CN117672914A - 晶圆检测的聚焦***、晶圆检测***及聚焦方法 - Google Patents
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Abstract
一种晶圆检测的聚焦***、晶圆检测***及聚焦方法，所述晶圆检测的聚焦***包括：移动装置，以及设置于所述移动装置上的多个光路组件，所述多个光路组件对晶圆上待测对象的放大倍数均不同；其中，所述移动装置，用于多次调整所述多个光路组件中的光路组件与晶圆上待测对象的距离，以获取晶圆上待测对象的成像信息；其中，一次调整所述多个光路组件中的至少一个光路组件与晶圆上待测对象的距离，光路组件与晶圆上待测对象的不同距离对应晶圆上待测对象不同精度的成像信息。采用本发明技术方案，实现了一机多功能，同时能检测不同尺寸的待测对象，扩大检测范围，也能提高检测精度，具有很高的性价比。
Description
技术领域
本发明涉及半导体晶圆检测领域，具体而言，本发明涉及一种晶圆检测的聚焦***、晶圆检测***及聚焦方法。
背景技术
晶圆检测作为半导体制造中的关键环节，需要使用到聚焦***；聚焦***是将用于检测晶圆的入射光聚焦到晶圆表面的***。随着半导体制造技术的飞速发展，聚焦***的精密度需求日益显著。因此如何提升聚焦***的精密度，成为了本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明针对现有方式的缺点，提出一种晶圆检测精密聚焦***、晶圆检测***及聚焦方法，用于提升聚焦***的精密度，进而提升晶圆检测的效果。
有鉴于此，本发明提供一种晶圆检测的聚集***，包括：移动装置，以及设置于所述移动装置上的多个光路组件，所述多个光路组件对晶圆上待测对象的放大倍数均不同；其中，所述移动装置，用于多次调整所述多个光路组件中的光路组件与晶圆上待测对象的距离，以获取晶圆上待测对象的成像信息；其中，一次调整所述多个光路组件中的至少一个光路组件与晶圆上待测对象的距离，光路组件与晶圆上待测对象的不同距离对应晶圆上待测对象不同精度的成像信息。
可选的，所述移动装置，用于多次调整所述多个光路组件中的光路组件与晶圆上待测对象的距离包括：在第一方向和第二方向上，对所述多个光路组件中的光路组件与晶圆上待测对象的距离进行多次调整。
可选的，所述移动装置包括在第一方向上进行移动的位移台、步进电机、和在第二方向上进行移动的移动轴；所述位移台用于在第一方向上进行晶圆的移动和定位；所述多个光路组件设置于所述移动轴，所述移动轴在第二方向上移动，以带动所述多个光路组件在第二方向的移动；所述步进电机用于控制所述位移台和所述移动轴移动。
可选的，所述多个不同光路组件包括第一光路组件、第二光路组件和主光路组件；所述第一光路组件对晶圆上待测对象的放大倍数小于第二光路组件。
可选的，所述主光路组件包括主光路相机、主光路物镜、光源传感器；所述光源传感器通过所述主光路物镜向晶圆上待测对象提供入射光；所述入射光被晶圆上待测对象反射后，反射光传输到主光路物镜；所述主光路相机，用于采集经过主光路物镜的反射光，该反射光表征晶圆上待测对象的成像信息；所述第一光路组件包括第一光源、第一相机、第一物镜；所述第二光路组件包括第二光源、第二相机、第二物镜；所述第一光源通过所述第一物镜向晶圆上待测对象提供入射光；所述入射光被晶圆上待测对象反射后，反射光传输到第一物镜；所述第一相机，用于采集经过第一物镜的反射光，该反射光表征待晶圆上待测对象的成像信息；所述第二光源通过所述第二物镜向晶圆上待测对象提供入射光；所述入射光被晶圆上待测对象反射后，反射光传输到第二物镜；所述第二相机，用于采集经过第二物镜的反射光，该反射光表征待晶圆上待测对象的成像信息。
可选的，所述主光路组件还包括：机械微调模组和压电陶瓷位移装置；所述机械微调模组用于对主光路物镜与晶圆上待测对象的距离进行第一校准，主光路物镜与晶圆上待测对象的不同距离对应晶圆上不同的待测对象；所述压电陶瓷位移装置置于主光路物镜上，用于对主光路物镜与晶圆上待测对象的距离进行第二校准，所述第二校准的精度高于所述第一校准。
可选的，所述移动轴上设置有光谱测距***，用于测量各光路组件中的物镜至晶圆上待测对象的距离；
所述光谱测距***包括光谱传感器、发射器及接收器；所述光谱传感器为发射器提供不同频率的光信号，作为晶圆上不同待测对象的入射光；所述接收器用于接收晶圆上不同待测对象的反射光信号；所述反射光信号的光强信息表征晶圆上不同待测对象与光谱传感器的距离。
可选的，还包括：控制***；所述控制***用于控制步进电机。
可选的，还包括：光学***、单轴运动平台；所述光学***用于将光源传感器的光信号聚焦到晶圆上待测对象；所述单轴运动平台用于手动校准第二物镜与晶圆上待测对象的距离。
本发明还提供了一种晶圆检测***，包括：聚焦***、数据处理***；所述聚焦***为如上所述任一项所述聚焦***；所述数据处理***用于分析和处理晶圆上待测对象的成像信息。
相应的，本发明还提供了一种晶圆检测的聚焦方法，应用于如上所述任一项所述的聚焦***；包括：确定多个光路组件中同一放大倍数的光路组件，多次调整同一放大倍数的光路组件与晶圆上待测对象的距离，直至获取的晶圆上待测对象的成像信息满足清晰度要求；以及，确定多个光路组件中不同放大倍数的光路组件，多次调整不同放大倍数的光路组件与晶圆表面的距离，直至获取到的晶圆上待测对象的成像信息满足清晰度要求。
采用上述技术方案，设置多个光路组件，所述光路组件对待测对象放大倍数不同，移动装置多次调整多个光路组件与晶圆上待测对象的距离，找个适合待测对象的光路组件，提高了聚焦精度。
附图说明
图1至图7是本发明实施例一的一种晶圆检测的聚焦示意图；
图8是本发明的一种晶圆检测的聚焦***的结构图；
图9是本发明的一种晶圆检测的聚焦***的***图；
图10是本发明各光路组件的物镜成像原理图；
图11是本发明机械微调模组的原理图；
图12是本发明光谱测距***的原理图；
图13是本发明聚焦***各物镜与晶圆表面倾斜度测量原理图；
图14至图16是本发明实施例晶圆检测的聚焦方法流程图
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
关于现有晶圆检测，采用如下聚焦***：
传统机械式聚焦***，通过手动调整光圈以调整镜头位置实现聚焦，机械式聚焦***存在机械磨损，导致机械运动精度和稳定性的受到限制，难以达到高精度的检测需求，同时机械磨损后机械式聚焦***调试和维护成本较高。
超声波聚焦***，利用超声波的特性，实现非接触式聚焦，然而此类***在面对复杂环境(如高温、高湿等)时，其性能会受到较大影响，为了保持适合超声波测量环境使得超声波聚焦***成本增加，不利于大规模应用，难以满足高稳定性的需求。
主动光学聚焦***：通过主动控制***根据成像清晰程度，自动调整镜头参数以实现聚焦；虽然此类***具有一定精度，但其调试复杂度较高，且在动态环境中表现不佳(晶圆移动状态时检测)，主动光学聚焦***的响应速度相对于晶圆运动来说较慢，难以满足高速度的实时检测需求。
现有的晶圆检测聚焦***往往难以满足高精度、高速度及高稳定性的要求，成为制约半导体制造工艺提升的瓶颈。针对这一问题，本发明实施例提供了一种晶圆检测的聚焦***，该晶圆检测的聚焦***能实现实时监测晶圆位置和表面形态，以实现高精度、高稳定性的检测；避免了传统机械式聚焦***的机械磨损和精度损失问题；本发明的聚焦***采用智能化控制，降低了操作复杂度，提高了生产效率。
本发明具有较强的环境适应性，能够在不同的工艺条件下保持稳定的性能。本发明的聚焦***具有较高的性价比，适合大规模应用和推广。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中图1至图16，对本发明实施例中技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一：
本实施例提供了一种晶圆检测的聚焦***，包括：移动装置，以及设置于所述移动装置上的多个光路组件，所述多个光路组件对晶圆上待测对象的放大倍数均不同。
其中，所述移动装置，用于多次调整所述多个光路组件中的光路组件与晶圆上待测对象的距离，以获取晶圆上待测对象的成像信息；其中，一次调整所述多个光路组件中的至少一个光路组件与晶圆上待测对象的距离，光路组件与晶圆上待测对象的不同距离对应晶圆上待测对象不同精度的成像信息。
所述待测对象分布在晶圆上的任何区域内。所述晶圆上待测对象可以为传输信号线、金属膜层、绝缘膜层、半导体沟槽、光刻胶涂层等。所述晶圆上待测对象的成像信息包括待测对象的形态信息，可以为金属走线的线宽线距、膜层厚度、过孔尺寸大小、膜层缺陷(如走线短断路、膜层刻蚀过度或刻蚀不完全、静电损伤)等。
采用如上所述的聚焦***，在晶圆检测前通过如肉眼或光学设备或电学设备，确定待测对象在晶圆上的所在范围。根据待测对象的尺寸不同，选择合适的至少一个光路组件，对该待测对象进行聚焦与检测。下面结合图1至图7进行说明。
若待测对象A1的尺寸为微米级别及以上，通过移动装置一次调整多个光路组件中的一个光路组件至晶圆100上待测对象A1所在位置(在范围B内)，移动装置多次调整该光路组件与待测对象A1的距离；对于其余光路组件，重复上述步骤，直至在多个光路组件中找到适合该待测对象A1放大倍数的光路组件C1，获取到待测对象A1的满足成像清晰度要求的图像，如图1所示，图2是图1的俯视图。
若待测对象尺寸为微米级别以下，通过分段控制，即：通过光路组件先获取待测对象A2在晶圆100上的所在范围B，即所谓的粗对位。然后获取待测对象在范围B内的具***置D，即所谓的精密聚焦，最后获取待测对象在具***置D的成像信息，即精密调控。具体如下：首先通过移动装置一次调整多个光路组件中的一个光路组件至待测对象A2所在范围B，移动装置多次调整该光路组件与待测对象A2所在范围B的距离；对于其余光路组件，重复上述步骤，直至在多个光路组件中找到适合范围B的光路组件C2，即找到使范围B的成像信息的清晰度满足要求的光路组件，如图3所示，图4是图3的俯视图。
接着通过移动装置一次调整多个光路组件中的一个光路组件至待测对象所在的范围B，移动装置多次调整该光路组件与范围B的距离，对其余光路组件，重复上述步骤，直至在多个光路组件中找到在范围B内适合具***置D的光路组件，即找到使具***置D的成像信息的清晰度满足要求的光路组件C3，也即在光路组件C3中有待测对象A2成像信息，如图5所示，图6是图5的俯视图。
最后通过移动装置一次调整多个光路组件中的一个光路组件，至待测对象A2的具***置D，移动装置多次调整该光路组件与具***置D的距离，对其余光路组件，重复上述步骤，直至找到适合在具***置D处待测对象A2的光路组件，即找到使在具***置D处的待测对象A2的成像信息的清晰度满足要求的光路组件。以上完成对待测对象A2的聚焦与检测，如图7所示。
另外，光路组件与晶圆100上待测对象的不同距离对应待测对象不同精度的成像信息，即同样放大倍数的光路组件与待测对象的距离不同时，待测对象在光路组件中的成像精度就不同。
采用本发明实施例的聚焦***，根据不同的待测对象尺寸，选择合适的光路组件。可以通过至少一个光路组件对待测对象进行聚焦后检测，也可以通过多个光路组件配合对待测对象进行聚集后检测，实现了一机多功能，同时能检测不同尺寸的待测对象，扩大检测范围，也能提高检测精度，具有很高的性价比。
作为可选实施方式，所述移动装置，用于多次调整所述多个光路组件中的光路组件与晶圆上待测对象的距离，包括：在第一方向和第二方向上，对所述多个光路组件中的光路组件与晶圆上待测对象的距离进行多次调整。
所述第一方向为晶圆100的调整方向，所述第二方向为多个光路组件的调整方向，所述第一方向和第二方向垂直；在可选实现中，所述第一方向为水平方向，所述第二方向为垂直方向；在其他实施例中，所述第一方向为垂直方向，所述第二方向为水平方向；
在第一方向上多次移动调整晶圆100的方向，使其与多个光路组件的至少一个光路组件相对；在第二方向上多次调整前述的至少一个光路组件，与待测对象在第二方向的距离，获取待测对象在晶圆上的成像信息以满足清晰度要求。在其实施例中，也可以调整多个光路组件光路组件，使其与晶圆100相对。
作为可选实施方式，参考图8，所述移动装置包括在第一方向上进行移动的位移台200、步进电机、和在第二方向上进行移动的移动轴201；所述位移台200用于在第一方向上进行晶圆100的移动和定位；所述多个光路组件设置于所述移动轴201上，所述移动轴201带动所述多个光路组件在第二方向的移动；所述步进电机用于控制所述位移台200和所述移动轴201移动。
位移台200上设有多个真空吸附孔，通过真空吸附将晶圆100固定在位移台200上，防止位移台200带动晶圆100在第一方向移动时，晶圆100在位移台200上发生滑动，不利于光路组件获取待测对象在晶圆上的具***置。位移台200快速移动时，滑动的晶圆100存在撞击位移台200的边缘导致晶圆破损的风险。在可选实现中，所述位移台200表面材料可以为金属材料，例如铝或铝合金，在其他实施例中，位移台200表面材料，还可以为防静电的有机玻璃板或防静电的聚氯乙烯板。
所述移动轴201数量为单根，所述多个光路组件在移动轴201的位置可以根据实际需要设置。所述移动轴201可以带动所述多个光路组件在第二方向一起移动；在前述的移动装置带动多个光路组件在第二方向的移动，也就是移动装置带动移动轴201移动，移动轴201带动多个光路组件在第二方向的移动。在其他实施例中，所述移动轴201可以有多根，可以是多根移动轴中的一根，带动所述多个光路组件中部分光路组件在第二方向的移动；在其他实施例中，所述移动轴201的数量可以与多个光路组件的数量相同，以使一根移动轴对应带动一个光路组件在第二方向的移动，降低了单根移动轴201带动所有光路组件移动时对移动轴201磨损速度。
所述步进电机自身具有无整定时间(步进电机快速达到稳定状态所需时间短，能适应实时检测)、控制精度高及高的在位稳定性的优点，可以更好的控制所述位移台200和所述移动轴201的移动，满足晶圆检测聚焦时的高精度、高速度、高稳定性及实时检测的要求，同时使用步进电机，可以对晶圆上的每个待测对象都能准确聚焦检测，使得检测范围进一步扩大。
作为可选实施方式，参考图9，所述多个不同光路组件包括第一光路组件301、第二光路组件302和主光路组件303；所述第一光路组件301对晶圆100上待测对象的放大倍数小于第二光路组件302；所述第二光路组件302对晶圆100上待测对象的放大倍数小于主光路组件303；在可选实现中，多个光路组件数量可以为3个，在其他实施例中，多个光路组件的数量可以大于3个，根据晶圆检测时的聚焦需要选择光路组件的数量。
晶圆检测聚焦时，根据待测对象的尺寸，从多个光路组件中选择与待测对象尺寸相适应的至少一个的光路组件；在可选实现中，待测对象尺寸大于等于3微米时，选择第一光路组件301用于聚焦待测对象；待测对象尺寸大于等于1微米小于3微米时，选择第二光路组件302用于聚焦待测对象；当待测对象尺寸小于1微米时，选择第一光路组件301、第二光路组件302及主光路组件303共同聚焦待测对象进行检测，其中所述第一光路组件301用于聚焦寻找待测对象在晶圆100上所在范围，所述第二光路组件302用于聚焦确定待测对象在所在范围内的具***置，所述主光路组件303用于聚焦待测对象在具***置处的成像信息；综上，所述晶圆检测的聚焦***可以实现一机多功能，适用不同尺寸的待测对象，扩大了检测范围；另外第一光路组件301和第二光路组件302配合主光路组件303，相对于单纯使用主光路组件303聚焦，提高了对待测对象的聚焦速度，提高了检测效率。
作为可选实施方式，继续参考图9，所述主光路组件303包括主光路相机304、主光路物镜305、光源传感器306；
所述光源传感器306通过所述主光路物镜305向晶圆上待测对象提供入射光；所述入射光被晶圆上待测对象反射后，反射光传输到主光路物镜305；所述主光路相机304，用于实时采集经过主光路物镜305的反射光，所述反射光表征晶圆上待测对象的成像信息；所述第一光路组件301包括第一光源307、第一相机308、第一物镜309；所述第二光路组件302包括第二光源310、第二相机311、第二物镜312；
所述第一光源307通过所述第一物镜309向晶圆上待测对象提供入射光；所述入射光被晶圆上待测对象反射后，反射光传输到第一物镜309；所述第一相机308，用于实时采集经过第一物镜309的反射光，所述反射光表征待晶圆上待测对象的成像信息；
所述第二光源310通过所述第二物镜312向晶圆上待测对象提供入射光；所述入射光被晶圆上待测对象反射后，反射光传输到第二物镜312；所述第二相机311，用于实时采集经过第二物镜312的反射光，所述反射光表征待晶圆上待测对象的成像信息。
所述主光路相机304、第一相机308及第二相机311获取晶圆上待测对象401成像信息的成像原理为物镜成像原理，所述物镜包括第一物镜309、第二物镜312、主光路物镜305。如图10所示，待测对象401经过物镜400后的成像为402，成像402可以被第一相机308、第二相机311及主光路相机304获取。
作为可选实施方式，继续参考图9，所述主光路组件还包括：机械微调模组313和压电陶瓷位移装置314；
所述机械微调模组313用于对主光路物镜305与晶圆上待测对象的距离进行第一校准，主光路物镜305与晶圆上待测对象的不同距离对应晶圆上不同的待测对象。所述压电陶瓷位移装置314置于主光路物镜305上，用于对主光路物镜305与晶圆上待测对象距离进行第二校准，所述第二校准的精度高于所述第一校准。
所述压电陶瓷位移装置314置于主光路物镜305上，用于精确校准主光路物镜与晶圆上待测对象距离，所述压电陶瓷位移装置314调整精度优于所述机械微调模组313。例如机械微调模组313适用于晶圆上微米级别及以上待测对象的聚焦调整，压电陶瓷位移装置314适用于晶圆上微米级别以下的待测对象的聚焦调整。在可选实现中，如图11所示，位移台200将主光路物镜305下的第一待测对象W1切换成第二待测对象W2时，第一待测对象W1与第二待测对象W2不在同一平面，存在高度差d1，则主光路物镜305与第一待测对象W1及第二待测对象W2的距离不同，分别为d2、d3，若第二待测对象W2在主光路相机304中的成像清晰度不满足要求，此时需通过机械微调模组313调整第二待测对象W2与主光路物镜305之间的距离，直至第二待测对象W2在主光路相机304中的成像清晰度满足要求。在其他实施例中，还可以通过压电陶瓷位移装置314调整第二待测对象W2与主光路物镜305之间的距离。在其他实施例中，所述机械微调模组313还可以用于调整第一物镜309及第二物镜312与待测对像之间距离。所述压电陶瓷位移装置314还可以用于调整第一物镜309及第二物镜312与待测对像之间距离。
所述压电陶瓷位移装置314中的压电陶瓷是一种特殊材料，具有敏感的物理特性，即当对其施加电压时，压电陶瓷材料内部会产生电极化现象，导致材料长度或形状发生改变，压电陶瓷会产生纳米级别的位移，利用压电陶瓷材料这一特性，通过压电陶瓷位移装置314控制各物镜的移动，以高精度调整各物镜与晶圆上待测对象之间的距离，从而达到高精度聚焦待测对象，提高数据检测的准确性。
作为可选实施方式，继续参考图8和图9，所述移动轴201上还设置有光谱测距***315，用于测量所述各光路组件中的各物镜至晶圆上待测对象的距离；结合图12所示，所述光谱测距***包括光谱传感器500、发射器及接收器，所述光谱传感器500、发射器及接收器用于实时测量光谱传感器500与晶圆100表面的距离。如图12所示，光谱测距***315内预先设有光谱传感器500与晶圆100表面之间的距离极限e1作为参考，当光谱传感器500与晶圆100表面的距离从e2达到极限值e1时，光谱传感器500通过数据处理***反馈控制***，此时主光路物镜305与晶圆100表面的距离也达到极限值e3，则控制***控制移动轴201停止运动，防止各物镜与晶圆100表面碰撞。光谱测距***500同样测量第一物镜309、第二物镜312与晶圆100表面的极限距离。另外，无论待测物体是什么材质，只要能反射光线，都能利用光谱测距***315测量其与光谱传感器500的距离，因此扩大了待测对象范围，且实现了在不同环境下测量各物镜与晶圆100上待测对象的距离，具有较强的环境适应性，及在不同的工艺条件下保持稳定的性能。
所述光谱传感器500为发射器提供不同频率的光信号，作为晶圆上不同待测对象的入射光；所述接收器用于接收晶圆上不同待测对象反射光信号；所述反射光信号的光强信息表征晶圆上不同待测对象与光谱传感器500的距离，反射光信号的光强数值越大，则光谱传感器500与晶圆表面的距离越近。
光谱传感器500提供不同频率的光信号，通过发射器发射至晶圆表面待测膜层后，得出不同强度的反射光信号，通过测试反射光信号强度，找出最大反射光信号强度，从而得出与前述膜层最匹配的入射光信号，通过此方法，找出所有膜层对应最佳入射光信号，实现了高精度性测试光谱传感器500与晶圆100表面的距离。
在晶圆检测过程中，移动轴201带动各光路组件及光谱测距***315向晶圆移动，光谱测距***315实时测试各光路组件物镜与晶圆表面的距离，防止各光路组件的各物镜与晶圆碰撞，损伤物镜及晶圆。当光谱测距***315的接收器获取到膜层的最大反射光光强信号时，表示各光路组件的物镜与晶圆距离达到极限，各光路组件停止向晶圆移动。
作为可选实施方式，所述的聚焦***还包括控制***；所述控制***用于控制步进电机及移动轴201的移动。控制***发送控制信号至步进电机，步进电机带动移动轴201在第二方向移动，从而带动各光路组件移动。在其他实施例中，所述控制***还可以控制机械微调模组313与压电陶瓷位移装置314的移动，以及各光路组件的光路组件之间的切换。利用控制***实现自能化控制，大幅度提高了晶圆检测效率。
作为可选实施方式，结合图9所示，所述的聚焦***还包括光学***、单轴运动台316；所述光学***用于将光源传感器306的光信号聚焦至晶圆上待测对象，例如可以通过光学物镜进行聚集；在对晶圆检测前，首先通过所述单轴运动台316手动校准第二物镜312与晶圆上待测对象的距离。在其他实施例中，所述单轴运动台316也可用于手动校准第一物镜309与晶圆上待测对象的距离。
实施例二：
本发明实施例还提供一种晶圆检测***，包括：聚焦***、数据处理***；所述聚焦***可以是前述实施例中任一项所述聚焦***；所述数据处理***用于分析和处理晶圆上待测对象的成像信息。所述第一相机308、第二相机311、主光路相机304将实时获取的晶圆上待测对象的成像信息，反馈至所述数据处理***，数据处理***检测前会预存待测对象成像信息，例如各待测对象成像信息对应的光强，数据处理***自动判定分析，待测对象的成像信息是否满足清晰度要求，若清晰度不满足要求，数据处理***发送信号给控制***，实现自动调整各物镜与晶圆之间的距离，继续获取待测对象的成像信息，直至待测对象清晰度满足要求。通过数据处理***与控制***组合，实现了自能化控制。
一种晶圆检测的聚焦方法，应用于前述实施例中任一项所述的聚焦***；包括：确定多个光路组件中同一放大倍数的光路组件，多次调整同一放大倍数的光路组件与晶圆上待测对象的距离，直至获取圆上待测对象的成像信息满足清晰度要求；以及，确定多个光路组件中不同放大倍数的光路组件，多次调整不同放大倍数的光路组件与晶圆表面的距离，直至获取到晶圆上待测对象的成像信息满足清晰度要求。
为使本领域技术人员更加清楚地理解和实施本发明实施例，以下结合图13至图16，对晶圆检测的聚焦***工作原理进行描述。
本发明实施例提供一种晶圆检测的聚焦方法，应用于前述任一实施例中聚焦***。
在聚焦测试前，需先校对聚焦***各物镜与晶圆表面倾斜度。如图13所示，晶圆置于位移台200上，在第一物镜309与晶圆100之间***塞尺，例如楔形塞尺600，若左右两个楔形塞尺600读数不相等且倾斜程度不能满足聚焦***测试要求，借助水平仪校准第一物镜309或位移台200至水平，以使第一物镜309表面与晶圆表面保持平行。重复上述步骤，校准第二物镜312及主光路物镜305表面与与晶圆表面保持平行。
首先，对于大于等于3微米尺寸的待测对象的聚焦方法，包括如下步骤，如图14所示：
步骤S10：调整第一物镜与晶圆的相对位置。
移动装置将各光路组件移至位移台200上方，控制***控制光路组件切换至第一光路组件301，移动装置带动位移台200在第一方向水平方向移动，以使第一物镜309，正对晶圆100上待测对象；
步骤S11：调整第一物镜获取待测对象成像信息。
移动轴201带动第一光路组件301的第一物镜309沿着第二方向垂直于晶圆100表面运动，移动轴201多次调整第一物镜309与晶圆上待测对象的距离，直至获取晶圆上待测对象的成像信息满足清晰度要求，移动轴201多次调整过程中采用开环逻辑控制，即无需将调整过程反馈至控制***来精确调整第一物镜309与晶圆上待测对象的距离。
步骤S12：图像处理待测对象的成像信息。
通过对待测对象的成像信息进行图像处理，以在第一相机308上呈现待测对象的清晰图像。
其次，对于大于1微米小于3微米尺寸的待测对象的聚焦方法，包括如下步骤，如图15所示：
步骤S20：调整第二物镜与晶圆的相对位置。
移动装置将各光路组件移至位移台200上方，控制***控制光路组件切换至第二光路组件302，移动装置带动位移台200在第一方向水平方向移动，以使第二光路组件302的第二物镜312，正对晶圆上待测对象；
步骤S21：调整第二物镜获取待测对象成像信息。
移动轴带动第二物镜312沿着第二方向垂直于晶圆表面运动，移动轴多次调整第二物镜312与晶圆上待测对象的距离，直至获取晶圆上待测对象的成像信息满足清晰度要求，移动轴201多次调整过程中采用开环逻辑控制，即无需将调整过程反馈至控制***来精确调整第一物镜309与晶圆上待测对象的距离。
步骤S22：图像处理待测对象的成像信息。
通过对待测对象的成像信息进行图像处理，以在第二相机311上呈现待测对象的清晰图像。
最后，对于小于1微米尺寸待测对象的聚焦方法，包括如下步骤，如图16所示：
步骤S30：寻找待测对象在晶圆上所在范围。
移动装置将各光路组件移动至位移台200上方，控制***控制光路组件切换至第一光路组件301，移动装置带动位移台在第一方向水平方向移动，以使第一光路组件301的第一物镜309，寻找待测对象在晶圆上所在范围；移动轴201带动第一物镜309沿着第二方向垂直于晶圆表面运动，移动轴201多次调整第一物镜309与晶圆上待测对象的距离，直至获取晶圆上待测对象的所在范围满足清晰度要求。
步骤S31：获取待测对象在晶圆上所在范围内的具***置。
控制***控制光路组件切换至第二光路组件302，移动装置带动位移台在第一方向水平方向移动，以使第二光路组件302的第二物镜312，获取待测对象在晶圆上所在范围内的具***置；移动轴201带动第二物镜312沿着第二方向垂直于晶圆表面运动，移动轴201多次调整第二物镜312与晶圆上待测对象的距离，直至获取晶圆上待测对象的所在位置满足清晰度要求。
步骤S32：获取待测对象在晶圆上所在具***置的成像信息。
控制***控制光路组件切换至主光路组件，移动装置带动位移台200在第一方向水平方向移动，以使主光路的主光路物镜305，正对待测对象在晶圆上所在位置；通过图像处理判断此时待测对象在主光路相机上的成像清晰度是否满足要求。若清晰度不满足要求，需通过光谱测距***315、压电陶瓷位移装置314及移动轴201多次测量和调整主光路物镜305与具***置处待测对象的距离，以使待测对象的清晰度满足要求。
综上，本发明提供的一种晶圆检测的聚集***，包括：移动装置，以及设置于所述移动装置上的多个光路组件，所述多个光路组件晶圆上待测对象的放大倍数均不同；其中，所述移动装置，用于多次调整所述多个光路组件中的光路组件与晶圆上待测对象的距离，以获取晶圆上待测对象的成像信息；其中，一次调整所述多个光路组件中的至少一个光路组件与晶圆上待测对象的距离，光路组件与晶圆上待测对象的不同距离对应晶圆上待测对象不同精度的成像信息。采用上述技术方案，实现了一机多功能，同时能检测不同尺寸的待测对象，扩大检测范围，也能提高检测精度，具有很高的性价比，适合大规模应用和推广。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (11)
1.一种晶圆检测的聚集***，其特征在于，包括：移动装置，以及设置于所述移动装置上的多个光路组件，所述多个光路组件对晶圆上待测对象的放大倍数均不同；
其中，所述移动装置，用于多次调整所述多个光路组件中的光路组件与晶圆上待测对象的距离，以获取晶圆上待测对象的成像信息；其中，一次调整所述多个光路组件中的至少一个光路组件与晶圆上待测对象的距离，光路组件与晶圆上待测对象的不同距离对应晶圆上待测对象不同精度的成像信息。
2.如权利要求1所述的聚焦***，其特征在于，所述移动装置，用于多次调整所述多个光路组件中的光路组件与晶圆上待测对象的距离包括：在第一方向和第二方向上，对所述多个光路组件中的光路组件与晶圆上待测对象的距离进行多次调整。
3.如权利要求1或2一项所述的聚焦***，其特征在于，所述移动装置包括在第一方向上进行移动的位移台、步进电机、和在第二方向上进行移动的移动轴；
所述位移台用于在第一方向上进行晶圆的移动和定位；
所述多个光路组件设置于所述移动轴，所述移动轴在第二方向上移动，以带动所述多个光路组件在第二方向的移动；
所述步进电机用于控制所述位移台和所述移动轴移动。
4.如权利要求3所述的聚焦***，其特征在于，所述多个不同光路组件包括第一光路组件、第二光路组件和主光路组件；所述第一光路组件对晶圆上待测对象的放大倍数小于第二光路组件。
5.如权利要求4所述的聚焦***，其特征在于，所述主光路组件包括主光路相机、主光路物镜、光源传感器；
所述光源传感器通过所述主光路物镜向晶圆上待测对象提供入射光；所述入射光被晶圆上待测对象反射后，反射光传输到主光路物镜；
所述主光路相机，用于采集经过主光路物镜的反射光，该反射光表征晶圆上待测对象的成像信息；
所述第一光路组件包括第一光源、第一相机、第一物镜；所述第二光路组件包括第二光源、第二相机、第二物镜；
所述第一光源通过所述第一物镜向晶圆上待测对象提供入射光；所述入射光被晶圆上待测对象反射后，反射光传输到第一物镜；
所述第一相机，用于采集经过第一物镜的反射光，该反射光表征待晶圆上待测对象的成像信息；
所述第二光源通过所述第二物镜向晶圆上待测对象提供入射光；所述入射光被晶圆上待测对象反射后，反射光传输到第二物镜；
所述第二相机，用于采集经过第二物镜的反射光，该反射光表征晶圆上待测对象的成像信息。
6.如权利要求5所述的聚集***，其特征在于，所述主光路组件还包括：机械微调模组和压电陶瓷位移装置；
所述机械微调模组用于对主光路物镜与晶圆上待测对象的距离进行第一校准，主光路物镜与晶圆上待测对象的不同距离对应晶圆上不同的待测对象；
所述压电陶瓷位移装置置于主光路物镜上，用于对主光路物镜与晶圆上待测对象的距离进行第二校准，所述第二校准的精度高于所述第一校准。
7.如权利要求3所述的聚焦***，其特征在于，所述移动轴上设置有光谱测距***，用于测量各光路组件中的物镜至晶圆上待测对象的距离；
所述光谱测距***包括光谱传感器、发射器及接收器；所述光谱传感器为发射器提供不同频率的光信号，作为晶圆上不同待测对象的入射光；所述接收器用于接收晶圆上不同待测对象的反射光信号；所述反射光信号的光强信息表征晶圆上不同待测对象与光谱传感器的距离。
8.如权利要求3所述的聚焦***，其特征在于，还包括：控制***；所述控制***用于控制步进电机。
9.如权利要求5所述的聚焦***，其特征在于，还包括：光学***、单轴运动平台；
所述光学***用于将光源传感器的光信号聚焦到晶圆上待测对象；
所述单轴运动平台用于手动校准第二物镜与晶圆上待测对象的距离。
10.一种晶圆检测***，包括：聚焦***、数据处理***；所述聚焦***为如权利要求1-9任一项所述聚焦***；所述数据处理***用于分析和处理晶圆上待测对象的成像信息。
11.一种晶圆检测的聚焦方法，其特征在于，应用于权利要求1-9任一项所述的聚焦***；包括：
确定多个光路组件中同一放大倍数的光路组件，多次调整同一放大倍数的光路组件与晶圆上待测对象的距离，直至获取的晶圆上待测对象的成像信息满足清晰度要求；以及，确定多个光路组件中不同放大倍数的光路组件，多次调整不同放大倍数的光路组件与晶圆表面的距离，直至获取到的晶圆上待测对象的成像信息满足清晰度要求。
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|---|---|---|---|
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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