一种硅片边缘检测装置及方法与流程

本发明涉及半导体加工，尤其涉及一种硅片边缘检测装置及方法。

背景技术：

1、硅片作为半导体行业最为基础的材料，其制备工序多且复杂，主要制备工序包括：多晶硅原料和掺杂剂经过拉晶后形成单晶硅棒，后续进行分离式切割、滚磨、粘棒、线切割、清洗、倒角、研磨以及打标等工序并经多次加工，最终得到表面较为平整、边缘粗糙度较好的硅片。

2、硅片在边缘抛光之前，工艺流程上目前没有对硅片边缘进行分析的设备或者仪器，若硅片边缘存在应力不均匀或者边缘破损、裂纹或崩边等不良现象，会导致设备发生宕机、碎片，导致设备损坏，且加重人工的劳动量，降低硅片的加工效率等。

技术实现思路

1、本公开实施例提供了一种硅片边缘检测装置及方法，可对硅片边缘进行检测，有效遏制硅片来料不良造成的不必要的设备宕机等问题，减少设备维修时长，减少不良硅片数量，提高生产效率。

2、本公开实施例所提供的技术方案如下：

3、第一方面，本公开提供一种硅片边缘检测装置，包括：

4、承载单元，所述承载单元用于承载待测硅片且带动所述待测硅片周向转动，其中所述待测硅片周向边缘各位置所受的托载载荷相同；

5、光源单元，所述光源单元用于发射预定波长的检测偏振光，且将所述检测偏振光以预定入射角度照射所述待测硅片边缘上的多个采样点，其中所述检测偏振光被配置为在入射点处分裂为两个线偏振光，所述两个线偏振光主应力方向垂直的的传播速度不同，以使所述两个线偏振光存在光程差而形成干涉条纹；

6、获取单元，用于获取所述干涉条纹的光弹性图像；

7、处理单元，与所述获取单元电连接，用于根据所述干涉条纹的光弹性图像，分析所述多个采样点处的应力状态。

8、示例性的，所述处理单元具体用于：

9、基于所述干涉条纹的光弹性图像，确定各所述采样点上对应的主应力差；

10、基于所有所述采样点上对应的主应力差，获取所述主应力差与采样点之间的对应关系图像；

11、比较所述对应关系图像与基准图像，以确定出存在应力缺陷的缺陷采样点的位置信息及应力缺陷量化数据。

12、示例性的，所述检测偏振光为单色偏振光，其折射率为1.45～3.5，波长为900±200nm，所述预定入射角度为90°。

13、示例性的，所述光源单元包括光源固定件及多个光源，所述光源固定件被构造为沿着所述待测硅片的周向设置，多个所述光源沿着所述待测硅片的周向间隔排列在所述光源固定件上。

14、示例性的，所述光源固定件包括至少两个弧形子固定件，其中，至少两个所述弧形子固定件沿所述待测硅片的轴向依次排列，以形成圆形的所述光源固定件。

15、示例性的，所述硅片边缘检测装置还包括：

16、超声波探伤单元，包括超声波发射器和超声波接收器，所述超声波发射器用于在所述待测硅片转动时，从所述待测硅片的周向外侧向所述待测硅片的外周面发射超声波，所述超声波接收器用于接收从所述待测硅片返回的超声波；

17、所述处理单元还与所述超声波探伤单元电连接，所述处理单元还用于：

18、根据所述超声波接收器所接收到的超声波，分析所述待测硅片的边缘损伤分布状态。

19、示例性的，所述硅片边缘检测装置还包括：定位槽查找组件，用于查找所述待测硅片上的v型定位槽的位置；所述处理单元还与所述定位槽查找组件进行电连接，用于基于所述定位槽查找组件所查找到的v型定位槽的位置信息，控制所述承载单元转动所述待测硅片，以使所述v型定位槽处于所述超声波发射器的超声波路径上。

20、第二方面，本公开实施例还提供了一种硅片边缘检测方法，应用于如上所述的硅片边缘检测装置，所述方法包括如下步骤：

21、将待测硅片承载至所述承载单元上，且使所述承载单元向所述待测硅片的周向边缘各位置提供相同的托载载荷；

22、将预定波长的检测偏振光以预定入射角度照射在待测硅片边缘上的多个采样点上，其中所述检测偏振光被配置为在入射点处分裂为两个线偏振光，所述两个线偏振光主应力方向垂直的的传播速度不同，以使所述两个线偏振光存在光程差而形成干涉条纹；

23、获取所述干涉条纹的光弹性图像；

24、根据所述干涉条纹的光弹性图像，分析所述多个采样点处的应力状态。

25、示例性的，所述根据所述干涉条纹的光弹性图像，分析所述多个采样点处的应力状态，具体包括：

26、基于所述干涉条纹的光弹性图像，确定各所述采样点上对应的主应力差；

27、基于所有所述采样点上对应的主应力差，获取所述主应力差与采样点之间的对应关系图像；

28、比较所述对应关系图像与基准图像，以确定出存在应力缺陷的缺陷采样点的位置信息及应力缺陷量化数据。

29、示例性的，应用于如上所述的硅片边缘检测装置，所述方法还包括：

30、查找所述待测硅片上的v型定位槽的位置；

31、基于所述定位槽查找组件所查找到的v型定位槽的位置信息，控制所述承载单元转动所述待测硅片，以使所述v型定位槽处于所述超声波发射器的超声波路径上；

32、控制所述承载单元转动所述待测硅片，并开启所述超声波探伤单元，以使得以所述v型定位槽为探测起始点和探测终止点，通过所述超声波探伤单元对所述待测硅片的外周面进行探伤探测至少一圈，其中，通过所述超声波发射器向所述待测硅片的外周面上发射超声波，通过所述超声波接收器接收从所述待测硅片的外周面返回的超声波；

33、基于所述超声波接收器返回的超声波，分析所述待测硅片的边缘损伤分布状态。

34、本公开实施例所带来的有益效果如下：

35、本公开实施例所提供的硅片边缘检测装置及方法中，通过设置光源单元，可向硅片的边缘上不同采样点上入射检测偏折光，以利用双折射效应，形成两个线偏振光，且由于两个线偏振光的主应力方向垂直且传播方向不同，因此两个线偏振光会存在光程差而发生干涉形成干涉条纹，若应力在硅片上是不均匀的，在各采样点的双折射就不一致，使通过它的光波上不同采样点产生不同的位相差；通过获取单元可获取各采样点对应的干涉条纹的图像；通过处理单元可对所述干涉条纹的光弹性图像进行处理和分析，以分析各采样点的应力是否有缺陷，且应力缺陷可进行量化。这样，利用应力双折射效应(光弹性效应)，检验硅片的内应力，分析各种力学结构的应力分布，从而在不损伤硅片的情况下，检测硅片的边缘应力是否存在缺陷。因此，可在硅片边缘抛光工艺之前，对硅片边缘应力情况进行分析，以有效减少因硅片边缘应力不良问题而使得边缘抛光设备出现大的宕机、以及出现大量报废硅片的现象，有效遏制硅片来料不良造成的不必要的设备宕机，减少设备维修时长，减少不良硅片数量，提高硅片品质。

技术特征：

1.一种硅片边缘检测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的硅片边缘检测装置，其特征在于，所述处理单元具体用于：

3.根据权利要求1所述的硅片边缘检测装置，其特征在于，所述检测偏振光为单色偏振光，其折射率为1.45～3.5，波长为900±200nm，所述预定入射角度为90°。

4.根据权利要求1所述的硅片边缘检测装置，其特征在于，所述光源单元包括光源固定件及多个光源，所述光源固定件被构造为沿着所述待测硅片的周向设置，多个所述光源沿着所述待测硅片的周向间隔排列在所述光源固定件上。

5.根据权利要求4所述的硅片边缘检测装置，其特征在于，所述光源固定件包括至少两个弧形子固定件，其中，至少两个所述弧形子固定件沿所述待测硅片的轴向依次排列，以形成圆形的所述光源固定件。

6.根据权利要求1所述的硅片边缘检测装置，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求6所述的硅片边缘检测装置，其特征在于，所述硅片边缘检测装置还包括：定位槽查找组件，用于查找所述待测硅片上的v型定位槽的位置；所述处理单元还与所述定位槽查找组件进行电连接，用于基于所述定位槽查找组件所查找到的v型定位槽的位置信息，控制所述承载单元转动所述待测硅片，以使所述v型定位槽处于所述超声波发射器的超声波路径上。

8.一种硅片边缘检测方法，其特征在于，应用于如权利要求1至7任一项所述的硅片边缘检测装置，所述方法包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述干涉条纹的光弹性图像，分析所述多个采样点处的应力状态，具体包括：

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，应用于如权利要求7所述的硅片边缘检测装置，其特征在于，所述方法还包括：

技术总结
本公开提供一种硅片边缘检测装置及方法，该装置包括：承载单元，可承载待测硅片且带动待测硅片周向转动，待测硅片周向边缘各位置所受的托载载荷相同；光源单元，用于发射预定波长的检测偏振光，将检测偏振光以预定入射角度照射待测硅片边缘上的多个采样点，检测偏振光在入射点处分裂为两个线偏振光，两个线偏振光主应力方向垂直的的传播速度不同，以使两个线偏振光存在光程差而形成干涉条纹；获取单元，用于获取干涉条纹的光弹性图像；处理单元，用于根据干涉条纹的光弹性图像，分析多个采样点处的应力状态。本公开提供的硅片边缘检测装置及方法，有效遏制硅片来料不良造成的设备宕机等问题，减少设备维修时长，减少不良硅片数量，提高生产效率。

技术研发人员：陈伟龙
受保护的技术使用者：西安奕斯伟材料科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8