CN112164661A - 晶圆检测设备 - Google Patents
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Abstract
一种晶圆检测设备，包括：晶圆载台，用于固定待检测晶圆并能使所述固定后的待检测晶圆移动；激光模块，用于在待检测晶圆移动时向所述待检测晶圆的表面发射检测激光；摄像头阵列，所述摄像头阵列包括若干摄像头，用于获得检测激光照射待检测晶圆表面时反射的光斑的位移；曲率获取模块，用于根据所述光斑的位移获得所述待检测晶圆的曲率。本发明的晶圆检测设备提高了曲率检测的效率和精度。
Description
技术领域
本发明涉及晶圆缺陷检测领域，尤其涉及一种高速晶圆检测设备。
背景技术
半导体晶圆在制造过程中以及随后在晶圆上制作电子元件及线路时均会发生翘曲的状况。翘曲，也称弯曲，在半导体领域中是指晶圆发生形变而不平整的现象。在半导体制程工艺中，翘曲会影响晶圆的品质及半导体制程工艺的进行，例如，例如，氮氧堆叠薄膜脱落、晶圆破裂、版图对准性能不稳定，甚至在最坏的情况下，光刻工艺受制程工具制约而不能进行；又如，在部分工艺制程中，需要采用吸附工具吸附固定住晶圆，若晶圆翘曲较大则难以吸附固定住，从而导致该工艺制程无法进行。
目前，为了避免上述情况，业界的通常做法是在晶圆进行某些制程后，对晶圆翘曲的程度进行检测以判断其是否在允许范围内。如果超过允许范围，则说明晶圆发生的翘曲会影响后续制程，需要进行补偿校正。
现有对晶圆翘曲进行测量一般是通过光学的手段进行检测，但是现有的检测方法检测效率和检测精度仍有待提升。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是怎样曲率检测的效率和检测精度。
本发明提供了一种晶圆检测设备，包括：
晶圆载台，用于固定待检测晶圆并能使所述固定后的待检测晶圆移动；
激光模块，用于在待检测晶圆移动时向所述待检测晶圆的表面发射检测激光；
摄像头阵列，所述摄像头阵列包括若干摄像头，用于获得所述检测激光照射所述待检测晶圆表面时反射的光斑的位移；
曲率获取模块，用于根据所述光斑的位移获得所述待检测晶圆的曲率。
可选的，所述激光模块用于发射一束或多束的检测激光。
可选的，所述激光模块发射多束检测激光时，所述摄像头阵列获得多个光斑对应的多个位移，所述曲率获取模块根据多个位移获取所述待检测晶圆的多个曲率。
可选的，所述摄像头阵列通过一个摄像头获取所述光斑的位移。
可选的，所述摄像头阵列通过多个摄像头获取所述光斑的位移。
可选的，所述摄像头阵列还用于通过一次拍摄获得所述待检测晶圆整个表面对应的检测图像，所述晶圆检测设备还包括缺陷判断模块，所述缺陷判断模块根据所述摄像头阵列获得的检测图像，判断所述待检测晶圆的表面是否存在缺陷。
可选的，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，所述摄像头阵列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图像进行拼接获得待检测晶圆整个表面对应的检测图像。
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，所述摄像头阵列在对待检测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，获得若干第一检测图像；然后，所述第二摄像头增大倍率进行拍摄，获得若干第二检测图像，所述摄像头阵列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一检测图像进行拼接获得待检测晶圆整个表面对应的检测图像。
与现有技术相比，本发明技术方案具有以下优点：
本发明的晶圆检测设备，包括：晶圆载台，用于固定待检测晶圆并能使所述固定后的待检测晶圆移动；激光模块，用于在待检测晶圆移动时向所述待检测晶圆的表面发射检测激光；摄像头阵列，所述摄像头阵列包括若干摄像头，用于获得检测激光照射待检测晶圆表面时反射的光斑的位移；曲率获取模块，用于根据所述光斑的位移获得所述待检测晶圆的曲率。在进行曲率检测时，所述激光模块向待检测晶圆的表面发射检测激光时，由于摄像头阵列的存在(摄像头阵列的尺寸会较大)，使得晶圆载台驱动所述待检测晶圆移动很大的距离时，摄像头阵列仍能精确的快速的获得待检测晶圆表面反射的光斑的位置，曲率获取模块根据所述光斑的位移也能快速的获得所述待检测晶圆的曲率，从而提高曲率的精度和检测的效率(待检测晶圆移动的距离越大，相应的所述检测激光照射的待检测晶圆表面的距离会更大，使得反射的光斑能更好的反应待检测晶圆表面的翘曲程度，因而提高了检测的精度)。
进一步，所述激光模块可以同时向待检测晶圆的表面发射多束检测激光，因而通过摄像头阵列中的不同摄像头可以同时获得多个光斑的位移，相应的曲率获取模块通过所述多个光斑的位移可以同时获得所述待检测晶圆不同位置对应的曲率，从而进一步提高了曲率检测的精度和检测的效率。
进一步，所述摄像头阵列还用于通过一次拍摄获得所述待检测晶圆整个表面对应的检测图像，所述晶圆检测设备还包括缺陷判断模块，所述缺陷判断模块根据所述摄像头阵列获得的检测图像，判断所述待检测晶圆的表面是否存在缺陷。使得本申请的晶圆检测设备不仅可以用于曲率的测量，还可以用于缺陷的检测。并且进行缺陷检测时，所述摄像头阵列通过摄像头阵列一次拍摄获得待检测晶圆整个表面对应的检测图像，因而在进行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，进而减小整个晶圆检测设备占据的体积，并能减少能耗(驱动体积小减少能耗)。并且本申请中，待检测晶圆整个表面对应的检测图像获取是通过摄像头阵列通过摄像头阵列一次拍摄获得，所述缺陷判断模块根据摄像头阵列获得的检测图像，判断待检测晶圆的表面是否存在缺陷，在进行缺陷检测时，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，所述摄像头阵列中所有摄像头的尺寸相同，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待检测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待检测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)。
进一步，采用前述所述的摄像头阵列对待检测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，获得若干第二检测图像，所述获得若干第二检测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，提高了效率。
附图说明
图1为本发明一实施例晶圆检测设备的结构示意图；
图2为本发明另一实施例晶圆检测设备的结构示意图；
图3为本发明又一实施例晶圆检测设备的结构示意图；
图4为本发明又一实施例晶圆检测设备的结构示意图；
图5为本发明又一实施例晶圆检测设备的结构示意图；
图6为本发明又一实施例晶圆检测设备的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种晶圆检测设备，包括：晶圆载台，用于固定待检测晶圆并能使所述固定后的待检测晶圆移动；激光模块，用于在待检测晶圆移动时向所述待检测晶圆的表面发射检测激光；摄像头阵列，所述摄像头阵列包括若干摄像头，用于获得检测激光照射待检测晶圆表面时反射的光斑的位移；曲率获取模块，用于根据所述光斑的位移获得所述待检测晶圆的曲率。在进行曲率检测时，所述激光模块向待检测晶圆的表面发射检测激光时，由于摄像头阵列的存在(摄像头阵列的尺寸会较大)，使得晶圆载台驱动所述待检测晶圆移动很大的距离时，摄像头阵列仍能精确的快速的获得待检测晶圆表面反射的光斑的位置，曲率获取模块根据所述光斑的位移也能快速的获得所述待检测晶圆的曲率，从而提高曲率的精度和检测的效率(待检测晶圆移动的距离越大，相应的所述检测激光照射的待检测晶圆表面的距离会更大，使得反射的光斑能更好的反应待检测晶圆表面的翘曲程度，因而提高了检测的精度)。
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。
参考图1，本发明一实施例提供了一种晶圆检测设备，其特征在于，包括：
晶圆载台101，用于固定待检测晶圆102并能使所述固定后的待检测晶圆102移动；
激光模块111，用于在待检测晶圆102移动时向所述待检测晶圆102的表面发射检测激光11；
摄像头阵列104，所述摄像头阵列104包括若干摄像头107，用于获得所述检测激光11照射所述待检测晶圆102表面时反射的光斑的位移；
曲率获取模块110，用于根据所述光斑的位移获得所述待检测晶圆102的曲率。
所述晶圆载台101不仅可以固定待检测晶圆102还可以使所述固定后的待检测晶圆102移动。在一些实施例中，所述晶圆载台101可以通过静电吸附、真空吸附、机械夹持的方式将所述待检测晶圆固定。所述晶圆载台101还可以在进行曲率的检测时，控制所述固定的待检测晶圆向某一方向(比如x轴或y轴方向)直线移动，从而使得摄像头阵列104可以获得检测激光照射在所述待检测晶圆102表面时反射的光斑的位移。所述晶圆载台101可以与相应的驱动单元连接，所述驱动单元用于驱动所述晶圆载台101的移动。
所述待检测晶圆102为进行某一特定半导体工艺后的需要进行曲率测量和/或缺陷检测的晶圆。具体的，所述待检测晶圆102可以为进行光刻涂胶工艺后的晶圆，光刻显影工艺后的晶圆，刻蚀工艺(包括湿法刻蚀或干法刻蚀)后的晶圆，化学机械研磨工艺后的晶圆，化学气相沉积工艺后的晶圆，物理气相沉积后的晶圆。所述待检测晶圆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。所述待检测晶圆102的尺寸(直径)可以为6寸，8寸，12寸或18寸。
所述激光模块111用于发射一束或多束的检测激光11。在一实施例中，所述激光模块111至少包括一个激光源，用于产生一束检测激光。当所述激光模块111用于产生多束检测激光时，所述激光模块111可以包括分光器，所述分光器可以将一束检测激光分成多束检测激光。在其他实施例中，当所述激光模块111用于产生多束检测激光时，所述激光模块111可以包括多个激光源，所述多个激光源相应的产生多束检测激光。
在一实施例中，在进行曲率检测时，所述激光模块111向待检测晶圆102的表面发射一束检测激光时，由于摄像头阵列104的存在(摄像头阵列104的尺寸会较大)，使得晶圆载台101驱动所述待检测晶圆104移动很大的距离时，摄像头阵列104仍能精确的快速的获得待检测晶圆表面反射的光斑的位置，曲率获取模块110根据所述光斑的位移也能快速的获得所述待检测晶圆102的曲率，从而提高曲率的精度和检测的效率(待检测晶圆104移动的距离越大，相应的所述检测激光照射的待检测晶圆表面的距离会更大，使得反射的光斑能更好的反应待检测晶圆表面的翘曲程度，因而提高了检测的精度)。
在另一实施例中，在进行曲率检测时，所述激光模块111可以同时向待检测晶圆102的表面发射多束检测激光11，多束检测激光11间相互平行，因而通过摄像头阵列中的不同摄像头可以同时获得多个光斑的位移，相应的曲率获取模块110通过所述多个光斑的位移可以同时获得所述待检测晶圆102不同位置对应的曲率，从而进一步提高了曲率检测的精度和检测的效率。
本实施例中，所述激光模块111设置于晶圆载台101或摄像头阵列104的一侧。在其他实施例中，请参考图4，所述激光模块111可以设置于摄像头阵列104的上方，所述摄像头阵列104还可以包括一平面基板105，若干摄像头107排布在所述平面基板105上，相邻两摄像头107之间的平面基板105中具有贯穿所述平面基板105上下表面的穿孔(穿孔的数量与激光模块111产生的激光束的数量一致)，在进行曲率的检测时，所述激光模块111产生的激光11穿过平行基板105中的穿孔照射所述待检测晶圆102的表面。
请继续参考图1或图4，若干摄像头107呈阵列方式排布的安装在所述平面基板105上。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。
在一实施例中，在进行曲率的检测时，所述摄像头阵列104通过一个摄像头107获取所述光斑的位移。具体的，结合参考图1和图2，图1为进行曲率检测时的初始位置，激光模块111发射的检测激光在待检测晶圆102上反射的光斑被摄像头107-1接收，参考图2，晶圆载台101使得待检测晶圆102沿某一方向直线移动，所述检测光在在待检测晶圆102上反射的光斑仍是被摄像头107-1接收，通过摄像头107-1可以获得光斑的位移。
在另一实施例中，所述摄像头阵列104通过多个(≥2个)摄像头107获取所述光斑的位移。以两个摄像头获取所述光斑的位移作为示例，具体的，结合参考图1和图3，图1为进行曲率检测时的初始位置，激光模块111发射的检测激光在待检测晶圆102上反射的光斑被摄像头107-1接收，参考图3，晶圆载台101使得待检测晶圆102沿某一方向直线移动，所述检测光在在待检测晶圆102上反射的光斑被摄像头107-2接收，通过摄像头107-1和摄像头107-2可以获得光斑的位移(摄像头阵列104中相邻摄像头的位置是固定的)。
请继续参考图1，曲率获取模块110根据所述光斑的位移获得所述待检测晶圆102的曲率。在一实施例中，所述待检测晶圆的曲率通过曲率半径衡量，具体的，曲率获取模块11通过下述公式进行计算获得曲率半径：R＝2L(dz/dx)-1，其中R表示曲率半径，L表示待检测晶圆102表面到摄像头107之间的光程，dx表示进行曲率测量时待检测晶圆102在某一方向上(比如x轴方向)的移动距离，dz表示待检测晶圆102移动dx时，相应的摄像头上的光斑的移动距离。
在一实施例中，请继续参考图1，所述摄像头阵列104还用于通过一次拍摄获得所述待检测晶圆102整个表面对应的检测图像，所述晶圆检测设备还包括缺陷判断模块108，所述缺陷判断模块108根据所述摄像头阵列获得的检测图像，判断所述待检测晶圆的表面是否存在缺陷。使得本申请的晶圆检测设备不仅可以用于曲率的测量，还可以用于缺陷的检测。
所述晶圆载台101在进行检测图像拍摄前可以旋转、并还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上的待检测晶圆102于所述摄像头阵列104进行对准，所述晶圆载台101还可以在进行检测图像的拍摄时偏转使得待检测晶圆处于倾斜状态，以获得暗场图像。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驱动装置连接，所述驱动单元或驱动装置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以及偏转)，具体的所述驱动单元或驱动装置可以为微电机与微机械的结合。
本申请中，后续对待检测晶圆102上的缺陷检测包括：检测所述待检测晶圆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)、检测所述待检测晶圆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)、以及检测所述待检测晶圆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待检测晶圆102进行的显影后缺陷检测(ADI，After DevelopmentInspection)，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，进行刻蚀工艺后对待检测晶圆进行的刻蚀后缺陷检测(AEI，After EtchInspection)，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。
本实施例中，所述摄像头阵列104的尺寸与所述待检测晶圆102的尺寸对应，即所述摄像头阵列104的尺寸与所述待检测晶圆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待检测晶圆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1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待检测晶圆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待检测晶圆102的整个表面就可以。
本实施例中，参考图1，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，所述摄像头阵列104中的摄像头阵列104可以对待检测晶圆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。所述摄像头阵列104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5，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可以对待检测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，所述摄像头阵列104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5，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检测待检测晶圆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对待检测晶圆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，获得若干第一检测图像，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，获得若干第二检测图像，所述获得若干第二检测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，在所述待检测晶圆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(CDbar)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对待检测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，在采用摄像头阵列104进行拍摄获取待检测晶圆整个表面对应的检测图像前，还需要进行摄像头阵列104与待检测晶圆102的对准，使得待检测晶圆102的位置能与摄像头阵列104上的摄像头107位置对应。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，待检测晶圆102上缺口(notch)的位置是固定的，因而在获取待检测晶圆整个表面对应的检测图像前，采用摄像头阵列104获取待检测晶圆边缘的图像，通过相应的图像处理工艺即可获得待检测晶圆102上的缺口(notch)相对于晶圆载台101的位置，通过调整晶圆载台101的位置，即可使得晶圆载台101上的待检测晶圆102与摄像头阵列104上的摄像头107建立位置联系，使得待检测晶圆102的位置能与摄像头阵列104上的摄像头107位置对应。
所述摄像头阵列104还包括图像拼接单元106，在一实施例中，请参考图1，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，且在对待检测晶圆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，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图像进行拼接获得待检测晶圆整个表面对应的检测图像。在另一实施例中，请参考图5，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，对待检测晶圆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，获得若干第一检测图像时，所述图像拼接单元106用于将所述若干第一检测图像进行拼接获得待检测晶圆整个表面对应的检测图像。
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，能进一步减小摄像头阵列104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摄像头阵列获得的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，进而判断检测图像上是否存在缺陷以及缺陷的位置，从而判断待检测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针对检测图像可以采用其他的方法或方式来判断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待检测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。
在一实施例中，请参考图6，所述晶圆检测设备还包括照明光源109，所述照明光源109用于在进行检测时对待检测晶圆102的表面发射白光进行照明。本实施例中，所述照明单元109设置于晶圆载台101和平面基板105的一侧，在进行缺陷检测时，所述晶圆载台101可以偏转使得待检测晶圆102处于倾斜状态，同时所述照明单元109对待检测晶圆102的表面进行照明，所述摄像头阵列104通过一次拍摄获得待检测晶圆整个表面对应的具有暗场(dark field)的检测图像。在一实施例中，所述照明单元109可以环绕所述晶圆载台101和平面基板105旋转。在另一实施例中，所述照明单元109的数量可以为多个(大于等于2个)，多个照明单元109均匀(等角度)分布在晶圆载台101和平面基板105的周围。
在其他实施例中，所述照明光源可以直接设置于摄像头阵列104中摄像头107的一侧，在进行拍摄时，对待检测晶圆102的正面进行照明，所述摄像头阵列104通过一次拍摄获得待检测晶圆整个表面对应的具有明场(bright field)的检测图像。
前述晶圆检测设备用于缺陷检测时，所述摄像头阵列104通过一次拍摄获得待检测晶圆102整个表面对应的检测图像，因而在进行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，进而减小整个晶圆检测设备占据的体积，并能减少能耗(驱动体积小减少能耗)。并且本申请中，待检测晶圆102整个表面对应的检测图像获取是通过摄像头阵列104一次拍摄获得，所述缺陷判断模块108根据摄像头阵列104获得的检测图像，判断待检测晶圆102的表面是否存在缺陷，在进行缺陷检测时，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)。
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 (10)
1.一种晶圆检测设备，其特征在于，包括：
晶圆载台，用于固定待检测晶圆并能使所述固定后的待检测晶圆移动；
激光模块，用于在待检测晶圆移动时向所述待检测晶圆的表面发射检测激光；
摄像头阵列，所述摄像头阵列包括若干摄像头，用于获得所述检测激光照射所述待检测晶圆表面时反射的光斑的位移；
曲率获取模块，用于根据所述光斑的位移获得所述待检测晶圆的曲率。
2.如权利要求1所述的晶圆检测设备，其特征在于，所述激光模块用于发射一束或多束的检测激光。
3.如权利要求2所述的晶圆检测设备，其特征在于，所述激光模块发射多束检测激光时，所述摄像头阵列获得多个光斑对应的多个位移，所述曲率获取模块根据多个位移获取所述待检测晶圆的多个曲率。
4.如权利要求1或2所述的晶圆检测设备，其特征在于，所述摄像头阵列通过一个摄像头获取所述光斑的位移。
5.如权利要求1或2所述的晶圆检测设备，其特征在于，所述摄像头阵列通过多个摄像头获取所述光斑的位移。
6.如权利要求1所述的晶圆检测设备，其特征在于，所述摄像头阵列还用于通过一次拍摄获得所述待检测晶圆整个表面对应的检测图像，所述晶圆检测设备还包括缺陷判断模块，所述缺陷判断模块根据所述摄像头阵列获得的检测图像，判断所述待检测晶圆的表面是否存在缺陷。
7.如权利要求6所述的晶圆检测设备，其特征在于，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。
8.如权利要求7所述的晶圆检测设备，其特征在于，所述摄像头阵列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图像进行拼接获得待检测晶圆整个表面对应的检测图像。
9.如权利要求6所述的晶圆检测设备，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。
10.如权利要求9所述的晶圆检测设备，其特征在于，所述摄像头阵列在对待检测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，获得若干第一检测图像；然后，所述第二摄像头增大倍率进行拍摄，获得若干第二检测图像，所述摄像头阵列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一检测图像进行拼接获得待检测晶圆整个表面对应的检测图像。
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