[发明专利]半导体检测装置及检测方法

说明书

一种半导体检测装置及检测方法。其中的半导体检测装置包括：晶圆承载装置，用于承载待检测晶圆；入射光系统，用于向所述待检测晶圆发射第一入射光，所述第一入射光经待检测晶圆的反射形成第一反射光；光学信号分拣系统，用于自所述第一反射光中分拣出非线性光学信号；控制系统，用于根据所述非线性光学信号获取所述待检测晶圆的第一缺陷信息。所述半导体检测装置能够实现制程中的非破坏性原子级缺陷检测。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种半导体检测装置及检测方法。

背景技术

在半导体制程中，容易因工艺或材料上的缺陷造成器件良率下降，并导致生产成本提高。现有的常规良率检测方式分为电学检测和线上量检测。

其中，电学检测能够用于发现影响器件电学性能的缺陷。然而，常规的电学检测仅能应用于后段(简称BEOL，Back End Of Line)或封装测试，无法在制程中实时发现问题并加以解决。即电学检测自问题出现至能够被检测的周期过长，容易造成无效制程的浪费，而且检测速度慢，无法实现批量化检测。

另一种传统线上量检测虽然能够实现制程中的实时检测，例如扫描电镜检测、光学明视野检测等，但其检测类型具有局限性。具体的，线上量检测通常适用于宏观物理性缺陷，例如颗粒(particles)和图案缺陷(pattern defects)等，一旦检测需求进入原子尺寸级缺陷时，线上量检测即无法满足检测需求。

综上，对于先进制程研发生产中由于采用新型材料及工艺流程所导致的原子级缺陷问题的实时检测，是目前半导体良率检测领域亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种半导体检测装置及检测方法，用于实现制程中非破坏性的原子级缺陷检测。

为解决上述问题，本发明提供一种半导体检测装置，包括：晶圆承载装置，用于承载待检测晶圆；入射光系统，用于向所述待检测晶圆发射第一入射光，所述第一入射光经待检测晶圆的反射形成第一反射光；光学信号分拣系统，用于自所述第一反射光中分拣出非线性光学信号；控制系统，用于根据所述非线性光学信号获取所述待检测晶圆的第一缺陷信息。

可选的，所述非线性光学信号包括二次谐波信号、三次谐波信号、和频响应信号以及差频响应信号。

可选的，还包括：晶圆对准对焦系统，包括：成像单元，用于获取待测晶圆表面不同位置的成像图案；传感器，用于获取所述待测晶圆在第一方向上的位置信息，所述第一方向垂直于所述待测晶圆表面。

可选的，所述控制系统包括：成像运算单元，用于根据待测晶圆表面不同位置的成像图案获取所述待测晶圆的位置信息；第一位置控制单元，用于根据所述位置信息沿平行基准平面的方向移动所述晶圆承载装置，所述基准平面平行于所述待测晶圆表面。

可选的，所述控制系统包括：第二位置控制单元，用于根据所述第一方向上的位置信息移动所述晶圆承载装置，以实现第一入射光在所述待测晶圆表面对焦。

可选的，所述入射光系统包括：第一光源，用于发射第一初始入射光；第一入射光调制单元，用于对所述第一初始入射光进行调制，形成发射至晶圆的所述第一入射光。

可选的，所述第一光源包括激光发射器。

可选的，所述第一入射光调制单元：调制装置，用于改变所述初始入射光的光强、偏振参数和焦距中的一者或多者；监控装置，用于监控所述第一入射光的入射光信息，并将所述入射光信息反馈至所述控制系统。

可选的，入射光信息包括：功率、光强、偏振参数和光脉冲参数。

可选的，所述入射光系统还包括：第二光源，用于向所述待检测晶圆发射第二入射光，所述第二入射光经待检测晶圆的反射形成第二反射光。