專利名稱：檢測襯底上表面缺陷的方法以及使用該方法的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測襯底上表面缺陷的方法以及使用所述方法的設(shè)備，尤其適用于檢測半導(dǎo)體襯底的表面缺陷，特別是單晶襯底中的晶體微缺陷(crystallinemicro-defect)并確定其位置。
背景技術(shù)：
大家都知道，在制造例如專用于微電子、光電子應(yīng)用等的SOI (絕緣體上硅)襯底之類的半導(dǎo)體襯底的過程中會(huì)出現(xiàn)表面缺陷。 通常，通過SmartCut 工藝以及連續(xù)的熱處理工藝獲得所述襯底。 在這些熱處理過程中，襯底經(jīng)受溫度梯度和塑性變形，導(dǎo)致出現(xiàn)表面缺陷，這樣的
表面缺陷稱為有源層上的滑移線(slip lines)，會(huì)降低襯底質(zhì)量。 在熱處理過程中，通過例如環(huán)形支撐件或者具有三個(gè)或者四個(gè)支承點(diǎn)的支撐件之類的支撐件將SOI襯底固定到位。在高溫(例如超過IOO(TC的溫度)熱處理步驟中，夾持支撐件(retaining substrate)對襯底施加強(qiáng)力(high force)，特別是剪切應(yīng)力。這些力能使襯底變形，從而導(dǎo)致形成斷面，在斷裂以后，晶體結(jié)構(gòu)因?yàn)榛瑒?dòng)而移位，這種移位可以通過對應(yīng)的滑移線形式觀察到。移動(dòng)幅度的量級(jí)為l個(gè)納米，因此在表面上產(chǎn)生同樣尺寸的階梯。斷裂可能穿過襯底的一部分厚度，有時(shí)候能從襯底的后表面穿過襯底直到前表面。
例如，高質(zhì)量SOI型襯底要求以110(TC甚至超過120(TC的溫度進(jìn)行熱處理，這導(dǎo)致在熱處理過程中形成滑移線，特別是在襯底與將襯底固定到位的支撐件之間的接觸區(qū)域附近形成滑移線。 因此，環(huán)形支撐件通常會(huì)露出襯底外周的滑移線，而具有三個(gè)支承點(diǎn)的支撐件會(huì)使滑移線出現(xiàn)在配置為朝向支承點(diǎn)的襯底支承區(qū)域中?；凭€會(huì)損害絕緣層上的單晶硅的質(zhì)量，進(jìn)而損害隨后制造的電子元件的質(zhì)量。 不僅在SOI型異質(zhì)結(jié)構(gòu)中會(huì)觀察到這種缺陷，在其他類型的襯底，例如同質(zhì)單晶硅襯底中也會(huì)出現(xiàn)這種缺陷。 為了保持市售襯底的良好質(zhì)量，通常的做法是檢查這些襯底的表面，確定在制造過程中出現(xiàn)的任何滑移線。 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用單一的檢測技術(shù)很難快速可靠地檢測所有的滑移線。 如果使用行業(yè)中通用的幾種技術(shù)并對結(jié)果作比較，可以看出沒有一種技術(shù)能識(shí)別
所有的滑移線，特別是出現(xiàn)在襯底外周的滑移線。因?yàn)橐r底邊緣周圍的晶圓具有"圓形邊
緣"，導(dǎo)致不能收集光線，也就不能進(jìn)行測量，所以在襯底邊緣周圍不能使用基于檢測襯底
表面的反射光束和/或散射光的技術(shù)。因此在襯底外周超過幾毫米就不能分析襯底。 因此，試圖找到一種檢測工具，其能夠在單次測量中識(shí)別所有滑移線以及可以通
過光學(xué)方法檢測的例如表面出現(xiàn)的孔之類的其他類型的缺陷。 已經(jīng)存在被公認(rèn)為能夠?qū)嵱玫貦z測可以用光學(xué)方式檢測的幾乎所有缺陷(例如表面出現(xiàn)的滑移線或孔等等)的功能強(qiáng)大且復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
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但是，這些設(shè)備非常昂貴，并且只能以每小時(shí)大約7個(gè)襯底的速度分析襯底。 要符合工業(yè)生產(chǎn)需要必須達(dá)到每小時(shí)50個(gè)甚至100個(gè)襯底的速度。 檢測這種襯底上的滑移線缺陷的大部分方法都包括向襯底投射激光源發(fā)射的偏
振相干光，然后使用光檢測器(photo-detector)檢測被襯底反射的光。當(dāng)入射光束在襯底
表面被反射以后，光線被缺陷散射。光檢測器檢測以這種方式散射的光并確定以這種方式
散射的光量。例如在日本專利JP4042945和JP60122358中描述了這樣的方法。
這些方法的缺點(diǎn)是需要很長的顯影(development)時(shí)間，因此效率不高。這些方法不能檢測小幅度的滑移線。特別是，這些方法不能檢測襯底邊緣出現(xiàn)的滑移線(圓形邊緣使得不能滿意地收集反射光線)，盡管滑移線在邊緣出現(xiàn)特別頻繁。 日本專利JP3150859也描述了一種檢測半導(dǎo)體襯底中的滑移線的方法，其中，所述襯底放置在微分干涉顯微鏡下方，微分干涉顯微鏡設(shè)置了電視攝像機(jī)，電視攝像機(jī)連接到轉(zhuǎn)換器。所述轉(zhuǎn)換器將攝像機(jī)的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流的形式，該電流與限制缺陷檢測電流進(jìn)行比較。襯底沿著與顯微鏡中心線正交的至少兩個(gè)方向移位，從而檢查整個(gè)襯底表面。
這種方法有如下缺點(diǎn)首先，它只能用于檢測大的滑移線，其次，根據(jù)這種方法處理襯底的時(shí)間長，導(dǎo)致受分析襯底的供應(yīng)速度有限。 日本專利申請JP 2001/124538公開了一種檢測半導(dǎo)體晶片表面出現(xiàn)的諸如滑移線等的缺陷的方法和設(shè)備。該方法包括以下步驟向襯底投射由交替的光條紋(lightfringe)和暗帶(dark band)組成的圖案，從而產(chǎn)生被襯底表面反射的條紋。隨后，CCD傳感器捕捉被襯底反射的圖案的圖像，并且在顯示器屏幕上可視地檢測缺陷。
這種方法的缺點(diǎn)是不能檢測小缺陷且容易出現(xiàn)人為誤差。 現(xiàn)有技術(shù)US 2001/0033386公開了一種檢測物體的表面缺陷的光學(xué)系統(tǒng)，包括以下步驟向襯底投射由交替的光條紋和暗帶組成的圖案，從而產(chǎn)生被物體表面反射的條紋；將圖案與物體相對移位；獲取被物體反射的圖案的三個(gè)圖像的序列；以及根據(jù)US6750899，按照成像確定高度。按照條紋的相對相位的變化，確定圖像的每個(gè)像素的高度。
這種方法的缺點(diǎn)也是不能檢測小缺陷。 此外，不是所有這些方法都能有效地檢測在包括傳送一層的步驟以及隨后利用SmartCutTM工藝分離該層的步驟的制造過程中可能出現(xiàn)的所謂的"非傳送(non-transferred)"區(qū)域。這些ZNT區(qū)域?yàn)楸绢I(lǐng)域技術(shù)人員公知，并且對應(yīng)于分子接合不如分離機(jī)制一樣有效的區(qū)域，因此在這些區(qū)域中不傳送層。不能始終檢測到襯底邊緣的ZNT區(qū)域，特別是在由于襯底的圓形邊緣而不能進(jìn)行測量的區(qū)域。此外還發(fā)現(xiàn)在超過給定尺寸后，這些技術(shù)對檢測ZNT區(qū)域不是很有效。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的之一就是通過提出一種檢測半導(dǎo)體襯底表面缺陷的技術(shù)以及一種利用所述設(shè)計(jì)簡單、廉價(jià)的方法的設(shè)備，并且提供一種在30秒以內(nèi)快速檢測極小滑移線的裝置，從而克服上述所有缺點(diǎn)。 為了實(shí)現(xiàn)此目的，根據(jù)本發(fā)明，提出使用一種檢測襯底上例如"滑移線"等的表面缺陷的方法，所述襯底被設(shè)計(jì)為用于電子儀器、光電子儀器或類似儀器，所述方法的顯著之處在于至少包括以下步驟 向襯底上投射由交替的光條紋和暗帶組成的圖案，從而產(chǎn)生被所述襯底表面反射 的條紋， 將所述圖案與所述襯底沿著至少一個(gè)方向相對移位，從而將所述襯底上的所述圖 案的條紋移位， 通過傳感器獲得被所述襯底反射的圖案的至少三個(gè)圖像的序列，所述圖像對應(yīng)于 所述圖案的所述條紋的移位， 利用所述圖案的所述條紋的移位，確定所述襯底的表面的梯度，以及 利用所述襯底的表面的梯度變化，確定所述襯底上有沒有表面缺陷。 優(yōu)選地，所述圖案的所述條紋互相平行，并且平行于所述襯底的第一主晶軸延伸
和/或平行于所述襯底的第二主晶軸延伸。 優(yōu)選地，通過投射條紋互相平行且平行于所述襯底的第一主晶軸延伸的圖案獲得 第一圖像序列，所述條紋沿著與所述條紋的方位垂直的方向被移位，并且，通過投射條紋互 相平行且平行于所述襯底的第二主晶軸延伸的圖案獲得第二圖像序列，所述條紋沿著與所 述條紋的方位垂直的方向被移位。 此外，根據(jù)本發(fā)明的方法包括根據(jù)所述襯底表面的梯度變化來確定缺陷的空間位 置的步驟。 通過確定所述襯底表面上曲率半徑大于或等于給定閾值和/或空間分布在統(tǒng)計(jì)
學(xué)上與所述襯底的平均分布不同的點(diǎn)，來確定所述缺陷的空間位置。 利用所述襯底上的參考點(diǎn)來確定所述缺陷的空間位置。 為此，所述襯底由扁平圓盤組成，扁平圓盤的外周包括形成所述參考點(diǎn)的徑向凹□。 此外，根據(jù)本發(fā)明的方法優(yōu)選包括確定被檢測的表面缺陷的性質(zhì)的步驟。 通過確定每個(gè)被檢測的表面缺陷的幅度和/或長度和/或形狀和/或方位來確定
表面缺陷的性質(zhì)。 此外，沿著兩個(gè)正交的方向移動(dòng)所述圖案和/或所述襯底。 本發(fā)明的另一目的涉及一種檢測襯底上例如滑移線型缺陷等的表面缺陷的設(shè)備， 所述襯底被設(shè)計(jì)為用于電子儀器、光電子儀器或類似儀器；所述設(shè)備的顯著之處在于包括 向所述襯底投射由交替的連續(xù)光條紋和暗帶組成的圖案的裝置；使所述圖案與所述襯底沿 著至少一個(gè)方向相對移位的裝置；至少一個(gè)傳感器，能夠記錄被所述襯底反射的所述條紋 的移位；利用所述圖案的所述條紋的移位確定所述襯底表面的梯度的裝置；以及利用所述 襯底表面的梯度的變化確定所述襯底有沒有表面缺陷的裝置。 投射圖案的所述裝置由屏幕組成，所述屏幕上顯示的圖像包括光條紋和暗帶的序 列。 此外，產(chǎn)生所述圖案與所述襯底相對移位的裝置包括用于處理傳輸?shù)剿銎聊坏?視頻信號(hào)的算法，從而以規(guī)則或不規(guī)則的時(shí)間間隔偏移所述光條紋和暗帶，所述偏移在半 個(gè)像素至幾個(gè)像素之間，所述屏幕、所述襯底以及所述傳感器被固定。
所述傳感器優(yōu)選由包括CCD傳感器的數(shù)碼相機(jī)組成。 所述確定所述襯底表面的梯度和/或曲率的裝置包括能夠利用所述傳感器傳輸?shù)男盘?hào)，計(jì)算圖案條紋在所述襯底表面每個(gè)點(diǎn)的相位偏移的算法。 所述確定有沒有表面缺陷的裝置包括能夠利用所述第一算法計(jì)算的相位偏移，計(jì) 算所述襯底表面每個(gè)點(diǎn)的梯度和/或曲率的變化的第二算法。 此外，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備包括確定所述襯底表面上的缺陷的空間位置的裝置。
所述確定缺陷的空間位置的裝置包括一算法，該算法能夠計(jì)算所述襯底表面上曲 率半徑大于或等于既定閾值的和/或空間分布在統(tǒng)計(jì)學(xué)上與所述襯底的平均分布不同的 每個(gè)點(diǎn)相對于所述襯底上的參考點(diǎn)在所述襯底上的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)。 為了防止襯底上的任何灰塵沉積，所述設(shè)備優(yōu)選包括產(chǎn)生平行于所述襯底表面的 流體層流的裝置和/或垂直地支撐所述襯底的裝置。


參照附圖閱讀下文后，本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和特性將變得更加清楚，下文給出根據(jù) 本發(fā)明檢測襯底上表面缺陷的方法及使用所述方法的裝置的非限制性實(shí)例，附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明用來檢測襯底表面缺陷的設(shè)備的示意圖，
圖2是用于根據(jù)本發(fā)明設(shè)備的圖案的示意圖， 圖3是設(shè)置有參考點(diǎn)的襯底的俯視圖，該參考點(diǎn)用于確定根據(jù)本發(fā)明檢測的缺陷 的位置， 圖4是示出圖2所示圖案中的光強(qiáng)分布的曲線圖，
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的圖案中光強(qiáng)分布的變化的曲線圖，
圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的圖案中光強(qiáng)分布的第二變化的曲線圖，
圖7是示出根據(jù)本發(fā)明檢測襯底缺陷的方法的步驟的圖。
具體實(shí)施例方式
參照圖1和圖2，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備包括投射裝置l，該投射裝置1將由交替的連 續(xù)光條紋4和暗帶5組成的圖案3投射在襯底2上，所述圖案3在圖2中示出。
襯底2位于環(huán)型支撐件(圖中未示出)上，或者位于例如用于直徑300mm襯底的 具有三個(gè)或四個(gè)支承點(diǎn)的支撐件上。 在本發(fā)明的這個(gè)特殊示例性實(shí)施例中，可以看出光條紋4和暗帶5的寬度基本上 相同；但是很顯然，光條紋4和暗帶5可具有任意的對應(yīng)寬度，這并未超出本發(fā)明的框架范 圍。 投射裝置l由屏幕6組成，屏幕6例如是等離子體屏幕或LCD(液晶顯示器)屏幕， 其位于所述襯底2之上接近所述襯底2的法線，連接到發(fā)射可視信號(hào)的裝置(例如計(jì)算機(jī) 7)，并接收包括光條紋4和暗帶5序列的可視信號(hào)。 優(yōu)選采用50英寸的LCD屏幕。相比于等離子體屏幕，LCD屏幕上像素的均勻性更
適合于檢測滑移線。這種屏幕6與直徑為300mm的襯底2之間的距離例如為60cm。 也可以用投射屏幕代替屏幕6，投射器將圖案投射在投射屏幕上。不管怎樣，優(yōu)選
將屏幕6布置為與光軸垂直，以在整個(gè)襯底上獲得均勻的分辨率。 圖案3對應(yīng)于屏幕6的平面中的結(jié)構(gòu)化光線(structured light)。 在圖2所示的圖案3的示例性實(shí)施例中，垂直于條紋的光強(qiáng)I (x)的分布全部是凹口狀(notched)(圖6)，也就是說光強(qiáng)在0到100%之間周期性地變化。 優(yōu)選地，圖案3由平行條紋組成，其中，垂直于條紋的光強(qiáng)I(x)的分布近似為正弦
波(圖4)。 下面將看到，當(dāng)這種正弦曲線的周期大約對應(yīng)于屏幕6的10個(gè)像素時(shí)，光強(qiáng)分布 的形狀將類似于圖5所示。 在這個(gè)示例性實(shí)施例中，優(yōu)選使用很細(xì)的條紋4，例如對應(yīng)于屏幕6的大約IO個(gè)像 素。對于包括1000個(gè)像素的屏幕6，它對應(yīng)于襯底2所反射的大約100個(gè)光條紋4。
顯然可以用能夠?qū)D案3投射在襯底上的任何其他等效投射裝置來代替所述投 射裝置1，該圖案3由交替的連續(xù)光條紋4和暗帶5組成。例如，這些裝置可以由連續(xù)正弦 光源(即非相干光源)、位于所述光源與襯底之間的柵格組成，或者由相干光源組成，相干 光源包括兩個(gè)球面波，通過所述波之間的干涉形成正弦條紋。 該設(shè)備還包括將圖案3與襯底2沿著至少一個(gè)方向相對移位的裝置。在這個(gè)特定 實(shí)施例中，所述移位裝置優(yōu)選包括用于處理傳輸?shù)狡聊?的視頻信號(hào)的算法，從而以規(guī)則 或不規(guī)則的時(shí)間間隔將光條紋4和暗帶5偏移半個(gè)、一個(gè)或幾個(gè)像素。條紋的周期不必與
像素一致。 優(yōu)選將圖案3移位單個(gè)像素。這樣，在光條紋4具有正弦波強(qiáng)度的情況下在屏幕 上以10個(gè)像素的間距記錄10個(gè)不同的圖像。 所述圖案3可以逐步移位(也就是不連續(xù)移位)，也可以沿著一個(gè)或幾個(gè)方向連續(xù) 移位。 參照圖1，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備特別包括傳感器8，以記錄襯底2反射的條紋4的 圖像和它們的移位。該傳感器8優(yōu)選由數(shù)碼相機(jī)組成，數(shù)碼相機(jī)包括具有1100萬像素的 CCD(電荷耦合器件)型傳感器。相機(jī)配置在襯底2上，而不是在襯底2反射的屏幕的鏡像 圖像上。這種相機(jī)能以500ms的速度拍照，然后以大約500ms的速度將數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)。 因此，使用根據(jù)本發(fā)明的方法，1秒之內(nèi)獲得足夠準(zhǔn)確的圖像，從而能分辨滑移線。因此，10 個(gè)圖像序列的獲取時(shí)間持續(xù)大約10秒鐘。因此，每分鐘能處理兩個(gè)甚至三個(gè)襯底，從而每 小時(shí)能處理超過100個(gè)襯底。 傳感器8連接到計(jì)算機(jī)7，計(jì)算機(jī)7接收襯底2反射的圖像的信息，從而處理這些信息。 下面將看到，當(dāng)傳感器8的分辨率增加時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備能檢測襯底中更小 的表面缺陷。 此外應(yīng)當(dāng)注意，在這個(gè)特定實(shí)施例中，屏幕6、襯底2以及傳感器8被固定，因此該 設(shè)備不產(chǎn)生任何振動(dòng)，不會(huì)因部件之間的摩擦而成為污染源，并且不會(huì)變得不能調(diào)節(jié)。此 外，該設(shè)備對振動(dòng)不太敏感。 通過利用圖案3的條紋4的移位，確定襯底2表面的曲率，從而處理該信息。
確定襯底2表面曲率的這些裝置包括記錄在計(jì)算機(jī)7的支撐件上的算法，該算法 能利用傳感器8所傳輸?shù)男盘?hào)計(jì)算圖案3的條紋4在襯底2表面上每個(gè)點(diǎn)的相位偏移，然 后推算出襯底2表面上所述點(diǎn)的曲率半徑。 該設(shè)備還包括利用襯底表面的梯度變化確定襯底2上有沒有表面缺陷的裝置。這 些確定有沒有表面缺陷的裝置包括記錄在計(jì)算機(jī)7的介質(zhì)中的第二算法，該算法能利用通過第一算法算出的相位偏移計(jì)算襯底表面上每個(gè)點(diǎn)的梯度值。 特別優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備包括確定襯底2表面上缺陷空間位置的裝置。所 述確定缺陷空間位置的裝置包括能夠計(jì)算所述襯底2表面上曲率半徑大于或等于既定閾 值的每個(gè)點(diǎn)相對于襯底2上的參考點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的算法。 根據(jù)一個(gè)變化實(shí)施例，所述確定缺陷空間位置的裝置可以包括能夠計(jì)算所述襯底 2表面上具有在統(tǒng)計(jì)學(xué)上與襯底2其余部分的梯度分布不同的局部梯度分布的每個(gè)點(diǎn)相對 于襯底2上的參考點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的算法。 在圖3所示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，襯底2由S0I(絕緣體上硅)型、形式 為圓盤形的半導(dǎo)體襯底組成，圓盤外周形成有徑向凹口 9。這個(gè)凹口 9充當(dāng)正交坐標(biāo)系的參 考點(diǎn)，在這個(gè)坐標(biāo)系中能對在所述襯底2表面檢測到的缺陷10的位置進(jìn)行定位。
此外，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備包括確定表面缺陷性質(zhì)的裝置，該裝置包括記錄在計(jì)算 機(jī)7的介質(zhì)中的算法，該算法能計(jì)算每個(gè)檢測到的表面缺陷10的幅度和/或長度和/或形 狀和/或方位，然后將這些值與數(shù)據(jù)庫中的值進(jìn)行比較。 因此，該設(shè)備可用于檢測并區(qū)分不同類型的表面缺陷，特別是像晶體缺陷這樣的 微缺陷，例如襯底外周的滑移線或者支撐件在襯底中心與邊緣之間中間距離的區(qū)域中的沖 擊，微缺陷的尺寸量級(jí)在長度上為幾百微米，在深度上為l個(gè)納米。該設(shè)備還能檢測在制造 過程(包括傳送層的步驟和之后利用SmartCutTM工藝的分離步驟)中出現(xiàn)的所謂"非傳送" 區(qū)域(ZNT)。 為了減少灰塵在襯底2上的沉積以及可能導(dǎo)致襯底2變形并且會(huì)改變?nèi)毕?0的 檢測結(jié)果的重力約束，優(yōu)選通過本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的任一種適當(dāng)裝置將所述襯底2垂直 定位。 此外，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備優(yōu)選包括產(chǎn)生有利的流體層流(laminar flow ofa fluid)的裝置，以使灰塵對襯底的污染最小化，襯底2優(yōu)選沿著流體延伸，或者接近流體并 與其平行。 下面參照圖1至圖4說明根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的操作。 在步驟100 (圖7)，將由條紋4 (光強(qiáng)沿著與該條紋垂直的軸具有正弦分布(圖4)) 組成的圖案3投射在襯底2上，因此產(chǎn)生被所述襯底表面反射的條紋。
襯底反射的圖像的強(qiáng)度可用以下形式表示
I = I0(l+A0cosO+x)) 其中，I。、 A。、小和x未知，分別表示被襯底2反射的圖像的平均強(qiáng)度、條紋4的對 比度、相位角和第一預(yù)定方向的空間坐標(biāo)。 為了確定被反射圖像每個(gè)點(diǎn)的上述值，在步驟105，將圖案3與襯底2沿著至少一 個(gè)方向進(jìn)行相對移位，從而將襯底2上的圖案3的條紋4移位，然后在步驟110，用傳感器8 記錄被襯底2反射的條紋4的移位，從而確定圖像上每個(gè)點(diǎn)反射的圖像的平均強(qiáng)度1。、對比 度A。和相位小。必須獲得圖像序列以確定圖像上的每個(gè)點(diǎn)反射的圖像的平均強(qiáng)度1。、對比 度A。和相位小。圖像序列優(yōu)選包括3到10個(gè)圖像。 優(yōu)選獲得兩個(gè)圖像序列，用包括沿著第一方向延伸的平行條紋4的圖案3獲得第 一圖像序列，所述條紋4正交于所述條紋4的方向而移位；用包括沿著與第一圖像序列的條 紋4的方向垂直的方向延伸的平行條紋4的圖案3獲得第二圖像序列，所述條紋4也正交
9于所述條紋4的方向而移位。 在一種特別優(yōu)選的方式中，通過投射圖案3來獲得圖像序列(或多個(gè)圖像序列)， 對于該圖案3，其條紋4平行于和/或垂直于襯底2的主晶軸延伸。通過所述襯底2外周的 徑向凹口 9將襯底的所述晶軸具體化(materialized)。因此可以使用若干個(gè)圖像序列，每 個(gè)序列利用其條紋4平行于襯底2的其中一個(gè)主晶軸的圖案3。優(yōu)選對每個(gè)軸記錄10個(gè)圖 像的序列。這樣的配置使得能夠更有效地檢測單晶襯底上出現(xiàn)的滑移線，所述滑移線的長 度量級(jí)為幾百微米，充分大于其寬度(在原子尺度上)，滑移線通常與襯底2的晶軸排成直 線。因此，三個(gè)圖像組成的一個(gè)序列足以準(zhǔn)確地確定條紋4的移位，進(jìn)而能夠看到襯底上有 沒有缺陷10以及缺陷10的位置。 然后在步驟115，利用圖案3的條紋4的移位確定襯底2表面的曲率。應(yīng)當(dāng)注意， 通過利用圖案3的條紋4的移位得到反射圖像的相位的測量結(jié)果，確定局部梯度場，然后對 所述局部梯度場求微分，計(jì)算出襯底2表面每個(gè)點(diǎn)的曲率。
局部梯度是表面的局部切線，曲率是彎曲部分的局部半徑。 在步驟120，利用上面計(jì)算的襯底2表面曲率的變化，在襯底2上檢測至少一個(gè)表 面缺陷。 優(yōu)選將檢測至少一個(gè)缺陷的步驟120分解為第一步驟125和第二步驟130，第一步 驟125用于確定襯底2表面上曲率半徑大于或等于既定閾值和/或曲率的局部分布在統(tǒng)計(jì) 學(xué)上不同于襯底2其他部分的曲率分布的點(diǎn)，第二步驟130用于利用襯底2表面的梯度和 /或曲率的變化，確定缺陷10的空間位置。 如上所述，利用襯底2的參考點(diǎn)來確定缺陷10的空間位置。實(shí)際上，參照圖3，襯 底2由扁平圓盤組成，扁平圓盤在外周包括形成參考點(diǎn)的徑向凹口 9。 此外，根據(jù)本發(fā)明的方法可包括步驟135，用于確定檢測到的表面缺陷的性質(zhì)，通 過在步驟140確定每個(gè)檢測到的表面缺陷的幅度和/或長度和/或形狀和/或方位，然后 在步驟145將每個(gè)檢測到的表面缺陷的幅度和/或長度和/或形狀和/或方位與數(shù)據(jù)庫進(jìn) 行比較，從而確定檢測到的表面缺陷的性質(zhì)。
可將圖案3與襯底2沿著正交方向進(jìn)行相對移位。 下面將看到，根據(jù)本發(fā)明的方法及使用所述方法的設(shè)備特別適合于檢測單晶襯底
上的微缺陷，特別是通過利用排列在襯底的晶體網(wǎng)絡(luò)上的平行條紋。 此外，滑移線因此比襯底2上顯然與所述襯底的晶軸無關(guān)的表面劃痕更突出。 優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法包括在"固態(tài)晶片"型圖像的單一序列中，具體以每小
時(shí)100個(gè)襯底的速度量級(jí)，分析襯底2的整個(gè)表面直到外周。在這種情況下，根據(jù)本發(fā)明的
方法在檢測淺缺陷(即深度量級(jí)為幾個(gè)納米的缺陷)的過程中能夠獲得高分辨率。 此外要注意到，也可以分析襯底的后表面。為了做到這一點(diǎn)，所述設(shè)備可包括第二
屏幕和第二傳感器，第二屏幕向所述襯底的后表面投射圖案，同時(shí)分析所述襯底的兩個(gè)表
面。根據(jù)一種實(shí)施變型，所述設(shè)備可包括襯底翻轉(zhuǎn)裝置，例如用自動(dòng)化夾具夾緊所述襯底的
外周，然后依次分析所述襯底的兩個(gè)表面。 最后，顯然上述實(shí)例只是特例的示意，決非限制本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域。
權(quán)利要求
一種檢測襯底(2)上例如滑移線型缺陷的表面缺陷的方法，所述襯底(2)被設(shè)計(jì)為用于電子儀器、光電子儀器或類似儀器，其特征在于，所述方法至少包括以下步驟向所述襯底(2)上投射由交替的光條紋(4)和暗帶(5)組成的圖案(3)，從而產(chǎn)生被所述襯底(2)的表面反射的條紋，將所述圖案(3)與所述襯底(2)沿著至少一個(gè)方向相對移位，從而將所述襯底(2)上的所述圖案(3)的條紋(4)移位，通過傳感器(8)獲得被所述襯底(2)反射的圖案的至少三個(gè)圖像的序列，所述圖像對應(yīng)于所述圖案(3)的所述條紋(4)的移位，利用所述圖案(3)的條紋(4)的移位，確定所述襯底(2)的表面的梯度，以及利用所述襯底(2)的表面的梯度變化，確定所述襯底(2)上有沒有表面缺陷。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述圖案(3)的條紋(4)互相平行，并且平行于所述襯底(2)的第一主晶軸延伸。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述圖案(3)的所述條紋(4)互相平行，并且平行于所述襯底(2)的第二主晶軸延伸。
4. 如權(quán)利要求2和3所述的方法，其特征在于通過投射條紋(4)互相平行并且平行于所述襯底(2)的所述主晶軸延伸的圖案(3)，所述條紋(4)沿著與該條紋(4)的方向垂直的方向被移位，來獲得第一圖像序列，，并且，通過投射條紋(4)互相平行并且平行于所述襯底(2)的第二主晶軸延伸的圖案(3)，所述條紋(4)正交于該條紋(4)的方向被移位，來獲得第二圖像序列。
5. 如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述方法包括根據(jù)所述襯底(2)的表面的梯度變化來確定缺陷的空間位置。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于通過確定所述襯底(2)表面上曲率半徑大于或等于給定閾值和/或空間分布在統(tǒng)計(jì)學(xué)上與所述襯底(2)的平均分布不同的點(diǎn)，來確定所述缺陷的空間位置。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于利用所述襯底(2)上的參考點(diǎn)(9)來確定所述缺陷的空間位置。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述襯底由扁平圓盤組成，該扁平圓盤的外周包括形成所述參考點(diǎn)的徑向凹口 (9)。
9. 如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述方法包括確定檢測到的表面缺陷的性質(zhì)的步驟。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于通過確定每個(gè)檢測到的表面缺陷的幅度和/或長度和/或形狀和/或方位來確定表面缺陷的性質(zhì)。
11. 如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于沿著兩個(gè)正交的方向移動(dòng)所述圖案(3)和/或所述襯底(2)。
12. —種檢測襯底(2)上例如滑移線型缺陷的表面缺陷的設(shè)備，所述襯底(2)被設(shè)計(jì)為用于電子儀器、光電子儀器或類似儀器，其特征在于，所述設(shè)備包括向所述襯底(2)上投射由交替的連續(xù)光條紋(4)和暗帶(5)組成的圖案(3)的裝置(1);使所述圖案(3)與所述襯底(2)沿著至少一個(gè)方向相對移位的裝置；至少一個(gè)能夠記錄被所述襯底(2)反射的條紋(4)的移位的傳感器(8);利用所述圖案(2)的所述條紋(4)的移位確定所述襯底(2)表面的梯度的裝置；以及利用所述襯底(2)表面的梯度變化確定所述襯底(2)上有沒有表面缺陷的裝置。
13. 如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于投射所述圖案(3)的所述裝置(1)由屏幕(6)組成，所述屏幕(6)上顯示的圖像包括光條紋(4)和暗帶(5)的序列。
14. 如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于使所述圖案(3)與所述襯底(2)相對移位的裝置包括用于處理傳輸?shù)剿銎聊?6)的視頻信號(hào)的算法，從而以規(guī)則或不規(guī)則的時(shí)間間隔偏移所述光條紋(4)和暗帶(5)，所述偏移在半個(gè)像素至幾個(gè)像素之間，所述屏幕(6)、所述襯底(2)以及所述傳感器(8)被固定。
15. 如權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于所述傳感器(8)由包括CCD傳感器的數(shù)碼相機(jī)組成。
16. 如權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于確定所述襯底(2)表面的梯度和/或曲率的裝置包括能夠利用所述傳感器(8)傳輸?shù)男盘?hào)，計(jì)算所述圖案(3)的所述條紋(4)在所述襯底(2)表面上每個(gè)點(diǎn)的相位偏移的算法。
17. 如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于確定有沒有表面缺陷的裝置包括能夠利用所述第一算法計(jì)算出的相位偏移，來計(jì)算所述襯底(2)表面上每個(gè)點(diǎn)的梯度和/或曲率的變化的第二算法。
18. 如權(quán)利要求12至17中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備包括確定所述襯底(2)表面上的缺陷的空間位置的裝置。
19. 如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其特征在于所述確定缺陷的空間位置的裝置包括一算法，該算法能夠計(jì)算所述襯底(2)表面上曲率半徑大于或等于既定閾值和/或空間分布在統(tǒng)計(jì)學(xué)上與所述襯底(2)的平均分布不同的每個(gè)點(diǎn)相對于所述襯底(2)上的參考點(diǎn)(9)在所述襯底(2)上的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)。
20. 如權(quán)利要求12至19中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備包括產(chǎn)生平行于所述襯底(2)的表面的流體層流的裝置。
21. 如權(quán)利要求12至20中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備包括垂直地支撐所述襯底(2)的裝置。
全文摘要
一種檢測襯底上表面缺陷的方法以及使用該方法的設(shè)備。本發(fā)明涉及一種檢測襯底(2)上例如滑移線型缺陷的表面缺陷的方法，襯底設(shè)計(jì)用于電子儀器、光電子儀器或類似儀器，該方法的顯著之處在于至少包括以下步驟向襯底(2)上投射由交替的光條紋和暗帶組成的圖案，從而產(chǎn)生被襯底(2)的表面反射的條紋；將圖案與襯底(2)沿著至少一個(gè)方向相對移位，從而將襯底(2)上的圖案的條紋移位；通過傳感器(8)獲得被襯底(2)反射的圖案的至少三個(gè)圖像的序列，所述圖像對應(yīng)于圖案的條紋的移位；利用圖案的條紋的移位，確定襯底(2)的表面的梯度；以及利用襯底(2)的表面的梯度的變化，確定襯底(2)有沒有表面缺陷。本發(fā)明的另一目的涉及使用該方法的設(shè)備。
文檔編號(hào)H01L21/66GK101711354SQ200880017398
公開日2010年5月19日 申請日期2008年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月28日
發(fā)明者塞西利·穆蘭, 帕特里斯·貝蘭, 弗朗索瓦·伯杰, 索菲·莫里茨, 菲利普·加斯塔爾多, 讓-魯克·德爾凱爾里 申請人:Soi科技公司;阿爾塔科技半導(dǎo)體公司