CN116499997A - 一种用于检测硅片的周缘上的缺陷的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种用于检测硅片的周缘上的缺陷的系统和方法，所述系统包括：光源，所述光源用于将入射光线发射至所述硅片的周缘上的多个特定部位处，以使所述入射光线被所述多个特定部位反射后形成反射光线；接收单元，所述接收单元用于接收所述多个特定部位反射的反射光线，其中，有缺陷的特定部位反射的反射光线中的至少一部分无法被所述接收单元接收到；判定单元，所述判定单元用于当所述接收单元接收到的反射光线的量减少设定值时判定相对应的特定部位处存在有缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及半导体硅片生产领域，尤其涉及一种用于检测硅片的周缘上的缺陷的系统和方法。
背景技术
在半导体领域，硅片一般是集成电路的原料。通过对硅片进行光刻、离子注入等手段，可以制成各种半导体器件。在硅片的生产过程中，通常包括切片、研磨、抛光等多种机械表面处理工序，这些处理工序不可避免地会对硅片表面产生损伤从而在硅片的表面/亚表面中引入裂纹、划痕和位错等缺陷，影响最终获得的半导体产品的性能，进而影响器件的寿命与成品率。而且，集成电路特征线宽的不断减小要求硅片表面的缺陷尺寸更小，数目更低，硅片的表面缺陷成为衡量产品质量的一个关键因素。
目前，对于硅片表面缺陷的检测而言，特别是对于硅片的周缘上的缺陷的检测而言，通常通过拍摄硅片的整个周缘的图像来完成。具体地，比如可以使硅片绕自身的中心轴线转动，与此同时设置在固定位置处的拍摄单元完成多次拍摄，由此获得硅片的整个周缘的图像，之后可以从图像中识别颗粒、划痕、破损等缺陷并进行数字化处理，与缺陷设定的特征值进行比较，从而判定硅片是否满足品质需求，避免不良品流入后端的生产工艺，以造成产能浪费。但是在这种判断方式中，可能由于光源亮度不足或者相机焦距变化导致缺陷漏检的风险，从而导致少判、误判、过判等情况的出现。
另一方面，也可以考虑采用先确定缺陷的位置再确定缺陷的尺寸、类型等细节特征的缺陷检测方法，以便于提高检测效率避免漏检。但是，对于确定缺陷在硅片的整个周缘上的位置而言目前是难以实现的。
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检测硅片的周缘上的缺陷的系统和方法，能够将硅片的周缘中存在有缺陷的位置确定出。
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检测硅片的周缘上的缺陷的系统，所述系统包括：
光源，所述光源用于将入射光线发射至所述硅片的周缘上的多个特定部位处，以使所述入射光线被所述多个特定部位反射后形成反射光线；
接收单元，所述接收单元用于接收所述多个特定部位反射的反射光线，其中，有缺陷的特定部位反射的反射光线中的至少一部分无法被所述接收单元接收到；
判定单元，所述判定单元用于当所述接收单元接收到的反射光线的量减少设定值时判定相对应的特定部位处存在有缺陷。
在本发明的上述实施例中，在硅片的周缘上的特定部位处存在有缺陷的情况下，对入射光线的反射是以无规则或者说无序的方式进行的，因此会导致接收单元无法接收到至少一部分的反射光线，由此便可以判定出该特定部位处存在有缺陷，也就是说将硅片的周缘中存在有缺陷的位置确定出。
在本发明的优选实施例中，所述系统还包括用于对所述反射光线进行反射的反光单元，所述反光单元的内表面呈椭球状，其中，所述硅片的周缘上的所述多个特定部位在所述反光单元的第一焦点处对所述入射光线进行反射，所述接收单元呈点状并且设置在所述反光单元的第二焦点处。这样，在硅片的周缘上的特定部位处无缺陷的情况下，反射光线会从反光单元的第一焦点处发射出，因此被反光单元反射的光线全部都会传播至反光单元的第二焦点处，而在硅片的周缘上的特定部位处有缺陷的情况下，缺陷的存在会导致反射光线无法从反光单元的第一焦点处发射出，因此被反光单元反射的光线无法传播至反光单元的第二焦点处。这样，只要将接收单元设置在第二焦点处，即使接收单元的尺寸较小甚至呈点状，也能够实现对光线的接收，由此显著减小接收单元占据的空间并使系统能够较为轻巧，而在接收单元的尺寸较小的情况下，增大了特定部位处有缺陷的情况下接收不到由反光单元反射的光线的可能性，由此显著提高了系统的灵敏性。
在本发明的优选实施例中，所述系统还包括驱动单元，所述驱动单元用于驱动所述硅片运动，使得所述硅片的周缘上的每个特定部位都运动经过所述第一焦点处，由此便能够实现对硅片的整个周缘进行检测，而另一方面，与比如使硅片保持固定不动而使反光单元、光源等部件进行运动来检测硅片的整个周缘相比，驱动部件的数量显著减少并且满足每个特定部位都运动经过所述第一焦点的驱动方式更容易实施。
在本发明的优选实施例中，所述系统还包括拍摄单元，所述拍摄单元用于拍摄存在有所述缺陷的特定部位的图像以确定所述缺陷的特性。这样，能够在确定出缺陷在硅片的周缘上的位置之后，更精确地确定出缺陷的比如尺寸、类型等特性。
在本发明的优选实施例中，所述光源发射激光束。与其他光线相比，激光束具有更短的波长或者说更大的频率，因此携带的能量的密度更大，能够实现纳米级的缺陷检测。
第二方面，本发明实施例提供了一种用于检测硅片的周缘上的缺陷的方法，所述方法包括：
将入射光线发射至所述硅片的周缘上的多个特定部位处，以使所述入射光线被所述多个特定部位反射后形成反射光线；
所述接收单元用于接收所述多个特定部位反射的反射光线，其中，有缺陷的特定部位反射的反射光线中的至少一部分无法被所述接收单元接收到；
当所述接收单元接收到的反射光线的量减少设定值时判定相对应的特定部位处存在有缺陷。
在本发明的上述实施例中，同样地，在硅片的周缘上的特定部位处存在有缺陷的情况下，对入射光线的反射是以无规则或者说无序的方式进行的，因此会导致无法接收到至少一部分的反射光线，由此便可以判定出该特定部位处存在有缺陷，也就是说将硅片的周缘中存在有缺陷的位置确定出。
在本发明的优选实施例中，所述方法还包括利用内表面呈椭球状的反光单元对所述反射光线进行反射，其中，所述硅片的周缘上的所述多个特定部位在所述反光单元的第一焦点处对所述入射光线进行反射，并且在在所述反光单元的第二焦点处接收所述反光单元反射的光线。这样，能够使得反光单元反射的光线以更容易的方式被接收到，另一方面，能够增大特定部位处有缺陷的情况下接收不到由反光单元反射的光线的可能性，由此显著提高了检测方法的灵敏性。
在本发明的优选实施例中，所述方法还包括驱动所述硅片运动，使得所述硅片的周缘上的每个特定部位都运动经过所述第一焦点处，由此便能够实现对硅片的整个周缘进行检测，而另一方面，与比如使硅片保持固定不动而使反光单元、发射入射光线的单元等部件进行运动来检测硅片的整个周缘相比，驱动部件的数量显著减少并且满足每个特定部位都运动经过所述第一焦点的驱动方式更容易实施。
在本发明的优选实施例中，所述方法还包括拍摄存在有所述缺陷的特定部位的图像以确定所述缺陷的特性。这样，能够在确定出缺陷在硅片的周缘上的位置之后，更精确地确定出缺陷的比如尺寸、类型等特性。
在本发明的优选实施例中，所述入射光线为激光束。同样地，与其他光线相比，激光束具有更短的波长或者说更大的频率，因此携带的能量的密度更大，能够实现纳米级的缺陷检测。
附图说明
图1为根据本发明的实施例的用于检测硅片的周缘上的缺陷的系统的示意图；
图2为根据本发明的另一实施例的用于检测硅片的周缘上的缺陷的系统的示意图；
图3为根据本发明的另一实施例的用于检测硅片的周缘上的缺陷的系统的示意图；
图4为根据本发明的另一实施例的用于检测硅片的周缘上的缺陷的系统的示意图；
图5为根据本发明的实施例的用于检测硅片的周缘上的缺陷的方法的示意图。
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检测硅片W的周缘WC上的缺陷DE的系统1，所述系统1可以包括：
光源10，所述光源10用于将入射光线IL发射至所述硅片W的周缘WC上的多个特定部位SP处，以使所述入射光线IL被所述多个特定部位SP反射后形成反射光线RL，具体地，这可以通过如图1中示出的使光源10保持固定不动而使硅片W绕自身的中心轴线WX沿着箭头A1的方向转动来实现，这样，入射光线IL便可以发射至硅片W的周缘WC上的每个特定部位SP处，其中，图1中具体地示出了硅片W在发生转动过程中处于的两个位置，即从缺陷DE处于实线所示位置处转动到了处于虚线所示位置处，相应地，入射光线IL首先发射至了硅片W的周缘WC上的无缺陷DE的第一特定部位SP1处，如在图1中通过带有实心箭头的直线示意性地示出的，入射光线IL然后发射至了硅片W的周缘WC上的有缺陷DE的第二特定部位SP1处，如在图1中通过带有线状箭头的直线示意性地示出的，但是，本发明不限于此，比如也可以通过附图中未示出的使硅片W保持固定不动而使光源10相对于硅片W运动来实现；
接收单元20，所述接收单元20用于接收所述多个特定部位SP反射的反射光线RL，其中，有缺陷DE的特定部位SP反射的反射光线RL中的至少一部分无法被所述接收单元20接收到，具体地，如在图1中示出的，当无缺陷DE的第一特定部位SP1对入射光线IL进行反射时，由于第一特定部位SP1对应的周缘WC的表面是平滑的，因此入射光线IL被规则地或者说有序地反射，使得接收单元20能够接收到全部的反射光线RL，如在图1中通过带有实心箭头的直线示意性地示出的，而当有缺陷DE的第二特定部位SP2对入射光线IL进行反射时，由于第二特定部位SP2对应的周缘WC的表面不再是平滑的，因此入射光线IL被无规则地或者说无序地反射，使得接收单元20无法接收到全部的反射光线RL，如在图1中通过带有线状箭头的直线示意性地示出的，另外，图1中具体地示出了缺陷DE为凸起，但本发明不限于此，比如缺陷DE也可以为附图中未示出的凹陷；
判定单元30，所述判定单元30用于当所述接收单元20接收到的反射光线RL的量减少设定值时判定相对应的特定部位SP处存在有缺陷DE，这里，被接收单元20接收到的反射光线RL的量例如可以通过对光强度和照亮面积进行测量来获得，另外，对于这里的设定值而言，可以理解的是，缺陷DE的比如空间尺寸越大，则会有越多的反射光线RL无法被接收单元20接收到，而缺陷DE的比如空间尺寸越小，则会有越少的反射光线RL无法被接收单元20接收到，因此，如果只想要检测出比如空间尺寸较大的缺陷DE，则可以将该设定值设置得较大，由可便可以将空间尺寸较小的缺陷DE忽略掉，而如果想要即使缺陷DE的比如空间尺寸较小也能够检测出，则可以将该设定值设置得较小。
在本发明的上述实施例中，在硅片W的周缘WC上的特定部位SP处存在有缺陷DE的情况下，对入射光线IL的反射是以无规则或者说无序的方式进行的，因此会导致接收单元20无法接收到至少一部分的反射光线RL，由此便可以判定出该特定部位SP处存在有缺陷，也就是说将硅片W的周缘WC中存在有缺陷DE的位置确定出。
在上述实施例中，对于接收单元20而言，由于需要对反射光线RL进行接收，而另一方面，反射光线RL可能是呈发散的束状的，因此可以理解的是，接收单元20的尺寸需要设置得较大，也就是说接收单元20占据的空间可能会是较大的，由此会导致系统1变得较为笨重。
对此，在本发明的优选实施例中，参见图2，所述系统1还可以包括用于对所述反射光线RL进行反射的反光单元40，所述反光单元40的内表面呈椭球状，其中，所述硅片W的周缘WC上的所述多个特定部位SP在所述反光单元40的第一焦点F1(如在图2中通过十字交叉线示意性地示出的)处对所述入射光线IL进行反射，所述接收单元20呈点状并且设置在所述反光单元40的第二焦点F2(如在图2中同样通过十字交叉线示意性地示出的)处。
这样，如在图2中示出的，在硅片W的周缘WC上的特定部位SP3处无缺陷DE的情况下，反射光线RL会从反光单元40的第一焦点F1处发射出，因此被反光单元40反射的光线全部都会传播至反光单元40的第二焦点F2处，如在图2中通过实线表示的光线示出的，而在硅片W的周缘WC上的特定部位SP3处有缺陷DE的情况下，缺陷DE的存在会导致反射光线RL无法从反光单元40的第一焦点F1处发射出，因此被反光单元40反射的光线无法传播至反光单元40的第二焦点F2处，如在图2中通过虚线表示的光线示出的。这样，只要将接收单元20设置在第二焦点F2处，即使接收单元20的尺寸较小甚至呈点状，也能够实现对光线的接收，由此显著减小接收单元20占据的空间并使系统1能够较为轻巧，而在接收单元20的尺寸较小的情况下，增大了特定部位SP3处有缺陷DE的情况下接收不到由反光单元40反射的光线的可能性，由此显著提高了系统1的灵敏性。
在本发明的优选实施例中，参见图3，所述系统1还可以包括驱动单元50，所述驱动单元50用于驱动所述硅片W运动，比如如在图3中示出的使硅片W绕自身的中心轴线WX转动，使得所述硅片W的周缘WC上的每个特定部位SP都运动经过所述第一焦点F1处。
由此便能够实现对硅片W的整个周缘WC进行检测，而另一方面，与比如使硅片W保持固定不动而使反光单元40、光源10等部件进行运动来检测硅片W的整个周缘WC相比，驱动部件的数量显著减少并且满足每个特定部位SP都运动经过所述第一焦点F1的驱动方式更容易实施。
在确定出缺陷DE在硅片W的周缘DE上的位置之后，为了更精确地确定缺陷DE的比如尺寸、类型等特性，在本发明的优选实施例中，参见图4所述系统1还可以包括拍摄单元60，所述拍摄单元60用于拍摄存在有所述缺陷DE的所述特定部位SP的图像以确定所述缺陷DE的特性。
在本发明的优选实施例中，所述光源10可以发射激光束。
与其他光线相比，激光束具有更短的波长或者说更大的频率，因此携带的能量的密度更大，能够实现纳米级的缺陷检测。
本发明实施例还提供了一种用于检测硅片W的周缘WC上的缺陷DE的方法，参见图5并结合图1，所述方法可以包括：
S501：将入射光线IL发射至所述硅片W的周缘WC上的多个特定部位SP处，以使所述入射光线IL被所述多个特定部位SP反射后形成反射光线RL；
S502：接收所述多个特定部位SP反射的反射光线RL，其中，有缺陷DE的特定部位SP反射的反射光线RL中的至少一部分无法被所述接收单元20接收到；
S503：当所述接收单元20接收到的反射光线RL的量减少设定值时判定相对应的特定部位SP处存在有缺陷DE。
在本发明的上述实施例中，同样地，在硅片W的周缘WC上的特定部位SP处存在有缺陷DE的情况下，对入射光线IL的反射是以无规则或者说无序的方式进行的，因此会导致无法接收到至少一部分的反射光线RL，由此便可以判定出该特定部位SP处存在有缺陷，也就是说将硅片W的周缘WC中存在有缺陷DE的位置确定出。
在本发明的优选实施例中，结合图2，所述方法还可以包括利用内表面呈椭球状的反光单元40对所述反射光线RL进行反射，其中，所述硅片W的周缘WC上的所述多个特定部位SP在所述反光单元40的第一焦点F1处对所述入射光线IL进行反射，并且在在所述反光单元40的第二焦点F2处接收所述反光单元40反射的光线。
在本发明的上述实施例中，能够使得反光单元40反射的光线以更容易的方式被接收到，另一方面，能够增大特定部位SP3处有缺陷DE的情况下接收不到由反光单元40反射的光线的可能性，由此显著提高了检测方法的灵敏性。
在本发明的优选实施例中，结合图3，所述方法还可以包括驱动所述硅片W运动，使得所述硅片W的周缘WC上的每个特定部位SP都运动经过所述第一焦点F1处。
由此便能够实现对硅片W的整个周缘WC进行检测，而另一方面，与比如使硅片W保持固定不动而使反光单元40、发射入射光线IL的单元等部件进行运动来检测硅片W的整个周缘WC相比，驱动部件的数量显著减少并且满足每个特定部位SP都运动经过所述第一焦点F1的驱动方式更容易实施。
在本发明的优选实施例中，结合图4，所述方法还可以包括拍摄存在有所述缺陷DE的所述特定部位SP的图像以确定所述缺陷DE的特性。
这样，能够在确定出缺陷DE在硅片W的周缘DE上的位置之后，更精确地确定出缺陷DE的比如尺寸、类型等特性。
在本发明的优选实施例中，所述入射光线IL可以为激光束。
同样地，与其他光线相比，激光束具有更短的波长或者说更大的频率，因此携带的能量的密度更大，能够实现纳米级的缺陷检测。
除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
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)
1.一种用于检测硅片的周缘上的缺陷的系统，其特征在于，所述系统包括：
光源，所述光源用于将入射光线发射至所述硅片的周缘上的多个特定部位处，以使所述入射光线被所述多个特定部位反射后形成反射光线；
接收单元，所述接收单元用于接收所述多个特定部位反射的反射光线，其中，有缺陷的特定部位反射的反射光线中的至少一部分无法被所述接收单元接收到；
判定单元，所述判定单元用于当所述接收单元接收到的反射光线的量减少设定值时判定相对应的特定部位处存在有缺陷。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用于对所述反射光线进行反射的反光单元，所述反光单元的内表面呈椭球状，其中，所述硅片的周缘上的所述多个特定部位在所述反光单元的第一焦点处对所述入射光线进行反射，所述接收单元呈点状并且设置在所述反光单元的第二焦点处。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括驱动单元，所述驱动单元用于驱动所述硅片运动，使得所述硅片的周缘上的每个特定部位都运动经过所述第一焦点处。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括拍摄单元，所述拍摄单元用于拍摄存在有所述缺陷的特定部位的图像以确定所述缺陷的特性。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，所述光源发射激光束。
6.一种用于检测硅片的周缘上的缺陷的方法，其特征在于，所述方法包括：
将入射光线发射至所述硅片的周缘上的多个特定部位处，以使所述入射光线被所述多个特定部位反射后形成反射光线；
所述接收单元用于接收所述多个特定部位反射的反射光线，其中，有缺陷的特定部位反射的反射光线中的至少一部分无法被所述接收单元接收到；
当所述接收单元接收到的反射光线的量减少设定值时判定相对应的特定部位处存在有缺陷。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括利用内表面呈椭球状的反光单元对所述反射光线进行反射，其中，所述硅片的周缘上的所述多个特定部位在所述反光单元的第一焦点处对所述入射光线进行反射，并且在在所述反光单元的第二焦点处接收所述反光单元反射的光线。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括驱动所述硅片运动，使得所述硅片的周缘上的每个特定部位都运动经过所述第一焦点处。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括拍摄存在有所述缺陷的特定部位的图像以确定所述缺陷的特性。
10.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述入射光线为激光束。
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