CN108760885A - 超声波扫描方法和超声波扫描装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超声波扫描方法和超声波扫描装置，所述超声波扫描方法包括：提供一待扫描晶圆，所述待扫描晶圆置于一基台上；自所述基台边缘初始扫描位置开始，采用超声波进行逐行扫描，并获取超声波的反射波波形，所述反射波波形至少包括第一波形，所述第一波形对应于扫描位置自晶圆区域进入基台区域的反射波形；当获取到所述第一波形时，移动至下一行进行扫描，且扫描方向与上一行的扫描方向相反。
Description
技术领域
本发明涉及半导体设备领域，尤其涉及一种超声波扫描方法和超声波扫描装置。
背景技术
超声波在介质中传播时，若遇到不同密度或弹性系数的物质，会产生反射回波，而此种反射回波强度会因材料密度不同而有所差异，超声波扫描(C-SAM)机台正是利用超声波的这一特性来检出材料内部的缺陷并依所接收的信号变化将之形成图像。超声波扫描(C-SAM)主要是针对半导体器件、芯片、材料内部的失效分析，可以在不需破坏器件结构的情况下检查到材料内部的晶格结构、杂质颗粒、夹杂物、沉淀物、内部裂纹、分层缺陷以及各种缺陷等。
目前的C-SAM机台在对晶圆进行缺陷检验的过程中，会对放置晶圆的基台整体范围进行扫描，以完整覆盖整个晶圆区域。由于放置晶圆的基台面积通常大于晶圆的范围，这就导致C-SAM机台的扫描区域大于有效扫描区域，从而降低了机台的产出。
如何提高C-SAM机台的产出是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种超声波扫描方法和超声波扫描装置，提高超声波扫描的效率。
为了解决上述问题，本发明提供了一种超声波扫描方法，包括：提供一待扫描晶圆，所述待扫描晶圆置于一基台上；自所述基台边缘初始扫描位置开始，采用超声波进行逐行扫描，并获取超声波的反射波波形，所述反射波波形至少包括第一波形，所述第一波形对应于扫描位置自晶圆区域进入基台区域的反射波形；当获取到所述第一波形时，移动至下一行进行扫描，且扫描方向与上一行的扫描方向相反。
可选的，移动至下一行后，还包括沿待扫描行移动一差值距离至晶圆边缘后再进行扫描。
可选的，当获取到所述第一波形时，根据扫描速度和扫描时间，获得当前扫描位置；根据所述当前扫描位置以及晶圆尺寸，获得所述差值距离。
可选的，所述待扫描晶圆包括由一直径分割的上半圆和下半圆，超声波扫描方向与所述直径平行，自所述上半圆向下半圆逐行进行扫描；当所述当前扫描位置位于晶圆上半圆时，移动至下一行后，沿待扫描行向晶圆外方向移动一差值距离；当所述当前扫描位置位于晶圆下半圆时，移动至下一行后，沿待扫描行向晶圆内方向移动一差值距离。
可选的，在进行逐行扫描的过程中，不同行的扫描速率相同。
为了解决上述问题，本发明的技术方案还提供一种超声波扫描装置，包括：基台，用于放置待扫描晶圆；超声波扫描头，位于所述基台上方，正对所述基台设置，用于发射超声波进行逐行扫描以及获取超声波的反射波波形；控制模块，与所述超声波扫描头连接，用于当所述超声波扫描头获取第一波形时，控制所述超声波扫描头移动至下一行进行扫描，且扫描方向与上一行的扫描方向相反，所述第一波形对应于扫描位置自晶圆区域进入基台区域的反射波形。
可选的，所述控制模块还用于在移动所述超声波扫描头至下一行后，使所述超声波扫描头沿待扫描行移动一差值距离至晶圆边缘后再进行扫描。
可选的，还包括计算模块，与所述超声波扫描头和所述控制模块连接，用于当所述超声波扫描头获取到第一波形时，根据扫描速度和扫描时间，获得当前扫描位置，并根据所述当前扫描位置以及晶圆尺寸，获得所述差值距离。
可选的，所述待扫描晶圆包括由一直径分割的上半圆和下半圆，所述超声波扫描头的扫描方向与所述直径平行，用于自所述上半圆向所述下半圆逐行进行扫描；所述控制模块还用于：当所述当前扫描位置位于晶圆上半圆时，将超声波扫描头移动至下一行后，继续控制所述超声波扫描头沿待扫描行向晶圆外方向移动一差值距离；当所述当前扫描位置位于晶圆下半圆时，将超声波扫描头移动至下一行后，继续控制所述超声波扫描头沿待扫描行向晶圆内方向移动一差值距离。
本发明的超声波扫描方法和超声波扫描装置通过检测晶圆边缘的超声波反射波的波形，及时改变扫描方向，使得扫描行始终位于晶圆内，从而减少扫描区域面积，提高超声波扫描的效率。
附图说明
图1为本发明一具体实施方式的超声波扫描方法的流程示意图；
图2为本发明一具体实施方式中晶圆置于基台上的示意图；
图3为本发明一具体实施方式中对晶圆进行扫描的示意图；
图4为本发明一具体实施方式的超声波扫描装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的超声波扫描方法和超声波扫描装置的具体实施方式做详细说明。
请参考图1，为本发明一具体实施方式的超声波扫描方法的流程图。
该具体实施方式中，所述超声波扫描方法包括步骤S101～S103。
步骤S101，提供一待扫描晶圆，所述待扫描晶圆置于一基台上。
请参考图2，为一具体实施方式中，一晶圆102置于基台101上的示意图。
所述基台101为正方形，边长大于所述晶圆102的直径，从而使得所述基台101面积大于所述晶圆102的面积，以便所述晶圆102能够完全放置于所述基台101上。
在其他具体实施方式中，所述基台101还可以为其他形状，只需要所述晶圆102的面积小于所述基台101的面积。
步骤S102，自所述基台101边缘初始扫描位置开始，采用超声波进行逐行扫描，并不断获取超声波的反射波波形。
请参考图3，在一个具体实施方式中，以基台101的一个角作为初始扫描位置开始进行扫描，采用逐行扫描的方式。在用超声波进行扫描的同时，获取发出的扫描超声波的反射波，以通过反射波获取被扫描物的形貌等特征。
该具体实施方式中，所述晶圆102包括由一直径200分割的上半圆201和下半圆201，超声波扫描的方向与所述直径200平行，自所述上半圆201向下半圆202逐行进行扫描。
由于所述基台101面积大于所述晶圆102的面积，因此，自基台101的初始扫描位置开始沿平行于晶圆直径200的方向进行扫描的过程中，超声波会依次扫描两种不同的材料区域，扫描位置由基台101区域进入晶圆102区域，再由晶圆102区域进入基台101区域，当扫描位置由一种材料变为另一种材料时，超声波的反射波会产生明显的波形变化，产生第一波形和第二波形，其中，第一波形对应于扫描位置自晶圆102区域进入基台101区域的反射波波形，第二波形则对应于扫描位置自基台101区域进入晶圆102区域。通过获得的超声波的反射波的波形，可以判断扫描位置处于基台101区域还是处于晶圆102区域。并且，由于基台101与晶圆102的材质相差较大，与在相同材质内获取的反射波形相比，第一波形与第二波形的波幅会发生较大变化。例如，在一个具体实施方式中，所述第一波形为一较大波幅的负波，第二波形为一较大波幅的正波。
步骤S103，当获取到所述第一波形时，移动至下一行进行扫描，且扫描方向与上一行的扫描方向相反。
如图3所示，自基台101的边缘初始位置1开始进行扫描时，首先会扫描基台101区域，然后进入晶圆102区域，此时在晶圆102边缘会获得一第二波形；然后沿平行于晶圆102的直径200的方向继续扫描，至晶圆102的边缘位置2，进入基台101区域，此时会获得第一波形。
当获取到所述第一波形时，移动至下一行进行扫描，且扫描方向与上一行的扫描方向相反。当获取到第一波形时，表示扫描位置位于晶圆102的边缘，为了减少对于基台101的无效区域的扫描，直接移动至下一行并折返对晶圆102继续进行扫描；当再次获得第二波形时，证明扫描位置又到了晶圆102另一侧的边缘，继续移动至下一行，对晶圆102进行扫描。
通过对第一波形的检测，可以在扫描过程中，及时获知扫描位置是否到达晶圆边缘，及时折返进行下一行的扫描，从而减少对基台101的无效区域的扫描，进而提高扫描效率。
由于晶圆102为圆形，超声波扫描沿着平行于晶圆102的直径200的方向对晶圆102逐行进行扫描，在晶圆102的上半圆201进行扫描时，自晶圆102边缘逐行移动至直径200位置处，每一行的长度逐渐增大；而当扫描位置移动至下半圆202后，逐行扫描的每一行的长度又会逐渐增大。为了能够对晶圆102的整个区域都进行扫描，可以进一步对换行后的扫描起始位置进行校准。
在该具体实施方式中，在晶圆边缘位置2处获取第一波形，移动至下一行进行扫描之前，沿待扫描行移动一差值距离d至晶圆102边缘位置3后再进行扫描，以使得换行后的扫描起始位置位于晶圆102的边缘。
当所述当前扫描位置位于晶圆102的上半圆201时，由于扫描行的长度逐渐变大，移动至下一行后，沿待扫描行向晶圆102外的方向移动一差值距离，以使得起始位置位于晶圆102的边缘；当所述当前扫描位置位于晶圆102的下半圆202时，由于扫描行的长度逐渐变小，移动至下一行后，沿待扫描行向晶圆102内方向移动一差值距离。
所述差值距离可以根据换行时的当前扫描位置、以及晶圆的具体尺寸等信息计算获得。具体的，当获取到所述的第一波形时，根据扫描速度和扫描时间，获得当前扫描位置；根据所述当前扫描位置以及晶圆尺寸，获得所述差值距离。
在实际扫描过程中，可以保持不同行的扫描速率一致，以确保扫描过程的稳定性，以及反射波信号的稳定性，从而更准确的判断晶圆的边缘位置。
根据上述方法，通过检测晶圆边缘的超声波反射波的第一波形，及时改变扫描方向，使得扫描行始终位于晶圆内，从而减少扫描区域面积，提高扫描机台的效率。
本发明的具体实施方式还提供一种超声波扫描装置。
请参考图4，为本发明一具体实施方式的超声波扫描装置的结构示意图。
所述超声波扫描装置包括：基台400，用于放置待扫描晶圆；超声波扫描头401，位于所述基台400上方，正对所述基台400设置，用于发射超声波进行逐行扫描以及获取超声波的反射波波形；控制模块402，与所述超声波扫描头401连接，用于当所述超声波扫描头401获取第一波形时，控制所述超声波扫描头401移动至下一行进行扫描，且扫描方向与上一行的扫描方向相反。
在一个具体实施方式中，所述基台400为正方形，边长大于待扫描晶圆的直径，从而使得所述基台400面积大于待扫描晶圆的面积，以便待扫描晶圆能够完全放置于所述基台400上。在其他具体实施方式中，所述基台400还可以为其他形状，只需要待扫描晶圆的面积小于所述基台400的面积。
所述超声波扫描头401包括一超声波发射单元和一超声波接收单元，所述超声波发射单元用于发射超声波，所述超声波接收单元用于接收反射波，并获取反射波波形。
所述控制模块402包括驱动单元，用于驱动所述超声波扫描头401移动，以进行逐行扫描。所述控制模块402还包括处理单元，用于根据所述超声波扫描头401获取的反射波波形，向所述驱动单元发送控制指令。当所述超声波扫描头401获取第一波形时，所述控制模块402控制所述超声波扫描头401移动至下一行进行扫描，且扫描方向与上一行的扫描方向相反。
所述超声波扫描头401自基台400初始扫描位置开始沿平行于待扫描晶圆直径的方向进行扫描，超声波会依次扫描两种不同的材料区域，扫描位置由基台400区域进入晶圆区域，再由晶圆区域进入基台400区域，当扫描位置由一种材料变为另一种材料时，超声波的反射波会产生明显的波形变化，产生第一波形和第二波形，其中，第一波形对应于扫描位置自晶圆区域进入基台400区域的反射波波形，第二波形则对应于扫描位置自基台400区域进入晶圆区域。通过所述超声波扫描头401获得的超声波的反射波的波形，可以判断扫描位置处于基台400区域还是处于晶圆区域。
当所述超声波扫描头401获取到所述第一波形时，所述控制模块402控制所述超声波扫描头401移动至下一行进行扫描。待扫描晶圆包括由一直径分割的上半圆和下半圆，所述超声波扫描头的扫描方向与所述直径平行，用于自所述上半圆向所述下半圆逐行进行扫描；由于晶圆为圆形，逐行扫描沿着平行于晶圆的直径的弦进行，在晶圆的上半圆进行扫描时，自晶圆边缘逐行移动至直径位置处，每一行的长度逐渐增大；而当扫描位置移动至下半圆后，逐行扫描的每一行的长度又会逐渐增大。为了能够对晶圆的整个区域都进行扫描，可以进一步对换行后的扫描起始位置进行校准。所述控制模块402还用于在移动所述超声波扫描头至下一行后，使所述超声波扫描头沿待扫描行移动一差值距离至晶圆边缘后再进行扫描。
当所述当前扫描位置位于晶圆的上半圆时，由于扫描行的长度逐渐变大，移动至下一行后，所述控制模块402还用于控制所述超声波扫描头401沿待扫描行向晶圆外的方向移动一差值距离，以使得起始位置位于晶圆的边缘；当所述当前扫描位置位于晶圆的下半圆时，由于扫描行的长度逐渐变小，所述控制模块402还用于控制所述超声波扫描头401移动至下一行后，沿待扫描行向晶圆内方向移动一差值距离。
所述差值距离可以根据换行时的当前扫描位置、以及晶圆的具体尺寸等信息计算获得。该具体实施方式中，所述超声波扫描装置还包括一计算模块403，与所述超声波扫描头401和所述控制模块402连接，用于当所述超声波扫描头401获取到第一波形时，根据扫描速度和扫描时间，获得当前扫描位置，并根据所述当前扫描位置以及晶圆尺寸，获得所述差值距离。
所述超声波扫描装置能够通过检测晶圆边缘的超声波反射波的第一波形，及时改变扫描方向，使得扫描行始终位于晶圆内，从而减少扫描区域面积，提高超声波扫描的效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种超声波扫描方法，其特征在于，包括：
提供一待扫描晶圆，所述待扫描晶圆置于一基台上；
自所述基台边缘初始扫描位置开始，采用超声波进行逐行扫描，并获取超声波的反射波波形，所述反射波波形至少包括第一波形，所述第一波形对应于扫描位置自晶圆区域进入基台区域的反射波形；
当获取到所述第一波形时，移动至下一行进行扫描，且扫描方向与上一行的扫描方向相反。
2.根据权利要求1所述的超声波扫描方法，其特征在于，移动至下一行后，还包括沿待扫描行移动一差值距离至晶圆边缘后再进行扫描。
3.根据权利要求2所述的超声波扫描方法，其特征在于，当获取到所述第一波形时，根据扫描速度和扫描时间，获得当前扫描位置；根据所述当前扫描位置以及晶圆尺寸，获得所述差值距离。
4.根据权利要求3所述的超声波扫描方法，其特征在于，所述待扫描晶圆包括由一直径分割的上半圆和下半圆，超声波扫描方向与所述直径平行，自所述上半圆向下半圆逐行进行扫描；当所述当前扫描位置位于晶圆上半圆时，移动至下一行后，沿待扫描行向晶圆外方向移动一差值距离；当所述当前扫描位置位于晶圆下半圆时，移动至下一行后，沿待扫描行向晶圆内方向移动一差值距离。
5.根据权利要求1所述的超声波扫描方法，其特征在于，在进行逐行扫描的过程中，不同行的扫描速率相同。
6.一种超声波扫描装置，其特征在于，包括：
基台，用于放置待扫描晶圆；
超声波扫描头，位于所述基台上方，正对所述基台设置，用于发射超声波进行逐行扫描以及获取超声波的反射波波形；
控制模块，与所述超声波扫描头连接，用于当所述超声波扫描头获取第一波形时，控制所述超声波扫描头移动至下一行进行扫描，且扫描方向与上一行的扫描方向相反，所述第一波形对应于扫描位置自晶圆区域进入基台区域的反射波形。
7.根据权利要求6所述的超声波扫描装置，其特征在于，所述控制模块还用于在移动所述超声波扫描头至下一行后，使所述超声波扫描头沿待扫描行移动一差值距离至晶圆边缘后再进行扫描。
8.根据权利要求6所述的超声波扫描装置，其特征在于，还包括计算模块，与所述超声波扫描头和所述控制模块连接，用于当所述超声波扫描头获取到第一波形时，根据扫描速度和扫描时间，获得当前扫描位置，并根据所述当前扫描位置以及晶圆尺寸，获得所述差值距离。
9.根据权利要求6所述的超声波扫描装置，其特征在于，所述待扫描晶圆包括由一直径分割的上半圆和下半圆，所述超声波扫描头的扫描方向与所述直径平行，用于自所述上半圆向所述下半圆逐行进行扫描；所述控制模块还用于：当所述当前扫描位置位于晶圆上半圆时，将超声波扫描头移动至下一行后，继续控制所述超声波扫描头沿待扫描行向晶圆外方向移动一差值距离；当所述当前扫描位置位于晶圆下半圆时，将超声波扫描头移动至下一行后，继续控制所述超声波扫描头沿待扫描行向晶圆内方向移动一差值距离。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20181106 |