CN111554601A - 晶圆前端传送系统 - Google Patents

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Abstract

一种晶圆前端传送系统，包括：装载台和缺陷检测模组，所述缺陷检测模组用于在所述晶圆进入设备端之前，对晶圆进行缺陷的检测以及进行晶圆的对准，包括：晶圆载台，用于固定需要进行缺陷检测的所述晶圆；图像获取模块，包括摄像头阵列，所述图像获取模块通过摄像头阵列一次拍摄获得所述晶圆载台上的晶圆整个表面对应的第一检测图像或者通过摄像头阵列一次拍摄获得晶圆边缘一圈对应的对准检测图像；缺陷判断模块，所述缺陷判断模块根据所述图像获取模块获得的第一检测图像，判断所述晶圆的表面是否存在缺陷；对准模块，所述对准模块根据对准检测图像上缺口的位置获得晶圆在晶圆载台上的位置。本申请的晶圆前端传送系统检具缺陷检测和对准的功能。

Description

晶圆前端传送系统
技术领域
本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种具有高速缺陷检测功能的晶圆前端传送系统。
背景技术
集成电路(integrated circuit)产业是电子信息产业的核心，是推动国民经济和社会信息化发展最主要的高新技术之一。
集成电路制造业的特点时超精密化、超洁净的环境和细微化，其加工工艺设计近百道工序(包括光刻、刻蚀、研磨、沉积、注入等工序)，其中有许多重要的工艺环节需要在真空环境下完成。在集成电路的制作过程中，晶圆(硅片)需要在生产线的不同工艺加工设备(包括光刻设备、刻蚀设备、研磨设备、沉积设备、注入设备等)之间进行高效的传输和定位，晶圆前端传送系统(Equipment Front End Module，EFEM)正是完成这一任务的关键设备，晶圆前端传送系统(EFEM)是连接物料搬运系统(AMHS)和不同工艺加工设备之间的桥梁，能使晶圆(硅片)在不受污染的条件下被准确的传输，并具有高精度、高效率、高洁净度和高可靠性。
但是现有的晶圆前端传送系统不具有缺陷检测和晶圆对准的功能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是怎样使得晶圆前端传送系统在占据较小的体积下集成缺陷检测和晶圆对准的功能。
本发明提供了一种晶圆前端传送系统，其特征在于，包括：
装载台，所述装载台用于装载晶圆盒以及打开和关闭晶圆盒，所述晶圆盒中存放有上下间隔开的若干晶圆，所述晶圆的侧面具有缺口；
传送模组，所述传送模组用于在所述晶圆盒打开时，从所述晶圆盒中取出晶圆进行传送以及将经设备端处理后的晶圆送回晶圆盒；
缺陷检测模组，所述缺陷检测模组用于在所述晶圆进入设备端之前，对晶圆进行缺陷的检测以及进行晶圆的对准，所述缺陷检测模组包括：晶圆载台，用于固定需要进行缺陷检测的所述晶圆；图像获取模块，所述图像获取模块包括摄像头阵列，所述图像获取模块通过摄像头阵列一次拍摄获得所述晶圆载台上的晶圆整个表面对应的第一检测图像或者通过摄像头阵列一次拍摄获得晶圆边缘一圈对应的对准检测图像；缺陷判断模块，所述缺陷判断模块根据所述图像获取模块获得的第一检测图像，判断所述晶圆的表面是否存在缺陷；对准模块，所述对准模块根据对准检测图像上缺口的位置获得晶圆在晶圆载台上的位置。
可选的，所述晶圆盒为前开式晶圆盒，所述前开式晶圆盒的侧面具有能打开的侧盖，所述晶圆前端传送系统包括密封框架，所述传送模组和缺陷检测模组位于密封框架内，所述密封框架的侧壁上设置有开口，所述开口下方的密层框架的外侧壁上设置有装载台，所述前开式晶圆盒装载在装载台上，所述开口上还设置有传动门，所述传动门用于打开和封闭所述开口，所述传送门并在所述装载台将所述前开式晶圆盒移动至靠近所述传动门时，所述传送门打开并吸附所述前开式晶圆盒的侧盖，连同侧盖一起移动到所述开口的下方，使得所述前开式晶圆盒的具有侧盖的侧面与所述开口周围的密封框架的侧面接触。
可选的，所述晶圆前端传送系统包括密封框架，所述密封框架具有顶部平台，所述顶部平台上设置有装载台；所述晶圆盒为底部打开式晶圆盒，所述底部打开式晶圆盒具有能打开的底盖，所述底盖上具有晶圆框架盒，所述晶圆框架盒中放置有若干晶圆，所述底部打开式晶圆盒装载在装载台上，所述装载台能打开底部打开式晶圆盒的底盖，并将所述底盖和底盖上的晶圆框架盒下降到密封框架中。
可选的，所述密封框架还包括与顶部平台相对的底部平台，所述底部平台表面上设置所述缺陷检测模组的晶圆载台，所述顶部平台的底部表面上设置有驱动装置和与驱动装置连接的所述缺陷检测模组的摄像头阵列，所述驱动装置能驱动所述摄像头阵列从平行于顶部平台底部表面的方向旋转到垂直于顶部平台底部表面的方向，当所述摄像头阵列旋转到所述垂直于顶部平台底部表面的方向，且装载台将所述底盖和底盖上的晶圆框架盒下降到密封框架中时，所述图像获取模块通过摄像头阵列进行一次拍摄获得所述晶圆框架盒中所有晶圆对应的第二检测图像；所述缺陷检测模组还包括晶圆位置检测模块，所述晶圆位置检测模块通过获得的第二检测图像判断晶圆框架盒中放置的晶圆的数量，晶圆框架盒中放置的晶圆是否存在叠片，晶圆框架盒中放置的晶圆是否存在斜片。
可选的，所述图像获取模块还包括一平面基板，若干个摄像头呈阵列方式排布在所述平面基板上，形成所述摄像头阵列，所述摄像头的个数大于等于5。
可选的，所述摄像头阵列的尺寸与所述晶圆的尺寸对应，所述摄像头阵列中所有摄像头的尺寸相同，放大倍率相同，所述放大倍率为10～250倍。
可选的，所述图像获取模块还包括图像拼接单元，所述图像拼接单元用于将所述摄像头阵列中的所有摄像头在同一倍率下获得的若干第一图像进行拼接获得晶圆整个表面对应的第一检测图像，或者用于将所述摄像头阵列中的所有摄像头在同一倍率下获得的若干第二图像进行拼接获得晶圆框架盒中所有晶圆对应的第二检测图像，所述进行拼接包括图像预处理步骤、图像配准步骤、建立变化模型步骤、同一坐标变化步骤和融合重构步骤。
可选的，所述摄像头阵列中包括具有第一放大倍率的若干第一摄像头和具有第二放大倍率的若干第二摄像头，所述第一放大倍率小于第二放大倍率，所述第一摄像头的数量大于第二摄像头的数量。
可选的，所述第一放大倍率为10倍～250倍，所述第二放大倍率为20倍～300倍。
可选的，所述图像获取模块在对晶圆的表面进行拍摄时，所述第一摄像头和第二摄像头开始均采用同一倍率进行拍摄，获得若干第三图像；然后，所述第二摄像头增大倍率进行拍摄，获得若干第四图像。
可选的，所述图像获取模块还包括图像拼接单元，所述图像拼接单元用于将所述若干第三图像进行拼接获得晶圆整个表面对应的第一检测图像，所述进行拼接包括图像预处理步骤、图像配准步骤、建立变化模型步骤、同一坐标变化步骤和融合重构步骤。
可选的，所述缺陷判断模块包括标准单元和比较单元，所述标准单元中存储有标准晶圆图像或者无缺陷晶圆图像，所述比较单元用于将图像获取模块获得的第一检测图像与标准晶圆图像或者无缺陷晶圆图像进行比较或匹配，进而判断第一检测图像上是否存在缺陷以及缺陷的位置。
与现有技术相比，本发明技术方案具有以下优点：
本发明的晶圆前端传送系统，包括：装载台和缺陷检测模组，所述缺陷检测模组用于在所述晶圆进入设备端之前，对晶圆进行缺陷的检测以及进行晶圆的对准，所述缺陷检测模组包括：晶圆载台，用于固定需要进行缺陷检测的所述晶圆；图像获取模块，所述图像获取模块包括摄像头阵列，所述图像获取模块通过摄像头阵列一次拍摄获得所述晶圆载台上的晶圆整个表面对应的第一检测图像或者通过摄像头阵列一次拍摄获得晶圆边缘一圈对应的对准检测图像；缺陷判断模块，所述缺陷判断模块根据所述图像获取模块获得的第一检测图像，判断所述晶圆的表面是否存在缺陷；对准模块，所述对准模块根据对准检测图像上缺口的位置获得晶圆在晶圆载台上的位置。即本申请中，通过在晶圆前端传送系统中设置缺陷检测模组既可以对进入设备端之前和/或出设备端之后的晶圆进行缺陷的检测，以判断进入设备端之前以及从设备端之前的晶圆是否存在缺陷，进而判断工艺加工设备的工作状况，并且还可以对进入设备端之前的晶圆进行对准，从而在工艺加工设备中可以省略用于对准的模块，节省工艺加工设备的空间。
并且，本申请的缺陷检测模组中的图像获取模块包括摄像头阵列，所述图像获取模块通过摄像头阵列一次拍摄获得晶圆整个表面对应的第一检测图像或晶圆边缘一圈的对准检测图像，因而在进行第一检测图像或对准检测图像的获取时所述晶圆载台无需进行扫描移动(沿水平方向移动)，并且本申请中所述晶圆载台仅需在与摄像头阵列进行对准时沿垂直方向和/或沿水平方向小范围或小距离移动，因而晶圆载台和相应的驱动单元或驱动装置体积可以较小，加上摄像头阵列占据的体积也较小，进而减小整个缺陷检测模组占据的体积，并能减少能耗(驱动体积小减少能耗)。并且本申请中，晶圆整个表面对应的第一检测图像获取是通过图像获取模块通过摄像头阵列一次拍摄获得，所述缺陷判断模块根据图像获取模块获得的第一检测图像，判断晶圆的表面是否存在缺陷，在进行缺陷检测时，第一检测图像获取的时间极大的减少(一次瞬态成像)，提高了缺陷检测的效率，降低成本(摄像头阵列相比于光学扫描放大镜的成本大幅减小)。
进一步，所述摄像头阵列中每一个摄像头的尺寸相同，放大倍率相同，若干摄像头呈阵列方式排布在所述平面基板上，且所述摄像头阵列中的每一摄像头均呈水平角度设置，以使得在进行缺陷检测时，所述摄像头阵列中可以对晶圆进行快速聚焦以及快速拍摄，并便于将若干摄像头中获得的图像进行拼接。
进一步，所述摄像头阵列中的若干摄像头包括具有第一放大倍率的若干第一摄像头和具有第二放大倍率的若干第二摄像头，所述第一放大倍率小于第二放大倍率，所述第一摄像头的数量大于第二摄像头的数量。在进行缺陷检测时，所述倍率较小的第一摄像头可以进行一般缺陷的检测，所述倍率更大的第二摄像头可以对晶圆上的个别位置获得更大倍率和清晰的图像，以满足不同的检测需求。
进一步，采用前述所述的摄像头阵列对晶圆的表面进行拍摄时，所述第一摄像头和第二摄像头开始均采用同一倍率进行拍摄，获得第一检测图像，所述图像拼接单元将获得的第一检测图像拼接获得第一检测图像，用于一般缺陷的检测；然后，所述第二摄像头增大倍率进行拍摄，获得第三检测图像，所述获得第三检测图像可以用于单独的观测或测量。
进一步，所述密封框架还包括与顶部平台相对的底部平台，所述底部平台表面上设置所述缺陷检测模组的晶圆载台，所述顶部平台的底部表面上设置有驱动装置和与驱动装置连接的所述缺陷检测模组的摄像头阵列，所述驱动装置能驱动所述摄像头阵列从平行于顶部平台底部表面的方向旋转到垂直于顶部平台底部表面的方向，当所述摄像头阵列旋转到所述垂直于顶部平台底部表面的方向，且装载台将所述底盖和底盖上的晶圆框架盒下降到密封框架中时，所述图像获取模块通过摄像头阵列进行一次拍摄获得所述晶圆框架盒中所有晶圆对应的第二检测图像；所述缺陷检测模组还包括晶圆位置检测模块，所述晶圆位置检测模块通过获得的第二检测图像判断晶圆框架盒中放置的晶圆的数量，晶圆框架盒中放置的晶圆是否存在叠片，晶圆框架盒中放置的晶圆是否存在斜片。即本申请的晶圆前端传送系统中的缺陷检测模组不仅能实现对晶圆进行缺陷的检测以及进行晶圆的对准的功能，还能够实现判断晶圆框架盒中放置的晶圆的数量，晶圆框架盒中放置的晶圆是否存在叠片，晶圆框架盒中放置的晶圆是否存在斜片的作用，晶圆前端传送系统不再需要额外设置晶圆框架盒中晶圆存放状态的检测装置，提高了晶圆前端传送系统的综合性能。
附图说明
图1为本发明一实施例晶圆前端传送系统的结构示意图；
图2为本发明一实施例缺陷检测模组的结构示意图；
图3为本发明另一实施例缺陷检测模组的结构示意图；
图4为本发明另一实施例晶圆前端传送系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种晶圆前端传送系统，包括：装载台和缺陷检测模组，所述缺陷检测模组用于在所述晶圆进入设备端之前，对晶圆进行缺陷的检测以及进行晶圆的对准，所述缺陷检测模组包括：晶圆载台，用于固定需要进行缺陷检测的所述晶圆；图像获取模块，所述图像获取模块包括摄像头阵列，所述图像获取模块通过摄像头阵列一次拍摄获得所述晶圆载台上的晶圆整个表面对应的第一检测图像或者通过摄像头阵列一次拍摄获得晶圆边缘一圈对应的对准检测图像；缺陷判断模块，所述缺陷判断模块根据所述图像获取模块获得的第一检测图像，判断所述晶圆的表面是否存在缺陷；对准模块，所述对准模块根据对准检测图像上缺口的位置获得晶圆在晶圆载台上的位置。即本申请中，通过在晶圆前端传送系统中设置缺陷检测模组既可以对进入设备端之前和/或出设备端之后的晶圆进行缺陷的检测，以判断进入设备端之前以及从设备端之前的晶圆是否存在缺陷，进而判断工艺加工设备的工作状况，并且还可以对进入设备端之前的晶圆进行对准，从而在工艺加工设备中可以省略用于对准的模块，节省工艺加工设备的空间。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在详述本发明实施例时，为便于说明，示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明的保护范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
本发明一实施例提供了一种晶圆前端传送系统，请参考图1和图2，其中图2为图1中缺陷检测模组100的结构示意图，包括：
装载台204，所述装载台204用于装载晶圆盒300以及打开和关闭晶圆盒300，所述晶圆盒300中存放有上下间隔开的若干晶圆102，所述晶圆102的侧面具有缺口(notch)(图中未示出)；
传送模组210，所述传送模组210用于在所述晶圆盒300打开时，从所述晶圆盒300中取出晶圆进行传送以及将经设备端处理后的晶圆送回晶圆盒300；
缺陷检测模组100，所述缺陷检测模组100用于在所述晶圆102进入设备端之前，对晶圆102进行缺陷的检测以及进行晶圆的对准，所述缺陷检测模组100包括：晶圆载台101，用于固定需要进行缺陷检测的所述晶圆102；图像获取模块103，所述图像获取模块103包括摄像头阵列104，所述图像获取模块103通过摄像头阵列104一次拍摄获得所述晶圆载台101上的晶圆102整个表面对应的第一检测图像或者通过摄像头阵列一次拍摄获得晶圆边缘一圈对应的对准检测图像；缺陷判断模块108(参考图2)，所述缺陷判断模块108根据所述图像获取模块103获得的第一检测图像，判断所述晶圆102的表面是否存在缺陷；对准模块109，所述对准模块109根据对准检测图像上缺口的位置获得晶圆102在晶圆载台101上的位置。
所述晶圆前端传送系统(EFEM)是连接物料搬运系统(AMHS)和不同工艺加工设备(或者设备端)之间的桥梁，能使晶圆(硅片)在不受污染的条件下被准确的传输，并具有高精度、高效率、高洁净度和高可靠性。所述物料搬运系统(AMHS)用于晶圆盒在工厂里面的自动化搬送，所述工艺加工设备用于对晶圆进行相应的半导体工艺处理，所述工艺加工设备可以为光刻设备、刻蚀设备、研磨设备、沉积设备、注入设备等，相应的进行的工艺可以为光刻工艺、刻蚀工艺、研磨工艺、沉积工艺、注入工艺。所述晶圆前端传送系统(EFEM)位于工艺加工设备(或设备端)的前段，用于将物料搬运系统(AMHS)上传送的晶圆盒中的晶圆不受污染、高精度和高可靠性的传送进入工艺加工设备(或设备端)中进行相应的半导体工艺处理，在晶圆在工艺加工设备(或设备端)进行完相应的半导体工艺处理后，再将晶圆不受污染、高精度和高可靠性的传送回晶圆盒中，晶圆盒再通过物料搬运系统(AMHS)被传送到下一个站点。
本实施例中，参考图1，所述晶圆盒300为前开式晶圆盒(FOUP，Front OpeningUnified Pod)，所述前开式晶圆盒(300)的侧面具有能打开的侧盖，所述晶圆前端传送系统包括密封框架200，所述传送模组210和缺陷检测模组100位于密封框架200内，所述密封框架200的侧壁上设置有开口211，所述开口211下方的密层框架的外侧壁203上设置有装载台204，所述前开式晶圆盒装载在装载台204上，所述开口211上还设置有传动门(图中未示出)，所述传动门用于打开和封闭所述开口，所述传送门并在所述装载台204将所述前开式晶圆盒移动至靠近所述传动门时，所述传送门打开并吸附所述前开式晶圆盒的侧盖(图中未示出)，连同侧盖一起移动到所述开口211的下方，使得所述前开式晶圆盒的具有侧盖的侧面与所述开口211周围的密封框架的侧面203接触。
所述前开式晶圆盒(300)的内侧壁上由下到上分布有若干平行的卡槽，若干所述晶圆102位于相应的卡槽中。所述晶圆102的材料可以为硅(Si)、锗(Ge)、或硅锗(GeSi)、碳化硅(SiC)；也可以是绝缘体上硅(SOI)，绝缘体上锗(GOI)；或者还可以为其它的材料，例如砷化镓等Ⅲ-Ⅴ族化合物。所述晶圆102的尺寸(直径)可以为12寸或18寸或其他的尺寸(比如6寸，8寸)。本实施例中，所述晶圆102的尺寸为12寸。
所述密封框架200包括底部201和与底部201相对的顶部202，以及位于顶部202和底部201之间的侧壁203，所述密封框架200内具有容纳空间，所述传送模组210和缺陷检测模组100位于容纳空间中。所述传送模组210包括机械手臂和与机械手臂连接的驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述机械手臂取晶圆和送晶圆，具体的，所述机械手臂在驱动装置的驱动下(或者所述传送模组210)能将晶圆102从前开式晶圆盒(300)取出传送到缺陷检测模组100中的晶圆载台101上，在缺陷检测模组100对晶圆102进行缺陷的检测以及进行晶圆的对准后，将晶圆102从晶圆载台101上取出传送到设备端，在设备端进行相应的工艺处理后，将工艺处理后的晶圆再次送到缺陷检测模组100进行缺陷检测，缺陷检测后送回前开式晶圆盒(300)，或者将工艺处理后的晶圆直接送回前开式晶圆盒(300)。
本实施例中，所述缺陷检测模组100的摄像头阵列103固定于密封框架200的顶部202上或者密封框架200内的其他支撑架上，晶圆载台101位于密封框架200的底部201上或者位于密封框架200内的其他支架上，所述摄像头阵列103位于晶圆载台101上方。
所述缺陷检测模块100中的晶圆载台101(参考图2)用于固定需要进行缺陷检测的晶圆102，所述晶圆载台101具体可以通过真空吸附、静电吸附或者机械加持的方式固定所述晶圆102。
在一实施例中，所述晶圆载台101可以移动，具体的，在进行第一检测图像拍摄前所述晶圆载台101可以旋转、并能沿垂直方向移动和/或沿水平方向小范围或小距离的移动(具体的所述小范围或小距离移动范围为正负10-25毫米)，以使得晶圆载台101上的晶圆102于所述图像获取模块103上的摄像头阵列进行对准。在具体的实施例中，所述晶圆载台101可以与相应的驱动单元或(第一)驱动装置110(参考图1)连接，所述驱动单元或驱动装置110可以驱动所述晶圆载台进行相应的动作(包括旋转、沿垂直方向小范围的移动、沿水平方向小范围的移动)，具体的所述驱动单元或驱动装置110可以为微电机与微机械的结合。
本申请中，对所述晶圆102进行的缺陷检测包括：检测所述晶圆102表面上的形成的图形是否良好(比如图形是否完整，图形是否存在缺陷)、检测所述晶圆102表面形成的膜层是否良好(比如膜层的表面形貌是否良好)、以及检测所述晶圆102表面上是否存在颗粒缺陷、擦伤缺陷或者其他类型的缺陷。具体的，比如进行光刻显影工艺后对晶圆102进行的显影后缺陷检测(ADI，After Development Inspection)，具体包括：检测显影后的光刻胶图形是否良好，所述光刻胶图形包括作为后续刻蚀掩膜的光刻胶图形、用于测量特征尺寸(CD)的光刻胶图形、用于测量套刻误差(overlay)的光刻胶图形，以及检查是否存在颗粒缺陷、擦伤缺陷或者其他类型的光刻胶缺陷。又比如，进行刻蚀工艺后对晶圆进行的刻蚀后缺陷检测(AEI，After Etch Inspection)，具体包括：检测刻蚀图形是否良好，检测是否存在颗粒缺陷、擦伤缺陷或者其他类型的刻蚀缺陷。
在一实施例中，结合参考图1和图2，所述图像获取模块103还包括一平面基板105，若干摄像头107呈阵列方式排布在所述平面基板105上，形成摄像头阵列104。所述平面基板105上用于安装若干摄像头107，具体的所述平面基板105可以为PCB基板，所述PCB基板上具有若干连接线路，相应的线路与对应的摄像头连接。每一个所述摄像头107包括衬底，位于衬底中的图像传感器阵列，所述图像传感器阵列用于感测外部的入射的光线产生电信号，位于所述图像传感器阵列上的镜头组件，所述镜头组件用于将外部入射的光线汇聚在图像传感器阵列上并用于调节摄像头的放大倍率和焦距。
所述摄像头阵列104中的若干摄像头107中的图像传感器阵列为CMOS图像传感器阵列或者CCD图像传感器阵列。
本实施例中，所述摄像头阵列104的尺寸与所述晶圆102的尺寸对应，即所述摄像头阵列104的尺寸与所述晶圆102的尺寸相等、大致相等、略大于或者略小于均可以，只需要满足所述摄像头阵列104中所述摄像头加起来的视角能覆盖所述晶圆102的整个表面就可以。
所述摄像头阵列104中包括若干摄像头107，在一实施例中，所述摄像头阵列104中摄像头107的数量大于等于5个，具体可以为5个(具体排布方式可以为在所述平面基板105中间设置1个摄像头，在四周边缘分别设置一个摄像头)，9个(具体排布方式可以为在平面基板105上呈3x3阵列排布9个摄像头)，13个(具体排布方式可以为在平面基板105中间呈3x3阵列排布9个摄像头，在四周边缘各排布1个摄像头)，24个(具体排布方式可以为在平面基板105中间呈4x 4阵列排布16个摄像头，在四周边缘各排布2个摄像头)，37个(具体排布方式可以为在平面基板105中间呈5x 5阵列排布25个摄像头，在四周边缘各排布3个摄像头)，69个(具体排布方式可以为在平面基板105中间呈7x 7阵列排布49个摄像头，在四周边缘各排布5个摄像头，如图2所示的排布方式)。需要说明的是，所述摄像头阵列104中摄像头107的数量还可以为其他的数量，具体的数量可以根据晶圆102的尺寸，图像的清晰度以及检测的精度等需求进行设定，只需要满足所述摄像头阵列104中所述摄像头加起来的视角能覆盖所述晶圆102的整个表面就可以。
本实施例中，继续参考图2，所述摄像头阵列104中所有摄像头107的尺寸相同(所述尺寸为摄像头的封装尺寸)，放大倍率相同，若干摄像头107呈阵列方式排布在所述平面基板105上，且所述摄像头阵列104中的每一摄像头107均呈水平角度设置，以使得在进行缺陷检测时，所述图像获取模块103中的摄像头阵列104可以对晶圆102进行快速聚焦以及快速拍摄，并便于将若干摄像头107获得的图像进行拼接。
具体的，所述摄像头阵列104中每一个摄像头107的所述放大倍率为10～250倍。
采用前述的摄像头阵列104进行拍摄时，摄像头阵列104中的所有摄像头107采用同一倍率进行拍摄。每一个摄像头107都还具有各自的控制芯片(图中未示出)，所述控制芯片控制相应的摄像头107进行聚焦动作、倍率放大动作以及拍摄动作。所述图像获取模块103还可以包括总拍摄控制单元，所述总拍摄控制单元用于向各摄像头107中的控制芯片分别发送控制指令，比如进行聚焦的指令，进行倍率放大的指令、进行拍摄的指令等。在具体的实施例中，所述摄像头的聚焦可以采用相位检测自动对焦(Phase Detection AutoFocus)。
在另一实施例中，所述摄像头阵列104中若干摄像头107的尺寸相同，但是不同摄像头的放大倍率不同，具体的，参考图3，所述摄像头阵列104中的若干摄像头107包括具有第一放大倍率的若干第一摄像头107a和具有第二放大倍率的若干第二摄像头107b，所述第一放大倍率小于第二放大倍率，所述第一摄像头107a的数量大于第二摄像头107b的数量，第一摄像头107a与第二摄像头107b的尺寸值相同。在进行缺陷检测时，所述倍率较小的第一摄像头107可以进行一般缺陷的检测，所述倍率更大的第二摄像头107b可以对晶圆上的个别位置获得更大倍率和清晰的图像，以满足不同的检测需求(比如特征尺寸(CD)测量和套刻误差(overlay)测量)，具体的，所述图像获取模块103采用更大倍率的第二摄像头107b可以对用于测量特征尺寸(CD)的光刻胶图形或刻蚀图形进行检测并获得具体的特征尺寸值、还可以对用于测量套刻误差(overlay)的光刻胶图形进行检测并获得具体的套刻误差值、或者还可以用于获得特定位置更大倍率和清晰的图像以供工艺和设备人员进行观察，即采用本申请的缺陷检测设备既可以进行一般缺陷的快速检测，还可以用于套刻误差和特征尺寸值的快速测量，提高了集成电路制作工艺中缺陷的检测效率以及相关参数的测量效率，节省整个集成电路制程需要的时间。
在一实施例中，所述第一放大倍率为10倍～250倍，所述第二放大倍率为20倍～300倍。
在一实施例中，所述若干第二摄像头107b位于摄像头阵列104中的多个特定位置，所述第二摄像头107b的数量大于等于2个。
在一具体的实施例中，请继续参考图3，所述第二摄像头107b的数量为3个，所述三个第二摄像头107b分别位于所述摄像头阵列104的中心、边缘以及中心和边缘之间的位置。在其他实施例中，所述第二摄像头107b的数量也可以为5个(5个第二摄像头107b摄像头阵列104中间分布1个边缘分布4个)或9个(9个第二摄像头107b摄像头阵列104中呈九宫格分布)。在进行缺陷检测时，可以只用第二摄像头107b检测晶圆102上的对应的几个位置，提高检测的效率。
在一实施例中，采用前述所述的摄像头阵列104对晶圆102的表面进行拍摄时，所述第一摄像头107a和第二摄像头107b开始均采用同一倍率(第一倍率)进行拍摄，获得若干第三图像，用于一般缺陷检测；然后，所述第二摄像头107b增大倍率(第二倍率，所述第二倍率大于第一倍率)进行拍摄，获得若干第四图像，所述获得的若干第四图像可以用于单独的观测或测量，比如用于特征尺寸(CD)测量和套刻误差(overlay)测量，从而使得一般缺陷检测以及特征尺寸(CD)测量和套刻误差(overlay)测量都在一个设备上进行，提高了量测效率。在具体的实施例中，在所述晶圆102的特定位置(特定位置为与摄像头阵列104中一个第二摄像头107b对应的位置)上形成用于特征尺寸测量的图形(CD bar)和用于套刻误差测量的图形(overlay mark)。
在其他实施例中，采用前述所述的摄像头阵列104对晶圆的表面进行拍摄时，可以仅采用第二摄像头107b进行拍摄。
在具体的实施例中，在采用图像获取模块103中的摄像头阵列104进行拍摄获取晶圆整个表面对应的第一检测图像前，还需要通过缺陷检测模组100进行晶圆102的对准，获得晶圆102在晶圆载台101上的位置，一方面通过对准，使得晶圆载台101上的晶圆102与摄像头阵列104能够建立位置联系，便于获得精准和规准的第一检测图像，以方便进行缺陷的判断，另一方面，对于某些工艺加工设备，晶圆进入工艺腔室之前需要进行对准(找到notch所在的位置)，通过所述对准后，晶圆在晶圆载台101上的位置以及晶圆上notch的位置是已知，因而传送模块210可以直接将对准后的晶圆送入设备端。即本申请中，通过在晶圆前端传送系统中设置缺陷检测模组既可以对进入设备端之前和/或出设备端之后的晶圆进行缺陷的检测，以判断进入设备端之前以及从设备端之前的晶圆是否存在缺陷，进而判断工艺加工设备的工作状况，并且还可以对进入设备端之前的晶圆进行对准，从而在工艺加工设备中可以省略用于对准的模块，节省工艺加工设备的空间。
具体的，请参考图2，所述缺陷检测模组100还包括对准模块109，由于晶圆载台101的初始位置是已知的，并且摄像头阵列104上各摄像头107的位置是固定的，晶圆102上缺口(notch)的位置是固定的，因而采用摄像头阵列104进行一次拍摄获得晶圆边缘一圈对应的对准检测图像后，所述对准模块109根据对准检测图像上缺口的位置即可获得晶圆102在晶圆载台101上的位置。在获得晶圆102在晶圆载台101上的位置后，通过调整晶圆载台101的位置，即可使得晶圆载台101上的晶圆102与摄像头阵列104上的摄像头107建立位置联系，使得晶圆102的位置能与摄像头阵列104上的摄像头107位置对应，然后图像获取模块103中的摄像头阵列104中的所有摄像头进行拍摄，获得若干第一图像。
所述图像获取模块103还包括图像拼接单元106，在一实施例中，请参考图2，当所述摄像头阵列104中每一个摄像头107的尺寸相同，放大倍率相同，且在对晶圆102的表面进行拍摄时，所述摄像头阵列104中的所有摄像头107均采用同一倍率进行拍摄时，获得若干第一图像，所述图像拼接单元106用于将所述摄像头阵列104中的所有摄像头107在同一倍率下获得的若干第一图像进行拼接获得晶圆整个表面对应的第一检测图像。在另一实施例中，请参考图3，当所述摄像头阵列104中的若干摄像头107包括具有第一放大倍率的若干第一摄像头107a和具有第二放大倍率的若干第二摄像头107b，对晶圆102的表面进行拍摄时，所述第一摄像头107a和第二摄像头107b开始均采用同一倍率进行拍摄，获得若干第三图像时，所述图像拼接单元106用于将所述若干第三图像进行拼接获得晶圆整个表面对应的第一检测图像。
所述图像拼接单元106还用于将摄像头阵列104中的若干摄像头107在同一倍率下进行一次拍摄获得晶圆边缘一圈对应的若干第四图像进行拼接获得对准检测图像。
在一实施例中，所述图像拼接单元106进行拼接包括图像预处理步骤、图像配准步骤、建立变化模型步骤、同一坐标变化步骤和融合重构步骤。
具体的，所述图像预处理步骤，包括数字图像处理的基本操作(如去噪、边缘提取、直方图处理等)、建立图像的匹配模板以及对图像进行某种变换(如傅里叶变换、小波变换等)等操作。
所述图像配准步骤，就是采用一定的匹配策略或算法，找出待拼接图像中的模板或特征点在参考图像中对应的位置，进而确定两幅图像之间的变换关系。
在一实施例中，所述图像配准采用的算法可以采用基于频域的方法(相位相关方法)和基于时域的方法。其中，基于时域的方法又可具体分为基于特征的方法和基于区域的方法。基于特征的方法首先找出两幅图像中的特征点(如边界点、拐点、角点)，并确定图像间特征点的对应关系，然后利用这种对应关系找到两幅图像间的变换关系，这一类方法不直接利用图像的灰度信息，因而对光线变化不敏感，但对特征点对应关系的精确程度依赖很大。基于区域的方法是以一幅图像重叠区域中的一块作为模板，在另一幅图像中搜索与此模板最相似的匹配块，这种算法精度较高。
所述建立变换模型步骤，根据模板或者图像特征之间的对应关系，计算出数学模型中的各参数值，从而建立两幅图像的数学变换模型。
所述统一坐标变换步骤，根据建立的数学转换模型,将待拼接图像转换到参考图像的坐标系中,完成统一坐标变换。
所述融合重构步骤，将待拼接图像的重合区域进行融合得到拼接重构的平滑无缝全景图像。
在一实施例中，所述图像拼接单元106包括图像处理芯片，所述图像拼接单元106可以安装在所述平面基板105上，通过平面基板105上的若干线路与对应的摄像头107连接，能进一步减小图像获取模块103占据的体积。
在一实施例中，所述缺陷判断模块108包括标准单元和比较单元，所述标准单元中存储有标准晶圆图像或者无缺陷晶圆图像，所述比较单元用于将图像获取模块获得的第一检测图像与标准晶圆图像或者无缺陷晶圆图像进行比较或匹配，进而判断第一检测图像上是否存在缺陷以及缺陷的位置，从而判断晶圆的表面是否存在缺陷。
在另一实施例中，所述缺陷判断模块108可以包括区域划分单元和比较单元，所述区域划分单元将所述第一检测图像划分为若干尺寸相同的若干待比较区域(在没有缺陷时，若干待比较区域上的图形和图案是相同的或重复的)，所述比较单元用于将相邻的几个待比较区域进行比较，找出相邻的几个待比较区域中的不同点所在的位置即为存在缺陷的位置。
需要说明的是，所述缺陷判断模块108针对第一检测图像可以采用其他的方法或方式来判断第一检测图像上是否存在缺陷。
所述标准晶圆图像或者无缺陷晶圆图像为晶圆在进行某一特定半导体工艺后，表面不存在缺陷时获取的图像。
本发明实施例的前述缺陷检测模组，由于所述图像获取模块103包括摄像头阵列104，所述图像获取模块103通过摄像头阵列104一次拍摄获得晶圆102整个表面对应的第一检测图像或晶圆边缘一圈的对准检测图像，因而在进行第一检测图像或对准检测图像的获取时所述晶圆载台101无需进行扫描移动(沿水平方向移动)，并且本申请中所述晶圆载台101仅需在与摄像头阵列104进行对准时沿垂直方向和/或沿水平方向小范围或小距离移动，因而晶圆载台101和相应的驱动单元或驱动装置体积可以较小，加上摄像头阵列104占据的体积也较小，进而减小整个缺陷检测模组占据的体积，并能减少能耗(驱动体积小减少能耗)。并且本申请中，晶圆102整个表面对应的第一检测图像获取是通过图像获取模块103通过摄像头阵列104一次拍摄获得，所述缺陷判断模块108根据图像获取模块103获得的第一检测图像，判断晶圆102的表面是否存在缺陷，在进行缺陷检测时，第一检测图像获取的时间极大的减少(一次瞬态成像)，提高了缺陷检测的效率，降低成本(摄像头阵列相比于光学扫描放大镜的成本大幅减小)。
本发明另一实施例还提供了一种晶圆前端传送系统，本实施例与前述实施例的区别在于密封框架、晶圆盒和晶圆载台的结构不同，缺陷检测模组除了用于对晶圆进行缺陷的检测以及进行晶圆的对准的功能外，所述缺陷检测模组还具有检测晶圆框架盒中放置的晶圆的数量，晶圆框架盒中放置的晶圆是否存在叠片，晶圆框架盒中放置的晶圆是否存在斜片的功能。
具体的，参考图4，所述晶圆前端传送系统包括密封框架200，所述密封框架200具有顶部平台202，所述顶部平台202上设置有装载台204，所述装载台204在(第二)驱动装置113的作用下可以上升或下降，所述晶圆盒300为底部打开式晶圆盒，所述底部打开式晶圆盒具有能打开的底盖301，所述底盖301上具有晶圆框架盒302，所述晶圆框架盒302中放置有若干晶圆102，具体的，所述晶圆框架盒的内侧壁表面由下到上具有若干平行的卡槽，若干晶圆102分别位于相应的卡槽内；所述底部打开式晶圆盒(300)装载在装载台204上，所述装载台204能打开底部打开式晶圆盒的底盖301，并将所述底盖301和底盖301上的晶圆框架盒302下降到密封框架200中。
所述缺陷检测模组100设置于所述密封框架200内，具体的所述密封框架200还包括与顶部平台202相对的底部平台201，所述底部平台201表面上设置所述缺陷检测模组100的晶圆载台101，所述顶部平台202的底部表面上设置(第三)驱动装置112和与驱动装置112连接的所述缺陷检测模组100的摄像头阵列104，所述驱动装置112能驱动所述摄像头阵列104从平行于顶部平台202底部表面的方向旋转到垂直于顶部平台202底部表面的方向，当所述摄像头阵列104旋转到所述垂直于顶部平台202底部表面的方向，且装载台204将所述底盖301和底盖301上的晶圆框架盒302下降到密封框架200中时，所述图像获取模块103通过摄像头阵列104进行一次拍摄获得所述晶圆框架盒302中所有晶圆对应的第二检测图像；所述缺陷检测模组100还包括晶圆位置检测模块111，所述晶圆位置检测模块111通过获得的第二检测图像判断晶圆框架盒302中放置的晶圆的数量，晶圆框架盒302中放置的晶圆是否存在叠片，晶圆框架盒302中放置的晶圆是否存在斜片。
所述晶圆位置检测模块111通过相应的图像分析和处理即可获得第二检测图像判断晶圆框架盒302中放置的晶圆的数量，晶圆框架盒302中放置的晶圆是否存在叠片，晶圆框架盒302中放置的晶圆是否存在斜片。
本实施例中的晶圆前端传送系统进行晶圆的传送过程包括：底部打开式晶圆盒(300)装载到顶部平台202上的装载台204上，所述装载台204打开底部打开式晶圆盒的底盖301，并将所述底盖301和底盖301上的晶圆框架盒302下降到密封框架200中；所述摄像头阵列104在(第三)驱动装置112的驱动下从平行于顶部平台202底部表面的方向旋转到垂直于顶部平台202底部表面的方向，使得摄像头阵列104正对所述晶圆框架盒302中的若干晶圆；所述图像获取模块103通过摄像头阵列104进行一次拍摄获得所述晶圆框架盒302中所有晶圆对应的第二检测图像；所述缺陷检测模组100中晶圆位置检测模块111通过获得的第二检测图像判断晶圆框架盒302中放置的晶圆的数量，晶圆框架盒302中放置的晶圆是否存在叠片，晶圆框架盒302中放置的晶圆是否存在斜片；获得所述第二检测图像后，所述(第三)驱动装置112驱动所述摄像头阵列104旋转回水平位置，使得缺陷检测模组可以对晶圆进行缺陷的检测以及进行晶圆的对准(具体缺陷检测过程和晶圆对准过程请参考前述实施例相应部分的描述，在此不再赘述)。即本申请的晶圆前端传送系统中的缺陷检测模组不仅能实现对晶圆进行缺陷的检测以及进行晶圆的对准的功能，还能够实现判断晶圆框架盒302中放置的晶圆的数量，晶圆框架盒302中放置的晶圆是否存在叠片，晶圆框架盒302中放置的晶圆是否存在斜片的作用，晶圆前端传送系统不再需要额外设置晶圆框架盒302中晶圆存放状态的检测装置，提高了晶圆前端传送系统的综合性能。
所述图像获取模块106还包括图像拼接单元106，所述图像拼接单元106处理前述实施例中用于拼接第一检测图像和对准检测图像外，所述图像拼接单元106还用于将摄像头阵列104中的若干摄像头107在同一倍率下进行一次拍摄获得晶圆框架盒302中所有晶圆对应的若干第五图像进行拼接获得第二检测图像。
如果存在晶圆的数量不对、晶圆叠片或者晶圆斜片的问题，则停止进行后续的晶圆传送步骤。
若果晶圆的数量正确，不存在晶圆叠片、晶圆斜片，密封框架200内的传送模组(图中未示出)将晶圆框架盒302中的晶圆传送到缺陷检测模组100中进行缺陷的检测以及晶圆的对准，在进行晶圆的对准和缺陷的检测后，将晶圆传送进入设备端。
需要说明的是，本实施例中与前述实施例中相同或相似结构的其他限定或描述在本实施例中不载赘述，具体请参考前述实施例中相应部分的限定或描述。
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 (12)

1.一种晶圆前端传送系统，其特征在于，包括：
装载台，所述装载台用于装载晶圆盒以及打开和关闭晶圆盒，所述晶圆盒中存放有上下间隔开的若干晶圆，所述晶圆的侧面具有缺口；
传送模组，所述传送模组用于在所述晶圆盒打开时，从所述晶圆盒中取出晶圆进行传送以及将经设备端处理后的晶圆送回晶圆盒；
缺陷检测模组，所述缺陷检测模组用于在所述晶圆进入设备端之前，对晶圆进行缺陷的检测以及进行晶圆的对准，所述缺陷检测模组包括：晶圆载台，用于固定需要进行缺陷检测的所述晶圆；图像获取模块，所述图像获取模块包括摄像头阵列，所述图像获取模块通过摄像头阵列一次拍摄获得所述晶圆载台上的晶圆整个表面对应的第一检测图像或者通过摄像头阵列一次拍摄获得晶圆边缘一圈对应的对准检测图像；缺陷判断模块，所述缺陷判断模块根据所述图像获取模块获得的第一检测图像，判断所述晶圆的表面是否存在缺陷；对准模块，所述对准模块根据对准检测图像上缺口的位置获得晶圆在晶圆载台上的位置。
2.如权利要求1所述的晶圆前端传送系统，其特征在于，所述晶圆盒为前开式晶圆盒，所述前开式晶圆盒的侧面具有能打开的侧盖，所述晶圆前端传送系统包括密封框架，所述传送模组和缺陷检测模组位于密封框架内，所述密封框架的侧壁上设置有开口，所述开口下方的密层框架的外侧壁上设置有装载台，所述前开式晶圆盒装载在装载台上，所述开口上还设置有传动门，所述传动门用于打开和封闭所述开口，所述传送门并在所述装载台将所述前开式晶圆盒移动至靠近所述传动门时，所述传送门打开并吸附所述前开式晶圆盒的侧盖，连同侧盖一起移动到所述开口的下方，使得所述前开式晶圆盒的具有侧盖的侧面与所述开口周围的密封框架的侧面接触。
3.如权利要求1所述的晶圆前端传送系统，其特征在于，所述晶圆前端传送系统包括密封框架，所述密封框架具有顶部平台，所述顶部平台上设置有装载台；所述晶圆盒为底部打开式晶圆盒，所述底部打开式晶圆盒具有能打开的底盖，所述底盖上具有晶圆框架盒，所述晶圆框架盒中放置有若干晶圆，所述底部打开式晶圆盒装载在装载台上，所述装载台能打开底部打开式晶圆盒的底盖，并将所述底盖和底盖上的晶圆框架盒下降到密封框架中。
4.如权利要求3所述的晶圆前端传送系统，其特征在于，所述密封框架还包括与顶部平台相对的底部平台，所述底部平台表面上设置所述缺陷检测模组的晶圆载台，所述顶部平台的底部表面上设置有驱动装置和与驱动装置连接的所述缺陷检测模组的摄像头阵列，所述驱动装置能驱动所述摄像头阵列从平行于顶部平台底部表面的方向旋转到垂直于顶部平台底部表面的方向，当所述摄像头阵列旋转到所述垂直于顶部平台底部表面的方向，且装载台将所述底盖和底盖上的晶圆框架盒下降到密封框架中时，所述图像获取模块通过摄像头阵列进行一次拍摄获得所述晶圆框架盒中所有晶圆对应的第二检测图像；所述缺陷检测模组还包括晶圆位置检测模块，所述晶圆位置检测模块通过获得的第二检测图像判断晶圆框架盒中放置的晶圆的数量，晶圆框架盒中放置的晶圆是否存在叠片，晶圆框架盒中放置的晶圆是否存在斜片。
5.如权利要求1或2或4所述的晶圆前端传送系统，其特征在于，所述图像获取模块还包括一平面基板，若干个摄像头呈阵列方式排布在所述平面基板上，形成所述摄像头阵列，所述摄像头的个数大于等于5。
6.如权利要求5所述的晶圆前端传送系统，其特征在于，所述摄像头阵列的尺寸与所述晶圆的尺寸对应，所述摄像头阵列中所有摄像头的尺寸相同，放大倍率相同，所述放大倍率为10～250倍。
7.如权利要求6所述的晶圆前端传送系统，其特征在于，所述图像获取模块还包括图像拼接单元，所述图像拼接单元用于将所述摄像头阵列中的所有摄像头在同一倍率下获得的若干第一图像进行拼接获得晶圆整个表面对应的第一检测图像，或者用于将所述摄像头阵列中的所有摄像头在同一倍率下获得的若干第二图像进行拼接获得晶圆框架盒中所有晶圆对应的第二检测图像，所述进行拼接包括图像预处理步骤、图像配准步骤、建立变化模型步骤、同一坐标变化步骤和融合重构步骤。
8.如权利要求5所述的晶圆前端传送系统，其特征在于，所述摄像头阵列中包括具有第一放大倍率的若干第一摄像头和具有第二放大倍率的若干第二摄像头，所述第一放大倍率小于第二放大倍率，所述第一摄像头的数量大于第二摄像头的数量。
9.如权利要求8所述的晶圆前端传送系统，其特征在于，所述第一放大倍率为10倍～250倍，所述第二放大倍率为20倍～300倍。
10.如权利要求8所述的晶圆前端传送系统，其特征在于，所述图像获取模块在对晶圆的表面进行拍摄时，所述第一摄像头和第二摄像头开始均采用同一倍率进行拍摄，获得若干第三图像；然后，所述第二摄像头增大倍率进行拍摄，获得若干第四图像。
11.如权利要求10所述的晶圆前端传送系统，其特征在于，所述图像获取模块还包括图像拼接单元，所述图像拼接单元用于将所述若干第三图像进行拼接获得晶圆整个表面对应的第一检测图像，所述进行拼接包括图像预处理步骤、图像配准步骤、建立变化模型步骤、同一坐标变化步骤和融合重构步骤。
12.如权利要求5所述的晶圆前端传送系统，其特征在于，所述缺陷判断模块包括标准单元和比较单元，所述标准单元中存储有标准晶圆图像或者无缺陷晶圆图像，所述比较单元用于将图像获取模块获得的第一检测图像与标准晶圆图像或者无缺陷晶圆图像进行比较或匹配，进而判断第一检测图像上是否存在缺陷以及缺陷的位置。
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