晶圆检测装置及检测方法与流程

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1.本发明涉及一种晶圆检测领域，尤其涉及晶圆检测装置及检测方法。

背景技术：

2.半导体行业因为工艺复杂、工序繁多、器件尺寸小等特点，极容易导致晶圆在生产过程中出现缺陷。这些缺陷不仅会严重影响芯片性能，还会造成成本增加。因此，在半导体生产的各个流程中，检测环节都是至关重要的。
3.清晰的高分辨率图像是确保缺陷检测分类准确性的首要条件，在高通量显微光学系统中，物镜视场远小于晶圆面积，因此高分辨率的晶圆图像需要线扫相机扫描拼接而成。线扫相机成像时，运动台沿着扫描方向来回运动，可能会导致晶圆偏移系统焦面位置，影响图像清晰度。

技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能够主动式焦面保持的晶圆检测装置及检测方法。
5.为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：第一方面，根据本发明实施例的晶圆检测装置，包括：基台；物镜，其位于待检测晶圆表面上方；照明模组，其安装于所述基台上，所述照明模组产生的光斑经过所述物镜投射于待检测晶圆表面；自动对焦模组，其安装于所述基台上，所述自动对焦模组用于实时采集待检测晶圆表面的光信号，并实时调节所述待检测晶圆表面与所述物镜之间的距离；运动模组，其位于所述物镜下方，所述运动模组安装于所述基台上，所述待检测晶圆放置于所述运动模组上，所述运动模组用于对所述待检测晶圆进行多角度位置调节；线扫相机，其安装于所述基台上，所述线扫相机扫描在所述运动模组驱动下运动的晶圆表面，所述待检测晶圆表面的反射光经所述物镜投影至所述线扫相机并成像，以得到晶圆表面的图像信息。
6.进一步的，所述照明模组包括：第一光源组件；衰减组件，其用于将所述第一光源组件发出的光进行能量衰减；匀光组件，其用于对所述衰减组件过滤后的光束进行匀光；滤光组件，其用于对匀光后的光束进行过滤；光斑调节组件，其用于将匀光过滤后的光束调节成预设光斑大小与预设光斑形状，所述第一光源组件、衰减组件、匀光组件、滤光组件和光斑调节组件依次排列并同轴共线，光束经过所述第一光源组件、衰减组件、匀光组件、滤光组件和光斑调节组件并形成第
一光路；反射组件，其位于所述第一光路的末端，并用于将所述第一光路中的光束进行反射；筒镜组件，其用于接收所述反射组件反射的光束，所述反射组件与所述筒镜组件形成第二光路，所述第二光路垂直于所述第一光路，所述第二光路的光束在所述筒镜组件的作用下射出并照射在晶圆表面。
7.进一步的，所述光斑调节组件包括光斑大小调节件与光斑形状调节件，所述光斑大小调节件与光斑形状调节件依次沿所述第一光路排列。
8.进一步的，所述筒镜组件包括二向镜，所述反射组件反射的光束经过所述二向镜后分离，分离后的光束照射于所述晶圆表面并形成第三光路，所述第三光路垂直于所述第二光路。进一步的，所述自动对焦模组包括：第二光源组件；准直镜，其用于将所述第二光源组件发出的光进行准直；筒镜，其用于对所述准直镜准直后的光进行聚焦，所述筒镜、准直镜和第二光源组件形成第四光路；物镜，其位于晶圆上方，经过所述筒镜聚焦后的光从所述物镜照射至所述晶圆表面并反射；第一分光件，其连接所述筒镜，所述第一分光件用于对从所述晶圆反射回来的光进行分光并形成第五光路，所述第五光路垂直于所述第四光路；第一探测器，其采集所述第一分光件分出来的光并进行反馈；压电调节件，其连接于所述物镜上表面，所述压电调节件基于所述第一探测器的反馈数据对其自身厚度进行调节，以调节所述物镜与所述晶圆表面之间的距离。
9.进一步的，所述第二光源组件包括第一光源与第二光源，所述第一光源发出的光垂直于所述第二光源发出的光。
10.进一步的，所述自动对焦模组还包括：第二分光件，所述第二分光件与第一分光件相邻设置，所述第二分光件位于所述第五光路上，所述第二分光件用于对所述第一分光件分离出来的光进行分光并形成第六光路，所述第六光路垂直于所述第五光路;第二探测器，所述第二探测器位于所述第六光路上，采集所述第二分光件分离出来的光并进行反馈。
11.进一步的，所述自动对焦模组还包括：第三分光件，所述第三分光件与所述第一分光件相邻设置并位于所述第四光路上，所述第三分光件用于对经过所述第一分光件的光进行分光并形成第七光路，所述第七光路垂直于所述第四光路;第三探测器，所述第三探测器位于所述第七光路上，采集所述第三分光件分出的光并进行反馈。
12.进一步的，所述运动模组包括：第一运动模组，所述第一运动模组包括第一气浮滑轨、第一气浮滑块和第一驱动
件，所述第一气浮滑轨与第一驱动件安装于所述基台，所述第一气浮滑轨与第一气浮滑块滑动连接；第二运动模组，所述第二运动模组包括第二气浮滑轨、第二气浮滑块和第二驱动件，所述第二气浮滑轨与第二驱动件与所述第一气浮滑块固定连接，所述第二气浮滑轨与第二气浮滑块滑动连接；第三运动模组，所述第三运动模组包括第三驱动件与旋转件，所述旋转件连接所述第三驱动件，所述第三驱动件安装于所述第二气浮滑块；第四运动模组，所述第四运动模组包括第四驱动件与第一升降件，所述第四驱动件与所述第二气浮滑块连接，所述第一升降件与所述第四驱动件连接；第一载台，其表面用于放置晶圆，所述第一载台与所述旋转件连接，所述晶圆在所述第一驱动件、第二驱动件和第四驱动件的驱动力下分别沿第一方向、第二方向和第三方向做往复运动，以及在所述第三驱动件的驱动力下做旋转运动。
13.第二方面，本发明还提供一种晶圆检测方法，基于第一方面提供的晶圆检测装置，包括：利用自动对焦模组实时调节所述物镜与晶圆表面之间的距离；待检测晶圆在运动模组的作用下移至所述物镜下方并对所述待检测晶圆进行多角度位置调节；照明模组产生的光斑经过物镜后投射与所述晶圆表面，在所述晶圆表面产生的反射光经所述物镜与线扫相机后成像，以得到晶圆表面的图像信息。
14.本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：本发明公开的晶圆检测装置，该检测装置利用自动对焦模组使得晶圆表面即检测面在整个扫描过程中始终处于物镜成像范围内；利用照明模组使得投射于晶圆表面的光斑具有较强的照明光强且均匀性高；以及利用运动模组保证晶圆在检测过程中的稳定性与运动精度，进一步提高晶圆表面成像的清晰度，提高晶圆缺陷检测的准确性。
附图说明
15.图1为本发明实施例提供的晶圆检测装置的整体结构示意图；图2为本发明实施例提供的晶圆检测装置中的光学检测部分结构示意图；图3为本发明实施例提供的晶圆检测装置中的照明模组的结构示意图；图4为本发明实施例提供的晶圆检测装置中的照明模组的光路结构示意图；图5为本发明实施例提供的晶圆检测装置中的自动对焦模组的结构示意图；图6为本发明实施例提供的晶圆检测装置中的第二光源组件发出光的光路示意图；图7为本发明实施例提供的晶圆检测装置中晶圆表面反射的光路示意图；图8为本发明实施例提供的晶圆检测装置中的自动对焦模组中的部分光学器件的结构示意图；图9为本发明实施例提供的晶圆检测装置中的运动模组的结构示意图；图10为本发明实施例提供的晶圆检测装置中的上下料模组中的搬运模组的结构示意图；
图11为本发明实施例提供的晶圆检测装置中的第一旋转臂与第一拾取头的结构示意图；图12为本发明实施例提供的晶圆检测装置中的第一载台结构示意图；图13为本发明实施例提供的晶圆检测装置中的第一载台与晶圆的结构侧视图。
16.附图标记：a、第一光路；b、第二光路；1、照明模组；10、第一光源组件；11、衰减组件；12、匀光组件；13、滤光组件；14、光斑大小调节件；15、光斑形状调节件；16、反射组件；17、筒镜组件；2、上下料模组；20、检测载台；201、第一缺口；202、第二缺口；203、可升降凸台；21、搬运模组；211、旋转臂；2111、第一旋转臂；2112、第二旋转臂；212、拾取头；2121、第一拾取头；2122、第二拾取头；213、第二驱动件；2141、真空吸附盘；21a、第一旋转轴；21b、第二旋转轴；21c、第三旋转轴；215、第二升降件；m、线扫相机；d、第四光路；e、第五光路；f、第六光路；3、运动模组；311、第一气浮滑轨；312、第一气浮滑块；321、第二气浮滑轨；322、第二气浮滑块；33、第一载台；34、缓冲件；4、自动对焦模组；40、第二光源组件；401、第一光源；402、第二光源；41a、准直镜；41b、筒镜；42a、第二载台；42b、气浮地脚；43a、第一分光件；43b、第一探测器；45、压电调节件；451、压电块；452、压电控制器；46a、第二分光件；46b、第二探测器；47a、第三分光件；47b、第三探测器；48a、第一反射镜；48b、第二反射镜；49、控制处理器；5、基台；51、第一基台；52、第二基台；6、物镜；7、控制柜；81、水冷组件；82、风冷组件；9、操作台。
具体实施方式
17.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的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.基于物镜视场远小于晶圆面积，故需要利用线扫相机扫描拼接而成，在tdi成像的过程中利用运动模组带动晶圆进行位置姿态调节，而在晶圆在运动过程中产生的抖动影响检测精度。本发明实施例利用自动对焦模组主动式调节物镜与晶圆表面之间的距离以实现晶圆在扫描过程中的实时对焦；同时利用照明模组使得投射于晶圆表面的光斑具有较强的照明光强与均匀性，提高线扫相机的成像效果，进一步提高对晶圆表面缺陷检测的精准度。
19.下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的一种晶圆检测装置。
20.具体的，如图1和图2所示，本发明实施例提供的一种晶圆检测装置，照明装置包括基台5、物镜6、照明模组1、自动对焦模组4、运动模组3和线扫相机m。
21.其中，基台5的材质为大理石材质，大理石材质的基台5表面具有较佳的平整度。大理石基台5连接有主动隔振装置，运动模组3在运动过程中产生的振动和地面震动在经过主动隔振装置时，主动隔振装置内的音圈电机会根据传感器读数进行主动响应，可有效降低振动传递幅值，避免影响对晶圆检测的光学系统。
22.物镜6位于待检测晶圆表面上方。
23.照明模组1安装于所述基台5上，所述照明模组1产生的光斑经过所述物镜6投射于待检测晶圆表面。
24.自动对焦模组4安装于所述基台5上，所述自动对焦模组4用于实时采集待检测晶圆表面的光信号，并实时调节所述待检测晶圆表面与所述物镜6之间的距离。
25.运动模组3位于所述物镜6下方，所述运动模组3安装于所述基台5上，所述待检测晶圆放置于所述运动模组3上，所述运动模组3用于对所述待检测晶圆进行多角度位置调节。
26.线扫相机m安装于所述基台5上，所述线扫相机m扫描在所述运动模组3驱动下运动的晶圆表面，所述待检测晶圆表面的反射光经所述物镜6投影至所述相机并成像，以得到晶圆表面的图像信息。
27.线扫相机优选为tdi相机，tdi相机中的tdi芯片通过延迟积分的方式突破了单个感光芯片像素尺寸的限制，大大增加了光子的收集。与传统光电传感器相比，tdi相机具有更高的灵敏度、相应度和动态范围，tdi线扫芯片不仅提高了图像信噪比，且降低了对光源光强的需求，提高扫描速度。
28.如图1所示，检测装置还包括冷却模组，冷却模组包括风冷组件81与水冷组件82，水冷组件81优选用于对照明模组1内的光源进行冷却，照明模组1内的光源在工作的时候产生大量的热量，利用水冷组件81对其进行冷却，提高照明模组1的工作效率。风冷组件82用于对整个检测装置进行冷却，当然也包括对照明模组1进行冷却。图中，水冷组件81和风冷组件82的连接管路未示出，采用领域内常规的管道管路即可。
29.检测装置还包括控制柜7与操作台9，控制柜7与基台5相邻设置，控制柜7里面安装电力相关的器件。操作台9用于工作人员实时监测检测装置内部的检测情况，可即使对检测装置进行检测调整。检测装置还包括封闭的框架，框架与基台5连接，框架用于保护检测装置内的检测器件，避免异物掉落在检测台上对其造成损伤。
30.接下来具体对照明模组1进行详细说明，如图3与图4所示。
31.照明模组1包括第一光源组件10、衰减组件11、匀光组件12、滤光组件13、光斑调节组件、反射组件16和筒镜组件17。
32.其中，第一光源组件10包括氙灯，氙灯能发出具有宽光谱范围的光，能满足对晶圆的检测需求，且氙灯发出的光的能量较强。
33.衰减组件11用于对氙灯发出的光进行能量衰减，以满足对晶圆的检测需求。
34.匀光组件12用于对衰减组件11过滤后的光束进行匀光，以能够使得形成在晶圆表面形成尺寸相同且均匀的光斑。匀光组件12包括微透镜阵列，利用微透镜阵列提高对光均匀性。
35.滤光组件13用于对匀光后的光束进行过滤，以保留预设波长的光，满足晶圆表面检测需求。
36.光斑调节组件用于将匀光过滤后的光束调节成预设光斑大小与预设光斑形状，第一光源组件10、衰减组件11、匀光组件12、滤光组件13和光斑调节组件依次排列并同轴共线，光束经过第一光源组件10、衰减组件11、匀光组件12、滤光组件13和光斑调节组件并形成第一光路a。基于晶圆尺寸的大小，利用光斑调节组件调整照射到晶圆表面的光斑的形状
与大小，以提高对晶圆表面检测的精度。第一光路a即为如图3所示的坐标系中的y轴方向，也即如图4所示的第一光路a示意图。
37.反射组件16位于第一光路a的末端，并用于对第一光路a中的光束进行反射。反射组件16为反射镜，第一光路a的光束在反射镜的反射后使得光路沿如图3所示的坐标系中的x轴方向传送。利用反射组件16改变光路的传送方向以降低用于晶圆表面检测的整个装置的占用空间。
38.筒镜组件17用于接收反射组件16反射的光束，反射组件16与筒镜组件17形成第二光路b，第二光路b垂直于第一光路a，第二光路b的光束在筒镜组件17的作用下射出并照射在晶圆表面。
39.以上照明模组1，可以对第一光源组件10的光强、波长、偏振、数值孔径进行调节以满足不同需求，以及利用光斑调节组件还可以对照射在晶圆表面的光斑大小与形状进行调节，以满足不同检测需求。
40.在一实施例中，光斑调节组件包括光斑大小调节件14与光斑形状调节件15，光斑大小调节件14与光斑形状调节件15依次沿第一光路a排列。光斑形状调节件15为视场光阑，利用视场光阑将第一光路a上的光形成矩形光斑以满足晶圆检测需求。
41.在一实施例中，照明模组1还包括多个透镜，多个透镜位于光斑调节组件与滤光组件13之间，并位于第一光路a上。多个透镜进一步提高照射晶圆表面的光线的均匀性，进一步提高晶圆表面检测精度。
42.在一实施例中，筒镜组件17包括二向镜，反射组件16反射的光束经过二向镜后分离，分离后的光束照射于晶圆表面并形成第三光路，第三光路垂直于第二光路b。
43.第三光路也即如图3所示的坐标系中的z轴方向，晶圆位于筒镜组件17的下方，进入筒镜组件17的光束经过二向镜分离后沿第三光路传送并照射至晶圆表面，并在晶圆表面形成反射光并在线扫相机m中成像。
44.进一步的，物镜6与筒镜组件17连接，物镜6位于筒镜组件17的下方，物镜6位于待检测晶圆的上方，光束经过二向镜后分离至物镜6并照射在晶圆表面。物镜具有较好的消散效果，以满足成像效果的一致性。
45.以上照明模组1利用多个光学组件对第一光源组件10发出的光进行整形匀光，根据晶圆表面光斑尺寸需求，利用光斑调节组件形成所需求的形状光斑，并在保证能量利用率的条件，实现光斑均匀性，提高获取晶圆表面图像的分辨率，进一步提高晶圆的检测精度。
46.接下来具体对自动对焦模组4进行详细说明，如图5至图8所示。
47.如图5所示，自动对焦模组4包括第二光源组件40、准直镜41a、筒镜41b、第一分光件43a、第一探测器43b和压电调节件45。
48.其中，准直镜41a用于将第二光源组件40发出的光进行准直。
49.筒镜41b用于对准直镜41a准直后的光进行聚焦，筒镜41b、准直镜41a和第二光源组件40形成第四光路d。
50.物镜6位于晶圆上方，经过筒镜41b聚焦后的光从物镜6照射至晶圆表面并反射。
51.第一分光件43a连接筒镜41b，第一分光件43a用于对从晶圆反射回来的光进行分光并形成第五光路e，第五光路e垂直于第四光路d。
52.第一探测器43b采集第一分光件43a分出来的光并进行反馈。
53.压电调节件45连接于物镜6上表面，压电调节件45基于第一探测器43b的反馈数据对其自身厚度进行调节，以调节物镜6与晶圆表面之间的距离。
54.以上自动对焦模组4，如图6所示，第二光源组件40发出的光线沿第四光路d传输经过准直镜41a准直后在经过筒镜41b进行光聚焦后照射于待检测晶圆表面，从晶圆表面反射回来的光经过筒镜41b之后利用第一分光件43a对其进行分光，并使得分光后的光在第五光路e上进入第一探测器43b，如图7所示，第一探测器43b为光电传感器，第一探测器43b采集光信号并将采集的光信号传送给控制处理器49，控制处理器49对光信号拟合计算得出物镜6与待检测晶圆表面之间的距离，基于计算得出的距离，控制处理器49控制压电调节件45对其自身厚度进行调节，以实现主动式自动对焦。控制处理器49对光信号处理计算过程中优选利用差分法，以提高得出的物镜6与晶圆表面之间距离的准确性，进一步提高晶圆表面的检测精度。
55.如图5所示，压电调节件45包括压电块451与压电控制器452，压电块451与压电控制器452连接，压电控制器452接收控制处理器49的指令，使得压电块451发生形变即改变压电块451的厚度，该现象成为“逆压电效应”。压电块451为压电材料，压电材料能实现机电能量的相互转换。压电块451的材料包括石英晶体、钛酸钡等。
56.在一实施例中，如图8所示，第二光源组件40包括第一光源401与第二光源402，第一光源401发出的光垂直于第二光源402发出的光。第一光源401与第二光源402优选为led，当然并不仅限于此。第一光源401与第二光源402依次发出光，该自动对焦模组4利用主动式的双光路模式，提高主动采集频率，提高自动对焦的实时性，进一步满足线扫相机m采集图像的要求。
57.在一实施例中，如图7和图8所示，自动对焦模组4还包括第二分光件46a，第二分光件46a与第一分光件43a相邻设置，第二分光件46a位于第五光路e上，第二分光件46a用于对第一分光件43a分离出来的光进行分光并形成第六光路f，第六光路f垂直于第五光路e。
58.也就是说，利用第二分光件46a对第一分光件43a分出来的光再一次进行分光。
59.进一步的，自动对焦模组4还包括第二探测器46b，第二探测位于第六光路f上并采集第二分光件46a分出来的光。利用第一探测器43b与第二探测器46b分别采集从晶圆表面反射回来的光并将采集的光信号反馈给控制处理器49，以使得控制处理器49对两组数据进行计算处理，进一步提高计算得出的数据的准确度。
60.在一实施例中，如图7所示，自动对焦模组4还包括第三分光件47a，第三分光件47a与第一分光件43a相邻设置并位于第四光路d上，第三分光件47a用于对经过第一分光件43a的光进行分光并形成第七光路，第四光路d垂直于第七光路。
61.也即，第三分光件47a对经过第一分光件43a的光进行分光。
62.进一步的，自动对焦模组4还包括第三探测器47b，第三探测器47b位于第七光路上，采集第三分光件47a分出的光并进行反馈。第三探测器47b与第一探测器43b分别位于第四光路d的两侧，以提高自动对焦模组4的紧凑性。第三探测器47b用于将第一探测器43b与第二探测器46b采集的数据进行归一化处理，以提高对下一次的光信号采集的准确性。第一分光件43a、第二分光件46a和第三分光件47a为分光镜。
63.如图5和图6所示，自动对焦模组4还包括第一反射镜48a，第一反射镜48a位于第四
光路d的末端，并用于对从筒镜41b出来的光进行反射并形成第五光路。
64.自动对焦模组4还包括第二反射镜48b，第二反射镜48b位于第五光路上，用于将第一反射镜48a反射的光进行反射，以使得反射的光进入物镜6。
65.基于晶圆位于自动对焦模组4的下方的结构特性，需要利用第一反射镜48a、第二反射镜48b来完成光路的走向，以提高整个检测装置的紧凑性和合理性。基于结构特性的需要还可以利用更多的反射镜进行光路的设计。
66.在一实施例中，如图5所示，自动对焦模组4还包括第二载台42a和多个气浮地脚42b。第二光源组件40、准直镜41a、筒镜41b、第一分光件43a和第一探测器43b均安装于第二载台42a表面。多个气浮地脚42b连接于第二载台42a下表面。气浮地脚42b安装于基台上，气浮地脚42b能够减缓用于晶圆的运动装置在扫描过程中的产生的振动对自动对焦模组4的影响。
67.以上自动对焦模组4，在对晶圆表面扫描检测的过程中，晶圆表面的倾斜起伏幅度要大于物镜6的深度，为了在整个扫描过程中采集的图像均满足需要，需要自动聚焦系统实时测量晶圆与物镜6之间的相对距离，并对晶圆与物镜6之间的距离进行调节以实现实时聚焦。本发明实施例提供的自动对焦模组4利用第一探测器43b采集光信号并进行光强信号拟合后计算得出物镜6与晶圆表面之间的当前距离，并对应实时调整压电调节件45的厚度以实现实时自动对焦，进一步提高获取晶圆图像的分辨率，提高检测精度。
68.接下来具体对运动模组3进行详细说明，如图9所示。
69.如图9所示，运动模组3包括第一运动模组、第二运动模组、第三运动模组、第四运动模组和第一载台33。
70.其中，第一运动模组包括第一气浮滑轨311、第一气浮滑块312和第一驱动件，第一气浮滑轨311与第一驱动件安装于基台5，第一气浮滑轨311与第一气浮滑块312滑动连接。第一载台33在第一驱动件的驱动力下沿如图9所示的坐标系中的x轴方向运动。
71.第二运动模组包括第二气浮滑轨321、第二气浮滑块322和第二驱动件，第二气浮滑轨321与第二驱动件与第一气浮滑块312固定连接，第二气浮滑轨321与第二气浮滑块322滑动连接。第一载台33在第二驱动件的驱动力下沿如图9所示的坐标系中的y轴方向运动。
72.第三运动模组包括第三驱动件与旋转件，旋转件连接第三驱动件，第三驱动件安装于第二气浮滑块322；第三驱动件优选为旋转电机，当然并不仅限于此。第一载台33在第三驱动件的驱动力下进行旋转运动，以使得检测装置对第一载台33上的晶圆s的不同位置进行扫描。
73.第四运动模组包括第四驱动件与第一升降件，第四驱动件与第二气浮滑块322连接，第一升降件与第四驱动件连接；第四驱动件优选为电机驱动，当然并不仅限于此。
74.第一载台33表面用于放置晶圆s，第一载台33与旋转件连接，晶圆s在第一驱动件、第二驱动件和第四驱动件的驱动力下分别沿第一方向、第二方向和第三方向做往复运动，以及在第三驱动件的驱动力下做旋转运动。
75.也就是说，放置于第一载台33表面的晶圆s在第一驱动件、第二驱动件和第四驱动件的驱动力下分别沿如图9所示的坐标系中的x轴、y轴和z轴做往复运动，并可以在第三驱动件的驱动下做旋转运动，以实现第一载台33表面晶圆s的四轴调节，满足检测装置的检测需求。
76.另外，第一运动模组与第二运动模组通过气浮滑轨的方式进行运动，以提高晶圆s的运动精度。第一气浮滑轨311与第一气浮滑块312相对滑动运动，也即利用第一驱动件产生压缩空气使得第一气浮滑轨311与第一气浮滑块312之间相对悬浮，以实现无摩擦、无振动的平滑运动，进一步提高晶圆s的运动精度与运动稳定性。第二运动模组与第一运动模组的运动方式相同。
77.在一实施例中，如图9所示，基台5包括第一基台51与第二基台52，第一基台51与第二基台52平行设置，两个第一气浮滑轨311安装于第一基台51与第二基台52的内侧壁上。
78.进一步的，运动模组3还包括两个缓冲件34，两个缓冲件34分别连接于两个第一气浮滑块312上，两个第一气浮滑块312分别位于第二气浮滑轨321的两末端。两个缓冲件34用于使得第二气浮滑块322运动至第二气浮滑轨321末端的时候能够实现软接触，提高第一载台33表面晶圆s的运动稳定性。
79.以上运动模组3利用第一运动模组与第二运动模组使得晶圆s分别沿如图9所示的坐标系中的x轴、y轴方向进行精确的匀速运动，且利用第四运动模组使得晶圆s沿如图9所示的坐标系中的z轴方向运动，以及利用第三运动模组使得晶圆s进行旋转运动，从多方位对晶圆s的位置姿态进行调节，以满足对晶圆s的检测需求；另外，第一运动模组与第二运动模组利用气浮导轨进行运动，以使得晶圆s运动过程中具有无摩擦、无间隙、无需润滑等，提高晶圆s的运动精度与运动稳定性。
80.接下来具体对上下料模组2进行详细说明，如图10至图13所示。
81.如图10所示，检测装置还包括上下料模组，上下料模组包括料盒与搬运模组21。
82.其中，料盒用于装载多个晶圆，料盒优选为插槽式料盒，一个料盒内可装多个晶圆，当然并不仅限于此。
83.搬运模组21用于将料盒内的晶圆拾取并搬运至第一载台33或将第一载台33上完成检测的晶圆拾取并放回至料盒内。
84.其中，搬运模组21包括移动臂、拾取头212212、吸附件和驱动组件，移动臂的一端与驱动组件连接，另一端与拾取头212连接，吸附件安装于拾取头212的上表面，拾取头212在驱动组件的驱动力下拾取晶圆，且晶圆在吸附件的作用下吸附于拾取头212表面，拾取头212拾取的晶圆跟随移动臂进行移动，以对晶圆进行拾取并搬运。
85.也就是说，拾取头212在驱动组件的驱动力下移至料盒内并将晶圆端起，端起后的晶圆在吸附件的作用下吸附于拾取头212表面，晶圆在搬运模组21的作用下移至第一载台33上，实现晶圆的上料操作。对于晶圆的下料操作，同样利用驱动组件使得拾取头212将第一载台33上的完成检测的晶圆端起并传送至料盒内，以完成晶圆的下料操作。
86.在一实施例中，如图11所示，吸附件包括多个真空吸附盘2141，多个真空吸附盘2141均匀安装于拾取头212上表面。
87.当拾取头212从晶圆的下方将其端起后，晶圆落在多个真空吸附盘2141上，多个真空吸附盘2141吸附于晶圆的下表面，以使晶圆固定于拾取头212上表面，提高拾取头212移动过程中晶圆的稳定性与安全性。
88.在一实施例中，如图11所示，拾取头212包括第一插杆与第二插杆，第一插杆与第二插杆之间存在空间，多个真空吸附盘2141安装于第一插杆与第二插杆表面。
89.不管晶圆是放置于料盒内还是第一载台33上，在晶圆的下方需要留有空间以便于
拾取头212插入晶圆的下方以将其端起。第一插杆与第二插杆减小用于放置晶圆的料盒或第一载台33的预留空间，也就是说，料盒或第一载台33上只需要留存可插入第一插杆与第二插杆的空间即可，同时也减小拾取头212的质量，降低驱动模组的驱动压力。
90.如图12所示，第一载台33上设有第一缺口201与第二缺口202，第一插杆与第二插杆可分别插入第一缺口201与第二缺口202内，且第一插杆与第一缺口201的边缘处、第二插杆与第二缺口202的边缘处存在空间。
91.也就是说，在料盒（图中未显示）内用于放置晶圆的隔板上同样设有与第一载台33上的第一缺口201与第二缺口202。当第一插杆与第二插杆插入第一缺口201与第二缺口202内时，第一缺口201与第一插杆之间以及第二缺口202与第二插杆之间还存在空间，便于拾取头212插入晶圆下方以将其端起。
92.作为可替换的，如图13所示，第一载台33上设有多个可升降凸台203，多个可升降凸台203可凸出于第一载台33表面以将晶圆抬起，以使得拾取头212插入晶圆与第一载台33表面之间的空间。
93.也就是说，当晶圆完成检测后，利用可升降凸台203将晶圆抬起，以使得拾取头212能够插入晶圆的下方以将其端起，可升降凸台203包括升缩杆与驱动电机，驱动电机驱动升缩杆进行升降运动，驱动电机安装于第一载台33内。
94.在一实施例中，如图10和图11所示，移动臂包括旋转臂211，驱动组件包括第一驱动件，旋转臂211的一端连接拾取头212，另一端连接第一驱动件，拾取头212在第一驱动件的驱动力下跟随旋转臂211沿水平方向进行旋转运动。第一驱动件优选为丝杆驱动，当然并不仅限于此。
95.基于该搬运模组21不仅要对晶圆进行上料操作还需要对其进行下料操作，利用旋转臂211调节拾取头212在水平方向上的姿态，以使其适应不同位置姿态的晶圆，提高拾取头212拾取晶圆的便利性。
96.进一步的，移动臂还包括第二升降件215，驱动组件还包括第二驱动件213，第二升降件215的一端连接第一驱动件，另一端连接第二驱动件213，拾取头212在第二驱动件213的驱动力下跟随第二升降件215进行升降运动。第二驱动件213优选为电机驱动，当然并不仅限于此。
97.基于料盒内的晶圆堆叠放置也即位于不同的位置高度，故利用第二升降件215以便于拾取头212拾取料盒内的晶圆。旋转臂211连接于第二升降件215，也就是，第二升降件215驱动旋转臂211与拾取头212进行升降运动，以满足拾取头212在水平方向与竖直方向上的位置姿态调节，提高适应性。
98.在一实施例中，如图11所示，第一旋转臂2111包括第一旋转轴21a、第二旋转轴21b和第三旋转轴21c，第一旋转轴21a的一端连接第一拾取头2121，另一端连接第二旋转轴21b，第二旋转轴21b连接第三旋转轴21c，第三旋转轴21c连接第一驱动件。
99.第一旋转轴21a、第二旋转轴21b和第三旋转轴21c提高拾取头212的旋转角度，进一步提高拾取头212拾取晶圆的便利性与高效性。当然第二旋转臂2112与第一旋转臂2111的结构相同。
100.在一实施例中，如图10所示，旋转臂211包括第一旋转臂2111与第二旋转臂2112，拾取头212包括第一拾取头2121与第二拾取头2122，第一拾取头2121连接第一旋转臂2111，
第二拾取头2122连接第二旋转臂2112，第一旋转臂2111与第二旋转臂2112均连接第一驱动件。
101.也就是说，第二升降件215上安装有第一旋转臂2111与第二旋转臂2112，当第一载台33上的晶圆完成检测后，利用第一拾取头2121将第一载台33上的晶圆拾取后随即将第二拾取头2122拾取的待检测晶圆放置于第一载台33上，在第一拾取头2121移至料盒处时，第一拾取头2121将拾取的完成检测的晶圆放置于料盒内后随即利用第二拾取头2122拾取料盒内待检测晶圆并移至第一载台33处，以重复上述步骤。
102.利用第一旋转臂2111与第二旋转臂2112减少拾取头212的上下料次数，提高对晶圆的上下料效率。
103.以上上下料模组，通过在拾取头212上表面装有吸附件，使得晶圆在拾取头212上能够保持稳定，避免拾取头212在移动过程中晶圆出现位置移动甚至脱离现象，进一步提高晶圆的上下料的稳定性与安全性。
104.本发明实施例还提供一种晶圆检测方法，基于上述实施例晶圆检测装置，包括如下步骤：第一步、利用自动对焦模组4实时调节物镜6与晶圆表面之间的距离。
105.第二步、待检测晶圆在运动模组3的作用下移至物镜6下方并对所述待检测晶圆进行多角度位置调节。
106.第三步、照明模组1产生的光斑经过物镜6后投射与晶圆表面，在所述晶圆表面产生的反射光经所述物镜6与线扫相机m后成像，以得到晶圆表面的图像信息。
107.在第一步中具体还包括如下步骤：第二光源组件40发出的光经准直镜41a、筒镜41b后进入物镜6并照射于待检测晶圆表面。
108.第一探测器43b采集从晶圆表面反射回来的光。
109.压电调节件45基于第一探测器43b采集的数据对其厚度进行调节，以调节物镜6与待检测晶圆表面之间的距离。
110.进一步的，第一光源401与第二光源402依次发出光照射于待检测晶圆表面。并分别利用第一探测器43b、第二探测器46b和第三探测器47b对从待检测晶圆表面反射回来的光进行采集并将其反馈给控制处理器49进行拟合计算，以得出物镜6与待检测晶圆表面之间的实时距离。通过第一光源401与第二光源402依次发出光，以使得自动对焦模组4形成双光路模式，以进一步提高自动聚焦的实时性。
111.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种晶圆检测装置，其特征在于，包括：基台（5）；物镜（6），其位于待检测晶圆表面上方；照明模组（1），其安装于所述基台（5）上，所述照明模组（1）产生的光斑经过所述物镜（6）投射于待检测晶圆表面；自动对焦模组（4），其安装于所述基台（5）上，所述自动对焦模组（4）用于实时采集待检测晶圆表面的光信号，并实时调节所述待检测晶圆表面与所述物镜（6）之间的距离；运动模组（3），其位于所述物镜（6）下方，所述运动模组（3）安装于所述基台（5）上，所述待检测晶圆放置于所述运动模组（3）上，所述运动模组（3）用于对所述待检测晶圆进行多角度位置调节；线扫相机（m），其安装于所述基台（5）上，所述线扫相机（m）扫描在所述运动模组（3）驱动下运动的晶圆表面，所述待检测晶圆表面的反射光经所述物镜（6）投影至所述线扫相机（m）并成像，以得到晶圆表面的图像信息。2.如权利要求1所述的晶圆检测装置，其特征在于，所述照明模组包括：第一光源组件（10）；衰减组件（11），其用于将所述第一光源组件（10）发出的光进行能量衰减；匀光组件（12），其用于对所述衰减组件（11）过滤后的光束进行匀光；滤光组件（13），其用于对匀光后的光束进行过滤；光斑调节组件，其用于将匀光过滤后的光束调节成预设光斑大小与预设光斑形状，所述第一光源组件（10）、衰减组件（11）、匀光组件（12）、滤光组件（13）和光斑调节组件依次排列并同轴共线，光束经过所述第一光源组件（10）、衰减组件（11）、匀光组件（12）、滤光组件（13）和光斑调节组件并形成第一光路（a）；反射组件（16），其位于所述第一光路（a）的末端，并用于将所述第一光路（a）中的光束进行反射；筒镜组件（17），其用于接收所述反射组件（16）反射的光束，所述反射组件（16）与所述筒镜组件（17）形成第二光路（b），所述第二光路（b）垂直于所述第一光路（a），所述第二光路（b）的光束在所述筒镜组件（17）的作用下射出并照射在晶圆表面。3.如权利要求2所述的晶圆检测装置，其特征在于，所述光斑调节组件包括光斑大小调节件（14）与光斑形状调节件（15），所述光斑大小调节件（14）与光斑形状调节件（15）依次沿所述第一光路（a）排列。4.如权利要求2所述的晶圆检测装置，其特征在于，所述筒镜组件（17）包括二向镜，所述反射组件（16）反射的光束经过所述二向镜后分离，分离后的光束照射于所述晶圆表面并形成第三光路，所述第三光路垂直于所述第二光路（b）。5.如权利要求1所述的晶圆检测装置，其特征在于，所述自动对焦模组包括：第二光源组件（40）；准直镜（41a），其用于将所述第二光源组件（40）发出的光进行准直；筒镜（41b），其用于对所述准直镜（41a）准直后的光进行聚焦，所述筒镜（41b）、准直镜（41a）和第二光源组件（40）形成第四光路（d）；物镜（6），其位于晶圆上方，经过所述筒镜（41b）聚焦后的光从所述物镜（6）照射至所述
晶圆表面并反射；第一分光件（43a），其连接所述筒镜（41b），所述第一分光件（43a）用于对从所述晶圆反射回来的光进行分光并形成第五光路（e），所述第五光路（e）垂直于所述第四光路（d）；第一探测器（43b），其采集所述第一分光件（43a）分出来的光并进行反馈；压电调节件（45），其连接于所述物镜（6）上表面，所述压电调节件（45）基于所述第一探测器（43b）的反馈数据对其自身厚度进行调节，以调节所述物镜（6）与所述晶圆表面之间的距离。6.如权利要求5所述的晶圆检测装置，其特征在于，所述第二光源组件（40）包括第一光源（401）与第二光源（402），所述第一光源（401）发出的光垂直于所述第二光源（402）发出的光。7.如权利要求6所述的晶圆检测装置，其特征在于，所述自动对焦模组还包括：第二分光件（46a），所述第二分光件（46a）与第一分光件（43a）相邻设置，所述第二分光件（46a）位于所述第五光路（e）上，所述第二分光件（46a）用于对所述第一分光件（43a）分离出来的光进行分光并形成第六光路（f），所述第六光路（f）垂直于所述第五光路（e）;第二探测器（46b），所述第二探测器（46b）位于所述第六光路（f）上，采集所述第二分光件（46a）分离出来的光并进行反馈。8.如权利要求5所述的晶圆检测装置，其特征在于，所述自动对焦模组还包括：第三分光件（47a），所述第三分光件（47a）与所述第一分光件（43a）相邻设置并位于所述第四光路（d）上，所述第三分光件（47a）用于对经过所述第一分光件（43a）的光进行分光并形成第七光路，所述第七光路垂直于所述第四光路（d）;第三探测器（47b），所述第三探测器（47b）位于所述第七光路上，采集所述第三分光件（47a）分出的光并进行反馈。9.如权利要求1所述的晶圆检测装置，其特征在于，所述运动模组包括：第一运动模组，所述第一运动模组包括第一气浮滑轨（311）、第一气浮滑块（312）和第一驱动件，所述第一气浮滑轨（311）与第一驱动件安装于所述基台（5），所述第一气浮滑轨（311）与第一气浮滑块（312）滑动连接；第二运动模组，所述第二运动模组包括第二气浮滑轨（321）、第二气浮滑块（322）和第二驱动件，所述第二气浮滑轨（321）与第二驱动件与所述第一气浮滑块（312）固定连接，所述第二气浮滑轨（321）与第二气浮滑块（322）滑动连接；第三运动模组，所述第三运动模组包括第三驱动件与旋转件，所述旋转件连接所述第三驱动件，所述第三驱动件安装于所述第二气浮滑块（322）；第四运动模组，所述第四运动模组包括第四驱动件与第一升降件，所述第四驱动件与所述第二气浮滑块（322）连接，所述第一升降件与所述第四驱动件连接；第一载台（33），其表面用于放置晶圆，所述第一载台（33）与所述旋转件连接，所述晶圆在所述第一驱动件、第二驱动件和第四驱动件的驱动力下分别沿第一方向、第二方向和第三方向做往复运动，以及在所述第三驱动件的驱动力下做旋转运动。10.一种晶圆检测方法，基于如权利要求1所述的晶圆检测装置，其特征在于，包括：利用自动对焦模组实时调节所述物镜与晶圆表面之间的距离；待检测晶圆在运动模组的作用下移至所述物镜下方并对所述待检测晶圆进行多角度
位置调节；照明模组产生的光斑经过物镜后投射与所述晶圆表面，在所述晶圆表面产生的反射光经所述物镜与线扫相机后成像，以得到晶圆表面的图像信息。

技术总结

本发明提供一种晶圆检测装置及检测方法，属于晶圆检测领域，包括照明模组产生的光斑经过物镜投射于待检测晶圆表面；自动对焦模组用于实时调节待检测晶圆表面与物镜之间的距离；运动模组用于对待检测晶圆进行多角度位置调节；线扫相机扫描在运动模组驱动下运动的晶圆表面，待检测晶圆表面的反射光经物镜投影至相机并成像，以得到晶圆表面的图像信息。该检测装置利用自动对焦模组使得晶圆表面即检测面在整个扫描过程中始终处于物镜成像范围内；利用照明模组使得投射于晶圆表面的光斑具有较强的照明光强；利用运动模组保证晶圆在检测过程中的稳定性与运动精度，进一步提高晶圆表面成像的清晰度，提高晶圆缺陷检测的准确性。提高晶圆缺陷检测的准确性。提高晶圆缺陷检测的准确性。