暗場半導(dǎo)體晶圓檢查裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種暗場半導(dǎo)體晶圓檢查裝置，按以下順序包括光源、集中器(7)、平行的第一和第二狹縫(13、14)和光電倍增管，光源用于沿著第一軸向晶圓發(fā)射入射光束，集中器(7)相對于通過第一和第二軸的平面對稱并且設(shè)置有沿著垂直于軸(該軸垂直于第一軸)的平面的橢圓形切割并且具有平行于第一軸的母線的反射鏡，平行的第一和第二狹縫(13、14)分別側(cè)面地設(shè)置在用于集中通過晶圓散射和通過集中器的第二和第一部分反射的光的點處的集中器的第一和第二部分(9，10)中，光電倍增管利用狹縫。
【專利說明】暗場半導(dǎo)體晶圓檢查裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體晶圓檢查的領(lǐng)域和檢查機器的領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明更具體地集中于為了檢測缺陷(尤其是被顆粒污染或劃痕)的目的的檢查。缺陷可對微電子產(chǎn)品的制造或通過制造一些非功能產(chǎn)品相關(guān)的納米技術(shù)有影響。在文獻US4，630，276和US4，740，708中提出了所謂的“暗場”檢查。由于通過黑暗的圖像表示不存在缺陷，因此該檢查被稱為暗場檢查。在不存在任何缺陷的情況下，入射光束被反射。重點在于通過半導(dǎo)體晶圓的被檢查表面散射的光。在存在缺陷的情況下，入射光束的一部分被散射。然后，經(jīng)散射的光子被捕獲，以便由此推斷與缺陷相關(guān)的信息。
[0003] 申請人:已確定需要緊湊的檢查機器，該緊湊的檢查機器具有高精確度、對缺陷的方向的不是非常敏感、具有低制造成本和短的檢查時間。
[0004]本發(fā)明將改善該狀況。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]用于檢查半導(dǎo)體晶圓的裝置按照這個順序包括光源、集中器、第一和第二平行狹縫、位于每個狹縫內(nèi)用于收集光的構(gòu)件以及用于測量所收集的光的光強度的構(gòu)件，光源沿著第一軸向晶圓發(fā)射入射光束，集中器設(shè)置有相對于通過第一和第二軸的平面對稱、具有在垂直于第二軸的平面中的橢圓形的截面、具有平行于第一軸的母線的反射鏡，其中第二軸垂直于第一軸，第一和第二平行狹縫分別在通過晶圓散射和通過集中器的第一和第二部分反射的光的集中點處的集中器的第一和第二部分中橫向地形成。因此可能收集通過半導(dǎo)體晶圓的表面散射的光的非常大的部分并且可能將它向平行狹縫發(fā)送并且用于被檢查的表面。
[0006]在實施方案中，入射光束通過集中器的第一和第二部分之間。經(jīng)反射的光束可通過集中器的第一和第二部分。
[0007]在實施方案中，沿著第二軸的集中器的長度大于晶圓的直徑。因此，優(yōu)化用于收集被散射的光的比率。
[0008]在實施方案中，在集中器的頂部處形成狹縫，以便使入射光束通過，所述狹縫沿著第二軸伸長。
[0009]在實施方案中，該裝置包括用于通過所述晶圓的邊緣固定晶圓的構(gòu)件，該構(gòu)件包括支撐指狀物和至少一個固定狹口。
[0010]在實施方案中，集中器的每個部分具有基本上定位在其他部分的狹縫中的來自橢圓的兩個焦點中的焦點。其他焦點基本上定位在入射光束與晶圓的表面的交會的點處。因此，兩個部分具有在該交會點中的共同的焦點。通過晶圓散射和通過集中器的每個部分反射的光束集中于其他部分的狹縫中。集中器的部分的焦點定位在其他部分的狹縫的位置處。光收集構(gòu)件包括設(shè)置有兩個端的光纖的網(wǎng)絡(luò)，光纖的網(wǎng)絡(luò)的一端定位在相對的橢圓形反射器的焦點中的一個上。光纖的網(wǎng)絡(luò)的第二端可使光傳感器將光束轉(zhuǎn)化成電信號。
[0011]在實施方案中，第一軸與晶圓垂直。經(jīng)反射的光束通過與入射光束相同的路徑。
[0012]在實施方案中，裝置包括用于使晶圓相對于入射光束平行于第三軸平移的機構(gòu)，第三軸垂直于第一和第二軸。裝置可包括用于沿著第二軸平移地移動入射光束的位置的特定掃描機構(gòu)。因此，可能通過掃描晶圓的表面的來檢查晶圓的表面。
[0013]在實施方案中，裝置包括用于使晶圓沿著平行于第一軸的軸相對于入射光束旋轉(zhuǎn)的機構(gòu)。旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括多臂支撐件，多臂支撐件配置成用于支撐板和以選擇的角度樞轉(zhuǎn)該板?？赡茉趦蓚€檢查步驟中使晶圓樞轉(zhuǎn)90°的角度，以進行交叉檢查，從而提供對晶圓表面的缺陷的全向檢查。
[0014]在實施方案中，橢圓形反射鏡由具有共同焦點的兩個不同的橢圓限定。共同焦點定位在入射光束和襯底的被檢查表面的交叉位置處。每個橢圓的其他焦點定位在在其他橢圓中形成的狹縫上，其他橢圓限定其他反射鏡部分，該狹縫是在發(fā)現(xiàn)光收集構(gòu)件處(例如，光纖的網(wǎng)絡(luò)的端部)的狹縫。
[0015]在實施方案中，光源按照這個順序包括用于發(fā)射入射光束的激光發(fā)射器、光學(xué)隔離器、光束擴展器(也稱為擴展器)、旋轉(zhuǎn)式多邊反射鏡和F - Theta透鏡，F(xiàn) - Theta透鏡定位在旋轉(zhuǎn)式多邊反射鏡的下游以使光束的位移相對于焦平面線性化。多邊反射鏡的旋轉(zhuǎn)允許垂直于晶圓的平移位移的方向的入射光束的掃描。裝置可包括第一偏轉(zhuǎn)反射鏡和第二偏轉(zhuǎn)反射鏡，第一偏轉(zhuǎn)反射鏡定位在光學(xué)隔離器和光束擴展器之間，第二偏轉(zhuǎn)反射鏡定位在F - Theta透鏡和晶圓之間。
[0016]有利地，提供以上所描述的成組兩個裝置。兩個裝置彼此面對定位，以同時檢查相同晶圓的兩個面。優(yōu)選地采用不同波長的入射光束進行檢查。
[0017]在實施方案中，用于檢查半導(dǎo)體晶圓的裝置包括用于向晶圓發(fā)射入射光束的光源、用于成形通過晶圓散射的光的構(gòu)件、用于處理成形的光的構(gòu)件以及用于旋轉(zhuǎn)晶圓的機構(gòu)，該機構(gòu)包括配置成用于支撐晶圓和將晶圓旋轉(zhuǎn)所選擇的角度的多臂支撐件。入射光束位于基本上平面的蓋中。
[0018]在實施方案中，支撐件的臂以星形配置定位。
[0019]在實施方案中，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)定位在距離入射光束的路徑一段距離處。
[0020]在實施方案中，多臂支撐件配置成用于將晶圓樞轉(zhuǎn)90°的角度。
[0021 ] 在實施方案中，用于檢查半導(dǎo)體晶圓的裝置包括用于同時檢查晶圓的相對面的兩個對稱部分。每個部分包括向晶圓發(fā)射入射光束的光源、用于成形通過晶圓散射的光的構(gòu)件、接收成形的光的濾波器、用于處理經(jīng)濾波的光的構(gòu)件，每個部分的光源是單色的，并且波長移位至少2%。
[0022]有利地，波長的移位大于10nm。
[0023]在實施方案中，用于檢查半導(dǎo)體晶圓的裝置包括用于發(fā)射入射光束的光源、光束擴展器、旋轉(zhuǎn)式多邊反射鏡和F - Theta透鏡，F(xiàn) - Theta透鏡定位在旋轉(zhuǎn)式多邊反射鏡的下游，以使光束的位移相對于焦平面線性化。為了減小整個尺寸，矩形偏轉(zhuǎn)反射鏡可定位在F - Theta透鏡和晶圓之間。偏轉(zhuǎn)反射鏡可定位在光學(xué)隔離器和光束擴展器之間的上游。
[0024]在實施方案中，裝置包括用于控制通過晶圓散射的光的構(gòu)件和用于處理所收集的光的構(gòu)件。
[0025]因此，當(dāng)晶圓以平移移動時，入射光束在晶圓的寬度上執(zhí)行掃描，同時保持到表面的垂直或準(zhǔn)垂直入射。為了保持垂直或準(zhǔn)垂直的入射光束，通過矩形偏轉(zhuǎn)反射鏡將入射光從F - Theta透鏡的出口向晶圓送回。
[0026]一種用于檢查半導(dǎo)體晶圓的方法，該方法包括:
[0027]-通過發(fā)射光源沿著第一軸向晶圓發(fā)射入射光束，
[0028]-通過集中器的第一和第二部分使通過晶圓的表面散射的光向第一和第二平行狹縫集中，集中器設(shè)置有相對于通過第一和第二軸的平面對稱、具有沿著垂直于第二軸的平面的橢圓形截面并且具有平行于第一軸的母線的反射鏡，其中第二軸垂直于第一軸，第一和第二狹縫分別在通過晶圓散射和通過集中器的第二和第一部分反射的光的集中點處的所述第一和第二部分中橫向地形成。
[0029]-收集在每個狹縫中的光，以及
[0030]-測量所收集的光的光強度。
[0031]入射光束和經(jīng)反射的光束可通過集中器的第一部分和第二部分之間。在第一檢查步驟和第二檢查步驟之間，晶圓可圍繞平行于第一軸的軸旋轉(zhuǎn)90°。所述旋轉(zhuǎn)可在允許晶圓遠(yuǎn)離集中器的兩個平移步驟中執(zhí)行。該平移可在垂直于第一軸的平面中執(zhí)行。在檢查步驟過程中，晶圓沿著第二軸平移地移動，從而允許入射光束覆蓋晶圓的表面。通過沿著垂直于第二軸的第三軸移動光束掃描晶圓的表面。檢查步驟包括發(fā)射相干光的入射光束、防止經(jīng)反射的光束到達(dá)發(fā)射發(fā)射器的光學(xué)隔離、擴展光束(還稱為擴展)、通過旋轉(zhuǎn)式多邊反射鏡掃描將靜態(tài)入射光束轉(zhuǎn)換成沿著垂直于第一和第二軸的第三軸移動的入射光束、以及使光束的移動相對于焦平面線性化。線性化可通過F - Theta透鏡執(zhí)行。
[0032]在實施方案中，檢查步驟包括采用彼此面對的類似的裝置同時檢查晶圓的上部表面和下部表面，入射光束具有不同的波長。波長的差異可大于2%。波長的差異可大于1nm0
[0033]在實施方案中，檢查步驟包括成形通過晶圓散射的光，通過光電倍增管檢測經(jīng)散射的光的方向，經(jīng)檢查的光的處理。光的處理可包括測量經(jīng)散射的光的量以及在晶圓的不同角度位置的兩個連續(xù)的檢查步驟過程中將經(jīng)散射的光強度與晶圓的給定區(qū)域匹配。
[0034]根據(jù)所選擇的模式，檢查處理前表面、后表面或晶圓的兩個表面。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]根據(jù)閱讀完全作為非限制示例和通過所附附圖示出的一些實施方案的詳細(xì)描述，本發(fā)明將被更好地理解，其中:
[0036]-圖1為用于檢查半導(dǎo)體產(chǎn)品的裝置的示意圖；
[0037]-圖2為檢查裝置的發(fā)射路徑和接收路徑的立體圖；
[0038]-圖3為發(fā)射路徑的詳細(xì)視圖；
[0039]-圖4為接收路徑的詳細(xì)視圖；
[0040]-圖5為兩個接收路徑的截面圖；
[0041]-圖6和7為檢查裝置的兩個立體圖，上部的檢查路徑被覆蓋并且存在用于使半導(dǎo)體產(chǎn)品樞轉(zhuǎn)的機構(gòu)；
[0042]-圖8為用于使與被覆蓋的發(fā)射路徑相關(guān)的半導(dǎo)體產(chǎn)品樞轉(zhuǎn)的機構(gòu)的立體圖；
[0043]-圖9為檢查裝置的正視圖；
[0044]-圖10為檢查裝置的立體圖；
[0045]-圖11為檢查裝置的電氣示意圖；
[0046]-圖12為檢查方法的步驟的流程圖。

【具體實施方式】
[0047]在它們制造結(jié)束時，檢查一般被稱為半導(dǎo)體晶圓的半導(dǎo)體產(chǎn)品。尋找可能的缺陷，缺陷一般表現(xiàn)為在晶圓的表面處的形狀異質(zhì)性。就在無塵室中占據(jù)額外的空間是高成本的而言，應(yīng)當(dāng)采用緊湊的機器可靠并且迅速地進行這種檢查。
[0048]更具體地，需要采用大約幾十納米的敏感度(通常在經(jīng)拋光的硅晶圓上或另一襯底上為50nm)檢測缺陷。用于檢測和表征這些缺陷的能力應(yīng)當(dāng)對檢測的方向非常不敏感，同時能夠在小于30秒在具有300mm的直徑的晶圓的兩個表面上被執(zhí)行。為了這個目的， 申請人:已經(jīng)開發(fā)了圖1所示的機器。該機器包括上部發(fā)射路徑1、下部發(fā)射路徑2、上部接收路徑3和下部接收路徑4。
[0049]接收路徑3和4連接至元件5 (例如，設(shè)置有用于處理來自檢測器的數(shù)據(jù)的計算機)以分析所獲得的數(shù)據(jù)。發(fā)射路徑I和2和接收路徑3和4具有在檢查期間在功能上相對于晶圓6對稱的結(jié)構(gòu)。晶圓6呈現(xiàn)為圓盤，該圓盤具有100、150、200、300或450mm的典型直徑和可從幾百微米到幾毫米范圍的厚度。發(fā)射路徑I和2還在結(jié)構(gòu)上相對于晶圓6的平面對稱。
[0050]每個接收路徑3、4包括光學(xué)集中器7、8。光學(xué)集中器7、8呈現(xiàn)為具有軸Y同時在平面X — Z中具有半橢圓形的截面形狀的柱面反射鏡(在幾何意義上)。軸X與晶圓6垂直。反射鏡沿著Y軸的長度大于晶圓的直徑。集中器7、8沿著軸Z的尺寸可小于晶圓6的直徑。這提供了低的笨重度(encombrement)。
[0051]集中器7、8包括相對于平面X — Y的兩個對稱部分。接收路徑3的集中器7包括第一部分9和第二部分10。接收路徑4的集中器8包括第一部分11和第二部分12。每個集中器7、8的第一和第二部分在它們的對稱面附近略微斷開，從而在所述部分9和10、11和12之間留下狹縫13、14。通過發(fā)射路徑I和2發(fā)出的入射光束分別通過狹縫13和14。發(fā)射路徑1、2的入射光束與軸X平行。發(fā)射路徑1、2的入射光束在X — Z平面中垂直于晶圓6的對應(yīng)的表面并且在X — Y平面中準(zhǔn)垂直于晶圓6的對應(yīng)的表面。晶圓6位于集中器7和8之間，集中器7和8分別在距離晶圓6的下部和上部邊緣的較小距離處。
[0052]集中器7、8的每個部分9、10、11、12設(shè)置有沿著Y軸的細(xì)長的狹縫15、16、17、18。細(xì)長的狹縫15、16、17、18與狹縫13和14平行。細(xì)長的狹縫15、16、17、18被定位成使得通過晶圓6所散射的光被集中器7、8的部分9、10、11、12的反射鏡的表面向所述狹縫15、16、
17、18反射，該晶圓由來自發(fā)射路徑1、2的入射光束照射。因此，除發(fā)射路徑1、2之外，集中器7、8也相對于Y — Z平面對稱。第一部分9以橢圓形雕刻(s’ inscrit)，該橢圓形由位于細(xì)長的狹縫16中的第一焦點和位于入射光束和晶圓6的上部表面共同的位置中的第二焦點限定。第二部分10以橢圓形雕刻，該橢圓形由位于細(xì)長的狹縫15中的第一焦點和位于入射光束和晶圓6的上部表面共同的位置中的第二焦點限定。第一部分11以橢圓形雕亥IJ，該橢圓形由位于細(xì)長的狹縫18中的第一焦點和位于入射光束和晶圓6的下部表面共同的位置中的第二焦點限定。第二部分12以橢圓形雕刻，該橢圓形由位于細(xì)長的狹縫17中的第一焦點和位于入射光束和晶圓6的下部表面共同的位置中的第二焦點限定。
[0053]接收路徑3、4包括光纖19、20、21、22的網(wǎng)絡(luò)和檢測器23、24、25、26，光纖19、20、2U22的網(wǎng)絡(luò)安裝在所述狹縫15、16、17、18中以用于收集在所述狹縫中的經(jīng)集中的光。檢測器可以是光電二極管或優(yōu)選為光電倍增管。光電倍增管提供低噪聲水平、短響應(yīng)時間(例如，小于2ns)和顯著尺寸的敏感區(qū)域。
[0054]分析元件5繼續(xù)進行閾值處理(seuilage)。當(dāng)光強度超過用戶定義的閾值時，記錄入射光束在晶圓6上的位置(y，z)以及光強度峰值的最大強度IMAX的值。該信息允許在襯底上構(gòu)造缺陷的定位映射圖和它們的尺寸。
[0055]在圖2中已經(jīng)示出發(fā)射路徑I和接收路徑3。光纖19和20的網(wǎng)絡(luò)在一端具有適合于對應(yīng)的狹縫15、16中的一個的長度并且在連接至檢測器23、24的端具有允許應(yīng)用緊湊結(jié)構(gòu)的檢測器23、24的分組排列。此外，光纖的柔韌性提供以相對自由的方式相對于狹縫
15、16定位檢測器23、24的可能性。在此，檢測器23、24明顯高于集中器7定位。換句話說，檢測器23、24距離為用于半導(dǎo)體晶圓的位置相對遠(yuǎn)，從而允許使附近的空間清楚。
[0056]此外，檢測與光纖無關(guān)的缺陷的定位在于，根據(jù)入射光束的位置和晶圓沿著Z軸的位置進行檢測，與源自于該位置的相關(guān)的信息和這種光信號不是必須的，從而允許簡化數(shù)據(jù)的處理。
[0057]發(fā)射路徑I包括定位在板31上的激光發(fā)射器30、光學(xué)隔離器32、光束擴展器33、旋轉(zhuǎn)式多邊反射鏡34、F - Theta透鏡35。板31支撐激光發(fā)射器30、光學(xué)隔離器32、光束擴展器33、旋轉(zhuǎn)式多邊反射鏡34和F - Theta透鏡35。并且，提供偏轉(zhuǎn)反射鏡36和矩形偏轉(zhuǎn)反射鏡37。激光發(fā)射器30能夠在包括在I和200mw之間的功率下發(fā)射具有包括在330nm和670nm之間的波長的光束。定位激光發(fā)射器30,以發(fā)射平行于Z軸定向的光束。光學(xué)隔離器32防止被其他光學(xué)元件或被檢查的表面反射的光束到達(dá)激光發(fā)射器30。激光發(fā)射器30實際上可由于反射光束而不穩(wěn)定。光學(xué)隔離器32可以是偏振相關(guān)的隔離器。與光學(xué)隔離器32不對齊的任何狀態(tài)的偏振會被拒絕或吸收，因此不傳輸至激光發(fā)射器30。光學(xué)隔離器32包括偏光器，偏光器以平行于將被隔離的源的偏振的偏振軸取向。通過法拉第效應(yīng)，光學(xué)隔離器32通過遭受來自永磁體的恒定磁場的具有強費爾德常數(shù)的材料產(chǎn)生入射光束的偏振的旋轉(zhuǎn)。返回路徑的光束還看到它在相同方向中偏振旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的角度被增加以使得總的旋轉(zhuǎn)為90°。通過在朝向源的它的傳播中的偏光器阻斷對于90°旋轉(zhuǎn)的偏振的返回路徑的光束。光學(xué)隔離器32沿著Z軸定位。偏轉(zhuǎn)反射鏡36定位在光學(xué)隔離器32和光束擴展器33之間并且確?；迳现苯堑钠D(zhuǎn)。
[0058]光束擴展器33平行于Y軸對齊。光束擴展器33可具有大約2到10的縮放因子。光束擴展器33為開普勒(即，具有兩個正焦距的透鏡)或伽利略(即，具有一個正焦距的透鏡和具有一個負(fù)焦距的透鏡)類型。
[0059]旋轉(zhuǎn)式反射鏡34安裝成具有在光束擴展器33下游的平行于X軸的旋轉(zhuǎn)軸。旋轉(zhuǎn)式反射鏡34包括平行于Y - Z平面的兩個基本上平面的表面，該Y — Z平面由形成規(guī)則分布的面34a的多邊形輪廓限定。多邊反射鏡34的面34a以相對于平行于X軸的軸中心對稱地安裝。面34a為平面。在這里，多邊反射鏡34包括12個面。多邊反射鏡34相對于光束擴展器安裝，使得來自光束擴展器的光束以大約45°的平均角度到達(dá)多邊反射鏡34的面34a。多邊反射鏡34的面34a根據(jù)分散的界限向F - Theta透鏡35反射通過光束擴展器33的經(jīng)發(fā)射的光束。
[0060]在圖2中，已經(jīng)示出在多邊反射鏡34下游的光束的界限40、41或極限位置。來自多邊反射鏡34的掃描光束基本上在極限位置40和41之間的Y — Z平面中移動。多邊反射鏡34確保對來自光束擴展器33的經(jīng)擴展的光束的基本上直角的偏轉(zhuǎn)。多邊反射鏡34的角度位置確定掃描光束的位置。多邊反射鏡34保持在穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)速度，從而通過簡單地獲得在反射鏡的每次旋轉(zhuǎn)時發(fā)射的帶時間標(biāo)記的信號提供永久地知道角度位置的可能性。信號的日期和通過計算距離所述日期經(jīng)過的時間提供反射鏡的角度位置，并因此得到入射光束的位置。
[0061]F - Theta透鏡35沿著Z軸定位并且接收在多邊反射鏡34的出口處的掃描光束。F - Theta透鏡35聚焦于從多邊反射鏡34接收掃描光束的平面中。F - Theta透鏡35使光束的位移相對于焦平面線性化。F - Theta透鏡35允許襯底在垂直或準(zhǔn)垂直入射下被掃描，同時通過使位移線性化保持在將被檢查的表面上的焦平面。
[0062]通過F - Theta透鏡35發(fā)射的經(jīng)線性化的光束具有分散的界限。經(jīng)線性化光束被定位在平行于Y - Z平面的平面中。經(jīng)線性化的光束到達(dá)矩形偏轉(zhuǎn)反射鏡37并且在界限42和43之間移動位置。矩形偏轉(zhuǎn)反射鏡37以在平行于X，Y平面的平面中的基本上直角向狹縫13送回經(jīng)線性化的光束，狹縫13形成于集中器7的第一部分9和第二部分10之間。入射光束然后可到達(dá)圖1中可見的晶圓6。
[0063]在圖2所示的實施方案中，發(fā)射路徑I的全部元件被安裝在板31上，由此獲得不僅模塊化而且緊湊的結(jié)構(gòu)。板31實際上可拆卸以用于維修或例如在光學(xué)實驗臺上的測試操作。板31和檢測器23和24置于框架38上。
[0064]在圖7中，檢查裝置顯示具有發(fā)射路徑1、2和用蓋保護的接收路徑3、4。第一蓋41覆蓋板31。第二蓋42圍繞集中器7。第三蓋43圍繞矩形偏轉(zhuǎn)反射鏡37和集中器7之間的光束。在圖7中，已經(jīng)省略光纖的網(wǎng)絡(luò)和檢測器。在圖8中，為了更好地理解所示出的元件，已進一步省略框架。相反，在圖9和10中，已示出框架38、光纖19至22的網(wǎng)絡(luò)和檢測器23至26。當(dāng)然，在檢查裝置的安裝端部增加外殼，以便保護其元件和緊挨著檢查裝置的操作者，尤其是用于捕獲在其光路中將被散射的雜散光，以便限制光測量噪聲。
[0065]發(fā)射路徑1、2和接收路徑3、4是相對于框38固定的。
[0066]檢查裝置包括用于移動晶圓6的機構(gòu)44。位移機構(gòu)44包括支撐件45和夾具，夾具設(shè)置有作用在晶圓6的周界的狹口(michoires) 46。狹口 46可與晶圓6的下部和上部表面的外部區(qū)域接觸。外部區(qū)域為大約I至3mm的限制寬度。從電子的角度看，外部區(qū)域是不活動的。位移機構(gòu)44包括Z軸的兩個滑槽47、48和線性致動器49，線性致動器49能夠在用于裝載一卸載晶圓的位置、用于旋轉(zhuǎn)晶圓的位置、和檢查區(qū)域之間移動夾具支撐件45的位置。線性致動器49安裝在滑槽47上?；?7、48安裝在框架38的桿上?；?7、48是平行的。在滑槽47、48和夾具支撐件45之間，位移機構(gòu)44包括在每一側(cè)上的橫向凸緣
50。此處，凸緣50呈現(xiàn)為U形切割板。凸緣50的底部連接到滑槽47、48并且凸緣50的頂部附接到夾具支撐件45。在U形的中央，在凸緣50中形成孔51，以便于維護。在圖7中，用于裝載一卸載晶圓的機構(gòu)52通過所述孔是可見的。裝載一卸載機構(gòu)52可以是裝置或另一機器的一部分，同時與檢查裝置相互作用。
[0067]裝載一卸載位置和樞轉(zhuǎn)位置為極限位置。檢查區(qū)域開始于接近裝載一卸載位置并且在到距離樞轉(zhuǎn)位置的一段距離處結(jié)束。在裝載一卸載位置中，夾具支撐件45沿著Z軸位于上部集中器7和下部集中器8的一側(cè)上。在裝載一卸載位置中，狹口 46位于上部發(fā)射路徑和下部發(fā)射路徑的板31之間。在樞轉(zhuǎn)位置中，夾具支撐件45沿著Z軸位于上部集中器7和下部集中器8的另一側(cè)上。線性致動器49沿著Z軸平移地定位晶圓6。位移機構(gòu)44通過框架38的下部部分支撐。
[0068]在沿著Z軸與裝載一卸載機構(gòu)52相對的檢查裝置的一側(cè)上安裝旋轉(zhuǎn)器53，旋轉(zhuǎn)器53能夠圍繞X軸旋轉(zhuǎn)晶圓6。旋轉(zhuǎn)器53附接到框架38。旋轉(zhuǎn)器53包括致動器54和晶圓支撐件55。支撐件55安裝在致動器54的軸上。支撐件55包括以星形配置的多個臂56，例如，具有四個臂的橫桿。臂56包括適合于承受晶圓6的下部表面的上部表面。臂56的上部表面定位在Y — Z平面中。旋轉(zhuǎn)器53設(shè)置有具有小沖程(例如，大約幾毫米)的垂直平移致動器57，以用于提升晶圓6并且允許其樞轉(zhuǎn)同時避免與狹口 46接觸。調(diào)節(jié)臂56的上部表面的高度使得在向上平移中的旋轉(zhuǎn)器53在小的距離上支撐晶圓6，然后晶圓6將置于臂56的所述上部表面上，同時相對于狹口 46自由旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)器53然后旋轉(zhuǎn)晶圓6并且而后通過致動器57在向下平移中向旁邊移動。在晶圓6向樞轉(zhuǎn)位置移位的過程中，旋轉(zhuǎn)器53保持到晶圓6和到位移機構(gòu)44的距離，晶圓6相對于旋轉(zhuǎn)器在Y - Z平面中自由移動。
[0069]圖11示出了檢查裝置的簡化的電子示意圖。如在該圖中可看到的，檢查裝置包括控制模塊60、源模塊62、照明模塊64、接收模塊66、移位模塊68、樞轉(zhuǎn)模塊70、以及存儲模塊72。
[0070]控制模塊60包括照明控制器74、接收控制器76和中央控制器78。照明控制器74控制源模塊62和照明模塊64，并且可任選地與接收控制器76交換同步數(shù)據(jù)。接收控制器76控制接收模塊66并且從接收模塊66和從位移模塊68接收數(shù)據(jù)。中央控制器78控制源模塊62、照明模塊64、接收模塊66、位移模塊68、樞轉(zhuǎn)模塊70、存儲器72、照明控制器74和接收控制器76，并且反過來從所有這些元件接收數(shù)據(jù)。
[0071]圖12示出了檢查順序的一般示例。在操作110中，取來并定位晶圓6。這包括通過裝載一卸載機構(gòu)52將晶圓6裝載到檢查裝置中、通過夾住夾具支撐件45的狹口 46考慮晶圓6、以及通過移位機構(gòu)的平移將晶圓6從裝載位置移位到檢查區(qū)域。
[0072]接著，通過以穩(wěn)定速度旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)式掃描反射鏡34，在操作120中發(fā)起照明，尤其是通過接通激光發(fā)射器30。
[0073]然后在操作130中執(zhí)行采集循環(huán)。該循環(huán)包括光束沿著Y軸的晶圓6的表面的第一條線傳播和通過檢測器23、24檢測通過晶圓6的表面散射、通過集中器7反射、并且通過光纖19、20的網(wǎng)絡(luò)傳播的光子。
[0074]接著，通過與裝載位置相對的位移機構(gòu)的平移，晶圓6在檢查區(qū)域中移動不小于沿著Z軸的光束的寬度的距離，并且然后光束覆蓋下一條線并且重復(fù)檢測。
[0075]在第N次循環(huán)，光束覆蓋沿著Y軸的晶圓6的表面的第N條線，并且檢測器23、24檢測通過晶圓6的表面散射、通過集中器7反射、并且通過光纖19、20的網(wǎng)絡(luò)傳播的光子。接著，通過與裝載位置相對的移位機構(gòu)44的平移，在檢查區(qū)域中移動晶圓6的位置小于沿著Z軸的光束的寬度的距離。
[0076]重復(fù)循環(huán)直到晶圓6的表面的最后一條線已被光束覆蓋，并且然后操作140檢查晶圓6是否已沿著所有所需方向被掃描。如果是這種情況，在操作150中將晶圓然后從檢查裝置中取出，這包括通過移位機構(gòu)44的平移將晶圓6從檢查區(qū)域移位到卸載位置、松開夾具支撐件45的狹口 46、并且通過裝載一卸載機構(gòu)52將晶圓6從檢查裝置中卸載，以及斷開激光發(fā)射器30。
[0077]當(dāng)需要其他檢查取向時，在操作160中樞轉(zhuǎn)晶圓6。操作160包括通過移位機構(gòu)44的平移將晶圓6從檢查區(qū)域移位到樞轉(zhuǎn)位置、松開夾具支撐件45的狹口 46并且通過旋轉(zhuǎn)器53的向上移動將晶圓推動到旋轉(zhuǎn)器53的臂56上、旋轉(zhuǎn)晶圓6包括在0°和360°之間的角度、通過旋轉(zhuǎn)器53排除界限、向下移動旋轉(zhuǎn)器53、夾住夾具支撐件45的狹口 46。為了這個目的，致動器57產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)器53的垂直平移，以便提升晶圓6并且允許其樞轉(zhuǎn)，同時避免與平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)的狹口 46接觸。
[0078]接著，檢查順序沿著新的檢查方向恢復(fù)到操作130，該新的檢查方向為用于與剛剛已經(jīng)完成的操作130的循環(huán)方向相反地平移移位機構(gòu)的方向。
[0079]這里所描述的示例特別提供彼此垂直的兩個檢查方向的使用。因此，需要單個樞轉(zhuǎn)機構(gòu)。如果需要超過兩個檢查方向，提供用于在檢查裝置的每個端部處樞轉(zhuǎn)晶圓的機構(gòu)是有利的。如上所看到的，在一旦已經(jīng)使用所有的檢查方向，則在操作150中晶圓6而后被從裝置取出。
[0080]在具有對稱的向上/向下發(fā)射和接收路徑的檢查裝置的情況下，用于接通激光發(fā)射器30、用于使光束覆蓋晶圓6的線、以及用于通過檢測器23至26檢測的步驟是基本上同時的。光束的波長是不同的，使得可區(qū)分以被表面散射，或通過在出或入光路過程中通過元件寄生反射或散射的形式的來自光束的光，從而允許檢查與入射光束相對的表面。為了這個目的，檢測器23至26可包括頻率濾波器或可被調(diào)節(jié)用于檢測具有足夠窄的帶通的特定波長。晶圓的線的概念是虛擬的:這些是在逐步移位晶圓的過程中通過光束覆蓋的帶。
[0081]通過對足夠數(shù)量的光子或足夠的光強度的每一個檢測，與通過晶圓6的位置確定的、通過沿著Z軸的移位44的位置和通過旋轉(zhuǎn)式反射鏡34的角度位置已知的沿著Y軸的光束的位置已知的晶圓6的表面的對應(yīng)的位置的坐標(biāo)相關(guān)。
[0082]本發(fā)明還涉及一種用于檢查半導(dǎo)體晶圓的裝置，包括用于向晶圓發(fā)射平面入射光束的光源、用于成形通過晶圓散射的光的構(gòu)件、用于處理成形的光的構(gòu)件、以及用于旋轉(zhuǎn)晶圓的機構(gòu)，該機構(gòu)包括配置成用于支撐晶圓和將該晶圓樞轉(zhuǎn)所選擇的角度的多臂支撐件。替代地，多臂支撐件可以星形配置進行配置。
[0083]本發(fā)明還涉及一種用于檢查半導(dǎo)體晶圓的裝置，其特征在于，該裝置包括用于同時檢查晶圓的相對面的兩個對稱的部分，每個部分包括用于向晶圓發(fā)射平面入射光束的光源、用于成形通過晶圓散射的光的構(gòu)件、接收成形的光的濾波器、用于處理經(jīng)濾波的光的構(gòu)件、每個部分的光源是單色的，并且波長移位至少2%。該裝置可具有用于每個面的波長之間的1nm的增量。
[0084]本發(fā)明還涉及一種用于檢查半導(dǎo)體晶圓的裝置，其特征在于，該裝置包括用于發(fā)射入射光束的激光源、光束擴展器、旋轉(zhuǎn)式多邊反射鏡、以及位于旋轉(zhuǎn)式多邊反射鏡下游的F - Theta透鏡以用于使光束的位移相對于焦平面線性化。
[0085]該裝置可包括檢測反射鏡，檢測反射鏡可以是矩形、和/或用于成形通過晶圓散射的光的構(gòu)件、和/或用于處理成形的光的構(gòu)件、和/或光學(xué)隔離器，并且/或者可采用寬場操作。
【權(quán)利要求】
1.一種用于檢查半導(dǎo)體晶圓的裝置，其特征在于，所述裝置按照這個順序包括光源、集中器(7)、第一和第二平行的狹縫(15，16)和光電倍增管，所述光源用于沿著第一軸向晶圓發(fā)射入射光束，所述集中器(7)相對于通過第一和第二軸的平面對稱并且設(shè)置有具有沿著垂直于第二軸的平面的橢圓形截面并且具有平行于所述第一軸的母線的反射鏡，其中所述第二軸垂直于所述第一軸，所述第一和第二平行的狹縫(15，16)分別在通過所述晶圓散射和通過所述集中器的第二和第一部分反射的光的集中點處的集中器的第一和第二部分(9，10)中橫向地形成，并且每個狹縫一個光電倍增管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中沿著所述第二軸的集中器的長度大于所述晶圓的直徑。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的裝置，其中在集中器的頂部形成狹縫，以便使入射光束通過，所述狹縫沿著所述第二軸伸長。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的裝置，包括用于通過所述晶圓的邊緣固定晶圓的構(gòu)件，所述構(gòu)件包括支撐指狀物和至少一個保持狹口。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的裝置，包括光纖的網(wǎng)絡(luò)，所述光纖的網(wǎng)絡(luò)定位在每個狹縫和對應(yīng)的光電倍增器之間。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的裝置，其中第一垂直軸與所述晶圓垂直。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的裝置，包括用于平行于第一軸使晶圓相對于入射光束平移的機構(gòu)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的裝置，包括用于使晶圓沿著與第二軸平行的軸相對于入射光束旋轉(zhuǎn)的機構(gòu)，所述機構(gòu)包括多臂支撐件，所述多臂支撐件配置成用于支撐所述晶圓并使所述晶圓樞轉(zhuǎn)所選擇的角度。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的裝置，其中所述集中器的每個部分具有基本上定位在其他部分的狹縫中的第一焦點和基本上定位在入射光束和晶圓的表面的交會點處的第二焦點。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的裝置，其中所述光源按照這個順序包括用于發(fā)射入射光束的激光發(fā)射器、光學(xué)隔離器、光束擴展器、旋轉(zhuǎn)式多邊反射鏡和F - Theta透鏡，所述F - Theta透鏡定位在所述旋轉(zhuǎn)式多邊反射鏡的下游以使光束的位移相對于焦平面線性化。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，包括第一偏轉(zhuǎn)反射鏡和第二偏轉(zhuǎn)反射鏡，所述第一偏轉(zhuǎn)反射鏡定位在所述光學(xué)隔離器和所述光束擴展器之間，所述第二偏轉(zhuǎn)反射鏡定位在F - Theta透鏡和所述晶圓之間。
12.一種根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的成組兩個裝置，所述兩個裝置彼此面對定位，以采用不同入射光束波長同時檢查晶圓的兩個面。
【文檔編號】G01N21/94GK104169713SQ201280058849
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月10日
【發(fā)明者】P·加斯塔爾多, F·佩爾諾 申請人:阿爾塔科技半導(dǎo)體公司