CN111211062A - 用于测量晶片的表面上的颗粒的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了用于测量晶片的表面上的颗粒的装置和方法。实施例提供了一种用于测量晶片的表面上的颗粒的方法，所述方法包括：将晶片设置在台上并旋转所述台上的晶片；将激光照射在旋转晶片的表面的中心的第一区域、所述第一区域和第三区域之间的第二区域、以及其边缘的第三区域；并且测量从所述晶片的所述第一至第三区域反射的激光，其中照射在所述第二区域中的激光的第二输出大于照射在所述第一区域中的激光的第一输出，并且照射在所述第三区域中的激光的第三输出大于照射在所述第二区域中的激光的所述第二输出。

Description

用于测量晶片的表面上的颗粒的装置和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年11月21日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2018-0144584的优先权，该申请通过引用结合于此。
技术领域
实施例涉及用于测量晶片表面上的颗粒的装置和方法，并且具体地，涉及用于测量晶片表面上的颗粒的装置和方法，其能够测量位于晶片表面上的具有几微米(μm)或更小的尺寸的精细颗粒。
背景技术
在通过切克劳斯基(CZ)法等生长硅单晶锭之后，通过一系列工艺制造用于生产诸如半导体或太阳能电池的电子部件的材料的硅晶片。此外，通过诸如注入预定离子并在晶片中形成电路图案的工艺来制造半导体。
半导体器件的集成密度增加，并且晶片上允许的颗粒的数量和尺寸受到更严格的限制。在现有技术中，通过视觉检查、光学显微镜、颗粒计数器等测量诸如晶片表面上的划痕的精细缺陷或颗粒。
然而，由于视觉检查方法使用具有宽波长带的卤素灯作为光源，因此不可能观察到纳米尺寸的颗粒。此外，用光学显微镜测量的方法难以测量并且不仅需要长时间而且在确认缺陷位置时降低再现性，因为根据放大率的增加，可即时测量的面积会减小。
此外，在使用颗粒计数器设备的方法中，通过检测在晶片表面上照射激光之后反射的激光来测量颗粒的存在和位置。
然而，上述颗粒计数器设备具有以下问题。
当晶片设置在台上并且台旋转时，晶片以预定的角速度旋转。此时，当图1中的晶片表面的内部被称为“a”区域并且其外部被称为“b”区域时，晶片在“a”区域中具有角速度Wa和线速度Va，晶片在“b”区域中具有角速度Wb和线速度Vb，并且激光可能在被照射在晶片表面上的同时在“a”区域和“b”区域中分别沿La和Lb方向移动。
此时，由于上述角速度Wa和Wb彼此相同但线速度Va和Vb彼此不同，因此晶片在“b”区域中的旋转角速度Vb大于晶片在“a”区域中的旋转角速度Va。因此，当在“a”区域和“b”区域中沿La和Lb方向移动的激光以相同的速度移动时，“b”区域暴露于激光的时间可能比晶片表面的“a”区域暴露于激光的时间短。
因此，当旋转一个晶片并且在晶片表面上照射激光时，激光照射到外部区域的时间比照射到内部区域的时间缩短，因此，外部区域中的颗粒的检测可能更难。
发明内容
实施例旨在提供一种用于测量晶片表面上的颗粒的装置和方法，其能够在晶片表面的整个区域中均匀地检测颗粒或缺陷。
实施例提供了一种用于测量晶片表面上的颗粒的方法，该方法包括：将晶片设置在台上并旋转台上的晶片；将激光照射在旋转晶片的表面中心的第一区域、第一区域和第三区域之间的第二区域、以及其边缘的第三区域；测量从晶片的第一至第三区域反射的激光，其中照射在第二区域中的激光的第二输出大于照射在第一区域中的激光的第一输出，并且照射在第三区域中的激光的第三输出大于照射在第二区域中的激光的第二输出。
第一输出和第三输出可以是恒定的，并且第二输出可以随着离晶片表面的中心更远而增加。
第一区域可以位于从晶片中心到半径的1/14至1/16的区域中。
激光的第一输出可以是激光的第三输出的40％至60％。
第二区域可以位于与晶片中心相距半径的1/14至1/16到半径的2/9至4/9的区域中。
激光的第二输出可以从激光的第三输出的40％增加至60％到100％。
第三区域可以位于与晶片中心相距半径的2/9至4/9到晶片边缘的区域。
激光可以从晶片表面的中心朝边缘方向线性移动，并且可以照射到晶片表面上。
激光可以从晶片表面的边缘方向朝中心方向线性移动，并且可以照射到晶片表面上。
激光可以包括具有第一输出的第一激光、具有第二输出的第二激光、以及具有第三输出的第三激光，其中第一激光至第三激光可以同时照射在第一至第三区域中。
另一个实施例提供了一种用于测量晶片表面上的颗粒的装置，该装置包括：台，晶片设置在台上；第一驱动单元，用于旋转台；激光生成器，用于将激光照射到台上的旋转晶片的表面上；控制器，用于调节从激光生成器发射的激光的输出；以及激光检测器，用于检测从晶片表面上的颗粒反射或散射的激光；其中旋转晶片的表面被分为其中心的第一区域、在第一区域和第三区域之间的第二区域、以及其边缘的第三区域，并且控制器调节从激光生成器发射的激光的输出，使得照射到第二区域的激光的第二输出大于照射在第一区域的激光的第一输出，并且照射到第三区域的激光的第三输出大于照射在第二区域的激光的第二输出。
控制器可以调节激光的输出，使得第一输出和第三输出是恒定的并且使第二输出在它变得距晶片表面的中心更远时增加。
用于测量晶片表面上的颗粒的装置可以进一步包括第二驱动单元，用于线性移动激光生成器，使得激光从安装在台上的晶片表面的中心朝边缘方向照射。
用于测量晶片表面上的颗粒的装置可以进一步包括第二驱动单元，用于线性移动激光生成器，使得激光从晶片表面的边缘方向朝中心方向线性移动。
激光生成器可以包括具有第一输出的第一激光生成器、具有第二输出的第二激光生成器、以及具有第三输出的第三激光生成器，其中第一至第三激光生成器可以同时在第一至第三区域中照射激光。
附图说明
图1是示出现有技术的颗粒计数器设备的原理的视图。
图2是示出根据实施例的用于测量晶片表面上的颗粒的装置的视图。
图3是示出图2的台上的晶片的第一区域至第三区域的视图。
图4A至图4C是示出激光照射在晶片的第一区域至第三区域的视图。
图5A和图5B是示出根据比较示例和实施例的测量晶片表面上的颗粒的结果的视图。
图6和图7是示出根据实施例的用于测量晶片表面上的颗粒的装置和方法的效果的视图。
具体实施方式
下文中，提供实施例为了具体解释本发明，并且将参考附图具体描述以帮助理解本发明。
然而，根据本发明的实施例可以被修改为各种其他形式，本发明的范围不应被解释为限于本文阐述的实施例。提供本公开的实施例是为了向本领域技术人员更完整地解释本公开。
此外，诸如“第一”和“第二”、“上”和“下”等的关系术语，不一定要求或暗示其实体或元件之间的任何物理或逻辑关系或顺序，仅可用于区分一个实体或元件与另一个实体或元件。
根据实施例的用于测量晶片表面上的颗粒的设备和方法可以特别地用于测量硅晶片表面上的颗粒。另外，可以通过以下工艺制造硅晶片：用于加工通过CZ法等生长的硅单晶锭的外周表面的研磨工艺、用于将单晶硅锭薄切片成晶片状的切片工艺、用于在抛光到期望的晶片厚度时改进平坦度的研磨工艺、用于去除晶片内部的损坏层的蚀刻工艺、用于改进晶片表面上的镜面和平坦度的抛光工艺、用于去除晶片表面上的污染物的下文将描述的清洁工艺、氧化膜形成工艺和快速热工艺等。
图2是示出根据实施例的用于测量晶片表面上的颗粒的装置的视图。
根据实施例的用于测量颗粒的装置包括其上设置有晶片的台10、用于驱动台10的第一驱动单元20、用于将激光照射到台10上的旋转晶片的表面上的激光生成器30、用于驱动激光生成器30的第二驱动单元40、用于调节从激光生成器30发射的激光的输出的控制器50、和用于检测从晶片表面上的颗粒反射或散射的激光的激光检测器60。
图3是示出图2的台上的晶片的第一区域至第三区域的视图。为了检测颗粒等，晶片表面根据距中心的距离被分为第一区域至第三区域，使得照射到晶片的每个区域中的激光的功率是不同的，但是第一区域至第三区域不具有不同的物理特性。
晶片可以是具有预定厚度的圆盘形，并且在图3中示出了晶片的平面。与晶片的中心相距预定半径内的区域可以被称为第一区域，晶片的边缘的区域可以被称为第三区域，并且第一区域和第三区域之间的区域可以被称为第二区域。
当晶片的半径是“r0”时，晶片的第一区域的半径可以是“r1”，晶片的第二区域的宽度可以是“r2”，晶片的第三区域的宽度可以是“r3”。
具体而言，第一区域可以位于与晶片中心相距半径“r0”的1/14至1/16的区域中。即，当晶片的半径“r0”是150微米时，晶片的第一区域的半径“r1”可以是晶片的半径“r0”的1/14至1/16，作为示例，可以是10微米。
此外，第二区域可以位于第一区域周围，并且具体而言，可以位于晶片的半径“r0”的1/14至1/16到2/9至4/9的区域内。即，当晶片的半径“r0”是150微米时，晶片的第二区域可以位于从如上所述的第一区域的圆周到半径“r0”的2/9至4/9的区域内，并且作为示例，在图3中“r2”可以是45微米。
此外，第三区域可以位于第二区域周围，并且可以位于从晶片的半径“r0”的2/9至4/9到晶片的边缘。即，当晶片的半径“r0”是150微米时，晶片的第三区域可以指如上所述的第二区域的外部区域，并且作为示例，图3中“r1+r2+r3”可以是148微米。在本文中，当晶片的半径“r0”是150微米时，在晶片的最外侧的具有约2微米的宽度的区域是不平坦的，但是具有圆形的倾斜，使得通过照射激光难以检测颗粒，可以从第三区域排除该区域。
图4A至图4C是示出激光照射在晶片的第一区域至第三区域的视图。在根据实施例的用于测量晶片表面上的颗粒的装置和方法中，当对台10上的一个晶片进行旋转时，激光照射到晶片表面。此时，以预定角速度旋转晶片，并且边缘区域中的线速度大于接近晶片表面的中心的区域中的线速度，使得单位时间内在晶片表面的边缘区域内的预定面积的激光照射的频率小于相同单位时间内在接近其中心的区域中的预定面积的激光照射的频率。因此，通过增加照射在晶片表面的边缘区域中的激光的输出，即使在晶片表面的边缘区域中也可以容易地检测颗粒等。
在图4A中，可以由第一驱动单元20旋转台10，并且同时，也可以旋转台10上的晶片，并且可以由激光生成器30将激光照射在晶片表面的第一区域。此时，激光的输出可以被称为第一输出P1。
在图4B中，可以由激光生成器30将激光照射在晶片表面的第二区域中，并且同时，激光的输出可以被称为第二输出P2，并且在图4C中，可以由激光生成器30将激光照射在晶片表面的第三区域中，并且同时，晶片的输出可以被称为第三输出P3。
在本文中，第一输出P1是恒定的，并且第三输出P3是恒定的但可以大于第一输出P1。此外，第二输出P2可以从第一输出P1增加到第三输出P3。具体而言，当激光照射的点远离晶片的中心时，第二输出P2可以增加。
照射在第一区域中的激光的第一输出P1可以是照射在第三区域中的激光的第三输出P3的40％至60％，并且作为实例，可以是50％。此外，照射在第二区域中的激光的第二输出P2可以从激光的第三输出的P3的40％增加至60％到100％。即，在第二区域中与第一区域相邻的激光的第二输出P2可以是激光的第三输出的P3的40％至60％，并且可以逐渐增加，使得在第二区域中与第三区域相邻的激光的第二输出P2可以达到第三输出P3的100％。
此外，为了激光生成器30的耐久性，可以在设计的最大输出的70％或更小的范围内产生激光。此时，照射在第一区域中的激光的第一输出P1可以是设计的最大输出的28％至42％，并且作为示例，可以是35％。进一步，照射在第三区域中的激光的第三输出P3可以是设计的最大输出的70％。此外，照射在第二区域中的激光的第二输出P2可以从激光的设计的最大输出的28％增加至42％到70％。即，在第二区域中与第一区域相邻的激光的第二输出P2可以是激光的设计的最大输出的28％至42％之间，并且可以逐渐增加，使得在第二区域中与第三区域相邻的激光的第二输出P2可以达到设计的最大输出的70％。
在图4A至4C中，台10上的晶片由第一驱动单元20的动作旋转，并且激光生成器30由第二驱动单元40的动作移动，并且从激光生成器30发射的激光可以从第一区域穿过第二区域到达第三区域，其中激光到达晶片。此时，第二驱动单元40可以线性地移动激光生成器30，使得发射的激光从安装在台10上的晶片表面的中心朝边缘方向照射。此外，即使激光生成器30线性移动，晶片旋转，使得激光可以均匀地照射在晶片的整个区域。
另外，此时，控制器50可以根据激光到达的区域调节激光的输出，使得照射在第二区域的激光的第二输出大于照射在第一区域的激光的第一输出，并且照射在第三区域的激光的第三输出大于照射在第二区域的激光的第二输出。具体而言，如上所述，从激光生成器30发射的激光的输出可以如上所述地被调节。
此外，激光检测器60可以检测从晶片表面上的缺陷(诸如颗粒)反射或散射的激光。即，当晶片表面存在颗粒时、或当形成不规则突出形状的突出部时、当形成恒定突出形状的压花时、当形成划痕时、当形成不规则地嵌入的凹陷时、当形成密集的凹陷时、当形成恒定嵌入的形状的凹痕时、当形成凹凸时、并且当形成弯曲(sweep)时，由于在晶片表面上反射或散射的激光的发射角度不规则地改变，通过利用激光检测器60检测这些缺陷，可以确认诸如上述颗粒的缺陷。因此，用于根据实施例检测晶片表面上的颗粒的装置和方法可以以相同方式检测上述其他缺陷。
图5是示出根据比较示例和实施例测量晶片表面上的颗粒的结果的视图。
图5A的比较示例示出了通过在晶片的整个区域中照射相同输出的激光来测量颗粒或其他缺陷的结果，图5B的实施例示出了通过上述装置和方法测量晶片表面上的颗粒的结果。在晶片的边缘具有约2微米的宽度的区域是其中诸如颗粒的缺陷不容易被激光检测到的区域。
在实施例中，当与比较示例比较时检测到晶片表面上的许多颗粒和缺陷，这可能是由于照射在晶片的边缘区域的激光的输出的增加而不是颗粒或缺陷的数量的实际增加。
如图6所示，当在晶片表面上照射激光之后检测到反射或散射的激光时，被检测到在最小值(Min.value)或更小的激光被当做噪声处理，而不是有效值，并且被检测到在最大值(Max.value)或更大的激光通过估计它是由其他原因而不是颗粒或其他缺陷引起的而被当做无效值处理。因此，通过有效颗粒的数量等测量最大值和最小值之间的峰值，并且在现有技术中测量两个峰值作为有效值，但是在该实施例中，可以通过根据晶片表面的区域调节照射的激光的输出来检测颗粒或缺陷的更大的数量。因此，可以通过降低由箭头指示的最小值而检测到三个颗粒或缺陷。
在图7的比较示例1和实施例1中，准备了相同的晶片样本，并且根据比较示例和实施例的装置和方法被使用了两次，分别用来检测晶片表面上的颗粒等，并且在图7的比较示例2和实施例2中，分别在准备与比较示例和实施例1的晶片不同的晶片样品之后，根据比较示例和实施例的装置和方法被使用了两次来检测晶片表面上的颗粒等。
在实施例中，通过根据晶片表面的区域调节照射的激光的输出，比在比较示例中检测到更多的颗粒、突出部、压花、划痕、凹陷、密集的凹陷、凹痕、凹凸、弯曲等。在颗粒的情况下，可以在现有技术中测量具有约19纳米的直径的颗粒，但是在该实施例中，可以测量具有16至17纳米的直径的颗粒。
根据实施例的用于测量晶片表面上的颗粒的装置和方法使用激光生成器，移动激光生成器，并且相对地增加照射到晶片表面的外部区域中的激光的输出，由此增加将检测到或测量到的颗粒的数量。
此外，在实施例中，激光生成器从晶片表面的中心朝边缘方向线性移动，但是激光也可以在激光生成器从晶片表面的边缘方向朝中心方向线性移动时照射在晶片表面上。
在根据另一个实施例的用于测量晶片表面上的颗粒的装置和方法中，使用多个激光生成器，并且此时，不同的激光生成器位于晶片的第一区域、第二区域和第三区域中，并且位于第一区域的第一激光生成器照射第一输出的激光，位于第二区域的第二激光生成器照射第二输出的激光，位于第三区域的第三激光生成器照射第三输出的激光。此时，如上述实施例，第一至第三输出被控制以具有相同的输出比率，使得照射在晶片表面的外部区域的激光的输出相对增加，由此增加将检测到或测量到的颗粒的数量。
此时，第一至第三激光生成器可以同时或不同时在晶片的第一至第三区域照射具有不同输出的激光。
根据又另一个实施例，在用于测量晶片表面上的颗粒的装置和方法中，当照射相同输出的激光时，在晶片表面的外部区域中的激光生成器的移动速度可以减小，使得可能增加激光照射在晶片表面的外部区域的频率或时间。
根据实施例的用于测量晶片表面上的颗粒的装置和方法使用激光生成器，移动激光生成器，并且相对地增加照射到晶片表面的外部区域中的激光的输出，由此增加将检测到或测量到的颗粒的数量。
此外，使用多个激光生成器，并且通过由对应于晶片表面的边缘区域的激光生成器照射具有相对大的输出的激光，从而增加将检测到或测量到的颗粒等的数量。
此外，当照射相同输出的激光时，可以减小在晶片表面的外部区域中的激光生成器的移动速度，使得可以增加激光照射在晶片表面的外部区域的频率或时间。
如上所述，已经通过有限的实施例和附图描述了实施例，但是本发明不限于这些实施例，并且本发明所属领域的技术人员可以对其进行各种修改和改变。
因此，本发明的范围不应限于所描述的实施例，而应由权利要求的范围的等效内容以及稍后将描述的权利要求限定。

Claims (8)

1.一种用于测量晶片表面上的颗粒的方法，所述方法包括：
将晶片设置在台上并且旋转所述台上的所述晶片；
将激光照射在旋转晶片的表面的中心的第一区域、所述第一区域和第三区域之间的第二区域、和所述晶片的边缘的所述第三区域中；以及
测量从所述晶片的所述第一区域至所述第三区域反射的激光，
其中，照射在所述第二区域中的激光的第二输出大于照射在所述第一区域中的激光的第一输出，并且照射在所述第三区域中的激光的第三输出大于照射在所述第二区域中的激光的所述第二输出。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一输出和所述第三输出是恒定的，并且所述第二输出在它变得离所述晶片表面的所述中心更远时增加。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述第一区域位于从所述晶片的所述中心到半径的1/14至1/16的区域中。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述激光的所述第一输出是所述激光的所述第三输出的40％至60％。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述第二区域位于与所述晶片的所述中心相距半径的1/14至1/16到2/9至4/9的区域中。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述激光的所述第二输出从所述激光的所述第三输出的40％增加至60％到100％。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述第三区域位于与所述晶片的所述中心相距半径的2/9至4/9到所述晶片的所述边缘的区域中。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述激光包括具有所述第一输出的第一激光、具有所述第二输出的第二激光、以及具有所述第三输出的第三激光，其中所述第一激光至所述第三激光同时照射在所述第一区域至第三区域中。
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