倾斜入射光散射式硅片表面缺陷检测仪制造技术

一种倾斜入射光散射式硅片表面缺陷检测仪，其构成是：在所述的激光光源组件发出的光束前进的方向上，依次有双凹透镜和平凸透镜组成的扩束系统，双胶合聚焦透镜，光束经平面反射镜转折且聚焦倾斜入射在被测量硅片表面，硅片位于工作台上；两块凸面相对的平凸透镜构成的散射光收集镜头对散射光进行收集，光电探测器置于所述的收集镜头的焦点处，光电探测器的输出端接计算机，在硅片的反射光方向上设有一光学陷阱。本发明专利技术具有检测精度高、结构简单、体积小、信噪比高等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术与硅片有关，是利用光散射米氏理论，对集成电路制造中硅片表面的缺陷进行实时检测，特别是一种倾斜入射光散射式硅片表面缺陷检测仪。
技术介绍
由于硅片尺寸的不断增大和集成电路(IC)图形特征尺寸的急剧缩小，使得芯片结构更加复杂化，缺陷密度对成品率的影响显得越来越突出。芯片生产的每道工序都可能机械或人为地引入缺陷和沾污。这类问题如果不及时地发现并加以解决，就会导致生产线成品率大幅度下降。常规的硅片缺陷检测是靠光学显微镜或光学成像技术完成的，这种方法不仅检测速度慢，而且分辨率也很难满足大规模集成电路(VLSI)发展的要求。因为现代VLSI对电路芯片缺陷检测设备分辨率的要求通常为它最小线宽的1/3。例如，最小线宽为0.5μm的芯片要求其缺陷检测设备的分辨率小于0.2μm，如此高的分辨率，传统的检测技术已很难满足要求。近年来，针对各类表面缺陷的激光扫描散射检测技术得到了快速的发展。当聚焦的激光束在硅片表面扫描时，表面的缺陷会产生漫散射光。这些散射光中包含了缺陷的形状、种类和位置等丰富的信息。通过光电探测器收集这些散射光，同时选择调整激光束的入射角，光收集的空间角，不同类型的滤光器以及激光的波长、功率和光的偏振态等参数，使数据处理系统能增强探测的缺陷信号，抑制噪声信号，最终在观察系统中获得被检测缺陷的信号。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种倾斜入射光散射式硅片表面缺陷检测仪，该检测仪应具有结构简单、体积小、信噪比高、检测速度快等优点。本专利技术的技术解决方案如下 一种倾斜入射光散射式硅片表面缺陷检测仪，包括一激光光源组件，特征在于其构成如下在所述的激光光源组件发出的光束前进的方向上，依次有双凹透镜和平凸透镜组成的扩束系统，双胶合聚焦透镜，光束经平面反射镜转折且聚焦倾斜入射在被测量硅片表面，硅片位于工作台上；两块凸面相对的平凸透镜构成的散射光收集镜头对散射光进行收集，光电探测器置于所述的收集镜头的焦点处，光电探测器的输出端接计算机，在硅片的反射光方向上设有一光学陷阱。所述的收集镜头由两块凸面相对的平凸透镜构成，采用高折射率的玻璃材料，口径为30mm，工作距离为7～15mm时，其数值孔径N.A为0.7～0.85。本专利技术的技术效果经实验证明本专利技术倾斜入射光散射式硅片表面缺陷检测仪，探测表面缺陷尺寸小于0.2μm，检测速度为150秒检测完直径200mm的硅片。该检测仪具有结构简单、体积小、信噪比高、检测速度快等优点。附图说明图1是本专利技术倾斜入射光散射式硅片表面缺陷检测仪结构示意图。具体实施例方式请参阅图1。图1是本专利技术的倾斜入射光散射式硅片表面缺陷检测仪的结构示意图，由图可见，本专利技术倾斜入射光散射式硅片表面缺陷检测仪，其结构是在所述的激光光源组件1发出的光束前进的方向上，依次有双凹透镜2和平凸透镜3组成的扩束系统，双胶合聚焦透镜4，光束经平面反射镜5转折且聚焦倾斜入射在被测量硅片6表面，硅片6位于工作台11上；两块凸面相对的平凸透镜构成的散射光收集镜头8对散射光进行收集，光电探测器9置于所述的收集镜头8的焦点处，光电探测器9的输出端接计算机10，在硅片6的反射光方向上设有一光学陷阱7。该光陷阱(7)将反射光吸收，消除检测干扰。所述的收集镜头8由两块凸面相对的平凸透镜构成，采用高折射率的玻璃材料，口径为30mm，工作距离为7～15mm时，其数值孔径N.A为0.7～0.85。满足倾斜光入射的工作条件。本实施例中，激光光源组件1采用稳功率的半导体激光器，该激光器发出一束波长为532nm、功率为100mW的激光束，光斑形状为近似圆形、直径2mm，光束发散角2mrad，光束经由双凹透镜2和平凸透镜3组成的10×扩束系统进行扩束。双胶合聚焦透镜4的焦距为97mm，对所述的激光束聚焦，经平面反射镜5转折后以70°入射角聚焦于硅片6的表面上，由于是倾斜入射，焦斑为椭圆形状，大小约为60×20μm。反射光被光陷阱7吸收。硅片6随工作台11同时做平动和旋转运动，聚焦在硅片6表面的激光束遇到缺陷会产生漫散射光。这些散射光中包含了缺陷的形状、种类和位置等丰富的信息。收集镜头8主要由两片凸面相对的平凸透镜构成，采用了高折射率的玻璃材料，数值孔径达0.75，工作距离为12mm，增大了散射光收集立体角。光电探测器9置于收集镜头8的焦点处，散射点与探测器位置满足几何光学的物像关系。光电探测器9采用北京滨松光子技术有限公司型号为CR131-01的高灵敏度光电倍增管，光电探测器9的电脉冲信号输入计算机10进行分析并计数，最后得到被检测硅片表面粒径小于0.2μm缺陷的颗粒数。经实验证明本专利技术倾斜入射光散射式硅片表面缺陷检测仪，探测表面缺陷尺寸小于0.2μm，检测速度为150秒检测完直径200mm的硅片。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种倾斜入射光散射式硅片表面缺陷检测仪，包括一激光光源组件（１），特征在于其构成如下：在所述的激光光源组件（１）发出的光束前进的方向上，依次有双凹透镜（２）和平凸透镜（３）组成的扩束系统，双胶合聚焦透镜（４），光束经平面反射镜（５）转折且聚焦倾斜入射在被测量硅片（６）表面，硅片（６）位于工作台（１１）上；两块凸面相对的平凸透镜构成的散射光收集镜头（８）对散射光进行收集，光电探测器（９）置于所述的收集镜头（８）的焦点处，光电探测器（９）的输出端接计算机（１０），在硅片（６）的反射光方向上设有一光学陷阱（７）。

【技术特征摘要】
1.一种倾斜入射光散射式硅片表面缺陷检测仪，包括一激光光源组件(1)，特征在于其构成如下在所述的激光光源组件(1)发出的光束前进的方向上，依次有双凹透镜(2)和平凸透镜(3)组成的扩束系统，双胶合聚焦透镜(4)，光束经平面反射镜(5)转折且聚焦倾斜入射在被测量硅片(6)表面，硅片(6)位于工作台(11)上；两块凸面相对的平凸透镜构成的散射光收集镜头(8)对散射光进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：程兆谷，高海军，覃兆宇，张志平，黄惠杰，钱红斌，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]