CN116660285B - 一种晶圆特征光谱在线检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶圆特征光谱在线检测装置，包括发散光源、透镜、晶圆、物镜、二向色镜、带阻滤光片、会聚透镜、小孔、准直透镜、分光器件、成像会聚透镜、线阵探测器以及转台，该在线检测装置可以在线对无图案晶圆表面进行扫描，并根据表面的发光光谱检测和分析晶圆缺陷，同时也可以辅助科研人员对晶体缺陷的发光特性进行研究，辅助产线的员工更好的识别缺陷，该在线检测装置可以结合其他成像装置，能够在获取缺陷位置后能够立即对晶体缺陷进行光谱分析，避免离线检测，大幅提升了检测效率和准确性，同时，也可以对无图案晶圆进行全局扫描，获得晶圆上的每一点光谱信息。
Description
技术领域
本发明属于晶圆检测技术领域，尤其涉及一种晶圆特征光谱在线检测装置。
背景技术
晶圆缺陷检测是指检测晶圆表面及内部生长缺陷并记录缺陷位置和数量的技术。晶圆在制造过程中并非完美无缺，晶圆的生长会产生各种各样的缺陷，无图案晶圆的制造过程的每一步也都有可能会引入缺陷，晶圆缺陷检测设备部署在晶圆生产过程中的各个环节，能够提前检测缺陷，避免批量的不良，因此被广泛的应用于晶圆光片制造的各个环节。同时，晶圆检测逐渐从人工检测过渡到自动化检测实现，且随着制程工艺的提高，晶圆缺陷检测设备需要检测晶圆的更小的缺陷尺寸，对晶圆缺陷检测设备的精度和检测速率提出了更高的要求。
无图案晶圆指晶圆还没有经历蚀刻，表面光滑无图案的晶圆。无图案晶圆的缺陷主要分为可去除缺陷和不可去除缺陷。可去除缺陷指颗粒，赃物等经过清洗可以去除的缺陷；不可去除缺陷指划伤，凹坑，晶格缺陷等。
近年来，SiC,GaN等新型半导体材料逐渐大规模应用，这类材料由于生长工艺的不成熟和材料本身的特性，容易产生层错，位错等晶格缺陷。检测晶圆内部晶体缺陷是无图案晶圆检测的一个难点。由于晶体缺陷种类多，产生机理复杂，且易发生错误归类。
晶圆的晶体检测常规采用的方法是光致发光的方法，在激发光照射下，不同种类的缺陷会产生不同波长的荧光，传统成像检测方式只能够通过荧光激发的方式检测该类缺陷，但是荧光成像只能够获取缺陷特征光谱的部分信息，无法获取该位置缺陷完整的特征光谱信息。
在产线中，往往会造成误判，同时，生产人员也无法从荧光图片中获取更进一步的信息。为了获得缺陷的更多信息，常规的荧光检测方法可以通过切换滤光片透过不同波段的波长对缺陷进行识别归类，但是滤光片是分立的，同时如果要进行识别需要多次切换滤光片进行扫描，速度极慢，因此迫切需要一套设备能够在线检测晶圆晶体缺陷的荧光光谱信息。本设备能够检测晶圆晶体缺陷，且能够在线对重点关注缺陷进行快速荧光光谱分析。
发明内容
鉴于上述，本发明的目的是提供一种晶圆特征光谱在线检测装置，能够实现在线检测晶圆特征光谱，该晶圆特征光谱被用于识别晶体缺陷。
为实现上述发明目的，实施例提供的一种晶圆特征光谱在线检测装置，包括发散光源(201)、照明透镜(202)、晶圆(203)、物镜(204)、二向色镜(205)、带阻滤光片(206)、会聚透镜(207)、小孔(208)、准直透镜(209)、分光器件(210)、成像会聚透镜(211)、线阵探测器(212)、转台(214)；
发散光源(201)倾斜发出300nm-365nm波段的发散光束并经过照明透镜(202)会聚在晶圆(203)形成点光斑，晶圆(203)上的晶体缺陷受激产生特征波长的荧光，该荧光被物镜(204)接收并准直后入射二向色镜(205)，经二向色镜(205)滤除杂波并透射荧光，透过二向色镜(205)的荧光经过带阻滤光片(206)滤除300nm-365nm波段的光后透射纯净荧光，该纯净荧光经会聚透镜(207)会聚成圆光斑并被小孔(208)接收，经过小孔(208)的荧光滤除杂光影响后被准直透镜(209)准直成平行光束，平行光束经过分光器件(210)被分成不同角度的光束，不同角度的光束并成像会聚透镜(211)会聚成一系列的点，并聚焦在线阵探测器(212)上，线阵探测器(212)的不同空间位置探测不同波长的强度，经过标定，测得荧光信号中不同波长的强度曲线；
通过控制转台(214)带动晶圆(203)旋转实现螺旋曲线的扫描路径，线阵探测器(212)的探测结果会形成晶圆特征光谱。
优选地，所述点光斑的直径为50-100微米，圆光斑的直径为100-200微米；
所述小孔(208)的直径为90-190微米，厚度为20微米。
优选地，所述小孔(208)采用机械安装方式以保证小孔(208)位置与物镜(204)焦点位置共轭，形成点共焦。
优选地，所述在线检测装置还包括封闭外壳(213)，封闭外壳(213)将小孔(208)及其后的准直透镜(209)、分光器件(210)、成像会聚透镜(211)、线阵探测器(212)进行封闭，以避免外界环境光对探测的影响。
优选地，所述在线检测装置还包括对焦装置(215)，对焦装置(215)用于辅助自动对焦，其发出光被二向色镜(205)反射，随后该反射光束经过物镜(204)到达晶圆(203)表面并被晶圆(203)反射，通过物镜(204)再被二向色镜(205)反射回对焦装置(215)中，对焦装置(215)从反射光的光束性质判断晶圆(203)是否位于物镜(204)焦点位置，对焦装置(215)能够保证晶圆在扫描过程中始终位于物镜焦点。
为实现上述发明目的，实施例还提供了一种晶圆特征光谱在线检测装置，包括发散光源(301)、线光斑整形器(302)、晶圆(303)、物镜(304)、二向色镜(305)、带阻滤光片(306)、会聚透镜(307)、狭缝(308)、准直透镜(309)、分光器件(310)、成像会聚透镜(311)、面阵探测器(312)、位移台(314)；
发散光源(301)倾斜发出300nm-365nm波段的发射光束并经过线光斑整形器(302)会聚在晶圆(303)表面形成线光斑，晶圆(303)上的晶体缺陷受激发出特征波长的荧光，该荧光被物镜(304)接收并准直后入射二向色镜(305)，经二向色镜(305)滤除杂波并透射荧光，透过二向色镜(305)的荧光经过带阻滤光片(306)滤除300nm-365nm的后透射纯净荧光，该纯净荧光被会聚透镜(307)会聚成y方向的线光斑并被狭缝(308)所接收，经过狭缝(308)的荧光滤除杂光影响后，在分光的x维度上每一束光被准直透镜(309)准直成平行光束，再经过分光器件(310)分成不同角度的光束，随后经过成像会聚透镜(311)会聚成一系列的点并聚焦在面阵探测器(312)的x维度上，此时面阵探测器(312)的x维度上不同空间位置探测不同波长的强度，经过标定，测得荧光信号中不同波长的强度曲线；
通过位移台(314)带动晶圆(303)实现二维逐行扫描路径，面阵探测器(312)的探测结果会形成晶圆特征光谱。
优选地，经过线光斑整形器(302)会聚的线光斑均匀度大于95%，线光斑宽度为50-100微米，长度为1.5毫米以内；
经过会聚透镜(307)会聚的线光斑宽度为100-200微米，长度为3-4毫米；
狭缝(308)的宽度为90-190微米，长度为3-4微米，厚度为20微米。
优选地，所述狭缝(308)采用机械安装方式以保证狭缝(308)位置与物镜(304)焦点位置及照明线光斑共轭，形成线共焦，能够避免杂光和底部散射的影响。
优选地，所述在线检测装置还包括封闭外壳(313)，封闭外壳(313)将狭缝(308)及其后的准直透镜(309)、分光器件(310)、成像会聚透镜(311)、面阵探测器(312)进行封闭，以避免外界环境光对探测的影响。
优选地，所述在线检测装置还包括对焦装置(315)，对焦装置(315)用于辅助自动对焦，其发出光被二向色镜(305)反射，随后该反射光束经过物镜(304)到达晶圆(303)表面并被晶圆(303)反射，通过物镜(304)再被二向色镜(305)反射回对焦装置(315)中，对焦装置(315)从反射光的光束性质判断晶圆(303)是否位于物镜(304)焦点位置，对焦装置(315)能够保证晶圆(303)在扫描过程中始终位于物镜(304)焦点。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果至少包括：
可以在线对无图案晶圆表面进行扫描，并根据表面的发光光谱检测和分析晶圆缺陷，同时也可以辅助科研人员对晶体缺陷的发光特性进行研究，辅助产线的员工更好的识别缺陷。其他检测系统如荧光检测或者XRT拍照，只能够拍摄到晶体缺陷的图像，却无法在线获知该晶体缺陷的光谱信息，需要记录缺陷坐标离线做相应检测。本在线检测装置可以实现在线扫描晶圆上每一个点的光谱信息，在线对晶体缺陷进行光谱识别。工作方式上，该在线检测装置可以结合其他成像装置，能够在获取缺陷位置后能够立即对晶体缺陷进行光谱分析，避免离线检测，大幅提升了检测效率和准确性，同时，也可以对无图案晶圆进行全局扫描，获得晶圆上的每一点光谱信息。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1是现有基于光致发光进行晶体缺陷检测的光谱图；
图2是现有进行晶体缺陷检测的荧光显微装置的结构示意图；
图3是实施例1提供的晶圆特征光谱在线检测装置的结构示意图；
图4是实施例1中在线检测装置的扫描路线图；
图5是实施例1得到的荧光强度与线阵探测器位置的曲线图；
图6是实施例1得到的荧光强度与波长的曲线图；
图7是实施例2提供的晶圆特征光谱在线检测装置的结构示意图；
图8是实施例2得到的波长和荧光强度的关系图；
图9是实施例2中在线检测装置的扫描路线图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
（1）术语阐释
光致发光是指激发光照射到样品上，样品表面和内部产生荧光的现象，荧光光波长通常不同于激发光。光致发光是检测晶圆晶体缺陷的常用手段，例如具体到检测SiC晶圆时，用365nm波长去激发样品的晶体缺陷，不同晶体缺陷的发出荧光光谱曲线如图1所示，可以发现晶体缺陷被激发的荧光光谱跨度从375nm到1000nm左右，且不同晶体缺陷的激发荧光光谱会有谱段重叠，这就给缺陷识别带来了难度。
（2）对比例
传统晶体缺陷采用的是荧光显微成像方式，如图2，环形暗场光源101发出365nm波长的激发光并倾斜照射到晶圆102，晶圆102上的晶体缺陷和非缺陷部分受激发光照射发出具有特异性波长的荧光，这些荧光被物镜103接收，经过物镜103被准直后经过可切换滤光片切换器104，可切换滤光片切换器104上有多个滤光片安装孔位，滤光片105安装在孔位上，滤光片105透过420nm的光波长，随后荧光被筒镜106会聚并照射在面阵相机107上，面阵相机107相当于对发出420nm荧光的晶体缺陷成像。滤光片105可以切换成其他波长的带通滤光片如460nm，480nm，500nm，…，等，这些滤光片安放在滤光片切换器上以实现对不同波长荧光的成像，但是每切换一次滤光片就需要对晶圆重新再扫一边。
这类采用接收通道滤光片切换的成像方式，滤除不关注的波长，只保留关注的波长被相机接收。由于晶体缺陷的激发荧光光谱是未知的，因此需要切换不同的带通滤光片来确认晶体缺陷所激发的荧光光谱。另外如果需要获得缺陷位置的连续荧光光谱范围时就需要离线在另外的仪器上再进行分析，费时费力。
（3）实施例1
如图3所示，实施例1提供的晶圆特征光谱在线检测装置包括发散光源201、照明透镜202、晶圆203、物镜204、二向色镜205、带阻滤光片206、会聚透镜207、小孔208、准直透镜209、分光器件210、成像会聚透镜211、线阵探测器212、封闭外壳213、转台214、对焦装置215。
发散光源201倾斜发出300nm-365nm波段的发散光束并经过照明透镜202会聚在晶圆203，在晶圆203表面形成点光斑，点光斑直径通常在50-100um。晶圆203上的晶体缺陷受激发光辐射，发出具有特征波长的荧光，该荧光被物镜204接收并经过物镜204准直后再经过二向色镜205，二向色镜205反射500nm-690nm波段的光波并透射其他波段的光波，此时荧光不被其影响，能够几乎无损失地透过二向色镜205。透过二向色镜205的荧光经过带阻滤光片206，带阻滤光片206能够滤除300nm-365nm波段的光，透过其他波长的光。荧光经过带阻滤光片206后，此时纯净的荧光被会聚透镜207会聚成一个圆光斑，圆光斑的直径通常在100-200um。圆光斑被小孔208接收，小孔采用机械安装方式以保证小孔208位置与物镜204焦点位置共轭，此时形成点共焦，能够避免杂光和底部散射的影响。小孔208的直径在90-190um，厚度在20um。经过小孔208的荧光滤除杂光的影响，被准直透镜209准直成平行光束，随后平行光束经过分光器件210，根据荧光中波长的不同，被分光器件210分成不同角度的光束。分光器件210可以是分光棱镜或者光栅。不同波长的光线被分成不同角度的平行光，随后经过成像会聚透镜211会聚成一系列的点，每个角度的平行光束会聚后对应于一个点，并聚焦在线阵探测器212上。此时线阵探测器212的不同空间位置探测不同波长的强度，经过标定，可以测得荧光信号中不同波长的强度曲线。封闭外壳213将小孔208及以后的准直透镜209、分光器件210、成像会聚透镜211、线阵探测器212封闭，能够避免外界环境光的影响，提升信号探测的信噪比。
以上叙述的是在单点位置上探测单点的荧光信号，为了测量整个晶圆表面的荧光光谱信号，需要对整个晶圆进行扫描，具体扫描方式如图4所示。扫描开始前，物镜204焦点移动到晶圆203中心，随后转台214带动晶圆203进行旋转，同时转台214底部有一位运动装置带动转台214和晶圆203整体向右移动，这样点扫描出来的路径就是一个螺旋线，能够覆盖对晶圆表面所有位置进行扫描，扫描的每一个点都将得到如图5所示的荧光强度与线阵探测器位置的曲线图，经过上述标定能得到如图6所示的荧光强度与波长的曲线图。
对焦装置215用于辅助自动对焦，其发出660nm的光波长，被二向色镜205反射，随后该反射光束经过物镜204到达晶圆203表面，被晶圆203反射，通过物镜204再被二向色镜205反射回对焦装置215中，对焦装置215从反射光的光束性质判断晶圆203是否位于物镜204焦点位置。对焦装置215可以保证晶圆在扫描过程中始终位于物镜焦点。
（4）实施例2
为了提高缺陷荧光光谱探测的效率，实施例2采用线扫描的方式对晶圆表面进行扫描，能够大幅提高检测的通量。如图7所示，实施例2提供的晶圆特征光谱在线检测装置，包括发散光源301、线光斑整形器302、晶圆303、物镜304、二向色镜305、带阻滤光片306、会聚透镜307、线光斑被狭缝308、准直透镜309、分光器件310、成像会聚透镜311、面阵探测器312、封闭外壳313、位移台314、对焦装置315。
发散光源301倾斜发出300nm-365nm波段的发射光束并经过线光斑整形器302会聚在晶圆303表面，在晶圆303表面形成线光斑，线光斑均匀度大于95%，线光斑宽度通常在50-100um，长度在1.5mm以内。晶圆303上的晶体缺陷受激发光辐射，发出具有特征波长的荧光，该荧光被物镜304接收并经过准直后再经过二向色镜305，二向色镜305反射500nm-690nm波段的光波并透射其他波段的光波，此时荧光不被其影响，能够几乎无损失的透过二向色镜305。透过二向色镜305的荧光经过带阻滤光片306，带阻滤光片306能够滤除300nm-365nm的光波长，透过其他波长。荧光经过带阻滤光片后，此时纯净的荧光被会聚透镜307会聚成一个线光斑，线光斑宽度通常在100-200um，长度在3-4mm，线光斑的方向在y方向上。线光斑被狭缝308所接收，狭缝308采用机械安装方式以保证狭缝308位置与物镜304焦点位置及照明线光斑共轭，此时形成线共焦，能够避免杂光和底部散射的影响。狭缝308的宽度在90-190um，长度在3-4mm，厚度在20um。经过狭缝308的荧光滤除了杂光的影响，在分光的x维度上，每一束光被准直透镜309准直成平行光束，随后光束经过分光器件310，根据荧光中波长的不同，被分光器件310分成不同角度的光束。分光器件310可以是分光棱镜或者光栅。在分光的x维度上，不同波长的光线被分成不同角度的平行光，随后经过成像会聚透镜311，会聚成一系列的点，每个角度的平行光束会聚后对应于一个点，聚焦在面阵探测器312的x维度上。此时面阵探测器312的x维度上不同空间位置探测不同波长的强度，经过标定，可以测得荧光信号中不同波长的强度曲线。在垂直于分光x维度方向，即y方向上，类似于上述单个点的探测方式，一系列的点光斑产生的荧光信号被系统所探测，因而能够极大的提高检测通量，如图8所示。封闭外壳313将光斑被狭缝308及以后的准直透镜309、分光器件310、成像会聚透镜311、面阵探测器312进行封闭，能够避免外界环境光的影响，提升信号探测的信噪比。
以上叙述的是在单线光斑位置上探测一个短线位置的荧光信号，为了测量整个晶圆表面的荧光光谱信号，需要对整个晶圆进行扫描，具体扫描方式如9所示。扫描开始前，物镜304焦点移动到晶圆303左上角，随后位移台314带动晶圆303进行二维逐行扫描，这样线扫描出来的路径就是一个网格线，能够覆盖对晶圆303表面所有位置进行扫描。
对焦装置315用于辅助自动对焦，其发出660nm的光波长，被二向色镜305反射，随后该反射光束经过物镜304到达晶圆303表面，被晶圆303反射，通过物镜304再被二向色镜305反射回对焦装置315中，对焦装置315从反射光的光束性质判断晶圆303是否位于物镜304焦点位置。对焦装置315可以保证晶圆303在扫描过程中始终位于物镜304焦点。
以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种晶圆特征光谱在线检测装置，其特征在于，包括发散光源(201)、照明透镜(202)、晶圆(203)、物镜(204)、二向色镜(205)、带阻滤光片(206)、会聚透镜(207)、小孔(208)、准直透镜(209)、分光器件(210)、成像会聚透镜(211)、线阵探测器(212)、转台(214)；
发散光源(201)倾斜发出300nm-365nm波段的发散光束并经过照明透镜(202)会聚在晶圆(203)形成点光斑，晶圆(203)上的晶体缺陷受激产生特征波长的荧光，该荧光被物镜(204)接收并准直后入射二向色镜(205)，经二向色镜(205)滤除杂波并透射荧光，透过二向色镜(205)的荧光经过带阻滤光片(206)滤除300nm-365nm波段的光后透射纯净荧光，该纯净荧光经会聚透镜(207)会聚成圆光斑并被小孔(208)接收，经过小孔(208)的荧光滤除杂光影响后被准直透镜(209)准直成平行光束，平行光束经过分光器件(210)被分成不同角度的光束，不同角度的光束并成像会聚透镜(211)会聚成一系列的点，并聚焦在线阵探测器(212)上，线阵探测器(212)的不同空间位置探测不同波长的强度，经过标定，测得荧光信号中不同波长的强度曲线；
所述小孔(208)采用机械安装方式以保证小孔(208)位置与物镜(204)焦点位置共轭，形成点共焦；
通过控制转台(214)带动晶圆(203)旋转实现螺旋曲线的扫描路径，线阵探测器(212)的探测结果会形成晶圆特征光谱。
2.根据权利要求1所述的晶圆特征光谱在线检测装置，其特征在于，所述点光斑的直径为50-100微米，圆光斑的直径为100-200微米；
所述小孔(208)的直径为90-190微米，厚度为20微米。
3.根据权利要求1所述的晶圆特征光谱在线检测装置，其特征在于，所述在线检测装置还包括封闭外壳(213)，封闭外壳(213)将小孔(208)及其后的准直透镜(209)、分光器件(210)、成像会聚透镜(211)、线阵探测器(212)进行封闭，以避免外界环境光对探测的影响。
4.根据权利要求1所述的晶圆特征光谱在线检测装置，其特征在于，所述在线检测装置还包括对焦装置(215)，对焦装置(215)用于辅助自动对焦，其发出光被二向色镜(205)反射，随后该反射光束经过物镜(204)到达晶圆(203)表面并被晶圆(203)反射，通过物镜(204)再被二向色镜(205)反射回对焦装置(215)中，对焦装置(215)从反射光的光束性质判断晶圆(203)是否位于物镜(204)焦点位置，对焦装置(215)能够保证晶圆在扫描过程中始终位于物镜焦点。
5.一种晶圆特征光谱在线检测装置，其特征在于，包括发散光源(301)、线光斑整形器(302)、晶圆(303)、物镜(304)、二向色镜(305)、带阻滤光片(306)、会聚透镜(307)、狭缝(308)、准直透镜(309)、分光器件(310)、成像会聚透镜(311)、面阵探测器(312)、位移台(314)；
发散光源(301)倾斜发出300nm-365nm波段的发射光束并经过线光斑整形器(302)会聚在晶圆(303)表面形成线光斑，晶圆(303)上的晶体缺陷受激发出特征波长的荧光，该荧光被物镜(304)接收并准直后入射二向色镜(305)，经二向色镜(305)滤除杂波并透射荧光，透过二向色镜(305)的荧光经过带阻滤光片(306)滤除300nm-365nm的后透射纯净荧光，该纯净荧光被会聚透镜(307)会聚成y方向的线光斑并被狭缝(308)所接收，经过狭缝(308)的荧光滤除杂光影响后，在分光的x维度上每一束光被准直透镜(309)准直成平行光束，再经过分光器件(310)分成不同角度的光束，随后经过成像会聚透镜(311)会聚成一系列的点并聚焦在面阵探测器(312)的x维度上，此时面阵探测器(312)的x维度上不同空间位置探测不同波长的强度，经过标定，测得荧光信号中不同波长的强度曲线；
所述狭缝(308)采用机械安装方式以保证狭缝(308)位置与物镜(304)焦点位置及照明线光斑共轭，形成线共焦，能够避免杂光和底部散射的影响；
通过位移台(314)带动晶圆(303)实现二维逐行扫描路径，面阵探测器(312)的探测结果会形成晶圆特征光谱。
6.根据权利要求5所述的晶圆特征光谱在线检测装置，其特征在于，经过线光斑整形器(302)会聚的线光斑均匀度大于95%，线光斑宽度为50-100微米，长度为1.5毫米以内；
经过会聚透镜(307)会聚的线光斑宽度为100-200微米，长度为3-4毫米；
狭缝(308)的宽度为90-190微米，长度为3-4微米，厚度为20微米。
7.根据权利要求5所述的晶圆特征光谱在线检测装置，其特征在于，所述在线检测装置还包括封闭外壳(313)，封闭外壳(313)将狭缝(308)及其后的准直透镜(309)、分光器件(310)、成像会聚透镜(311)、面阵探测器(312)进行封闭，以避免外界环境光对探测的影响。
8.根据权利要求5所述的晶圆特征光谱在线检测装置，其特征在于，所述在线检测装置还包括对焦装置(315)，对焦装置(315)用于辅助自动对焦，其发出光被二向色镜(305)反射，随后该反射光束经过物镜(304)到达晶圆(303)表面并被晶圆(303)反射，通过物镜(304)再被二向色镜(305)反射回对焦装置(315)中，对焦装置(315)从反射光的光束性质判断晶圆(303)是否位于物镜(304)焦点位置，对焦装置(315)能够保证晶圆(303)在扫描过程中始终位于物镜(304)焦点。
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5850447B1 (ja) * | 2015-04-06 | 2016-02-03 | レーザーテック株式会社 | 検査装置 |
| CN109991198A (zh) * | 2019-03-05 | 2019-07-09 | 北京工业大学 | 可视化实时成像聚焦的激光诱导荧光检测系统 |
| CN110313058A (zh) * | 2017-01-30 | 2019-10-08 | 科磊股份有限公司 | 用于光谱组成分析的晶片颗粒缺陷的活化 |
| CN112014965A (zh) * | 2020-10-22 | 2020-12-01 | 南京诺源医疗器械有限公司 | 一种可见-近红外实时图像融合的荧光显微镜系统 |
| CN112505064A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-03-16 | 之江实验室 | 一种晶圆缺陷检测系统及方法 |
| CN113237853A (zh) * | 2021-03-09 | 2021-08-10 | 南昌大学 | 一种基于硅衬底GaN基黄光发光二极管光源的落射式荧光成像系统 |
| WO2022161169A1 (zh) * | 2021-01-26 | 2022-08-04 | 上海芯像生物科技有限公司 | 用于荧光显微检测的光学组件和荧光显微检测系统 |
| CN115855971A (zh) * | 2023-02-28 | 2023-03-28 | 深圳市壹倍科技有限公司 | 半导体缺陷检测系统 |
| CN116046803A (zh) * | 2023-01-16 | 2023-05-02 | 浙江大学 | 一种无图案晶圆缺陷多通道检测系统 |
| CN116359249A (zh) * | 2023-04-07 | 2023-06-30 | 复旦大学 | 基于tdi的线扫描暗场散射晶圆表面缺陷检测装置及方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050105791A1 (en) * | 2003-10-29 | 2005-05-19 | Lee Ken K. | Surface inspection method |
| US9279774B2 (en) * | 2011-07-12 | 2016-03-08 | Kla-Tencor Corp. | Wafer inspection |
| KR102606269B1 (ko) * | 2019-03-28 | 2023-11-29 | 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 | 검사 장치 및 검사 방법 |
-
2023
- 2023-07-26 CN CN202310920882.2A patent/CN116660285B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5850447B1 (ja) * | 2015-04-06 | 2016-02-03 | レーザーテック株式会社 | 検査装置 |
| CN110313058A (zh) * | 2017-01-30 | 2019-10-08 | 科磊股份有限公司 | 用于光谱组成分析的晶片颗粒缺陷的活化 |
| CN109991198A (zh) * | 2019-03-05 | 2019-07-09 | 北京工业大学 | 可视化实时成像聚焦的激光诱导荧光检测系统 |
| CN112014965A (zh) * | 2020-10-22 | 2020-12-01 | 南京诺源医疗器械有限公司 | 一种可见-近红外实时图像融合的荧光显微镜系统 |
| CN112505064A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-03-16 | 之江实验室 | 一种晶圆缺陷检测系统及方法 |
| WO2022161169A1 (zh) * | 2021-01-26 | 2022-08-04 | 上海芯像生物科技有限公司 | 用于荧光显微检测的光学组件和荧光显微检测系统 |
| CN113237853A (zh) * | 2021-03-09 | 2021-08-10 | 南昌大学 | 一种基于硅衬底GaN基黄光发光二极管光源的落射式荧光成像系统 |
| CN116046803A (zh) * | 2023-01-16 | 2023-05-02 | 浙江大学 | 一种无图案晶圆缺陷多通道检测系统 |
| CN115855971A (zh) * | 2023-02-28 | 2023-03-28 | 深圳市壹倍科技有限公司 | 半导体缺陷检测系统 |
| CN116359249A (zh) * | 2023-04-07 | 2023-06-30 | 复旦大学 | 基于tdi的线扫描暗场散射晶圆表面缺陷检测装置及方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Differential confocal measurement for surface topography with microstructures based on spiral scanning and wavelet filter;Jiale Wang et al;Applied Optics;第59卷(第36期);第11359-11370页 * |
| Wafer Eccentricity Deviation Measurement Method Based on Line-Scanning Chromatic Confocal 3D Profiler;Dingjun Qu et al;Photonics;第10卷(第4期);第398页 * |
| 基于电致发光成像的太阳能电池缺陷检测;陈文志;张凤燕;张然;李超;;发光学报;34(08);第1028-1034页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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