CN115753819A - 一种晶圆缺陷检测装置及其检测设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种晶圆缺陷检测装置及其检测设备，包括载物台和光学检测器。载物台包括底座，底座上设有滑动组件，检测平台通过滑动组件与底座滑动连接，光学检测器设置在检测平台的上方，通过活动支架与底座相连接。光学检测器包括灯源组件和驱动组件，利用灯源组件向晶圆表面出射多种类型的检测光，同时驱动组件驱动灯源组件沿晶圆的周向转动，并调整检测光与晶圆表面之间的角度，进而实现对放置在检测平台上的晶圆表面缺陷检测的准确性及检测效率，降低人工成本。

Description

一种晶圆缺陷检测装置及其检测设备

技术领域

本申请涉及半导体制作设备相关技术领域，尤其涉及一种晶圆缺陷检测装置及其检测设备。

背景技术

晶圆在生产过程因不同工艺的差别，往往会在晶圆的表面造成划痕或污渍残留，形成表面缺陷，进而影响后续芯片制程的良率。因此，为了避免晶圆表面缺陷在后续工艺中造成的芯片良率损失，通常需要对晶圆表面进行检测，并在切片时将标记出的晶圆缺陷部分剔除，以提高芯片品质。

目前的半导体工业中对晶圆表面缺陷常用的方法主要是自动光学检测(AOI)。AOI检测系统通过设计照明系统对被测目标进行照明，利用成像系统对被测样品成像，同时将搜集的被测物体光学信息利用传感器传导，并转化为数字信号最终交由计算机系统进行后续处理。然而，现有的晶圆缺陷检测设备光源较为单一，晶圆需要搬运至不同光源的检测设备进行多次检测，或频繁更换照射光源，严重影响晶圆的正常检测效率。同时，AOI检测系统与晶圆之间相对位置固定，对晶圆表面缺陷的漏检率高，还需要进一步增加人工目视检测确认程序。

因此，如何提供一种晶圆缺陷检测装置及其检测设备，能够进一步提高晶圆表面缺陷检测的准确性及检测效率，减少人工成本，成为本领域亟需解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种晶圆缺陷检测装置及其检测设备，其能够进一步提高晶圆表面缺陷检测的准确性及检测效率，同时减少人工成本。

第一方面，本申请实施例提供一种晶圆缺陷检测装置，其包括：

载物台，所述载物台包括底座和检测平台，所述检测平台设置在所述底座上，通过滑动组件与所述底座相连接，所述检测平台用于承载晶圆；

光学检测器，设置在所述检测平台的上方，通过活动支架与所述底座相连接；所述光学检测器用于对放置在所述检测平台上的晶圆表面进行缺陷检测；

其中，所述光学检测器包括灯源组件和驱动组件，所述灯源组件用于向晶圆表面出射多种类型的检测光，所述驱动组件用于驱动所述灯源组件沿晶圆的周向转动，并调整所述灯源组件出射的检测光与晶圆表面之间的角度。

在一种可能的实施方案中，所述滑动组件包括第一导轨和第二导轨，所述第一导轨沿第一方向设置在所述底座上，所述第二导轨沿第二方向设置在所述第一导轨上，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述检测平台设置在所述第二导轨上，并在所述滑动组件的驱动下平行于所述底座移动。

在一种可能的实施方案中，所述活动支架包括第三导轨和支撑板，所述第三导轨垂直设置在底座上，所述支撑板的一端与所述第三导轨垂直连接，所述光学检测器设置在所述支撑板相对的另一端，并在所述第三导轨的驱动下沿第三方向移动。

在一种可能的实施方案中，所述驱动组件包括第一驱动件，所述第一驱动件设置在所述支撑板上，其转轴垂直贯穿所述支撑板与传动轴的一端相连接，传动轴的另一端向所述底座的一侧延伸，所述第一驱动件用于驱动所述灯源组件沿晶圆的周向移动。

在一种可能的实施方案中，所述驱动组件还包括第二驱动件，所述第二驱动件与所述灯源组件之间通过第一连接件固定连接，所述第二驱动件用于驱动所述灯源组件调整其出射的检测光与晶圆表面的夹角。

在一种可能的实施方案中，所述第二驱动件与所述灯源组件之间设有弧形齿条，所述传动轴靠近所述底座的一端与所述弧形齿条固定连接，所述第二驱动件转轴的一端设有与所述弧形齿条相适配的齿轮，所述齿轮与所述弧形齿条啮合连接。

在一种可能的实施方案中，所述弧形齿条的一端与所述传动轴相连接，相对的另一端向所述底座的一侧弯曲，所述第二驱动件在所述弧形齿条上的移动区间限定出所述灯源组件出射的检测光与晶圆表面的夹角范围。

在一种可能的实施方案中，所述灯源组件出射的检测光与晶圆表面的夹角范围介于45°～90°之间。

在一种可能的实施方案中，所述第一连接件为L型连接件，包括垂直连接的第一部和第二部，所述灯源组件与所述第一部相连接，所述第二驱动部与所述第二部相连接。

在一种可能的实施方案中，所述光学检测器还包括高清相机，所述高清相机设置在所述第二部上。

在一种可能的实施方案中，所述灯源组件包括紫光单元、绿光单元、黄光单元和白光单元，用于向晶圆表面发射紫色、绿色、黄色和白色的检测光。

在一种可能的实施方案中，所述检测平台上设有多个扇形凹槽，多个所述扇形凹槽同心设置，且中部为镂空，所述扇形凹槽的深度随扇形半径的减小依次加深。

第二方面，本申请还提供一种晶圆缺陷检测设备，包括上述任意实施方案所述的检测装置，包括金属罩，所述金属罩与所述检测装置相套合形成一个带有开口的腔体，所述检测平台和所述光学检测器位于所述腔体的内部，所述腔体开口的一侧用于晶圆传送。

在一种可能的实施方案中，所述晶圆缺陷检测设备还包括工控机，所述工控机设置在所述金属罩的侧壁上包括显示器、存储器和处理器，所述光学检测器与所述工控机通信连接。

与现有技术相比，本申请的有益效果至少如下：

本申请提供了一种晶圆缺陷检测装置及其检测设备，包括载物台和光学检测器。载物台包括底座，底座上设有滑动组件，检测平台通过滑动组件与底座滑动连接，光学检测器设置在检测平台的上方，通过活动支架与底座相连接。光学检测器包括灯源组件和驱动组件，利用灯源组件向晶圆表面出射多种类型的检测光，同时驱动组件驱动灯源组件沿晶圆的周向转动，并调整检测光与晶圆表面之间的角度，进而实现对放置在检测平台上的晶圆表面缺陷检测的准确性及检测效率，降低人工成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为根据本申请实施例示出的一种晶圆缺陷检测装置的立体结构示意图。

图2为根据本申请实施例示出的一种光学检测器的立体结构示意图。

图3为根据本申请实施例示出的一种光学检测器的平面结构示意图。

图4a～图4b为根据本申请实施例示出的一种灯源组件不同位置的平面结构示意图。

图5为根据本申请实施例示出的一种晶圆缺陷检测设备的立体结构示意图。

图示说明：

110底座；121第一导轨；122第二导轨；130检测平台；210驱动组件；211第一驱动件；2111传动轴；212第二驱动件；2121齿轮；220灯源组件；230弧形齿条；240第一连接件；250高清相机；310第三导轨；320支撑板；410金属罩；420可视窗口；430工控机。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或营业，本申请中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。此外，术语“第一”和“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

晶圆在生产过程因不同工艺的差别，往往会在晶圆的表面造成划痕、毛刺、粉尘或污渍残留，进而形成各种不同类型的表面缺陷，这些表面缺陷在大部分会在晶圆缺陷检测设备中检出，进而提高后续芯片制程的良率。

根据不同类型的表面缺陷在不同波长的光照条件下具有不同的灵敏度的特点，可以利用不同波长的光源对晶圆表面进行缺陷检测，以提高缺陷检测的准确性。然而，现有的晶圆缺陷检测设备光源较为单一，晶圆需要搬运至不同光源的检测设备进行多次检测，或频繁更换照射光源，严重影响晶圆的正常检测效率。同时，部分表面缺陷还需要在特定光照角度的条件下才能够被检出，因而还需要进一步增加人工目视检测确认程序，通过手动夹持晶圆后翻转不同的角度，改变光照对晶圆的照射角度，以避免缺陷漏检影响到后续芯片制程的良率，而频繁的人工搬运或操作又会进一步增加晶圆损伤或表面缺陷的发生率。

基于上述问题，本申请提供了一种新型的晶圆缺陷检测装置及其检测设备，能够同时提供多种光源，并对晶圆表面的任意位置进行多角度检测，提高晶圆表面缺陷的检测效率和检测的准确性。

根据本申请的一个方面，提供了一种晶圆缺陷检测装置。参见图1～图2，包括载物台和光学检测器。

载物台包括底座110和检测平台130，检测平台130用于承载晶圆，其设置在底座110上，并通过滑动组件与底座110相连接，检测平台130利用滑动组件相对底座110移动，进而将晶圆移动至预设的检测位置。

光学检测器设置在检测平台130的正上方，通过活动支架与底座110相连接，用于对放置在检测平台130上的晶圆表面进行缺陷检测。光学检测器包括灯源组件220和驱动组件210，灯源组件220用于向晶圆表面出射多种类型的检测光，驱动组件210则用于驱动灯源组件220沿晶圆的周向转动，并调整灯源组件220与晶圆表面之间的角度。通过调整驱动组件210，即可调整灯源组件220出射的检测光照射在晶圆表面的位置和角度，进而提高晶圆表面缺陷的检测效率和检测的准确性。

在一种实施方式中，灯源组件220包括多个发光单元，至少包括紫光单元、绿光单元、黄光单元和白光单元，分别用于向晶圆表面发射紫色、绿色、黄色和白色的检测光。利用不同波长的检测光对不同类型缺陷反应灵敏度不同的特点，向晶圆表面出射不同颜色的检测光，可以晶圆表面缺陷检测的准确性。而将多个不同的发光单元集成设置在灯源组件220的内部，又能够进一步提高晶圆表面的缺陷检测效率，避免了晶圆在不同检测设备之间来回搬运过程。

紫色检测光具有更大的频率和光子能量，对同一介质的折射率也更高，通常用于荧光检测，例如对有机小分子或高分子类型残留物进行检测。绿色检测光的光束清晰明亮，抗干扰能力强，可以有效提高被检测物的对比度，通常用于对小范围的划痕和微小直径的颗粒物进行检测。黄色检测光和白色检测光均易于人眼感知，对晶圆上不同镀膜的微小污染物和划痕也具有突出检测效果。

较佳地，紫色检测光的波长范围为365nm～370nm，绿色检测光的波长范围为492nm～577nm，黄色检测光的波长范围为577nm～597nm，白色检测光的波长范围为400nm～780nm。

在一种实施方式中，参见图1，滑动组件包括第一导轨121和第二导轨122，第一导轨121沿第一方向设置在底座110上，即图示中X方向，第二导轨122沿第二方向设置在第一导轨121上，即图示中Y方向，第二方向垂直于第一方向，检测平台130设置在第二导轨122上，也就是说，第一导轨121用去驱动第二导轨122沿第一方向移动，第二导轨122用于驱动检测平台130沿第二方向移动，进而使检测平台130能够在在第一导轨121和第二导轨122的共同驱动下，在底座110上沿平行于底座110的方向移动至预设的检测位置。

较佳地，第一导轨121和第二导轨122均自底座110相邻的两个侧边开始相底座110中心延伸，第一导轨121和第二导轨122靠近底座110侧边的一端均设有驱动滚轮，以便于工作人员手动驱动检测平台130沿第一方向或第二方向移动。

在一种实施方式中，所述检测平台130上设有多个扇形凹槽，以与不同尺寸的晶圆边缘相适配，承载的晶圆的尺寸越小，扇形凹槽的深度越深。

较佳地，多个扇形凹槽同心设置，且扇形凹槽的中部为镂空设计，以便于晶圆在检测平台130上的取放。

在一种实施方式中，活动支架包括第三导轨310和支撑板320，第三导轨310的一端垂直设置在底座110上，相对的另一端沿第三方向延伸，即图示中Z方向，其中，第三方向与第一方向和第二方向组成的平面垂直。支撑板320的一端与第三导轨310垂直连接，相对的另一端沿第二方向延伸，与光学检测器相连接，也就是说，支撑板320在第三导轨310的驱动下沿第三方向上下移动，光学检测器随支撑板320沿第三方向移动，进而调整光学检测器与晶圆表面的距离。

较佳地，第三导轨310远离底座110的一端同样设有驱动滚轮，工作人员通过调整第三导轨310的驱动滚轮即可调整支撑板320在第三方向的高度。

在一种实施方式中，参见图2和图3，驱动组件210包括第一驱动件211和第二驱动件212。在第一驱动件211和第二驱动件212之间设有弧形齿条230，第一驱动件211设置在支撑板320上，其转轴的一端垂直贯穿支撑板320与传动轴2111相连接，传动轴2111的另一端向底座110的方向延伸以与弧形齿条230的一端相连接；第二驱动件212转轴的一端设有与弧形齿条230相适配的齿轮2121，齿轮2121与弧形齿条230啮合连接，进而使第一驱动件211与第二驱动件212通过弧形齿条230相连接。

第二驱动件212与灯源组件220之间通过第一连接件240固定连接，利用第二驱动件212驱动齿轮2121转动，能够使第二驱动件212沿弧形齿条230延伸的方向移动，灯源组件220将随动于第二驱动件212，同样沿弧形齿条230延伸的方向移动。也就是说，通过控制第二驱动件212，即能够控制灯源组件220与晶圆表面的夹角，进而控制灯源组件220出射的检测光与晶圆表面的夹角，从而提高晶圆表面缺陷检测的准确性。而灯源组件220沿弧形齿条230延伸方向的移动区间即限定出灯源组件220出射的检测光与晶圆表面的夹角范围。

较佳地，参见图4a～图4b，灯源组件220沿弧形齿条230延伸方向转动的角度范围介于0°～45°之间，进而使灯源组件220出射的检测光与晶圆表面的夹角范围介于45°～90°之间。

参见图1和图2，利用第一驱动件211驱动传动轴2111转动，驱动弧形齿条230以传动轴2111为圆心做圆周运动，进而使连接在第一连接件240两端的第二驱动件212和灯源组件220随弧形齿条230沿晶圆的周向转动。也就是说，通过控制第一驱动件211，即能够控制灯源组件220在晶圆上方的位置，进而控制灯源组件220出射的检测光照射在晶圆表面的检测范围，进一步提高晶圆表面缺陷检测的准确性和检测效率。

较佳地，第一连接件240为L型连接件，包括垂直连接的第一部和第二部，灯源组件220与第一部相连接，第二驱动部与第二部相连接，弧形齿条230穿设在第一驱动部与灯源组件220之间，以与设置在第二驱动件212输出轴的一端的齿轮2121啮合连接。

较佳地，弧形齿条230的一端与传动轴2111相连接，相对的另一端向底座110的一侧弯曲。

在一种实施方式中，光学检测器还包括高清相机250，高清相机250设置在第二部上，与灯源组件220同侧设置，进而在灯源组件220出射的检测光照射在晶圆表面时，高清相机250能够实时对检测光照射的区域进行缺陷检测。

根据本申请的另一方面，提供了一种晶圆缺陷检测设备，包括上述任意实施方式中的检测装置。参见图5，晶圆缺陷检测设备包括金属罩410，金属罩410套设在晶圆检测装置之上，并与底座110相结合形成一个带有开口的腔体，以将检测平台130和光学检测器共同容纳在腔体内部，而腔体一侧预设的开口则用于作为晶圆进出检测设备的通道。

较佳地，位于第一导轨121、第二导轨122及第三导轨310端侧的驱动滚轮均位于金属罩410的外侧，以便于操作人员调整检测平台130与光学检测器之间的相对位置。

较佳地，腔体预设开口侧的壁面上还设有可视窗口420，以便于操作人员对晶圆表面缺陷进行人工观察检测。

在一种实施方式中，金属罩410的侧壁面还设有工控机430，工控机430包括显示器、存储器和处理器。控机与光学检测器通信连接，能够通过高清相机250将晶圆表面的图相信息传递到工控机430上，以图片的形式显现在工控机430的显示器上，同时处理器和存储器分别对图片进行扫描并对图片内的缺陷尺寸和坐标进行识别和捕捉，予以记录和存储。

较佳地，所述存储器内还设有晶圆缺陷检测程序，该程序能在处理器上运行并对晶圆表面的图像信息进行检测，得到晶圆缺陷检测结果，并不断对所识别的晶圆缺陷特征进行分类学习，提高晶圆缺陷的检测精度。

本申请提供了一种晶圆缺陷检测装置及其检测设备，包括载物台和光学检测器。载物台包括底座110，底座110上设有滑动组件，检测平台130通过滑动组件与底座110滑动连接，光学检测器设置在检测平台130的上方，通过活动支架与底座110相连接。光学检测器包括灯源组件220和驱动组件210，利用灯源组件220向晶圆表面出射多种类型的检测光，同时驱动组件210驱动灯源组件220沿晶圆的周向转动，并调整检测光与晶圆表面之间的角度，进而实现对放置在检测平台130上的晶圆表面缺陷检测的准确性及检测效率，降低人工成本。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本申请的保护范围。

Claims (14)

1.一种晶圆缺陷检测装置，其特征在于，包括：

载物台，所述载物台包括底座和检测平台，所述检测平台设置在所述底座上，通过滑动组件与所述底座相连接，所述检测平台用于承载晶圆；

光学检测器，设置在所述检测平台的上方，通过活动支架与所述底座相连接；所述光学检测器用于对放置在所述检测平台上的晶圆表面进行缺陷检测；

其中，所述光学检测器包括灯源组件和驱动组件，所述灯源组件用于向晶圆表面出射多种类型的检测光，所述驱动组件用于驱动所述灯源组件沿晶圆的周向转动，并调整所述灯源组件出射的检测光与晶圆表面之间的角度。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述滑动组件包括第一导轨和第二导轨，所述第一导轨沿第一方向设置在所述底座上，所述第二导轨沿第二方向设置在所述第一导轨上，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述检测平台设置在所述第二导轨上，并在所述滑动组件的驱动下平行于所述底座移动。

3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述活动支架包括第三导轨和支撑板，所述第三导轨垂直设置在底座上，所述支撑板的一端与所述第三导轨垂直连接，所述光学检测器设置在所述支撑板相对的另一端，并在所述第三导轨的驱动下沿第三方向移动。

4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述驱动组件包括第一驱动件，所述第一驱动件设置在所述支撑板上，其转轴垂直贯穿所述支撑板与传动轴的一端相连接，传动轴的另一端向所述底座的一侧延伸，所述第一驱动件用于驱动所述灯源组件沿晶圆的周向移动。

5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述驱动组件还包括第二驱动件，所述第二驱动件与所述灯源组件之间通过第一连接件固定连接，所述第二驱动件用于驱动所述灯源组件调整其出射的检测光与晶圆表面的夹角。

6.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述第二驱动件与所述灯源组件之间设有弧形齿条，所述传动轴靠近所述底座的一端与所述弧形齿条固定连接，所述第二驱动件转轴的一端设有与所述弧形齿条相适配的齿轮，所述齿轮与所述弧形齿条啮合连接。

7.根据权利要求6所述的检测装置，其特征在于，所述弧形齿条的一端与所述传动轴相连接，相对的另一端向所述底座的一侧弯曲，所述第二驱动件在所述弧形齿条上的移动区间限定出所述灯源组件出射的检测光与晶圆表面的夹角范围。

8.根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于，所述灯源组件出射的检测光与晶圆表面的夹角范围介于45°～90°之间。

9.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述第一连接件为L型连接件，包括垂直连接的第一部和第二部，所述灯源组件与所述第一部相连接，所述第二驱动部与所述第二部相连接。

10.根据权利要求9所述的检测装置，其特征在于，所述光学检测器还包括高清相机，所述高清相机设置在所述第二部上。

11.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述灯源组件包括紫光单元、绿光单元、黄光单元和白光单元，用于向晶圆表面发射紫色、绿色、黄色和白色的检测光。

12.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述检测平台上设有多个扇形凹槽，多个所述扇形凹槽同心设置，且中部为镂空，所述扇形凹槽的深度随扇形半径的减小依次加深。

13.一种晶圆缺陷检测设备，包括权利要求2～12任意一项所述的检测装置，其特征在于，包括金属罩，所述金属罩与所述检测装置相套合形成一个带有开口的腔体，所述检测平台和所述光学检测器位于所述腔体的内部，所述腔体开口的一侧用于晶圆传送。

14.根据权利要求13所述的检测设备，其特征在于，还包括工控机，所述工控机设置在所述金属罩的侧壁上包括显示器、存储器和处理器，所述光学检测器与所述工控机通信连接。

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