测装置及检测方法，检测装置用于检测晶棒的间隙氧含量，包括：承载台，用于承载待检测的晶棒，承载台上设置有用于旋转晶棒的调整机构；检测机构，用于检测晶棒的间隙氧含量；控制机构，用于控制调整机构调整晶棒上的检测区域至预设位置，控制检测机构检测晶棒上的检测区域的间隙氧含量。根据本发明的检测装置，将待检测的晶棒置于承载台上，通过承载台上设置的调整机构旋转晶棒，进而能够通过控制机构控制调整机构调整晶棒上的检测区域至预设位置，控制检测机构检测晶棒上的检测区域的间隙氧含量，以便能够检测不同晶向的晶棒上的不同区域的间隙氧含量，提高晶棒上间隙氧含量的检测结果的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及晶棒检测领域，特别涉及一种检测装置及检测方法。
背景技术
在大尺寸半导体级单晶硅片的工艺过程中，氧由石英坩埚的分解进入硅棒中，占据单晶硅晶格的间隙位置。由于分凝机制，在熔体生长过程中，杂质的分布由其在熔体中的分凝系数决定，氧在硅的分凝系数<1，在晶体生长过程中氧趋向于向固体硅聚集。氧在晶棒轴向的分布是由头部至尾部，逐步降低，而在径向的分布，则由固液界面的形状决定。在直拉法生长单晶的过程中，通过具有相同晶向的籽晶进行引晶，生长的单晶硅棒拥有和籽晶相同的晶向。在半导体用单晶硅中，单晶硅的晶向分别有不同方向，比如，有的晶向方向的晶棒外表面有4条晶线、3条晶线或2条晶线，相对于4条晶线的晶棒，3条晶线和2条晶线的晶向方向的单晶硅棒在生长过程中，固液界面较不平整，尤其是对于2条晶线的晶向方向的单晶硅，固液界面的偏斜更严重，由于杂质都是通过固液界面进入晶体硅中的，固液界面的形状决定了杂质的分布。因此相比于4条晶线的晶向方向的晶棒，3条晶线和2条晶线的晶向方向的晶棒的氧含量具有较低的轴对称性。
晶棒的间隙氧含量检测是在拉晶结束之后，对晶棒的间隙氧含量进行检测，通过检测结果，对超出规格范围内的晶棒进行切除，防止由于氧含量超标对后续加工工序的浪费。在检测过程中，晶棒放置在承载台上，现有工艺的检测方式是检测单元移动，晶棒不动，因此只能对晶棒的一侧进行检测，对于不同晶向的晶棒，由于固液界面偏差造成氧含量无法准确检测，导致部分晶棒超出氧含量限制的范围。仅对晶棒一侧进行检测，无法完整的检测出晶棒上不同区域氧含量的分布，不能对拉晶的结果进行充分的判定。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种检测装置及检测方法，用以解决不能检测不同晶向的晶棒上不同区域的间隙氧含量的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
根据本发明第一方面实施例的检测装置，用于检测晶棒的间隙氧含量，检测装置包括：
承载台，用于承载待检测的晶棒，所述承载台上设置有用于旋转所述晶棒的调整机构；
检测机构，用于检测所述晶棒的间隙氧含量；
控制机构，用于控制所述调整机构调整所述晶棒上的检测区域至预设位置，控制所述检测机构检测所述晶棒上的所述检测区域的间隙氧含量。
进一步地，所述调整机构包括：
旋转机构，用于驱动所述晶棒旋转。
进一步地，所述旋转机构包括用于驱动所述晶棒旋转的滚轮，所述承载台上设有升降机构，所述控制机构用于控制所述升降机构驱动所述旋转机构升降以使所述滚轮脱离或止抵所述晶棒；所述控制机构用于当所述滚轮止抵所述晶棒时，控制所述滚轮驱动所述晶棒旋转。
进一步地，所述检测机构能够在第一位置和第二位置之间切换，所述控制机构用于当检测所述晶棒的间隙氧含量时控制所述检测机构至所述第二位置，当检测完成后，控制所述检测机构至所述第一位置。
进一步地，所述晶棒上包括多个所述检测区域，所述控制机构用于控制所述调整机构调整所述晶棒上的每个所述检测区域分别至所述预设位置，并控制所述检测机构检测所述晶棒上的每个所述检测区域的间隙氧含量。
进一步地，所述检测机构包括：
发射光源，用于朝晶棒发射红外线；
接收器，用于接收发射的红外线中穿过所述晶棒的红外线，并根据接收的红外线检测所述晶棒的间隙氧含量。
进一步地，所述检测装置还包括：
激光探测器，用于检测所述晶棒的位置高度和/或偏转角度以定位所述晶棒。
进一步地，所述检测装置还包括：
装载机构，用于将所述晶棒加载在所述承载台上。
根据本发明第二方面实施例的晶棒的间隙氧含量的检测方法，包括：
根据晶棒的晶向确定所述晶棒上的检测区域；
旋转所述晶棒以使所述晶棒上的检测区域至预设位置；
检测所述晶棒上的所述检测区域的间隙氧含量。
进一步地，所述晶棒上包括多个所述检测区域，旋转所述晶棒以使所述晶棒上的每个所述检测区域分别至所述预设位置，并检测所述晶棒上的每个所述检测区域的间隙氧含量。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
根据本发明的检测装置，将待检测的晶棒置于承载台上，通过承载台上设置的调整机构旋转晶棒，进而能够通过控制机构控制调整机构调整晶棒上的检测区域至预设位置，控制检测机构检测晶棒上的检测区域的间隙氧含量，以便能够检测不同晶向的晶棒上的不同区域的间隙氧含量，提高晶棒上间隙氧含量的检测结果的准确性。
附图说明
图1为本发明实施例的检测装置中承载台与检测机构的配合示意图；
图2为现有承载台的一个侧视图；
图3为本发明实施例的检测装置中承载台的一个侧视图；
图4为本发明实施例的检测装置中承载台的另一个侧视图。
附图标记
承载台10；滚轮11；升降机构12；
发射光源13；接收器14；激光探测器15；
晶棒20。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的检测装置。
如图1、图3和图4所示，根据本发明实施例的检测装置，用于检测晶棒20的间隙氧含量，检测装置包括承载台10、检测机构和控制机构。
具体而言，承载台10用于承载待检测的晶棒20，承载台10上设置有用于旋转晶棒20的调整机构，检测机构用于检测晶棒的间隙氧含量，控制机构用于控制调整机构调整晶棒20上的检测区域至预设位置，控制检测机构检测晶棒20上的检测区域的间隙氧含量。
也就是说，检测装置主要由承载台10、检测机构和控制机构构成，其中，承载台10可以用于承载待检测的晶棒20，承载台10上设置有用于旋转晶棒20的调整机构，通过调整机构能够旋转晶棒20，进而调节晶棒20的角度位置，以便于检测晶棒上的不同区域的间隙氧含量。控制机构可以用于控制调整机构调整晶棒上的检测区域至预设位置，控制检测机构检测晶棒20上的检测区域的间隙氧含量，晶棒20上可以具有多个检测区域，可以将一个检测区域至预设位置进行检测后，旋转晶棒20的另一个检测区域至预设位置进行检测，进而实现多个检测区域的检测，提高晶棒上间隙氧含量的检测结果的准确性，满足由于不同晶向导致的间隙氧含量分布的非轴对称性的检测需求，完整地检测出晶棒上不同区域间隙氧含量的分布，以便对拉晶的结果进行充分准确的判定。
在本发明的一些实施例中，调整机构包括旋转机构，旋转机构可以用于驱动晶棒20旋转，以便调节晶棒上的不同检测区域至预设位置，便于通过检测机构来检测不同检测区域的间隙氧含量。
在本发明的另一些实施例中，如图3所示，旋转机构包括用于驱动晶棒20旋转的滚轮11，可以通过马达驱动滚轮11进行同方向旋转，进而驱动晶棒自转，旋转机构可以包括多个滚轮11，多个滚轮11可以呈多排分布，比如，旋转机构可以包括两排滚轮11，每排滚轮11可以包括十个滚轮11，每排中的滚轮11可以沿着承载台10的长度方向间隔开分布，两排滚轮11之间间隔开一定距离，可以将晶棒20置于两排滚轮11之间，通过滚轮11的转动来旋转晶棒20。而现有技术中，如图2所示，承载台1为现有的承载台，承载台1只具有承载作用，不能旋转晶棒，不能调节晶棒上的不同检测区域至预设位置，不便于检测晶棒上的不同检测区域的间隙含氧量。
如图4所示，在承载台10上可以设有升降机构12，控制机构可以用于控制升降机构12驱动旋转机构升降，以使滚轮11脱离或止抵晶棒20，升降机构12升高旋转机构时滚轮11可以止抵晶棒20，升降机构12降低旋转机构时滚轮11可以脱离晶棒20。控制机构可以用于当滚轮11止抵晶棒20时，控制滚轮11驱动晶棒20旋转，当晶棒20上的检测区域至预设位置时停止旋转，以使得晶棒上的不同检测区域至预设位置，便于通过检测机构来检测不同检测区域的间隙氧含量，此时，可以通过升降机构12降低旋转机构以使滚轮11脱离晶棒20。
根据本发明的一些实施例，检测机构能够在第一位置和第二位置之间切换，控制机构用于当检测晶棒的间隙氧含量时控制检测机构至第二位置，当检测完成后，控制检测机构至第一位置。换言之，检测机构能够在第一位置和第二位置之间切换，当晶棒的检测区域旋转至预设位置时，需要检测晶棒上的检测区域的间隙氧含量时，控制机构可以控制检测机构移动至第二位置，以使得检测机构能够靠近且对准晶棒上的检测区域，当检测完成之后，控制机构可以控制检测机构至第一位置，以使得检测机构能够远离晶棒，需要检测另一个检测区域时，可以旋转晶棒使得另一个检测区域至预设位置，此时，控制机构可以控制检测机构再次移动至第二位置，当检测完成之后，控制机构可以控制检测机构再次移动至第一位置，以使得检测机构远离晶棒。
在本发明的一些实施例中，晶棒20上包括多个检测区域，控制机构可以用于控制调整机构调整晶棒上的每个检测区域分别至预设位置，并控制检测机构检测晶棒上的每个检测区域的间隙氧含量。当晶棒的一个检测区域旋转至预设位置时，控制机构可以控制检测机构移动至第二位置，检测机构可以由伺服电机驱动，以使得检测机构靠近且对准晶棒上的检测区域，控制检测机构检测晶棒上的该检测区域的间隙氧含量；当检测完成之后，控制机构可以控制检测机构至第一位置，以使得检测机构远离晶棒；需要检测另一个检测区域时，控制机构可以控制调整机构调整晶棒使得另一个检测区域至预设位置，此时，控制机构可以控制检测机构再次移动至第二位置，控制检测机构检测晶棒上的另一个检测区域的间隙氧含量，通过旋转晶棒使得晶棒上的不同的检测区域分别至预设位置，以便检测晶棒上的不同的检测区域。
在实际检测过程中，从拉晶炉中拉制晶棒之后，在晶棒滚圆机上对晶棒表面进行滚圆加工，使得晶棒直径达到所需直径，并对晶棒开V型槽，滚圆工序后，可以对晶棒进行间隙氧含量检测。对于不同的晶向，晶棒的外表面有4条晶线、3条晶线或2条晶线，针对不同晶线的晶棒进行检测时，检测区域的个数不同，检测区域的位置也不同，在旋转晶棒时旋转的角度不同。比如，针对4条晶线的晶棒，分别检测与V性槽开口方向垂直的方向的区域和V型槽方向的区域氧含量分布，在检测前，通过V型槽定位晶棒，V型槽开口朝上，检测机构位于晶棒的一侧以检测与V性槽开口方向垂直的方向的区域，然后通过检测机构检测晶棒一侧的该检测区域的间隙含氧量，检测完之后，旋转晶棒90°再利用检测机构检测另一检测区域的间隙含氧量。
针对3条晶线的晶棒，可以测量3个方向的氧含量分布，先通过V型槽定位晶棒，然后通过检测机构检测晶棒第一个检测区域的间隙含氧量，检测完之后，旋转晶棒60°再利用检测机构检测第二个检测区域的间隙含氧量，再旋转晶棒60°，利用检测机构检测第三个检测区域的间隙含氧量；针对2条晶线的晶棒，可以测量4个方向的氧含量分布，先通过V型槽定位晶棒，然后通过检测机构检测晶棒第一个检测区域的间隙含氧量，检测完之后，旋转晶棒45°再利用检测机构检测第二个检测区域的间隙含氧量，再旋转晶棒45°，利用检测机构检测第三个检测区域的间隙含氧量，然后再旋转晶棒45°，利用检测机构检测第四个检测区域的间隙含氧量；通过旋转晶棒使得不同检测区域分别至预设位置，以便通过检测机构检测不同检测区域的间隙氧含量，提高晶棒上间隙氧含量的检测结果的准确性，完整地检测出晶棒上不同区域间隙氧含量的分布，以便对拉晶的结果进行充分准确的判定。
在本发明的另一些实施例中，检测机构包括发射光源13和接收器14，发射光源13可以用于朝向晶棒发射红外线，发射光源13位于晶棒一侧，接收器14位于晶棒的另一侧，通过发射的红外线扫描照射晶棒上的检测区域，接收器14可以用于接收发射的红外线中穿过晶棒的红外线，晶棒内部的硅氧键的震动会吸收相应波长的红外光，未被吸收的红外光透过晶棒后由位于另一侧的接收器接收，并根据接收的红外线检测晶棒的间隙氧含量。
根据一些实施例，检测装置还可以包括激光探测器15，激光探测器15可以用于检测晶棒的位置高度和/或偏转角度以定位晶棒。在晶棒上可以设有V型槽，可以通过晶棒的V型槽根据激光探测器15检测的晶棒的位置高度和/或偏转角度来定位晶棒，V型槽的开槽方向是根据晶棒的晶向进行开槽的，通过激光探测器15便于定位V型槽开口向上，能够保证每根晶棒进行晶向测定时的参考面是同一个面，保证测定结果的准确性，便于晶棒的定位。
可选地，检测装置还可以包括装载机构，装载机构可以用于将晶棒加载在承载台10上，也可以将晶棒从承载台10上卸载，便于晶棒的加载或卸载，提高效率。
本发明实施例还提供一种晶棒的间隙氧含量的检测方法，检测方法包括：根据晶棒的晶向确定晶棒上的检测区域；旋转晶棒以使晶棒上的检测区域至预设位置；检测晶棒上的检测区域的间隙氧含量。也即是，可以先根据晶棒的晶向确定晶棒上的检测区域，确定需要检测的检测区域的位置，还可以根据检测区域的位置来确定旋转晶棒时需要旋转的角度，以便旋转晶棒；可以通过承载台10上的调整机构来旋转晶棒，以使晶棒上的检测区域至预设位置；晶棒上的检测区域至预设位置之后，可以通过控制机构控制检测机构检测晶棒上的检测区域的间隙氧含量。
在本发明的一些实施例中，晶棒上包括多个检测区域，旋转晶棒以使晶棒上的每个检测区域分别至预设位置，并检测晶棒上的每个检测区域的间隙氧含量。当晶棒的一个检测区域旋转至预设位置时，可以通过控制机构控制检测机构移动至第二位置，控制检测机构检测晶棒上的该检测区域的间隙氧含量，需要检测另一个检测区域时，可以通过控制机构控制调整机构调整晶棒使得另一个检测区域至预设位置，此时，控制机构可以控制检测机构再次移动至第二位置，控制检测机构检测晶棒上的另一个检测区域的间隙氧含量，通过旋转晶棒使得晶棒上的不同的检测区域分别至预设位置，以便检测晶棒上的不同的检测区域。
在实际检测过程中，对于不同的晶向，晶棒的外表面有4条晶线、3条晶线或2条晶线，针对不同晶线的晶棒进行检测时，检测区域的个数不同，检测区域的位置也不同，在旋转晶棒时旋转的角度不同。比如，针对4条晶线的晶棒，分别测量与V性槽开口方向垂直的方向的区域和V型槽方向的区域氧含量分布，在检测前，通过V型槽定位晶棒，V型槽开口朝上，检测机构位于晶棒的一侧以检测与V性槽开口方向垂直的方向的区域，然后通过检测机构检测晶棒一侧的该检测区域的间隙含氧量，检测完之后，旋转晶棒90°再利用检测机构检测另一检测区域的间隙含氧量；针对3条晶线的晶棒与针对2条晶线的晶棒具体旋转角度以及检测过程可以参考上述实施例的检测过程，在此不再赘述。通过旋转晶棒使得不同检测区域分别至预设位置，以便通过检测机构检测不同检测区域的间隙氧含量，提高晶棒上间隙氧含量的检测结果的准确性，完整地检测出晶棒上不同区域间隙氧含量的分布，以便对拉晶的结果进行充分准确的判定。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种检测装置，用于检测晶棒的间隙氧含量，其特征在于，包括：
承载台，用于承载待检测的晶棒，所述承载台上设置有用于旋转所述晶棒的调整机构；
检测机构，用于检测所述晶棒的间隙氧含量；
控制机构，用于控制所述调整机构调整所述晶棒上的检测区域至预设位置，控制所述检测机构检测所述晶棒上的所述检测区域的间隙氧含量。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述调整机构包括：
旋转机构，用于驱动所述晶棒旋转。
3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述旋转机构包括用于驱动所述晶棒旋转的滚轮，所述承载台上设有升降机构，所述控制机构用于控制所述升降机构驱动所述旋转机构升降以使所述滚轮脱离或止抵所述晶棒；所述控制机构用于当所述滚轮止抵所述晶棒时，控制所述滚轮驱动所述晶棒旋转。
4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述检测机构能够在第一位置和第二位置之间切换，所述控制机构用于当检测所述晶棒的间隙氧含量时控制所述检测机构至所述第二位置，当检测完成后，控制所述检测机构至所述第一位置。
5.根据权利要求1所述的检测装置，所述晶棒上包括多个所述检测区域，其特征在于，所述控制机构用于控制所述调整机构调整所述晶棒上的每个所述检测区域分别至所述预设位置，并控制所述检测机构检测所述晶棒上的每个所述检测区域的间隙氧含量。
6.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述检测机构包括：
发射光源，用于朝晶棒发射红外线；
接收器，用于接收发射的红外线中穿过所述晶棒的红外线，并根据接收的红外线检测所述晶棒的间隙氧含量。
7.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，还包括：
激光探测器，用于检测所述晶棒的位置高度和/或偏转角度以定位所述晶棒。
8.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，还包括：
装载机构，用于将所述晶棒加载在所述承载台上。
9.一种晶棒的间隙氧含量的检测方法，其特征在于，包括：
根据晶棒的晶向确定所述晶棒上的检测区域；
旋转所述晶棒以使所述晶棒上的检测区域至预设位置；
检测所述晶棒上的所述检测区域的间隙氧含量。
10.根据权利要求9所述的检测方法，所述晶棒上包括多个所述检测区域，其特征在于，旋转所述晶棒以使所述晶棒上的每个所述检测区域分别至所述预设位置，并检测所述晶棒上的每个所述检测区域的间隙氧含量。
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