本发明涉及晶圆缺陷表征，特别是涉及一种基于同步辐射衍射的晶圆缺陷三维表征装置和方法。
背景技术：
1、晶体生长所产生的位错、热处理产生的应变等等缺陷越接近晶圆器件层的缺陷对后续环节的器件生产质量影响越大。尤其是外延生长的硅片或其他半导体材料，不论异质外延还是同质外延，微小的晶格失配会导致外延层存在许多细密的滑移线，这些分布在外延层的滑移线对最终器件质量相较衬底层中分布的缺陷影响更大。同时可以根据缺陷的三维分布从缺陷产生的动力学角度降低晶圆中缺陷的晶体生长方法。所以有效表征晶体缺陷并在晶圆平面检测到缺陷二维分布的基础上区分出晶体中缺陷的深度分布信息实现缺陷的三维表征至关重要。
2、x射线衍射表征晶体内部缺陷是一个评价晶体质量的重要方法，根据光路的几何配置，分为反射(布拉格)式与透射(劳厄)式，其中透射的方法中x射线穿过晶圆，理论上可以表征视场范围内的晶圆包含深度的缺陷分布，但包含深度的缺陷分布信息的x射线被探测器接收时缺陷分布信息从三维压缩到探测器的二维平面，这就导致深度的维度被压缩到衍射轴的所在维度，深度分辩的信息被丢失。最终，实际检测的图像无法有效分辨出缺陷的三维分布。
3、目前，商用x射线衍射成像(x-ray diffraction imaging,xrdi)仪不提供晶圆缺陷的三维检测方案，根据其单次采得的衍射图像可以区分出缺陷分布更靠近正面还是背面。但受限与x射线衍射成像仪的x光源角发散较大，无法更进一步进行深度分辨，其深度分辨率约为百μm到几百μm。对于厚度普遍低于1mm的半导体晶圆，其深度分辨率达不到精细的检测需求。
技术实现思路
1、本发明提供一种基于同步辐射衍射的晶圆缺陷三维表征装置和方法，解决现有x射线衍射成像仪无法有效分辨晶圆中缺陷的三维分布问题。
2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于同步辐射衍射的晶圆缺陷三维表征装置，包括：
3、晶圆载盘，用于放置待测晶圆；
4、同步辐射光源，用于产生同步辐射光；
5、双晶单色器，用于对所述同步辐射光进行单色化处理，并使得处理后的光束穿过狭缝照射到所述待测晶圆；
6、x射线二维成像探测器，置于所述待测晶圆的出射衍射光的光路上，用于对所述出射衍射光进行探测，得到待测晶圆的衍射图像；
7、数据处理模块，用于对所述x射线二维成像探测器采集的多张待测晶圆的衍射图像进行叠加，形成三维图像得到不同深度的晶圆表面缺陷分布信息。
8、所述狭缝为微米级狭缝。
9、所述晶圆载盘配置有平动电机，所述平动电机用于移动所述待测晶圆以改变光束表征晶圆的区域。
10、所述的基于同步辐射衍射的晶圆缺陷三维表征装置还包括联动控制系统，所述联动控制系统分别与所述平动电机和所述x射线二维成像探测器相连，所述联动控制系统向所述平动电机发出第一控制信号，所述平动电机收到第一控制信号后控制所述待测晶圆进行移动，在所述待测晶圆移动后，所述联动控制系统向所述x射线二维成像探测器发出第二控制信号，所述x射线二维成像探测器收到所述第二控制信号后完成一次图像采集。
11、所述晶圆载盘配置有旋转电机，所述旋转电机用于调整所述待测晶圆的俯仰角至满足布拉格定律的晶体衍射出光角度。
12、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于同步辐射衍射的晶圆缺陷三维表征方法，使用上述的基于同步辐射衍射的晶圆缺陷三维表征装置，包括以下步骤：
13、(1)将所述同步辐射光源调整至设定能量；
14、(2)将所述x射线二维成像探测器置于所述狭缝后；
15、(3)将所述狭缝的尺寸调整至预设尺寸；
16、(4)将待测晶圆置于所述狭缝与所述x射线二维成像探测器之间，并调整所述待测晶圆的俯仰角至满足布拉格定律的晶体衍射出光角度；
17、(5)移动所述x射线二维成像探测器至衍射出光位置对所述出射衍射光进行探测，移动所述待测晶圆以改变光束表征晶圆的区域，所述x射线二维成像探测器对所述出射衍射光再次进行扫描，重复该步骤直至完成所有区域的扫描，得到多张待测晶圆的衍射图像；
18、(6)将多张待测晶圆的衍射图像进行叠加，形成三维图像得到不同深度的晶圆表面缺陷分布信息。
19、所述步骤(3)具体包括：
20、将所述狭缝的尺寸调整至所述x射线二维成像探测器可分辨的最小尺寸，并进行保存；
21、将所述x射线二维成像探测器换为x射线光电二极管强度探测器，记录此时所测得电流值；
22、根据记录的尺寸和测得的电流值得到电流与狭缝尺寸的对应关系；
23、继续缩小所述狭缝的尺寸直至达到预测尺寸，所述预测尺寸根据所述x射线光电二极管强度探测器输出的电流值来确定；
24、将所述x射线光电二极管强度探测器换为所述x射线二维成像探测器。
25、有益效果
26、由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明基于x射线劳厄衍射对晶圆缺陷的敏感性实现晶圆的缺陷检测，通过采用精密狭缝实现了单次衍射图像中缺陷深度信息获取，结合移动晶圆扫描和图像重构实现了晶圆缺陷三维分布的表征。本发明克服了传统透射式x射线衍射表征中三维图像投影到探测器二维平面所导致的图像信息丢失与模糊，能有效区分缺陷所在深度及三维分布，对于器件制造及晶圆材料制备改进具有高度产业价值。
1.一种基于同步辐射衍射的晶圆缺陷三维表征装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于同步辐射衍射的晶圆缺陷三维表征装置，其特征在于，所述狭缝为微米级狭缝。
3.根据权利要求1所述的基于同步辐射衍射的晶圆缺陷三维表征装置，其特征在于，所述晶圆载盘配置有平动电机，所述平动电机用于移动所述待测晶圆以改变光束表征晶圆的区域。
4.根据权利要求3所述的基于同步辐射衍射的晶圆缺陷三维表征装置，其特征在于，还包括联动控制系统，所述联动控制系统分别与所述平动电机和所述x射线二维成像探测器相连，所述联动控制系统向所述平动电机发出第一控制信号，所述平动电机收到第一控制信号后控制所述待测晶圆进行移动，在所述待测晶圆移动后，所述联动控制系统向所述x射线二维成像探测器发出第二控制信号，所述x射线二维成像探测器收到所述第二控制信号后完成一次图像采集。
5.根据权利要求1所述的基于同步辐射衍射的晶圆缺陷三维表征装置，其特征在于，所述晶圆载盘配置有旋转电机，所述旋转电机用于调整所述待测晶圆的俯仰角至满足布拉格定律的晶体衍射出光角度。
6.一种基于同步辐射衍射的晶圆缺陷三维表征方法，其特征在于，使用如权利要求1-5中任一所述的基于同步辐射衍射的晶圆缺陷三维表征装置，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的基于同步辐射衍射的晶圆缺陷三维表征方法，其特征在于，所述步骤(3)具体包括：
