CN218157619U - 一种光学检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光学检测设备，包括机架、检测光源以及探测件，探测组件包括第一探测件、第二探测件以及第三探测件，检测光源射出检测光垂直射向待测面，第一探测件、第二探测件以及第三探测件分别从第一方向、第二方向、以及第三方向接收从缺陷处反射出的散射光，由于第三方向的角度更加接近与待测面相垂直的位置，而且其第三镜头的数值孔径更大，因此能够更好地检出晶圆滑移线缺陷，第一、第二探测件能够保证对其他类型缺陷的检出，且第一、第二探测件具有更小的数值孔径，从而具有更高的镜头像质以弥补与保证对晶圆缺陷的整体检出率，得以实现在保证现有探伤设备对晶圆缺陷的检出能力的前提下，增加对滑移线的检测能力的有益效果。

Description

一种光学检测设备

技术领域

本实用新型涉及晶圆检测设备领域，具体涉及一种光学检测设备。

背景技术

晶圆作为半导体行业中最基础的原材料，在生产后需要对其进行完备的性能检测与缺陷探查，现有一些晶圆探伤检测设备会使用检测光垂直发射至晶圆表面，晶圆同时会被承载件带动转动，从而使检测光能够照射到晶圆表面的各个位置，晶圆上若是存在缺陷或污染，相比于其他区域，该位置的缺陷会引起较强的光散射现象，此时通过与晶圆待检测面具有较大倾斜度的检测通道来收集散射信号，并以此来确定缺陷位置与类型，虽然这种设置能够检测到一些缺陷，但同时还存在有一类晶圆滑移线缺陷，由于其自身的几何结构特点，在这种检测光垂直入射的模式下，其引起的散射光往往较接近垂直于晶圆的待测面，与晶圆待检测面具有较大倾斜度的检测通道常常会难以接收到此缺陷引起的散射光信号，但是若是检测通道更接近垂直于晶圆待测面，则会影响对其他缺陷或污染的检测灵敏度。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是在保证现有晶圆探伤设备对晶圆缺陷的检出能力的前提下，增加对晶圆滑移线的检测能力。

为此，本实用新型提供了一种光学检测设备，包括：

机架、检测光源组件以及探测组件；所述检测光源组件设于机架上，所述检测光源组件具有出射端，所述出射端用于发射检测光至物料的待测面上，且所述出射端位于所述物料的上方；所述探测组件设于机架上，包括第一探测件、第二探测件以及第三探测件，所述第一探测件用于从第一方向接收从所述待测面上反射回的检测光，所述第二探测件用于从第二方向接收从所述待测面上反射回的检测光，所述第三探测件用于从第三方向接收从所述待测面上反射回的检测光，所述第一探测件、所述第二探测件以及所述第三探测件均位于所述物料的上方，且所述第三方向比所述第一方向与第二方向更接近垂直方向。

根据本实用新型的一种具体实施例，所述检测光源组件的检测光垂直射向所述待测面，所述检测光在所述待测面上的缺陷处反射出散射光，所述第一探测件、所述第二探测件以及所述第三探测件分别用于从第一方向、第二方向、以及第三方向接收所述散射光。

根据本实用新型的一种具体实施例，所述第一探测件包括第一镜头与第一相机，所述第二探测件包括第二镜头与第二相机，所述第三探测件包括第三镜头与第三相机，所述第一镜头、第二镜头以及第三镜头用于接收所述散射光，所述第三镜头的数值孔径大于所述第一镜头与第二镜头。

根据本实用新型的一种具体实施例，所述第一方向与所述待测面的法线夹角为55°，所述第二方向与所述待测面的法线夹角为20°，所述第一镜头与所述第二镜头的数值孔径为0.1。

根据本实用新型的一种具体实施例，所述第三方向与所述待测面的法线夹角为15°，所述第三镜头的数值孔径为0.2。

根据本实用新型的一种具体实施例，所述检测光源组件包括：激光器以及整形组件，所述整形组件用于将激光器射出的检测光在待测面上形成的光点整形为线状光斑。

根据本实用新型的一种具体实施例，所述检测光源组件还包括：分光镜，且所述整形组件包括第一整形件与第二整形件，所述分光镜将所述激光器射出的检测光分为第一光束与第二光束，所述第一光束与第二光束分别对应地通过所述第一整形件与所述第二整形件。

根据本实用新型的一种具体实施例，所述检测光源组件还包括：第一起偏模块以及第二起偏模块，所述第一光束与第二光束分别对应地通过所述第一起偏模块以及所述第二起偏模块而后再通过所述第一整形件与所述第二整形件，所述第一起偏模块以及所述第二起偏模块用于调整所述第一光束与第二光束的偏正状态。

根据本实用新型的一种具体实施例，所述第一探测件还包括第一滤光组件，所述第一滤光组件设于所述第一镜头的入光侧或出光侧，所述第二探测件还包括第二滤光组件，所述第二滤光组件设于所述第二镜头的入光侧或出光侧，所述第三探测件还包括第三滤光组件，所述第三滤光组件设于所述第三镜头的入光侧或出光侧。

根据本实用新型的一种具体实施例，所述第一滤光组件包括第一转动件，第一支架以及至少一个滤光片，所述第二滤光组件包括第二转动件，第二支架以及至少一个滤光片，所述第三滤光组件包括第三转动件，第三支架以及至少一个滤光片。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供了一种光学检测设备，检测光源射出检测光垂直射向待测面，检测光在待测面上的缺陷处会反射出散射光，第一探测件、第二探测件以及第三探测件分别从第一方向、第二方向、以及第三方向接收从缺陷处反射出的散射光，其中第三方向比所述第一方向与第二方向更接近垂直方向，从而能够更靠近晶圆滑移线所引起的散射光的范围，并且比第三探测件更加倾斜的第一探测件与第二探测件能够保证对其他类型缺陷的检出，从而具有更高的镜头像质以弥补与保证对晶圆缺陷的整体检测灵敏度，从而得以实现在保证现有晶圆探伤设备对晶圆缺陷的检出能力的前提下，增加对晶圆滑移线的检测能力的有益效果。

附图说明

图1为一种实施例的整体结构主视示意图；

图2为一种实施例的检测光源组件部分结构以及部分光路侧视示意图；

图3为一种实施例的整体结构示意图。

附图标记说明：

1、机架；2、检测光源组件；21、激光器；22、整形组件；23、分光镜；241、第一起偏模块；242、第二起偏模块；31、第一探测件；32、第二探测件；33、第三探测件；311、第一镜头；312、第一相机；313、第一滤光组件；321、第二镜头；322、第二相机；323、第二滤光组件；331、第三镜头；332、第三相机；333、第三滤光组件。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

实施例一：

请参考图1，本实用新型提供了一种光学检测设备，包括机架1、检测光源组件2以及探测组件，检测光源组件2与探测组件均设于机架1上，其中检测光源组件2用于发射检测光至物料的待测面上；探测组件包括第一探测件31、第二探测件32以及第三探测件33，其中第一探测件31、第二探测件32以及第三探测件33分别用于从第一方向、第二方向、以及第三方向接收从待测面上反射回的检测光。

具体地，本实施例中的物料为晶圆，机架1位于晶圆的上方，机架1具有一开口，检测光源组件2射出的检测光穿过机架1的开口竖直地向下照射至待测面，第一探测件31、第二探测件32以及第三探测件33也都通过机架1的这一开口接收到从待测面上反射回来的检测光。其中，第一探测件31、第二探测件32以及第三探测件33位于位于机架1开口的上方，各个探测件均有相应的支撑结构，各支撑结构的下端连接于机架1前部，各支撑结构的上端则一一对应地设置一个探测件，且第一探测件31、第二探测件32以及第三探测件33位于同一竖直面。在其他实施例中，只要能够满足探测组件对反射回的检测光的接收条件，机架1、探测组件以及检测光源组件2可以使用其他的位置布置关系。

在本实施例中，检测光源组件2具有一出射端，出射端位于晶圆待测面的上方，从而能够将检测光垂直射向待测面，检测光在待测面上的缺陷处会反射出散射光，第一探测件31、第二探测件32以及第三探测件33分别用于从第一方向、第二方向、以及第三方向接收从缺陷处反射出的散射光，且第一探测件31包括第一镜头311与第一相机312，第二探测件32包括第二镜头321与第二相机322，第三探测件33包括第三镜头331与第三相机332，第一镜头311、第二镜头321以及第三镜头331用于接收散射光，第一相机312、第二相机322与第三相机332用于拍摄成像图片，其中第三方向与待测面法线之间的夹角小于第一方向以及第二方向，而且第三镜头331的数值孔径大于第一镜头311与第二镜头321，由于第三探测件33的角度更加接近与待测面相垂直的位置，从而能够更靠近晶圆滑移线所引起的散射光的范围，而且其第三镜头331的数值孔径更大，能够舍弃部分镜头像质从而接收到更多的散射光信号，因此能够更好地检出晶圆滑移线缺陷，并且比第三探测件33更加倾斜的第一探测件31与第二探测件32能够保证对其他类型缺陷的检出，且第一探测件31与第二探测件32具有更小的数值孔径，从而具有更高的镜头像质以弥补与保证对晶圆缺陷的整体检测灵敏度，从而得以实现在保证现有晶圆探伤设备对晶圆缺陷的检出能力的前提下，增加对晶圆滑移线的检测能力的有益效果。

在本实施例中，第一方向与待测面的法线夹角为55°，第二方向与待测面的法线夹角为20°，第一镜头311与第二镜头321的数值孔径为0.1，。第三方向与待测面的法线之间的夹角为15°，第三镜头331的数值孔径为0.2。在其他实施例中，可以根据不同的探测件、不同的晶圆位置以及检测光类型选择不同的具体角度与数值孔径。

在本实施例中，使用激光器21作为检测光源组件2，具有单色性好、方向性强以及光亮度高等特点。作为检测光能够有效地在各缺陷处产生明显的散射光，从而增加晶圆缺陷的检出率。在其他实施例中也可以使用其他类型的能够在晶圆表面缺陷处产生散射现象并被探测组件所能识别探测到的光源作为检测光。

在本实施例中，第一探测件31还包括第一滤光组件313，第一滤光组件313设于第一镜头311的入光侧或出光侧，第二探测件32还包括第二滤光组件323，第二滤光组件323设于第二镜头321的入光侧或出光侧，第三探测件33还包括第三滤光组件333，第三滤光组件333设于第三镜头331的入光侧或出光侧。同时第一滤光组件313包括第一转动件，第一支架以及至少一个滤光片，第二滤光组件323包括第二转动件，第二支架以及至少一个滤光片，第三滤光组件333包括第三转动件，第三支架以及至少一个滤光片。

第一滤光组件313、第二滤光组件323与第三滤光组件333通过各自中的滤光片来选择穿透滤光片的小段光波，从而提升检测的精度。在一些实施例中，各滤光组件中具有多个滤光片，例如第一滤光组件313组件中，第一支架上设有第一转动件，第一转动件上设有多个滤光片，可以通过第一转动件的转动来使光线通过不同的滤光片后再进入第一镜头311。从而可以根据需求选择不同的可通过光波，以增加检测精度与泛用性。

实施例二：

请参考图2-3，本实用新型提供了一种光学检测设备，包括机架1、检测光源组件2以及探测组件，检测光源组件2与探测组件均设于机架1上，其中检测光源组件2用于发射检测光至物料的待测面上，探测组件包括第一探测件31、第二探测件32以及第三探测件33，其中第一探测件31、第二探测件32以及第三探测件33分别用于从第一方向、第二方向、以及第三方向接收从待测面上反射回的检测光。

具体地，本实施例中的物料为晶圆，检测光源组件2位于晶圆待测面的上方，检测光源组件2射出检测光垂直射向待测面，检测光在待测面上的缺陷处会反射出散射光，第一探测件31、第二探测件32以及第三探测件33分别用于从第一方向、第二方向、以及第三方向接收从缺陷处反射出的散射光，且第一探测件31、第二探测件32以及第三探测件33分别包括有第一镜头311、第二镜头321以及第三镜头331，其中第三方向与待测面法线之间的夹角小于第一方向以及第二方向，而且第三镜头331的数值孔径大于第一镜头311与第二镜头321，由于第三探测件33的角度更加接近与待测面相垂直的位置，从而能够更靠近晶圆滑移线所引起的散射光的范围，而且其第三镜头331的数值孔径更大，能够舍弃部分镜头像质从而接收到更多的散射光信号，因此能够更好地检出晶圆滑移线缺陷，并且比第三探测件33更加倾斜的第一探测件31与第二探测件32能够保证对其他类型缺陷的检出，且第一探测件31与第二探测件32具有更小的数值孔径，从而具有更高的镜头像质以弥补与保证对晶圆缺陷的整体检测灵敏度，从而得以实现在保证现有晶圆探伤设备对晶圆缺陷的检出能力的前提下，增加对晶圆滑移线的检测能力的有益效果。

在本实施例中，检测光源组件2还包括：检测光源组件2包括激光器21、分光镜23、第一整形件、第二整形件、第一起偏模块241以及第二起偏模块242等，检测光源组件2及其包括的各元件均设于一光源支架上，光源支架连接于机架1的上表面。

激光器21在水平方向上射出检测光，射向反射镜使得激光光路通过分光器分为第一光束与第二光束，并通过反射镜的反射，使得光路竖直传播，使第一光束与第二光束各自穿过第一起偏模块241与第二起偏模块242调整偏振状态，最后通过反射进入水平的第一整形件与第二整形件，整形后的检测光会通过反射镜垂直向下穿过机架1上的开口，最终照射至晶圆的待检测面上。经过此番处理的检测光为两个线状光斑，相比原先的点状光斑具有更大的检出范围，从而能够提升对缺陷的检出效率。在其他实施例中，也可以使用其他类型的整形组件22以及光路设计，从而提升缺陷检出效率。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种光学检测设备，其特征在于，包括：机架(1)、检测光源组件(2)以及探测组件；所述检测光源组件(2)设于机架(1)上，所述检测光源组件(2)具有出射端，所述出射端用于发射检测光至物料的待测面上，且所述出射端位于所述物料的上方；所述探测组件设于机架(1)上，包括第一探测件(31)、第二探测件(32)以及第三探测件(33)；

所述第一探测件(31)用于从第一方向接收从所述待测面上反射回的检测光，所述第二探测件(32)用于从第二方向接收从所述待测面上反射回的检测光，所述第三探测件(33)用于从第三方向接收从所述待测面上反射回的检测光，所述第一探测件(31)、所述第二探测件(32)以及所述第三探测件(33)均位于所述物料的上方，且所述第三方向比所述第一方向与第二方向更接近垂直方向。

2.如权利要求1所述的光学检测设备，其特征在于，所述检测光源组件(2)的检测光垂直射向所述待测面，所述检测光在所述待测面上的缺陷处反射出散射光，所述第一探测件(31)、所述第二探测件(32)以及所述第三探测件(33)分别用于从第一方向、第二方向、以及第三方向接收所述散射光。

3.如权利要求2所述的光学检测设备，其特征在于，所述第一探测件(31)包括第一镜头(311)与第一相机(312)，所述第二探测件(32)包括第二镜头(321)与第二相机(322)，所述第三探测件(33)包括第三镜头(331)与第三相机(332)，所述第一镜头(311)、第二镜头(321)以及第三镜头(331)用于接收所述散射光，所述第三镜头(331)的数值孔径大于所述第一镜头(311)与第二镜头(321)。

4.如权利要求3所述的光学检测设备，其特征在于，所述第一方向与所述待测面的法线夹角为55°，所述第二方向与所述待测面的法线夹角为20°，所述第一镜头(311)与所述第二镜头(321)的数值孔径为0.1。

5.如权利要求4所述的光学检测设备，其特征在于，所述第三方向与所述待测面的法线夹角为15°，所述第三镜头(331)的数值孔径为0.2。

6.如权利要求1-5任一项所述的光学检测设备，其特征在于，所述检测光源组件(2)包括：激光器(21)以及整形组件(22)，所述整形组件(22)用于将激光器(21)射出的检测光在待测面上形成的光点整形为线状光斑。

7.如权利要求6所述的光学检测设备，其特征在于，所述检测光源组件(2)还包括：分光镜(23)，且所述整形组件(22)包括第一整形件与第二整形件，所述分光镜(23)将所述激光器(21)射出的检测光分为第一光束与第二光束，所述第一光束与第二光束分别对应地通过所述第一整形件与所述第二整形件。

8.如权利要求7所述的光学检测设备，其特征在于，所述检测光源组件(2)还包括：第一起偏模块(241)以及第二起偏模块(242)，所述第一光束与第二光束分别对应地通过所述第一起偏模块(241)以及所述第二起偏模块(242)而后再通过所述第一整形件与所述第二整形件，所述第一起偏模块(241)以及所述第二起偏模块(242)用于调整所述第一光束与第二光束的偏正状态。

9.如权利要求3所述的光学检测设备，其特征在于，所述第一探测件(31)还包括第一滤光组件(313)，所述第一滤光组件(313)设于所述第一镜头(311)的入光侧或出光侧，所述第二探测件(32)还包括第二滤光组件(323)，所述第二滤光组件设于所述第二镜头(321)的入光侧或出光侧，所述第三探测件(33)还包括第三滤光组件(333)，所述第三滤光组件(333)设于所述第三镜头(331)的入光侧或出光侧。

10.如权利要求9所述的光学检测设备，其特征在于，所述第一滤光组件包括第一转动件，第一支架以及至少一个滤光片，所述第二滤光组件包括第二转动件，第二支架以及至少一个滤光片，所述第三滤光组件包括第三转动件，第三支架以及至少一个滤光片。

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