晶圆表面缺陷检测方法及装置

本公开涉及光学测量，具体涉及一种晶圆表面缺陷检测方法及装置。

背景技术：

1、晶圆表面缺陷在线检测既要求达到较高的检测灵敏度，又要求达到量产的检测速度。通常采用激光暗场扫描的方法，即采用单束激光进行扫描，当存在表面缺陷时，会产生散射，探测器通过收集散射光来获得缺陷大小及定位信息，但随着集成电路节点尺寸的进一步微缩，需检测的缺陷尺寸也越来越小，同时，速度要求也越来越高。当缺陷尺寸减小时，其散射信号成指数衰减，当缺陷引起的散射信号达到极限时，即散射信号淹没在噪声里，这时传统暗场散射的方法将无法检测到缺陷信息。而专利cn103018258b提出的利用结构光照明的方法，采用光电探测器，并将照明光斑投射为长轴100-1000μm，短轴为15-100μm的椭圆形状，在该椭圆区域内不具有空间分辨率，降低了缺陷定位精度，而且当多个缺陷同时进入椭圆形光斑内时，不同缺陷的周期性散射信号会叠加在一起而不可分辨，这种情况下会导致缺陷提取错误或失败，而且检测效率偏低。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、鉴于上述问题，本公开提供了一种晶圆表面缺陷检测方法及装置，以至少部分解决目前晶圆表面缺陷在线检测不具有空间分辨率、缺陷定位精度差及缺陷检测效率低等问题。

3、(二)技术方案

4、本公开一方面提供一种晶圆表面缺陷检测方法，包括：产生检测光束，压缩所述检测光束，形成窄线条状光斑；将所述窄线条状光斑从不同方向投影成像至待测晶圆表面的预设区域，发生干涉，形成窄线形干涉条纹；依次移动所述待测晶圆的位置，通过所述窄线形干涉条纹对所述待测晶圆表面全部区域进行扫描，获得周期性散射信号；通过线阵相机将所述周期性散射信号离散化，获得时域散射信号；对所述时域散射信号进行傅里叶变换或混频匹配，获取所述待测晶圆表面的缺陷信息。

5、根据本公开的实施例，所述对所述时域散射信号进行傅里叶变换或混频匹配，获取所述待测晶圆表面的缺陷信息包括：获取所述待测晶圆表面的所述时域散射信号的频谱信息；对所述时域散射信号的频谱信息进行处理，提取所述待测晶圆表面的缺陷的频谱信息；基于所述待测晶圆表面的缺陷的频谱信息，获得频率-强度图，通过所述频率定位缺陷位置，通过所述强度获得缺陷大小，获取所述待测晶圆表面的缺陷信息。

6、根据本公开的实施例，所述基于所述待测晶圆表面的缺陷的频谱信息，获得频率-强度图，通过所述频率定位缺陷位置，通过所述强度获得缺陷大小，获取所述待测晶圆表面的缺陷信息还包括：利用滤波算法，对所述待测晶圆表面的缺陷的时域散射信号的频谱信息进行滤波。

7、根据本公开的实施例，还包括：改变所述窄线条状光斑的波长和入射角，调整所述窄线形干涉条纹的周期；基于所述窄线形干涉条纹的周期宽度和线阵相机的单个像素的尺寸，调整所述线阵相机的单个像素覆盖所述窄线形干涉条纹的周期数，改变所述窄线形干涉条纹的空间分辨率。

8、本公开的第二方面提供了一种晶圆表面缺陷检测装置，包括：激光器，用于产生检测光束；整形元件，用于压缩所述检测光束，形成窄线条状光斑，将所述窄线条状光斑从不同方向投影成像至待测晶圆表面的预设区域，发生干涉，形成窄线形干涉条纹；测量台，用于放置所述待测晶圆，依次移动所述待测晶圆的位置，通过所述窄线形干涉条纹对所述待测晶圆表面全部区域进行扫描，获得周期性散射信号；线阵相机，用于将所述周期性散射信号离散化，获得时域散射信号；数据处理系统，用于对所述时域散射信号进行傅里叶变换或混频匹配，获取所述待测晶圆表面的缺陷信息。

9、根据本公开的实施例，所述线阵相机的像素阵列的排列方向与所述窄线形干涉条纹平行。

10、根据本公开的实施例，所述窄线形干涉条纹的长宽比最高可大于1000。

11、根据本公开的实施例，所述窄线形干涉条纹的长度为10mm-20mm，宽度为10μm-200μm。

12、根据本公开的实施例，还包括：物镜，设于所述待测晶圆与所述线阵相机之间，用于收集所述周期性散射信号，使所述周期性散射信号传输至所述线阵相机。

13、根据本公开的实施例，还包括：反射镜，设于所述整形元件的输入和/或输出光路上，用于将所述窄线条状光斑分成多路信号，使所述窄线条状光斑从不同方向投影成像至待测晶圆表面的预设区域。

14、(三)有益效果

15、本公开提供的晶圆表面缺陷检测方法及装置，通过窄线形干涉条纹照明待测晶圆表面和线阵相机采集解决了不具有空间分辨率的问题，提高了缺陷定位精度，同时，可对进入照明光场内的多个缺陷同时进行检测，另外，窄线形干涉条纹长宽比可达1000倍以上，提高了缺陷检测效率。

技术特征：

1.一种晶圆表面缺陷检测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述时域散射信号进行傅里叶变换或混频匹配，获取所述待测晶圆表面的缺陷信息包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述待测晶圆表面的缺陷的频谱信息，获得频率-强度图，通过所述频率定位缺陷位置，通过所述强度获得缺陷大小，获取所述待测晶圆表面的缺陷信息还包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

5.一种晶圆表面缺陷检测装置，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的晶圆表面缺陷检测装置，其特征在于，所述线阵相机的像素阵列的排列方向与所述窄线形干涉条纹平行。

7.根据权利要求5所述的晶圆表面缺陷检测装置，其特征在于，所述窄线形干涉条纹的长宽比最高可大于1000。

8.根据权利要求7所述的晶圆表面缺陷检测装置，其特征在于，所述窄线形干涉条纹的长度为10mm-20mm，宽度为10μm-200μm。

9.根据权利要求5所述的晶圆表面缺陷检测装置，其特征在于，还包括：

10.根据权利要求5所述的晶圆表面缺陷检测装置，其特征在于，还包括：

技术总结
本公开提供了一种晶圆表面缺陷检测方法及装置，该方法包括：产生检测光束，压缩检测光束，形成窄线条状光斑；将窄线条状光斑从不同方向投影成像至待测晶圆表面的预设区域，发生干涉，形成窄线形干涉条纹；依次移动待测晶圆的位置，通过窄线形干涉条纹对待测晶圆表面全部区域进行扫描，获得周期性散射信号；通过线阵相机将周期性散射信号离散化，获得时域散射信号；对时域散射信号进行傅里叶变换或混频匹配，获取待测晶圆表面的缺陷信息。

技术研发人员：刘立拓,宋晓娇,王驾驭,王娜,王盛阳
受保护的技术使用者：中国科学院微电子研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15