CN117612961A - 一种晶圆检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种晶圆检测系统及方法，应用于半导体制造技术领域，晶圆检测系统包括：连续传输装置、至少一个电子束扫描成像装置和算法执行计算机；连续传输装置设在至少一个电子束扫描成像装置的下方，用于放置多个待检测晶圆，并对多个待检测晶圆进行传输；至少一个电子束扫描成像装置对待检测晶圆进行电子束扫描成像，并获取待检测晶圆对应的高分辨率图像；算法执行计算机用于对待检测晶圆对应的高分辨率图像进行处理，得到待检测晶圆对应的检测结果。本发明提供了一种可连续量测的、集成化的、高分辨率的晶圆检测系统和方法，提高了检测效率，减少了检测的错误率，并且降低了与传统独立检测设备相比的人工和设备成本。

Description

一种晶圆检测系统及方法

技术领域

本申请涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种晶圆检测系统及方法。

背景技术

当前半导体量测设备种类繁多，常见的有自动光学检测(Automatic OpticalInspection，AOI)，关键尺寸检测(Critical Dimension，CD)、叠加误差检测(Overlay，OVL)设备等，晶圆在不同设备之间需采用专用机器人或非连续性晶圆传输系统实现转运输送，效率较低、设备机台需求量大成本昂贵。

另外，检测设备多采用电荷耦合器件光学成像系统(CCD光学成像系统)采集晶圆图像信息，经对比算法分析可快速得出量检测结果，但受限于光波波长，量测分辨率难以进一步提高。

基于此，需要一种新的晶圆检测方案。

发明内容

有鉴于此，本说明书实施例提供一种晶圆检测系统及方法，应用于半导体制造过程中，有效地提高了检测效率，减少了检测的错误率，并且降低了与传统独立检测设备相比的人工和设备成本。

本说明书实施例提供以下技术方案：

本说明书实施例提供一种晶圆检测系统，所述晶圆检测系统包括：连续传输装置、至少一个电子束扫描成像装置和算法执行计算机；

所述连续传输装置设在所述至少一个电子束扫描成像装置的下方，用于放置多个待检测晶圆，并对所述多个待检测晶圆进行传输；

所述至少一个电子束扫描成像装置对所述待检测晶圆进行电子束扫描成像，并获取所述待检测晶圆对应的高分辨率图像；

所述算法执行计算机用于对所述待检测晶圆对应的高分辨率图像进行处理，得到所述待检测晶圆对应的检测结果

本说明书实施例还提供一种晶圆检测方法，应用上述任一项所述晶圆检测系统，所述方法包括：

利用连续传输装置放置并传输多个待检测晶圆；

以及，当所述待检测晶圆经过所述电子束扫描成像装置的下方时，利用所述电子束扫描成像装置对所述待检测晶圆进行电子束扫描成像，并获取所述待检测晶圆对应的高分辨率图像；

利用算法执行计算机对所述待检测晶圆对应的高分辨率图像进行处理，得到所述待检测晶圆对应的检测结果。

与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：

本发明通过在连续传输装置上放置并传输多个待检测的晶圆，带动待检测的晶圆移动到电子束扫描成像装置下方，无需采用成本昂贵且效率较低的专用机器人或非连续性晶圆传输系统转运输送，从而提高了检测效率；电子束扫描成像装置对所述待检测晶圆进行电子束扫描成像并获取待检测晶圆的高分辨率图像，可以提高晶圆检测的准确性，经过算法执行计算机对待检测晶圆对应的高分辨率图像进行处理，得到待检测晶圆对应的检测结果，该系统不仅适用于不同的检测场景，还可以大幅削减与传统独立检测设备相比的人工和设备成本，提高了检测效率，降低了检测的错误率。

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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的一种晶圆检测系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种晶圆检测方法的流程图；

图中：1、连续传输装置；2、算法执行计算机；3、电子束扫描成像装置；4、XY运动平台；5、大理石平台；6、隔振装置；7、安装底座；8、机架和封板。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实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。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书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。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践。

在半导体制造过程的不同阶段需要进行不同类型的检测，比如AOI，CD检、OVL检测等，针对不同的检测需要对应的设备，设备机台需求量大成本昂贵。现有技术中，晶圆在不同设备之间需采用专用机器人或非连续性晶圆传输系统实现转运输送，效率较低，且目前的检测设备多采用CCD光学成像系统采集晶圆图像信息，经对比算法分析快速得出量检测结果，但受限于光波波长，量测分辨率难以进一步提高。

有鉴于此，发明人经过深入研究及改进探索中发现：不同的检测设备之间虽然可以采用专用机器人或非连续性晶圆传输系统对晶圆转运，但效率比较低，而且只能检测晶圆的某个功能，检测功能单一，导致设备需求量大成本昂贵。

在改进中进一步发现，目前的检测设备多采用CCD光学成像系统采集晶圆图像信息，受光波波长影响分辨率难以提高。

基于此，本说明书实施例提出了一种晶圆检测系统：如图1所示，连续传输装置设在至少一个电子束扫描成像装置的下方的布局，结构紧凑，确保晶圆检测系统的整体稳定性，还可以减少对电子束扫描成像装置的干扰，保证晶圆检测的准确性；另外，连续传输装置放置并传输多个待检测晶圆，有助于固定和准确定位待检测的晶圆，并在到达电子束扫描成像装置的下方时方便成像。电子束扫描成像装置对传输装置上的检测晶圆进行电子束扫描成像，从而获取待检测晶圆对应的高分辨率图像；然后算法执行计算机对这些待检测晶圆对应的高分辨率图像进行处理，获得待检测晶圆对应的检测结果。

需要说明的是，算法执行计算机可以针对不同的检测类型，例如AOI、CD或者OVL进行图像分析和处理，从而获得待检测晶圆对应的检测结果，这种电子束扫描成像装置和算法执行计算机的协同工作，有助于获取高分辨率的待检测晶圆图像，进而获得高准确性的检测结果。

因此，由连续传输装置、至少一个电子束扫描成像装置和算法执行计算机构成的晶圆检测系统，能够稳定的连续传输多个待检测晶圆，方便电子束扫描成像装置获取待检测晶圆对应的高分辨率图像，随后通过算法执行计算机的处理获得高精度的检测结果，该系统布局紧凑，适用于各种检测场景，显著减少了与传统独立检测设备相比的人工和设备成本，同时提高了检测效率，降低了检测的错误率。

以下结合附图，说明本申请各实施例提供的技术方案。

如图1所示，本说明书实施例提供一种晶圆检测系统，包括：连续传输装置1、至少一个电子束扫描成像装置3和算法执行计算机2。其中连续传输装置1设在至少一个电子束扫描成像装置3的下方，用于放置多个待检测晶圆，并对多个待检测晶圆进行传输，电子束扫描成像装置3对待检测晶圆进行电子束扫描成像，获取待检测晶圆对应的高分辨率图像，再通过算法执行计算机2的处理获得高精度的检测结果。

参考图1示意，可以根据晶圆尺寸(比如6寸、8寸、12寸)的检测需求，灵活的设置连续传输装置1上待检测晶圆的数量、位置和间距，确保待检测晶圆在传输过程中能够稳定、准确的移动，更好地适应多种晶圆尺寸的连续传输，从而获取待检测晶圆对应的高分辨率图像最终获得高精度的检测结果。

比如，连续传输装置1和电子束扫描成像装置3可以是垂直方向上的位置关系，连续传输装置1将待检测晶圆传输到电子束扫描成像装置3的扫描范围内，从而方便电子束扫描成像装置3扫描成像，得到待检测晶圆对应的高分辨率图像。

例如，可以将多个电子束扫描成像装置3设在连续传输装置1的上方，比如，在连续传输装置1上有多个待检测的晶圆，多个电子束扫描成像装置3可以并行工作，同时对待检测晶圆进行电子束扫描成像，加快整个检测流程，从而可以提高检测效率。

比如，不同的电子束扫描成像装置3可以提供不同角度或不同类型的检测，有助于提高晶圆检测结果的准确性。

比如，不同的电子束扫描成像装置3可以针对不同尺寸、形状或特性的晶圆，具有更好的适应性，从而降低了设备成本。

比如，某个电子束扫描成像装置3出现故障或需要维护，其他电子束扫描成像装置3仍可继续工作，可以确保生产线的连续性和稳定性，提高检测效率。

因此，通过在连续传输装置1的上方设置多个电子束扫描成像装置3，能够更高效、更准确地待检测晶圆对应的高分辨率图像，有效地提高了检测效率，减少了检测的错误率，并且降低了与传统独立检测设备相比的人工和设备成本。

另外，算法执行计算机2用于对待检测晶圆对应的高分辨率图像进行处理，能够根据不同的检测类型，采用不同的算法对待检测晶圆对应的高分辨率图像进行分析和处理，提高检测的效率和准确率。例如，针对AOI、CD或者OVL等检测需求，系统能够选择和应用最合适的算法，从而获得更精准的检测结果。

因此，通过电子束扫描成像装置3获取连续传输装置上的待检测晶圆对应的高分辨率的图像，算法执行计算机2对待检测晶圆对应的高分辨率图像进行处理，获得待检测晶圆对应的检测结果，提高了检测效率，降低了检测的错误率，有效的避免了前述现有技术中检测设备量测分辨率难以进一步提高，待检测晶圆在不同设备之间需采用专用机器人或非连续性晶圆传输系统实现转运输送，效率低下且设备机台需求量大成本昂贵的问题。

综上，由连续传输装置1、至少一个电子束扫描成像装置3和算法执行计算机2构成的晶圆检测系统，布局紧凑，操作方便，适用于各种检测场景，显著减少了与传统独立检测设备相比的人工和设备成本，同时提高了检测效率，降低了检测的错误率。

在一种实施例中，连续传输装置1的传送机构为履带式，结构简单布局紧凑，为待检测晶圆提供了稳定可靠的传输条件，有利于后续电子束扫描成像装置3进行高效的电子束扫描成像，从而提升检测效率，降低检测的错误率。

在一种实施例中，连续传输装置1的传送机构为滚筒式，为待检测晶圆提供稳定了的传输条件，有利于后续电子束扫描成像装置3进行高效的电子束扫描成像，从而提升检测效率，降低检测的错误率。

在一种实施例中，驱动单元驱动设在晶圆固定组件的底部或侧面，可以驱动晶圆固定组件，有助于平稳的驱动待检测晶圆沿输送方向移动。

晶圆固定组件将待检测的晶圆固定在连续传输装置上，确保待检测的晶圆在检测过程中保持稳定，并且可以根据需要在传送方向上移动。

在一种实施例中，驱动单元包括长距离直线电机，长距离直线电机设在晶圆固定组件的底部或侧面，可以提供连续、平稳和高精确的直线运动，提高传送装置的效率和速度，从而确保动子沿着轨道稳定滑地移动，有利于待检测晶圆准确地通过连续传输装置进行移动和定位，以便后续电子束扫描成像装置进行电子束扫描成像。

在一种实施例中，晶圆固定组件为吸附式，设置在驱动单元的动子上，固定方式简单可以适应不同尺寸的晶圆，有助于确保待检测晶圆在传输过程中保持稳定，从而保证后续的扫描成像和检测结果的准确性。

在一种实施例中，晶圆固定组件为夹持式，设置在所述驱动单元的动子上，可以精确地定位和固定待检测晶圆，确保晶圆在传输过程中保持稳定的位置，从而保证晶圆在检测过程中的准确性和精确度。

在一种实施例中，晶圆检测系统还包括机架和封板8，封板设置在所述机架的顶部或侧面，连续传输装置1、至少一个电子束扫描成像装置3和算法执行计算机2设置于机架内。

在一种实施例中，XY运动平台4设置在连续传输装置1的外侧，电子束扫描成像装置3设置在XY运动平台4上，XY运动平台4对电子束扫描成像装置3进行姿态和/或位置的调整，有助于电子束扫描成像装置进行高精度的扫描，从而获取待检测晶圆对应的高分辨率图像。

在一种实施例中，XY运动平台4通过隔振装置6与安装底座7连接，可以降低安装底座7产生的振动和噪音，提高了电子束扫描成像装置3的成像精度和稳定性。

在一种实施例中，隔振装置6上设置有大理石平台5，大理石平台5为XY运动平台4提供平整平面，提供良好的隔振效果，有利于确保电子束扫描成像装置3在工作过程中的稳定性和精准性。

结合上述实施例的晶圆检测系统，图2是本发明实施例提供的一种晶圆检测方法的流程图，如图2所示，该方法包括：步骤S101～步骤S103。其中，步骤S101、利用连续传输装置1放置并传输多个待检测晶圆。

本实施例将待检测晶圆固定在固定组件上，驱动单元驱动待检测晶圆沿输送方向移动，确保待检测晶圆在传输过程中能够保持稳定的位置。

步骤S102、利用电子束扫描成像装置3对待检测晶圆进行电子束扫描成像，并获取待检测晶圆对应的高分辨率图像。

结合上述实施例，当待检测晶圆经过电子束扫描成像装置3的下方时，利用电子束扫描成像装置3对待检测晶圆进行电子束扫描成像，并获取待检测晶圆对应的高分辨率图像，不仅有效地提高了检测效率，还降低了与传统独立检测设备相比的人工和设备成本。

在一种实施例中，可以利用多个电子束扫描成像装置3对待检测晶圆进行电子束扫描成像，不同的电子束扫描成像装置3可以做不同的检测项目，比如第一个电子束扫描成像装置做AOI检测，第二电子束扫描成像装置做CD检测，第三个电子束扫描成像装置做OVL检测，有效减少了等待时间，提高了检测的效率。

在一种实施例中，可以利用多个电子束扫描成像装置3对待检测晶圆进行电子束扫描成像，不同的电子束扫描成像装置3都做同一个检测项目，比如第一个和第二个电子束扫描成像装置都做AOI检测，有助于验证检测结果的准确性降低检测的错误率，还有利于避免因单个设备故障而导致整个系统停止运行的风险。

步骤S103、利用算法执行计算机2对所述待检测晶圆对应的高分辨率图像进行处理，得到所述待检测晶圆对应的检测结果。

结合上述实施例，通过算法执行计算机2对检测晶圆对应的高分辨率图像进行处理，可以得到待检测晶圆对应的检测结果，不仅有效地提高了检测效率，还降低了检测的错误率。

在一种实施例中，可以根据不同的检测类型，算法执行计算机2采用不同的算法对待检测晶圆图像进行分析和处理，获得高分辨率的待检测晶圆对应的检测结果，提升了晶圆检测的效率和准确率。举例来说，无论是进行AOI(自动光学检测)、CD(尺寸测量)或者OVL(叠加误差)检测，该系统都能针对不同的目的使用适合的算法，从而得到更精确的检测结果。

本说明书中，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例侧重说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于后面说明的实施例而言，描述比较简单，相关之处参见前述实施例的部分说明即可。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种晶圆检测系统，其特征在于，所述晶圆检测系统包括：连续传输装置、至少一个电子束扫描成像装置和算法执行计算机；

所述连续传输装置设在所述至少一个电子束扫描成像装置的下方，用于放置多个待检测晶圆，并对所述多个待检测晶圆进行传输；

所述至少一个电子束扫描成像装置对所述待检测晶圆进行电子束扫描成像，并获取所述待检测晶圆对应的高分辨率图像；

所述算法执行计算机用于对所述待检测晶圆对应的高分辨率图像进行处理，得到所述待检测晶圆对应的检测结果。

2.根据权利要求1所述的晶圆检测系统，其特征在于，所述连续传输装置包括以下形式的传送机构：履带式，滚筒式。

3.根据权利要求1所述的晶圆检测系统，其特征在于，所述连续传输装置包括：驱动单元和晶圆固定组件；

所述驱动单元驱动设在晶圆固定组件的底部或侧面，用于驱动所述晶圆固定组件沿输送方向移动；

所述晶圆固定组件用于固定待检测的晶圆。

4.根据权利要求3所述的晶圆检测系统，其特征在于，所述驱动单元包括长距离直线电机，设在所述晶圆固定组件的底部或侧面，推动动子沿着直线轨道运动。

5.根据权利要求3所述的晶圆检测系统，其特征在于，所述晶圆固定组件包括以下形式：吸附式，夹持式，设置在所述驱动单元的动子上。

6.根据权利要求1所述的晶圆检测系统，其特征在于，所述晶圆检测系统还包括机架和封板，所述封板设置在所述机架的顶部或侧面，连续传输装置、至少一个电子束扫描成像装置和算法执行计算机设置于机架内。

7.根据权利要求1所述的晶圆检测系统，其特征在于，所述晶圆检测系统还包括XY运动平台，所述XY运动平台设置在所述连续传输装置的外侧，所述电子束扫描成像装置设置在所述XY运动平台上，所述XY运动平台用于对所述电子束扫描成像装置进行姿态和/或位置的调整。

8.根据权利要求7所述的晶圆检测系统，其特征在于，所述晶圆检测系统还包括隔振装置，所述XY运动平台通过所述隔振装置与安装底座连接。

9.根据权利要求8所述的晶圆检测系统，其特征在于，所述隔振装置上设置有大理石平台，所述大理石平台为所述XY运动平台提供平整平面。

10.一种晶圆检测方法，其特征在于，应用在权利要求1-9中任一项所述晶圆检测系统，所述方法包括：

利用连续传输装置放置并传输多个待检测晶圆；

以及，当所述待检测晶圆经过所述电子束扫描成像装置的下方时，利用所述电子束扫描成像装置对所述待检测晶圆进行电子束扫描成像，并获取所述待检测晶圆对应的高分辨率图像；

利用算法执行计算机对所述待检测晶圆对应的高分辨率图像进行处理，得到所述待检测晶圆对应的检测结果。