一种用于晶圆宏观缺陷检测的显微装置的制作方法

本发明涉及显微检测装置，具体涉及一种用于晶圆宏观缺陷检测的显微装置。

背景技术：

1、晶圆宏观缺陷检测技术是一种典型的自动光学检测方法(aoi)，其以光学原理为基础，主要方法是通过设计照明系统来照亮被测量对象，可分为明场、暗场、透射场等不同的照明模式。成像系统对被测对象进行图像采集，通过传感器将采集到的被测对象的光信息转换为数字信号，交由计算机进行下一步的处理。这涉及到仪器平台精确的定位和运动控制，以及照明光源、光机镜头和图像采集探测器的选型，其中工业相机、光机镜头、照明光源等可根据实际需求任意搭配，灵活运用。

2、晶圆宏观缺陷检测设备主要检测晶圆在外观上呈现出来的缺陷，包括损伤、划痕等图形缺陷和光学尺寸缺陷等。根据晶圆检测设备的市场数据，晶圆宏观缺陷检测设备占了2/3的市场份额，市场对于晶圆宏观缺陷检测的需求非常大。国外的晶圆宏观检测设备技术未公开，垄断程度较大，因此价格高昂。国内对于此项技术的研究尚不成熟，市场上的晶圆宏观检测设备国产化率比较低，尚未发现能够在非接触的情况下对晶圆表面进行快速扫描，通过高分辨率图像分析技术，识别出晶圆表面的缺陷，包括裂纹、划痕、斑点、气泡等的装置。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提高晶圆宏观缺陷的检测速率和准确率；以及如何在非接触的情况下对晶圆表面进行快速扫描，通过高分辨率图像分析技术，识别出晶圆表面的缺陷，包括裂纹、划痕、斑点、气泡等。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、本发明提供了一种用于晶圆宏观缺陷检测的显微装置，包括照明单元、无限远成像单元和相机单元，所述照明单元与检测目标产品对应布置并向检测目标产品上照射光线，所述无限远成像单元设于相机单元与检测目标产品之间，所述检测目标产品反射的光线经过无限远成像单元并成像于相机单元；

4、所述照明单元包括光源，从光源至检测目标产品的光路方向依次设有第一透镜、可调光阑、第二透镜和滤光片轮；

5、所述无限远成像单元包括成像筒镜和无限远显微物镜，从检测目标产品至相机单元的光路上依次设有所述无限远显微物镜和成像筒镜。

6、本发明的有益效果是：

7、采用本发明，能够在非接触的情况下对晶圆表面进行快速扫描，通过高分辨率图像分析，识别出晶圆表面的缺陷，包括裂纹、划痕、斑点、气泡等，提高了晶圆宏观缺陷的检测速率和准确率。

8、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

9、进一步的，所述滤光片轮至检测目标产品的光路上或检测目标产品至无限远显微物镜的光路上设有第一偏振片，所述无限远显微物镜至成像筒镜的光路上设有第二偏振片，第一偏振片与第二偏振片相互呈正交状态，第一偏振片至第二偏振片之间的光路上设有微分干涉棱镜。

10、能够观察到样品的高分辨率细节，在无需染色的情况下观察样品的不同特征，展示出物体的凹凸层级关系。

11、进一步的，还包括自动对焦传感器、二向色镜和竖直运动机构，二向色镜位于微分干涉棱镜与成像筒镜之间，自动对焦传感器正对二向色镜的反射光路；自动对焦传感器与竖直运动机构信号连接并能控制竖直运动机构沿着无限远显微物镜的光路方向，无限远显微物镜安装在竖直运动机构上。

12、自动对焦传感器可对无限远显微物镜与检测目标产品之间的距离进行实时计算并精确控制，使无限远显微物镜快速、准确地对焦，同时避免图像模糊、虚化等问题，达到提高图像质量，提高拍摄效率的目的。

13、进一步的，所述第一偏振片设于滤光片轮至检测目标产品的光路上。

14、进一步的，所述滤光片轮至检测目标产品的光路上还设有第一分束镜，所述无限远显微物镜设于光源的光线经第一分束镜反射至检测目标产品的光路上，所述成像筒镜设于检测目标产品的光线经第一分束镜透射至相机单元的光路上。

15、光源发出的光经无限远显微物镜后成为平行光照在检测目标产品上，最后在成像筒镜入光口成像达到柯勒照明效果照，并且其反射光的损失小；两处可调光阑分别为孔径光阑和视场光阑，其中孔径光阑有一定的调节亮度功能，其主要功能是通过调节孔径大小改变透镜的na值；视场光阑可以改变视场大小，即照明区域的大小；照明单元与无限远成像单元共用一个无限远显微物镜，结构紧凑。

16、进一步的，所述相机单元包括直线运动机构、黑白相机和彩色相机，黑白相机和彩色相机设于直线运动机构背离成像筒镜一侧；直线运动机构的运动方向垂直于成像筒镜的光路方向，直线运动机构的移动端沿自身运动方向包括三个工位，其中第一工位空置，第二工位装有第二分束镜，第三工位装有第一反射镜；黑白相机、彩色相机中任一个正对成像筒镜的光路，另一个正对第二分束镜和第一反射镜的反射光路。

17、控制直线运动机构可选择三个工位中的一个正对成像筒镜，便于分别控制检测目标产品的图像进入不同相机，实现可以分别或同时得到黑白/彩色成像的目的，提高检测速率和准确度。

18、进一步的，所述黑白相机和彩色相机为cmos相机。

19、进一步的，还包括离轴光源，离轴光源的光路朝向检测目标产品，离轴光源的光路与无限远显微物镜至检测目标产品的光路的夹角为锐角。

20、离轴光源直接为检测目标产品提供暗场光源。

21、进一步的，所述可调光阑第一透镜至第二透镜的光路方向布置沿有两个；两个可调光阑之间的光路上设有第二反射镜。

22、两处可调光阑分别为孔径光阑和视场光阑，其中孔径光阑有一定的调节亮度功能，其主要功能是通过调节孔径大小改变透镜的na值；视场光阑可以改变视场大小，即照明区域的大小。

23、进一步的，所述滤光片轮包括红色、绿色和蓝色的滤光片。

24、便于针对不同的晶圆切换不同波长的光线对缺陷进行检测。还可以包括用于通过白光的空格。

技术特征：

1.一种用于晶圆宏观缺陷检测的显微装置，其特征在于：包括照明单元(1)、无限远成像单元(2)和相机单元(3)，所述照明单元(1)与检测目标产品(4)对应布置并向检测目标产品(4)上照射光线，所述无限远成像单元(2)设于相机单元(3)与检测目标产品(4)之间，所述检测目标产品(4)反射的光线经过无限远成像单元(2)并成像于相机单元(3)；

2.根据权利要求1所述的一种用于晶圆宏观缺陷检测的显微装置，其特征在于：所述滤光片轮(15)至检测目标产品(4)的光路上或检测目标产品(4)至无限远显微物镜(21)的光路上设有第一偏振片(23)，所述无限远显微物镜(21)至成像筒镜(22)的光路上设有第二偏振片(24)，第一偏振片(23)与第二偏振片(24)相互呈正交状态，第一偏振片(23)至第二偏振片(24)之间的光路上设有微分干涉棱镜(25)。

3.根据权利要求2所述的一种用于晶圆宏观缺陷检测的显微装置，其特征在于：还包括自动对焦传感器(28)、二向色镜(27)，二向色镜(27)位于微分干涉棱镜(25)与成像筒镜(22)之间，自动对焦传感器(28)正对二向色镜(27)的反射光路；自动对焦传感器(28)与竖直运动机构信号连接并能控制竖直运动机构沿着无限远显微物镜(21)的光路方向运动，无限远显微物镜(21)安装在竖直运动机构上。

4.根据权利要求2所述的一种用于晶圆宏观缺陷检测的显微装置，其特征在于：所述第一偏振片(23)设于滤光片轮(15)至检测目标产品(4)的光路上。

5.根据权利要求1或4所述的一种用于晶圆宏观缺陷检测的显微装置，其特征在于：所述滤光片轮(15)至检测目标产品(4)的光路上还设有第一分束镜(26)，所述无限远显微物镜(21)设于光源(11)的光线经第一分束镜(26)反射至检测目标产品(4)的光路上，所述成像筒镜(22)设于检测目标产品(4)的光线经第一分束镜(26)透射至相机单元(3)的光路上。

6.根据权利要求1所述的一种用于晶圆宏观缺陷检测的显微装置，其特征在于：所述相机单元(3)包括直线运动机构(31)、黑白相机(32)和彩色相机(33)，黑白相机(32)和彩色相机(33)设于直线运动机构(31)背离成像筒镜(22)一侧；直线运动机构(31)的运动方向垂直于成像筒镜(22)的光路方向，直线运动机构(31)的移动端沿自身运动方向包括三个工位，其中第一工位空置，第二工位装有第二分束镜(34)，第三工位装有第一反射镜(35)；黑白相机(32)、彩色相机(33)中任一个正对成像筒镜(22)的光路，另一个正对第二分束镜(34)和第一反射镜(35)的反射光路。

7.根据权利要求1所述的一种用于晶圆宏观缺陷检测的显微装置，其特征在于：所述黑白相机(32)和彩色相机(33)为cmos相机。

8.根据权利要求1所述的一种用于晶圆宏观缺陷检测的显微装置，其特征在于：还包括离轴光源(5)，离轴光源(5)的光路朝向检测目标产品(4)，离轴光源(5)的光路与无限远显微物镜(21)至检测目标产品(4)的光路的夹角为锐角。

9.根据权利要求1所述的一种用于晶圆宏观缺陷检测的显微装置，其特征在于：所述可调光阑(13)第一透镜(12)至第二透镜(14)的光路方向布置沿有两个；两个可调光阑(13)之间的光路上设有第二反射镜(16)。

10.根据权利要求1所述的一种用于晶圆宏观缺陷检测的显微装置，其特征在于：所述滤光片轮(15)包括红色、绿色和蓝色的滤光片。

技术总结
本发明提供了一种用于晶圆宏观缺陷检测的显微装置，包括照明单元、无限远成像单元和相机单元；所述照明单元包括光源，从光源至检测目标产品的光路方向依次设有第一透镜、可调光阑、第二透镜和滤光片轮；所述无限远成像单元包括成像筒镜和无限远显微物镜，从检测目标产品至相机单元的光路上依次设有所述无限远显微物镜和成像筒镜。采用本发明，能够在非接触的情况下对晶圆表面进行快速扫描，通过高分辨率图像分析，识别出晶圆表面的缺陷，包括裂纹、划痕、斑点、气泡等，提高了晶圆宏观缺陷的检测速率和准确率。

技术研发人员：李楠,刘欣,王爽,王馨莹,林涛,李军,张朝前
受保护的技术使用者：北京兆维电子（集团）有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14