TWI789328B - 晶圓預處理裝置及晶圓缺陷檢測方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種晶圓預處理裝置及晶圓缺陷檢測方法，該晶圓預處理裝置包括：罩體；設置於該罩體內的支撐台；用於夾持固定晶圓的夾持元件，可活動地連接在該支撐臺上；用於測試該晶圓電學性能的電學測試元件，設置於該支撐臺上；用於向該晶圓表面吹風的吹風元件，設置於該支撐臺上；及控制器，該控制器與該夾持元件、該電學測試元件和該吹風元件連接，用於控制該夾持元件、該電學測試元件和該吹風元件的工作狀態。
Description
本發明屬於半導體技術領域，尤其關於一種晶圓預處理裝置及晶圓缺陷檢測方法。
單晶矽棒的品質極為重要，在拉晶過程中會產生很多的原生缺陷，其根據不同的檢測方法可分為COP(Crystal Originated Particle，晶體原生顆粒)缺陷、FPD(Flow pattern defect，流動圖案缺陷)、LSTD(Laser scattering topography defect，鐳射散射層析缺陷)和DSOD(Direct surface oxide defect，直接表面氧化缺陷)。COP、FPD、LSTD、DSOD缺陷的尺寸依次減小。這些缺陷對於後續用矽片製成半導體器件造成嚴重的不良影響。因此，降低在拉制單晶矽棒的過程中的原生缺陷是提高矽片品質的關鍵環節。
隨著積體電路的飛速發展，特徵線寬由原來的28nm下降至7nm，目前，微電子領域中所採用的元器件的特徵線寬正在向2nm以下的制程發展，對晶圓襯底提出了更高的要求。這就要求在評價大直徑直拉單晶矽中存在的空洞型原生微缺陷的方法向更小尺寸發展。空洞型原生微缺陷尺寸在20nm或更小(低於Particle counter(粒子計數器)儀器的檢測限)的情況下，用DSOD檢測方法是評價空洞型原生微缺陷最有效的、靈敏的方法。
DSOD測試是一種測試小尺寸COP(晶體原生缺陷)分佈的方法，DSOD的檢測方法具體的操作為：對製備好的拋光晶圓進行高溫熱氧化，使其生長一層特定厚度的氧化膜；用HF酸(氫氟酸)刻蝕晶圓背面局部氧化膜，能達到導電的目的即可；清洗刻蝕後的晶圓並吹乾；採用Dummy晶圓(調試矽片)使電解質溶液中有足夠銅離子；對待評價晶圓正面氧化膜進行銅沉澱；最後通過銅沉積在晶圓缺陷部位的數量及分佈，評價晶圓缺陷。因此，對於小尺寸原生缺陷，DSOD檢測結果的準確性對晶圓品質的評價有很重要的意義。
在相關技術中，採用HF刻蝕晶圓背面局部氧化膜，將氧化後的晶圓放置於刻蝕腔室，用濃度為40-60% HF氣體刻蝕晶圓背面局部氧化膜(直徑為80-150mm圓心區域)，刻蝕之後用超純水清洗刻蝕後殘留在晶圓表面的HF酸沖洗乾淨並用惰性氣體吹乾。去除晶圓背面局部氧化膜，晶圓背面圓心區域去除了氧化膜，背面其他區域不去除氧化膜，這樣做的目的是在向晶圓正面和背面電極施加外部電壓，使晶圓正面和背面之間導通，以將銅沉積在晶圓的缺陷部位上。接著用萬用錶(歐姆檔位)測量晶圓背面局部氧化膜去除區域的電阻，電阻值大於0為正常。
上述方法，晶圓清洗後吹乾和測試晶圓背面氧化膜去除區域電阻存在的問題如下：1)、刻蝕之後，需用超純水清洗刻蝕後殘留在晶圓表面的HF酸沖洗乾淨，並用惰性氣體吹乾，由於晶圓尺寸較大(300mm或450mm)，在吹乾過程中需要一個人用手或者真空吸筆或鑷子握住晶圓，而另一個人拿著氣槍對晶圓表面進行吹乾，吹乾需要兩個人協作才能完成，手動操作工作效率低下，自動化程度低，人員成本增加；
2)、測試晶圓背面氧化膜去除區域電阻時，需要一個人用手或者真空吸筆或鑷子握住晶圓，而另一個人調節萬用錶，雙手拿著正負探針對晶圓背面氧化膜去除區域進行電阻測試，同樣是需要多人協助，過程繁瑣，自動化程度低，工作效率低下；3)、吹乾和測試電阻需要分兩步才能完成，用時較長，前處理效率低。
基於此，有必要設計一種晶圓清洗後吹乾和測試晶圓背面氧化膜去除區域電阻的裝置，用以解決以上技術問題，吹乾和測試電阻一步實現，整個過程實現自動化，有效提高整個前處理效率、使用方便，操作難度低、降低人工成本。
本發明實施例提供了一種晶圓預處理裝置及晶圓缺陷檢測方法，能夠實現全自動對晶圓表面吹乾和測試電阻，不再需要多人協作，自動化程度高，有效提高整個前處理效率、使用方便，降低人工成本。
本發明實施例所提供的技術方案如下：本發明提供了一種晶圓預處理裝置，包括：罩體；設置於該罩體內的支撐台；用於夾持固定該晶圓的夾持元件，可活動地連接在該支撐臺上；用於測試該晶圓電學性能的電學測試元件，設置於該支撐臺上；用於向該晶圓表面吹風的吹風元件，設置於該支撐臺上；及
控制器，該控制器與該夾持元件、該電學測試元件和該吹風元件連接，用於控制該夾持元件、該電學測試元件和該吹風元件的工作狀態。
示例性的，該電學測試元件包括第一探針和第二探針，該第一探針和該第二探針的電極極性相反，用於接觸該晶圓的預定區域，以測試該預定區域的電阻參數。
示例性的，該第一探針和該第二探針中至少一個探針的探頭能夠相對該支撐台的承載面升降。
示例性的，該第一探針和該第二探針中至少一個探針包括：探頭、豎直桿和連接桿，其中該連接桿一端設置於該支撐台的承載面上，該連接桿的另一端與該豎直桿的一端連接，該豎直桿沿該連接桿的軸向方向相對該連接桿可伸縮移動，該豎直桿的另一端與該探頭連接。
示例性的，該第一探針和該第二探針中的至少一個探針的探頭上設有吸附部件，該吸附部件接觸該晶圓時，能夠吸附固定該晶圓。
示例性的，該吸附部件包括：設置於該探頭的筆尖上的半球型吸盤，該半球型吸盤上設有真空氣孔。
示例性的，該夾持元件包括：轉軸，該轉軸可旋轉地設置於該支撐臺上，且該轉軸的軸心位於該支撐台的承載面中心，並垂直於該支撐台的承載面；多個抓手部件，多個抓手部件沿該轉軸的周向依次間隔地設置於該轉軸上。
示例性的，每個該抓手部件包括：水平連接臂，該水平連接臂的一端連接至該轉軸的周向週邊，該水平連接臂的另一端沿該轉軸的徑向向外伸出，該水平連接臂為中空結構；
水平伸縮桿，該水平伸縮桿的一端穿設於該水平連接臂的向外伸出的一端，並能夠沿該水平連接臂水平往復移動，以進行水平伸縮；豎直支撐桿，該豎直支撐桿的一端連接於該水平伸縮桿上；支撐凸台，該支撐凸台連接在該豎直支撐桿的遠離該水平伸縮桿的一端。
示例性的，該抓手部件的數量為四個，四個該抓手部件沿該轉軸的周向均勻分佈，相鄰兩個該抓手部件的水平連接臂之間的夾角為90°，且相對設置的兩個該抓手部件中的該支撐凸台呈軸對稱設置。
示例性的，至少一個該支撐凸臺上設有感測器，該感測器設置於該支撐凸台的上表面，且該感測器的一側面與該支撐凸台的靠近該轉軸的圓心的一側面接觸，該感測器的發射端指向該圓心。
示例性的，該支撐台包括固定於該罩體上的底座、及設置於該底座上表面的基台，在基台的頂部設有轉軸，該轉軸圍繞該基台的外周設置，且該基台的上表面高於該轉軸的上表面，以使該基台的上表面形成該支撐台的承載面。
示例性的，該吹風元件包括圍繞該電學測試元件設置的多個風扇，每個該風扇通過對應的一固定軸固定在該支撐臺上，且該風扇能夠繞其對應的該固定軸旋轉，以改變該風扇的吹風方向。
示例性的，該多個風扇中至少兩個風扇的吹風方向相反，且至少一個風扇的吹風方向朝向該支撐台的中心。
示例性的，該吹風元件為一體式風扇，其吹風口環繞該第一探針和該第二探針的週邊，包括自該承載面的中心向外設置至少兩圈環形風口，每圈環形風口包括間隔設置的多個子風口。
本發明實施例還提供一種晶圓缺陷檢測方法，包括如下步驟：製備拋光晶圓；對拋光晶圓進行高溫熱氧化，生長形成預定厚度的氧化膜；去除上述晶圓背面局部氧化膜，形成氧化膜去除區域，得到晶圓；採用本發明實施例提供的晶圓預處理裝置，清洗該晶圓並吹乾，並測試該晶圓上該氧化膜去除區域的電阻；在晶圓的缺陷部位進行銅沉澱；通過銅沉積在該晶圓缺陷部位的數量及分佈，得到晶圓缺陷狀態。
本發明實施例所帶來的有益效果如下：本發明實施例所提供的晶圓預處理裝置及晶圓缺陷檢測方法，通過設置一罩體，為晶圓預處理提供一腔室環境，在罩體內設置支撐台，並在支撐臺上設置夾持元件，以夾持及固定晶圓；在支撐臺上還設置電學測試元件，可以對夾持固定好的晶圓進行電學性能測試；同時，在支撐臺上還設置有吹風元件，可以實現晶圓的吹乾處理。
由此可見，本發明實施例提供的晶圓預處理裝置，通過這一個裝置可以實現完全自動化吹乾和電學性能測試，不再需要多人協作，自動化程度高；此外，該裝置可以將晶圓吹乾和電學性能測試這兩個過程變為一個過程，縮短用時，使得晶圓預處理的效率提高，使用方便，操作難度低、降低人工成本。
10:晶圓
100:罩體
101:取樣門
102:控制顯示面板
200:支撐台
210:底座
220:基台
300:夾持元件
310:轉軸
320:抓手部件
321:水平連接臂
322:水平伸縮桿
323:豎直支撐桿
324:支撐凸台
325:感測器
400:電學測試組件
410:第一探針
420:第二探針
411:探頭
412:豎直桿
413:連接桿
414:吸附部件
4141:半球型吸盤
4142:真空氣孔
500:吹風元件
510:風扇
511:環形風口
S01-S06:步驟
圖1為晶圓背面酸刻去除氧化層示意圖；
圖2為晶圓背面去除氧化後效果圖；圖3為本發明提供的一種晶圓預處理裝置的結構示意圖；圖4為本發明提供的一種晶圓預處理裝置的局部結構示意圖；圖5為本發明提供的另一種晶圓預處理裝置的局部結構示意圖；圖6為本發明提供的一種晶圓預處理裝置的局部結構主視圖；圖7為本發明提供的一種抓手部件的結構示意圖；圖8為本發明提供的一種電阻測試探針的結構示意圖；圖9為本發明提供的另一種伸縮電阻測試探針的結構示意圖；圖10為圖8所示的電阻測試探針的俯視圖；圖11為本發明提供的一種晶圓缺陷檢測方法的流程示意圖。
為利 貴審查委員了解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達到之功效，茲將本發明配合附圖及附件，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的申請範圍，合先敘明。
在本發明實施例的描述中，需要理解的是，術語“長度”、“寬度”、“上”、“下”、“前”、“後”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內”、“外”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明實施例和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
此外，術語“第一”、“第二”僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個所述特徵。在本發明實施例的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
在本發明實施例中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係。對於本領域的具通常知識者而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明實施例中的具體含義。
如圖3至圖6所示，本發明實施例提供的晶圓預處理裝置包括：罩體100、支撐台200、夾持元件300、電學測試元件400、吹風元件500及控制器(圖中未示出)，其中該罩體100用於為晶圓預處理提供合適的腔室環境；該支撐台200設置於該罩體100內，可以承載晶圓10，並起到為夾持元件300、電學測試元件400、吹風元件500等提供支撐座的作用；夾持元件300可以夾持及固定晶圓10，具體的，可以將晶圓10夾持及固定在支撐台200的承載面之上，且該夾持元件300以可活動地方式連接在該支撐台200之上，這樣，該夾持元件300可以活動連接時調節晶圓10的位置；該電學測試元件400設置在該支撐台200之上，可以用於測試該晶圓10的電學性能，例如測試晶圓10的電阻參數等；該吹風元件500設置於該支撐台200上，用於向該晶圓10表面吹風；該控制器與該夾持元件300、該電學測
試元件400和該吹風元件500連接，用於控制該夾持元件300、該電學測試元件400和該吹風元件500的工作狀態，以實現自動化控制。
本發明實施例所提供的晶圓預處理裝置，通過設置罩體100為晶圓10預處理提供一腔室環境，在罩體100內設置支撐台200，並在支撐台200上設置夾持元件300，以夾持及固定晶圓10；在支撐台200上還設置電學測試元件400，可以對夾持固定好的晶圓10進行電學性能測試；同時，在支撐台200上還設置有吹風元件500，可以實現晶圓10的吹乾處理。
由此可見，本發明實施例提供的晶圓預處理裝置，通過這一個裝置可以實現完全自動化吹乾和電學性能測試，不再需要多人協作，自動化程度高；此外，該裝置可以將晶圓10吹乾和電學性能測試這兩個過程變為一個過程，縮短用時，使得晶圓10預處理的效率提高，使用方便，操作難度低、降低人工成本。
本發明實施例提供的晶圓預處理裝置，可以應用於對晶圓進行預處理，例如，應用於晶圓的DSOD檢測中。
在一些示例性的實施例中，如圖3所示，該罩體100可以將裝置中的吹風元件500、電學測試元件400等各元件罩住，起到保護作用，並減少吹風過程中水漬飛濺，罩體100採用透明耐酸鹼腐蝕的材質製成，可通過在罩體100上設置透明視窗，對吹乾和電測試過程進行即時查看。
此外，在罩體100的外表面，例如，圖3中所示在罩體100的正面左上角一側設控制顯示面板102，該控制器設置於該控制顯示面板102內，該控制顯示面板102可以控制吹風元件500及電學測試元件400、夾持元件300的工作狀態，並顯示電測試結果等。
在罩體100的側面還設有取樣門101，便於將晶圓10放入罩體100內的支撐台200上，或者將晶圓10從罩體100內取出。
取樣門101採用透明耐酸鹼腐蝕的材質製成，取樣門101可以以滑動方式設置在該罩體100上，實現開合，例如，該取樣門101滑動的設在罩體100上的滑槽內，並通過控制器操控取樣門的開合。當然可以理解的是，還可使用其他實現方式來實現取樣門的開合。
為了實現晶圓的轉移，晶圓預處理裝置還可以包括機械手(圖中未示出)，該機械手用於取放該晶圓10，將其從一個位置移動到另一個位置，例如，將晶圓10將其放置在罩內的支撐台200上，或者測量完成後的晶圓10放置於其他工序的承載裝置(Cassette)中。
在一些實施例中，如圖3至圖6所示，該電學測試元件400可以包括第一探針410和第二探針420，該第一探針410和該第二探針420的電極極性相反，用於接觸該晶圓10的預定區域，以測試該預定區域的電阻參數。
採用上述方案，該電學測試元件400可以對晶圓10上的預定區域進行電阻測試，該電學測試元件400中包括第一探針410和第二探針420，第一探針410和第二探針420的電極極性相反，也就是說，第一探針410的探頭可以是正極，第二探針420的探頭可以是負極，分別連接至萬用錶(歐姆檔位)的正、負極，以測量晶圓10上的預定區域，例如，應用於晶圓的DSOD檢測時，該預定區域可以包括晶圓背面局部氧化膜去除區域。
需要說明的是，該電學測試元件400可以不僅限於包括正、負探針，應用於其他場合時，該電學測試元件400還可以是其他電學檢測部件。
此外，在本發明的示例性的實施例中，該第一探針410和該第二探針420中至少一個探針的探頭能夠相對該支撐台200的承載面升降。這樣，第一探針410和第二探針420中至少一個探針可根據晶圓10的位置，進行上下升降，以便測量晶圓10背面氧化膜去除區域電阻。
優選的，第一探針410和第二探針420的探頭均可升降。
在一些示例性的實施例中，如圖5所示，以該第一探針410的探頭可升降為例，該第一探針410包括：探頭411、豎直桿412和連接桿413，其中該連接桿413一端設置於該支撐台200的承載面上，該連接桿413的另一端與該豎直桿412的一端連接，該豎直桿412沿該連接桿413的軸向方向相對該連接桿413可伸縮移動，該豎直桿412的另一端與該探頭411連接。
採用上述方案，該探頭411相對於該支撐台200升降過程可以如下：該豎直桿412的內部中空，一端固定在該支撐台200的承載面上，另一端為中空結構，而該連接桿413的一端插入該豎直桿412內，這樣，該連接桿413與該豎直桿412即可構成一伸縮桿，連接桿413在該豎直桿412內往復運動，即實現整個伸縮桿的伸縮，進而帶動該探頭411實現升降。
需要說明的是，該連接桿413在該豎直桿412內的升降動力源可以是通過氣壓或液壓等驅動方式。
還需要說明的是，該探頭411的升降不限於以上實施例，在其他實施例中，該探頭411還可以是通過其他方式來實現升降。
此外，在本發明一些實施例中，如圖3至圖6所示，第一探針410和第二探針420設置於該支撐台200的承載面的中心區域，並相隔一定間距設置。
此外，在本發明一些實施例中，如圖9所示，該第一探針410和該第二探針420中的至少一個探針的探頭411上還設有吸附部件414，該吸附部件414接觸該晶圓10時，能夠吸附固定該晶圓10。示例性的，該吸附部件414包括：設置於該探頭411的筆尖上的半球型吸盤4141，該半球型吸盤上設有真空氣孔4142。如圖10所示，示例性的，該真空氣孔4142沿該半球型吸盤4141的周向均勻分佈，數量可以是至少三個以上。
採用上述方案，在第一探針410和第二探針420中至少一個探針的探頭411上設有半球型吸盤，該半球型吸盤頂部開有真空氣孔，真空氣孔可與外界的抽真空裝置(圖中未示出)連接，測量晶圓10的預定區域電阻時，可以將晶圓10的背面吸附在該半球型吸盤上，以防止探頭411上升將晶圓10頂起，便於對電阻準確測量。
在一些實施例中，該第一探針410和該第二探針420至該支撐台200的承載面中心的距離，小於晶圓10的預定區域(晶圓10背面氧化膜去除區域)邊緣到圓心的距離，以使第一探針410和第二探針420能夠準確地晶圓10的預定區域接觸，而不會接觸到晶圓10的其他區域，保證測試準確性。
此外，在本發明一些實施例中，如圖3至圖6所示，該夾持元件300包括：轉軸310，該轉軸310可旋轉地設置於該支撐台200上，且該轉軸310的軸心位於該支撐台200的承載面中心，並垂直於該支撐台200的承載面；多個抓手部件320，多個抓手部件320沿該轉軸310的周向依次間隔地設置於該轉軸310上。
在上述方案中，多個抓手部件320用於抓取晶圓10，多個抓手部件320分佈在轉軸310的外周側面上，這樣，多個抓手部件320可以夾持著晶圓10旋
轉，在對晶圓10進行吹乾處理時，可以一邊旋轉該晶圓10，一邊向晶圓10表面吹風，提升吹乾效果。
在一些示例性的實施例中，如圖7所示，每個該抓手部件320包括：水平連接臂321、水平伸縮桿322、豎直支撐桿323及支撐凸台324，該水平連接臂321的一端連接至該轉軸310的周向週邊，該水平連接臂321的另一端沿該轉軸310的徑向向外伸出，該水平連接臂321為中空結構；該水平伸縮桿322的一端穿設於該水平連接臂321的向外伸出的一端，並能夠沿該水平連接臂321水平往復移動，以進行水平伸縮；該豎直支撐桿323的一端連接於該水平伸縮桿322上；該支撐凸台324連接在該豎直支撐桿323的遠離該水平伸縮桿322的一端，晶圓10支撐固定於多個抓手部件320的支撐凸台324之間。
採用上述方案，該抓手部件320中的水平連接臂321與水平伸縮桿322配合，可以實現水平伸縮桿322的水平伸縮，由於多個抓手部件320沿轉軸310的周向設置，因此，可根據晶圓10尺寸調整各水平伸縮桿322的伸縮長度，也就是，調節各抓手部件320的支撐凸台324之間的間距，以滿足不同直徑規格晶圓10的夾持。
在一些實施例中，該抓手部件320的數量至少有三個，且均勻分佈在該轉軸310的外周側面上，以對晶圓10起到支撐作用。
例如，圖3至圖6所示的實施例中，該抓手部件320的數量為四個，四個該抓手部件320沿該轉軸310的周向均勻分佈，相鄰兩個該抓手部件320的水平連接臂321之間的夾角為90°，且相對設置的兩個該抓手部件320中的該支撐凸台324呈軸對稱設置。
此外，一些示例性的實施例中，至少一個該支撐凸台324上設有感測器325，該感測器325設置於該支撐凸台324的上表面，且該感測器325的一側面與該支撐凸台324的靠近該轉軸310的圓心的一側面接觸，該感測器325的發射端指向該圓心。
在上述方案中，該感測器325設置於該支撐凸台324的上表面，且該感測器325的一側面與該支撐凸台324的靠近圓心的一側面接觸，該感測器325的發射端指向圓心，晶圓10放置在該支撐凸台324相對矮的臺階表面上，且晶圓10徑向位於各感測器325之間，用於測量晶圓10邊緣與支撐凸台324內側之間的距離，用於對晶圓10快速定位，防止過大夾持力造成對晶圓10邊緣損傷。
其中，該感測器325的數量至少為兩個，且優選為四個感測器325，且四個感測器325兩兩相對設置，該感測器325的發射端指向該轉軸310的圓心，該感測器325可以是測距感測器、位移感測器、壓力感測器等。
此外，在一些示例性的實施例中，該支撐台200包括固定於該罩體100上的底座210、及設置於該底座210上表面的基台220，在基台220的頂部設有轉軸310，該轉軸310圍繞該基台220的外周設置，且該基台220的上表面高於該轉軸310的上表面，以使該基台220的上表面形成該支撐台200的承載面。
在上述方案中，該轉軸310套設於基台220上部的外周，可以避免與基台220的承載面上所設置的吹風元件500和電測試元件等發生干涉，在其他實施例中，該旋轉軸310也可以是其他方式設置。
此外，在一些示例性的實施例中，該吹風元件500包括圍繞該電學測試元件400設置的多個風扇510，每個該風扇510通過對應的一固定軸固定在該支撐台200上，且該風扇510能夠繞其對應的該固定軸旋轉，以改變該風扇510的
吹風方向。示例性的，該多個風扇510中至少兩個風扇510的吹風方向相反，且至少一個風扇510的吹風方向朝向該支撐台200的中心。
例如，在一些實施例中，在第一探針410和第二探針420週邊均勻設置四個風扇510，風扇510角度可繞對應的固定軸旋轉，其中兩個風扇510朝向基台220軸心，另兩個風扇510朝向相反方向，能夠同時吹向晶圓10，有利於將晶圓10的整個表面吹乾。
在另一些實施例中，該吹風元件500還可以設計為一體式風扇，如圖6所示，該一體式風扇的出風口環繞該第一探針410和該第二探針420的週邊，包括自該承載面的中心向外設置至少兩圈環形風口511，每圈環形風口511包括間隔設置的多個子風口，這樣，能夠同時向晶圓10圓心和圓周吹風。
此外，需要說明的是，本發明實施例提供的晶圓預處理裝置，在罩體100上還設有進氣口和排氣口(圖中未示出)，確保罩體100內空氣流通。
還需要說明的是，在採用吹乾元件對晶圓10吹乾過程，可採用常溫以下惰性氣體對晶圓10進行吹乾，避免晶圓10背面去除氧化膜區再次被氧化生成新的氧化膜，影響電阻測試結果。
以下說明一種晶圓10DSOD的缺陷評價方法，其包括如下步驟：步驟S01、製備拋光晶圓；其中，單晶矽棒經過切割、研磨、拋光和清洗等工序，製備出裸晶圓10(拋光晶圓)；步驟S02、對拋光晶圓進行高溫熱氧化，生長形成預定厚度的氧化膜；步驟S03、去除上述晶圓背面局部氧化膜，形成氧化膜去除區域A，得到晶圓，得到的晶圓如圖2所示；
步驟S04、採用本發明實施例提供的晶圓預處理裝置，清洗該晶圓並吹乾，並測試該晶圓上該氧化膜去除區域A的電阻；步驟S05、在晶圓的缺陷部位進行銅沉澱；步驟S06、通過銅沉積在該晶圓缺陷部位的數量及分佈，得到晶圓缺陷狀態。
其中，上述步驟S02中，可以將晶圓10在50~1050℃條件下，進行3小時左右熱處理，使晶圓10表面生長厚度為100~1000埃(Å)的氧化膜。
上述步驟S03中，晶圓10放置於刻蝕腔室中，用濃度為40%~60%的HF氣體，刻蝕晶圓10背面局部區域氧化膜(如圖1所示)，使晶圓10具有導電性，並不局限於採用上述方式去除晶圓10背面的氧化膜，還可以採用其他類型的酸或者去除方式去除晶圓10背面的氧化膜，採用HF酸相較於其他方式，能夠快速有效地去除晶圓10背面的氧化膜。
步驟S04中，將刻蝕後晶圓10用超純水清洗，將刻蝕後殘留在晶圓10表面的HF酸沖洗乾淨，然後通過機械手或真空吸筆，將清洗後的晶圓10從取樣門放置於該晶圓預處理裝置的抓手部件320的支撐凸台324上(晶圓10背面朝下)，控制抓手部件320水平伸縮，對晶圓10快速定位和夾緊，通過感測器325控制加緊力度，啟動風扇510，通過常溫以下惰性氣體，來對晶圓10背面進行吹乾，並控制轉軸310帶動抓手部件320轉動，以帶動晶圓10旋轉，確保晶圓10背面每個位置都能吹到，並快速均勻吹乾。
晶圓10吹乾後，關閉風扇510和轉軸310電機，控制第一探針410和第二探針420在豎直方向伸縮，使探頭411與晶圓10背面氧化膜去除區域接觸，對氧化膜去除區域進行電阻測試，電阻值大於0為正常，為保證能夠充分導電，可以控制轉軸310帶動抓手部件320及晶圓10旋轉一定角度，進行多次測量。
步驟S05中，純銅板在1~10%的HNO3溶液中進行清洗，去除純銅板表面的雜質，再用用去離子水中將殘留在晶圓10表面的HNO3溶液沖洗乾淨，並用氬氣槍吹乾；鍍金表面定期用浸有異丙醇的無塵布擦洗，提高導電性；電解槽清洗後用無塵布擦乾，將晶圓試樣(dummy晶圓)放入電解槽中，晶圓試樣背面與鍍金板接觸作為電解陰極，向電解槽注入甲醇溶液作為電解質，將純銅板完全放入電解液中，不與晶圓試樣上表面接觸，向陽極和陰極施加預設外部電壓，使電解質溶液中有足夠銅離子，即時監控電解液的電阻率，待電解液中的電阻率到達臨界值時，取出晶圓試樣後，自然晾乾，觀察晶圓試樣正面DSOD的分佈數量及形貌；然後放入背面局部去除氧化膜的晶圓，晶圓背面與鍍金板接觸，向陽極和陰極施加另一預設外部電壓，使銅離子在晶圓10缺陷部位銅沉積。
步驟S06中，取出晶圓10，自然晾乾後，通過顯微鏡觀察晶圓10正面DSOD缺陷的分佈數量及形貌，肉眼可觀察到晶圓10缺陷的缺陷分佈圖(mapping圖)，如圖6所示，通過顯微鏡將可看到的DSOD缺陷的分佈數量及形貌進行計數統計。按執行上述的步驟S01~S06，即可晶圓10缺陷進行計數和評價，提高處理效率，節約成本。
有以下幾點需要說明：(1)本發明實施例附圖只相關連到與本發明實施例相關連到的結構，其他結構可參考通常設計；(2)為了清晰起見，在用於描述本發明的實施例的附圖中，層或區域的厚度被放大或縮小，即這些附圖並非按照實際的比例繪製。可以理解，當諸如層、膜、區域或基板之類的元件被稱作位於另一元件“上”或“下”時，所述元件可以“直接”位於另一元件“上”或“下”或者可以存在中間元件；
(3)在不衝突的情況下，本發明的實施例及實施例中的特徵可以相互組合以得到新的實施例。以上僅為本發明之較佳實施例，並非用來限定本發明之實施範圍，如果不脫離本發明之精神和範圍，對本發明進行修改或者等同替換，均應涵蓋在本發明申請專利範圍的保護範圍當中。
10:晶圓
100:罩體
101:取樣門
102:控制顯示面板
200:支撐台
210:底座
220:基台
300:夾持元件
310:轉軸
320:抓手部件
500:吹風元件
Claims (13)
- 一種晶圓預處理裝置，包括：罩體；設置於該罩體內的支撐台；用於夾持固定晶圓的夾持元件，可活動地連接在該支撐臺上；用於測試該晶圓電學性能的電學測試元件，設置於該支撐臺上；用於向該晶圓表面吹風的吹風元件，設置於該支撐臺上；及控制器，該控制器與該夾持元件、該電學測試元件和該吹風元件連接，用於控制該夾持元件、該電學測試元件和該吹風元件的工作狀態；其中，該夾持元件包括：轉軸，該轉軸可旋轉地設置於該支撐臺上，且該轉軸的軸心位於該支撐台的承載面中心，並垂直於該支撐台的承載面；及多個抓手部件，多個抓手部件沿該轉軸的周向依次間隔地設置於該轉軸上；該支撐台包括固定於該罩體上的底座、及設置於該底座上表面的基台，在基台的頂部設有轉軸，該轉軸圍繞該基台的外周設置，且該基台的上表面高於該轉軸的上表面，以使該基台的上表面形成該支撐台的承載面。
- 如請求項1所述之晶圓預處理裝置，其中，該電學測試元件包括第一探針和第二探針，該第一探針和該第二探針的電極極性相反，用於接觸該晶圓的預定區域，以測試該預定區域的電阻參數。
- 如請求項2所述之晶圓預處理裝置，其中，該第一探針和該第二探針中至少一個探針的探頭能夠相對該支撐台的承載面升降。
- 如請求項3所述之晶圓預處理裝置，其中，該第一探針和該第二探針中至少一個探針包括：探頭、豎直桿和連接桿，其中該連接桿一端設置於該支撐台的承載面上，該連接桿的另一端與該豎直桿的一端連接，該豎直桿沿該連接桿的軸向方向相對該連接桿可伸縮移動，該豎直桿的另一端與該探頭連接。
- 如請求項4所述之晶圓預處理裝置，其中，該第一探針和該第二探針中的至少一個探針的探頭上設有吸附部件，該吸附部件接觸該晶圓時，能夠吸附固定該晶圓。
- 如請求項5所述之晶圓預處理裝置，其中，該吸附部件包括：設置於該探頭的筆尖上的半球型吸盤，該半球型吸盤上設有真空氣孔。
- 如請求項1所述之晶圓預處理裝置，其中，每個該抓手部件包括：水平連接臂，該水平連接臂的一端連接至該轉軸的周向週邊，該水平連接臂的另一端沿該轉軸的徑向向外伸出，該水平連接臂為中空結構；水平伸縮桿，該水平伸縮桿的一端穿設於該水平連接臂的向外伸出的一端，並能夠沿該水平連接臂水平往復移動，以進行水平伸縮； 豎直支撐桿，該豎直支撐桿的一端連接於該水平伸縮桿上；支撐凸台，該支撐凸台連接在該豎直支撐桿的遠離該水平伸縮桿的一端。
- 如請求項7所述之晶圓預處理裝置，其中，該抓手部件的數量為四個，四個該抓手部件沿該轉軸的周向均勻分佈，相鄰兩個該抓手部件的水平連接臂之間的夾角為90°，且相對設置的兩個該抓手部件中的該支撐凸台呈軸對稱設置。
- 如請求項7所述之晶圓預處理裝置，其中，至少一個該支撐凸臺上設有感測器，該感測器設置於該支撐凸台的上表面，且該感測器的一側面與該支撐凸台的靠近該轉軸的圓心的一側面接觸，該感測器的發射端指向該圓心。
- 如請求項1所述之晶圓預處理裝置，其中，該吹風元件包括圍繞該電學測試元件設置的多個風扇，每個該風扇通過對應的一固定軸固定在該支撐臺上，且該風扇能夠繞其對應的該固定軸旋轉，以改變該風扇的吹風方向。
- 如請求項10所述之晶圓預處理裝置，其中，該多個風扇中至少兩個風扇的吹風方向相反，且至少一個風扇的吹風方向朝向該支撐台的中心。
- 如請求項2所述之晶圓預處理裝置，其中，該吹風元件為一體式風扇，其吹風口環繞該第一探針和該第二探針的週邊，包括自該支撐台的承載面的中心向外設置至少兩圈環形風口，每圈環形風口包括間隔設置的多個子風口。
- 一種晶圓缺陷檢測方法，包括如下步驟：製備拋光晶圓；對拋光晶圓進行高溫熱氧化，生長形成預定厚度的氧化膜；去除上述晶圓背面局部氧化膜，形成氧化膜去除區域，得到晶圓；採用如請求項1至12中任一項所述之晶圓預處理裝置，清洗該晶圓並吹乾，並測試該晶圓上該氧化膜去除區域的電阻；在晶圓的缺陷部位進行銅沉澱；通過銅沉積在該晶圓缺陷部位的數量及分佈，得到晶圓缺陷狀態。
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