CN115575413B - 一种晶圆光致发光缺陷成像系统及成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种晶圆光致发光缺陷成像系统及成像方法，涉及半导体技术领域，该系统包括：物镜与筒镜；二向色镜，设于物镜与筒镜之间，且呈倾斜状设置；透镜单元，包括凸面相对的第一凸透镜与第二凸透镜，以及第一滤光片与光阑；成像元件，设于筒镜远离二向色镜的一端，成像元件与筒镜之间还设有第二滤光片；其中，预设绿光光源照射出的绿光经透镜单元照射至二向色镜朝向物镜的一侧，绿光反射并经物镜照射至目标晶圆，绿光照射至目标晶圆后激发产生红光，红光经物镜、二向色镜、筒镜与第二滤光片通过被成像元件采集，生成目标晶圆至少部分区域的表面图像。本发明能够实现在晶圆的转运过程中对晶圆进行成像以快速检测光致发光缺陷。

Description

一种晶圆光致发光缺陷成像系统及成像方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种晶圆光致发光缺陷成像系统及成像方法。

背景技术

光致发光（Photoluminescence，简称PL）是指物质吸收外界光源的能量,受到激发后自身发射光子的现象。其入射短波段的光，激发长波段的光，光致发光可按延迟时间分为荧光和磷光。其中，荧光是物质受到激发后，立即发射光子，而磷光能够长期持续发光。如建筑物紧急通道处的安全指示牌，是日常生活中最常见的光致发光现象，它不需要电力即可在黑暗中发光，在停电（黑暗）或者火灾（有烟）等紧急情况下，会立即亮起指示安全出口。

在晶圆的流转过程中，晶圆的表面比较容易出现例如暗线等表面缺陷，这类表面缺陷将影响晶圆光致发光的效果，而现有技术中在转运过程中对晶圆光致发光缺陷仍没有较好的在线自动检测解决方案，导致半导体晶圆PL缺陷不易被发现。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种晶圆光致发光缺陷成像系统及成像方法，旨在解决现有技术中半导体晶圆PL缺陷不易被发现的技术问题。

本发明的一方面在于提供一种晶圆光致发光缺陷成像系统，所述系统包括：

物镜与筒镜，所述物镜与所述筒镜同轴且间隔设置；

二向色镜，同轴设置于所述物镜与所述筒镜之间，且所述二向色镜呈倾斜状设置；

透镜单元，包括凸面相对的第一凸透镜与第二凸透镜，以及设置在两个凸透镜之间的第一滤光片与光阑；

成像元件，设于所述筒镜远离所述二向色镜的一端，所述成像元件与所述筒镜同轴设置，所述成像元件与所述筒镜之间还设有同轴的第二滤光片；

其中，预设绿光光源照射出的绿光经所述透镜单元照射至所述二向色镜朝向所述物镜的一侧，所述绿光反射并经所述物镜照射至一目标晶圆至少部分区域的表面，所述绿光照射至所述目标晶圆后激发产生红光，所述红光经所述物镜、所述二向色镜、所述筒镜与所述第二滤光片通过被所述成像元件采集，生成所述目标晶圆至少部分区域的表面图像，以基于所述表面图像对所述目标晶圆的光致发光缺陷进行检测。

与现有技术相比，采用本发明所示的晶圆光致发光缺陷成像系统，有益效果在于：

通过在预设的物镜与筒镜之间设置倾斜的二向色镜，采用预设的绿光光源照射一透镜单元，绿光通过该透镜单元照射至二向色镜，二向色镜将绿光反射经一物镜照射至目标晶圆至少部分区域的表面，受绿光激发产生红光并反射，红光经物镜与二向色镜通过照射至一仅能穿过红光的第二滤光片，红光通过第二滤光片后被一预设的成像元件采集，而反射的绿光不能通过第二滤光片，以生成目标晶圆至少部分区域的表面图像，从而能够根据该表面图像对目标晶圆的光致发光缺陷进行检测，能够实现在转运过程中自动照射晶圆，检测晶圆暗线等PL缺陷。

根据上述技术方案的一方面，所述二向色镜反射520nm-585nm波段的绿光，通过600nm-800nm的红光。

根据上述技术方案的一方面，所述第一滤光片通过525±25nm波段的绿光，所述第二滤光片通过625±25nm波段的红光。

根据上述技术方案的一方面，所述系统还包括入射端壳体与出射端壳体，所述透镜单元设于所述入射端壳体内，所述物镜、所述二向色镜、所述筒镜与所述第二滤光片同轴设置于所述出射端壳体内，所述成像元件的采集端设于所述出射端壳体的端部且朝向所述第二滤光片设置，所述入射端壳体连接至所述出射端壳体上所述二向色镜所处位置的外围。

根据上述技术方案的一方面，所述入射端壳体上在靠近预设绿光光源的所述第一凸透镜与所述光阑之间的位置设有第一开口，所述第一滤光片设置于第一安装座上，所述第一安装座卡入所述第一开口内以使所述第一滤光片固定于所述入射端壳体内；

所述出射端壳体上在所述成像元件与所述二向色镜之间的位置设有第二开口，所述第二滤光片设置于第二安装座上，所述第二安装座卡入所述第二开口内以使所述第二滤光片固定于所述出射端壳体内。

根据上述技术方案的一方面，所述系统还包括测距元件，所述测距元件设于所述出射端壳体上所述物镜的外围，所述测距元件用于测量所述目标晶圆表面至所述物镜端面之间的距离值；

所述系统还包括载台与驱动模组，所述载台设于所述驱动模组的输出端，所述载台用于承载所述目标晶圆，以通过所述驱动模组驱动所述载台及放置于所述载台之上的所述目标晶圆沿X、Y、Z至少一向移动。

根据上述技术方案的一方面，所述系统还包括补光元件，所述补光元件设于所述出射端壳体上所述物镜的外围，所述补光元件用于照射至所述目标晶圆至少部分区域的表面以辅助识别边缘位置。

本发明的另一方面在于提供一种晶圆光致发光缺陷成像方法，所述方法包括：

通过预设绿光光源向预设的透镜单元照射绿光，所述绿光通过所述透镜单元照射至预设的二向色镜；其中，所述透镜单元包括凸面相对的第一凸透镜与第二凸透镜，以及设置在两个凸透镜之间的第一滤光片与光阑；

所述绿光经所述二向色镜的反射并经物镜通过照射至一目标晶圆；

所述绿光照射至所述目标晶圆至少部分区域的表面激发反射出红光；

所述红光经所述物镜、所述二向色镜与预设的第二滤光片被一预设的成像元件采集；

生成所述目标晶圆至少部分区域的表面图像，以根据所述表面图像对所述目标晶圆的光致发光缺陷进行检测。

根据上述技术方案的一方面，所述方法还包括：

通过测距元件获取所述目标晶圆表面与所述物镜端面之间的距离值；

根据所述距离值，控制所述载台的驱动模组运动以调节所述目标晶圆的Z向位置，以完成所述物镜的对焦；

以及在成像过程中，按照预设规则控制所述驱动模组运动，调节所述目标晶圆的X向位置与Y向位置，改变所述晶圆的成像位置。

根据上述技术方案的一方面，所述方法还包括：

当照射至所述目标晶圆的边缘区域时；

若边缘不清晰，控制预设的补光元件照射至所述目标晶圆的边缘区域，以辅助拍摄所述目标晶圆的边缘位置。

附图说明

图1为本发明第一实施例中的晶圆光致发光缺陷成像系统的系统示意图；

图2为本发明第一实施例中的晶圆光致发光缺陷成像系统的光路示意图；

图3为本发明第一实施例中采用二向色镜成像的表面图像的示意图；

图4为本发明第一实施例中采用半透半反镜成像的表面图像的示意图；

图5为本发明第二实施例中的晶圆光致发光缺陷成像系统的结构示意图；

图6为本发明第二实施例中的晶圆光致发光缺陷成像系统采用可拆式滤光片的结构示意图；

图7为本发明第四实施例中的晶圆光致发光缺陷成像方法的流程示意图；

以下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在晶圆的流转过程中，晶圆的表面比较容易出现例如暗线等表面缺陷，这类表面表面缺陷将影响晶圆光致发光的效果，因此需要在晶圆的流转过程中及时的将存在这类表面缺陷的晶圆筛选出来，而本发明的目的就是快速且精准的将存在表面缺陷的晶圆筛选出来，保证晶圆的光致发光效果，避免不合格晶圆继续流转参与后道工序。

实施例一

请参阅图1-图2，本发明的第一实施例提供了一种晶圆光致发光缺陷成像系统，所述系统包括：物镜10、筒镜20（Tube Lens）、二向色镜30、透镜单元40与成像元件50，其中，物镜10、筒镜20、二向色镜30以及成像元件50同轴且间隔设置。

在本实施例当中，透镜单元40包括凸面相对的第一凸透镜41与第二凸透镜42以及设置在两个凸透镜之间的第一滤光片43与光阑44，两个凸透镜的凸面相互靠近。

示例而非限定，第一凸透镜41与第二凸透镜42均为双胶合透镜，其一侧表面曲率大，另一侧表面曲率小。该透镜单元40用于接收预设绿光光源照射的绿光，并对绿光进行整形后传递至二向色镜30，具体是，预设绿光光源通过一光纤接入至透镜单元40的前端，则绿光能够穿出光纤直接照射至透镜单元40的第一凸透镜41。其中，该第一滤光片43用于通过525±25nm波段的绿光，由于入射绿光为LED波段较宽，而第一滤光片43只允许通过较窄波段的绿光，故能够对绿光进行过滤。

需要说明的是，二向色镜30呈倾斜状设置，该二向色镜30用于反射525±25nm波段的绿光，通过600nm-800nm的红光；也即，当预设绿光光源照射525±25nm波段的绿光经过透镜单元40整形后照射至二向色镜30时，绿光将基本上被全部反射，而不会透过该二向色镜30，当绿光被二向色镜30反射后，绿光通过物镜10照射至目标晶圆100，绿光激发目标晶圆100产生红光，此时红光将通过物镜10和二向色镜30照射至成像元件50，而反射的绿光将被二向色镜30和第二滤光片60阻止通过。

进一步需要说明的是，在成像过程中，目标晶圆100需要水平放置进行成像检测，那么，为了使得绿光通过物镜10照射目标晶圆100激发产生的红光能够通过物镜10照射出，绿光的入射方向需要水平入射，由于二向色镜30反射绿光，这就需要二向色镜30与目标晶圆100的锐角夹角为45°，从而能够使得绿光经过二向色镜30反射后能以垂直方向照射目标晶圆100，即绿光的照射角度相对于目标晶圆100为90°，则目标晶圆100激发产生的红光同样能以垂直方向经物镜10照射出。

在绿光照射目标晶圆100激发产生红光之后，红光不会改变照射方向，红光直接经过物镜10、二向色镜30与筒镜20照射至成像元件50，从而能够通过成像元件50采集到该红光以进行成像。需要说明的是，本实施例当中所示的二向色镜30用于反射绿光，通过红光；也即，在600nm-800nm波段范围内的红光能够自物镜10照射出通过二向色镜30照射至筒镜20以被成像元件50采集到。

在本实施例当中，成像元件50为相机，具体为黑白面阵相机（CMOS），也就是说，通过该黑白面阵相机对目标晶圆100激发产生的红光进行成像。为了消除红光其他波段的影响，在黑白面阵相机的前端还设有第二滤光片60，该第二滤光片60用于通过625±25nm波段的红光，阻止其他波段的光通过，消除晶圆表面和与入射光波段相同的反射光，而只成像PL图像成像得到的表面图像如图3所示，其PL缺陷的对比度较高，便于识别。

在一些对照实施例当中，通过将二向色镜30更改成半透半反镜，在系统其它硬件结构均相同的情况下，如图4所示，表面图像中PL缺陷的对比度明显偏低，因此，用于对绿光进行反射的光学器件优选为二向色镜30。

本实施例当中所示的晶圆光致发光缺陷成像系统，用于对目标晶圆100进行成像，以基于该目标晶圆100的表面图像对晶圆光致发光缺陷进行检测。

在实际的使用过程当中，目标晶圆100在转运过程中，目标晶圆100放置于该晶圆光致发光缺陷成像系统的下方，具体是放置于该系统中物镜10的下方，此时预设绿光光源将照射出绿光，经过透镜单元40的整形后照射至二向色镜30，二向色镜30将绿光反射，绿光经物镜10照射至目标晶圆100至少部分区域的表面，绿光照射该部分区域后将激发产生红光，而红光经过物镜10、二向色镜30、筒镜20以及第二滤光片60照射至成像元件50，从而能够通过成像元件50将目标晶圆100该区域表面进行成像得到表面图像，从而能够基于该表面图像对目标晶圆100的光致发光缺陷进行检测，实现对目标晶圆100的检测与筛选。在一些实施例当中，物镜10可以更换为其他倍率的物镜，因此能够改变成像得到表面图像的范围，或者提升该表面图像的图像质量。

在一些可行的实施例当中，该成像系统还包括壳体，透镜单元40，即两个凸面相对的第一凸透镜41与第二凸透镜42，以及设置在第一凸透镜41与第二凸透镜42之间的第一滤光片43与光阑44同轴设于该壳体内，第一凸透镜41、第一滤光片43、光阑44与第二凸透镜42在壳体内沿着第一方向进行排列；而物镜10、筒镜20、二向色镜30、第二滤光片60以及成像元件50同样同轴设置于该壳体内，但物镜10、筒镜20、二向色镜30、第二滤光片60以及成像元件50在壳体内沿着第二方向进行排布。其中，第一方向与第二方向相互垂直，例如第一方向为X轴方向，第二方向为Z轴方向，因此，预设绿光光源照射出的绿光能够通过透镜单元40照射二向色镜30以反射。

与现有技术相比，采用本发明所示的晶圆光致发光缺陷成像系统，有益效果在于：

通过在预设的物镜10与筒镜20之间设置倾斜的二向色镜30，采用预设的绿光光源照射一透镜单元40，绿光通过该透镜单元40照射至二向色镜30，二向色镜30将绿光反射经一物镜10照射至目标晶圆100至少部分区域的表面，受绿光激发产生红光并反射，红光经物镜10与二向色镜30通过照射至一仅能穿过红光的第二滤光片60，红光通过第二滤光片60后被一预设的成像元件50采集，而反射的绿光不能通过第二滤光片60，以生成目标晶圆100至少部分区域的表面图像，从而能够根据该表面图像对目标晶圆100的光致发光缺陷进行检测，能够实现在转运过程中自动照射晶圆，检测晶圆暗线等PL缺陷。

实施例二

请参阅图5，本发明的第二实施例提供了一种晶圆光致发光缺陷成像系统，本实施例当中所示的成像系统与第一实施例当中所示的成像系统基本一致，不同之处在于：

本实施例当中与第一实施例当中所示用于承载透镜单元40等元器件的壳体不同，该壳体为分体式壳体，具体而言：

所述系统包括入射端壳体70与出射端壳体80，所述透镜单元40设于所述入射端壳体70内，所述物镜10、所述二向色镜30、所述筒镜20与所述第二滤光片60同轴设置于所述出射端壳体80内，所述成像元件50的采集端设于所述出射端壳体80的端部且朝向所述第二滤光片60设置，所述入射端壳体70连接至所述出射端壳体80上所述二向色镜30所处位置的外围。

其中，入射端壳体70与出射端壳体80均呈圆筒状设置，入射端壳体70与出射端壳体80的内表面均可设置黑色消光涂层，以消除通过入射端壳体70与出射端壳体80的杂散光。为了将入射端壳体70与出射端壳体80连为一体，出射端壳体80上在二向色镜30所处位置的外围开设有连接通孔，入射端壳体70的端部嵌套至该连接通孔内以连接至出射端壳体80，并且入射端壳体70与出射端壳体80的连接需要保证透镜单元40正对倾斜设置的二向色镜30，从而能够通过二向色镜30反射透镜单元40整形后的绿光。在该系统设置了入射端壳体70的情况下，用于传输绿光的光纤连接至该入射端壳体70上第一凸透镜41的前端，且光纤的端面正对第一凸透镜41的中间位置，在一些可行的实施例当中，光纤是通过光纤固定器连接至入射端壳体70上第一凸透镜41的前端，从而能够保证光纤的端面正对第一凸透镜41的中间位置而不产生位移，而该光纤固定器属于现有技术，本实施例当中不再赘述。

在另一实施例当中，第一滤光片43与第二滤光片60的滤光波段可以根据实际需要进行调整，那么就要求第一滤光片43相对于入射端壳体70、第二滤光片60相对于出射端壳体80是可拆的，从而便于更换。

具体而言，请参阅图6，所述入射端壳体70上在靠近预设绿光光源的第一凸透镜41与所述光阑44之间的位置设有第一开口，所述第一滤光片43设置于第一安装座431上，所述第一安装座431卡入所述第一开口内以使所述第一滤光片43固定于所述入射端壳体70内；基于同样的结构原理，所述出射端壳体80上在所述成像元件50与所述二向色镜30之间的位置设有第二开口，所述第二滤光片60设置于第二安装座61上，所述第二安装座61卡入所述第二开口内以使所述第二滤光片60固定于所述出射端壳体80内。

进一步的，在本实施例当中，所述系统还包括测距元件11，所述测距元件11设于所述出射端壳体80上所述物镜10的外围，所述测距元件11用于测量所述目标晶圆100表面至所述物镜10端面之间的距离值；

所述系统还包括载台200与驱动模组，所述载台200设于所述驱动模组的输出端，所述载台200用于承载所述目标晶圆100，以通过所述驱动模组驱动所述载台200及放置于所述载台200之上的所述目标晶圆100沿X、Y、Z至少一向移动。

具体而言，测距元件11为激光测距仪，该激光测距仪的端面（即激光的发射面和接收面）与物镜10的端面齐平，当目标晶圆100与物镜10之间的成像距离不满足成像要求时，可以通过驱动模组改变目标晶圆100的Z轴位置，从而改变目标晶圆100与物镜10之间的间距，通过改变两者距离即可快速对焦。同样通过驱动模组改变目标晶圆100的X轴位置和\或Y轴位置，以对目标晶圆100不同区域的表面进行成像，得到目标晶圆100不同位置的表面图像，以实现对目标晶圆100的多点抽检。

在本实施例当中，所述系统还包括补光元件12，所述补光元件12设于所述出射端壳体80上所述物镜10的外围，所述补光元件12用于照射至所述目标晶圆100至少部分区域的表面以辅助识别边缘位置。其中，该补光元件12为LED白光灯。

与现有技术相比，采用本发明所示的晶圆光致发光缺陷成像系统，有益效果至少在于：

通过在预设的物镜10与筒镜20之间设置倾斜的二向色镜30，采用预设的绿光光源照射一透镜单元40，绿光通过该透镜单元40照射至二向色镜30，二向色镜30将绿光反射经一物镜10照射至目标晶圆100至少部分区域的表面，受绿光激发产生红光并反射，红光经物镜10与二向色镜30通过照射至一仅能穿过红光的第二滤光片60，红光通过第二滤光片60后被一预设的成像元件50采集，以生成目标晶圆100至少部分区域的表面图像，从而能够根据该表面图像对目标晶圆100的光致发光缺陷进行检测，能够实现在转运过程中自动照射晶圆，检测晶圆暗线等PL缺陷。

实施例三

本发明的第三实施例提供了一种晶圆光致发光缺陷成像系统，本实施例所示的成像系统与第二实施例当中所示的成像系统结构基本一致，区别在于：

在本实施例当中，设于入射端壳体内的第一凸透镜与第二凸透镜之间的间距可以进行调节。其中，第一凸透镜与第二凸透镜均通过各自的微调机构进行调节，从而改变第一凸透镜与第二凸透镜之间的间距。

下面以第一凸透镜的微调机构为例进行说明：

该微调机构包括连接于第一凸透镜的内壳体，以及支撑于入射端壳体的外壳体，内壳体与外壳体均呈圆筒状设置，第一凸透镜固定于内壳体的中部，而内壳体活动连接于外壳体的内圈之间，并且内壳体由一微型驱动模组进行驱动，从而使得第一凸透镜的位置能够在内壳体的行程范围内进行调节。

在本实施例当中，通过调整第一凸透镜和\或第二凸透镜的位置，能够改变通过该透镜单元绿光的光斑大小，从而能够改变照射至目标晶圆的照射范围。

在本实施例当中，该成像系统还包括设于固定位置的晶圆规格检测机构，其至少包括一摄像元件，该摄像元件用于拍摄目标晶圆以确定目标晶圆的规格，从而能够确定目标晶圆的大小。

具体而言，通过改变绿光照射至目标晶圆的照射范围，即可改变绿光照射至规格恒定目标晶圆的照射次数，从而能够通过合理的改变绿光照射范围以提升对目标晶圆的成像效率。

示例而言，当第一批目标晶圆的晶圆直径为6英寸时，检测一片目标晶圆的时间为5s，而当采用同样的光源对更大的目标晶圆进行检测时，例如为12英寸时，由于面积提升了4倍，为了达到同样的检测要求，所需要的检测时间也将提升4倍至20s，那么目标晶圆的成像时间明显偏长，不利于提升目标晶圆的成像效率。

采用本实施例当中所示的成像系统，通过摄像元件确定目标晶圆的规则大小之后，在满足同等检测要求的前提下，可以基于目标晶圆的规则大小自动调整第一凸透镜与第二凸透镜之间的间距，改变通过透镜单元的绿光光斑大小，从而改变照射至目标晶圆的范围，以最终提升目标晶圆的成像速度。

实施例四

请参阅图7，本发明的第四实施例提供了一种晶圆光致发光缺陷成像方法，所述方法包括步骤S10-S50：

步骤S10，通过预设绿光光源向预设的透镜单元照射绿光，所述绿光通过所述透镜单元照射至预设的二向色镜；其中，所述透镜单元包括凸面相对的第一凸透镜与第二凸透镜，以及设置在两个凸透镜之间的第一滤光片与光阑；

步骤S20，所述绿光经所述二向色镜的反射并经物镜通过照射至一目标晶圆；

步骤S30，所述绿光照射至所述目标晶圆至少部分区域的表面激发反射出红光；

步骤S40，所述红光经所述物镜、所述二向色镜与预设的第二滤光片被一预设的成像元件采集；

步骤S50，生成所述目标晶圆至少部分区域的表面图像，以根据所述表面图像对所述目标晶圆的光致发光缺陷进行检测。

需要说明的是，该成像方法当中所使用到的硬件均为第一实施例当中所提供的。

在本实施例当中，所述方法还包括：

通过测距元件获取所述目标晶圆表面与所述物镜端面之间的距离值；

根据所述距离值，控制所述载台的驱动模组运动以调节所述目标晶圆的Z向位置，以完成所述物镜的对焦；

以及在成像过程中，按照预设规则控制所述驱动模组运动，调节所述目标晶圆的X向位置与Y向位置，改变所述晶圆的成像位置。

另外，所述方法还包括：

当照射至所述目标晶圆的边缘区域时；

若边缘不清晰，控制预设的补光元件照射至所述目标晶圆的边缘区域，以辅助拍摄所述目标晶圆的边缘位置。

与现有技术相比，采用本发明所示的晶圆光致发光缺陷成像方法，有益效果在于：

通过在预设的物镜与筒镜之间设置倾斜的二向色镜，采用预设的绿光光源照射一透镜单元，绿光通过该透镜单元照射至二向色镜，二向色镜将绿光反射经一物镜照射至目标晶圆至少部分区域的表面，受绿光激发产生红光并反射，红光经物镜与二向色镜通过照射至一仅能穿过红光的第二滤光片，红光通过第二滤光片后被一预设的成像元件采集，而反射的绿光不能通过第二滤光片，以生成目标晶圆至少部分区域的表面图像，从而能够根据该表面图像对目标晶圆的光致发光缺陷进行检测，能够实现在转运过程中自动照射晶圆，检测晶圆暗线等PL缺陷。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种晶圆光致发光缺陷成像系统，其特征在于，所述系统包括：

物镜与筒镜，所述物镜与所述筒镜同轴且间隔设置；

二向色镜，同轴设置于所述物镜与所述筒镜之间，且所述二向色镜呈倾斜状设置；

透镜单元，包括凸面相对的第一凸透镜与第二凸透镜，以及设置在两个凸透镜之间的第一滤光片与光阑，其中，所述第一凸透镜与所述第二凸透镜均为双胶合透镜，且一侧表面曲率大，另一侧表面曲率小，通过调整所述第一凸透镜和\或所述第二凸透镜的位置，能够改变通过所述透镜单元绿光的光斑大小，从而能够改变照射至目标晶圆的照射范围；

成像元件，设于所述筒镜远离所述二向色镜的一端，所述成像元件与所述筒镜同轴设置，所述成像元件与所述筒镜之间还设有同轴的第二滤光片；

其中，预设绿光光源照射出的绿光经所述透镜单元照射至所述二向色镜朝向所述物镜的一侧，所述绿光反射并经所述物镜照射至一所述目标晶圆至少部分区域的表面，所述绿光照射至所述目标晶圆后激发产生红光，所述红光经所述物镜、所述二向色镜、所述筒镜与所述第二滤光片通过被所述成像元件采集，生成所述目标晶圆至少部分区域的表面图像，以基于所述表面图像对所述目标晶圆的光致发光缺陷进行检测；

所述二向色镜与所述目标晶圆的锐角夹角为45°，所述二向色镜反射520nm-585nm波段的绿光，通过600nm-800nm的红光，所述第一滤光片通过525±25nm波段的绿光，所述第二滤光片通过625±25nm波段的红光。

2.根据权利要求1所述的晶圆光致发光缺陷成像系统，其特征在于，所述系统还包括入射端壳体与出射端壳体，所述透镜单元设于所述入射端壳体内，所述物镜、所述二向色镜、所述筒镜与所述第二滤光片同轴设置于所述出射端壳体内，所述成像元件的采集端设于所述出射端壳体的端部且朝向所述第二滤光片设置，所述入射端壳体连接至所述出射端壳体上所述二向色镜所处位置的外围。

3.根据权利要求2所述的晶圆光致发光缺陷成像系统，其特征在于，所述入射端壳体上在靠近预设绿光光源的所述第一凸透镜与所述光阑之间的位置设有第一开口，所述第一滤光片设置于第一安装座上，所述第一安装座卡入所述第一开口内以使所述第一滤光片固定于所述入射端壳体内；

所述出射端壳体上在所述成像元件与所述二向色镜之间的位置设有第二开口，所述第二滤光片设置于第二安装座上，所述第二安装座卡入所述第二开口内以使所述第二滤光片固定于所述出射端壳体内。

4.根据权利要求2所述的晶圆光致发光缺陷成像系统，其特征在于，所述系统还包括测距元件，所述测距元件设于所述出射端壳体上所述物镜的外围，所述测距元件用于测量所述目标晶圆表面至所述物镜端面之间的距离值；

所述系统还包括载台与驱动模组，所述载台设于所述驱动模组的输出端，所述载台用于承载所述目标晶圆，以通过所述驱动模组驱动所述载台及放置于所述载台之上的所述目标晶圆沿X、Y、Z至少一向移动。

5.根据权利要求2所述的晶圆光致发光缺陷成像系统，其特征在于，所述系统还包括补光元件，所述补光元件设于所述出射端壳体上所述物镜的外围，所述补光元件用于照射至所述目标晶圆至少部分区域的表面以辅助识别边缘位置。

6.一种利用权利要求 1-5 任一项所述的晶圆光致发光缺陷成像系统实现的晶圆光致发光缺陷成像方法，其特征在于，所述方法包括：

通过预设绿光光源向预设的透镜单元照射绿光，所述绿光通过所述透镜单元照射至预设的二向色镜；其中，所述透镜单元包括凸面相对的第一凸透镜与第二凸透镜，以及设置在两个凸透镜之间的第一滤光片与光阑；

所述绿光经所述二向色镜的反射并经物镜通过照射至一目标晶圆；

所述绿光照射至所述目标晶圆至少部分区域的表面激发反射出红光；

所述红光经所述物镜、所述二向色镜与预设的第二滤光片被一预设的成像元件采集；

生成所述目标晶圆至少部分区域的表面图像，以根据所述表面图像对所述目标晶圆的光致发光缺陷进行检测。

7.根据权利要求6所述的晶圆光致发光缺陷成像方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过测距元件获取所述目标晶圆表面与所述物镜端面之间的距离值；

根据所述距离值，控制载台的驱动模组运动以调节所述目标晶圆的Z向位置，以完成所述物镜的对焦；

以及在成像过程中，按照预设规则控制所述驱动模组运动，调节所述目标晶圆的X向位置与Y向位置，改变所述晶圆的成像位置。

8.根据权利要求6所述的晶圆光致发光缺陷成像方法，其特征在于，所述方法还包括：

当照射至所述目标晶圆的边缘区域时；

若边缘不清晰，控制预设的补光元件照射至所述目标晶圆的边缘区域，以辅助拍摄所述目标晶圆的边缘位置。

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