一种半导体双通道共享显微成像设备及其成像方法与流程

本发明涉及半导体检测设备领域，特别涉及一种半导体双通道共享显微成像设备及其成像方法。

背景技术：

1、随着半导体集成电路的迅速发展，在晶圆制作完成后，一般需要对晶圆的缺陷进行检测。在晶圆缺陷检测完成后，如果发现有缺陷的晶圆，需要调用彩色相机对检测出的缺陷进行拍照，得到对应的缺陷彩色照片，一般称之为回拍，方便操作员对缺陷类型进行复判。

2、然而，在检测中回拍的次数会随着缺陷数量的增加而增加，花费的时间也会会相应的增加，相应的效率也会下降，因此影响了半导体的产能。

3、其中，影响晶圆检测的主要因素是，显微物镜与相机之间的切换效率，例如现有的中国专利cn202110989155 .2，现有的做法其主要通过显微物镜转换器的旋转，进而实现将检测图像通过分光镜发送至预定的相机上，进而实现对晶圆的进一步检测。

4、相应的其结构也较为复杂，显微物镜和相机之间存在对位基点，因此对于精度要求较高，那么其转动速率也会随之降低，同时还需要配合锁定结构进行保证显微物镜和相机之间的光轴一致。与此同时，显微物镜转换器的设置也导致检测机构的部分体积较大，影响了设备的运输与安装，因此一般后期调试要求也较高。

5、同时现有的显微物镜一般为倾斜设置，因此还需要分光镜对图像信号进行折射（例如中国专利cn202211058132 .0），进而实现对图像的接收，那么在实际的生产过程中，对于信号的衰减（即图像的成型）以及定位的精准度也更高，因此调试程序较为复杂，因此造成了该类检测设备造价较高的问题。

6、特别是对于晶圆的微细半导体芯片后端检查，即晶圆加工后实际是由矩阵排列的半导体芯片组成。

7、具体是芯片颗粒在每次曝光成后，都需要对本次光刻图案和线路，进行多维度的无损化视觉检查，查出芯片颗粒的划痕、溢胶、损伤及残缺等各种不良。严格控制不良品流入下一道制程，影响芯片品质，产生生产浪费。

8、在视觉检查过程中，有几个核心的技术难题需要攻克：

9、1.除了多样性照明光源外，更需要有复杂多样性的显微成像系统才能满足：快速扫描查找→定位→复判→确认标记；

10、2.多样的光学成像系统，具有彩色和黑白分别拍照的功能，这就需要有两套独立的光学显微成像系统；

11、3.两套成像系统都要有不同倍率的光学成像显微物镜可切换选择，才能满足实际应用需求；

12、4.在彩色与黑白两套成像系统及成像显微物镜之间切换之后（当系统在扫描出现不良品时，可能需要反复确定例如同一显微物镜，不同相机或调整不同显微物镜进而提高单一图像的图像分辨率，进而提高判断率例如在后期加工中，确定是否该工序依旧存在不良），要能快速准确的定位到同一选定目标上；

13、为解决上述使用要求和技术难点，目前所采用的方式，

14、一般是用1套5孔的“转塔式”臂轮+5个倍率的金相显微物镜，接入大面阵黑白ccd描成像 ;

15、另1套5孔的“转塔式”臂轮+5个倍率的金相显微物镜（相同的），接入小面阵彩色ccd描成像 ，进行机械式的平行叠加组合而成，其缺点显而易见——一样配置使用，但是成本高昂；

16、机械式组合叠加，所占用的设备空间增大一倍，设备的制作难度加大，精准度降低；彩色与黑白两套5孔光学成像系统光学中心距较远，切换调用时间长（即还包括了对焦，中心距越长，那么调距地切换越慢），生产效率低下。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提出一种半导体双通道共享显微成像设备及其成像方法，旨在通过在转塔设置高精度的旋转驱动装置，并使用旋转驱动装置配合转盘驱动5孔显微物镜，与此同时，转塔上端集成彩色与黑白两套成像装置，5个显微物镜可任意与成像装置组合使用，切换倍率后的光学中心的重复定位精度高，与此同时，两套光学显微物镜的中心距离近，设备结构紧凑，移动距离近，精度高，与此同时，设备的生产成本以及调试成本更低，有效提高了市场竞争力。

2、为实现上述目的，本发明提出一种半导体双通道共享显微成像设备，包括：

3、机架；

4、平台，所述平台设于机架上，所述平台包括y轴移动架、设于y轴移动架的第一x轴移动架以及设于y轴移动架的承载座，所述承载座用于放置产品；

5、立柱，所述立柱从机架向上延伸设置，所述立柱设有z轴移动架以及设于z轴移动架的第二x轴移动架，

6、所述第二x轴移动架设有朝平台方向延伸的固定座，所述固定座位于承载座的上方位置；

7、所述固定座的下壁设有枢转设置的转盘，所述转盘水平设置，且所述转盘设有多个间隔设置的显微物镜，固定座的中部设有驱动转盘转动的dd马达，

8、所述dd马达的转动精度为±1.5角秒，所述dd马达用于带动转盘360度旋转；

9、所述固定座设有与转盘相对设置的固定塔盘，所述固定塔盘设有两组间隔设置的成像模组，所述成像模组包括设有成像通道的筒体、设于筒体上端的相机模组以及设于筒体的光源，所述光源用于对聚焦物面打光；

10、两成像模组包括黑白相机模组和彩色相机模组；

11、所述显微物镜的光轴、黑白相机模组的光轴和彩色相机模组的光轴均竖直设置；

12、当dd马达转动时，所述转盘带动预定的显微物镜转动至与黑白相机模组和/或彩色相机模组的相配合，并使预定的显微物镜的光轴与黑白相机模组的光轴和/或彩色相机模组的光轴重合。

13、一种半导体双通道共享显微成像设备的成像方法，采用上述的半导体双通道共享显微成像设备；

14、包括：

15、s1、确定检测第一基准位，所述黑白相机模组获取第一黑白显微图像，并获取瑕疵位，并对瑕疵位标记第一位置；

16、s2：获取第一位置后，所述第二x轴移动架驱动彩色相机模组移动至第一基准位，与此同时，选择调整彩色相机模组的显微物镜，进而调整彩色相机模组的倍率，进行更精细的成像放大拍照；

17、所述彩色相机模组获取第二彩色显微图像，并对第一位置进行二次标记为第二位置；

18、s3：根据瑕疵位的尺寸以及数据，控制装置控制y轴移动架和第一x轴移动架带动承载座移动，并使瑕疵位移动至聚焦中心；

19、s4：黑白相机模组或/彩色相机模组调整物镜倍率，并对瑕疵位进一步获取第二黑白显微图像或第二彩色显微图像。

20、该设备具有以下优点：

21、1、获取基准位更简单流畅，切换效率更高；在具体的使用时，当晶圆放置于承载座时，y轴移动架和第一x轴移动架带动固定座移动晶圆的基准位，当获取了预定的图像后，图像在晶圆的预定位置发现瑕疵（控制装置标记第一基准位），那么可以根据瑕疵的位置，通过第一x轴移动架和第一y轴移动架件第一基准位移动至黑白相机模组或彩色相机模组的图像中心并调整显微物镜，然后黑白相机模组或彩色相机模组对放大后的第一基准位标记第二基准位；

22、那么通过双x轴、y轴和y轴的配合，可以实现产品以及显微成像设备的快速配合，进而实现高速移动以及高速图像获取，进而有效提高检测效率；

23、避免了现有的设备，需要调整显微物镜、分光镜等步骤（即两个步骤，同时只能一个相机获取图像），进而提高了检测效率，其中分光镜在调整时，那么相机也需要重新对焦，虽然其时间间隙较短，但是当产品数量较大时，其时间累计也会增加，进而降低了检测效率；

24、2、图像获取系统高度更低，其包括了成像模组和显微物镜，成像模组和显微物镜之间的间隙更小，同时显微物镜嵌于转盘，与现有的转塔相比其厚度更小，且不需要设置分光镜，因此有效缩小了设备的体积，其占用空间更小，因此固定座和承载座调整位置时更流畅，首先固定座的承重更小，因此行程精度可以更高，因此图像获取精度更稳定；

25、3、采用在筒体一体成型光源，避免了现有的显微设备，光源设置较为复杂的问题，现有的一般设置在分光镜或者与分光镜配合；

26、4、dd马达作为变倍装置（即显微物镜组合）的驱动核心部件，在360度回转角度中，自身拥有100多万线的物理细分能力（可以理解为每一帧的转动角度越小，那么光轴与光轴之间的重合度则越高，那么对焦的精准度以及图像获取清晰率也越高），可达±1.5角秒的绝对定精度和≤3um以下的径向及轴跳动精度；

27、那么转盘和固定塔盘之间不需要定位结构即可实现显微物镜光轴和相机模组光轴的重合，进而保证了显微图像的精度，进而使相机的光学焦距变倍更快，进而提高了检测效率。