一種半導(dǎo)體雙通道共享顯微成像設(shè)備及其成像方法與流程

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體檢測(cè)設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體雙通道共享顯微成像設(shè)備及其成像方法。

背景技術(shù)：

1、隨著半導(dǎo)體集成電路的迅速發(fā)展，在晶圓制作完成后，一般需要對(duì)晶圓的缺陷進(jìn)行檢測(cè)。在晶圓缺陷檢測(cè)完成后，如果發(fā)現(xiàn)有缺陷的晶圓，需要調(diào)用彩色相機(jī)對(duì)檢測(cè)出的缺陷進(jìn)行拍照，得到對(duì)應(yīng)的缺陷彩色照片，一般稱之為回拍，方便操作員對(duì)缺陷類型進(jìn)行復(fù)判。

2、然而，在檢測(cè)中回拍的次數(shù)會(huì)隨著缺陷數(shù)量的增加而增加，花費(fèi)的時(shí)間也會(huì)會(huì)相應(yīng)的增加，相應(yīng)的效率也會(huì)下降，因此影響了半導(dǎo)體的產(chǎn)能。

3、其中，影響晶圓檢測(cè)的主要因素是，顯微物鏡與相機(jī)之間的切換效率，例如現(xiàn)有的中國(guó)專利cn202110989155?.2，現(xiàn)有的做法其主要通過顯微物鏡轉(zhuǎn)換器的旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)將檢測(cè)圖像通過分光鏡發(fā)送至預(yù)定的相機(jī)上，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)晶圓的進(jìn)一步檢測(cè)。

4、相應(yīng)的其結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜，顯微物鏡和相機(jī)之間存在對(duì)位基點(diǎn)，因此對(duì)于精度要求較高，那么其轉(zhuǎn)動(dòng)速率也會(huì)隨之降低，同時(shí)還需要配合鎖定結(jié)構(gòu)進(jìn)行保證顯微物鏡和相機(jī)之間的光軸一致。與此同時(shí)，顯微物鏡轉(zhuǎn)換器的設(shè)置也導(dǎo)致檢測(cè)機(jī)構(gòu)的部分體積較大，影響了設(shè)備的運(yùn)輸與安裝，因此一般后期調(diào)試要求也較高。

5、同時(shí)現(xiàn)有的顯微物鏡一般為傾斜設(shè)置，因此還需要分光鏡對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行折射（例如中國(guó)專利cn202211058132?.0），進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的接收，那么在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，對(duì)于信號(hào)的衰減（即圖像的成型）以及定位的精準(zhǔn)度也更高，因此調(diào)試程序較為復(fù)雜，因此造成了該類檢測(cè)設(shè)備造價(jià)較高的問題。

6、特別是對(duì)于晶圓的微細(xì)半導(dǎo)體芯片后端檢查，即晶圓加工后實(shí)際是由矩陣排列的半導(dǎo)體芯片組成。

7、具體是芯片顆粒在每次曝光成后，都需要對(duì)本次光刻圖案和線路，進(jìn)行多維度的無損化視覺檢查，查出芯片顆粒的劃痕、溢膠、損傷及殘缺等各種不良。嚴(yán)格控制不良品流入下一道制程，影響芯片品質(zhì)，產(chǎn)生生產(chǎn)浪費(fèi)。

8、在視覺檢查過程中，有幾個(gè)核心的技術(shù)難題需要攻克：

9、1.除了多樣性照明光源外，更需要有復(fù)雜多樣性的顯微成像系統(tǒng)才能滿足：快速掃描查找→定位→復(fù)判→確認(rèn)標(biāo)記；

10、2.多樣的光學(xué)成像系統(tǒng)，具有彩色和黑白分別拍照的功能，這就需要有兩套獨(dú)立的光學(xué)顯微成像系統(tǒng)；

11、3.兩套成像系統(tǒng)都要有不同倍率的光學(xué)成像顯微物鏡可切換選擇，才能滿足實(shí)際應(yīng)用需求；

12、4.在彩色與黑白兩套成像系統(tǒng)及成像顯微物鏡之間切換之后（當(dāng)系統(tǒng)在掃描出現(xiàn)不良品時(shí)，可能需要反復(fù)確定例如同一顯微物鏡，不同相機(jī)或調(diào)整不同顯微物鏡進(jìn)而提高單一圖像的圖像分辨率，進(jìn)而提高判斷率例如在后期加工中，確定是否該工序依舊存在不良），要能快速準(zhǔn)確的定位到同一選定目標(biāo)上；

13、為解決上述使用要求和技術(shù)難點(diǎn)，目前所采用的方式，

14、一般是用1套5孔的“轉(zhuǎn)塔式”臂輪+5個(gè)倍率的金相顯微物鏡，接入大面陣黑白ccd描成像?;

15、另1套5孔的“轉(zhuǎn)塔式”臂輪+5個(gè)倍率的金相顯微物鏡（相同的），接入小面陣彩色ccd描成像?，進(jìn)行機(jī)械式的平行疊加組合而成，其缺點(diǎn)顯而易見——一樣配置使用，但是成本高昂；

16、機(jī)械式組合疊加，所占用的設(shè)備空間增大一倍，設(shè)備的制作難度加大，精準(zhǔn)度降低；彩色與黑白兩套5孔光學(xué)成像系統(tǒng)光學(xué)中心距較遠(yuǎn)，切換調(diào)用時(shí)間長(zhǎng)（即還包括了對(duì)焦，中心距越長(zhǎng)，那么調(diào)距地切換越慢），生產(chǎn)效率低下。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的是提出一種半導(dǎo)體雙通道共享顯微成像設(shè)備及其成像方法，旨在通過在轉(zhuǎn)塔設(shè)置高精度的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，并使用旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置配合轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)5孔顯微物鏡，與此同時(shí)，轉(zhuǎn)塔上端集成彩色與黑白兩套成像裝置，5個(gè)顯微物鏡可任意與成像裝置組合使用，切換倍率后的光學(xué)中心的重復(fù)定位精度高，與此同時(shí)，兩套光學(xué)顯微物鏡的中心距離近，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，移動(dòng)距離近，精度高，與此同時(shí)，設(shè)備的生產(chǎn)成本以及調(diào)試成本更低，有效提高了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種半導(dǎo)體雙通道共享顯微成像設(shè)備，包括：

3、機(jī)架；

4、平臺(tái)，所述平臺(tái)設(shè)于機(jī)架上，所述平臺(tái)包括y軸移動(dòng)架、設(shè)于y軸移動(dòng)架的第一x軸移動(dòng)架以及設(shè)于y軸移動(dòng)架的承載座，所述承載座用于放置產(chǎn)品；

5、立柱，所述立柱從機(jī)架向上延伸設(shè)置，所述立柱設(shè)有z軸移動(dòng)架以及設(shè)于z軸移動(dòng)架的第二x軸移動(dòng)架，

6、所述第二x軸移動(dòng)架設(shè)有朝平臺(tái)方向延伸的固定座，所述固定座位于承載座的上方位置；

7、所述固定座的下壁設(shè)有樞轉(zhuǎn)設(shè)置的轉(zhuǎn)盤，所述轉(zhuǎn)盤水平設(shè)置，且所述轉(zhuǎn)盤設(shè)有多個(gè)間隔設(shè)置的顯微物鏡，固定座的中部設(shè)有驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的dd馬達(dá)，

8、所述dd馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)精度為±1.5角秒，所述dd馬達(dá)用于帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤360度旋轉(zhuǎn)；

9、所述固定座設(shè)有與轉(zhuǎn)盤相對(duì)設(shè)置的固定塔盤，所述固定塔盤設(shè)有兩組間隔設(shè)置的成像模組，所述成像模組包括設(shè)有成像通道的筒體、設(shè)于筒體上端的相機(jī)模組以及設(shè)于筒體的光源，所述光源用于對(duì)聚焦物面打光；

10、兩成像模組包括黑白相機(jī)模組和彩色相機(jī)模組；

11、所述顯微物鏡的光軸、黑白相機(jī)模組的光軸和彩色相機(jī)模組的光軸均豎直設(shè)置；

12、當(dāng)dd馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)預(yù)定的顯微物鏡轉(zhuǎn)動(dòng)至與黑白相機(jī)模組和/或彩色相機(jī)模組的相配合，并使預(yù)定的顯微物鏡的光軸與黑白相機(jī)模組的光軸和/或彩色相機(jī)模組的光軸重合。

13、一種半導(dǎo)體雙通道共享顯微成像設(shè)備的成像方法，采用上述的半導(dǎo)體雙通道共享顯微成像設(shè)備；

14、包括：

15、s1、確定檢測(cè)第一基準(zhǔn)位，所述黑白相機(jī)模組獲取第一黑白顯微圖像，并獲取瑕疵位，并對(duì)瑕疵位標(biāo)記第一位置；

16、s2：獲取第一位置后，所述第二x軸移動(dòng)架驅(qū)動(dòng)彩色相機(jī)模組移動(dòng)至第一基準(zhǔn)位，與此同時(shí)，選擇調(diào)整彩色相機(jī)模組的顯微物鏡，進(jìn)而調(diào)整彩色相機(jī)模組的倍率，進(jìn)行更精細(xì)的成像放大拍照；

17、所述彩色相機(jī)模組獲取第二彩色顯微圖像，并對(duì)第一位置進(jìn)行二次標(biāo)記為第二位置；

18、s3：根據(jù)瑕疵位的尺寸以及數(shù)據(jù)，控制裝置控制y軸移動(dòng)架和第一x軸移動(dòng)架帶動(dòng)承載座移動(dòng)，并使瑕疵位移動(dòng)至聚焦中心；

19、s4：黑白相機(jī)模組或/彩色相機(jī)模組調(diào)整物鏡倍率，并對(duì)瑕疵位進(jìn)一步獲取第二黑白顯微圖像或第二彩色顯微圖像。

20、該設(shè)備具有以下優(yōu)點(diǎn)：

21、1、獲取基準(zhǔn)位更簡(jiǎn)單流暢，切換效率更高；在具體的使用時(shí)，當(dāng)晶圓放置于承載座時(shí)，y軸移動(dòng)架和第一x軸移動(dòng)架帶動(dòng)固定座移動(dòng)晶圓的基準(zhǔn)位，當(dāng)獲取了預(yù)定的圖像后，圖像在晶圓的預(yù)定位置發(fā)現(xiàn)瑕疵（控制裝置標(biāo)記第一基準(zhǔn)位），那么可以根據(jù)瑕疵的位置，通過第一x軸移動(dòng)架和第一y軸移動(dòng)架件第一基準(zhǔn)位移動(dòng)至黑白相機(jī)模組或彩色相機(jī)模組的圖像中心并調(diào)整顯微物鏡，然后黑白相機(jī)模組或彩色相機(jī)模組對(duì)放大后的第一基準(zhǔn)位標(biāo)記第二基準(zhǔn)位；

22、那么通過雙x軸、y軸和y軸的配合，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品以及顯微成像設(shè)備的快速配合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高速移動(dòng)以及高速圖像獲取，進(jìn)而有效提高檢測(cè)效率；

23、避免了現(xiàn)有的設(shè)備，需要調(diào)整顯微物鏡、分光鏡等步驟（即兩個(gè)步驟，同時(shí)只能一個(gè)相機(jī)獲取圖像），進(jìn)而提高了檢測(cè)效率，其中分光鏡在調(diào)整時(shí)，那么相機(jī)也需要重新對(duì)焦，雖然其時(shí)間間隙較短，但是當(dāng)產(chǎn)品數(shù)量較大時(shí)，其時(shí)間累計(jì)也會(huì)增加，進(jìn)而降低了檢測(cè)效率；

24、2、圖像獲取系統(tǒng)高度更低，其包括了成像模組和顯微物鏡，成像模組和顯微物鏡之間的間隙更小，同時(shí)顯微物鏡嵌于轉(zhuǎn)盤，與現(xiàn)有的轉(zhuǎn)塔相比其厚度更小，且不需要設(shè)置分光鏡，因此有效縮小了設(shè)備的體積，其占用空間更小，因此固定座和承載座調(diào)整位置時(shí)更流暢，首先固定座的承重更小，因此行程精度可以更高，因此圖像獲取精度更穩(wěn)定；

25、3、采用在筒體一體成型光源，避免了現(xiàn)有的顯微設(shè)備，光源設(shè)置較為復(fù)雜的問題，現(xiàn)有的一般設(shè)置在分光鏡或者與分光鏡配合；

26、4、dd馬達(dá)作為變倍裝置（即顯微物鏡組合）的驅(qū)動(dòng)核心部件，在360度回轉(zhuǎn)角度中，自身?yè)碛?00多萬線的物理細(xì)分能力（可以理解為每一幀的轉(zhuǎn)動(dòng)角度越小，那么光軸與光軸之間的重合度則越高，那么對(duì)焦的精準(zhǔn)度以及圖像獲取清晰率也越高），可達(dá)±1.5角秒的絕對(duì)定精度和≤3um以下的徑向及軸跳動(dòng)精度；

27、那么轉(zhuǎn)盤和固定塔盤之間不需要定位結(jié)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)顯微物鏡光軸和相機(jī)模組光軸的重合，進(jìn)而保證了顯微圖像的精度，進(jìn)而使相機(jī)的光學(xué)焦距變倍更快，進(jìn)而提高了檢測(cè)效率。