一种检测设备的制作方法

1.本实用新型涉及检测技术领域，特别是涉及一种检测设备。


背景技术：

2.请参考图1，现有的晶圆检测设备为了提高检测精度，一般都具有明场光源2’、暗场光源3’和成像设备4’，同时也可以满足不同种类晶圆1’缺陷的检测需求。
3.请参考图2，当前晶圆检测设备通常存在每一路光路拍到的图像5’呈现中心亮两侧暗的问题，导致拼接后在图像拼接处有接缝产生。该现象影响人对晶圆背面缺陷判断产生误判，同时也会降低系统自动识别中缺陷灵敏度的检测。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种检测设备，该检测设备能够获取亮度均匀的图像，从而提高检测精度。
5.本实用新型提供一种检测设备，所述检测设备包括明场照明部件和信息采集组件，所述明场照明部件用于对待测物进行照射，所述信息采集组件用于对所述待测物的反射光进行采集和处理；所述信息采集组件具有物方远心结构的成像镜头，并且当所述明场照明部件处于工作状态时，所述成像镜头的成像光路垂直于所述待测物的待测面，且所述成像镜头的成像光路与所述照明部件出光口的主光路平行。
6.可选的，所述明场照明部件的位置可在第一工位和第二工位之间可选择性地切换，当所述明场照明部件位于所述第一工位时，所述明场照明部件出光口的主光线射到所述成像镜头的成像光路的视场位置，并与成像主光线重合；当所述明场照明部件位于所述第二工位时，所述明场照明部件退出成像光路。
7.可选的，所述明场照明部件包括光源和分光片，所述光源射出的光线经所述分光片后部分能够垂直照射至所述待测物，经所述待测物反射的反射光线部分经所述分光片透射进入所述成像镜头，所述分光片与所述光源射出的光线之间形成的夹角为45
°
。
8.可选的，还包括暗场照明部件，所述暗场照明部件的出光口主光轴与所述待测物的待测面之间的入射角范围为70至85
°
。
9.可选的，所述明场照明部件或/和所述暗场照明部件的光源包括单色光源或者rgb三色光源或者rgbw四色光源，所述明场照明部件或/和暗场照明部件的光源颜色根据目标图像信噪比选取。
10.可选的，所述检测设备还包括驱动部件，所述驱动部件被配置为驱动所述待测物沿预定轨迹平移；所述信息采集组件具有至少一个成像光路，每个所述成像光路对应一个视场，所述信息采集组件被配置为在所述待测物平移过程中对所述待测物进行扫描。
11.可选的，所述待测物为晶圆，所述驱动部件能够驱动所述晶圆沿第一方向和第二方向平移，其中第一方向和第二方向相互垂直。
12.可选的，所述信息采集组件具有至少两个成像光路，所述成像光路对应的所述视
场为线视场，各所述线视场共线。
13.可选的，所述信息采集组件包括与所述成像光路相对应的成像设备单元，每一所述成像设备单元包括所述成像镜头和线扫描相机。
14.可选的，所述信息采集组件具有两个成像光路，两个所述成像光路对应的两个所述线视场覆盖长度大于或者等于所述晶圆的半径。
15.本实用新型中的信息采集组件用于对待测物的反射光进行采集和处理。信息采集组件通常包括成像镜头和相机，本实用新型中的成像镜头为物方远心结构的成像镜头。这样各成像镜头所对应的主光线平行，避免了晶圆背面多层反射率随角度变化的问题，均匀性更好，提高检测精度。
16.同时将明场照明部件处于工作状态时，成像镜头的成像光路垂直于待测物且与照明部件出光口的主光路平行，可以大幅提高明场照明部件的照明效率，获得较高对比度的明场图像，提高检测结果的准确性。
附图说明
17.图1为现有技术中晶圆检测设备的结构示意图；
18.图2为图1所示晶圆检测设备的扫描图像；
19.图3为本实用新型所提供检测设备的一种具体实施例的结构示意图；
20.图4为图3所示检测设备的正视图；
21.图5为图3所示检测设备的明场照明部件处于第一工位工作的示意图；
22.图6为图3所示检测设备的暗场照明部件处于工作状态的示意图；
23.图7为本实用新型所提供检测设备的俯视图，其中示出了晶圆的平移运动路径图；
24.图8为本实用新型所提供检测设备扫描晶圆后获取的图像示意图。
25.其中图1和图2中附图标记说明：
26.晶圆1’；明场光源2’；暗场光源3’；成像部件4’；图像5’；
27.其中图3至图8中附图标记说明：
28.晶圆1；图像6；
29.明场照明部件2；光源21；分光片22；
30.暗场照明部件3；
31.信息采集组件4；成像设备单元40；成像镜头41；线扫描相机42；第一视场4a；第二视场4b；
32.支撑部件5；
33.成像主光线z2，明场主光线z1，暗场照明光线z3。
具体实施方式
34.针对背景技术中当前晶圆1’拼接后的图像5’在拼接处有接缝的技术问题，本文进行了深入研究，研究发现：当前方案中物方视场主光线互不平行，请参考图1所示，图1中示出了两支光路，两光路视场收尾相接，形成一条更长的线状视场，但是每一个视场的主光路互不平行，例如其中一个光路中的边缘主光线s1和s2显然是不平行的，视场越大，只用中心视场主光线与镜头中轴平行，视场越大，主光线与镜头中轴的角度就越大，边缘视场的主光
线角度最大。
35.晶圆背面的反射特性通常为镜面反射，并且还附有多层薄膜，多层薄膜是的光线发生干涉反射效应。该效应使得反射率和反射光谱随角度变化，对于非远心成像结构，不同视场主光线角度不同，导致最终反射率随视场变化，最终形成的扫描图像请参考图2。
36.在上述发现的基础上，本技术进行了大量试验，最终提出了解决上述技术方案的技术手段。
37.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
38.不失一般性，以待测物为晶圆为例进行说明，可以理解，待测物为其他部件时，检测原理及过程与此类似，不再重复说明。
39.请参考图3至图8，图3为本实用新型所提供检测设备的一种具体实施例的结构示意图；图4为图3所示检测设备的正视图；图5为图3所示检测设备的明场照明部件处于第一工位工作的示意图；图6为图3所示检测设备的暗场照明部件处于工作状态的示意图；图7为本实用新型所提供检测设备的俯视图，其中示出了晶圆的平移运动路径图；图8为本实用新型所提供检测设备扫描晶圆后获取的图像示意图。
40.该实施例中，检测设备包括明场照明部件、暗场照明部件和信息采集组件。
41.其中，明场照明部件2用于对待测物进行照射，明场照明部件2可以包括光源21，光源21可以为单色光源或者rgb(rgb为英文单词red、green、blue的首字母，中文意思为红绿蓝)三色光源或者rgbw(rgbw为英文单词red、green、blue、white的首字母，中文意思为红绿蓝白)四色光源其中一者或者几者。光源可以为led灯，当然也可以为其他形式的灯。光源颜色的选取可以根据具体的待测物及试验环境进行合理选取，只要能够提供目标信噪比即可。
42.同理，暗场照明部件3的光源的选取可以参考明场照明部件2，其也可以为单色光源或者rgb(rgb为英文单词red、green、blue的首字母，中文意思为红绿蓝)三色光源或者rgbw(rgbw为英文单词red、green、blue、white的首字母，中文意思为红绿蓝白)四色光源其中一者或者几者。光源可以为led灯，当然也可以为其他形式的灯。光源颜色的选取可以根据具体的待测物及试验环境进行合理选取，只要能够提供目标信噪比即可。
43.明场照明部件2和暗场照明部件3的区别在于，明场照明部件2的明场主光线z1经待测物反射后进入信息采集组件4，以获得比较明亮的待测物的图像6，而暗场照明部件3发出的暗场主光线z3的反射光线不进入信息采集组件4，而是经待测物表面的漫反射光线进入信息采集组件4，此时获得待测物的图像比较暗。结合明场照明部件2和暗场照明部件3两种情境下所获得的图像对待测物表面分析，能够比较全面知晓待测物表面缺陷。
44.本实用新型中的信息采集组件4用于对待测物的反射光进行采集和处理。信息采集组件4通常包括成像镜头41和相机42，本实用新型中的成像镜头41为物方远心结构的成像镜头。这样各成像镜头41所对应的主光线平行，避免了晶圆背面多层反射率随角度变化的问题，均匀性更好。
45.同时将明场照明部件2处于工作状态时，成像镜头41的成像光路垂直于待测物的待测面，并且成像镜头41的成像光路与明场照明部件出光口的主光路平行，可以大幅提高明场照明部件2的照明效率，获得较高对比度的明场图像，提高检测结果的准确性。
46.在一种具体示例中，明场照明部件2的位置可在第一工位w1和第二工位w2之间选择性地切换，当然，明场照明部件2位置的切换可以通过动力部件驱动，也可以通过人工手动驱动，本文不做限制。当明场照明部件2位于第一工位w1时，明场照明部件2出光口的主光线射到成像镜头41的成像光路的视场位置，并与成像主光线z2重合；当明场照明部件2位于第二工位w2时，明场照明部件2退出成像光路。
47.上述实施例中，明场照明部件2的位置能够在第一工位w1和第二工位w2之间切换，这样在明场照明部件2不工作时可以退出明场区域，避免妨碍暗场照明部件3工作，晶圆背面散射的暗场光线直接射进成像镜头41，避免能量损失。
48.在一种具体示例中，明场照明部件2除了光源，还包括分光片22，光源射出的光线经分光片22后部分能够垂直照射至待测物，经待测物反射的反射光线部分经分光片22透射进入成像镜头41，例如光源射处的光线可以平行于晶圆的背面，经分光片22分光后部分光线垂直照射至晶圆的背面。其中分光片22与光源射出的光线之间形成的夹角可以为45
°
。当然，在实现上述效果的前提下，分光片22与光源射出的光线之间形成的夹角也可以为其他角度。
49.其中，光源是不能无限大的，成像光路所对应的视场也不是无限大的，通常不能一次完全覆盖晶圆的背面，本实用新型中的检测设备还包括驱动部件(图中未示出)，驱动部件用于驱动待测物沿预定轨迹平移；信息采集组件4具有至少一个成像光路，每个成像光路对应一个视场，信息采集组件4在待测物平移过程中对待测物进行扫描。晶圆在平移过程中，信息采集组件4完成对晶圆整个背面的扫描。
50.如上所述，该检测设备在对晶圆进行检测时，采用的是在平面内移动晶圆1的方式，而并非移动信息采集组件4或明场照明部件2，机构简单且成像质量高。
51.通常，晶圆由吸盘或夹持部件或支撑部件5(吸盘或夹持方式图中未示出)吸附或夹持或支撑定位，所以，实际操作时，驱动部件带动晶圆1运动。驱动部件可以为任何能够实现平移的部件，比如可以为驱动电机等。
52.图3至图7所示方案中，检测设备的信息采集组件410具有两条成像光路，成像光路对应的视场为线视场，各线视场共线。在一种具体示例中，驱动部件能够驱动晶圆沿第一方向和第二方向平移，其中第一方向和第二方向相互垂直。例如，在一种具体示例中晶圆的直径为300mm，两支成像光路的光路光轴距离150mm，每支光路的瞬时线视场为80mm。两支成像光路并排摆放，即两个线视场共线。晶圆在驱动部件的带动下沿图中箭头所示移动。由下端开始点晶圆向上移动300mm，可以完成晶圆80mm+80mm的视场扫描。扫描一次后，向右侧或者做成移动75mm，再向下移动300mm，又完成80mm+80mm的视场扫描。两次扫描后可产生4幅扫描图像，拼接后即为晶圆背面的全部扫描图像。
53.当然，根据实际应用需求，成像光路对应的视场也可以为其他形式，不局限于线视场，只要能够满足检测需求即可。另外，晶圆的半径、线视场的长度不局限于以上描述。
54.线视场检测效果较佳，且所对应的设备结构简单。
55.具体地，信息采集组件4包括与成像光路相对应的成像设备单元，也就是说，一个成像光路对应一个成像设备单元，图7示方案中，第一个成像光路对应第一视场4a，第二个成像光路对应第二视场4b，具体地，第一视场4a和第二视场4b可以大约相等，二者中心光轴之间的间距为两个视场线的长度，两者总长至少能覆盖了晶圆的半径，这样，晶圆平移一
次，第一视场13a和第二视场13b扫描的区域至少覆盖半个晶圆，晶圆来回往复一次即能够对晶圆的各部位都进行扫描检测。
56.需要指出的是，图中只是示例性地示出了信息采集组件4具有两个成像光路，以及两个成像光路对应的线视场与晶圆半径之间的一种情形，可以理解，实际设置时，信息采集组件4也可以只具有一个成像光路，该成像光路对应的线视场至少覆盖晶圆的半径或直径，或者，信息采集组件4可以具有三个或者更多个成像光路，各成像光路均对应一个线视场，在晶圆平移一次或往复两次或n次完成对晶圆整个背面的扫描。
57.每一成像设备单元40包括成像镜头41和线扫描相机。tdi相机响应效率与积分级次有关，通常为单线扫描的128倍或者256倍。本实用新型采用了256级线扫描相机，相应效率大幅提高，弥补了采用物方远心镜头结构na(英文全称为numerical aperture，中文名称数值孔径，简称na)减小导致的能量下降。最终本实用新型的成像光路明场总光效为原方案的2倍，暗场总光效为原方案的4倍。
58.由于线扫描相机为256线，在扫描维度有一定展宽，因此更有利于成像镜头的成像光路垂直于待测物且与照明部件出光口的主光路平行布置。
59.上述各实施例中，暗场照明部件3的出光口主光轴与待测物所处平面之间的入射角范围为70至85
°
，即暗场照明部件3的主光轴与晶圆之间的夹角比较小，产生的图像信噪比越高。
60.当然，图像信噪比可以还可以综合入射角和光源颜色进行调节。
61.以上对本实用新型所提供的一种光源组件及具有该光源组件的检测设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。