CN1740782B - 倾斜入射光散射式硅片表面缺陷检测仪 - Google Patents
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Abstract
一种倾斜入射光散射式硅片表面缺陷检测仪，其构成是：在所述的激光光源组件发出的光束前进的方向上，依次有双凹透镜和平凸透镜组成的扩束系统，双胶合聚焦透镜，光束经平面反射镜转折且聚焦倾斜入射在被测量硅片表面，硅片位于工作台上；两块凸面相对的平凸透镜构成的散射光收集镜头对散射光进行收集，光电探测器置于所述的收集镜头的焦点处，光电探测器的输出端接计算机，在硅片的反射光方向上设有一光学陷阱。本发明具有检测精度高、结构简单、体积小、信噪比高等特点。
Description
技术领域
本发明与硅片有关，是利用光散射米氏理论，对集成电路制造中硅片表面的缺陷进行实时检测，特别是一种倾斜入射光散射式硅片表面缺陷检测仪。
背景技术
由于硅片尺寸的不断增大和集成电路(IC)图形特征尺寸的急剧缩小，使得芯片结构更加复杂化，缺陷密度对成品率的影响显得越来越突出。芯片生产的每道工序都可能机械或人为地引入缺陷和沾污。这类问题如果不及时地发现并加以解决，就会导致生产线成品率大幅度下降。
常规的硅片缺陷检测是靠光学显微镜或光学成像技术完成的，这种方法不仅检测速度慢，而且分辨率也很难满足超大规模集成电路(VLSI)发展的要求。因为现代VLSI对电路芯片缺陷检测设备分辨率的要求通常为它最小线宽的1/3。例如，最小线宽为0.5μm的芯片要求其缺陷检测设备的分辨率小于0.2μm，如此高的分辨率，传统的检测技术已很难满足要求。
近年来，针对各类表面缺陷的激光扫描散射检测技术得到了快速的发展。当聚焦的激光束在硅片表面扫描时，表面的缺陷会产生漫散射光。这些散射光中包含了缺陷的形状、种类和位置等丰富的信息。通过光电探测器收集这些散射光，同时选择调整激光束的入射角，光收集的空间角，不同类型的滤光器以及激光的波长、功率和光的偏振态等参数，使数据处理系统能增强探测的缺陷信号，抑制噪声信号，最终在观察系统中获得被检测缺陷的信号。
发明内容
本发明的目的在于提供一种倾斜入射光散射式硅片表面缺陷检测仪，该检测仪应具有结构简单、体积小、信噪比高、检测速度快等优点。
本发明的技术解决方案如下：
一种倾斜入射光散射式硅片表面缺陷检测仪，包括一激光光源组件，特征在于其构成如下：
在所述的激光光源组件发出的光束前进的方向上，依次有双凹透镜和平凸透镜组成的扩束系统，双胶合聚焦透镜，光束经平面反射镜转折且聚焦倾斜入射在被测量硅片表面，硅片位于工作台上；两块凸面相对的平凸透镜构成的散射光收集镜头对散射光进行收集，光电探测器置于所述的收集镜头的焦点处，光电探测器的输出端接计算机，在硅片的反射光方向上设有一光学陷阱。
所述的收集镜头由两块凸面相对的平凸透镜构成，采用高折射率的玻璃材料，口径为30mm，工作距离为7～15mm时，其数值孔径N.A为0.7～0.85。
本发明的技术效果：
经实验证明本发明倾斜入射光散射式硅片表面缺陷检测仪，探测表面缺陷尺寸小于0.2μm，检测速度为150秒检测完直径200mm的硅片。该检测仪具有结构简单、体积小、信噪比高、检测速度快等优点。
附图说明
图1是本发明倾斜入射光散射式硅片表面缺陷检测仪结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1。图1是本发明的倾斜入射光散射式硅片表面缺陷检测仪的结构示意图，由图可见，本发明倾斜入射光散射式硅片表面缺陷检测仪，其结构是：
在所述的激光光源组件1发出的光束前进的方向上，依次有双凹透镜2和平凸透镜3组成的扩束系统，双胶合聚焦透镜4，光束经平面反射镜5转折且聚焦倾斜入射在被测量硅片6表面，硅片6位于工作台11上；两块凸面相对的平凸透镜构成的散射光收集镜头8对散射光进行收集，光电探测器9置于所述的收集镜头8的焦点处，光电探测器9的输出端接计算机10，在硅片6的反射光方向上设有一光学陷阱7。该光陷阱(7)将反射光吸收，消除检测干扰。
所述的收集镜头8由两块凸面相对的平凸透镜构成，采用高折射率的玻璃材料，口径为30mm，工作距离为7～15mm时，其数值孔径N.A为0.7～0.85。满足倾斜光入射的工作条件。
本实施例中，激光光源组件1采用稳功率的半导体激光器，该激光器发出一束波长为532nm、功率为100mW的激光束，光斑形状为近似圆形、直径2mm，光束发散角2mrad，光束经由双凹透镜2和平凸透镜3组成的10×扩束系统进行扩束。双胶合聚焦透镜4的焦距为97mm，对所述的激光束聚焦，经平面反射镜5转折后以70°入射角聚焦于硅片6的表面上，由于是倾斜入射，焦斑为椭圆形状，大小约为60×20μm。反射光被光陷阱7吸收。硅片6随工作台11同时做平动和旋转运动，聚焦在硅片6表面的激光束遇到缺陷会产生漫散射光。这些散射光中包含了缺陷的形状、种类和位置等丰富的信息。收集镜头8主要由两片凸面相对的平凸透镜构成，采用了高折射率的玻璃材料，数值孔径达0.75，工作距离为12mm，增大了散射光收集立体角。光电探测器9置于收集镜头8的焦点处，散射点与探测器位置满足几何光学的物像关系。光电探测器9采用北京滨松光子技术有限公司型号为CR131-01的高灵敏度光电倍增管，光电探测器9的电脉冲信号输入计算机10进行分析并计数，最后得到被检测硅片表面粒径小于0.2μm缺陷的颗粒数。经实验证明本发明倾斜入射光散射式硅片表面缺陷检测仪，探测表面缺陷尺寸小于0.2μm，检测速度为150秒检测完直径200mm的硅片。
Claims (2)
1.一种倾斜入射光散射式硅片表面缺陷检测仪，包括一激光光源组件(1)，特征在于其构成如下：
在所述的激光光源组件(1)发出的光束前进的方向上，依次有双凹透镜(2)和平凸透镜(3)组成的扩束系统，双胶合聚焦透镜(4)，光束经过扩束系统，双胶合聚焦透镜(4)聚焦后，经平面反射镜(5)转折且聚焦倾斜入射在被测量硅片(6)表面，硅片(6)位于工作台(11)上；两块凸面相对的平凸透镜构成的散射光收集镜头(8)对散射光进行收集，光电探测器(9)置于所述的收集镜头(8)的焦点处，光电探测器(9)的输出端接计算机(10)，在硅片(6)的反射光方向上设有一光学陷阱(7)。
2.根据权利要求1所述的倾斜入射光散射式硅片表面缺陷检测仪，其特征在于所述的收集镜头(8)由两块凸面相对的平凸透镜构成，采用高折射率的玻璃材料，口径为30mm，工作距离为7～15mm时，其数值孔径N.A为0.7～0.85。
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