一种光学检测设备及系统的制作方法

1.本发明涉及晶圆检测技术领域，特别涉及一种光学检测设备及系统。


背景技术：

2.晶圆是指制作硅半导体电路所用的晶片，其原始材料通常是硅。其制作工艺为：将高纯度的多晶硅溶解后，掺入硅晶体中，然后再慢慢拉出，以形成圆柱形的单晶硅。硅晶棒在经过研磨、抛光、切片后，以形成硅晶圆片，也就是晶圆。在晶圆制作的过程中，拉单晶、切片、磨片、抛光、增层、光刻、掺杂、热处理以及划片等一系列处理过程均可能使晶圆的表面产生缺陷。因此，为了防止存在缺陷的晶圆流入封装工序，需要借助晶圆检测设备来识别出晶圆表面的缺陷并分类、标记，以辅助晶圆分拣。
3.现有技术中的检测设备，一般在每一传输机构上设置一光学检测组件，光学检测组件正对传输机构、以检测在当前传输机构上传输的晶圆表面缺陷从而辅助晶圆分拣。然而，由于每一晶圆在传输机构上的位置存在差异，造成部分晶圆会偏离光学检测组件的检测区域，导致光学检测组件在扫描时，可能出现无法完全覆盖晶圆而影响对晶圆进行全面扫描的情况，从而扫描不充分而造成检测不充分；再者，由于光学检测组件正对传输机构，在检测时，晶圆表面反射的光线容易进入到光学检测组件内，从而造成检测精度不足而影响检测结果。


技术实现要素：

4.基于此，本发明的目的是提供一种光学检测设备及系统，用于解决现有技术中的检测设备对晶圆的检测容易出现检测不充分以及检测精度不足的技术问题。
5.本技术一方面提供一种光学检测设备，用于检测晶圆，所述光学检测设备包括主传输机构、以及设于所述主传输机构上方的检测机构，所述检测机构包括依次设置的多个检测单元以组成检测阵列，相邻两所述检测单元沿所述主传输机构的传输方向间隔设置、沿所述主传输机构的垂直方向交叉设置；所述检测单元包括与所述主传输机构成角度倾斜设置的光学检测组件，相邻两所述光学检测组件的横向检测范围存在交集、以使所述检测阵列的横向检测范围能够完全覆盖设于所述主传输机构上的晶圆；所述主传输机构传输晶圆以使晶圆依次通过每一检测单元，当晶圆经过光学检测组件时，所述光学检测组件扫描晶圆以完成晶圆检测。
6.另外，根据本发明上述的光学检测设备，还可以具有如下附加的技术特征：进一步地，所述光学检测设备还包括设于所述主传输机构下方的辅助传输机构，所述辅助传输机构包括底座、与所述底座滑动设置的支撑组件，所述支撑组件包括滑块、以及与所述滑块可伸缩连接的支撑件，所述支撑件用于支撑晶圆，所述滑块与所述底座滑动连接。
7.进一步地，所述检测单元还包括光源组件，所述光源组件与所述主传输机构成角
度倾斜设置，使得所述光学检测组件的扫描区域与所述光源组件的补光区域成角度交叉构成一检测区域；当晶圆运送至所述检测区域时，所述支撑件托起晶圆以使晶圆脱离所述主传输机构，通过所述滑块与所述底座的滑动连接运送晶圆经过所述检测区域，从而完成晶圆检测；当晶圆离开所述检测区域时，所述支撑件下放晶圆以使晶圆重新归位于所述主传输机构以通过所述主传输机构将晶圆传输至下一生产工序。
8.进一步地，所述光学检测组件与所述光源组件沿所述主传输机构的传输方向依次设置，所述光源组件沿所述主传输机构的传输方向成锐角倾斜设置，所述光学检测组件沿所述主传输机构的传输方向成钝角倾斜设置。
9.进一步地，所述检测机构包括沿所述主传输机构的传输方向依次设置的第一检测单元、第二检测单元、以及第三检测单元，所述第二检测单元位于所述检测阵列的中心、且正对所述主传输机构的传输中心用于检测晶圆的中心区域，所述第一检测单元与所述第三检测单元分设于所述检测阵列的两外侧用于检测晶圆的边缘区域。
10.进一步地，所述光源组件的光源发射端位于所述光学检测组件的扫描端下方、且偏离所述光学检测组件的检测路径。
11.进一步地，所述主传输机构包括依次连接的多个传输单元，当晶圆被传输至含有检测区域的传输单元时，所述支撑件托起晶圆并通过所述滑块的滑动运输晶圆进入检测区域，从而晶圆脱离所述主传输机构以对晶圆进行检测；当晶圆经过检测区域完成检测时，所述支撑件下放晶圆以使晶圆重新归位于所述主传输机构，通过所述主传输机构的传输以使晶圆远离含有检测区域的传输单元而进入与之相邻的下一传输单元。
12.进一步地，相邻两检测区域之间至少设有一传输单元以将该传输单元作为间隔单元，所述间隔单元与检测区域对应的传输单元水平设置且同步运动。
13.本技术另一方面提供一种检测系统，包括上料设备，所述检测系统还包括与所述上料设备依次连接的光学检测设备及收料设备，所述光学检测设备采用上述的光学检测设备；所述收料设备包括分设于所述主传输机构左右两侧的两收纳机构，所述收纳机构包括沿所述主传输机构的传输方向依次设置的若干收纳单元、以及多个分拣单元，收纳单元与分拣单元一一对应设置。
14.另外，根据本发明上述的检测系统，还可以具有如下附加的技术特征：进一步地，所述收纳单元包括收纳盒、以及连接所述收纳盒与所述主传输机构的转运组件，当晶圆经所述主传输机构传输至与目标收纳单元的对应目标位置时，所述分拣单元将位于所述主传输机构上的晶圆分拣至所述转运组件上，以使晶圆经所述转运组件的传输归入至目标收纳盒内。
15.上述光学检测设备及系统，通过在主传输机构上方设置检测阵列，使得检测机构的横向检测范围能够完全覆盖设于主传输机构上的晶圆，避免传统方案中在设置一光学检测组件用于检测晶圆而造成可能出现无法完全覆盖晶圆而影响对晶圆进行全面扫描的情况；进一步地，检测阵列包括多个检测单元，相邻两检测单元沿主传输机构的传输方
向间隔设置、沿主传输机构的垂直方向交叉设置，从而使得相邻两检测单元中的光学检测组件，在检测晶圆时，横向检测范围存在交集，从而保证能够完全覆盖设于主传输机构上的晶圆，保证能够对晶圆进行全面扫描，避免出现扫描时无法完全覆盖晶圆的情况；再者，在本技术中，通过将光学检测组件相对主传输机构成角度倾斜设置，避免在检测时出现因光线问题导致晶圆表面产生反射或曝光的情况，从而影响光学检测组件的检测质量，提高了光学检测设备的检测质量和检测精度，解决了现有技术中的检测设备对晶圆的检测容易出现检测不充分以及检测精度不足的技术问题。
附图说明
16.图1为本发明实施例中检测系统的结构示意图；图2为本发明实施例中定位机构和检测机构的结构示意图；图3为图2的主视图；图4为图2的俯视图；图5为光源组件和光学检测组件的倾斜角度示意图；图6为本发明实施例中检测单元的结构示意图；图7为本发明实施例中载盘的结构示意图；图8为本发明实施例中部分主传输机构的俯视图；图9为本发明实施例中辅助传输机构的结构示意图；图10为本发明实施例中收纳机构的部分示意图。
17.主要元件符号说明：如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
18.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
19.需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
20.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
21.为了解决现有技术中的检测设备对晶圆的检测容易出现检测不充分以及检测精度不足的技术问题，本技术提供一种光学检测设备及系统，具体的：请参见图1-10，检测系统包括依次设置的上料设备100、光学检测设备200以及收料设备300，上料设备100为光学检测设备200提供检测用的晶圆，晶圆经过光学检测设备200检测后，对晶圆表面的缺陷进行分类、标记以辅助晶圆分拣，再经过收料设备300的分拣进入到收料设备300中的不同收纳单元，从而完成检测。具体的，当晶圆运送至检测区域时，支撑件233托起晶圆以使晶圆脱离主传输机构220，通过滑块232与底座231的滑动连接运送晶圆经过检测区域，从而完成晶圆检测；当晶圆离开检测区域时，支撑件233下放晶圆以使晶圆重新归位于主传输机构220以通过主传输机构220将晶圆传输至下一生产工序。
22.如图2所示，光学检测设备200包括主传输机构220、设于主传输机构220下方的辅助传输机构230、以及设于主传输机构220上方的检测机构；主传输机构220传输晶圆以使晶圆依次经过检测机构中的每一检测单元210，当晶圆经过检测单元210中的光学检测组件211时，光学检测组件211扫描晶圆以完成晶圆检测。
23.如图3和图4所示，检测机构包括依次设置的多个检测单元210，多个检测单元210组成检测阵列，检测阵列所处区域用于对晶圆表面缺陷进行检测，例如划痕检测，由于晶圆尺寸较小，受晶圆的规格影响，为了使得检测区域能够覆盖晶圆表面，相邻两检测单元210沿主传输机构220的传输方向间隔设置、沿主传输机构220的垂直方向交叉设置，使得检测阵列的检测范围能够完全覆盖设于主传输机构220上的晶圆；检测单元210包括光学检测组件211以及光源组件212，光学检测组件211与主传输机构220成角度倾斜设置，光源组件212与主传输机构220成角度倾斜设置，使得光学检测组件211的扫描区域与光源组件212的补光区域成角度交叉构成一检测区域，相邻两光学检测组件211的横向检测范围存在交集、以使检测阵列的横向检测范围能够完全覆盖设于主传输机构220上的晶圆。
24.具体的，如图3所示，光学检测组件211与光源组件212沿主传输机构220的传输方向依次设置，光源组件212沿主传输机构220的传输方向成锐角倾斜设置，光学检测组件211沿主传输机构220的传输方向成钝角倾斜设置。进一步地，光源组件212的光源发射端位于光学检测组件211的扫描端下方、且偏离光学检测组件211的检测路径214。作为一个具体示例，光学检测组件211包括线扫相机以及远心镜头。
25.作为一个具体示例，在进行晶圆检测时，通常需要大视场同轴光检测，明场照明方式一般包括内同轴和外同轴。随着检测样品尺寸的不断升级，要求划痕检测光路的视场不断加大。大视场缺陷检测时，当视场l》工作距离d时，外同轴无法实现；内同轴造成镜头尺寸过大，镜头内眩光点无法消除，从而影响成像效果。在本实施例中，采用光源组件212小角度
倾斜照明、远心镜头以及通过线扫相机进行线扫成像结合的方案，用于解决当视场l》工作距离d时的划痕检测问题。
26.作为一个具体示例，请参见图5，光源组件212的斜入射角度为5
°
≤θ≤15
°
，以使倾斜引起的图像变形量控制在5%以内，进一步的，通过算法修正可得到准确的缺陷尺寸。在本实施例中，通过将光源组件212和光学检测组件211倾斜设置，解决镜头内眩光点问题；其次，在进行大视场检测时，因为光路中无大尺寸分光镜，缩小了镜头的尺寸；再者，与线扫相机相结合，在保证检测精度的同时，还提升了产能。
27.如图6和图7所示，为了固定光学检测组件211与光源组件212，在本实施例中，检测单元210还包括载盘213，载盘213上间隔设有第一通孔213a和第二通孔213b，光学检测组件211与光源组件212分别穿过第一通孔213a和第二通孔213b从而限位在载盘213上。进一步地，第二通孔213b倾斜设置在载盘213上。为了提高检测的准确率以及便于对扫描得到的图像进行后期处理，在本实施例中，检测机构包括三个检测单元210，具体包括沿主传输机构220的传输方向依次设置的第一检测单元、第二检测单元以及第三检测单元，第二检测单元位于检测阵列的中心，且正对主传输机构220的传输中心用于检测晶圆的中心区域，使得第二检测单元识别、检测晶圆的大部分表面，第一检测单元与第三检测单元分设于检测阵列的两外侧用于检测晶圆中除第二检测单元已识别的其他区域。在一些可选实施例中，还可以第二检测单元或第三检测单元位于检测阵列的中心以识别晶圆的大部分区域，剩余检测单元用于检测晶圆的两外侧区域，具体可根据实际情况做出选择。
28.需要说明的是，如图2或图3所示，光学检测设备200还包括设于检测机构之前的定位机构，使得晶圆进入检测机构检测之前，经定位机构对在主传输机构220上传输的晶圆进行寻边定位，以使进入检测阵列对应区域的晶圆，位于传输单元的中心，便于辅助传输机构230准确定位到晶圆并支撑，而避免由于产生偏差导致支撑不到位的情况。作为一个具体示例，晶圆位于传输单元的中心，以使第一检测单元与第三检测单元的检测区域对称，便于后期对检测图像的处理、计算晶圆的检测区域。具体的，通过定位机构获得晶圆在主传输机构220上的相对位置信息，当晶圆在主传输机构220上的位置偏离主传输机构220的传输中心时，定位机构对晶圆的位置进行调整，使得晶圆在进入光学检测设备200的检测机构之前，能够位于主传输机构220的传输中心，从而保证第二检测单元的检测结果能够识别到晶圆的大部分表面，进一步的，使得检测阵列的横向检测范围能够完全覆盖设于主传输机构220上的晶圆，从而避免出现光学检测设备200无法完全覆盖晶圆而影响对晶圆进行全面扫描的情况，从而导致扫描不充分而造成检测不充分，影响检测结果的准确性。
29.为了对晶圆实现准确定位，在本实施例中，定位机构包括分设于主传输机构220上下两侧的对位相机241及三轴定位组件242，当对位相机241识别到晶圆偏离主传输机构220的传输中心，需要对晶圆的位置进行调整时，三轴定位组件242托起晶圆以使晶圆脱离主传输机构220，从而便于对晶圆进行位置调整以使晶圆的中心与主传输机构220的传输中心重合。具体的，三轴定位组件242包括三轴定位仪，用于当对位相机241识别到需要对晶圆的位置进行调整时，对晶圆进行位置调整。具体的，通过三轴定位仪将中心偏离主传输机构220的传输中心的晶圆、往主传输机构220的传输中心移动调整，以使晶圆的中心与主传输机构220的传输中心重合。
30.如图8所示，为了提高主传输机构220的灵活机动性，主传输机构220包括依次连接
的多个传输单元221，每一传输单元221相对独立存在，便于在主传输机构220发生机械故障时，能够快速定位故障区域和故障传输单元，便于快速、准确的对故障传输单元进行检修而无需对主传输机构220进行全线维修以确定故障传输单元，提高效率的同时还节约成本。进一步地，相邻两传输单元221的传送带横向错位、纵向交叉设置，使得在晶圆传输方向不存在空档区域，使得晶圆能够顺利传输在每一传输单元221之间，实现在主传输机构220上的传输，其中，纵向为主传输机构220的传输方向，横向为垂直主传输机构220的方向。
31.当晶圆被传输至含有检测区域的传输单元221时，支撑件233托起晶圆并通过滑块232的滑动以运输晶圆进入检测区域，从而晶圆脱离主传输机构220以对晶圆进行检测；当晶圆经过检测区域完成检测时，支撑件233下放晶圆以使晶圆重新归位于主传输机构220，再通过主传输机构220的传输以使晶圆远离含有检测区域的传输单元221而进入与之相邻的下一传输单元221。
32.进一步地，相邻两检测区域之间至少设有一传输单元，将两检测区域之间的传输单元作为间隔单元，间隔单元与检测区域对应的传输单元水平设置且同步运动，用以保证晶圆在间隔单元传输时，位置不偏离主传输机构220的传输中心且能被顺利传输。通过在相邻两检测区域之间设置间隔单元，使得晶圆在完成一检测区域的检测时，需要重新回归至主传输机构220上，通过主传输机构220的传输使得晶圆进入至下一检测区域，晶圆重新归位于主传输机构220时，支撑件233脱离晶圆，避免支撑件233一直支撑晶圆经过所有检测区域，而由于晶圆与支撑件233之间缺乏限位，导致晶圆与主传输机构220的传输中心产生偏离而使得晶圆在进入下一检测区域时，晶圆的位置产生偏离，而影响系统对晶圆检测的结果，通过保证晶圆在每一传输单元的位置不偏离传输中心而保证晶圆在整个传输过程中，位置不偏离主传输机构220的传输中心，进一步保证了本技术光学检测设备的检测结果。故可知，在相邻两检测区域之间设置间隔单元，用于避免由于支撑件233长时间持续传输晶圆，导致晶圆偏离主传输机构220的传输中心而影响系统对晶圆的检测结果。
33.在实际使用过程中，当晶圆直接位于主传输机构220上的传送带时，容易因传送带在传输过程中的机械运动而导致晶圆在传送带上出现振动的情况，从而影响光学检测组件211对晶圆检测结果，造成检测结果不准，为了避免出现上述问题，本技术还提供一种辅助传输机构230，如图9所示，辅助传输机构230包括底座231、与底座231滑动设置的支撑组件，支撑组件包括滑块232、以及与滑块232可伸缩连接的支撑件233，支撑件233用于支撑晶圆，滑块232与底座231滑动连接。
34.具体的，当晶圆进入到检测区域时，支撑件233撑起晶圆使得晶圆脱离主传输机构220，此时，支撑组件停止运动，便于光学检测组件211检测晶圆表面，并使获得的检测数据更为精准，避免晶圆在主传输机构220上运输时，对晶圆进行检测，由于主传输机构220机械运动而导致晶圆在传送带上出现振动，影响晶圆检测结果。当晶圆在当前检测区域完成检测后，支撑件233的伸缩杆回缩以使晶圆重新回归到主传输机构220上。需要进一步说明的是，为了不影响支撑件233对晶圆检测时的运输，在本实施例中，每一检测区域对应设于一传输单元221内，避免支撑件233需要进行跨传输单元传输，每一传输单元221内均可提供一独立传输空间供支撑件233传输运动，以使支撑件233在传输空间内进行无障碍运动，从而能够顺利传输晶圆经过检测区域，实现晶圆的划痕检测。
35.当晶圆由当前检测区域进入下一检测区域时，例如晶圆从第一检测单元进入到第
二检测单元时，晶圆需要在传输单元之间传输以实现检测区域的更换，此时，支撑件233的伸缩杆回缩，以使晶圆重新进入到主传输机构220上，且支撑组件在底座231上与晶圆同步运动，以使晶圆进入到下一检测区域时，支撑件233能够及时支撑起晶圆，便于光学检测组件211扫描晶圆表面。当当前晶圆经过所有检测区域时，支撑件233的伸缩杆缩回以避免支撑组件返回滑动时，与主传输机构220产生干涉，具体的，避免与传输单元221产生干涉，支撑组件并重新滑动至与首个检测区域对应的位置，以当下一待检测的晶圆进入检测区域时，支撑下一待检测的晶圆，如此循环往复用于支撑晶圆进行检测。
36.需要进一步说明的是，为了保证需要检测的每一晶圆均能被支撑件233传输而不被落空，在本实施例中，下一待检测的晶圆进入至首个检测区域的时间不早于支撑组件结束传输完当前晶圆而重新滑动至与首个检测区域对应位置的时间，以顺利汇合、支撑下一待检测的晶圆进行划痕检测。
37.在本实施例中，底座231上设有一支撑组件，需要进一步说明的是，在一些可选实施例中，支撑组件的数量不限于1个，可以为2个、3个或者4个，具体可根据实际情况做出选择。需要进一步说明的是，为了保证支撑组件能够具有更好的支撑效果，当在底座231上设置多个支撑组件时，每一支撑组件在底座231上的具有同步的工作节奏，即可理解的，相邻两支撑组件不会产生相对运动。此种情况下，每一具有检测区域的传输单元221下方，均对应设有一支撑组件，该支撑组件在对应的传输单元221内来回往复运动，从而实现晶圆能够顺利经过检测区域。
38.请参见图10，收料设备300包括分设于主传输机构220左右两侧的两收纳机构，收纳机构包括沿主传输机构220的传输方向依次设置的若干收纳单元、以及多个分拣单元（图未示），收纳单元与分拣单元一一对应设置。具体的，收纳单元按功能进行划分，包括脏污品收纳单元、表面刮花品收纳单元以及合格品收纳单元，每一收纳单元收纳不同性质的晶圆，从而实现对晶圆进行分拣。
39.收纳单元包括收纳盒320以及连接收纳盒320与主传输机构220的转运组件310，当晶圆经主传输机构220传输至与目标收纳单元的对应目标位置时，分拣单元将位于主传输机构220上的晶圆分拣至转运组件310上，以使晶圆经转运组件310的传输归入至目标收纳盒320内。
40.进一步地，收纳单元还包括升降件，升降件连接收纳盒320，当分料设备通过不同的分拣单元将不同品类的晶圆分别归入至特定的收纳盒320后，升降件驱动收纳盒320逐渐下降，当收纳盒320满仓后通过警报装置提醒下料。具体的，收纳盒320包括竖向依次设置的多个收纳槽，收纳盒320每收纳一晶圆即少一空的收纳槽，升降件驱动收纳盒320下降一个槽位以使收纳盒320中上一空的收纳槽重新进入收纳位，从而便于收纳盒320继续收纳与当前收纳单元属性相符合的目标晶圆，直至每一收纳槽均收纳有晶圆，则警报装置提醒下料。
41.综上，本发明通过在主传输机构上方设置检测阵列，使得检测机构的横向检测范围能够完全覆盖设于主传输机构上的晶圆，避免传统方案中在设置一光学检测组件用于检测晶圆而造成可能出现无法完全覆盖晶圆而影响对晶圆进行全面扫描的情况；进一步地，检测阵列包括多个检测单元，相邻两检测单元沿主传输机构的传输方向间隔设置、沿主传输机构的垂直方向交叉设置，从而使得相邻两检测单元中的光学检测组件，在检测晶圆时，横向检测范围存在交集，从而保证能够完全覆盖设于主传输机构上的
晶圆，保证能够对晶圆进行全面扫描，避免出现扫描时无法完全覆盖晶圆的情况；再者，在本技术中，通过将光学检测组件相对主传输机构成角度倾斜设置，避免在检测时出现因光线问题导致晶圆表面产生反射或曝光的情况，从而影响光学检测组件的检测质量，提高了光学检测设备的检测质量和检测精度，解决了现有技术中的检测设备对晶圆的检测容易出现检测不充分以及检测精度不足的技术问题。
42.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
43.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。