CN113503840B - 材料表面雾的检测方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种检测材料表面雾的方法，包括以下步骤：任选地初检：对材料进行初检，获得表面无目视可见缺陷的材料；和表面雾检测：检测材料的表面雾；其中，在表面雾检测设备中，在接收光路中通过光学过滤器模组过滤掉所述材料的光致发光信号，使其不被探测器检测到。本发明还提供一种检测材料表面雾装置。本发明的检测表面雾的方法和装置，过滤掉了不期望的材料光致发光信号，从而能够更准确地获得材料表面雾检测结果。

Description

材料表面雾的检测方法和装置
技术领域
本发明涉及材料检测领域。更具体而言，本发明涉及一种材料表面检测方法和装置，更特别地，涉及检测材料表面雾的方法和装置。
背景技术
随着科技发展，在一些领域，对材料(如半导体晶片、玻璃或陶瓷)的表面光洁度的要求越来越高。举例来说，在电子、通讯等领域中，对半导体晶片的表面要求日益提高。自从20世纪50年代电子元器件诞生以来，半导体材料广泛应用于现代生产生活中，其重要性不言而喻。随着半导体器件向小型化、集成化方向发展，衬底的表面状态对于器件特性的影响越来越显著。其中，衬底表面粗糙度增加会影响载流子的迁移率，使得迁移率减小，从而增加延迟。另外，衬底表面粗糙度增加还会增加载流子在表面的复合速度，使得非平衡载流子寿命变短，器件性能变差。可见，良好的衬底表面状态对实现电子器件的良好性能极其重要。
材料表面的“表面雾(Haze)”(或“雾”)是指，由材料(如，晶片)表面形貌(微粗糙度)及表面或近表面高浓度的不完整引起的非定向光散射现象。一般情况下，“表面雾”用于表述材料表面上小于表面颗粒检测范围的表面不平坦状况。在某些具有光洁表面的材料(如，衬底)的制备过程中，表面雾的产生是不可避免的。虽然表面雾是材料表面微粗糙度引起的，但是其会直接影响材料的性能，例如，影响衬底外延质量，进而影响外延层及器件的质量。因此，在生产中，准确获得材料表面的表面雾分布对产品质量控制及提高材料的表面质量都有举足轻重的意义。
目前材料表面检测技术大都是基于激光散射来实现，这样的方法和设备可以检测非常细微的表面特征。在进行这样的测试时，使激光以一定角度照射待测材料表面，同时，待测样品高速旋转或探测器高速旋转，探测器收集各个方向的散射光，最后再通过对收集到的信号进行分析处理得到材料表面特征信息。这种方法对于检测材料表面的颗粒及相对大的粗糙度是很有效果的，但却不能有效地实现表面雾这样的微粗糙度的准确检测。这是因为现有技术中检测到的表面雾信号经常受到被测材料的表面吸收、被测材料本身由于激光辐照产生的光致发光等因素的干扰，从而影响表面雾检测结果的准确性。因此，准确地抓取表面雾信号，从而实现对表面雾的准确检测一直是材料表面检测领域的难点。
如上所述，传统的表面检测方法和装置在用于表面雾检测时存在问题。传统的表面检测方法或装置的设计主要针对材料(如晶片)表面较大粗糙度(例如，颗粒)的检测，而对于微粗糙度(如表面雾)而言，其值以10-6(ppm)数量级计，因此传统设备常常难以区分表面雾信号和噪声信号，因此即使抓取到表面雾信号，由于不能排除其中的噪声信号，从而给出的检测结果可能是一种“假”表面雾。这样的检测结果对于晶片表面质量控制的参考价值不高。
发明人发现，目前常用的材料表面检测设备对材料表面，特别是半导体晶片(尤其是化合物半导体晶片)的表面雾检测结果有时可能并不具备有效的参考意义——因为它们未考虑被测半导体衬底材料在激光照射下产生的光致发光信号对表面雾的检测所造成的影响。
然而，随着材料的发展，采用现有的检测设备对材料表面进行表面雾检测时，人们发现，材料的光致发光性质可能成为准确检测中一个不可忽略的影响因素。
如本领域技术人员所理解的，光致发光是指材料在外界光源照射下获得能量，产生激发导致发光的现象。以半导体材料为例，光致发光是这样的：半导体材料的价带被电子填充，即使半导体材料中不存在任何的杂质，由于热激发或者光激发，将价带顶的电子激发至导带中，产生本征导电；导带中的电子经过晶格弛豫后会自发地从导带跃迁至价带，同时会发射具有一定波长的光子，这就是半导体材料发生光致发光的过程。而对于陶瓷或玻璃(如发光玻璃，例如添加了发光材料的玻璃)，在吸收光子后，也会发生类似的电子跃迁到较高能级的激发态后返回低能态，同时放出光子的光致发光过程。
本领域已知，材料光致发光波长决定于材料本身的带隙大小，具体关系式为：
λem＝1240/Eg
其中，
λem为光致发光波长，单位为nm；
Eg为材料的带隙大小，单位为eV。
上述公式中，带隙Eg决定于(发光)材料本身，如图1所示。在实践中，确定了待测材料后，可以通过该公式计算其光致发光波长。
对于以间接带隙半导体Si(带隙为1.12eV)和Ge(带隙为0.67eV)为代表的单质半导体材料因不易于产生光致发光，因此通常几乎可以不考虑。
然而，发明人发现，对化合物半导体材料而言，特别是以III-V族的化合物半导体，例如，砷化镓(GaAs)(带隙为1.42eV)、磷化铟(InP)(带隙为1.35eV)等直接带隙半导体为代表的化合物半导体材料，在目前通用的检测条件下，其光致发光对表面雾检测产生的影响却不能被忽略。这是因为这类直接带隙半导体在光跃迁过程中初态和末态的波矢可以看作是不变的，具有很高的光致发光效率，且其光致发光波长恰好落在常规Si探测器的灵敏范围内，因此该发光效应在表面雾测试中造成的影响尤为显著。类似地，在陶瓷、玻璃(如，发光玻璃，例如添加发光材料的玻璃)中，也存在上述问题。
鉴于化合物半导体广泛应用于模拟、数字移动电话、呼叫器及上述产品的基地台、无线局域网络(Wireless LAN)、卫星通讯、微波通讯等领域，其应用价值随着5G等通信技术的兴起越发凸显，对其晶片的质量控制也越显重要。
但是，目前本领域内却缺乏准确检测材料(例如晶片，特别是化合物半导体晶片)表面雾的有效方法。
CN111272773A公开了一种半导体晶圆表面缺陷高分辨检测系统，其基于移频照明的缺陷检测方法和设备，然而其为半导体表面颗粒检测，并未涉及对于表面雾的检测。
CN105870033A公开了一种半导体抛光晶片表面划痕的检测方法，该方法通过脉冲激光辐照半导体晶片表面，定义了一个能量损伤阈值来实现晶面表面划痕的快速检测。该方法考虑的是划痕，划痕的信号强度和颗粒强度同一量级，容易抓取信号；其并未涉及表面雾的检测。
CN112461861A公开了一种用于硅单晶抛光片表面质量的评价方法。该方法中对于表面雾的检测采用的是目前通用的散射光强度与激光发射强度的光强度比值来表征。然而，其主要针对的是硅单晶抛光片，且并未考虑探测器检测到的散射光信号可能并不完全来源于表面的表面雾(即，检测到的散射光信号中可能存在干扰信号，例如，衬底本身由于激光辐照产生的光致发光信号等)。因此，该发明专利申请所公开的方法对于表面雾的准确检测，尤其是对化合物半导体晶片或直接带隙半导体晶片的表面雾准确检测而言，仍存在欠缺。
基于上述说明，现有的通用检测方法对材料(例如，半导体衬底，尤其是对化合物半导体衬底或直接带隙半导体衬底)表面雾分布和/或值的准确检测存在问题，从而不能获得材料表面雾的分布和/或值的准确结果。
尽管在本领域内根据材料的不同用途，对材料在表面雾特征方面是否合格有不同的判断标准。然而，由于存在光致发光信号的影响，所测得的表面雾分布和值可能均高于材料表面的真实情况，或者，表面雾的真实情况(尤其是在表面雾低的情况下)可能会被光致发光信号所掩盖而无法检测得到——在这些情况下，表面雾检测所得到的结果实际上都是“假”结果，更有甚者，被测材料可能因为这样的“假”结果而被判定为不合格，因此这些检测结果在对材料进行质量控制时是没有参考意义的。而且，这样的检测结果在对问题生产环节进行回溯追踪时，也是没有指向意义的。
由上可见，对检测材料表面雾(包括其分布和/或值)的方法和装置进行改进，以获得准确的表面雾分布和/或值，是十分有必要的。
发明内容
本发明旨在克服现有技术以上缺点中的一个或多个，提供了改进的检测材料表面雾的方法及装置。
根据本发明的一个方面，提供一种检测材料表面雾的方法，其包括以下步骤：
-任选地初检：对材料进行初检，获得表面无目视可见缺陷的材料；和
-表面雾检测：检测材料的表面雾；
其中，在所述表面雾检测设备中，使用光学过滤器模组，在接收器光路中过滤掉所述材料的光致发光信号，使其不被探测器检测到。
在一些实施方案中，所述表面雾检测设备包括用入射光辐照所述材料，所述入射光可以为任意波长的激光，优选波长为≦660nm，更优选≦490nm的单色激光。
在一些实施方案中，所述过滤使所述信号检测能够检测到波长小于光致发光波长的光，优选波长不大于光致发光波长-20nm的光。
在一些实施方案中，所述过滤使所述信号检测能够检测到波长范围在入射光波长±20nm的光，优选检测到波长范围在入射光波长值±10nm的光，更优选检测到波长为入射光波长的光。
在一些实施方案中，所述材料是具有光洁表面的材料；优选地，所述材料是半导体晶片、玻璃或陶瓷；更优选所述材料是半导体晶片；更优选所述半导体晶片的带隙为1.12-1.53eV，优选1.35-1.43eV。
在一些实施方案中，所述半导体晶片选自化合物半导体，优选直接带隙半导体材料，更优选InP或GaAs。
本发明的另一方面提供一种检测材料表面雾的装置，其包括：
材料装载装置，包括用于放置所述材料的样品台；
激光扫描装置，包括用于发射入射光的激光源，优选入射光可以为任意波长的激光，优选波长为≦660nm，更优选≦490nm的单色激光；
信号检测装置，包括探测器；优选所述探测器对波长为280-1100nm的光信号响应，优选所述探测器为可见光探测器，更优选Si探测器或集成探测器；和
数据分析装置，包括测试软件，对所述信号检测装置检测到的信号进行分析；
其中，所述检测材料表面雾的装置还包括光学过滤器模组，所述光学过滤器模组选自滤光片、滤光膜或其组合，优选低通滤光片、带通滤光片、低通滤光膜、带通滤光膜或其组合；优选所述光学过滤器模组包括带通滤光片、带通滤光膜或其组合；所述光学过滤器模组可以是单独的模组或者是光学探测器表面的滤光镀膜或滤光镀膜组合；所述光学过滤器模组用于过滤掉所述材料的光致发光信号；在沿待检测光信号的传播方向上，所述光学过滤器模组被配置于所述探测器之前。
在一些实施方案中，所述光学过滤器模组包括能够选择性通过波长小于光致发光波长的光，优选波长不大于光致发光波长-20nm的光的光学器件。
在一些实施方案中，所述光学过滤器模组包括能够选择性通过波长范围在入射光波长±20nm的光，优选波长范围在入射光波长±10nm的光，更优选波长等于入射光波长的光学器件。
在一些实施方案中，所述光学过滤器模组选自滤光片、滤光膜或其组合，优选低通滤光片、带通滤光片、低通滤光膜、带通滤光膜或其组合；优选所述光学过滤器模组包括带通滤光片、带通滤光膜或其组合；所述光学过滤器模组可以是单独的模组或者是光学探测器表面的滤光镀膜或滤光镀膜组合。
在一些实施方案中，所述光学过滤器模组具有＞50％信号光透过率，优选具有≥95％透过率，更优选具有≥99％透过率。
在一些实施方案中，所述检测材料表面雾的装置用于检测具有光洁表面的材料，优选地，所述材料是半导体晶片、玻璃或陶瓷；更优选所述材料是半导体晶片；更优选所述半导体晶片是由带隙为1.12-1.53eV，优选1.35-1.43eV的半导体材料制备的晶片，优选由直接带隙半导体材料制备的晶片，更优选由InP或GaAs制备的晶片。
本发明的方法和装置通过排除或减弱材料光致发光对表面雾检测产生的干扰，从而实现对材料表面雾分布和/或值的真实、准确的检测。
附图说明
图1是晶体材料能带示意图；
图2是本发明方法的示意图；
图3是本发明的用于检测材料表面雾装置的示意图；其中各代号表示：1-激光源，2-吸盘，3-待测材料(置于吸盘2上)，4-光学过滤器模组，5-探测器，6-入射信号光，7-待检测信号光，8-数据分析装置；
图4是实施例1中使用光学过滤器模组对N型InP(硫掺杂)晶片进行表面雾测试的结果；
图5是实施例1中不使用光学过滤器模组对N型InP(硫掺杂)晶片进行表面雾测试的结果；
图6是实施例2中使用光学过滤器模组对N型InP(硫掺杂)晶片进行表面雾测试的结果；
图7是实施例2中不使用光学过滤器模组对N型InP(硫掺杂)晶片进行表面雾测试的结果；
图8是实施例3中使用光学过滤器模组对Un型InP(非掺杂)晶片进行表面雾测试的结果。
图9是实施例3中不使用光学过滤器模组对Un型InP(非掺杂)晶片进行表面雾测试的结果；
图10是实施例4中使用光学过滤器模组对N型GaAs(硅掺杂)晶片进行表面雾测试的结果；
图11是实施例4中不使用光学过滤器模组对N型GaAs(硅掺杂)晶片进行表面雾测试的结果；
图12是实施例5中使用光学过滤器模组对N型InP(硫掺杂)晶片进行表面雾测试的结果。
图13是实施例5中不使用光学过滤器模组对N型InP(硫掺杂)晶片进行表面雾测试的结果；
图14是实施例6中使用光学过滤器模组对N型InP(硫掺杂)晶片进行表面雾测试的结果；
图15是实施例6中不使用光学过滤器模组对N型InP(硫掺杂)晶片进行表面雾测试的结果；
图16是实施例7中使用光学过滤器模组对N型InP(硫掺杂)晶片进行表面雾测试的结果；
图17是实施例7中不使用光学过滤器模组对N型InP(硫掺杂)晶片进行表面雾测试的结果。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的实施方式。应理解，以下实施方式均仅为举例性的，对本发明不构成任何限制。本发明的保护范围仅由权利要求书限定。还应理解，在实施本发明的过程中，不必包括以下实施方案中的所有特征。另外，在本发明的上下文中，各个特征有多种组合方式，一般定义和各级优选定义之间可以相互组合，这些组合形成新的技术方案，也被包括在本说明书的公开范围内。
如图2所示，本发明的一个方面提供了一种检测材料表面雾的方法，包括以下步骤：
-任选地初检：对材料进行初检，获得表面无目视可见缺陷的材料，以用于表面雾检测；和
-表面雾检测：检测材料的表面雾；
其中，在表面雾检测设备中，在接收光路中通过光学过滤器模组过滤掉所述材料的光致发光信号，使其不被探测器检测到。
在一些实施方案中，表面雾检测步骤通过表面雾检测设备进行。该表面雾检测设备中装有光学过滤器模组，其可以过滤掉材料的光致发光信号，并且此光学过滤器模组不影响信号检测。
如本发明所使用的，术语“表面雾(Haze)”(或“雾”)是指，由表面形貌(微粗糙度)及表面或近表面高浓度的不完整引起的非定向光散射现象。一般情况下，“表面雾”用于表述小于表面颗粒检测范围的表面不平坦状况。经表面颗粒度检测合格的样品才有必要进行表面雾扫描和检测。雾的值和分布反应晶体表面的微粗糙程度。
在一些实施方案中，材料是半导体材料、玻璃、陶瓷。在一些实施方案中，优选地，材料是半导体晶片，特别是经清洗、干燥的半导体晶片。在一些实施方案中，玻璃是发光玻璃，优选地是添加了发光材料的玻璃。
如本发明所使用的，术语“晶片”是指，由半导体或非半导体材料形成的衬底(包括或不包括外延层)。实例包含但不限于单晶硅、单晶锗、砷化镓及磷化铟。在一些实施方案中，晶片是衬底(即，裸晶片)。在一些实施方案中，晶片还包括形成于衬底上的一或多个不同材料层。
在一些实施方案中，半导体晶片是半导体衬底。在另一些实施方案中，半导体晶片也可以是外延片。
如本发明所使用的，术语“衬底”是指，具有特定晶面和适当电学、光学和机械特性的、用于生长外延层的洁净单晶片。
在一些实施方案中，半导体晶片具有光致发光性质。
如本发明所使用的，术语“初检”是指，对晶片表面进行颗粒度检测/检查。初检可以用本领域已知的各种方式或装置进行。在一些实施方案中，初检是灯检。
如本发明所使用的，术语“灯检”是指，在强光照射下，依靠目视对晶片表面进行检查。
在一些实施方案中，初检所使用的光源照度在本领域进行该项检测常用的照度范围内。优选地，照度不低于300,000勒克斯。更优选地，照度不低于400,000勒克斯。
如本发明所使用的，术语“照度”是指，单位面积上所接受可见光的光通量，也即光照强度，单位为勒克斯(lx)，是用于指示光照的强弱和物体表面积被照明程度的物理量。
本领域已知，对于半导体晶片而言，晶片表面的微粗糙度过大会对微小局部光散射体(包括表面雾)的检测带来影响。初检就是为了在制备好的(经抛光、清洗、干燥等处理后的)半导体晶片中选择表面无较大缺陷(例如，目视可见缺陷)的晶片用于进行进一步的表面雾检测，从而进一步提高晶片质量。换言之，表面有目视可见缺陷的晶片即判定为不合格，而无需进行进一步的表面微粗糙度或表面雾检测。
如本发明所使用的，术语“目视可见缺陷”是指，在强光灯照射下，目测可见晶片表面上有划伤、药水残留、橘皮状缺陷、亮点、颗粒、孪晶、崩边、裂纹、浅坑、刀痕、条纹、腐蚀坑、玷污、未抛光好的区域、小丘等缺陷。材料(半导体晶片)表面没有目视可见的缺陷是指晶片表面无上述缺陷。
如本发明所使用的，术语“清洗”是指，清除材料(如，晶片)表面的非必要残留物。
在一些实施方案中，初检步骤是任选的。在一些实施方案中，没有初检步骤。在一些实施方案中，对于一些材料，例如陶瓷或玻璃等，可以没有初检步骤。
在一些实施方案中，本发明的方法中，所检测的材料是半导体晶片时，在初检步骤之前，还包括晶片清洗、干燥等步骤。这些步骤可以采用本领域常规的方法和设备进行。
在一些实施方案中，进行表面雾检测所使用的设备可以是本领域常用的表面检测设备。优选地，表面雾检测可以使用本领域常用的晶片表面检测设备，例如，但不限于，KLASurfscan、KLA Candela系列或Unity Lightspeed检测设备来进行。
在一些实施方案中，所述表面雾检测步骤包括用入射光辐照所述待测晶片的步骤。入射光可以是本领域针对晶片表面检测常用的波长的激光。在一些实施方案中，入射光是短波长激光。在一些实施方案中，入射光可以是任意波长的单色光，波长可以是在红光区或蓝紫光区的单色激光。在一些实施方案中，入射光是波长为≦660nm，优选≦490nm的激光。在一些实施方案中，入射光的波长＜490nm。已发现，采用蓝紫光区的激光，优选≦490nm的激光作为入射光可提高表面检测的灵敏度。更优选地，入射光是波长为405nm、473nm或488nm的激光；特别优选地，入射光是波长为473nm的激光。在一些实施方案中，入射光是波长为655nm的激光。
在一些实施方案中，表面雾检测步骤包括信号检测，优选地，信号检测是检测波长可以是任意波长，可以为1100nm以下，优选280-1100nm，更优选280-980nm，更优选350-850nm的光信号。
如本发明所使用的，术语“光致发光”是指，材料在外界光源照射下，获得能量，产生激发导致发光的现象。以半导体材料为例，其在光的辐照下，电子从价带激发至导带，随后，导带中的电子经过晶格弛豫后由导带跃迁至价带，同时发射具有一定波长的光子，从而产生光致发光。
如本发明所使用的，术语“光致发光信号”是指，材料由于发生光致发光而产生的光信号。
如前文所述，在待测材料是具有能带结构的情况下，可以通过如下关系式来确定待测材料的光致发光波长：
λem＝1240/Eg
其中，
λem为光致发光波长，单位为nm；
Eg为材料的带隙大小，单位为eV。
在上述公式中，对于陶瓷、半导体材料等晶态材料，Eg为材料本身所具有的带隙大小；而对于非晶材料，如玻璃，特别是添加了发光材料的玻璃，Eg为发光材料的带隙大小。
如本发明所使用的，术语“带隙”是指，材料的导带的最低能级和价带的最高能级之间的能量之差。
发明人发现，在进行表面雾检测时，被测材料的光致发光所产生的光信号被探测器检测到——特别是在材料(如，半导体晶片，特别如单晶半导体)表面的表面雾信号较低的情况下——会严重影响表面雾的准确检测。因此，要准确检测表面雾，就需要将材料(如，半导体衬底，特别如，单晶半导体衬底)的光致发光信号过滤掉，以消除和减轻其对表面雾检测的干扰。
如本发明所使用的，术语“过滤”是指，基本上去除不期望的光信号(例如，被测材料光致发光产生的光信号等)，从而基本上消除或减轻其对表面雾信号检测的干扰或影响。
为了有效地去除非表面雾引起的光信号(在本发明中，通常为待测材料的光致发光信号)，在一些实施方案中，在表面雾检测中过滤掉所述待测晶片的光致发光信号。
在一些实施方案中，在表面雾检测步骤中，过滤使所述信号检测能够检测到波长小于光致发光波长的光，优选波长不大于光致发光波长-20nm的光。
在一些实施方案中，在表面雾检测步骤中，过滤使所述信号检测能够检测到波长范围在入射光波长±20nm的光，优选检测到波长范围在入射光波长值±10nm的光，更优选检测到波长为入射光波长的光。
在一些实施方案中，在表面雾检测步骤中，过滤包括选择光学过滤器模组。在一些实施方案中，例如，对于半导体晶片的表面雾检测，该选择光学过滤器模组是通过这样的方式进行的：a)根据晶片的半导体材料，通过公式λem＝1240/Eg(λem为光致发光波长，单位为nm；Eg为半导体材料的带隙大小，单位为eV)计算其光致发光波长λem；b)选择通过波长小于λem的光学过滤器模组。
优选地，光学过滤器模组包括滤光片和/或滤光膜。在一些实施方案中，过滤包括选择低通滤光片或滤光膜，所述低通滤光片或滤光膜的截至波长为不小于入射光波长(λex)且小于光致发光波长(λem)，优选地，截至波长为不小于(λex+20)nm且不大于(λem-20)nm。在一些实施方案中，过滤包括选择带通滤光片或滤光膜，所述带通滤光片或滤光膜的通过波长为(λex±20)nm，优选地，通过波长为(λex±10)nm，更优选检测到波长为入射光波长的光。
在一些实施方案中，本发明的方法中待测材料是各种具有光洁表面的材料。优选地，该材料选自半导体材料、玻璃、陶瓷；更优选地，该材料是半导体晶片。在一些实施方案中，玻璃是发光玻璃，优选地是添加了发光材料的玻璃。优选地，半导体晶片具有1.12-1.53eV，优选1.35-1.43eV的带隙。在一些实施方案中，半导体晶片的材料选自单质半导体材料、化合物半导体材料，优选化合物半导体材料。在一些实施方案中，半导体晶片的材料选自直接带隙半导体材料，优选带隙为1.12-1.53eV，更优选1.35-1.43eV的直接带隙半导体材料。优选地，半导体晶片材料是InP或GaAs。
本发明的另一方面，如图3所示，提供一种检测材料表面雾装置，包括：
材料装载装置，包括用于放置材料3的样品台，如吸盘2；
激光扫描装置，包括用于发射入射光6的光源1；
信号检测装置，包括探测器5；和
数据分析装置8，包括测试软件，对所述信号检测装置检测到的信号进行分析；
其中，所述检测材料表面雾的装置还包括光学过滤器模组4，用于过滤掉材料3的光致发光信号；在沿待检测光信号7的传播方向上，所述光学过滤器模组4被配置于所述探测器5之前。
在本发明中使用的，术语“样品台”是指，在检测过程中放置、固定被测样品的装置。在一些实施方案中，样品台是本领域进行材料表面检测常用的样品台。优选地，样品台是吸盘。在材料为晶片的情况下，样品台是晶片吸盘。
在一些实施方案中，材料装载装置还包括材料夹持装置(包括，但不限于，机械手、背面接触或边缘接触的夹持装置)，用于将待测材料自动装载于样品台上。
在一些实施方案中，任选地，本发明的检测材料表面雾的装置包括初检装置。在一些实施方案中，该初检装置是本领域对材料(例如，半导体晶片)进行初检常用的装置。在一些实施方案中，初检装置为灯检装置。在一些实施方案中，初检装置为光源，优选地，为强光灯。优选地，强光灯可以是，但不限于，高照度卤素强光灯。在一些实施方案中，初检装置包括照度不低于300,000lx，优选不低于400,000lx的光源。
在一些实施方案中，激光扫描装置中，发射入射光的激光源能够发射固定波长激光。在一些实施方案中，该激光源优选是红光区域或蓝紫光区域的激光源，优选为蓝紫光区域的激光源。在一些实施方案中，激光源发射波长为≤660nm，优选≤490nm的激光。已发现，采用蓝紫光区域的激光源，特别是发射波长＜490nm的激光源，可提高检测灵敏度。优选地，激光源能够发射波长为405nm、473nm或488nm的激光。在一些实施方案中，激光源能够发射波长为655nm的激光。在一些实施方案中，优选地，激光源能够发射波长为473nm的激光。
在一些实施方案中，信号检测装置是本领域常用的信号检测装置，包括，但不限于，接收器、探测器等。优选地，信号检测设备是探测器，更优选地信号检测设备是集成探测器。在一些实施方案中，探测器是本领域常规的用于晶片表面检测的探测器。探测器用于收集入射光辐照在被测半导体晶片表面后产生的散射光信号。更优选地，探测器对波长为1100nm以下，优选280-1100nm，更优选280-980nm，更优选350-850nm的光信号响应，更优选所述探测器为可见光探测器，更优选为Si探测器。
在本发明的实施方案中，数据分析装置包括测试软件来对所述信号检测装置检测到的信号进行分析，该测试软件是本领域已知的、市售可得的软件。在一些实施方案中，检测软件是市售可得的表面检测设备中内置的软件。
发明人发现，对于在入射激光的辐照下会发生光致发光的材料，欲准确测试其“表面雾”，需要过滤掉被测材料(如，半导体衬底)的光致发光信号，使之不能被探测器检测到或者使之弱化到不会影响探测器对“表面雾”信号检测的程度，从而使表面雾所产生的光信号被探测器准确捕捉，进而得到准确的表面雾值和分布。采用本发明的光学过滤器模组可有效过滤/消除/减少不期望的干扰光信号(即，非表面雾信号；例如，优选地，光致发光信号)，使表面雾信号被探测器准确收集并检测到，从而减轻或消除被测半导体材料的光致发光现象所导致的光信号(尤其在低表面雾的情况下)对于表面雾检测信号的影响。相反，容易理解的是，若无本发明的光学过滤器模组(如现有技术的表面检测设备)，则表面雾信号容易被光致发光信号干扰甚至掩盖，从而无法准确得到(甚至无法得到)被测材料，如半导体晶片上真实的表面雾的值和/或分布。
在本发明中，光学过滤器模组用于选取一定波长范围内的光，使具有使期望波长的光通过，而“拦截”波长在不期望的范围以的光。
在一些实施方案中，光学过滤器模组包括一种或多种能够选择性通过特定波长的光学器件。
在一些实施方案中，光学过滤器模组包括能够选择性通过波长小于光致发光波长的光的光学器件。优选地，光学过滤器模组包括能够选择性通过波长不大于光致发光波长-20nm的光的光学器件。
在一些实施方案中，光学过滤器模组包括能够选择性通过波长范围在入射光波长±20nm的光的光学器件；优选地，光学过滤器模组包括能够选择性通过波长范围在入射光波长±10nm的光的光学器件；更优选地，光学过滤器模组包括能够选择性通过波长等于入射光波长的光的光学器件。
在本发明中，优选地，光学过滤器模组选自滤光片、滤光膜或其组合，优选低通滤光片、带通滤光片、低通滤光膜、带通滤光膜或其组合。在一些实施方案中，优选所述光学过滤器模组包括低通滤光片、低通滤光膜或其组合。在一些实施方案中，优选所述光学过滤器模组包括带通滤光片、带通滤光膜或其组合。
如本发明所使用的，术语“滤光片”或“滤光膜”均是指用来选取特定辐射波段的光学过滤器模组。
如本发明所使用的，术语“低通滤光片/膜”是指可以允许低于特定波长的光通过，而截至大于等于特定波长的光的光学过滤器模组。
如本发明所使用的，术语“带通滤光片/膜”是指可允许特定范围内的波长通过，而拦截其他波长的光的光学过滤器模组。
在一些实施方案中，滤光片或滤光膜可以是本领域已知的各种类型的滤光片或滤光膜。优选地，滤光片通过本领域常规的方式配置于待测光信号的传播方向上探测器之前。优选地，滤光膜是以本领域已知的方式镀在探测器上，优选地，滤光膜是镀在探测器表面的滤光镀膜。
在一些实施方案中，所选用的低通滤光片或滤光膜的截至波长不小于激发光源波长(λex)，且小于光致发光波长(λem)。优选地，所选取的低通滤光片或滤光膜的截至波长不小于(λex+20)nm，且不大于(λem-20)nm。
在一些实施方案中，所选用的带通滤光片或滤光膜的通过波长为(λex±20)nm，优选地，通过波长为(λex±10)nm。
在一些实施方案中，本发明的光学过滤器模组可以包括一个滤光片或一个滤光膜。在另一些实施方案中，光学过滤器模组可以包括两个或多个、相同或不同类型的滤光片。在另一些实施方案中，光学过滤器模组可以包括两个或多个、相同或不同类型的滤光膜。在另一些实施方案中，本发明的光学过滤器模组可以包括至少一个滤光片与至少一个滤光膜的组合，其中滤光片和滤光膜可以是相同或不同类型的，并且可以具有不同的允许通过波长。
本领域技术人员容易理解，通过使用包括一个或多个、相同或不同类型的、具有各种允许波长的滤光片和/或滤光膜的光学过滤器模组，能够过滤掉各种具有不期望波长的干扰光信号(包括但不限于，光致发光信号)，使表面雾检测结果更为准确。
针对不同半导体材料选取滤光片/膜可参考但不限于表1所示。
表1对不同半导体材料可选取的带通滤光片/膜的通过波长范围及低通滤光片/镀膜的截至波长范围
Figure BDA0003131290660000151
在一些实施方案中，光学过滤器模组具有50％透过率，优选具有≥95％透过率，更优选具有≥99％透过率。
在一些实施方案中，本发明的光学过滤器模组可依据不同半导体晶片(例如半导体衬底)材料自动选取合适的滤光片，从而自动化、个性化的获得不同半导体材料所制备的晶片的表面雾分布。在一些实施方案中，本发明的光学过滤器模组可以包括滤光片选取装置：在计算机中输入待测晶片的半导体材料类型后，系统自动计算并选择合适的光学过滤器模组(例如，滤光片或滤光膜)，之后自动更换上合适的光学元件，待进行检测。
在一些实施方案中，本发明的检测半导体晶片表面雾的装置用于检测由带隙为1.12–1.53eV，更优选1.35-1.42eV的半导体材料制备的晶片。在一些实施方案中，本发明的检测装置用于检测由单质半导体材料或化合物半导体材料制备的晶片，优选由化合物半导体材料制备的晶片的表面雾。在一些实施方案中，本发明的检测装置用于检测由直接带隙半导体材料制备的晶片，优选由带隙为1.12–1.53eV，更优选为1.35-1.42eV的直接带隙半导体材料制备的晶片的表面雾。在一些实施方案中，本发明的检测装置用于检测由InP或GaAs制备的晶片。
实施例
实施例1
对3英寸(inch)N型InP(硫掺杂)晶片进行表面雾检测。对清洗、干燥后的晶片进行以下步骤：
1.初检。对清洗后的晶片采用日本山田光学的强光灯进行灯检。调节照度为不小于400,000lx。灯检时，在强光灯照射下，顺时针缓慢转动晶片一周，再逆时针缓慢转动晶片一周，仔细观察以检查晶片表面是否有目视可见缺陷(例如，划伤、药水残留、橘皮型缺陷)。晶片经灯检确定无目视可见缺陷后，方为初检合格。经初检合格的晶片用于进行表面雾检测。
2.表面雾检测。检测设备使用法国Unity SC公司4See系列的Lightspeed设备。
a.将初检合格的晶片放入检测设备，置于晶片装载装置(晶片吸盘)中。以波长为473nm的蓝激光作为入射光。
b.选取光学过滤器模组。由于待测晶片为InP材料，其带隙为1.35eV，因此，该材料的光致发光波长经计算得到：λem＝1240/1.35＝918nm；因此需要选择能够滤掉波长为918nm的光信号的光学过滤器模组——可以选用截至波长为小于918nm的低通滤光片。具体地，本实施例中选用了截至波长为550nm、透过带透过率为95％的低通滤光片。
c.信号检测及分析。选定合适的光学过滤器模组并将其配置于沿信号光传播方向上信号检测装置(即，Si探测器)之前，然后开始用激光扫描装置对晶片进行扫描，并由Si探测器对通过光学过滤器模组的散射光信号进行检测并通过数据分析装置(包括内置的测试软件)对检测到的信号数据进行分析。其表面雾检测结果如图4所示。
在不使用光学过滤器模组的情况下，对同一初检合格的晶片在相同条件下进行表面雾检测，其结果如图5所示。
图5示出了以不使用光学过滤器模组的检测方法来检测N型InP晶片的表面雾的图片，图中显示，晶片表面的表面雾分布不是很清晰，a、b、c、d区域表面雾很高，测得其强度值依次为2.223ppm、2.134ppm、1.324ppm、1.153ppm，整个晶片的表面雾的中位值为1.877ppm。通常，InP晶片表面雾强度的中位值不大于0.15ppm时，则认为该晶片表面雾检测合格。因此，根据该检测结果，该晶片被判定为不合格。
图4示出了以使用本发明的光学过滤器模组的检测方法来检测同一N型InP晶片的表面雾的图片，图中显示，晶片中a、b、c、d区域表面雾很高，但测得其强度值依次为0.253ppm、0.142ppm、0.041ppm、0.023ppm。并且，晶片表面的表面雾分布很清晰，特别是d区域，可以明显看出表面雾的分界线。整个晶片的表面雾的中位值为0.036ppm。也即，该晶片事实上是表面雾合格的晶片。
比较图4和图5可见，图5中晶片标注为a-d的各个区域所呈现的“高”表面雾分布，其实是由于晶片材料的光致发光而导致的假结果，并且由于晶片光致发光的干扰，其表面雾分布并不很清晰；而使用本发明的光学过滤器模组后，晶片的光致发光信号已经被非常有效的去除，从而得到的是更准确的表面雾分布图(图4)和更准确的表面雾值，便于对晶片质量进行更为准确的评估和判断。
此处的光学过滤器模组也可以选用中心波长为473nm的带通滤光片(或滤光膜或光学镀膜或其组合)，结果类似。
实施例2
对3英寸N型InP(硫掺杂)晶片进行表面雾检测。对清洗、干燥后的晶片进行以下步骤：
1.初检。对清洗后的晶片采用日本山田光学的强光灯进行灯检。调节照度为不小于400,000lx。灯检方式及合格判定标准与实施例1相同。经初检合格的晶片用于进行表面雾检测。
2.表面雾检测。检测设备使用法国Unity SC公司4See系列的Lightspeed设备。
a.将初检合格的晶片放入检测设备，置于晶片装载装置(晶片吸盘)中。以波长为473nm的蓝激光作为入射光。
b.选取光学过滤器模组。由于待测晶片为InP材料，其带隙为1.35eV，因此，该材料的光致发光波长经计算得到：λem＝1240/1.35＝918nm；因此需要选择能够滤掉波长为918nm的光信号的光学过滤器模组——可以选用截至波长为小于918nm的低通滤光片。具体地，本实施例中选用了截至波长为550nm、透过带透过率为90％的低通滤光片。
c.信号检测及分析。选定合适的光学过滤器模组并将其配置于沿信号光传播方向上信号检测装置(即，Si探测器)之前，然后开始用激光扫描装置对晶片进行扫描，并由Si探测器对通过光学过滤器模组的散射光信号进行检测并通过数据分析装置(包括内置的测试软件)对检测到的信号数据进行分析。其表面雾检测结果如图6所示。
在不使用光学过滤器模组的情况下，对同一初检合格的晶片在相同条件下进行表面雾检测，其结果如图7所示。
图7示出了以不使用光学过滤器模组的检测方法来检测N型InP晶片的表面雾的图片，图中显示晶片中心区域表面雾很高，其强度值为3.562ppm。通常，InP晶片表面雾强度的中位值不大于0.15ppm时，则认为该晶片表面雾检测合格。因此，根据该检测结果，该晶片被判定为表面雾特征不合格。
图6示出了以使用本发明的光学过滤器模组的检测方法来检测N型InP晶片的表面雾的图片，图中显示晶片表面均匀，并无表面雾较高区域，其表面雾强度值为0.024ppm。也即，该晶片事实上是表面雾特征合格的晶片。
比较图6和图7可见，图7中晶片中心区域所呈现的“高”表面雾分布，其实是由于晶片材料的光致发光而导致的假结果；而使用本发明的光学过滤器模组后，晶片的光致发光信号已经被非常有效的去除，从而得到的是更准确的表面雾分布图(图6)和更准确的表面雾值。
此处的光学过滤器模组也可以选用中心波长为473nm的带通滤光片(或滤光膜或光学镀膜或其组合)，结果类似。
实施例3
对3英寸Un型InP(非掺杂)晶片进行表面雾检测。对清洗后的晶片进行以下步骤：
1.初检。对清洗后的晶片采用日本山田光学的强光灯进行灯检。调节照度为不小于400,000lx。灯检方式及合格判定标准与实施例1相同。经初检合格的晶片用于进行表面雾检测。
2.表面雾检测。检测设备使用法国Unity SC公司4See系列的Lightspeed设备。
a.将初检合格的晶片放入检测设备，置于晶片装载装置(晶片吸盘)中。以波长为473nm的蓝激光作为入射光。
b.选取光学过滤器模组。由于待测晶片为InP材料，其带隙为1.35eV，因此，该材料的光致发光波长经计算可得：λem＝1240/1.35＝918nm；因此需选择能够滤掉波长为918nm的光信号的光学过滤器模组——可以选用截至波长为小于918nm的低通滤光片。具体地，本实施例中选用了截至波长为550nm、透过带透过率为90％的低通滤光片。
c.信号检测及分析。选定合适的光学过滤器模组并将其配置于沿信号光的传播方向上信号检测装置(即，Si探测器)之前，然后开始用激光扫描装置对晶片进行扫描，并由Si探测器对通过光学过滤器模组的散射光信号进行检测并通过数据分析装置(包括内置的测试软件)对检测到的信号数据进行分析。其表面雾检测结果如图
8所示。
在不使用光学过滤器模组的情况下，对同一初检合格的晶片在相同条件下进行表面雾检测，其结果如图9所示。
图9示出了以不使用光学过滤器模组的检测方法来检测Un型InP晶片的表面雾的图片，图中显示晶片中心区域表面雾很高，其强度值为4.026ppm。通常，在本领域内，此类晶片的表面雾强度值为不大于0.15ppm时，则认为该晶片表面雾检测合格。因此，根据该检测结果，该晶片被判定为表面雾特征不合格。
图8示出了以使用本发明的光学过滤器模组的检测方法来检测Un型InP晶片的表面雾的图片，图中显示晶片表面均匀，并无表面雾信号较强区域，其表面雾强度值是0.028ppm，也即，该晶片事实上是表面雾特征合格的晶片。
比较图8和图9可见，图9中晶片中心区域所呈现的“高”表面雾分布，其实是由于晶片材料的光致发光所导致的假结果；而使用本发明的光学过滤器模组后，晶片的光致发光信号被非常有效的去除，从而得到的是更准确的表面雾分布图(图8)和更准确的表面雾值。
此处的光学过滤器模组也可以选用中心波长为473nm的带通滤光片(或滤光膜或光学镀膜或其组合)，结果类似。
实施例4
对4英寸N型GaAs(硅掺杂)的晶片进行表面雾检测。对清洗后的晶片进行以下步骤：
1.初检。对清洗后的晶片采用日本山田光学的强光灯进行灯检。调节照度为不小于400,000lx。灯检方式及合格判定标准与实施例1相同。经初检合格的晶片用于进行表面雾检测。
2.表面雾检测。检测设备使用法国Unity SC公司4See系列的Lightspeed设备。
a.将初检合格的晶片放入检测设备，置于晶片装载装置中。入射信号光为473nm的蓝激光。
b.选取光学过滤器模组。由于待测晶片为GaAs材料，其带隙为1.42eV，因此，该材料的光致发光波长经计算为：λem＝1240/1.42＝873nm；因此需选择能够滤掉波长为873nm的光信号的光学过滤器模组——可以选用截至波长为小于873nm的低通滤光片，本实施例中选用了截至波长为550nm、透过带透过率为90％的低通滤光片。
c.信号检测及分析。选定合适的光学过滤器模组并将其配置于沿信号光传播方向上信号检测装置(即，Si探测器)之前，然后开始用激光扫描装置对晶片进行扫描，并由Si探测器对通过滤光片的散射光信号进行检测并通过数据分析装置(包括内置的测试软件)对检测到的信号数据进行分析。其表面雾检测结果如图10示。
在不使用光学过滤器模组的情况下，对同一初检合格的晶片在相同条件下进行表面雾检测，其结果如图11所示。
图11示出了以不使用光学过滤器模组的检测方法来检测N型GaAs晶片的表面雾的图片，图中显示晶片中呈蝴蝶状散布有表面雾信号强度较高的多个区域，其强度值为0.852ppm。通常，在本领域内，GaAs晶片的表面雾强度值为不大于0.250ppm时，则认为该晶片表面雾特征检测合格。由此，该晶片被判定为表面雾特征不合格。
图10示出了以使用光学过滤器模组的检测方法来检测N型GaAs晶片的表面雾的图片，图中显示晶片表面均匀，并无表面雾信号较强区域分布，其表面雾强度值为0.176ppm，也即，该晶片事实上是表面雾合格的晶片。
比较图10和图11可见，图11中晶片之所以能够测得散布其上的多处表面雾较高区域，是因为晶片材料的光致发光信号所导致的假结果；而使用本发明的光学过滤器模组后，晶片的光致发光信号已经被非常有效地过滤去除——对比图10和图11可以看出，在使用光学过滤器模组后，晶片上所呈现的蝴蝶状表面雾分布区域消失，从而得到的是更准确的表面雾分布图和更准确的表面雾值。
此处的光学过滤器模组也可以选用中心波长为473nm的带通滤光片(或滤光膜或光学镀膜或其组合)，结果类似。
实施例5
对3英寸N型InP(硫掺杂)晶片进行表面雾检测。对清洗、干燥后的晶片进行以下步骤：
1.初检。对清洗后的晶片采用日本山田光学的强光灯进行灯检。调节照度为不小于400,000lx。灯检方式及合格判定标准与实施例1相同。经初检合格的晶片用于进行表面雾检测。
2.表面雾检测。检测设备使用法国Unity SC公司4See系列的Lightspeed设备。
a.将初检合格的晶片放入检测设备，置于晶片装载装置(晶片吸盘)中。以波长为473nm的蓝激光作为入射光。
b.选取光学过滤器模组。由于待测晶片为InP材料，其带隙为1.35eV，因此，该材料的光致发光波长经计算得到：λem＝1240/1.35＝918nm；因此需要选择能够滤掉波长为918nm的光信号的光学过滤器模组——可以选用截至波长为小于918nm的低通滤光片，本实施例中选用了截至带为490-540nm、透过带透过率为90％的低通滤光片。
c.信号检测及分析。选定合适的光学过滤器模组并将其配置于沿信号光传播方向上信号检测装置(即，Si探测器)之前，然后开始用激光扫描装置对晶片进行扫描，并由Si探测器对通过光学过滤器模组的散射光信号进行检测并通过数据分析装置(包括内置的测试软件)对检测到的信号数据进行分析。其表面雾检测结果如图12所示。
在不使用光学过滤器模组的情况下，对同一初检合格的晶片在相同条件下进行表面雾检测，其结果如图13所示。
图13示出了以不使用光学过滤器模组的检测方法来检测N型InP晶片的表面雾的图片，图中显示晶片中心区域表面雾很高，其强度值为1.791ppm。通常，在本领域内，此类晶片表面雾强度值为不大于0.150ppm时，则认为该晶片表面雾检测合格。因此，该晶片被判定为表面雾特征不合格。
图12示出了以使用光学过滤器模组的检测方法来检测N型InP晶片的表面雾的图片，图中显示晶片表面均匀，并无表面雾较高区域，其表面雾强度值为0.041ppm，也即，该晶片事实上是表面雾合格的晶片。
比较图12和13可见，图13中晶片中心区域所呈现的“高”表面雾分布，其实是由于晶片材料的光致发光而导致的假结果；而使用本发明的光学过滤器模组后，晶片的光致发光信号已经被非常有效的去除，从而得到的是更准确的表面雾分布图(图12)，进而能够得到更准确的表面雾值。
此处的光学过滤器模组也可以选用中心波长为473nm的带通滤光片(或滤光膜或光学镀膜或其组合)，结果类似。
实施例6
对3英寸N型InP(硫掺杂)晶片进行表面雾检测。对清洗、干燥后的晶片进行以下步骤：
1.初检。对清洗后的晶片采用日本山田光学的强光灯进行灯检。调节照度为不小于400,000lx。灯检方式及合格判定标准与实施例1相同。经初检合格的晶片用于进行表面雾检测。
2.表面雾检测。检测设备使用法国Unity SC公司4See系列的Lightspeed设备。
a.将初检合格的晶片放入检测设备，置于晶片装载装置(晶片吸盘)中。以波长为473nm的蓝激光作为入射光。
b.选取光学过滤器模组。由于待测晶片为InP材料，其带隙为1.35eV，因此，该材料的光致发光波长经计算得到：λem＝1240/1.35＝918nm；因此需要选择能够滤掉波长为918nm的光信号的光学过滤器模组——可以选用截至波长为小于918nm的低通滤光片，本实施例中选用了截至带为830-1200nm、透过带透过率为96％的低通滤光片。
c.信号检测及分析。选定合适的光学过滤器模组并将其配置于沿信号光传播方向上信号检测装置(即，Si探测器)之前，然后开始用激光扫描装置对晶片进行扫描，并由Si探测器对通过光学过滤器模组的散射光信号进行检测并通过数据分析装置(包括内置的测试软件)对检测到的信号数据进行分析。其表面雾检测结果如图14所示。
在不使用光学过滤器模组的情况下，对同一初检合格的晶片在相同条件下进行表面雾检测，其结果如图15所示。
图15示出了以不使用光学过滤器模组的检测方法来检测N型InP晶片的表面雾的图片，图中显示晶片中心区域表面雾很高，其强度值为1.919ppm。通常，在本领域内，此类晶片表面雾强度值为不大于0.150ppm时，则认为该晶片表面雾检测合格。因此，该晶片被判定为表面雾特征不合格。
图14示出了以使用光学过滤器模组的检测方法来检测N型InP晶片的表面雾的图片，图中显示晶片表面均匀，并无表面雾信号较强区域，其表面雾强度值是0.019ppm，也即，该晶片事实上是表面雾合格的晶片。
比较图14和15可见，图15中晶片中呈现“高”表面雾分布的区域，其实是由于晶片材料的光致发光所导致的假结果；而使用本发明的光学过滤器模组后，晶片的光致发光信号被非常有效的去除，从而得到的是更准确的表面雾分布图(图14)，进而能够由此得到更为准确的表面雾值。
此处的光学过滤器模组也可以选用中心波长为473nm的带通滤光片(或滤光膜或光学镀膜或其组合)，结果类似。
实施例7
对3英寸N型InP(硫掺杂)晶片进行表面雾检测。对清洗、干燥后的晶片进行以下步骤：
1.初检。对清洗后的晶片采用日本山田光学的强光灯进行灯检。调节照度为不小于400,000lx。灯检方式及合格判定标准与实施例1相同。经初检合格的晶片用于进行表面雾检测。
2.表面雾检测。检测设备使用法国Unity SC公司4See系列的Lightspeed设备。
a.将初检合格的晶片放入检测设备，置于晶片装载装置(晶片吸盘)中。以波长为473nm的蓝激光作为入射光。
b.选取光学过滤器模组。由于待测晶片为InP材料，其带隙为1.35eV，因此，该材料的光致发光波长经计算得到：λem＝1240/1.35＝918nm；因此需要选择能够滤掉波长为918nm的光信号的光学过滤器模组——可以选用截至波长为小于918nm的低通滤光片，本实施例中选用了截至长带为860-1300nm、透过带透过率为90％的低通滤光片。
c.信号检测及分析。选定合适的光学过滤器模组并将其配置于沿信号光传播方向上信号检测装置(即，Si探测器)之前，然后开始用激光扫描装置对晶片进行扫描，并由Si探测器对通过光学过滤器模组的散射光信号进行检测并通过数据分析装置(包括内置的测试软件)对检测到的信号数据进行分析。其表面雾检测结果如图16所示。
在不使用光学过滤器模组的情况下，对同一初检合格的晶片在相同条件下进行表面雾检测，其结果如图17所示。
图17示出了以不使用光学过滤器模组的检测方法来检测N型InP晶片的表面雾的图片，图中显示晶片中心区域表面雾很高，其强度值为1.719ppm。通常，在本领域内，表面雾强度值为不大于0.150ppm时，则认为该晶片表面雾检测合格。因此，该晶片被判定为表面雾特征不合格。
图16示出了以使用光学过滤器模组的检测方法来检测N型InP晶片的表面雾的图片，图中显示晶片表面均匀，并无表面雾信号较强区域，其表面雾强度值是0.027ppm，也即，该晶片事实上是表面雾合格的晶片。
比较图16和17可见，图17中晶片中呈现“高”表面雾分布的区域，其实是由于晶片材料的光致发光所导致的假结果；而使用本发明的光学过滤器模组后，晶片的光致发光信号被非常有效的去除，从而得到的是更准确的表面雾分布图(图16)，进而能够由此得到更为准确的表面雾值。
此处的光学过滤器模组也可以选用中心波长为473nm的带通滤光片(或滤光膜或光学镀膜或其组合)，结果类似。

Claims (34)

1.一种检测材料表面雾的方法，其包括以下步骤：
-任选地初检：对材料进行初检，获得表面无目视可见缺陷的材料；和
-表面雾检测，包括用入射光辐照所述材料的步骤和信号检测步骤，所述信号检测步骤包括用探测器检测所述入射光照射在被测材料表面上产生的散射光信号；
其中，在表面雾检测设备中，在所述探测器的接收光路中通过光学过滤器模组过滤掉所述材料的光致发光信号，使其不被所述探测器检测到，
其中所述入射光是波长≦660nm的单色激光，
其中所述材料是具有光洁表面的材料，
其中所述探测器对波长为280-1100nm的光信号响应，
其中所述光学过滤器模组包括滤光膜和/或滤光片。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述入射光为波长≦490nm的单色激光。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，所述过滤使所述信号检测能够检测到波长小于光致发光波长的光。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述过滤使所述信号检测能够检测到波长不大于光致发光波长-20nm的光。
5.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，所述过滤使所述信号检测能够检测到波长范围在入射光波长±20nm的光。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述过滤使所述信号检测能够检测到波长范围在入射光波长值±10nm的光。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述过滤使所述信号检测能够检测到波长为入射光波长的光。
8.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，所述材料是半导体材料、玻璃或陶瓷。
9.根据权利要求8所述的方法，所述材料是半导体晶片。
10.根据权利要求9所述的方法，所述半导体晶片的带隙为1.12-1.53eV。
11.根据权利要求10所述的方法，所述半导体晶片的带隙为1.35-1.43eV。
12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述半导体晶片选自化合物半导体晶片。
13.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述半导体晶片选自直接带隙半导体晶片。
14.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述半导体晶片选自InP或GaAs晶片。
15.一种检测材料表面雾的装置，其包括：
材料装载装置，包括用于放置所述材料的样品台；
激光扫描装置，包括用于发射入射光的激光源，所述入射光为波长为≦660nm的单色激光；
信号检测装置，包括探测器；所述探测器对波长为280-1100nm的光信号响应，和
数据分析装置，包括测试软件，对所述信号检测装置检测到的信号进行分析；
其中，所述检测材料表面雾的装置还包括光学过滤器模组，用于过滤掉所述材料的光致发光信号；在沿待检测散射光信号的传播方向上，所述光学过滤器模组被配置于所述探测器之前，
其中，所述光学过滤器模组包括滤光片和/或滤光膜。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述入射光为≦490nm的单色激光。
17.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述探测器为可见光探测器。
18.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述探测器为Si探测器或集成探测器。
19.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述光学过滤器模组包括能够选择性通过波长小于光致发光波长的光。
20.根据权利要求19所述的装置，所述光学过滤器模组包括能够选择性通过波长不大于光致发光波长-20nm的光。
21.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述光学过滤器模组包括能够选择性通过波长范围在入射光波长±20nm的光。
22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述光学过滤器模组包括能够选择性通过波长范围在入射光波长±10nm的光。
23.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述光学过滤器模组包括能够选择性通过波长等于入射光波长的光。
24.根据权利要求15-21中任一项所述的装置，其特征在于，所述光学过滤器模组选自滤光片、滤光膜或其组合。
25.根据权利要求24所述的装置，其特征在于，所述光学过滤器模组选自低通滤光片、带通滤光片、低通滤光膜、带通滤光膜或其组合。
26.根据权利要求24所述的装置，其特征在于，所述光学过滤器模组选自带通滤光片、带通滤光膜或其组合。
27.根据权利要求15-23中任一项所述的装置，其特征在于，所述光学过滤器模组具有＞50％透过率。
28.根据权利要求27所述的装置，其特征在于，所述光学过滤器模组具有≥95％透过率。
29.根据权利要求27所述的装置，其特征在于，所述光学过滤器模组具有≥99％透过率。
30.根据权利要求15-23中任一项所述的装置，其特征在于，所述检测材料表面雾的装置用于检测带隙为1.12-1.53eV的半导体晶片。
31.根据权利要求30所述的装置，其特征在于，所述检测材料表面雾的装置用于检测带隙为1.35-1.43eV的半导体晶片。
32.根据权利要求30所述的装置，其特征在于，所述检测材料表面雾的装置用于检测由单质半导体材料或化合物半导体材料制备的晶片。
33.根据权利要求30所述的装置，其特征在于，所述检测材料表面雾的装置用于检测由直接带隙半导体材料制备的晶片。
34.根据权利要求30所述的装置，其特征在于，所述检测材料表面雾的装置用于检测由InP或GaAs制备的晶片。
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