一種用于晶圓表面瑕疵檢測的裝置與方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及半導體制造設備領域，尤其是涉及一種用于晶圓表面瑕疵檢測的裝置與方法，該裝置包括主體部分和用以控制主體部分的控制單元，該主體部分包括：運動平臺，其具有X軸和Y軸，X軸與Y軸定義一運動平面，Y軸可用以承載晶圓；第一Z軸，裝設在X軸上并可相對于運動平面垂直運動；線陣相機，裝設在第一Z軸上并通過第一Z軸調焦，用于晶圓表面瑕疵檢測；第一光源，用來輔助線陣相機進行圖像采集；第二Z軸，裝設在X軸上并可相對于運動平面垂直運動；面陣相機，裝設在第二Z軸上并通過第二Z軸調焦，用于晶圓表面瑕疵復查；第二光源，用來輔助面陣相機進行圖像采集。本發(fā)明可以提高表面瑕疵檢測的效率和質量。
【專利說明】—種用于晶圓表面瑕疵檢測的裝置與方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體制造技術，尤其涉及到一種實現(xiàn)晶圓表面瑕疵檢測的裝置。
【背景技術】
[0002]在半導體加工以及制造業(yè)中，晶圓表面瑕疵的檢測占有非常重要的角色，其影響到晶圓的加工效率。為了能夠提高晶圓的加工效率，可以通過瑕疵檢測的結果數(shù)據(jù)得到在晶圓中瑕疵的數(shù)量、尺寸、形狀以及瑕疵所處的位置等屬性，同時根據(jù)瑕疵所處的位置對其采取相應的處理措施。另外，如果想要對檢測出來的晶圓的瑕疵進行觀察，觀察結果會受到晶圓尺寸大小的影響，晶圓的尺寸大小不同，通過人眼來觀察所檢測出來的瑕疵的效果就不同，對于尺寸大一些的晶圓來說，能夠通過拍攝出來的晶圓圖像進行觀察，但是對于尺寸小的晶圓，人眼的分辨率是有限的，無法進行觀察。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術的上述缺陷，提供一種用于晶圓表面瑕疵檢測的裝置與方法，以提高表面瑕疵檢測的效率和質量。
[0004]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:提供一種用于晶圓表面瑕疵檢測的裝置，包括主體部分和用以控制所述主體部分的控制單元，所述主體部分包括:
[0005]運動平臺，其具有一 X軸和可相對所述的X軸垂直運動的Y軸，所述X軸與Y軸定義一運動平面，所述Y軸可用以承載晶圓；
[0006]第一 Z軸，裝設在所述X軸上并可相對于所述的運動平面垂直運動；
[0007]線陣相機，裝設在所述的第一 Z軸上并通過第一 Z軸調焦，用于晶圓表面瑕疵檢測；
[0008]第一光源，用來輔助所述的線陣相機進行圖像采集；
[0009]第二 Z軸，裝設在所述X軸上并可相對于所述的運動平面垂直運動；
[0010]面陣相機，裝設在所述的第二 Z軸上并通過第二 Z軸調焦，用于晶圓表面瑕疵復查；
[0011]第二光源，用來輔助所述的面陣相機進行圖像采集。
[0012]本發(fā)明的更進一步優(yōu)選方案是:所述的第一光源為線光源，其固定在所述線陣相機的鏡頭上；所述的第二光源為點光源，其固定在所述面陣相機的鏡頭上。
[0013]本發(fā)明的更進一步優(yōu)選方案是:所述控制單元包括計算機系統(tǒng)和受控于所述計算機系統(tǒng)的用以控制所述X軸運動的X軸運動控制器、用以控制所述Y軸運動的Y軸運動控制器、用以控制所述第一 Z軸運動的第一 Z軸運動控制器以及用以控制所述第二 Z軸運動的第二 Z軸運動控制器。
[0014]本發(fā)明的更進一步優(yōu)選方案是:所述的線陣相機、第一光源、面陣相機以及第二光源是受控于所述計算機系統(tǒng)的；所述的線陣相機和面陣相機是能夠將其采集到的晶圓圖像傳送至所述計算機系統(tǒng)的。[0015]本發(fā)明的更進一步優(yōu)選方案是:所述計算機系統(tǒng)進一步包括:瑕疵檢測模塊，用以對晶圓圖像、處理結果以及檢測結果的顯示；數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊，用以對批量的晶圓的檢測結果的進行統(tǒng)計；瑕疵屬性模塊，用以根據(jù)瑕疵的尺寸、位置和類型數(shù)據(jù)對瑕疵做出相應的分析；以及面陣復查模塊，用以對瑕疵進行復查，實現(xiàn)在高放大倍數(shù)的情況下觀察瑕疵。
[0016]本發(fā)明的更進一步優(yōu)選方案是:所述裝置還包括用以將待測晶圓放置到所述Y軸的遞送機構，所述遞送機構受控于所述控制單元。
[0017]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:提供一種采用上述裝置進行晶圓表面瑕疵檢測的方法，包括以下步驟:
[0018]S1、用線陣相機掃描晶圓；
[0019]S2、對晶圓圖像拼接，并進行表面瑕疵檢測；
[0020]S3、生成晶圓映射圖；
[0021]S4、獲得進行復查的瑕疵的位置信息；
[0022]S5、移動面陣相機進行圖像采集完成復查。
[0023]本發(fā)明的有益效果在于，通過運動控制線陣相機采集晶圓圖像，得到高分辨率的圖像以供進行表面瑕疵檢測，瑕疵檢測完成后可以得到一系列的關于瑕疵的屬性，比如類型、尺寸和位置等；得到的這些屬性是生成晶圓映射的數(shù)據(jù)支撐，其中位置信息是面陣相機用來定位用的，面陣相機獲得瑕疵位置信息的途徑是通過生成的晶圓映射，通過點擊晶圓映射圖中的瑕疵獲得此瑕疵的位置，之后控制面陣相機移動進行瑕疵的復查，從而可以提高表面瑕疵檢測的效率和質量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中:
[0025]圖1為本發(fā)明裝置的主體部分的結構示意圖。
[0026]圖2為本發(fā)明裝置中控制單元與主體部分之間關系的框圖示意。
[0027]圖3為線陣相機采集晶圓圖像的原理圖。
[0028]圖4為面陣相機進行瑕疵復查的原理圖。
[0029]圖5為本發(fā)明裝置的工作原理框圖。
[0030]圖6為本發(fā)明裝置中計算機系統(tǒng)的界面示意。
[0031]圖7為本發(fā)明方法的整體流程圖。
【具體實施方式】
[0032]現(xiàn)結合附圖，對本發(fā)明的較佳實施例作詳細說明。
[0033]如圖1所示，為本發(fā)明用于晶圓表面瑕疵檢測的裝置的主體部分I的示意圖。其中，標號11為XY運動平臺中的X軸，標號12為XY運動平臺中的Y軸，標號13為待測晶圓，標號14為線陣相機，標號15第一光源，標號16為面陣相機，標號17為第二光源，標號18為供線陣相機14調焦用的第一 Z軸，標號19為供面陣相機16調焦用的第二 Z軸。具體地，第一光源15為線光源，其固定在線陣相機14的鏡頭上。第二光源17為點光源，其固定在面陣相機16的鏡頭上。X軸11和Y軸12定義一運動平面(水平面)。Y軸12可用以承載晶圓，也就是說，Y軸12本身即為一載物臺。第一 Z軸18與第二 Z軸19 一并裝設在XY運動平臺的X軸11上，優(yōu)選地，二者是相互鄰近的以盡可能地使面陣相機16與線陣相機14能夠同時對準同一待測晶圓。X軸11能夠帶動第一 Z軸18與第二 Z軸19橫向(左右)移動，Y軸12能夠相對X軸11縱向(前后)移動。
[0034]如圖2所示，為本發(fā)明裝置的框圖示意。本發(fā)明裝置100包括上述的主體部分I和與所述主體部分I相連的控制單元2?？刂茊卧?用以控制主體部分I以獲取待測晶圓的圖像并進而對晶圓的圖像進行處理。具體地，控制單元2可包括計算機系統(tǒng)和受控于所述計算機系統(tǒng)的用以控制所述X軸運動的X軸運動控制器、用以控制所述Y軸運動的Y軸運動控制器、用以控制所述第一 Z軸運動的第一 Z軸運動控制器以及用以控制所述第二 Z軸運動的第二 Z軸運動控制器(圖未示出)。其中，主體部分I中的線陣相機14、第一光源15、面陣相機16以及第二光源17是受控于所述計算機系統(tǒng)的。所述的線陣相機14和面陣相機16是能夠將其采集到的晶圓圖像傳送至所述計算機系統(tǒng)的。所述裝置100還可包括用以將待測晶圓放置到所述Y軸的遞送機構(圖未示出)，其中，所述遞送機構受控于所述控制單元2。本發(fā)明裝置100的工作原理為:
[0035]1、計算出進行晶圓掃描的起始的點位以及所要掃描的行數(shù)；
[0036]2、控制線陣相機14在X軸11上運動至掃描的起始位置，調節(jié)線陣相機14的焦距；
[0037]3、控制Y軸12移動完成線陣相機14進行晶圓掃描直到滿足所要掃描的行數(shù)；
[0038]4、將所得到的幾行晶圓的圖像進行圖像拼接，得到一幅完整的晶圓圖像，進行表面瑕疵檢測；
[0039]5、利用檢測到的瑕疵的屬性生成晶圓映射圖；
[0040]6、在晶圓映射圖中選擇所要復查的瑕疵，從而獲得此瑕疵的位置信息；
[0041]7、利用獲得的位置信息控制面陣相機16，通過Y軸12的移動采集圖像進行復查。
[0042]如圖3所示，為線陣相機采集晶圓圖像的原理圖。其中，標號26為掃描后得到的幾行圖像。線陣相機采集晶圓圖像的具體過程如下:
[0043]1、線陣相機14移動到掃描的起始位置；
[0044]2、線陣相機14不動，Y軸12運動相應的距離(此距離能夠保證晶圓掃描的完整即可)進行掃描；
[0045]3、線陣相機14移動一個線寬后，重復步驟2 ；
[0046]4、重復步驟3，直到整個晶圓掃描完成位置。
[0047]如4所示，為面陣相機進行瑕疵復查的原理圖。其中，標號36為采集到的復查圖像。面陣相機進行瑕疵復查的具體過程為:
[0048]1、獲得待復查的瑕疵相對于XY運動平臺的位置信息；
[0049]2、利用位置信息控制X軸11與Y軸12移動到此點位上；
[0050]3、采集復查圖像，完成復查。
[0051]如圖5所示，為本發(fā)明裝置的工作原理框圖，其詳細描述了本發(fā)明裝置的主要工作流程。圖中共示意出了八個主要的過程:
[0052]P1、計算機發(fā)送運動控制指令；
[0053]P2、電機運動抓取待檢測晶圓放置在供掃面圖像的載物臺上；
[0054]P3、計算機控制線掃描相機以及載物臺協(xié)作運動以供拍圖；[0055]P4、線陣相機掃描晶圓并抓圖；
[0056]P5、將抓取的圖像傳輸?shù)接嬎銠C內，由計算機對圖像進行一系列的操作，從而檢測出晶圓表面的瑕疵；
[0057]P6、計算機機發(fā)出面陣相機以及載物臺的運動控制指令；
[0058]P7、面陣相機運動到指定的位置進行抓圖；
[0059]P8、通過觀察抓取的圖像完成復查操作。
[0060]如圖6所示，為本發(fā)明裝置中計算機系統(tǒng)的界面示意。透過圖中的界面示出了計算機系統(tǒng)所包含的主要模塊:瑕疵檢測模塊21，主要是對晶圓圖像、處理結果以及檢測結果的顯示；數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊22，主要是對批量的晶圓的檢測結果的一個統(tǒng)計；瑕疵屬性模塊23，主要包括瑕疵的尺寸、位置和類型等屬性，通過這些數(shù)據(jù)可以對瑕疵做出相應的分析；以及瑕疵復查模塊24，主要是用來對瑕疵進行復查用，可以實現(xiàn)在高放大倍數(shù)的情況下觀察瑕疵。
[0061]如圖7所示，為本發(fā)明方法的整體流程圖，其包括以下步驟:
[0062]S1、線陣相機掃描晶圓；
[0063]S2、對晶圓圖像拼接以及表面瑕疵檢測；
[0064]S3、生成晶圓映射圖；
[0065]S4、獲得進行復查的瑕疵的位置信息；
[0066]S5、移動面陣相機進行圖像采集完成復查。
[0067]本發(fā)明通過運動控制線陣相機14采集晶圓圖像，得到高分辨率的圖像以供進行表面瑕疵檢測，得到相應的瑕疵屬性，根據(jù)屬性生成晶圓映射圖，通過晶圓映射圖獲得待復查瑕疵的位置，再控制面陣相機16移動進行瑕疵的復查，從而可以提高表面瑕疵檢測的效率和質量。
[0068]應當理解的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制，對本領域技術人員來說，可以對上述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改和替換，都應屬于本發(fā)明所附權利要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種用于晶圓表面瑕疵檢測的裝置，包括主體部分和用以控制所述主體部 分的控制單元，其特征在于，所述主體部分包括: 運動平臺，其具有X軸和可相對所述X軸垂直運動的Y軸，所述X軸與Y軸定義運動平面，所述Y軸可用以承載晶圓； 第一 Z軸，裝設在所述X軸上并可相對于所述的運動平面垂直運動； 線陣相機，裝設在所述第一 Z軸上并通過第一 Z軸調焦，用于晶圓表面瑕疵檢測； 第一光源，用來輔助所述的線陣相機進行圖像采集； 第二 Z軸，裝設在所述X軸上并可相對于所述的運動平面垂直運動； 面陣相機，裝設在所述第二 Z軸上并通過第二 Z軸調焦，用于晶圓表面瑕疵復查； 第二光源，用來輔助所述面陣相機進行圖像采集。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于:所述第一光源為線光源，其固定在所述線陣相機的鏡頭上；所述第二光源為點光源，其固定在所述面陣相機的鏡頭上。
3.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于:所述控制單元包括計算機系統(tǒng)和受控于所述計算機系統(tǒng)的用以控制所述X軸運動的X軸運動控制器、用以控制所述Y軸運動的Y軸運動控制器、用以控制所述第一 Z軸運動的第一 Z軸運動控制器以及用以控制所述第二Z軸運動的第二 Z軸運動控制器。
4.根據(jù)權利要求3所述的裝置，其特征在于:所述線陣相機、第一光源、面陣相機以及第二光源是受控于所述計算機系統(tǒng)的；所述線陣相機和面陣相機是能夠將其采集到的晶圓圖像傳送至所述計算機系統(tǒng)的。
5.根據(jù)權利要求4所述的裝置，其特征在于:所述計算機系統(tǒng)進一步包括:瑕疵檢測模塊，用以晶圓圖像、處理結果以及檢測結果的顯示；數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊，用以對批量的晶圓的檢測結果的進行統(tǒng)計；瑕疵屬性模塊，用以根據(jù)瑕疵的尺寸、位置和類型數(shù)據(jù)對瑕疵做出相應的分析；以及面陣復查模塊，用以對瑕疵進行復查，實現(xiàn)在高放大倍數(shù)的情況下觀察瑕疵。
6.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于:所述裝置還包括用以將待測晶圓放置到所述Y軸的遞送機構，所述遞送機構受控于所述控制單元。
7.一種采用權利要求1至6任一項所述的裝置進行晶圓表面瑕疵檢測的方法，其特征在于，包括以下步驟: . 51、用線陣相機掃描晶圓； .52、對晶圓圖像拼接，并進行表面瑕疵檢測； . 53、生成晶圓映射圖； .54、獲得進行復查的瑕疵的位置信息； .55、移動面陣相機進行圖像采集完成復查。
【文檔編號】G01N21/88GK103674966SQ201310656750
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權日:2013年12月6日
【發(fā)明者】舒遠, 王光能, 周蕾, 米野, 高云峰 申請人:深圳市大族激光科技股份有限公司, 深圳市大族電機科技有限公司