CN212693817U - 一种硅片承载装置及硅片缺陷检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种硅片承载装置及硅片缺陷检测装置，所述硅片承载装置包括：承载台，所述承载台的直径小于待承载硅片的直径；至少两个限位组件，所述至少两个限位组件与所述承载台的侧壁固定连接，所述至少两个限位组件呈同圆周设置，所述限位组件的限位面到所述承载台的中心的水平距离大于所述待承载硅片的半径且小于预设阈值。根据本实用新型实施例的硅片承载装置，可以在放置硅片过程中实现硅片与承载台相对位置的快速定位，解决了需要对硅片进行反复矫正的问题，提高了放片的速度，并且避免了反复矫正过程导致仪器受污染。

Description

一种硅片承载装置及硅片缺陷检测装置

技术领域

本实用新型涉及硅片缺陷检测技术领域，具体涉及一种硅片承载装置及硅片缺陷检测装置。

背景技术

300mm以上的大尺寸硅片通常是采用柴式直拉法(Czochralski)，此方法是将高纯多晶硅放入石英坩埚中，将籽晶没入硅熔体中，经过引晶，收颈，放肩，等径生长以及收尾等工序，就可以得到单晶硅锭，再经过成型，抛光，清洗等工序得到硅片。

在整个过程中，在硅片表面会有很多缺陷，一类是单晶硅生长过程中的原生缺陷如晶体原生缺陷COP，氧化诱生堆垛层错OSF等；另一类是硅片加工过程，如线锯，抛光，清洗过程引入的划伤，颗粒等，这些都会影响到硅片的良率。随着半导体产业的发展，集成电路特征线宽的不断减小，现如今要求达到7nm，这就要求硅片的缺陷更小、更少，这不光是对硅片制造技术的严峻考验，也是对检测方法的严峻考验。

目前，原子力显微镜因其极低的检测限已应用到半导体领域。原子力显微镜的基本原理是：将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定，另一端有一微小的针尖，针尖与样品表面轻轻接触，当原子间距离减小到一定程度以后，原子间的作用力将迅速上升，由此，根据显微探针受力的大小就可以直接换算出样品表面的高度，从而获得样品表面形貌的信息。

现有半导体用原子力显微镜可以在读取颗粒计数仪测试得出的测试数据后进行硅片上微小缺陷(尺寸小于100nm)的自动分析，在这个过程中，需要将颗粒计数仪得出的缺陷坐标与原子力显微镜的样品载台本身的坐标进行匹配，在匹配前还需要先对放在原子力显微镜的样品载台上的硅片进行坐标校正，因测试的硅片是裸片，所以要选取硅片边缘三个点以及V槽来确定硅片的中心，这个过程要求在手动装载硅片过程中将硅片大致放在载台的中心，偏差不超出3mm，超出3mm后将超出样品载台移动的最大程度，无法进行硅片中心校准，因而通常需要多次进行手动矫正，而且手动矫正过程中由于操作人员的手等部位将位于设备上方，从而会有颗粒落在硅片上和设备上，导致设备和硅片受污染。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种硅片承载装置及硅片缺陷检测装置，能够解决现有技术中硅片放置过程需要反复矫正，以及在放置硅片过程中硅片和设备受污染的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型一方面实施例提供一种硅片承载装置，包括：

承载台，所述承载台的直径小于待承载硅片的直径；

至少两个限位组件，所述至少两个限位组件与所述承载台的侧壁固定连接，所述至少两个限位组件呈同圆周设置，所述限位组件的限位面到所述承载台的中心的水平距离大于所述待承载硅片的半径且小于预设阈值；

在所述限位组件的数量为两个的情况下，两个所述限位组件之间的水平距离小于所述待承载硅片的直径，在所述限位组件的数量为至少三个的情况下，所述至少三个限位组件位于所述承载台的同一半圆周侧壁上。

可选的，所述限位组件包括底座和限位块，所述限位块包括滑块和与所述滑块连接的限位杆，所述底座上开设有滑槽，所述滑块设置于所述滑槽内并可在所述滑槽内移动，所述滑槽的延伸方向与所述承载台的轴向相同，在所述滑块移动至所述滑槽的顶端的情况下，所述限位杆的顶端高于所述承载台，在所述滑块下移至所述滑槽的预设位置的情况下，所述限位杆的顶端不高于所述承载台。

可选的，所述限位杆呈L形，所述限位杆的第一端与所述滑块连接，所述限位杆的第二端朝上设置，所述限位杆的第二端为所述限位杆的顶端。

可选的，所述滑槽和所述滑块呈过盈配合。

可选的，在所述限位杆的顶端高于所述承载台的情况下，所述限位杆靠近所述承载台的中心的侧面为所述限位面，所述限位面为平面或弧面，在所述限位面为弧面的情况下，所述限位面凸向所述承载台的中心。

可选的，所述限位面上任一点与所述承载台的中心的水平距离D满足：d ＜2D＜d+4mm，其中，d为所述待承载硅片的直径。

可选的，所述限位杆内设有第一气体通道，所述限位杆的限位面上开设有若干第一气孔，所述若干第一气孔与所述第一气体通道连通，所述第一气体通道用于连接气源并将气体从所述若干第一气孔排出。

可选的，所述承载台内设有第二气体通道，所述承载台的表面开设有若干第二气孔，所述若干第二气孔与所述第二气体通道连通，所述第二气体通道用于连接气源并将气体从所述若干第二气孔排出。

可选的，所述限位组件的数量为三个。

本实用新型另一方面实施例还提供了一种硅片缺陷检测装置，包括如上所述的硅片承载装置，还包括：

原子力显微镜，所述原子力显微镜包括测试探头，所述原子力显微镜用于通过所述测试探头检测硅片表面的形貌信息。

本实用新型上述技术方案的有益效果如下：

根据本实用新型实施例的硅片承载装置，可以在放置硅片过程中实现硅片与承载台相对位置的快速定位，解决了需要对硅片进行反复矫正的问题，提高了放片的速度，并且避免了反复矫正过程导致仪器受污染。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种硅片承载装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的硅片承载装置的俯视图；

图3为本实用新型实施例提供的限位组件的主视图；

图4为本实用新型实施例提供的限位组件的俯视图；

图5为图4中沿A-A进行剖切得到的剖面图之一；

图6为图4中沿A-A进行剖切得到的剖面图之二。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图1，为本实用新型实施例提供的一种硅片承载装置的结构示意图。如图1所示，所述硅片承载装置可以包括承载台1，承载台1可以为圆形，承载台1的直径小于待承载硅片3的直径，为了将待承载硅片3放置在承载台1的中心，现有技术中，只能用手扶着待承载硅片3的边缘，左右调整直至大致放到载台中心，再通过系统进行中心矫正，如果放置太偏(超出承载台移动量程)，则需要重新手动调整硅片位置，直至可以进行系统中心矫正，这个反复矫正的过程会很耗时，这样极大的浪费了测试时间和资源，并且在调试的过程中需要不停的打开设备门锁，操作人员的手和胳膊要伸到设备内，这个过程中会有颗粒落到硅片上，并且手要触碰到硅片的边缘，由此在测试过程中会引入新的颗粒缺陷，影响测试效果，而且测试后的硅片也无法再直接使用，需经过再次清洗，浪费大量的生产资源和时间；并且，测试探头距离承载台1很近(大约1.5cm)，在放置待承载硅片3时因没有导入卡槽，所以无法使用真空吸笔吸附待承载硅片3后再放置，因而会有很高的风险撞到测试探头，而测试探头非常精密且更换价格昂贵，所以不能有任何碰撞；再者，待承载硅片3放置过程中，会出现与承载台1发生相对滑移的现象，甚至存在待承载硅片3滑出承载台掉落至仪器内部的问题，轻则可能会造成待承载硅片3的损伤且不易处理仪器内部的残渣，重则可能会损伤仪器造成仪器的停机，最终导致延误生产、开发等工作的进展。

请参考图2，为本实用新型实施例提供的硅片承载装置的俯视图。如图2 所示，在本实用新型实施例中，所述硅片承载装置还包括至少两个限位组件2，每一限位组件2与承载台1的侧壁固定连接，由于每个限位组件2均相同，因此至少两个限位组件2呈同圆周设置，并且该圆周的圆心落在承载台1的中心轴上，进一步的，限位组件2的限位面到承载台1的中心的水平距离大于待承载硅片3 的半径且小于预设阈值，其中，限位组件2的限位面用于在将待承载硅片3放置在承载台1的上表面的过程中对待承载硅片3进行水平方向上的限位，例如，在将硅片沿一个方向水平移动时，限位组件2的限位面将对待承载硅片3起到阻挡作用，使其无法再向该方向进一步移动，而由于限位组件2的限位面到承载台1 的中心的水平距离大于待承载硅片3的半径且小于预设阈值，因此，可以根据承载台1的移动量程设定预设阈值，使得限位组件2对待承载硅片3的限位满足既可以使待承载硅片3向限位组件2方向移动时可以移动到承载台1的上方，又可以使待承载硅片3不至于移动过量而超出承载台1的移动量程，在放置的过程中即实现了对待承载硅片3与承载台1的相对位置的确定。

其中，在限位组件2的数量为两个的情况下，两个限位组件2之间的水平距离小于待承载硅片3的直径，由于限位组件2固定在承载台1的侧壁，并且待承载硅片3的直径确定的情况下，两点(即两个限位组件2)和直径(待承载硅片 3)能够确定一个圆，也即可以确定出待承载硅片3与承载台1的相对位置，从而完成对待承载硅片3的固定限位；而在限位组件2的数量为至少三个的情况下，至少三个限位组件2位于承载台1的同一半圆周侧壁上，从而在承载台1的一个半边的至少三个限位组件2形成对待承载硅片3的限位，而另一半边则不存在限位组件2，因而待承载硅片3可以从该侧移动至承载台1上并进一步向至少三个限位组件2移动，并最终在限位组件2的阻挡下无法沿该方向进一步移动，从而完成对待承载硅片3的位置的确定。

请参考图3和图4，图3为本实用新型实施例提供的限位组件的主视图，图4 为本实用新型实施例提供的限位组件的俯视图。如图3所示，本实用新型实施例中，每一个限位组件2包括底座21和限位块22，而限位块22可以包括滑块221 和限位杆222，其中，底座21与承载台1的侧壁固定连接，底座21上开设有滑槽，所述滑槽的延伸方向与承载台1的的中心轴的方向相同，滑块221设置于滑槽内并可沿滑槽的延伸方向移动，限位杆222与滑块221固定连接，两者可以是独立的两个部件相连在一起，也可以是一体成型；在滑块221移动至滑槽的顶端的情况下，限位杆222的顶端高于承载台1，在这种情况下，由于限位杆222伸出于承载台1的上表面，因此可以利用限位杆222对待承载硅片3进行限位，从而确定待承载硅片3与承载台1的相对位置，而在滑块221下移至滑槽的预设位置的情况下，限位杆222的顶端不高于承载台1，在这种情况下，由于限位杆222 未伸出于承载台1的上表面，在进行边缘检测过程中可以避免测试探头碰撞到限位杆222(测试探头是精密仪器不能收到任何撞击)。

请参考图5，为图4中沿A-A进行剖切得到的剖面图之一。如图4所示，本实用新型实施例中，限位杆222可以呈L形，限位杆222的第一端与滑块221连接，而限位杆222的第二端则朝上设置，其中，限位杆222的第二端即限位杆222 的顶端，利用L形设计的限位杆222，可以根据待承载硅片3与承载台1的要求的水平相对位置确定限位杆222的水平段的长度，使得限位杆222上的限位面到承载台的中心的水平距离大于待承载硅片3的半径且小于预设阈值，从而在放置待承载硅片3过程中即完成待承载硅片3与承载台1的水平相对位置的确定。

本实用新型实施例中，滑槽和滑块221呈过盈配合，也即滑块221若想在滑槽中移动，需要借助外力推动才能实现移动，由此，当需要将限位杆222伸出于承载台1的表面时，则向上推动滑块221，若需要将限位杆222下降至不伸出于承载台1的表面时，则向下推动滑块221至滑槽的预设位置(在此预设位置及该位置以下的滑槽位置均可以实现限位杆222不伸出于承载台1的表面)，由于滑槽和滑块221呈过盈配合，在移动滑块221至某一位置后撤去外力即可实现位置的固定。

在本实用新型实施例中，在限位杆222的顶端高于所述承载台的情况下，限位杆222靠近承载台1的中心的侧面即为限位组件的限位面，所述限位面可以为平面或弧面，在所述限位面为弧面的情况下，所述限位面凸向承载台1的中心；也就是说，限位杆222的横向截面可以为矩形、圆形或矩形与半圆形的组合等形状，由于限位杆222用于对待承载硅片3进行限位，也即当待承载硅片3 水平推至其边缘与限位杆222的限位面相接触时，即完成了待承载硅片3与承载台1的水平相对位置的确定，因此，待承载硅片3的边缘会与限位杆222的限位面发生接触，而接触便有可能对待承载硅片3的边缘造成损伤，因此，较优的，本实用新型实施例的限位面呈弧形面，以减少待承载硅片3与限位杆222的限位面的接触面积，从而减少对待承载硅片3的边缘的损伤。

在本实用新型实施例中，限位杆222的限位面上任意一点与承载台1的中心的水平距离D满足条件：d＜2D＜d+4mm，其中，d为所述待承载硅片3的直径；也就是说，对上述的预设阈值进行进一步限定，使得限位杆222的限位面与承载台1的中心的水平距离的两倍大于待承载硅片3的直径并小于待承载硅片3的直径加上4mm，这里的4mm是根据承载台1的移动量程确定(一般为3mm)，也就是说，在限位杆222的限位面的限位作用下，将待承载硅片3放置在承载台 1上并水平移动时，将待承载硅片3的边缘抵到各限位杆222的限位面时，该时刻待承载硅片3的位置即满足测量的要求，从而省去了反复矫正的步骤，同时也避免了反复矫正过程中导致的设备和硅片受到污染的问题。

请参考图6，为图4中沿A-A进行剖切得到的剖面图之二。如图6所示，本实用新型的一些实施例中，在限位杆222内设有第一气体通道223，限位杆222 的限位面上开设有若干第一气孔224，若干第一气孔224与第一气体通道223连通，第一气体通道223用于连接气源并将气体从若干第一气孔224排出，其中若干第一气孔224可分布在限位杆222的限位面的可能与待承载硅片3接触的高度位置，从而在放置待承载硅片3的过程中气体持续从第一气孔224吹出，由此可以避免待承载硅片3与限位杆222的直接接触，从而避免待承载硅片3放置过程中发生的边缘损伤问题。

本实用新型实施例中，承载台1内设有第二气体通道，承载台1的表面开设有若干第二气孔，若干第二气孔与第二气体通道连通，第二气体通道用于连接气源并将气体从若干第二气孔排出，从而在放置待承载硅片3时，可以在承载台1和待承载硅片3之间形成一层气流层，从而减少待承载硅片3与承载台1直接接触造成的待承载硅片3表面的损伤。

在本实用新型实施例中，限位组件2的数量具体为三个，三个限位组件2 位于承载台1的同一半圆周侧壁上，从而在承载台1的一个半边的至少三个限位组件2形成对待承载硅片3的限位。

根据本实用新型实施例的硅片承载装置，可以在放置硅片过程中实现硅片与承载台相对位置的快速定位，解决了需要对硅片进行反复矫正的问题，提高了放片的速度，并且避免了反复矫正过程导致仪器受污染。

本实用新型另一方面实施例还提供了一种硅片缺陷检测装置，所述硅片缺陷检测装置包括上述实施例中所述的硅片承载装置，并通过硅片承载装置对待承载硅片3进行承载和定位，所述硅片缺陷检测装置还包括原子力显微镜，所述原子力显微镜包括测试探头，所述原子力显微镜用于通过所述测试探头检测硅片表面的形貌信息，也就是说，在将待承载硅片3放置在硅片承载装置上且位置矫正后，利用测试探头与样品表面轻轻接触，当原子间距离减小到一定程度以后，原子间的作用力将迅速上升，由此，根据测试探头受力的大小就可以直接换算出样品表面的高度，从而获得样品表面形貌的信息。由于上述实施例中的硅片承载装置具有可以在放置硅片过程中实现硅片与承载台相对位置的快速定位，解决了需要对硅片进行反复矫正的问题，提高了放片的速度，并且避免了反复矫正过程导致仪器受污染的技术效果，本实用新型中的硅片缺陷检测装置也对应具有上述有益效果，为避免重复，在此不再赘述。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种硅片承载装置，其特征在于，包括：

承载台，所述承载台的直径小于待承载硅片的直径；

至少两个限位组件，所述至少两个限位组件与所述承载台的侧壁固定连接，所述至少两个限位组件呈同圆周设置，所述限位组件的限位面到所述承载台的中心的水平距离大于所述待承载硅片的半径且小于预设阈值；

在所述限位组件的数量为两个的情况下，两个所述限位组件之间的水平距离小于所述待承载硅片的直径，在所述限位组件的数量为至少三个的情况下，所述至少三个限位组件位于所述承载台的同一半圆周侧壁上。

2.根据权利要求1所述的硅片承载装置，其特征在于，所述限位组件包括底座和限位块，所述限位块包括滑块和与所述滑块连接的限位杆，所述底座上开设有滑槽，所述滑块设置于所述滑槽内并可在所述滑槽内移动，所述滑槽的延伸方向与所述承载台的轴向相同，在所述滑块移动至所述滑槽的顶端的情况下，所述限位杆的顶端高于所述承载台，在所述滑块下移至所述滑槽的预设位置的情况下，所述限位杆的顶端不高于所述承载台。

3.根据权利要求2所述的硅片承载装置，其特征在于，所述限位杆呈L形，所述限位杆的第一端与所述滑块连接，所述限位杆的第二端朝上设置，所述限位杆的第二端为所述限位杆的顶端。

4.根据权利要求2所述的硅片承载装置，其特征在于，所述滑槽和所述滑块呈过盈配合。

5.根据权利要求2所述的硅片承载装置，其特征在于，在所述限位杆的顶端高于所述承载台的情况下，所述限位杆靠近所述承载台的中心的侧面为所述限位面，所述限位面为平面或弧面，在所述限位面为弧面的情况下，所述限位面凸向所述承载台的中心。

6.根据权利要求5所述的硅片承载装置，其特征在于，所述限位面上任一点与所述承载台的中心的水平距离D满足：d＜2D＜d+4mm，其中，d为所述待承载硅片的直径。

7.根据权利要求2所述的硅片承载装置，其特征在于，所述限位杆内设有第一气体通道，所述限位杆的限位面上开设有若干第一气孔，所述若干第一气孔与所述第一气体通道连通，所述第一气体通道用于连接气源并将气体从所述若干第一气孔排出。

8.根据权利要求1所述的硅片承载装置，其特征在于，所述承载台内设有第二气体通道，所述承载台的表面开设有若干第二气孔，所述若干第二气孔与所述第二气体通道连通，所述第二气体通道用于连接气源并将气体从所述若干第二气孔排出。

9.根据权利要求1所述的硅片承载装置，其特征在于，所述限位组件的数量为三个。

10.一种硅片缺陷检测装置，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的硅片承载装置，还包括：

原子力显微镜，所述原子力显微镜包括测试探头，所述原子力显微镜用于通过所述测试探头检测硅片表面的形貌信息。

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