CN204287067U - 广视野表面缺陷检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种广视野表面缺陷检测装置，包括一个底座和固定在底座上的立柱，还包括：用于承载并夹持晶圆的承载机构，该承载机构装配在底座上，能够沿X轴移动，并能够带动晶圆水平转动；检测机构，所述检测机构装配在立柱上，能够沿立柱上下移动；检测机构能够对承载机构上的晶圆表面进行放大成像检测，并回传检测图像；控制模块，所述控制模块连接承载机构，用于控制承载机构沿X轴移动和带动晶圆水平转动，从而使得检测机构能够对晶圆表面各处部位都能成像检测；计算机系统，用于对检测机构回传的检测图像进行处理，识别图像中晶圆表面缺陷。本实用新型适用于大口径晶圆的表面检测，检测速度快、效率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光学检测装置，尤其是一种用于检测晶圆表面缺陷的检测装置。
背景技术
对于半导体光电器件而言，晶圆表面缺陷是影响光电器件性能的重要因素，晶圆表面的重点是纳米级别的表面粗糙度和纳米级表面观察不到的伤痕，主要表面缺陷包括划痕、裂纹、污垢、气泡和指纹等等。为了保证光电器件的性能，晶圆制造商需对晶圆的表面实施全数检查。
已有的方法是采用光学显微镜通过眼睛来识别晶圆表面的缺陷，但随着大口径晶圆的需求不断提高，从2英寸到4英寸，甚至到6英寸和8英寸，现有的显微镜检查时存在视野小、检查时间长、效率低等问题。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种广视野表面缺陷检测装置，便于大口径晶圆的表面检测，检测速度快、效率高。本实用新型采用的技术方案是：
一种广视野表面缺陷检测装置，包括一个底座和固定在底座上的立柱，还包括：
用于承载并夹持晶圆的承载机构，该承载机构装配在底座上，能够沿X轴移动，并能够带动晶圆水平转动；
检测机构，所述检测机构装配在立柱上，能够沿立柱上下移动；检测机构能够对承载机构上的晶圆表面进行放大成像检测，并回传检测图像；
控制模块，所述控制模块连接承载机构，用于控制承载机构沿X轴移动和带动晶圆水平转动，从而使得检测机构能够对晶圆表面各处部位都能成像检测；
计算机系统，分别与检测机构、控制模块连接，用于对检测机构回传的检测图像进行处理，识别图像中晶圆表面缺陷；并用于输出指令使得控制模块控制承载机构的动作。
进一步地，承载机构包括装配在底座上的X轴台，该X轴台能够在底座上沿X轴移动；X轴台上面固定有一个旋转台；旋转台上固定有一个载物圆台；承载机构中还包括驱动X轴台和旋转台的驱动设备，驱动设备连接控制模块。
具体地，载物圆台上沿圆周方向均设有数个螺纹孔，通过螺纹孔螺接多个作业固定夹具，实现晶圆的承载夹持。或者，载物圆台上沿圆周径向均匀安装数个夹具导轨，沿夹具导轨安装作业固定夹具，所述作业固定夹具能够沿夹具导轨径向移动。
更进一步地，承载机构还包括用于手动调节旋转台转动的第一手动旋转钮，以及用于手动调节X轴台移动的第二手动旋转钮。
进一步地，检测机构包括安装在立柱上的摄像模块、位于摄像模块下方的镜头模块，镜头模块用于实现对晶圆表面进行放大成像。
更进一步地，镜头模块包括光学倍率为0.5倍的固定倍率镜头。
更进一步地，检测机构还包括用于增强成像检测效果的照明模块。照明模块包括LED光源，LED光源发出的光通过光纤引入至摄像模块与镜头模块之间的光通道中。
进一步地，所述立柱上设有竖向导轨，检测机构与立柱上竖向导轨配合实现检测机构的上下滑动。
本实用新型的优点在于：
1）本实用新型采用200万像素摄像机和高亮度LED光纤光源，光学倍率为0.5倍超低倍率，视野广（水平14mm*垂直10.5mm），却可检出和光学倍率1倍相同的刮幅，检出精度为0.5～0.3um。
2）本实用新型有超广视野，约为光学倍率1倍的显微镜视野的12倍，6英寸晶圆的检查时间和2英寸晶圆检查时间一样，可大幅缩短大口径晶圆检查时间。而且，无论是瑕疵的部位、形状、长度、起点到终点，都更容易掌握。
3）本实用新型能在短时间内对一批检测样品迅速进行缺陷标记、分析和汇总，不仅解决了传统由人工检测作出判定、分类造成的误差和浪费大量人工工时，同时能将检测分析结果及时通知产线，帮助产线及时发现问题并作出改善。
4）本实用新型的晶圆承载机构采用旋转和沿X轴移动载物圆台的方式，可实现检测区域的自动转换，避免了人手前后左右移动晶圆，一方面操作简单、可提高工作效率、避免人手移动造成漏检，另一方面可避免人手移动对晶圆表面造成的缺陷。
附图说明
图1为本实用新型的结构组成示意图。
图2为本实用新型的载物圆台俯视图。
图3为图2的A-A向局部剖视图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，本实用新型所提出的广视野表面缺陷检测装置，包括一个底座1和固定在底座1上的立柱2，还包括承载机构3，检测机构4，控制模块5和计算机系统6。立柱2上设有竖向导轨，检测机构4与立柱上竖向导轨配合实现检测机构的上下滑动。
承载机构3装配在底座1上，用于承载并夹持待检测的晶圆。承载机构3能够沿X轴移动，并能够带动晶圆水平转动。图1中，垂直于纸面的方向是X轴方向，特此说明。立柱3固定在底座1的一侧（图1中是后侧），避免妨碍承载机构3带动晶圆水平转动。
具体地，承载机构3包括装配在底座1上的X轴台301，该X轴台301能够在底座1上沿X轴移动；X轴台301上面固定有一个旋转台302,；旋转台302上固定有一个载物圆台303，载物圆台303上可承载夹持晶圆；承载机构3中还包括驱动X轴台301和旋转台302的驱动设备，驱动设备连接控制模块5。驱动设备包括常见的驱动电机等，在控制模块5的控制下，相应的带动旋转台302旋转或者带动X轴台301在底座1上沿X轴移动。承载机构3还包括用于手动调节旋转台302转动的第一手动旋转钮304，以及用于手动调节X轴台301移动的第二手动旋转钮305。
载物圆台303上用于夹持晶圆的组件可有两种结构，其一，如图1所示，载物圆台303上沿圆周方向均设有3～4个螺纹孔，通过螺纹孔螺接多个作业固定夹具3031，实现晶圆的承载夹持；此种结构可实现2～8英寸晶圆的承载，操作简单方便，提高检测效率。其二，如图2所示，载物圆台303上沿圆周径向均匀安装3～4个夹具导轨3032，沿夹具导轨3032安装作业固定夹具3031，所述作业固定夹具3031能够沿夹具导轨径向移动，此种结构通过导轨配合可任意改变作业固定夹具的承载尺寸，从而实现对不同尺寸大小晶圆的承载。
控制模块5连接承载机构3，用于控制承载机构3沿X轴移动和带动晶圆水平转动，从而使得检测机构4能够对晶圆表面各处部位都能成像检测。控制模块5具体可采用PLC（可编程逻辑控制器）。当成批样品检测时，采用自动控制可节省检测时间，同时可避免漏检，当出现异常情况时，可手动操作对具体缺陷位置进行精确检测、分析。
检测机构4装配在立柱2上，能够沿立柱2上下移动，表现为检测机构4与立柱上竖向导轨配合实现检测装置的上下滑动；检测机构4能够对承载机构3上的晶圆表面进行放大成像检测，并回传检测图像。
具体地，检测机构4包括安装在立柱2上的摄像模块401、位于摄像模块401下方的镜头模块402，镜头模块402用于实现对晶圆表面进行放大成像。镜头模块402优选采用光学倍率为0.5倍的固定倍率镜头。摄像模块401采用200万像素摄像机。为了增强晶圆表面的成像检测效果，检测机构4还可以包括一个照明模块，照明模块用于使得载物圆台303上的晶圆表面更加明亮清晰。照明模块可使用一个普通的照明灯，设置于载物圆台303斜上方进行照明，也可以采用本实施例中结构，如图1所示，照明模块403包括LED光源4031，LED光源4031发出的光通过光纤4032引入至摄像模块401与镜头模块402之间的光通道中，从而间接的照明载物圆台303。光纤式短波长高亮度LED光源，可连续运转25000小时以上，提高检测效率。
计算机系统6分别与检测机构4、控制模块5连接，用于对检测机构回传的检测图像进行处理，识别图像中晶圆表面缺陷；并用于输出指令使得控制模块5控制承载机构3的动作，如使得旋转台302旋转或者X轴台301在底座1上沿X轴移动。图1中，计算机系统6包括分别与检测机构4、控制模块5连接的主机601，与主机601连接的显示器602。主机601实现对摄像模块401的控制、对控制模块5的控制，以及图像处理及识别。
工作原理是：接通电源并启动计算机系统6，将晶圆放置在晶圆承载机构3的作业固定夹具内，计算机系统6通过控制模块6实现晶圆的旋转及X轴向移动，此时照明模块403实现对晶圆的实时高亮度照明，镜头模块402实现对晶圆的图像放大，然后通过摄像模块401对放大后的图像进行成像，最后计算机对摄像模块401成像回传的清晰图像进行采集并对图像中的缺陷进行判别，给出缺陷标记，并可进行分析和汇总，由显示器显示缺陷标记的图像，及对缺陷分析、汇总的数据图表。
Claims (10)
1.一种广视野表面缺陷检测装置，包括一个底座(1)和固定在底座(1)上的立柱(2)，其特征在于，还包括：
用于承载并夹持晶圆的承载机构(3)，该承载机构(3)装配在底座(1)上，能够沿X轴移动，并能够带动晶圆水平转动；
检测机构(4)，所述检测机构(4)装配在立柱(2)上，能够沿立柱(2)上下移动；检测机构(4)能够对承载机构(3)上的晶圆表面进行放大成像检测，并回传检测图像；
控制模块(5)，所述控制模块(5)连接承载机构(3)，用于控制承载机构(3)沿X轴移动和带动晶圆水平转动，从而使得检测机构(4)能够对晶圆表面各处部位都能成像检测；
计算机系统(6)，分别与检测机构(4)、控制模块(5)连接，用于对检测机构回传的检测图像进行处理，识别图像中晶圆表面缺陷；并用于输出指令使得控制模块(5)控制承载机构(3)的动作。
2.如权利要求1所述的广视野表面缺陷检测装置，其特征在于：
承载机构(3)包括装配在底座(1)上的X轴台(301)，该X轴台(301)能够在底座(1)上沿X轴移动；X轴台(301)上面固定有一个旋转台(302)；旋转台(302)上固定有一个载物圆台(303)；承载机构(3)中还包括驱动X轴台(301)和旋转台(302)的驱动设备，驱动设备连接控制模块(5)。
3.如权利要求2所述的广视野表面缺陷检测装置，其特征在于：
载物圆台(303)上沿圆周方向均设有数个螺纹孔，通过螺纹孔螺接多个作业固定夹具(3031)，实现晶圆的承载夹持。
4.如权利要求2所述的广视野表面缺陷检测装置，其特征在于：
载物圆台(303)上沿圆周径向均匀安装数个夹具导轨(3032)，沿夹具导轨(3032)安装作业固定夹具(3031)，所述作业固定夹具(3031)能够沿夹具导轨径向移动。
5.如权利要求2所述的广视野表面缺陷检测装置，其特征在于：
承载机构(3)还包括用于手动调节旋转台(302)转动的第一手动旋转钮(304)，以及用于手动调节X轴台(301)移动的第二手动旋转钮(305)。
6.如权利要求1～5中任一项所述的广视野表面缺陷检测装置，其特征在于：
检测机构(4)包括安装在立柱(2)上的摄像模块(401)、位于摄像模块(401)下方的镜头模块(402)，镜头模块(402)用于实现对晶圆表面进行放大成像。
7.如权利要求6所述的广视野表面缺陷检测装置，其特征在于：
镜头模块(402)包括光学倍率为0.5倍的固定倍率镜头。
8.如权利要求6所述的广视野表面缺陷检测装置，其特征在于：
检测机构(4)还包括用于增强成像检测效果的照明模块(403)。
9.如权利要求8所述的广视野表面缺陷检测装置，其特征在于：
照明模块(403)包括LED光源(4031)，LED光源(4031)发出的光通过光纤(4032)引入至摄像模块(401)与镜头模块(402)之间的光通道中。
10.如权利要求1所述的广视野表面缺陷检测装置，其特征在于：
所述立柱(2)上设有竖向导轨，检测机构(4)与立柱上竖向导轨配合实现检测机构的上下滑动。
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