(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210690874.9 (22)申请日 2022.06.17 (71)申请人 中国科学院合肥物质科 学研究院 地址 230071 安徽省合肥市蜀山湖路3 50号 (72)发明人 周佐达　熊伟　罗海燕　瞿顶军　 丁睿哲　金伟　李志伟　洪津　 (74)专利代理 机构 深圳市广诺专利代理事务所 (普通合伙) 44611 专利代理师 居振浩 (51)Int.Cl. G01N 21/95(2006.01) G01N 21/88(2006.01) G01N 21/01(2006.01) G01N 21/17(2006.01) (54)发明名称 一种晶圆表面 缺陷检测装置和方法 (57)摘要 本发明公开了一种晶圆表面缺陷检测装置 和方法， 激光器的光源出射激光， 通过光源调制 组件的调制以后， 聚焦到检测晶圆表面待测位 置； 聚焦光斑的散射光进入散射测量通道， 经过 散射调制 组件调制以后汇聚到PMT探测器， 进行 散射能量探测； 聚焦光斑的反射光进入反射测量 通道， 经过反射调制组件调制以后汇聚到四象限 探测器； 检测晶圆吸附于扫描运动机构上方， 扫 描运动机构与升降台上端 连接； 解决点散射能量 法缺陷探测时离焦问题， 增加反射功率测量通 道； 整套系统结构简单， 光源和反射测量通道都 复用到了缺陷探测和离焦测量中； 缺陷探测和离 焦测量系统共用一套光源系统， 测量中， 避免了 缺陷探测光源和离焦测量系统光源相互干扰， 保 证二者测量的是同一 位置。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 114878593 A 2022.08.09 CN 114878593 A 1.一种晶圆表面缺陷检测装置， 其特征在于： 包括激光器(10)、 光源调制组件(20)、 散 射调制组件(30)、 PMT探测器(40)、 反射调制组件(50)、 四象限探测器(60)、 扫描运动机构 (70)和升降台(80)； 所述激光器(10)和光源调制组件(20)构成光源通道； 所述散射调制组件(3 0)和PMT探测器(40)构成散射测量 通道； 所述反射调制组件(50)和四象限探测器(60)构成反射测量通道， 反射测量通道包括测 量离焦距离的离焦测量系统以及用于 探测缺陷反射信号总能量； 所述激光器(10)的光源出射激光， 通过光源调制组件(20)的调制以后， 聚焦到检测晶 圆(1)表面待测位置； 聚焦光斑的散射光进入散射测量通道， 经过散射调制组件(30)调制以后汇聚到PMT探 测器(40)， 进行散射能量探测； 聚焦光斑的反射光进入反射测量通道， 经过反射调制组件(50)调制以后汇聚到四象限 探测器(6 0)， 进行能量探测 和位置测量； 检测晶圆(1)吸附于扫描运动机构(70)上方， 所述扫描运动机构(70)与升降台(80)上 端连接。 2.根据权利要求1所述的一种晶圆表面缺陷检测装置， 其特征在于： 所述扫描运动机构 (70)包括XY位移台、 旋转台和晶圆吸附装置， 所述晶圆吸附装置与旋转台连接， 所述旋转台 与XY位移台上端连接 。 3.根据权利要求1所述的一种晶圆表面缺陷检测装置， 其特征在于： 所述激光器(10)的 光源为任意波长的光源， 光源波长与缺陷散射信号强度关系为： 光源波长越短， 缺陷散射信 号越强。 4.根据权利要求1所述的一种晶圆表面缺陷检测装置， 其特征在于： 所述光源调制组件 (20)包括激光扩束器(21)、 二分之一波片(22)、 四分之一波片(23)和激光聚焦镜头(24)， 所 述激光扩束器(21)减小激光 发散角， 使 得激光通过激光聚焦镜头(2 4)以后获得较小的聚焦 光斑， 同时， 扩束后的激光能量密度降低， 降低波片选用的能量损伤阈值要求。 5.根据权利要求1所述的一种晶圆表面缺陷检测装置， 其特征在于： 所述散射调制组件 (30)包括准直镜一(31)、 光阑(32)、 偏 振分析器(33)和聚焦镜一(34)， 所述准直镜一(31)收 集检测晶圆(1)表 面的散射光， 并准直为平行光通过光阑(32)和偏振分析器(33)， 最后通过 聚焦镜一(34)聚焦到PMT探测器(40)。 6.根据权利要求1所述的一种晶圆表面缺陷检测装置， 其特征在于： 所述反射调制组件 (50)包括准直镜二(51)、 光衰减片(52)和聚焦镜二(53)， 所述准直镜二(51)接收检测晶圆 (1)表面的反射光， 并准直为平行光通过光衰减片(52)， 最后通过聚焦镜二(53)聚焦到四象 限探测器(60)； 通过聚焦镜二(53)聚焦到四象限探测器(60)上的光斑大小为四象限探测器 (60)敏感面 直径的1/2。 7.根据权利要求6所述的一种晶圆表面缺陷检测装置， 其特征在于： 所述 聚焦到四象限 探测器(60)上的光斑为高斯光班， 通过数据库查询或多项式拟合方法获取光斑偏 离中心的 精确位置 Δx， 其中， Δx为在四象限探测器(6 0)上的位置偏移量。 8.根据权利要求1所述的一种晶圆表面缺陷检测装置， 其特征在于： 所述离焦测量系 统， 当检测晶圆(1)的离焦距离为Δ z， 在反射调制组件(5 0)物面上产生的位移量Δx'为，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114878593 A 2Δx′＝2Δzsinα； 反射调制组件(50)的放大倍率为γ， 则检测晶圆(1)的离焦距离Δz在四象限探测器 (60)上引起的位置偏移量 为； Δx＝γ·Δx′＝2γ·Δzsinα； 所述Δx的精确值通过 四象限探测器(60)信号解析， 完成离焦量的实时测量； 其 中： Δx 为在四象限探测器(60)上的位置偏移量； Δx'为在反射调制组件(50)物面上产生的位移 量； γ为反射调制组件(5 0)的放大倍 率； α 为激光器(10)的光源出射激光与法线的夹角。 9.根据权利要求8所述的一种晶圆表面缺陷检测方法， 其特征在于： 具体包括以下步 骤， 步骤S1： 判断升降台(80)调节速度与四象限探测器(60)检测速度的大小； 若升降台 (80)调节速度大于四象限探测器(6 0)检测速度， 则执 行步骤S2,否则执 行步骤S3； 步骤S2： 通过所述检测装置对检测晶圆(1)表面进行扫描检测， 获得散射能量信号和反 射能量信号， 在信号检测的同时， 实时解算离焦距离， 根据离焦距离调节升降台(80)， 完成 实时追焦； 步骤S3： 通过所述检测装置对检测晶圆(1)表面进行一圈扫 描， 根据一圈离焦距离的测 量结果， 拟合出 晶圆离焦距离的低频曲线； 然后再次扫描一圈， 测量缺陷信号的同时， 根据 拟合的离焦距离的低频曲线控制升降台(80)运动， 减少离焦距离 。 10.根据权利要求9所述的一种晶圆表面缺陷检测方法， 其特征在于： 所述步骤S2中， 通 过所述检测装置对检测晶圆(1)表面进 行扫描检测， 获得散射能量信号和反射能量信号， 在 信号检测的同时， 获得每一个信号 位置离焦距离， 根据离焦距离对信号数据进行补偿。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114878593 A 3