【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体量测/检测，特别涉及应用于一种半导体测量设备及半导体工艺系统。
技术介绍
1、在半导体设计、制造、封装中的各个环节都要进行反复多次地检验、测试以确保产品质量，从而研制开发出符合系统要求的器件。从缺陷相关故障的影响成本从ic级别的数十美元，到模块级别的数百美元，乃至应用端级别的数千美元。因此，检测设备从设计验证到整个半导体制造过程都具有无法替代的重要地位。检测设备可以帮助工程师发现、侦测并监控关键的良率偏移，从而加快良率提升并达到更高的产品良率。
2、前道量检测设备：前道量检测对象是工艺过程中的晶圆，它是一种物理性、功能性的测试，用以检测每一步工艺后产品的加工参数是否达到了设计的要求，并且查看晶圆表面上是否存在影响良率的缺陷，确保将加工产线的良率控制在规定的水平之上。
3、前道量检测包含膜厚量测设备、ocd关键尺寸量测、cd-sem关键尺寸量测、光刻校准量测、图形缺陷检测设备等多种前道量检测设备。由于晶圆制造工艺环节复杂，所需要的检测设备种类较多，因此也是所有半导体检测赛道中壁垒最高的环节，单机设备的价格比后道测试设备还高，且不同功能设备价格差异也较大。
4、现有常用晶圆测试中，集成电路测试设备(automatic test equipment，ate)、自动光学检测(automatic optic inspection，aoi)设备和光谱、色度、亮度测试设备通常都是独立分开的。这样，一台测试设备通常只支持一种测试功能。晶圆需要在多台测试设备上转移切换测试，晶圆与探针多次压接
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种半导体测量设备及半导体工艺系统，以解决晶圆需要在多台测试设备上转移切换测试等问题。
2、为达到上述目的，本专利技术在第一方面提出了一种半导体测量设备，包括：
3、检测光路单元，适于提供聚焦到待测晶圆表面的入射光束；
4、分光单元，适于将所述入射光束在待测晶圆表面激发的出射光束分为至少两条测量光路，分别进入不同的检测/量测接收端，以进行缺陷检测、图像聚焦或/和膜厚测量。
5、优选地，所述检测/量测接收端包括光功率探测单元、图像传感单元或光谱探测单元。
6、优选地，所述检测光路单元由光源组件提供入射光束，所述光源组件为一个或者多个独立光源，包括紫外段、可见段或/和红外段。
7、优选地，所述光源组件为同轴照明、明场照明或/和暗场照明。
8、优选地，所述检测/量测接收端接收的方式为光纤耦合或空间直接耦合。
9、优选地，所述检测光路单元由光源组件提供入射光束，所述分光单元包括n块分光镜，依次设置在所述出射光束的光路上，以将出射光束分出n+1条测量光路，分别进入n+1个检测/量测接收端。
10、优选地，所述出射光束通过第一分光镜的分光形成所述第一分光束和第二分光束，所述第一分光束经过依次消色差透镜和柱面镜进入光功率探测单元，用于获得光斑功率，以计算分析物镜离焦量。
11、优选地，所述第二分光束通过管镜和第二分光镜的分光形成第三分光束和第四分光束，所述第三分光束进入图像传感单元，用于获得图像信号信息，或者，所述第三分光束进入光谱探测单元，用于获得薄膜的反射光谱信息。
12、优选地，所述第四分光束通过第三分光镜的分光形成第五分光束和第六分光束，所述第五分光束进入光谱探测单元，用于获得薄膜的反射光谱信息，或者，所述第五分光束进入图像传感单元，用于获得图像信号信息。
13、优选地，所述入射光束通过物镜组件入射至所述待测晶圆的表面上，并在所述待测晶圆的表面形成出射光束入射至所述物镜组件，并经所述物镜组件入射至所述分光单元。
14、优选地，所述入射光束通过第一反射镜进入所述物镜组件，所述出射光束穿过所述物镜后通过第二反射镜进入所述分光单元，所述出射光束还包括出射主光路，所述测量光路通过所述分光单元从所述出射主光路中分出，所述入射光束与所述出射主光路为共光路结构。
15、优选地，还包括晶圆承载台，所述晶圆承载台适于承载待测晶圆位于所述物镜组件下方的xy平面以进行检测，所述物镜组件在z方向上移动以调整与所述待测晶圆的距离，所述z方向与xy平面垂直。
16、优选地，所述晶圆承载台包括传动机构，适于带动晶圆沿x方向平移、y方向平移或/和在xy平面旋转，其中，x方向与所述入射光束在光源和第一反射镜之间的光路平行。
17、优选地，所述检测/量测接收端还包括图像传感单元和线扫相机；
18、通过晶圆传动单元配合所述线扫相机实现线扫采图至所述图像传感单元以检测缺陷。
19、优选地，所述检测/量测接收端还包括图像传感单元和面阵相机；
20、所述面阵相机，可以在膜厚测量的同时采集周围点的图像信息，或者单独进行缺陷检测。
21、优选地，所述晶圆承载台还包括检测工位和等待工位，当检测工位上的第一晶圆检测完毕后，由下片单元进行下片操作，同时上片单元将等待工位的第二晶圆移动至所述检测工位进行检测，同时第三晶圆被上片至所述等待工位。
22、优选地，还包括数据分析单元，适于获取从检测/量测接收端得到的图像信号数据、反射光谱数据或/和光功率数据，以计算处理得到晶圆缺陷、表面薄膜信息或/和离焦量。
23、优选地，物镜组件包括转换台、第一物镜和第一管镜透镜，所述第一物镜与所述转换台连接，所述第一物镜和所述第一管镜透镜配合实现8倍、20倍、50倍的视场放大，以便检测不同尺寸的缺陷。
24、优选地，所述第一物镜的焦距为25mm、10mm或4mm，所述第一管镜透镜的焦距为200mm。
25、优选地，所述接收端还包括：光谱仪、cmos、ccd、二极管检测阵列、四象限探测器或者信号处理电路，以进行接收和处理不同的反射光信号。
26、优选地，所述接收端为光纤或直接耦合的方式接收反射光，其中光纤方式包括采用一分多的方式将宽光谱分入到对应接收器中，以便一次性采集数据并进行多种分析。
27、优选地，所述分光单元为宽波段镀膜元件和/或点格分光镜。
28、优选地，所述分光单元的分光波段为190～1500nm。
29、优选地，所述第一反射镜和第二反射镜的反射波段为190～1500nm。
30、本专利技术的技术方案还提供了一种半导体工艺系统，包括：工艺装置和量测/测量装置；
31、所述工艺装置适于对晶圆进行半导体制程的处理或者加工；
32、所述量测/测量装置包括如上所述的半导体测量设备，所述半导体测量设备适于对所述工艺装置处理或者加工后的晶圆进行检测，以判断所述第一半导体制程的处理或者加工是否达标；
33、若不达标则再将所述晶圆移动至所述工艺装置进行处理或者加工。
34、优选地，所述工艺装置进行的半导体制本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半导体测量设备，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的半导体测量设备，其特征在于，所述检测/量测接收端包括光功率探测单元、图像传感单元或光谱探测单元。
3.根据权利要求1所述的半导体测量设备，其特征在于，所述检测光路单元由光源组件提供入射光束，所述光源组件为一个或者多个独立光源，包括紫外段、可见段或/和红外段。
4.根据权利要求3所述的半导体测量设备，其特征在于，所述光源组件为同轴照明、明场照明或/和暗场照明。
5.根据权利要求3所述的半导体测量设备，其特征在于，所述检测/量测接收端接收的方式为光纤耦合或空间直接耦合。
6.根据权利要求2所述的半导体测量设备，其特征在于，所述检测光路单元由光源组件提供入射光束，所述分光单元包括n块分光镜，依次设置在所述出射光束的光路上，以将出射光束分出n+1条测量光路，分别进入n+1个检测/量测接收端。
7.根据权利要求6所述的半导体测量设备，其特征在于，所述出射光束通过第一分光镜的分光形成所述第一分光束和第二分光束，所述第一分光束经过依次消色差透镜和柱面镜进入
8.根据权利要求7所述的半导体测量设备，其特征在于，所述第二分光束通过管镜和第二分光镜的分光形成第三分光束和第四分光束，所述第三分光束进入图像传感单元，用于获得图像信号信息，或者，所述第三分光束进入光谱探测单元，用于获得薄膜的反射光谱信息。
9.根据权利要求8所述的半导体测量设备，其特征在于，所述第四分光束通过第三分光镜的分光形成第五分光束和第六分光束，所述第五分光束进入光谱探测单元，用于获得薄膜的反射光谱信息，或者，所述第五分光束进入图像传感单元，用于获得图像信号信息。
10.根据权利要求1所述的半导体测量设备，其特征在于，所述入射光束通过物镜组件入射至所述待测晶圆的表面上，并在所述待测晶圆的表面反射形成出射光束入射至所述物镜组件，并经所述物镜组件入射至所述分光单元。
11.根据权利要求10所述的半导体测量设备，其特征在于，所述入射光束通过第一反射镜进入所述物镜组件，所述出射光束穿过所述物镜后通过第二反射镜进入所述分光单元，所述出射光束还包括出射主光路，所述测量光路通过所述分光单元从所述出射主光路中分出。
12.根据权利要求11所述的半导体测量设备，其特征在于，还包括晶圆承载台，所述晶圆承载台适于承载待测晶圆位于所述物镜组件下方的XY平面以进行检测；所述物镜组件在Z方向上移动以调整与所述待测晶圆的距离，所述Z方向与XY平面垂直。
13.根据权利要求12所述的半导体测量设备，其特征在于，所述晶圆承载台包括传动机构，适于带动晶圆沿X方向平移、Y方向平移或/和在XY平面旋转，其中，X方向与所述入射光束在光源和第一反射镜之间的光路平行。
14.根据权利要求11所述的半导体测量设备，其特征在于，所述检测/量测接收端还包括图像传感单元和线扫相机；
15.根据权利要求11所述的半导体测量设备，其特征在于，所述检测/量测接收端还包括图像传感单元和面阵相机；
16.根据权利要求10所述的半导体测量设备，其特征在于，所述入射光束通过第三反射镜进入所述物镜组件，所述出射光束穿过所述物镜后通过第三反射镜进入所述分光单元，所述出射光束还包括出射主光路，所述测量光路通过所述分光单元从所述出射主光路中分出，所述入射光束与所述出射主光路为共光路结构。
17.根据权利要求1所述的半导体测量设备，其特征在于，所述晶圆承载台还包括检测工位和等待工位，当检测工位上的第一晶圆检测完毕后，由下片单元进行下片操作，同时上片单元将等待工位的第二晶圆移动至所述检测工位进行检测，同时第三晶圆被上片至所述等待工位。
18.根据权利要求1所述的半导体测量设备，其特征在于，还包括数据分析单元，适于获取从检测/量测接收端得到的图像信号数据、反射光谱数据或/和光功率数据，以计算处理得到晶圆缺陷、表面薄膜信息或/和离焦量。
19.根据权利要求1所述的半导体测量设备，其特征在于，物镜组件包括转换台、第一物镜和第一管镜透镜，所述第一物镜与所述转换台连接，所述第一物镜和所述第一管镜透镜配合实现8倍、20倍、50倍的视场放大，以便检测不同尺寸的缺陷。
20.根据权利要求19所述的半导体测量设备，其特征在于，所述第一物镜的焦距为25mm、10mm或4mm，所述第一管镜透镜的焦距为200mm。
21.根据权利要求1所述的半导体测量设备，其特征在于，所述接收端还包括：光谱仪、CMOS、CCD、二极管...
【技术特征摘要】
1.一种半导体测量设备，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的半导体测量设备，其特征在于，所述检测/量测接收端包括光功率探测单元、图像传感单元或光谱探测单元。
3.根据权利要求1所述的半导体测量设备，其特征在于，所述检测光路单元由光源组件提供入射光束，所述光源组件为一个或者多个独立光源，包括紫外段、可见段或/和红外段。
4.根据权利要求3所述的半导体测量设备，其特征在于，所述光源组件为同轴照明、明场照明或/和暗场照明。
5.根据权利要求3所述的半导体测量设备，其特征在于，所述检测/量测接收端接收的方式为光纤耦合或空间直接耦合。
6.根据权利要求2所述的半导体测量设备，其特征在于，所述检测光路单元由光源组件提供入射光束，所述分光单元包括n块分光镜，依次设置在所述出射光束的光路上，以将出射光束分出n+1条测量光路，分别进入n+1个检测/量测接收端。
7.根据权利要求6所述的半导体测量设备，其特征在于，所述出射光束通过第一分光镜的分光形成所述第一分光束和第二分光束，所述第一分光束经过依次消色差透镜和柱面镜进入光功率探测单元，用于获得光斑功率，以计算分析物镜离焦量。
8.根据权利要求7所述的半导体测量设备，其特征在于，所述第二分光束通过管镜和第二分光镜的分光形成第三分光束和第四分光束，所述第三分光束进入图像传感单元，用于获得图像信号信息，或者，所述第三分光束进入光谱探测单元，用于获得薄膜的反射光谱信息。
9.根据权利要求8所述的半导体测量设备，其特征在于，所述第四分光束通过第三分光镜的分光形成第五分光束和第六分光束，所述第五分光束进入光谱探测单元，用于获得薄膜的反射光谱信息，或者，所述第五分光束进入图像传感单元，用于获得图像信号信息。
10.根据权利要求1所述的半导体测量设备，其特征在于，所述入射光束通过物镜组件入射至所述待测晶圆的表面上，并在所述待测晶圆的表面反射形成出射光束入射至所述物镜组件，并经所述物镜组件入射至所述分光单元。
11.根据权利要求10所述的半导体测量设备，其特征在于，所述入射光束通过第一反射镜进入所述物镜组件，所述出射光束穿过所述物镜后通过第二反射镜进入所述分光单元，所述出射光束还包括出射主光路，所述测量光路通过所述分光单元从所述出射主光路中分出。
12.根据权利要求11所述的半导体测量设备，其特征在于，还包括晶圆承载台，所述晶圆承载台适于承载待测晶圆位于所述物镜组件下方的xy平面以进行检测；所述物镜组件在z方向上移动以调整与所述待测晶圆的距离，所述z方向与xy平面垂直。
13.根据权利要求12所述的半导体测量设备，其特征在于，所述晶圆承载台包括传动机构，适于带动晶圆沿x方向平移、y方向平移或/和在xy平面旋转，其中，x方向与所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：周俊涛，叶薇薇，
申请(专利权)人：匠岭科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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