CN112466787A - 晶圆缺陷检测设备 - Google Patents
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Abstract
一种晶圆缺陷检测设备，包括：晶圆载台，用于固定待检测晶圆；浸润液体提供模块，用于提供浸润液体，以将晶圆载台上的待检测晶圆浸没在浸润液体中，所述浸润液体的折射率大于空气的折射率；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待检测晶圆整个表面对应的检测图像，且进行拍摄时所述摄像头阵列至少有部分浸没在浸润液体中；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检测图像，判断所述待检测晶圆的表面是否存在缺陷。本发明的晶圆缺陷检测设备提高了缺陷检测精度。
Description
技术领域
本发明涉及晶圆缺陷检测领域，尤其涉及一种高速和高精度晶圆检测设备。
背景技术
随着半导体制造技术的飞速发展，半导体器件为了达到更快的运算速度、更大的存储量以及更多的功能，半导体芯片向更高集成度方向发展；而半导体芯片的集成度越高，则半导体器件的临界尺寸(CD，Critical Dimension)越小。
光刻是半导体集成制作中最重要的工艺，集成电路制作时需要进行多层工艺，每一层都要准确对准，因此为了让各层光刻之间的图案的叠放能够准确无误，在显影工艺完成后必须对芯片进行显影后检查(After Develop Inspection，ADI)，显影后检查可以发现光刻制程中的错误并及时纠正，这是芯片制造过程中少有的可以纠正的步骤之一。一旦形成有缺陷的光刻胶的晶圆被送到下一个图形形成的步骤(刻蚀)，极易带来晶圆的报废。具体的，显影后检查一般包括对光刻胶的覆盖、对准、曝光、显影等一一进行检查，并判断光刻胶性能是否满足工艺的要求。
除此之外，半导体制造过程中的薄膜沉积、刻蚀、化学机械研磨工艺结束后都需要通过检测设备进行缺陷检测，虽然现有的检测设备通过成像传感器进行一次拍摄获得检测图像的检测方法能提高检测的效率，但是检测的精度仍有待提升。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是怎样提高缺陷检测的精度。
本发明提供了一种晶圆缺陷检测设备，包括：
晶圆载台，用于固定待检测晶圆；
浸润液体提供模块，用于提供浸润液体，以将晶圆载台上的待检测晶圆浸没在浸润液体中，所述浸润液体的折射率大于空气的折射率；
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待检测晶圆整个表面对应的检测图像，且进行拍摄时所述摄像头阵列至少有部分浸没在浸润液体中；
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，浸润液体提供模块包括浸润液体供应单元和容纳槽，所述浸润液体供应单元用于向容纳槽中供应浸润液体，所述容纳槽用于容纳浸润液体，所述晶圆载台位于容纳槽中。
可选的，所述浸润液体的折射率大于1.1。
可选的，所述浸润液体包括去离子水、全氟聚醚或环辛烷中任意一种或至少两种混合物。
可选的，所述摄像头阵列包括镜头组件，图像获取模块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时，所述摄像头阵列的镜头组件浸没在所述浸润液体中。
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，所述晶圆缺陷检测设备包括照明装置，所述照明装置包括光源和光纤传输单元，所述光源用于发出特定波长的照射光，所述光纤传输单元用于将光源发出的特定波长的照射光传输至待检测晶圆的表面进行照明。
可选的，所述光源发出的特定波长的照射光的波长范围为50nm-500nm。
可选的，晶圆缺陷检测设备还包括：激光模块和曲率获取模块，所述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；所述摄像头阵列还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；所述曲率获取模块，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，所述激光模块包括发射端，在进行曲率的测量时，所述激光模块的发射端、待检测晶圆和摄像头阵列的镜头组件浸没在所述浸润液体中。
可选的，所述晶圆载台可以使得所述待检测晶圆在浸润液体中旋转、垂直方向移动、水平方向移动或偏转。
与现有技术相比，本发明技术方案具有以下优点：
本发明的晶圆缺陷检测设备，包括：晶圆载台，用于固定待检测晶圆；
浸润液体提供模块，用于提供浸润液体，以将晶圆载台上的待检测晶圆浸没在浸润液体中，所述浸润液体的折射率大于空气的折射率；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待检测晶圆整个表面对应的检测图像，且进行拍摄时所述摄像头阵列至少有部分浸没在浸润液体中；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检测图像，判断所述待检测晶圆的表面是否存在缺陷。通过浸润液体提供模块提供折射率大于空气的折射率的浸润液体，以将晶圆载台上的待检测晶圆浸没在浸润液体中，在进行缺陷的检测过程中，照明光源穿过浸润液体对待检测晶圆的整个表面进行照明时(相比于穿过空气对待检测晶圆的表面进行照明)，照明光源的能量损耗会更小，对待检测晶圆整个表面照射时的能量分布会更均匀，并且照射位置更精确，使得晶圆表面反射的光的能量会更强，精度也会更好，解析度提高，因而图像获取模块通过摄像头阵列一次拍摄时，接收反射光获得的所述待检测晶圆整个表面对应的检测图像解析度和精度会更高，从而提高了缺陷检测的精度，并且由于所述摄像头阵列进行拍摄时所述摄像头阵列至少有部分浸没在浸润液体中，因而所述待检测晶圆表面反射的光只会通过浸润液体传输到摄像头阵列中，使得反射光的能量和信号损耗小，并且噪声会减小，进一步提高了检测图像解析度和精度会更高，从而进一步提高了缺陷检测的精度。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，所述图像获取模块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时，所述摄像头阵列的镜头组件浸没在所述浸润液体中，使得待检测晶圆表面反射的光通过浸润液体传输直接就可以进入摄像头阵列的进行感应，使得反射光的损耗和噪音减小。
进一步，所述晶圆缺陷检测设备包括照明装置，所述光纤传输单元用于将光源发出的特定波长的照射光通过所述穿孔照射整个待检测晶圆的表面，使得照射光在传输时能量损耗较小，有利于提高解析度。
进一步，晶圆缺陷检测设备还包括：激光模块和曲率获取模块，所述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；所述摄像头阵列还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；所述曲率获取模块，用于根据所述光斑的位移获得所述待检测晶圆的曲率。所述激光模块包括发射端，在进行曲率的测量时，所述激光模块的发射端、待检测晶圆和摄像头阵列的镜头组件浸没在所述浸润液体中，由于检测激光的传输以及所述待检测晶圆表面时反射的光斑的传输均是在浸润液体中，因而能量、精度和解析度较高，损耗较小，从而提高了曲率测量的精度。并且本申请的晶圆缺陷检测设备除了具有缺陷检测功能，还具有曲率检测的功能。
附图说明
图1为本发明一实施例晶圆缺陷检测设备的结构示意图；
图2为本发明另一实施例晶圆缺陷检测设备的结构示意图；
图3为本发明又一实施例晶圆缺陷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缺陷检测设备，包括：晶圆载台，用于固定待检测晶圆；浸润液体提供模块，用于提供浸润液体，以将晶圆载台上的待检测晶圆浸没在浸润液体中，所述浸润液体的折射率大于空气的折射率；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待检测晶圆整个表面对应的检测图像，且进行拍摄时所述摄像头阵列至少有部分浸没在浸润液体中；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检测图像，判断所述待检测晶圆的表面是否存在缺陷。通过浸润液体提供模块提供折射率大于空气的折射率的浸润液体，以将晶圆载台上的待检测晶圆浸没在浸润液体中，在进行缺陷的检测过程中，照明光源穿过浸润液体对待检测晶圆的整个表面进行照明时(相比于穿过空气对待检测晶圆的表面进行照明)，照明光源的能量损耗会更小，对待检测晶圆整个表面照射时的能量分布会更均匀，并且照射位置更精确，使得晶圆表面反射的光的能量会更强，精度也会更好，解析度提高，因而图像获取模块通过摄像头阵列一次拍摄时，接收反射光获得的所述待检测晶圆整个表面对应的检测图像解析度和精度会更高，从而提高了缺陷检测的精度，并且由于所述摄像头阵列进行拍摄时所述摄像头阵列至少有部分浸没在浸润液体中，因而所述待检测晶圆表面反射的光只会通过浸润液体传输到摄像头阵列中，使得反射光的能量和信号损耗小，并且噪声会减小，进一步提高了检测图像解析度和精度会更高，从而进一步提高了缺陷检测的精度。
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缺陷检测设备，包括：
晶圆载台101，用于固定待检测晶圆102；
浸润液体提供模块111，用于提供浸润液体112，以将晶圆载台101上的待检测晶圆102浸没在浸润液体112中，所述浸润液体112的折射率大于空气的折射率；
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待检测晶圆整个表面对应的检测图像，且进行拍摄时所述摄像头阵列104至少有部分浸没在浸润液体112中；
缺陷判断模块108，所述缺陷判断模块108根据所述图像获取模块103获得的检测图像，判断所述待检测晶圆102的表面是否存在缺陷。
在一实施例中，浸润液体提供模块111包括浸润液体供应单元109和容纳槽111，所述浸润液体供应单元109用于向容纳槽110中供应浸润液体112，所述容纳槽110用于容纳浸润液体112。通过浸润液体提供模块111提供折射率大于空气的折射率的浸润液体112，以将晶圆载台101上的待检测晶圆102浸没在浸润液体112中，在进行缺陷的检测过程中，照明光源穿过浸润液体对待检测晶圆的整个表面进行照明时(相比于穿过空气对待检测晶圆的表面进行照明)，照明光源的能量损耗会更小，对待检测晶圆整个表面照射时的能量分布会更均匀，并且照射位置更精确，使得晶圆表面反射的光的能量会更强，精度也会更好，解析度提高，因而图像获取模块103通过摄像头阵列104一次拍摄时，接收反射光获得的所述待检测晶圆整个表面对应的检测图像解析度和精度会更高，从而提高了缺陷检测的精度，并且由于所述摄像头阵列进行拍摄时所述摄像头阵列至少有部分浸没在浸润液体中，因而所述待检测晶圆表面反射的光只会通过浸润液体传输到摄像头阵列中，使得反射光的能量和信号损耗小，并且噪声会减小，进一步提高了检测图像解析度和精度会更高，从而进一步提高了缺陷检测的精度。
在一实施例中，所述浸润液体供应单元109包括过滤部件，以在供应浸润液体112时，通过过滤部件对浸润液体112进行过滤以去除杂质和气泡，所述浸润液体供应单元109还包括流量控制部件，通过流量控制部件能对浸润液体的流量进行控制。
在一实施例中，所述容纳槽111底部或侧壁上可以设置有排泄口，以在检测结束时或者容纳槽110中浸润液体112被污染时，排出所述容纳槽110中的浸润液体112。
所述浸润液体112的折射率大于1.1，并保证所述浸润液体112中不会存在颗粒或污染物质污染待检测晶圆。在一实施例中，所述浸润液体112包括去离子水、全氟聚醚或环辛烷中任意一种或至少两种混合物。
所述晶圆载台101用于固定待检测晶圆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待检测晶圆102。
在一实施例中，所述晶圆载台101可以移动，具体的，在进行检测图像拍摄前所述晶圆载台101在浸润液体112中可以旋转、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上的待检测晶圆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在浸润液体112中进行相应的动作(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。在一实施例中，所述晶圆载台101和相应的驱动单元位于所述容纳槽110中。在另一实施例中，所述晶圆载台101和驱动单元的可动部分位于容纳槽110中，驱动单元的不可动部分可以位于容纳槽110外面。
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。
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。
在一实施例中，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。摄像头阵列中对应的若干镜头组件构成摄像头阵列的镜头组件。在一实施例中，所述图像获取模块103通过摄像头阵列104一次拍摄获得待检测晶圆整个表面对应的检测图像时，所述摄像头阵列的镜头组件浸没在所述浸润液体中，使得待检测晶圆表面反射的光通过浸润液体传输直接就可以进入摄像头阵列的进行感应，使得反射光的损耗和噪音减小。
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4x4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5x5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7x7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。
所述晶圆缺陷检测设备包括照明装置115，所述照明装置115用于在所述摄像头阵列104拍摄待检测晶圆102表面时，对所述待检测晶圆102的表面进行照明。照明装置115包括光源114和光纤传输单元113，所述光源114用于发出特定波长的照射光，所述光纤传输单元113用于将光源发出的特定波长的照射光传输至待检测晶圆102的表面进行照明。具体的，可在所述平面基板105开设若干穿孔，所述穿孔的开设位置与摄像头不交叠，经所述光纤传输单元113的照射光通过所述穿孔入射至待测晶圆102的表面，通过光纤传输单元113使得照射光在传输时能量损耗较小，保证对待检测晶圆102的表面进行照明时照射光的能量和亮度分布的均匀性，有利于提高解析度。
在一实施例中，所述光源114发出的特定波长的照射光的波长范围为50nm-500nm，可以为50nm、100nm、150nm、193nm，248nm，365nm，400nm，450nm，以进一步提高获得的检测图像的解析度。
所述光纤传输单元113包括若干光纤传输通道，每一个光纤传输通道与平面基板上的一个穿孔对应，每一个光纤传输通道输出的照射光对待检测晶圆表面一部分面积进行照明，通过若干光纤传输通道对待检测晶圆102的整个表面进行照明，提高对待检测晶圆的表面进行照明时照射光的能量和亮度分布的均匀性，光纤传输通道的具体数量只需满足所有光纤传输通道输出的照射光能对待检测晶圆102的整个表面进行照明即可。
本实施例中，继续参考图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，所述图像获取模块103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2，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2，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2，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，参考图3，晶圆缺陷检测设备还包括：激光模块121和曲率获取模块116，所述激光模块121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；所述摄像头阵列104还用于获得所述检测激光11照射所述待检测晶圆表面102时反射的光斑的位移；所述曲率获取模块116，用于根据所述光斑的位移获得所述待检测晶圆的曲率。
所述激光模块121包括发射端，在进行曲率的测量时，所述激光模块121的发射端、待检测晶圆102和摄像头阵列104的镜头组件浸没在所述浸润液体112中，由于检测激光的传输以及所述待检测晶圆表面102时反射的光斑的传输均是在浸润液体112中，因而能量、精度和解析度较高，损耗较小，从而提高了曲率测量的精度。并且本申请的晶圆缺陷检测设备除了具有缺陷检测功能，还具有曲率检测的功能。
曲率获取模块116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116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107上的光斑的移动距离。
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 (11)
1.一种晶圆缺陷检测设备，其特征在于，包括：
晶圆载台，用于固定待检测晶圆；
浸润液体提供模块，用于提供浸润液体，以将晶圆载台上的待检测晶圆浸没在浸润液体中，所述浸润液体的折射率大于空气的折射率；
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待检测晶圆整个表面对应的检测图像，且进行拍摄时所述摄像头阵列至少有部分浸没在浸润液体中；
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检测图像，判断所述待检测晶圆的表面是否存在缺陷。
2.如权利要求1所述的晶圆缺陷检测设备，其特征在于，浸润液体提供模块包括浸润液体供应单元和容纳槽，所述浸润液体供应单元用于向容纳槽中供应浸润液体，所述容纳槽用于容纳浸润液体，所述晶圆载台位于容纳槽中。
3.如权利要求2所述的晶圆缺陷检测设备，其特征在于，所述浸润液体的折射率大于1.1。
4.如权利要求3所述的晶圆缺陷检测设备，其特征在于，所述浸润液体包括去离子水、全氟聚醚或环辛烷中任意一种或至少两种混合物。
5.如权利要求1-4任意一项所述的晶圆缺陷检测设备，其特征在于，所述摄像头阵列包括镜头组件，图像获取模块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时，所述摄像头阵列的镜头组件浸没在所述浸润液体中。
6.如权利要求5所述的晶圆缺陷检测设备，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。
7.如权利要求5所述的晶圆缺陷检测设备，其特征在于，所述晶圆缺陷检测设备包括照明装置，所述照明装置包括光源和光纤传输单元，所述光源用于发出特定波长的照射光，所述光纤传输单元用于将光源发出的特定波长的照射光传输至待检测晶圆的表面进行照明。
8.如权利要求7所述的晶圆缺陷检测设备，其特征在于，所述光源发出的特定波长的照射光的波长范围为50nm-500nm。
9.如权利要求1所述的晶圆缺陷检测设备，其特征在于，晶圆缺陷检测设备还包括：激光模块和曲率获取模块，所述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；所述摄像头阵列还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；所述曲率获取模块，用于根据所述光斑的位移获得所述待检测晶圆的曲率。
10.如权利要求9所述的晶圆缺陷检测设备，其特征在于，所述激光模块包括发射端，在进行曲率的测量时，所述激光模块的发射端、待检测晶圆和摄像头阵列的镜头组件浸没在所述浸润液体中。
11.如权利要求1所述的晶圆缺陷检测设备，其特征在于，所述晶圆载台可以使得所述待检测晶圆在浸润液体中旋转、垂直方向移动、水平方向移动或偏转。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5523582A (en) * | 1992-04-30 | 1996-06-04 | Ann F. Koo | Method and apparatus for measuring the curvature of wafers with a laser source selecting device |
| US20050052642A1 (en) * | 2003-09-05 | 2005-03-10 | Yukihiro Shibata | Method and its apparatus for inspecting defects |
| US20080037859A1 (en) * | 2006-08-14 | 2008-02-14 | Yamaha Corporation | Method and apparatus for inspection of wafer and semiconductor device |
| US20090059217A1 (en) * | 2006-02-03 | 2009-03-05 | Nikon Corporation | Substrate processing method, substrate processing system, program, and recording medium |
| KR20130099551A (ko) * | 2012-02-29 | 2013-09-06 | 주식회사 아이비에스 | 태양전지 웨이퍼 비전 검사기의 카메라 시스템 |
| KR20130099539A (ko) * | 2012-02-29 | 2013-09-06 | 주식회사 아이비에스 | 태양전지 웨이퍼 비전 검사기의 조명장치 |
| CN104949631A (zh) * | 2014-03-27 | 2015-09-30 | 纽富来科技股份有限公司 | 曲率测定装置以及曲率测定方法 |
| CN106949843A (zh) * | 2016-01-07 | 2017-07-14 | 上海新微技术研发中心有限公司 | 微镜镜面翘曲程度检测装置以及检测方法 |
| CN111554591A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-08-18 | 上海果纳半导体技术有限公司 | 半导体芯片处理装置 |
-
2020
- 2020-11-25 CN CN202011339073.5A patent/CN112466787A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5523582A (en) * | 1992-04-30 | 1996-06-04 | Ann F. Koo | Method and apparatus for measuring the curvature of wafers with a laser source selecting device |
| US20050052642A1 (en) * | 2003-09-05 | 2005-03-10 | Yukihiro Shibata | Method and its apparatus for inspecting defects |
| US20090059217A1 (en) * | 2006-02-03 | 2009-03-05 | Nikon Corporation | Substrate processing method, substrate processing system, program, and recording medium |
| US20080037859A1 (en) * | 2006-08-14 | 2008-02-14 | Yamaha Corporation | Method and apparatus for inspection of wafer and semiconductor device |
| KR20130099551A (ko) * | 2012-02-29 | 2013-09-06 | 주식회사 아이비에스 | 태양전지 웨이퍼 비전 검사기의 카메라 시스템 |
| KR20130099539A (ko) * | 2012-02-29 | 2013-09-06 | 주식회사 아이비에스 | 태양전지 웨이퍼 비전 검사기의 조명장치 |
| CN104949631A (zh) * | 2014-03-27 | 2015-09-30 | 纽富来科技股份有限公司 | 曲率测定装置以及曲率测定方法 |
| CN106949843A (zh) * | 2016-01-07 | 2017-07-14 | 上海新微技术研发中心有限公司 | 微镜镜面翘曲程度检测装置以及检测方法 |
| CN111554591A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-08-18 | 上海果纳半导体技术有限公司 | 半导体芯片处理装置 |
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