CN115050665A - 检测系统 - Google Patents

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Zhenxin Beijing Semiconductor Co Ltd
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Zhenxin Beijing Semiconductor Co Ltd
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Abstract

本申请属于半导体制造设备技术领域，具体涉及一种检测系统。本申请的检测系统包括载片台、镜头、检测器、控制器和反馈器，载片台用于承载待检测件，镜头设于载片台的上方并朝向载片台设置，镜头与载片台间能够沿轴向和/或径向方向相对运动，检测器设于镜头朝向载片台移动方向的端部，检测器用于检测待检测件上的颗粒的轴向尺寸，并根据检测结果发出错误检测信号，控制器与载片台、镜头和检测器分别电连接，控制器用于控制载片台、镜头和检测器分别运行，反馈器用于接收错误检测信号并发送反馈信号至控制器，控制器根据反馈信号控制载片台和镜头停止运行。根据本申请的检测系统，能够进行实时的监控，预防事故的发生，保证检测结果的准确性。

Description

检测系统
技术领域
本申请属于半导体制造设备技术领域，具体涉及一种检测系统。
背景技术
晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶圆，由于其形状为圆形，故称为晶圆。在硅晶圆上可加工、制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能的集成电路产品。
在半导体工艺中，晶圆表面的清洁度是影响半导体器件可靠性的重要因素之一。在具备光学结构的设备中放入晶圆进行测定时，若先前工艺中的事故性产生的大尺寸颗粒或环境中存在的大尺寸颗粒掉落于晶圆上，大尺寸颗粒在晶圆的测定过程中容易被光学镜头吸附，在后续晶圆测定时会对晶圆造成擦伤并污染晶圆。这样一来，所有后续被测定的晶圆都会因严重的擦痕而降低品质，导致晶圆报废。
发明内容
本发明提出了一种检测系统，所述检测系统包括：
载片台，所述载片台用于承载待检测件；
镜头，所述镜头设于所述载片台的上方并朝向所述载片台设置，所述镜头与所述载片台间能够沿轴向和/或径向方向相对运动；
检测器，所述检测器设于所述镜头朝向所述载片台移动方向的端部，所述检测器用于检测所述待检测件上的颗粒的轴向尺寸，并根据检测结果发出错误检测信号；
控制器，所述控制器与所述载片台、所述镜头和所述检测器分别电连接，所述控制器用于控制所述载片台、所述镜头和所述检测器分别运行；
反馈器，所述反馈器用于接收所述错误检测信号并发送反馈信号至所述控制器，所述控制器根据所述反馈信号控制所述载片台和所述镜头停止运行。
根据本申请的检测系统，通过在镜头朝向载片台移动方向的端部设置检测器，检测器根据对待检测件上的颗粒的检测结果发出错误检测信号，反馈器根据接收到的错误检测信号发送反馈信号至控制器，控制器根据反馈信号控制载片台和镜头停止运行，从而对检测系统进行实时的监控，防止颗粒吸附在镜头上并对后续的待检测件造成擦伤和划痕，及时有效地对待检测件上的颗粒进行检测和清除，预防事故的发生，从而保证镜头的安全性和可靠性，以便对后续的待检测件继续进行检测，保证检测系统对待检测件检测结果的准确性。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。其中：
图1为本实施方式的检测系统的镜头与载片台的相对位置结构示意图；
图2为图1中检测系统的检测信号的传递关系框图。
附图中各标号表示如下：
100：检测系统；
10：载片台；
20：镜头、21：框架、22：镜片；
30：检测器；
40：控制器；
50：反馈器；
200：晶圆。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其他数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。
为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其他元件或者特征下面”或者“在其他元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其他元件或者特征上面”或者“在其他元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其他方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。
结合图1和图2所示，本申请的检测系统100可以用于多种部件的光学检测过程中，为描述方便，本实施方式中仅以用于晶圆200表面的检测为例进行说明。本实施方式的检测系统100包括载片台10、镜头20、检测器30、控制器40和反馈器50，载片台10用于承载晶圆200，镜头20设于载片台10的上方并朝向载片台10设置，镜头20与载片台10间能够沿轴向和/或径向方向相对运动，检测器30设于镜头20朝向载片台10移动方向的端部，检测器30用于检测晶圆200上的颗粒的轴向尺寸，并根据检测结果发出错误检测信号，控制器40与载片台10、镜头20和检测器30分别电连接，控制器40用于控制载片台10、镜头20和检测器30分别运行，反馈器50用于接收错误检测信号并发送反馈信号至控制器40，控制器40根据反馈信号控制载片台10和镜头20停止运行。
根据本申请的检测系统100，通过在镜头20朝向载片台10移动方向的端部设置检测器30，检测器30根据对晶圆200上的颗粒的尺寸的检测结果发出错误检测信号，反馈器50根据接收到的错误检测信号发送反馈信号至控制器40，控制器40根据反馈信号控制载片台10和镜头20停止运行，从而对检测系统100进行实时的监控，防止颗粒吸附在镜头20上并对后续的晶圆200造成擦伤和划痕，及时有效地对晶圆200上的颗粒进行清除，预防事故的发生，从而保证镜头20的安全性和可靠性，以便对后续的晶圆200继续进行检测，保证检测系统100对晶圆200检测结果的准确性。
具体地，如图1所示，本实施方式的镜头20包括框架21和镜片22，镜片22设于框架21的内部，用于对载片台10上的晶圆200表面质量进行测量。本实施方式检测系统100还包括图像测量装置(图中未示出)。其中，镜头20为图像测量装置的一部分，框架21作为图形测量装置的机架的一部分结构，图像测量装置通过镜头20朝向晶圆200发射光线，并通过镜片22作用于晶圆200的表面上，并通过晶圆200表面反射回的光线测量晶圆的表面质量。在本申请的其他实施方式中，镜头20与图像测量装置为可拆卸式连接，根据晶圆200规格的不同选取对应规格的镜头20并与图像测量装置相连，具体地连接方式为框架21与图像测量装置的机架为可拆卸式连接。
本实施方式的图像测量装置可以为现有技术中的晶圆表面质量测量设备，具体地包括光源、分光镜、光接收机构和光处理机构。光源可以为激光光源和/LED光源，分光镜用于改变光源的光传播方向，便于对光源的位置进行调节。光源发射的入射光线经过分光镜后分为两部分，第一部分被分光镜反射到晶圆上，另一部分经过折射穿过分光镜射出。反射到晶圆上的部分光线被晶圆反射后形成出射光线并传播至光接收机构，光接收机构接收出射光线并通过光处理机构对出射光线进行处理，根据处理结果确认晶圆是否存在缺陷。
再如图1所示，本实施方式的镜头20与载片台10间可沿轴向方向相对移动。当检测器30检测出的晶圆200上表面的颗粒的轴向尺寸大于等于镜头20与晶圆200间的最小轴向间距尺寸(即镜头20中心轴线处尖端与晶圆200间的间距尺寸)时，检测器30发出错误检测信号。反馈器50根据接收到的错误检测信号发送反馈信号至控制器40，控制器40根据反馈信号控制载片台10和镜头20停止运行，从而防止晶圆200上的颗粒附着在镜头20上，并对后续测量的晶圆200进行擦伤和划痕，保证镜头20对晶圆200表面检测结果的准确性。同时，还可以在检测系统100中设置相应的报警信号，当控制器40接收到反馈信号后立即触发报警信号，提醒用户停止相关检测操作，及时对晶圆200表面进行清理。具体地，报警信号可设置为响铃或设置对应的指示灯。其中，晶圆200表面的颗粒包括之前工序过后掉落的大尺寸晶圆碎片，或者漂浮在环境中的颗粒状物体，如毛发或线条等大尺寸颗粒，上述颗粒均能够在晶圆200表面的检测过程中对附着在镜头20上，并对后续测量的晶圆200进行擦伤和划痕，因此需要在测量过程中对颗粒进行及时有效地清理，保证晶圆200表面质量测量的准确性。
进一步地，为保证晶圆200表面的检测结果的准确性，本实施方式中在镜头20与载片台10间的轴向方向相对运动过程中，镜头20与晶圆200间的最小轴向间距尺寸为2mm。具体地，本实施方式中可保持载片台10的轴向位置不动，镜头20可沿自身轴向方向相对载片台10运动，从而靠近或远离载片台10运动。在本申请的其他实施方式中，可保持镜头20的轴向位置不动，载片台10可沿自身轴向方向相对镜头20运动，从而靠近或远离镜头20运动，或镜头20与载片台10同时沿轴向方向相互靠近或远离运动
本实施方式中，为了保证检测器30对晶圆200的表面上的颗粒检测的可靠性，本实施方式中的检测器30与载片台10间的轴向间距尺寸小于等于镜头20与载片台10间的轴向间距尺寸，即检测器30相较于镜头20更加靠近载片台10上的晶圆200设置，从而保证在镜头20与晶圆200上的颗粒接触前通过检测器30对晶圆200表面的颗粒进行检测，防止晶圆200表面的颗粒与镜头20接触后附着在镜头20上，并对后续测量的晶圆200的表面造成擦伤和划痕，保证晶圆200表面质量检测的准确性和可靠性。
本申请中用于检测晶圆200表面颗粒尺寸的检测器30具有多种形式，其中本实施方式的检测器30为图像采集设备，图像采集设备为相机或摄像头。当晶圆200置于载片台10后，驱动镜头20与载片台10沿沿轴向方向相互靠近运动，在镜头20与载片台10的相对靠近运动过程中，启动图像采集设备，图像采集设备实时检测晶圆200表面的颗粒尺寸，并当镜头20与晶圆200上表面间的间距尺寸等于晶圆200表面的颗粒尺寸时发出错误检测信号，或当检测到的颗粒尺寸大于等于晶圆200与镜头20间的最小设定间距尺寸时发出错误检测信号，从而停止镜头20与晶圆200间的相对靠近运动，及时对检测中的晶圆200表面进行清理，防止晶圆200表面的颗粒附着在镜头20上。
当检测器30为相机或摄像头时，检测器30还可在镜头20与载片台10沿径向方向相互靠近的运动过程中进行检测，并当检测到的晶圆200表面的颗粒尺寸大于等于镜头20与晶圆200上表面间的间距尺寸时发出错误检测信号。
在本申请的其他实施方式中，检测器30包括相对设置的发光部和受光部，受光部与反馈器50电连接。发光部与受光部相对设置并横跨于晶圆200表面上方的大部分空间，当晶圆200表面存在颗粒时，颗粒会对发光部发出的光线进行一部分遮挡，从而影响受光部的受光效果，导致受光部接收的光线变弱或无法接收信号，并根据受光部接收到的光线计算晶圆200表面的颗粒的尺寸。在镜头20与晶圆200的相对轴向靠近运动过程中，当镜头20与晶圆200上表面间的轴向间距尺寸等于晶圆200表面的颗粒尺寸时发出错误检测信号，或当检测到的颗粒尺寸大于等于晶圆200与镜头20间的最小设定间距尺寸时发出错误检测信号，控制器40停止镜头20与晶圆200间的相对靠近运动，并及时对晶圆200表面进行清理，防止晶圆200表面的颗粒附着在镜头20上。
具体地，本实施方式的发光部为灯、激光和发光二极管中的任一种，受光部为光电二极管、光电倍增管、光电晶体管中的任一种。
本实施方式中，由于镜头20中镜片22的尺寸有限，在对于径向大尺寸晶圆200进行检测时无法在同一相对位置对晶圆200的全表面进行检测，因此需要载片台10和镜头20之间能够沿垂直于轴向方向的径向方向相对运动，从而保证对晶圆200的上表面的全覆盖检测。具体地，在本实施方式中，可保持载片台10的径向位置不动，镜头20可沿径向方向相对载片台10运动，从而靠近或远离载片台10运动。在本申请的其他实施方式中，可保持镜头20的径向位置不动，载片台10可沿自身径向方向相对镜头20运动，从而靠近或远离镜头20运动，或镜头20与载片台10同时沿径向方向相互靠近或远离运动。
为保证镜头与载片台间沿轴向和/或径向方向相对运动过程中，能够对晶圆200上表面的颗粒进行全面检测，本实施方式的检测器环形设置，从而能够在各个角度对晶圆200上表面的颗粒进行全面检测。
本实施方式中，当检测器30检测到晶圆200上表面的颗粒的轴向尺寸大于等于镜头20与晶圆200间的最小轴向间距尺寸时，检测器30发出错误检测信号。反馈器50根据接收到的错误检测信号发送反馈信号至控制器40，控制器40根据反馈信号控制载片台10和镜头20停止运行，并及时对晶圆200表面进行清理，防止大尺寸颗粒附着在镜头20上，并对后续进行检测的晶圆200造成擦伤和划痕。当检测器30未检测到晶圆200上表面的颗粒的轴向尺寸大于等于镜头20与晶圆200间的最小轴向间距尺寸时，检测器30发出正确检测信号或不发出检测信号。控制器40正常控制镜头20与晶圆200间的相对运动，并相应地对晶圆200表面质量进行检测，从而完成对晶圆200表面质量的检测工作。在此检测过程中，检测器30实施有效地对晶圆200表面的颗粒尺寸进行检测，防止大尺寸颗粒附着在镜头20上，保证晶圆200表面质量的检测结果的准确性和可靠性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种检测系统，其特征在于，包括：
载片台，所述载片台用于承载待检测件；
镜头，所述镜头设于所述载片台的上方并朝向所述载片台设置，所述镜头与所述载片台间能够沿轴向和/或径向方向相对运动；
检测器，所述检测器设于所述镜头朝向所述载片台移动方向的端部，所述检测器用于检测所述待检测件上的颗粒的轴向尺寸，并根据检测结果发出错误检测信号；
控制器，所述控制器与所述载片台、所述镜头和所述检测器分别电连接，所述控制器用于控制所述载片台、所述镜头和所述检测器分别运行；
反馈器，所述反馈器用于接收所述错误检测信号并发送反馈信号至所述控制器，所述控制器根据所述反馈信号控制所述载片台和所述镜头停止运行。
2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，当所述检测器检测出所述待检测件上的颗粒的轴向尺寸大于等于所述镜头与所述待检测件间的最小轴向间距尺寸时，所述检测器发出所述错误检测信号。
3.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述镜头与所述载片台间能够沿轴向方向相对运动，在所述镜头与所述载片台间的轴向方向相对运动过程中，所述镜头与所述待检测件间的最小轴向间距尺寸为2mm。
4.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述检测器为图像采集设备，所述图像采集设备为相机或摄像头。
5.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述检测器包括相对设置的发光部和受光部，所述受光部与所述反馈器电连接。
6.根据权利要求5所述的检测系统，其特征在于，所述发光部为灯、激光和发光二极管中的任一种，所述受光部为光电二极管、光电倍增管、光电晶体管中的任一种。
7.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述检测器环形设置。
8.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括图像测量装置，所述镜头为所述图像测量装置的一部分，所述图像测量装置通过所述镜头朝向所述待检测件发射光线，并测量所述待检测件的表面质量。
9.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述检测器与所述载片台间的轴向间距尺寸小于等于所述镜头与所述载片台间的轴向间距尺寸。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的检测系统，其特征在于，所述检测系统为晶圆检测系统，所述载片台用于承载晶圆。
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