一种晶圆缺陷检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种晶圆缺陷检测系统及方法，系统包括处理单元、控制单元、信号采集单元、位移组件和检测组件；工作过程为位移组件带动晶圆移动，巡边探测单元将拍摄到的晶圆边缘信息结合位移台移动位置，得到晶圆相对于检测组件光轴的坐标位置，随后，根据晶圆的坐标位置移动位移台，线阵探测单元和面阵探测单元分别对晶圆表面进行扫描拍摄，采集得到的数据经信号采集单元传输给处理单元分析使用。本系统中包含了巡边探测单元，能够补偿由于晶圆放置位置的偏差带来的定位偏差，同时，线阵探测单元和面阵探测单元根据位移组件高精度的位置反馈，在不同位置拍摄图像，可以建立晶圆位置与图像的对应关系，有利于后续的图像拼接和缺陷识别处理。缺陷识别处理。缺陷识别处理。

【技术实现步骤摘要】
一种晶圆缺陷检测系统及方法


[0001]本专利技术属于晶圆检测领域，尤其涉及一种晶圆缺陷检测系统及方法。

技术介绍

[0002]晶圆缺陷检测是指检测晶圆中是否存在凹槽、颗粒、划痕等缺陷并记录缺陷位置和数量。晶圆缺陷检测广泛的应用于晶圆光片制造，有图案晶圆光刻等芯片制造各个环节。随着生产力的提高，机器检测逐步替代人工检测成为晶圆缺陷检测的主流方案。近些年来，由于制程工艺的提高，构成芯片的晶体管尺寸越来越小，晶圆缺陷检测设备需要检测晶圆的更小的缺陷尺寸，并且对设备的检测速率提出了更高的要求。
[0003]晶圆缺陷检测不仅需要找出晶圆表面的缺陷，同时还需要对缺陷进行分类，并标记缺陷在晶圆上的具体位置。将缺陷与晶圆位置对应依赖于可靠的定位方法和精准的位移组件。位移组件的定位精度通常需要满足系统的要求，不同的检测系统采用不同的定位方法，为了能够拍摄到晶圆的边缘信息，通常是采用明场拍摄。
[0004]对晶圆表面的检测方法常规有旋转晶圆检测方法，其实现方式是在晶圆高速旋转的同时，光学检测系统沿着晶圆径向从边缘移动到圆心，检测轨迹为螺旋形。如公开号为US6201601B1的专利文献公开了一种采用旋转晶圆方式，运用点共焦光学系统提升分辨率的晶圆检测方法。旋转晶圆检测的方式因为被检测位置距离圆心不同，相同角速度下被检测位置线速度有差异，易造成采样不均衡的问题，所以要求旋转台能够控制晶圆变速旋转。同时该专利采用单点扫描，检测速度较慢。公开号为CN110849899 A的专利文献公开了一种基于线共焦的缺陷检测系统，其通过线光斑扫描，旋转载物台，用多个角度探测器接收散射信号的表面缺陷检测装置；公开号为US6858859的专利文献提出了一种基于衍射元件，衍射多个光斑照射到样品表面，每一束光斑经过的成像路径均是共焦照明系统，通过旋转载物台，多束光斑扫描，用单个物镜接收散射信号的表面缺陷检测装置。虽然这两种专利相比于单点共焦检测，可以提高检测效率，但是旋转晶圆检测方法所需要的载物台变速旋转，多组信号时需高度同步的问题没有得到根本解决，造成控制电路复杂，调试困难。
[0005]晶圆表面的另一种检测方法是逐行匀速扫描检测法。如公开号为US9551672B2的专利文献将面阵成像和线阵成像结合，通过逐行匀速扫描的方式规避了上述旋转控制难的问题。其实现方式是用546nm光源做线共焦扫描，用线阵探测器接收，同时用313nm的偏振紫外光源以布鲁斯特角倾斜照明样品表面，激发出PL光，用面阵探测器接收，实现对表面缺陷和深层缺陷的同步检测。在该系统中，线阵相机用来做明场成像，面阵相机用来做暗场成像。在进行晶圆的巡边定位时，通常需要做明场成像，因此在系统中加入了振镜和扫瞄镜。当晶圆边缘移动到成像系统下方时，振镜转动线扫描拍摄成像，实现对晶圆边缘的局部扫描，但是该种方式光路复杂，在光路中加入了额外的振镜和扫瞄镜，同时装调也不容易。
[0006]本专利技术提出一种能够补偿晶圆放置误差，晶圆缺陷定位精准的缺陷快速检测新系统和检测方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种晶圆缺陷检测系统及方法。
[0008]本专利技术的目的通过以下技术方案来实现的。
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种晶圆缺陷检测系统，其特征在于，包括处理单元、控制组件、信号采集单元、位移组件和检测组件；
[0010]所述检测组件与信号采集单元连接，将采集得到的探测信号传输到信号采集单元；所述信号采集单元将得到的探测信号传输到处理单元；所述处理单元向控制组件发出指令并接收控制组件的反馈；所述控制组件可以控制位移组件、检测组件和信号采集单元；所述位移组件通过控制组件按照处理单元的指令进行移动；所述位移组件的移动触发检测组件采集探测信号。
[0011]进一步地，所述位移组件的下方设有在X、Y和Z轴做移动的驱动装置。
[0012]进一步地，所述检测组件包括线阵探测单元、面阵探测单元、巡边探测单元和焦面探测单元；
[0013]所述线阵探测单元包括线第一线共焦照明模块、第一准直透镜、第一滤光片、第一半反半透镜、第一二向色镜、第二半反半透镜、第二二向色镜、第一圆环反射镜、第一物镜、第二滤光片、第一筒镜和第一线共焦接收模块；第一线共焦照明模块输出的光束依次经第一准直透镜、第一滤光片、第一半反半透镜、第一二向色镜、第二半反半透镜、第二二向色镜、第一圆环反射镜、第一物镜汇聚在待测晶圆表面上，所述待测晶圆被放置在位移组件上，经待测晶圆散射和反射形成的光束依次经第一物镜、第一圆环反射镜、第二二向色镜、第二半反半透镜、第一二向色镜、第一半反半透镜、第二滤光片、第一筒镜汇聚到第一线共焦接收模块；
[0014]所述面阵探测单元包括第一面阵照明模块、第二准直透镜、第三滤光片、第一圆环反射镜、第一物镜、第二半反半透镜、第一二向色镜、第四滤光片、第二筒镜和第一面阵接收模块；第一面阵照明模块输出的光束依次经第二准直透镜、第三滤光片、第一圆环反射镜、第一物镜汇聚在待测晶圆表面上，经待测晶圆反射形成的光束依次经第一物镜、第一圆环反射镜、第二二向色镜、第二半反半透镜、第一二向色镜、第四滤光片、第二筒镜汇聚到第一面阵接收模块；
[0015]所述巡边探测单元包括第一巡边照明模块、第二半反半透镜、第二二向色镜、第一圆环反射镜、第一物镜、第一二向色镜、第四滤光片、第二筒镜和第一面阵接收模块；第一巡边照明模块输出的光束依次经第二半反半透镜、第二二向色镜、第一圆环反射镜、第一物镜汇聚在待测晶圆表面上，经待测晶圆反射形成的光束依次经第一物镜、第一圆环反射镜、第二二向色镜、第二半反半透镜、第一二向色镜、第四滤光片、第二筒镜汇聚到第一面阵接收模块；
[0016]所述焦面探测单元包括第一焦面检测模块、第二二向色镜、第一圆环反射镜、第一物镜；第一焦面检测模块输出的光束依次经第二二向色镜、第一圆环反射镜、第一物镜汇聚在待测晶圆表面上，经待测晶圆反射形成的光束依次经第一物镜、第一圆环反射镜、第二二向色镜汇聚到第一焦面检测模块。
[0017]进一步地，所述检测组件包括线阵探测单元、面阵探测单元、巡边探测单元和焦面探测单元；
[0018]所述线阵探测单元包括第二线共焦照明模块、第三准直透镜、第五滤光片、第一偏振片、第三半反半透镜、第三二向色镜、第四半反半透镜、第四二向色镜、第一微分干涉对比棱镜、第二物镜、第六滤光片、第二偏振片、第三筒镜和第二线共焦接收模块；第二线共焦照明模块输出的光束依次经第三准直透镜、第五滤光片、第一偏振片、第三半反半透镜、第三二向色镜、第四半反半透镜、第四二向色镜、第一微分干涉对比棱镜、第二物镜汇聚在待测晶圆表面上，所述待测晶圆被放置在位移组件上，经待测晶圆反射形成的光束依次经第二物镜、第一微分干涉对比棱镜、第四二向色镜、第四半反半透镜、第三二向色镜、第三半反半透镜、第六滤光片、第二偏振片、第三筒镜汇聚到第二线共焦接收模块；
[0019]所述面阵探测单元包括第一环形照明模块、第二物镜、第一微分干涉对比棱镜、第四二向色镜、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆缺陷检测系统，其特征在于，包括处理单元(101)、控制组件(102)、信号采集单元(103)、位移组件(104)和检测组件(105)；所述检测组件(105)与信号采集单元(103)连接，将采集得到的探测信号传输到信号采集单元(103)；所述信号采集单元(103)将得到的探测信号传输到处理单元(101)；所述处理单元(101)向控制组件(102)发出指令并接收控制组件(102)的反馈；所述控制组件(102)可以控制位移组件(104)、检测组件(105)和信号采集单元(103)；所述位移组件(104)通过控制组件(102)按照处理单元(101)的指令进行移动；所述位移组件(104)的移动触发检测组件(105)采集探测信号。2.根据权利要求1所述的一种晶圆缺陷检测系统，其特征在于，所述位移组件(104)的下方设有在X、Y和Z轴做移动的驱动装置。3.根据权利要求1所述的一种晶圆缺陷检测系统，其特征在于，所述检测组件(105)包括线阵探测单元(106)、面阵探测单元(107)、巡边探测单元(108)和焦面探测单元(109)；所述线阵探测单元(106)包括线第一线共焦照明模块(301)、第一准直透镜(302)、第一滤光片(303)、第一半反半透镜(304)、第一二向色镜(305)、第二半反半透镜(306)、第二二向色镜(307)、第一圆环反射镜(308)、第一物镜(309)、第二滤光片(311)、第一筒镜(312)和第一线共焦接收模块(313)；第一线共焦照明模块(301)输出的光束依次经第一准直透镜(302)、第一滤光片(303)、第一半反半透镜(304)、第一二向色镜(305)、第二半反半透镜(306)、第二二向色镜(307)、第一圆环反射镜(308)、第一物镜(309)汇聚在待测晶圆(310)表面上，所述待测晶圆(310)被放置在位移组件(104)上，经待测晶圆(310)散射和反射形成的光束依次经第一物镜(309)、第一圆环反射镜(308)、第二二向色镜(307)、第二半反半透镜(306)、第一二向色镜(305)、第一半反半透镜(304)、第二滤光片(311)、第一筒镜(312)汇聚到第一线共焦接收模块(313)；所述面阵探测单元(107)包括第一面阵照明模块(314)、第二准直透镜(315)、第三滤光片(316)、第一圆环反射镜(308)、第一物镜(309)、第二半反半透镜(306)、第一二向色镜(305)、第四滤光片(317)、第二筒镜(318)和第一面阵接收模块(319)；第一面阵照明模块(314)输出的光束依次经第二准直透镜(315)、第三滤光片(316)、第一圆环反射镜(308)、第一物镜(309)汇聚在待测晶圆(310)表面上，经待测晶圆(310)反射形成的光束依次经第一物镜(309)、第一圆环反射镜(308)、第二二向色镜(307)、第二半反半透镜(306)、第一二向色镜(305)、第四滤光片(317)、第二筒镜(318)汇聚到第一面阵接收模块(319)；所述巡边探测单元(108)包括第一巡边照明模块(320)、第二半反半透镜(306)、第二二向色镜(307)、第一圆环反射镜(308)、第一物镜(309)、第一二向色镜(305)、第四滤光片(317)、第二筒镜(318)和第一面阵接收模块(319)；第一巡边照明模块(320)输出的光束依次经第二半反半透镜(306)、第二二向色镜(307)、第一圆环反射镜(308)、第一物镜(309)汇聚在待测晶圆(310)表面上，经待测晶圆(310)反射形成的光束依次经第一物镜(309)、第一圆环反射镜(308)、第二二向色镜(307)、第二半反半透镜(306)、第一二向色镜(305)、第四滤光片(317)、第二筒镜(318)汇聚到第一面阵接收模块(319)；所述焦面探测单元(109)包括第一焦面检测模块(321)、第二二向色镜(307)、第一圆环反射镜(308)、第一物镜(309)；第一焦面检测模块(321)输出的光束依次经第二二向色镜(307)、第一圆环反射镜(308)、第一物镜(309)汇聚在待测晶圆(310)表面上，经待测晶圆
(310)反射形成的光束依次经第一物镜(309)、第一圆环反射镜(308)、第二二向色镜(307)汇聚到第一焦面检测模块(321)。4.根据权利要求1所述的一种晶圆缺陷检测系统，其特征在于，所述检测组件(105)包括线阵探测单元(106)、面阵探测单元(107)、巡边探测单元(108)和焦面探测单元(109)；所述线阵探测单元(106)包括第二线共焦照明模块(401)、第三准直透镜(402)、第五滤光片(403)、第一偏振片(422)、第三半反半透镜(404)、第三二向色镜(405)、第四半反半透镜(406)、第四二向色镜(407)、第一微分干涉对比棱镜(423)、第二物镜(409)、第六滤光片(411)、第二偏振片(424)、第三筒镜(412)和第二线共焦接收模块(413)；第二线共焦照明模块(401)输出的光束依次经第三准直透镜(402)、第五滤光片(403)、第一偏振片(422)、第三半反半透镜(404)、第三二向色镜(405)、第四半反半透镜(406)、第四二向色镜(407)、第一微分干涉对比棱镜(423)、第二物镜(409)汇聚在待测晶圆(310)表面上，所述待测晶圆(310)被放置在位移组件(104)上，经待测晶圆(310)反射形成的光束依次经第二物镜(409)、第一微分干涉对比棱镜(423)、第四二向色镜(407)、第四半反半透镜(406)、第三二向色镜(405)、第三半反半透镜(404)、第六滤光片(411)、第二偏振片(424)、第三筒镜(412)汇聚到第二线共焦接收模块(413)；所述面阵探测单元(107)包括第一环形照明模块(425)、第二物镜(409)、第一微分干涉对比棱镜(423)、第四二向色镜(407)、第四半反半透镜(406)、第三二向色镜(405)、第七滤光片(417)、第四筒镜(418)和第二面阵接收模块(419)；第一环形照明模块(425)输出的光束照射到待测晶圆(310)表面上，经待测晶圆(310)反射形成的光束依次经第二物镜(409)、第一微分干涉对比棱镜(423)、第四二向色镜(407)、第四半反半透镜(406)、第三二向色镜(405)、第七滤光片(417)、第四筒镜(418)汇聚到第二面阵接收模块(419)；所述巡边探测单元(108)包括第二巡边照明模...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨青，王智，庞陈雷，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：