一種表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光刻領(lǐng)域，尤其涉及用于光刻機(jī)的表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明所涉及的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)裝置(AOI)主要用于泛半導(dǎo)體基底表面缺陷檢測(cè)，應(yīng)用領(lǐng)域包括LED檢測(cè)、集成電路及封裝檢測(cè)等領(lǐng)域。
[0003]當(dāng)前在泛半導(dǎo)體領(lǐng)域中，絕大多數(shù)自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)裝置采用運(yùn)動(dòng)臺(tái)沿直線運(yùn)動(dòng)的方式進(jìn)行掃描成像，占用了較大的空間，提高了設(shè)備成本。例如專利US7729528和US7112791。隨著娃片尺寸從200mm向300mm過渡,未來將向450mm轉(zhuǎn)移,傳統(tǒng)方式的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)裝置的體積增大和成本升高明顯。
[0004]傳統(tǒng)自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)技術(shù)的詳細(xì)說明如圖1所示，所用裝置的物鏡12和相機(jī)13位置固定，而運(yùn)動(dòng)臺(tái)10可通過臺(tái)導(dǎo)軌15進(jìn)行大行程水平運(yùn)動(dòng)。檢測(cè)時(shí)，硅片200跟隨運(yùn)動(dòng)臺(tái)10沿水平向作大行程掃描運(yùn)動(dòng)，同時(shí)固定位置的相機(jī)13通過固定位置的物鏡12拍攝硅片表面，所獲取圖像數(shù)據(jù)被傳送到計(jì)算機(jī)10上進(jìn)行處理。因?yàn)閭鹘y(tǒng)自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)裝置需要運(yùn)動(dòng)臺(tái)在水平向作大行程運(yùn)動(dòng)(S型檢測(cè)路徑)，所需水平行程超過硅片直徑，所以運(yùn)動(dòng)臺(tái)的成本較高；同時(shí)所配套的機(jī)械框架比較大,制造成本高,設(shè)備占地面積也較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，包括檢測(cè)對(duì)象、承放所述檢測(cè)對(duì)象的支持臺(tái)、檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)裝置包括:照明系統(tǒng)、物鏡、圖形探測(cè)器和主控計(jì)算機(jī)；其特征在于，所述支持臺(tái)為旋轉(zhuǎn)支持臺(tái)；所述物鏡在直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌上，所述直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌位于所述旋轉(zhuǎn)支持臺(tái)的上方。
[0006]其中，所述檢測(cè)對(duì)象為晶圓或者娃片。
[0007]其中，所述旋轉(zhuǎn)支持臺(tái)包括旋轉(zhuǎn)臺(tái)和娃片臺(tái)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)能帶動(dòng)所述娃片臺(tái)繞中軸水平旋轉(zhuǎn)。
[0008]其中，所述轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度可調(diào)，且?guī)в薪嵌染幋a器。
[0009]其中，所述照明系統(tǒng)包括光源、光學(xué)整形單元和勻光單元。
[0010]其中，所述圖形探測(cè)器為相機(jī)、CXD探測(cè)器或CMOS探測(cè)器。
[0011]其中，還包括分光鏡和反光鏡，所述分光鏡用于引導(dǎo)光源通過所述物鏡照射到所述被測(cè)對(duì)象上，所述反光鏡用于將帶有被測(cè)對(duì)象表面信息的光束反射到圖形探測(cè)器中。
[0012]一種利用上述的檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)的方法，包括以下步驟:
步驟一:將所述被測(cè)對(duì)象傳到所述支持臺(tái)上；
步驟二:對(duì)所述被測(cè)對(duì)象進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)和調(diào)平；
步驟三:沿著所述直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌移動(dòng)所述物鏡，轉(zhuǎn)動(dòng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)支持臺(tái)，帶動(dòng)所述被測(cè)對(duì)象旋轉(zhuǎn)，同時(shí)利用所述圖形探測(cè)器同步采集所述被測(cè)對(duì)象的表面圖像，并將圖像信號(hào)傳送給所述主控計(jì)算機(jī)； 步驟四:判斷所述被測(cè)對(duì)象表面的圖像是否已采集完，若是，則進(jìn)入步驟五，否則重復(fù)步驟三；
步驟五:利用所述主控計(jì)算機(jī)對(duì)采集到的所述表面圖像進(jìn)行對(duì)比和分析處理，并在顯示器上顯示檢測(cè)結(jié)果；
步驟六:下所述被測(cè)對(duì)象并結(jié)束檢測(cè)過程。
[0013]其中，所述步驟三中采用由外向內(nèi)或者由內(nèi)向外逐圈掃描的方式。
[0014]其中，掃描過程中各圈的線速度相同。
[0015]其中，所述步驟三中所述被測(cè)對(duì)象和所述物鏡同步移動(dòng)，構(gòu)成螺旋狀的掃描軌跡。
[0016]本發(fā)明采用運(yùn)動(dòng)臺(tái)旋轉(zhuǎn)與物鏡沿硅片徑向移動(dòng)相結(jié)合的方式進(jìn)行掃描成像，與傳統(tǒng)的檢測(cè)裝置相比，本發(fā)明的檢測(cè)裝置中硅片臺(tái)只需要繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，不需要在水平向運(yùn)動(dòng)；增加了物鏡導(dǎo)軌，使物鏡可以在水平向直線運(yùn)動(dòng)；還可以采用螺旋式檢測(cè)掃描路徑，提高檢測(cè)效率。
[0017]在發(fā)明中，運(yùn)動(dòng)臺(tái)只做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，不需要水平向行程，因此運(yùn)動(dòng)臺(tái)的復(fù)雜度和造價(jià)可被大幅降低；同時(shí)所需整機(jī)框架也變小，降低了框架成本，而且設(shè)備體積相應(yīng)減少。本發(fā)明采用運(yùn)動(dòng)臺(tái)旋轉(zhuǎn)和物鏡直線運(yùn)動(dòng)的方式進(jìn)行檢測(cè)(相對(duì)路徑為同心圓或螺旋狀)，可提高檢測(cè)速度，從而提高產(chǎn)率。運(yùn)動(dòng)臺(tái)和機(jī)械框架所節(jié)省下的大量成本，遠(yuǎn)超過本發(fā)明增加的物鏡導(dǎo)軌和專用圖像處理算法的成本。因此說，本發(fā)明的檢測(cè)裝置相比較傳統(tǒng)的檢測(cè)裝置而言更精巧、更高效、更節(jié)省。
【附圖說明】
[0018]關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進(jìn)一步的了解。
[0019]圖1所示為傳統(tǒng)自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)技術(shù)示意圖；
圖2所示為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)示意圖；
圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例的照明系統(tǒng)26示意圖；
圖4所示為利用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)的流程圖；
圖5所示為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的硅片的檢測(cè)方式；
圖6所示為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的硅片的檢測(cè)方式；
圖7所示為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光柵旋轉(zhuǎn)角度編碼器示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)裝置作進(jìn)一步詳細(xì)說明。需說明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
[0021]第一實(shí)施例
圖2所示為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)示意圖。如圖2所示，表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)包括:帶有角度編碼器的轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)20 ;用以支撐硅片200的硅片臺(tái)21 ;對(duì)硅片200進(jìn)行檢測(cè)的物鏡22和相機(jī)23 ;照明系統(tǒng)26 ;控制物鏡22、分光鏡27和反光鏡28移動(dòng)和定位的導(dǎo)軌25 ;對(duì)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行操作控制和數(shù)據(jù)分析的計(jì)算機(jī)24 ;以及顯示檢測(cè)結(jié)果的顯示器29和操作界面顯示器30。
[0022]圖3所示為本發(fā)明第一實(shí)施例中的照明系統(tǒng)26示意圖，照明系統(tǒng)26主要由光源、光學(xué)整形單元和勻光單元構(gòu)成。
[0023]在圖2所示的表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)中，硅片200通過轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)20繞中軸作水平旋轉(zhuǎn)，并且可以沿z軸作垂向運(yùn)動(dòng)，物鏡22、分光鏡27和反光鏡28在導(dǎo)軌25上可以作水平向移動(dòng)。在轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)20和導(dǎo)軌25的配合下，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整片硅片200的成像工藝。在所述的表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)20雖然在作繞中軸的水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，但是其整體的位置并沒有發(fā)生改變，即其只需原有放置硅片臺(tái)21的空間，并不需要更多的空間，而所述物鏡22、分光鏡27和反光鏡28沿所述硅片臺(tái)21作水平向運(yùn)動(dòng)，其所涉及的也只是硅片臺(tái)21所占據(jù)的部分空間，同樣不需要更多的空間。從而，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)減小了檢測(cè)機(jī)臺(tái)的