一种用于检测硅片的表面的缺陷的系统及方法

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表面的缺陷的系统及方法。

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表面的检测而言，通常通过人工检测来完成。具体地，利用机械手臂将单片硅片放置在可旋转的承载台上，然后，在硅片随着承载台一起旋转的过程中，检测人员目视检测硅片表面中相对于自身保持在同一位置处的区域是否存在有缺陷，这样，通过硅片的旋转完成对整个待检测表面的目视检测。

但是，这样的人工目视检测的方式存在有诸多不利因素。举例而言：由于为个人主观判断，因此会存在误差；检测人员在进行长时间的检测作业后，眼睛会产生疲劳，从而会导致检测准确性的降低；对于缺陷的大小而言，通常以有限的等级比如大、中和小来分类或区别，无法实现数据化；为了确保检测的准确性，通常需要从不同的角度对同一硅片的表面进行多次观察，费时费力；每次仅能对单片硅片进行检测，效率很低。

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表面的缺陷的系统及方法，能够实现硅片的表面中的缺陷的自动化检测，并由此避免人工目视检测带来的一系列问题。

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表面的缺陷的系统，所述可以系统包括：

发光体，所述发光体用于发射入射至所述硅片的入射光线，其中，所述入射光线被所述硅片的表面反射后形成反射光线；

图像获取单元，所述图像获取单元用于利用所述反射光线获取所述发光体的虚像，所述虚像显映在所述硅片的表面的显像区域中；

判定单元，所述判定单元用于将所述显像区域中与所述虚像的缺损相对应的分区判定为存在有缺陷。

通过根据本发明的实施例的系统，实现了硅片的表面中的缺陷的自动化检测，避免了人为主观判断造成的误差，检测准确性不会随着检测时间的增长而降低，能够精确确定出缺陷在硅片的表面中所占据的面积，在发光体的数量为多个并且相对于待检测的硅片处于不同的方位的情况下，能够实现同时在多角度下对硅片的表面的缺陷进行检测，在确保检测的准确性的同时极大地节省了检测时间，另外在对硅片的周缘处的表面进行检测的情况下，可以将多个硅片以彼此叠置的方式布置，并由此能够实现同时对多个硅片进行检测。

优选地，所述入射光线可以入射至所述硅片的周缘以对所述硅片的周缘表面进行检测，所述发光体设置在所述硅片所处于的平面中。

优选地，所述发光体可以呈杆状并且以垂直于所述硅片所处于的平面的方式设置。

优选地，所述系统还可以包括驱动单元，所述驱动单元用于使所述硅片绕自身中心轴线旋转。

优选地，所述系统还可以包括吸盘，所述吸盘用于通过对所述硅片的圆形主表面进行吸附来保持所述硅片，所述驱动单元驱动所述吸盘进行旋转以使被吸附的硅片随所述吸盘一起旋转。

优选地，所述驱动单元可以包括至少两个卡销，所述至少两个卡销通过与所述硅片的周缘接触的同时绕自身纵向轴线转动来驱动所述硅片旋转。

优选地，所述硅片可以被竖向地设置。

优选地，所述入射光线可以入射至所述硅片的圆形主表面以对所述圆形主表面进行检测，所述发光体的尺寸构造成使得整个所述圆形主表面都为所述显像区域。

优选地，所述发光体可以呈平板状，并且所述发光体与所述硅片之间的夹角设置成使得所述图像获取单元获取到的虚像为所述发光体的正视图像。

第二方面，本发明实施例提供了一种用于检测硅片的表面的缺陷的方法，所述方法可以包括：

利用发光体发射入射至所述硅片的入射光线，其中，所述入射光线被所述硅片的表面反射后形成反射光线；

利用所述反射光线获取所述发光体的虚像，所述虚像显映在所述硅片的表面的显像区域中；

将所述显像区域中与所述虚像的缺损相对应的分区判定为存在有缺陷。

附图说明

图1为根据本发明的实施例的用于检测硅片的表面的缺陷的系统的示意图；

图2为根据本发明的实施例的用于检测硅片的周缘表面的缺陷的系统的示意图；

图3为与图2中示出的系统形成对比的比较示例的示意图；

图4为示出了根据本发明的实施例的用于检测硅片的周缘表面的缺陷的系统的发光体的形状及设置位置的示意图；

图5为示出了根据本发明的实施例的用于检测硅片的周缘表面的缺陷的系统的驱动单元的示意图；

图6为根据本发明的实施例的驱动单元的结构示意图；

图7为根据本发明的实施例的系统的吸盘的示意图；

图8为根据本发明的实施例的用于检测硅片的圆形主表面的缺陷的系统的示意图；

图9为根据本发明的实施例的用于检测硅片的表面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的表面WS的缺陷WD的系统1，这里的缺陷WD例如可以为存在于硅片W的表面WS的污染物、污染颗粒，也可以是形成于硅片W的表面WS的缺口、裂纹和划伤，所述系统1可以包括：

发光体10，所述发光体10用于发射入射至所述硅片W的入射光线10I，如在图1中通过四条带箭头的线段示意性地示出的，其中两条实线线段表示从发光体10的轮廓边缘处发出并且入射至硅片W的表面WS中不存在缺陷WD的区域的入射光线10I，以便于在附图中示出如在下文中描述的整个发光体10的虚像VI，而两条点划线线段表示从发光体10的中央区域处发出并且入射至硅片W的表面WS中存在有缺陷WD的区域的入射光线10I，其中，所述入射光线10I被所述硅片W的表面WS反射后形成反射光线10R，如在图1中同样通过四条带箭头的线段示意性地示出的，并且由于两条实线线段表示的入射光线10I入射至硅片W的表面WS中不存在缺陷WD的区域，因此会在表面WS处发生镜面反射，并形成同样由两条实线线段表示的反射光线10R，而由于两条点划线线段表示的入射光线10I入射至硅片W的表面WS中存在有缺陷WD的区域，因此会在表面WS处发生镜面漫反射，并形成同样由两条点划线线段表示的反射光线10R；

比如CCD相机之类的图像获取单元20，所述图像获取单元20用于利用所述反射光线10R获取所述发光体10的虚像VI，如在图1中通过硅片W下方的虚线示意性地示出的，所述虚像VI显映在所述硅片W的表面WS的显像区域A中，如在图1中通过硅片W的表面WS中的较亮区域示意性地示出的，这里需要说明的是，对于入射至硅片W的表面WS中不存在缺陷WD的区域的入射光线10I而言，由于发生的是镜面反射，所以反射光线10R总是能够入射至图像获取单元20或者说被图像获取单元20捕获到，由此能够得到发光体10的虚像VI，但对于入射至硅片W的表面WS中存在有缺陷WD的区域的入射光线10I而言，由于发生的是漫反射，所以反射光线10R无法入射至图像获取单元20或者说无法被图像获取单元20捕获到，由此会导致在得到的虚像VI中会存在有缺损ID；

判定单元30，所述判定单元30用于将所述显像区域A中与所述虚像VI的缺损ID相对应的分区SA判定为存在有缺陷WD。

通过根据本发明的实施例的系统1，实现了硅片W的表面WS中的缺陷WD的自动化检测，避免了人为主观判断造成的误差，检测准确性不会随着检测时间的增长而降低，能够精确确定出缺陷WD在硅片W的表面WS中所占据的面积，在发光体10的数量为多个并且相对于待检测的硅片W处于不同的方位的情况下，能够实现同时在多角度下对硅片W的表面WS的缺陷WD进行检测，在确保检测的准确性的同时极大地节省了检测时间，另外在对硅片W的周缘处的表面WS进行检测的情况下，可以将多个硅片W以彼此叠置的方式布置，并由此能够实现同时对多个硅片W进行检测。

在本发明的优选实施例中，参见图2，所述入射光线10I可以入射至所述硅片W的周缘WC以对所述硅片W的周缘表面WS1进行检测，在这种情况下，所述发光体10可以设置在所述硅片W所处于的平面中。这样设置发光体10的优势在于，对于图像获取单元20而言，可以设置在硅片W的周向上的几乎任意位置处，只要也处于硅片W所处于的平面中即可。更具体地，如参见图2容易理解的，当图像获取单元20处于实线示出的位置时，要使反射光线10R入射至图像获取单元20，显像区域A会处于硅片W的周向上的第一位置P1处，而当图像获取单元20处于虚线示出的位置时，要使反射光线10R入射至图像获取单元20，显像区域A会处于硅片W的周向上的第二位置P2处，其中第二位置P2仅仅沿着硅片W的周向产生了略微的移动，依次类推容易理解的是，图像获取单元20设置在硅片W的周向上的另外的位置处时，总是能够使反射光线10R入射至图像获取单元20，只是显像区域A会沿着硅片W的周向产生移动。与上述情形形成对比地，参见图3，在将发光体10设置在所述硅片W所处于的平面以外的位置处的情况下，对于图像获取单元20所能够设置于的位置而言，将被限制在图3中通过实线示出的位置处，而当图像获取单元20处于比如图3中通过虚线示出的位置处时，反射光线10R不再能够入射至图像获取单元20，图像获取单元20将无法获取到虚像VI，硅片W的周缘表面WS1中也将不再存在显像区域A，由此无法完成对缺陷WD的检测。

在上述情况下，在本发明的优选实施例中，参见图4，所述发光体10可以呈杆状并且以垂直于所述硅片W所处于的平面的方式设置。对此，由于硅片W的周缘表面WS1为凸面，因此无论发光体10的形状是怎样的，总是会趋向于在硅片W的周缘表面WS1中形成缩小的、在硅片W的厚度方向上延伸的细长状的显像区域A，如在图4中示出的，因此这样构造发光体10的形状以及位置的优势在于，能够使发光体10的体积或者说占据的空间最小化，由此节省使发光体10发光所需要的成本，另外，这样的优势在对多个硅片W的周缘表面WS1进行检测的情况下能够得到更加明显的体现，只要发光体10的长度足够长即可，如在图4中示出的。

为了使硅片W的整个周缘表面WS1都能够得到检测，而不是仅能够对周缘表面WS1中特定周向位置处的部位进行检测，在本发明的优选实施例中，参见图5，所述系统1还可以包括驱动单元40，所述驱动单元40用于使所述硅片W绕自身中心轴线WX旋转，如在图5中通过箭头示意性地示出的。这样，使得W的整个周缘表面WS1都能够得到检测。对于硅片W旋转的速度而言，优选地，硅片W可以以低于1.5转/分钟的转速旋转，由此能够在确保足够的检测精度的同时提高检测效率。

在本发明的优选实施例中，参见图6，所述驱动单元40可以包括至少两个卡销，如在图6中示意性地示出的三个卡销41、42和43，所述至少两个卡销通过与所述硅片W的周缘WC接触的同时绕自身纵向轴线转动来驱动所述硅片W旋转。尽管在附图中未示出，但可以理解的是，对于能够同时对多个硅片W的周缘表面WS1进行检测的系统1而言，只要所述至少两个卡销的长度足够长即可，这样，多个硅片W便可以在卡销的纵向延伸方向上排成一列，并同时通过所述至少两个卡销绕自身纵向轴线转动而进行转动。

在上述情况下，所述硅片W可以被竖向地设置，由此所述至少两个卡销除了能够驱动硅片W旋转之外还能够对硅片W起到支撑作用。

对于图6所示的实施例而言，由于卡销41、42和43会与硅片W的周缘WC接触，因此可能会导致硅片W的周缘WC因摩擦或触碰而受到损伤，为了使硅片W能够旋转的同时避免这样的损伤，在本发明的优选实施例中，参见图7，所述系统1还可以包括吸盘50，所述吸盘50用于通过对所述硅片W的圆形主表面WS2进行吸附来保持所述硅片W，所述驱动单元40可以驱动所述吸盘50进行旋转以使被吸附的硅片W随所述吸盘50一起旋转。

在本发明的优选实施例中，参见图8，所述入射光线10I可以入射至所述硅片W的圆形主表面WS2以对所述圆形主表面WS2进行检测，在这种情况下，所述发光体10的尺寸构造成使得整个所述圆形主表面WS2都为所述显像区域A，这样，不再需要任何驱动单元以使硅片W、发光体10和图像获取单元20之间产生相对运动来确保硅片W的整个圆形主表面WS2都能够得到检测，而是在硅片W、发光体10和图像获取单元20三者相对于彼此保持固定不动的情况下便能够使硅片W的整个圆形主表面WS2都能够得到检测，减少了系统1的部件及使用成本。

在上述情况下，在本发明的优选实施例中，仍然参见图8，所述发光体10可以呈平板状，并且所述发光体10与所述硅片W之间的夹角设置成使得所述图像获取单元20获取到的虚像VI为所述发光体10的正视图像。这样，能够使发光体10占据的空间最小化，由此节省使发光体10发光所需要的成本。

参见图9并结合图1，本发明实施例还提供了一种用于检测硅片W的表面WS的缺陷WD的方法，所述方法可以包括：

S901：利用发光体10发射入射至所述硅片W的入射光线10I，其中，所述入射光线10I被所述硅片W的表面WS反射后形成反射光线10R；

S902：利用所述反射光线10R获取所述发光体10的虚像VI，所述虚像VI显映在所述硅片W的表面WS的显像区域A中，对于入射至硅片W的表面WS中不存在缺陷WD的区域的入射光线10I而言，由于发生的是镜面反射，所以反射光线10R总是能够入射至图像获取单元20或者说被图像获取单元20捕获到，由此能够得到发光体10的虚像VI，但对于入射至硅片W的表面WS中存在有缺陷WD的区域的入射光线10I而言，由于发生的是漫反射，所以反射光线10R无法入射至图像获取单元20或者说无法被图像获取单元20捕获到，由此会导致在得到的虚像VI中会存在有缺损ID；

S903：将所述显像区域A中与所述虚像VI的缺损ID相对应的分区SA判定为存在有缺陷WD。

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。