CN112309885A - 一种用于目视检测硅片的装置、设备及方法 - Google Patents

一种用于目视检测硅片的装置、设备及方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种用于目视检测硅片的装置、设备及方法，所述装置可以包括：壳体；设置在所述壳体的底部的旋转载台，所述旋转载台用于承载所述硅片并驱动所述硅片旋转；强光灯，所述强光灯用于发射旨在照射在所述硅片的表面上以对所述硅片进行检测的入射光束，其中，所述入射光束被所述硅片的表面反射并形成将会照射在所述壳体的内壁上的一次反射光束；反光元件，所述反光元件设置在所述一次反射光束在所述硅片与所述壳体的内壁之间的传输路径上并且构造成通过反射使所述一次反射光束原路返回以避免照射在所述壳体的内壁上并形成照射在所述硅片的表面上的二次反射光束。

Description

一种用于目视检测硅片的装置、设备及方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种用于目视检测硅片的装置、设备及方法。
背景技术
硅片的外延生长工艺是半导体芯片制造过程中的一个重要工艺，该工艺是指在一定条件下，在经抛光的硅片上再生长一层电阻率和厚度可控、无晶体原生粒子(CrystalOriginated Particles，COP)缺陷且无氧沉淀的硅单晶层。硅片的外延生长主要包括真空外延沉积、气相外延沉积以及液相外延沉积等生长方法，其中以气相外延沉积的应用最为广泛。在高温环境下，通过硅源气体与氢气反应生成单晶硅并沉积在硅片表面来获得外延层，同时通入掺杂剂(B2H6或PH3)来对外延层进行掺杂以获得所需的电阻率。外延生长过后会使用各种检测设备对硅片进行检测，其中主要需要检测硅片的金属和颗粒污染、平坦度、电阻率、外延层厚度等性能。
目视检测设备也是目前硅片制造业常用的一种用来检测硅片表面缺陷的设备，其检测过程可以简单描述为：将装有硅片的前开式晶圆传送盒(Front Opening UnifiedPod，FOUP)放置在FOUP载台上；使用机械手臂将硅片传送至观察单元，其中观察单元包括旋转载台和强光灯，旋转载台用于承载传送的硅片并驱动所述硅片旋转，强光灯用于发射旨在照射在所述硅片的表面上以对所述硅片进行检测的入射光束；打开强光灯并使硅片旋转，检测人员可以通过观察来确认硅片表面的缺陷情况。具体地，当硅片表面没有缺陷时，强光灯发射的强光照射在硅片表面后会产生镜面反射，镜面反射的光不会进入到检测人员的眼中；而当硅片表面存在缺陷时，强光灯发射的强光照射在硅片表面后会产生漫反射，漫反射的光会进入到检测人员的眼中，由此检测人员能够观察到硅片表面的缺陷。利用这样的设备可以检测硅片表面的大颗粒、划伤、化学沾污、滑移线等缺陷。
然而，在现有的目视检测设备中，上述的旋转载台和强光灯都被容纳在观察单元的壳体中，强光灯发射的入射光束被硅片反射后会形成照射在壳体的内壁上的反射光束并在壳体的内壁上形成光斑，照射在壳体的内壁上的反射光束进一步被壳体的内壁漫反射而进入检测人员的眼中，或者说检测人员能够看到在壳体内壁上形成的光斑。另一方面，根据半导体行业标准规定，光束在硅片表面产生的照度应大于230klx，在这种情况下，进入检测人员眼中的光的强度会达到23klx左右，或者说形成在壳体内壁上的光斑会非常刺眼，因为执行硅片的目视检测的作业空间或者说清洁间中的环境光强通常仅为100lx。因此，进入检测人员眼中的强度达到23klx左右的光或者说形成在壳体内壁上的刺眼的光斑会严重影响检测人员的判断，并且长时间进行检测时也会对检测人员的眼睛造成损伤。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例期望提供一种用于目视检测硅片的装置、设备及方法，克服在壳体内壁上形成刺眼光斑的问题，避免对检测人员的判断产生影响，避免由于长进间进行检测对检测人员的眼睛造成损伤。
本发明的技术方案是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种用于目视检测硅片的装置，所述装置可以包括：
壳体；
设置在所述壳体的底部的旋转载台，所述旋转载台用于承载所述硅片并驱动所述硅片旋转；
强光灯，所述强光灯用于发射旨在照射在所述硅片的表面上以对所述硅片进行检测的入射光束，其中，所述入射光束被所述硅片的表面反射并形成将会照射在所述壳体的内壁上的一次反射光束；
反光元件，所述反光元件设置在所述一次反射光束在所述硅片与所述壳体的内壁之间的传输路径上并且构造成通过反射使所述一次反射光束原路返回以避免照射在所述壳体的内壁上并形成照射在所述硅片的表面上的二次反射光束。
第二方面，本发明实施例提供了一种利用根据第一方面所述的装置目视检测硅片的方法，所述方法可以包括：
利用所述旋转载台承载所述硅片并驱动所述硅片旋转；
利用所述强光灯发射照射在所述硅片的表面上以对所述硅片进行检测的入射光束，其中，所述入射光束被所述硅片的表面反射并形成将会照射在所述壳体的内壁上的一次反射光束；
利用所述反光元件使所述一次反射光束原路返回以避免照射在所述壳体的内壁上并形成照射在所述硅片的表面上的二次反射光束。
第三方面，本发明实施例提供了一种用于目视检测硅片的设备，所述设备可以包括：
根据第一方面所述的装置；
FOUP载台，用于放置FOUP；
设置在所述装置与所述FOUP载台之间的机械手臂，用于将存放在所述FOUP中的硅片传送至所述装置的旋转载台。
本发明实施例提供了一种用于目视检测硅片的装置、设备及方法，反光元件设置在一次反射光束的传输路径上并且设置在硅片与壳体的内壁之间，并且能够通过反射使一次反射光束原路返回，因此一次反射光束不再能够照射壳体的内壁，从而不会在壳体的内壁上形成刺眼的光斑，因此检测人员的判断不再受到影响；而且，除了入射光束会照射在硅片的表面的特定区域之外，二次反射光束也会照射在该特定区域，因此在强光灯的功率一定的情况下，能够提高该特定区域的照度，从而能够进一步避免漏判、错判的发生，相应地，在该特定区域的照度满足标准要求的情况下，可以使强光灯的功率一定程度地减小，从而提高了强光灯的使用寿命。
附图说明
图1为根据本发明的用于目视检测硅片的装置的实施例的示意图；
图2为根据本发明的反光元件的第一示例的示意图；
图3为第一示例的反光元件连接至根据本发明的装置的示意图；
图4为根据本发明的反光元件的第二示例的局部示意图；
图5为根据本发明的反光元件的第三示例的局部示意图；
图6为图5中的虚线方框部分的放大视图；
图7为根据本发明的用于目视检测硅片的装置的另一实施例的示意图；
图8为根据本发明的用于目视检测硅片的方法的实施例的示意图；
图9为根据本发明的用于目视检测硅片的设备的实施例的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参见图1，本发明实施例提供了一种用于目视检测硅片W的装置100，所述装置100可以包括：
壳体110；
设置在所述壳体110的底部111的旋转载台120，所述旋转载台120用于承载所述硅片W并驱动所述硅片W旋转，如在图1中示出的，旋转载台120能够绕竖直轴线X旋转并驱动承载于其上的硅片W一起旋转；
强光灯130，所述强光灯130用于发射旨在照射在所述硅片W的表面WS上以对所述硅片W进行检测的入射光束IB，图1中通过箭头A1示出了入射光束IB的传输方向，并且通过阴影部分示出了硅片W的表面WS被入射光束IB照亮的区域，其中，所述入射光束IB被所述硅片W的表面WS反射并形成将会照射在所述壳体110的内壁110W上的一次反射光束RB1，图1中通过箭头A2示出了一次反射光束RB1的传输方向，并且通过虚线示出了在一次反射光束RB1照射在壳体110的内壁110W的情况下，将会在内壁110W上形成的刺眼光斑LS；
反光元件140，所述反光元件140设置在所述一次反射光束RB1在所述硅片W与所述壳体110的内壁110W之间的传输路径上并且构造成通过反射使所述一次反射光束RB1原路返回以避免照射在所述壳体110的内壁110W上并形成照射在所述硅片W的表面WS上的二次反射光束RB2，图1中通过箭头A3示出了二次反射光束RB2的传输方向。
反光元件140设置在一次反射光束RB1的传输路径上并且设置在硅片W与壳体110的内壁110W之间，并且能够通过反射使一次反射光束RB1原路返回，因此一次反射光束RB1不再能够照射壳体110的内壁110W，从而不会在壳体110的内壁110W上形成刺眼的光斑LS，因此检测人员的判断不再受到影响；而且，除了入射光束IB会照射在硅片W的表面WS的特定区域之外，二次反射光束RB2也会照射在该特定区域，因此在强光灯130的功率一定的情况下，能够提高该特定区域的照度，从而能够进一步避免漏判、错判的发生，相应地，在该特定区域的照度满足标准要求的情况下，可以使强光灯130的功率一定程度地减小，从而提高了强光灯130的使用寿命。
在本发明的优选实施例中，参见图2，所述入射光束IB可以为具有特定发散角度的发散光束，相应地，所述反光元件140的反光面140S可以为凹型球面。
具体地，如在图2中示出的，假设发散的入射光束IB汇聚于点a，过点a作垂直于硅片的表面WS的垂线并且垂足为b，延长ab至c并且使ab＝bc，则点c即为形成反光面140S的凹型球面的球心，或者说以点c为球心的任意半径的凹形球面所形成的反光面140S都可以通过反射使一次反射光束RB1原路返回。
在这种情况下，反光元件140在壳体110中的方位或者说反光元件140与硅片W以及强光灯130之间的位置关系是需要调整的，以便使形成反光面140S的凹形球面的球心位于如图2中示出的由硅片W以及强光灯130的位置确定出的点c处，因此，在本发明的优选实施例中，所述反光元件140通过能够产生挠性变形的例如杆状的连接件140C固定地连接至所述装置100，比如如图3中示出的固定地连接至壳体110的内壁110W。
对于上述反光元件140，在本发明的优选实施例中，参见图4，所述反光元件140的反光面140S’可以包括一系列的平面组G，并且每个平面组G包括彼此之间的夹角为90°的第一平面P1和第二平面P2。在上述构型中，第一平面P1和第二平面P2各自对光线进行一次反射，便可以使任意入射至反光面140S’的入射光线IL与该入射光线IL经过反光面140S’反射后产生的从反光面140S’出射的出射光线EI平行。这样，只要反光面140S’上的平面组G足够密集，或者说只要第一平面P1和第二平面P2在公共垂面中延伸的长度足够小，便可以认为任意入射至反光面140S’的入射光线在经过反光面140S’的反射后是原路返回的。
在这种情况下，反光元件140在壳体110中的方位或者说反光元件140与硅片W以及强光灯130之间的位置关系是不需要调整的，只要一次反射光束RB1能够照射至反光面140S’即可，由此使得反光元件140的安装更为方便。
对于上述反光元件140，在本发明的优选实施例中，参见图5，所述反光元件140的反光面140S”可以包括一系列的平面组G’，并且每个平面组G’包括彼此之间的夹角为45°的第一平面P1’和第二平面P2’。具体地，如在图6中示出的，由于需要满足(2γ-α)+(γ+α)+γ＝180°，因此可以得出γ＝45°。在上述构型中，第一平面P1’和第二平面P2’各自对光线进行两次反射，便可以使任意入射至反光面140S”的入射光线IL与该入射光线IL经过反光面140S”反射后产生的从反光面140S”出射的出射光线EI平行。这样，只要反光面140S”上的平面组G’足够密集，或者说只要第一平面P1’和第二平面P2’在公共垂面中延伸的长度足够小，便可以认为任意入射至反光面140S”的入射光线在经过反光面140S”的反射后是原路返回的。
在这种情况下，反光元件140在壳体110中的方位或者说反光元件140与硅片W以及强光灯130之间的位置关系是不需要调整的，只要一次反射光束RB1能够照射至反光面140S”即可，由此可以使得反光元件140的安装更为方便。
在本发明的优选实施例中，所述入射光束IB照射在所述硅片W的表面WS产生的照度以及所述二次反射光束RB2照射在所述硅片W的表面WS产生的照度之和可以大于230klx，该照度满足行业标准中关于硅片表面照度的规定，足以使检测人员对硅片表面的缺陷做出判断。
在本发明的优选实施例中，所述强光灯130与所述硅片W之间的距离可以介于10cm至20cm，这样的设置方式满足行业标准中关于强光灯与硅片之间距离的规定。
在对硅片W的表面WS进行检测的过程中，可能需要相对于强光灯130调整硅片W的位置，以使得硅片W的表面WS的所需的区域被强光灯130照亮，因此，在本发明的优选实施例中，参见图7，所述装置100还包括用于使所述旋转载台120沿竖向方向相对于所述壳体110的底部111移动(如在图7中通过双向箭头示出的)的驱动机构150，由此，硅片W的表面WS的被强光灯130照亮的区域能够得到调节。
参见图8，本发明实施例还提供了一种利用根据本发明的装置100目视检测硅片W的方法，所述方法可以包括：
S801：利用所述旋转载台120承载所述硅片W并驱动所述硅片W旋转；
S802：利用所述强光灯130发射照射在所述硅片W的表面WS上以对所述硅片W进行检测的入射光束IB，其中，所述入射光束IB被所述硅片W的表面反射并形成将会照射在所述壳体110的内壁110W上的一次反射光束RB1；
S803：利用所述反光元件140使所述一次反射光束RB1原路返回以避免照射在所述壳体110的内壁110W上并形成照射在所述硅片W的表面WS上的二次反射光束RB2。
参见图9，本发明实施例还提供了一种用于目视检测硅片的设备10，所述设备10可以包括：
本发明实施例提供的装置100；
FOUP载台200，用于放置FOUP；
设置在所述装置100与所述FOUP载台200之间的机械手臂300，用于将存放在所述FOUP中的硅片W传送至所述装置100的旋转载台120。
需要说明的是：本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于目视检测硅片的装置，其特征在于，所述装置包括：
壳体；
设置在所述壳体的底部的旋转载台，所述旋转载台用于承载所述硅片并驱动所述硅片旋转；
强光灯，所述强光灯用于发射旨在照射在所述硅片的表面上以对所述硅片进行检测的入射光束，其中，所述入射光束被所述硅片的表面反射并形成将会照射在所述壳体的内壁上的一次反射光束；
反光元件，所述反光元件设置在所述一次反射光束在所述硅片与所述壳体的内壁之间的传输路径上并且构造成通过反射使所述一次反射光束原路返回以避免照射在所述壳体的内壁上并形成照射在所述硅片的表面上的二次反射光束。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述入射光束为具有特定发散角度的发散光束，并且所述反光元件的反光面为凹型球面。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述反光元件通过能够产生挠性变形的连接件固定地连接至所述装置。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反光元件的反光面包括一系列的平面组，并且每个平面组包括彼此之间的夹角为90°的第一平面和第二平面。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反光元件的反光面包括一系列的平面组，并且每个平面组包括彼此之间的夹角为45°的第一平面和第二平面。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述入射光束照射在所述硅片的表面产生的照度以及所述二次反射光束照射在所述硅片的表面产生的照度之和大于230klx。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述强光灯与所述硅片之间的距离介于10cm至20cm。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用于使所述旋转载台沿竖向方向相对于所述壳体的底部移动的驱动机构。
9.一种利用根据权利要求1至8中任一项所述的装置目视检测硅片的方法，其特征在于，所述方法包括：
利用所述旋转载台承载所述硅片并驱动所述硅片旋转；
利用所述强光灯发射照射在所述硅片的表面上以对所述硅片进行检测的入射光束，其中，所述入射光束被所述硅片的表面反射并形成将会照射在所述壳体的内壁上的一次反射光束；
利用所述反光元件使所述一次反射光束原路返回以避免照射在所述壳体的内壁上并形成照射在所述硅片的表面上的二次反射光束。
10.一种用于目视检测硅片的设备，其特征在于，所述设备包括：
根据权利要求1至9中任一项所述的装置；
FOUP载台，用于放置FOUP；
设置在所述装置与所述FOUP载台之间的机械手臂，用于将存放在所述FOUP中的硅片传送至所述装置的旋转载台。
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