CN111554591A - 半导体芯片处理装置 - Google Patents
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Abstract
一种半导体芯片处理装置，包括：工艺腔室，所述工艺腔室用于对置于工艺腔室中的晶圆进行特定半导体工艺处理；缺陷检测模组，所述缺陷检测模组用于对进入所述工艺腔室之前或者进入所述工艺腔室中进行特定半导体工艺处理后的晶圆进行缺陷的检测，所述缺陷检测模组包括：晶圆载台，用于固定需要进行缺陷检测的所述晶圆；图像获取模块，所述图像获取模块包括摄像头阵列，所述图像获取模块通过摄像头阵列一次拍摄获得所述晶圆载台上的晶圆整个表面对应的检测图像；缺陷判断模块，所述缺陷判断模块根据所述图像获取模块获得的检测图像，判断所述需要进行缺陷检测的晶圆的表面是否存在缺陷。提高了半导体芯片处理装置的利用率和缺陷检测的效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种具有高速缺陷检测功能的半导体芯片处理装置。
背景技术
集成电路(integrated circuit)是一种微型电子器件或部件。集成电路制作通过是采用光刻、刻蚀、研磨、沉积、注入等半导体制作工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在晶圆上，成为具有所需电路功能的微型结构。
现有的光刻、刻蚀、研磨、沉积、注入等半导体制作工艺是在相应的半导体芯片处理装置中进行，比如光刻工艺是在涂布、曝光和显影装置中进行，刻蚀工艺在刻蚀装置中进行。
集成电路的制作过程中，为了保证半导体制作工艺的准确性和稳定性，在进行特性的半导体工艺制程后一般都要进行对晶圆的表面进行缺陷的检测，比如在显影工艺后进行的显影后缺陷检查ADI(After Develop Inspection)，或者在刻蚀工艺后进行的刻蚀后缺陷检查AEI(After Etch Inspection)，而缺陷检测一般是在缺陷检测装置上通过扫描电镜进行。
从上可知，现有的半导体制作工艺和缺陷检测是分别在不同的装置上进行，在半导体芯片处理装置与缺陷检测装置之间运送晶圆的需要耗费一定的时间，使得半导体芯片处理装置空闲时间会加长，成本提高，并且现有的缺陷检测的装置在进行缺陷检测时的效率偏低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是怎样提高半导体芯片处理装置的利用率，并提高缺陷检测的效率。
本发明提供了一种半导体芯片处理装置模组，包括：
工艺腔室，所述工艺腔室用于对置于工艺腔室中的晶圆进行特定半导体工艺处理；
缺陷检测模组，所述缺陷检测模组用于对进入所述工艺腔室之前或者进入所述工艺腔室中进行特定半导体工艺处理后的晶圆进行缺陷的检测，所述缺陷检测模组包括：晶圆载台，用于固定需要进行缺陷检测的所述晶圆；图像获取模块，所述图像获取模块包括摄像头阵列，所述图像获取模块通过摄像头阵列一次拍摄获得所述晶圆载台上的晶圆整个表面对应的检测图像；缺陷判断模块，所述缺陷判断模块根据所述图像获取模块获得的检测图像，判断所述需要进行缺陷检测的晶圆的表面是否存在缺陷。
可选的，所述图像获取模块还包括一平面基板，若干个摄像头呈阵列方式排布在所述平面基板上，形成所述摄像头阵列，所述摄像头的个数大于等于5。
可选的，所述摄像头阵列的尺寸与所述晶圆的尺寸对应，所述摄像头阵列中所有摄像头的尺寸相同，放大倍率相同，所述放大倍率为10～250倍。
可选的，所述图像获取模块还包括图像拼接单元，所述图像拼接单元用于将所述摄像头阵列中的所有摄像头在同一倍率下获得的若干图像进行拼接获得晶圆整个表面对应的检测图像。
可选的，所述摄像头阵列中包括具有第一放大倍率的若干第一摄像头和具有第二放大倍率的若干第二摄像头，所述第一放大倍率小于第二放大倍率，所述第一摄像头的数量大于第二摄像头的数量。
可选的，所述第一放大倍率为10倍～250倍，所述第二放大倍率为20倍～300倍。
可选的，所述图像获取模块在对晶圆的表面进行拍摄时，所述第一摄像头和第二摄像头开始均采用同一倍率进行拍摄，获得若干第一检测图像；然后，所述第二摄像头增大倍率进行拍摄，获得若干第二检测图像。
可选的，所述图像获取模块还包括图像拼接单元，所述图像拼接单元用于将所述若干第一检测图像进行拼接获得晶圆整个表面对应的检测图像，所述进行拼接包括图像预处理步骤、图像配准步骤、建立变化模型步骤、同一坐标变化步骤和融合重构步骤。
可选的，所述缺陷判断模块包括标准单元和比较单元，所述标准单元中存储有标准晶圆图像或者无缺陷晶圆图像，所述比较单元用于将图像获取模块获得的检测图像与标准晶圆图像或者无缺陷晶圆图像进行比较或匹配，进而判断检测图像上是否存在缺陷以及缺陷的位置。
可选的，所述工艺腔室中进行的特定半导体工艺处理为涂胶处理、曝光处理、显影处理、刻蚀处理、化学机械研磨处理、湿法清洗处理或沉积处理；所述半导体芯片处理装置还包括传送模组，所述传送模组用于在所述工艺腔室和缺陷检测模组之间传送晶圆。
与现有技术相比，本发明技术方案具有以下优点：
本发明的半导体芯片处理装置，包括：工艺腔室和缺陷检测模组，所述工艺腔室用于对置于工艺腔室中的晶圆进行特定半导体工艺处理，所述缺陷检测模组用于对进入所述工艺腔室之前或者进入所述工艺腔室中进行特定半导体工艺处理后的晶圆进行缺陷的检测，所述缺陷检测模组包括：晶圆载台，用于固定需要进行缺陷检测的所述晶圆；图像获取模块，所述图像获取模块包括摄像头阵列，所述图像获取模块通过摄像头阵列一次拍摄获得所述晶圆载台上的晶圆整个表面对应的检测图像；缺陷判断模块，所述缺陷判断模块根据所述图像获取模块获得的检测图像，判断所述需要进行缺陷检测的晶圆的表面是否存在缺陷。即本申请中的半导体芯片处理装置将工艺腔室和缺陷检测模组集成在一个设备中，所述缺陷检测模组对进入所述工艺腔室之前或者进入所述工艺腔室中进行特定半导体工艺处理后的晶圆进行缺陷的检测，因而晶圆在工艺腔室和缺陷检测模组之间传送的时间极短，从而减小了晶圆的传送时间，提高了装置(设备)的利用率，降低了成本。并且本申请半导体芯片处理装置中的缺陷检测模组进行缺陷检测时，晶圆整个表面对应的检测图像获取是通过缺陷检测模组中的图像获取模块通过摄像头阵列一次拍摄获得，所述缺陷判断模块根据图像获取模块获得的检测图像，判断晶圆的表面是否存在缺陷，在进行缺陷检测时，检测图像获取的时间极大的减少(一次瞬态成像)，提高了缺陷检测的效率，降低成本(摄像头阵列相比于光学扫描放大镜的成本大幅减小)。并且本申请半导体芯片处理装置中的缺陷检测模组中的图像获取模块通过摄像头阵列一次拍摄获得晶圆整个表面对应的检测图像，因而在进行检测图像的获取时所述缺陷检测模组中晶圆载台无需进行扫描移动(沿水平方向移动)，并且本申请中所述晶圆载台仅需在进行对准沿垂直方向小范围或小距离移动、沿水平方向小范围或小距离移动，因而晶圆载台和相应的驱动单元或驱动装置体积可以较小，加上摄像头阵列占据的体积也较小，进而减小整个半导体芯片处理装置模组占据的体积，并能减少能耗(驱动体积小减少能耗)。
进一步，所述半导体芯片处理装置为能进行涂胶处理、曝光处理、显影处理、刻蚀处理、化学机械研磨处理、湿法清洗处理或沉积处理的装置。
进一步，所述摄像头阵列中每一个摄像头的尺寸相同，放大倍率相同，若干摄像头呈阵列方式排布在所述平面基板上，且所述摄像头阵列中的每一摄像头均呈水平角度设置，以使得在进行缺陷检测时，所述摄像头阵列中可以对晶圆进行快速聚焦以及快速拍摄，并便于将若干摄像头中获得的图像进行拼接。
进一步，所述摄像头阵列中的若干摄像头包括具有第一放大倍率的若干第一摄像头和具有第二放大倍率的若干第二摄像头，所述第一放大倍率小于第二放大倍率，所述第一摄像头的数量大于第二摄像头的数量。在进行缺陷检测时，所述倍率较小的第一摄像头可以进行一般缺陷的检测，所述倍率更大的第二摄像头可以对晶圆上的个别位置获得更大倍率和清晰的图像，以满足不同的检测需求(比如特征尺寸(CD)测量和套刻误差(overlay)测量)，具体的，所述图像获取模块采用更大倍率的第二摄像头可以对用于测量特征尺寸(CD)的光刻胶图形进行检测并获得具体的特征尺寸值、还可以对用于测量套刻误差(overlay)的光刻胶图形进行检测并获得具体的套刻误差值、或者还可以用于获得特定位置更大倍率和清晰的图像以供工艺和模组人员进行观察，即采用本申请的缺陷检测模组既可以进行一般缺陷的快速检测，还可以用于套刻误差和特征尺寸值的快速测量，提高了集成电路制作工艺中缺陷的检测效率以及相关参数的测量效率，节省整个集成电路制程需要的时间。
进一步，采用前述所述的摄像头阵列对晶圆的表面进行拍摄时，所述第一摄像头和第二摄像头开始均采用同一倍率进行拍摄，获得若干第一检测图像，所述图像拼接单元将获得的第一检测图像拼接获得检测图像，用于一般缺陷的检测；然后，所述第二摄像头增大倍率进行拍摄，获得若干第二检测图像，所述获得若干第二检测图像可以用于单独的观测或测量，比如用于特征尺寸(CD)测量和套刻误差(overlay)测量，，从而使得一般缺陷检测以及特征尺寸(CD)测量和套刻误差(overlay)测量都在一个模组上进行，提高了效率。
附图说明
图1为本发明实施例半导体芯片处理装置的结构示意图；
图2为本发明一实施例缺陷检测模组的结构示意图；
图3为本发明另一实施例缺陷检测模组的结构示意图；
图4为本发明又一实施例缺陷检测模组的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种半导体芯片处理装置，所述半导体芯片处理装置将工艺腔室和缺陷检测模组集成在一个设备中，所述缺陷检测模组对进入所述工艺腔室之前或者进入所述工艺腔室中进行特定半导体工艺处理后的晶圆进行缺陷的检测，因而晶圆在工艺腔室和缺陷检测模组之间传送的时间极短，从而减小了晶圆的传送时间，提高了装置(设备)的利用率，降低了成本。并且所述半导体芯片处理装置中的缺陷检测模组进行缺陷检测时，晶圆整个表面对应的检测图像获取是通过缺陷检测模组中的图像获取模块通过摄像头阵列一次拍摄获得，所述缺陷判断模块根据图像获取模块获得的检测图像，判断晶圆的表面是否存在缺陷，在进行缺陷检测时，检测图像获取的时间极大的减少(一次瞬态成像)，提高了缺陷检测的效率，降低成本(摄像头阵列相比于光学扫描放大镜的成本大幅减小)。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在详述本发明实施例时，为便于说明，示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明的保护范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
本发明实施例提供了一种半导体芯片处理装置，请参考图1和图2，其中图2为图1中缺陷检测模组100的结构示意图，包括：
工艺腔室201，所述工艺腔室201用于对置于工艺腔室中的晶圆102进行特定半导体工艺处理；
缺陷检测模组100，所述缺陷检测模组100用于对进入所述工艺腔室201之前或者进入所述工艺腔室中进行特定半导体工艺处理后的晶圆102进行缺陷的检测，所述缺陷检测模组100(参考图2)包括：
晶圆载台101，用于固定需要进行缺陷检测的所述晶圆102；图像获取模块103，所述图像获取模块103包括摄像头阵列104，所述图像获取模块103通过摄像头阵列104一次拍摄获得所述晶圆载台上的晶圆102整个表面对应的检测图像；缺陷判断模块108，所述缺陷判断模块108根据图像获取模块103获得的检测图像，判断所述需要进行缺陷检测的晶圆102的表面是否存在缺陷。
具体的，所述工艺腔室201为能进行特定半导体工艺处理或者半导体工艺制程的腔室，所述工艺腔室201可以为常压下的腔室或者具有一定真空度的腔室。当晶圆102被传送进入工艺腔室201中时，所述工艺腔室201对置于其中的晶圆102进行特定的半导体工艺处理。所述晶圆102的材料可以为硅(Si)、锗(Ge)、或硅锗(GeSi)、碳化硅(SiC)；也可以是绝缘体上硅(SOI)，绝缘体上锗(GOI)；或者还可以为其它的材料，例如砷化镓等Ⅲ-Ⅴ族化合物。所述晶圆102的尺寸(直径)可以为6寸，8寸，12寸或18寸。
在一实施例中，所述工艺腔室201中进行的特定半导体工艺处理可以为涂胶处理、曝光处理、显影处理、刻蚀处理、化学机械研磨处理、湿法清洗处理或沉积处理。所述涂胶处理是在晶圆102上通过涂布工艺形成一层光刻胶层，所述曝光处理是对晶圆102上形成的光刻胶层进行处理，所述显影处理是对晶圆102上经过曝光后的光刻胶进行显影，以形成光刻胶图形。所述刻蚀处理是对所述晶圆102上形成的材料层(所述材料层可以为介质层、硬掩膜层、金属层等)进行刻蚀，在材料层中形成相应的刻蚀图形。所述化学机械研磨处理是对晶圆102上形成的材料层进行平坦化。所述湿法清洗处理是对晶圆102的表面进行湿法清洗。所述沉积处理是在晶圆102的表面沉积相应的材料层。
所述所述缺陷检测模组100用于对进入所述工艺腔室201之前或者进入所述工艺腔室201中进行特定半导体工艺处理后的晶圆102进行缺陷的检测。对进入所述工艺腔室201之前对晶圆102进行缺陷检测是为了监测是否会影响将在工艺腔室201中进行的特定半导体工艺处理或者及时发现隐藏的缺陷(隐藏的缺陷为在工艺腔室201中进行的特定半导体工艺处理后进行缺陷检测并不能被检测出来，但是其会影响器件的性能)。对进入所述工艺腔室201中进行特定半导体工艺处理后的晶圆102进行缺陷的检测可以及时判断出当前的特定半导体工艺是否存在问题，并将存在缺陷的晶圆102进行技术处理。即本申请中的半导体芯片处理装置将工艺腔室201和缺陷检测模组100集成在一个设备中，所述缺陷检测模组100对进入所述工艺腔室201之前或者进入所述工艺腔室中进行特定半导体工艺处理后的晶圆102进行缺陷的检测，因而晶圆在工艺腔室201和缺陷检测模组100之间传送的时间极短，从而减小了晶圆的传送时间，提高了装置(设备)的利用率，降低了成本。
所述半导体芯片处理装置还包括传送模组202(参考图1)，所述传送模组202用于在所述工艺腔室201和缺陷检测模组100之间传送晶圆。具体的，所述传送模组202可以将待进行特定半导体工艺处理的晶圆102传送进入工艺腔室201中，然后在工艺腔室201中对所述晶圆102进行特定半导体工艺处理，接着所述传送模组202将进行特定半导体工艺处理后的晶圆102从工艺腔室201中取出，送入缺陷检测模组100中进行缺陷的检测。或者所述传送模组202将外部传送进半导体芯片处理装置中的晶圆送入缺陷检测模组100中先进行缺陷检测，然后所述传送模组202将晶圆102冲缺陷检测模组100中去除传送到工艺腔室201中，然后在工艺腔室201中对所述晶圆102进行特定半导体工艺处理，接着所述传送模组202将进行特定半导体工艺处理后的晶圆102从工艺腔室201中取出传送到半导体芯片处理装置中的其他腔室进行相应的处理，或者直接传送出半导体芯片处理装置。
所述缺陷检测模块100中的晶圆载台101(参考图2)用于固定需要进行缺陷检测的晶圆102，所述晶圆载台101具体可以通过真空吸附、静电吸附或者机械加持的方式固定所述晶圆102。
在一实施例中，所述晶圆载台101可以移动，具体的，在进行检测图像拍摄前所述晶圆载台101可以旋转、并能沿垂直方向移动和/或沿水平方向小范围或小距离的移动(具体的所述小范围或小距离移动范围为正负10-25毫米)，以使得晶圆载台101上的晶圆102于所述图像获取模块103上的摄像头阵列进行对准，所述晶圆载台101还可以在进行检测图像的拍摄时偏转使得晶圆处于倾斜状态，以获得暗场图像。在具体的实施例中，所述晶圆载台101可以与相应的驱动单元或驱动装置连接，所述驱动单元或驱动装置可以驱动所述晶圆载台进行相应的动作(包括旋转、沿垂直方向小范围的移动、沿水平方向小范围的移动以及偏转)，具体的所述驱动单元或驱动装置可以为微电机与微机械的结合。
本申请中，后续对晶圆102上的缺陷检测包括：检测所述晶圆102表面上的形成的图形是否良好(比如图形是否完整，图形是否存在缺陷)、检测所述晶圆102表面形成的膜层是否良好(比如膜层的表面形貌是否良好)、以及检测所述晶圆102表面上是否存在颗粒缺陷、擦伤缺陷或者其他类型的缺陷。具体的，比如进行光刻显影工艺后对晶圆102进行的显影后缺陷检测(ADI，AfterDevelopment Inspection)，具体包括：检测显影后的光刻胶图形是否良好，所述光刻胶图形包括作为后续刻蚀掩膜的光刻胶图形、用于测量特征尺寸(CD)的光刻胶图形、用于测量套刻误差(overlay)的光刻胶图形，以及检查是否存在颗粒缺陷、擦伤缺陷或者其他类型的光刻胶缺陷。又比如，进行刻蚀工艺后对晶圆进行的刻蚀后缺陷检测(AEI，After Etch Inspection)，具体包括：检测刻蚀图形是否良好，检测是否存在颗粒缺陷、擦伤缺陷或者其他类型的刻蚀缺陷。
在一实施例中，继续参考图2，所述图像获取模块103还包括一平面基板105，若干摄像头107呈阵列方式排布在所述平面基板105上，形成摄像头阵列104。所述平面基板105上用于安装若干摄像头107，具体的所述平面基板105可以为PCB基板，所述PCB基板上具有若干连接线路，相应的线路与对应的摄像头连接。每一个所述摄像头107包括衬底，位于衬底中的图像传感器阵列，所述图像传感器阵列用于感测外部的入射的光线产生电信号，位于所述图像传感器阵列上的镜头组件，所述镜头组件用于将外部入射的光线汇聚在图像传感器阵列上并用于调节摄像头的放大倍率和焦距。
所述摄像头阵列104中的若干摄像头107中的图像传感器阵列为CMOS图像传感器阵列或者CCD图像传感器阵列。
本实施例中，所述摄像头阵列104的尺寸与所述晶圆102的尺寸对应，即所述摄像头阵列104的尺寸与所述晶圆102的尺寸相等、大致相等、略大于或者略小于均可以，只需要满足所述摄像头阵列104中所述摄像头加起来的视角能覆盖所述晶圆102的整个表面就可以。
所述摄像头阵列104中包括若干摄像头107，在一实施例中，所述摄像头阵列104中摄像头107的数量大于等于5个，具体可以为5个(具体排布方式可以为在所述平面基板105中间设置1个摄像头，在四周边缘分别设置一个摄像头)，9个(具体排布方式可以为在平面基板105上呈3x3阵列排布9个摄像头)，13个(具体排布方式可以为在平面基板105中间呈3x3阵列排布9个摄像头，在四周边缘各排布1个摄像头)，24个(具体排布方式可以为在平面基板105中间呈4x 4阵列排布16个摄像头，在四周边缘各排布2个摄像头)，37个(具体排布方式可以为在平面基板105中间呈5x 5阵列排布25个摄像头，在四周边缘各排布3个摄像头)，69个(具体排布方式可以为在平面基板105中间呈7x 7阵列排布49个摄像头，在四周边缘各排布5个摄像头，如图2所示的排布方式)。需要说明的是，所述摄像头阵列104中摄像头107的数量还可以为其他的数量，具体的数量可以根据晶圆102的尺寸，图像的清晰度以及检测的精度等需求进行设定，只需要满足所述摄像头阵列104中所述摄像头加起来的视角能覆盖所述晶圆102的整个表面就可以。
本实施例中，继续参考图2，所述摄像头阵列104中所有摄像头107的尺寸相同(所述尺寸为摄像头的封装尺寸)，放大倍率相同，若干摄像头107呈阵列方式排布在所述平面基板105上，且所述摄像头阵列104中的每一摄像头107均呈水平角度设置，以使得在进行缺陷检测时，所述图像获取模块103中的摄像头阵列104可以对晶圆102进行快速聚焦以及快速拍摄，并便于将若干摄像头107获得的图像进行拼接。
具体的，所述摄像头阵列104中每一个摄像头107的所述放大倍率为10～250倍。
采用前述的摄像头阵列104进行拍摄时，摄像头阵列104中的所有摄像头107采用同一倍率进行拍摄。每一个摄像头107都还具有各自的控制芯片(图中未示出)，所述控制芯片控制相应的摄像头107进行聚焦动作、倍率放大动作以及拍摄动作。所述图像获取模块103还可以包括总拍摄控制单元，所述总拍摄控制单元用于向各摄像头107中的控制芯片分别发送控制指令，比如进行聚焦的指令，进行倍率放大的指令、进行拍摄的指令等。在具体的实施例中，所述摄像头的聚焦可以采用相位检测自动对焦(Phase Detection AutoFocus)。
在另一实施例中，所述摄像头阵列104中若干摄像头107的尺寸相同，但是不同摄像头的放大倍率不同，具体的，参考图3，所述摄像头阵列104中的若干摄像头107包括具有第一放大倍率的若干第一摄像头107a和具有第二放大倍率的若干第二摄像头107b，所述第一放大倍率小于第二放大倍率，所述第一摄像头107a的数量大于第二摄像头107b的数量，第一摄像头107a与第二摄像头107b的尺寸值相同。在进行缺陷检测时，所述倍率较小的第一摄像头107可以进行一般缺陷的检测，所述倍率更大的第二摄像头107b可以对晶圆上的个别位置获得更大倍率和清晰的图像，以满足不同的检测需求(比如特征尺寸(CD)测量和套刻误差(overlay)测量)，具体的，所述图像获取模块103采用更大倍率的第二摄像头107b可以对用于测量特征尺寸(CD)的光刻胶图形进行检测并获得具体的特征尺寸值、还可以对用于测量套刻误差(overlay)的光刻胶图形进行检测并获得具体的套刻误差值、或者还可以用于获得特定位置更大倍率和清晰的图像以供工艺和设备人员进行观察，即采用本申请的缺陷检测设备既可以进行一般缺陷的快速检测，还可以用于套刻误差和特征尺寸值的快速测量，提高了集成电路制作工艺中缺陷的检测效率以及相关参数的测量效率，节省整个集成电路制程需要的时间。
在一实施例中，所述第一放大倍率为10倍～250倍，所述第二放大倍率为20倍～300倍。
在一实施例中，所述若干第二摄像头107b位于摄像头阵列104中的多个特定位置，所述第二摄像头107b的数量大于等于2个。
在一具体的实施例中，请继续参考图3，所述第二摄像头107b的数量为3个，所述三个第二摄像头107b分别位于所述摄像头阵列104的中心、边缘以及中心和边缘之间的位置。在其他实施例中，所述第二摄像头107b的数量也可以为5个(5个第二摄像头107b摄像头阵列104中间分布1个边缘分布4个)或9个(9个第二摄像头107b摄像头阵列104中呈九宫格分布)。在进行缺陷检测时，可以只用第二摄像头107b检测晶圆102上的对应的几个位置，提高检测的效率。
在一实施例中，采用前述所述的摄像头阵列104对晶圆102的表面进行拍摄时，所述第一摄像头107a和第二摄像头107b开始均采用同一倍率(第一倍率)进行拍摄，获得若干第一检测图像，用于一般缺陷检测；然后，所述第二摄像头107b增大倍率(第二倍率，所述第二倍率大于第一倍率)进行拍摄，获得若干第二检测图像，所述获得若干第二检测图像可以用于单独的观测或测量，比如用于特征尺寸(CD)测量和套刻误差(overlay)测量，从而使得一般缺陷检测以及特征尺寸(CD)测量和套刻误差(overlay)测量都在一个设备上进行，提高了量测效率。在具体的实施例中，在所述晶圆102的特定位置(特定位置为与摄像头阵列104中一个第二摄像头107b对应的位置)上形成用于特征尺寸测量的图形(CD bar)和用于套刻误差测量的图形(overlay mark)。
在其他实施例中，采用前述所述的摄像头阵列104对晶圆的表面进行拍摄时，可以仅采用第二摄像头107b进行拍摄。
在具体的实施例中，在采用摄像头阵列104进行拍摄获取晶圆整个表面对应的检测图像前，还需要进行摄像头阵列104与晶圆102的对准，使得晶圆102的位置能与摄像头阵列104上的摄像头107位置对应。由于晶圆载台101的初始位置是已知的，并且摄像头阵列104上各摄像头107的位置是固定的，晶圆102上缺口(notch)的位置是固定的，因而在获取晶圆整个表面对应的检测图像前，采用摄像头阵列104获取晶圆边缘的图像，通过相应的图像处理工艺即可获得晶圆102上的缺口(notch)相对于晶圆载台101的位置，通过调整晶圆载台101的位置，即可使得晶圆载台101上的晶圆102与摄像头阵列104上的摄像头107建立位置联系，使得晶圆102的位置能与摄像头阵列104上的摄像头107位置对应。
所述图像获取模块103还包括图像拼接单元106，在一实施例中，请参考图2，当所述摄像头阵列104中每一个摄像头107的尺寸相同，放大倍率相同，且在对晶圆102的表面进行拍摄时，所述摄像头阵列104中的所有摄像头107均采用同一倍率进行拍摄时，所述图像拼接单元106用于将所述摄像头阵列104中的所有摄像头107在同一倍率下获得的若干图像进行拼接获得晶圆整个表面对应的检测图像。在另一实施例中，请参考图3，当所述摄像头阵列104中的若干摄像头107包括具有第一放大倍率的若干第一摄像头107a和具有第二放大倍率的若干第二摄像头107b，对晶圆102的表面进行拍摄时，所述第一摄像头107a和第二摄像头107b开始均采用同一倍率进行拍摄，获得若干第一检测图像时，所述图像拼接单元106用于将所述若干第一检测图像进行拼接获得晶圆整个表面对应的检测图像。
在一实施例中，所述图像拼接单元106进行拼接包括图像预处理步骤、图像配准步骤、建立变化模型步骤、同一坐标变化步骤和融合重构步骤。
具体的，所述图像预处理步骤，包括数字图像处理的基本操作(如去噪、边缘提取、直方图处理等)、建立图像的匹配模板以及对图像进行某种变换(如傅里叶变换、小波变换等)等操作。
所述图像配准步骤，就是采用一定的匹配策略或算法，找出待拼接图像中的模板或特征点在参考图像中对应的位置，进而确定两幅图像之间的变换关系。
在一实施例中，所述图像配准采用的算法可以采用基于频域的方法(相位相关方法)和基于时域的方法。其中，基于时域的方法又可具体分为基于特征的方法和基于区域的方法。基于特征的方法首先找出两幅图像中的特征点(如边界点、拐点、角点)，并确定图像间特征点的对应关系，然后利用这种对应关系找到两幅图像间的变换关系，这一类方法不直接利用图像的灰度信息，因而对光线变化不敏感，但对特征点对应关系的精确程度依赖很大。基于区域的方法是以一幅图像重叠区域中的一块作为模板，在另一幅图像中搜索与此模板最相似的匹配块，这种算法精度较高。
所述建立变换模型步骤，根据模板或者图像特征之间的对应关系，计算出数学模型中的各参数值，从而建立两幅图像的数学变换模型。
所述统一坐标变换步骤，根据建立的数学转换模型,将待拼接图像转换到参考图像的坐标系中,完成统一坐标变换。
所述融合重构步骤，将待拼接图像的重合区域进行融合得到拼接重构的平滑无缝全景图像。
在一实施例中，所述图像拼接单元106包括图像处理芯片，所述图像拼接单元106可以安装在所述平面基板105上，通过平面基板105上的若干线路与对应的摄像头107连接，能进一步减小图像获取模块103占据的体积。
在一实施例中，所述缺陷判断模块108包括标准单元和比较单元，所述标准单元中存储有标准晶圆图像或者无缺陷晶圆图像，所述比较单元用于将图像获取模块获得的检测图像与标准晶圆图像或者无缺陷晶圆图像进行比较或匹配，进而判断检测图像上是否存在缺陷以及缺陷的位置，从而判断晶圆的表面是否存在缺陷。
在另一实施例中，所述缺陷判断模块108可以包括区域划分单元和比较单元，所述区域划分单元将所述检测图像划分为若干尺寸相同的若干待比较区域(在没有缺陷时，若干待比较区域上的图形和图案是相同的或重复的)，所述比较单元用于将相邻的几个待比较区域进行比较，找出相邻的几个待比较区域中的不同点所在的位置即为存在缺陷的位置。
需要说明的是，所述缺陷判断模块108针对检测图像可以采用其他的方法或方式来判断检测图像上是否存在缺陷。
所述标准晶圆图像或者无缺陷晶圆图像为晶圆在进行某一特定半导体工艺后，表面不存在缺陷时获取的图像。
在一实施例中，请参考图4，所述缺陷检测模组100还包括照明光源109，所述照明光源109用于在进行检测时对晶圆102的表面进行照明。本实施例中，所述照明单元109设置于晶圆载台和平面基板105的一侧，在进行缺陷检测时，所述晶圆载台101可以偏转使得晶圆102处于倾斜状态，同时所述照明单元109对晶圆102的表面进行照明，所述图像获取模块103中的摄像头阵列104通过一次拍摄获得晶圆整个表面对应的具有暗场(dark field)的检测图像。
在其他实施例中，所述照明光源可以直接设置于摄像头阵列104中摄像头107的一侧，在进行拍摄时，对晶圆102的正面进行照明，所述摄像头阵列104通过一次拍摄获得晶圆整个表面对应的具有明场(bright field)的检测图像。
本发明实施例的前述缺陷检测模组，由于所述图像获取模块103包括摄像头阵列104，所述图像获取模块103通过摄像头阵列104一次拍摄获得晶圆102整个表面对应的检测图像，因而在进行检测图像的获取时所述晶圆载台101无需进行扫描移动(沿水平方向移动)，并且本申请中所述晶圆载台101仅需在与摄像头阵列104进行对准时沿垂直方向和/或沿水平方向小范围或小距离移动，因而晶圆载台101和相应的驱动单元或驱动装置体积可以较小，加上摄像头阵列104占据的体积也较小，进而减小整个缺陷检测模组占据的体积，并能减少能耗(驱动体积小减少能耗)。并且本申请中，晶圆102整个表面对应的检测图像获取是通过图像获取模块103通过摄像头阵列104一次拍摄获得，所述缺陷判断模块108根据图像获取模块103获得的检测图像，判断晶圆102的表面是否存在缺陷，在进行缺陷检测时，检测图像获取的时间极大的减少(一次瞬态成像)，提高了缺陷检测的效率，降低成本(摄像头阵列相比于光学扫描放大镜的成本大幅减小)。
以上所述仅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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种半导体芯片处理装置，其特征在于，包括：
工艺腔室，所述工艺腔室用于对置于工艺腔室中的晶圆进行特定半导体工艺处理；
缺陷检测模组，所述缺陷检测模组用于对进入所述工艺腔室之前或者进入所述工艺腔室中进行特定半导体工艺处理后的晶圆进行缺陷的检测，所述缺陷检测模组包括：晶圆载台，用于固定需要进行缺陷检测的所述晶圆；图像获取模块，所述图像获取模块包括摄像头阵列，所述图像获取模块通过摄像头阵列一次拍摄获得所述晶圆载台上的晶圆整个表面对应的检测图像；缺陷判断模块，所述缺陷判断模块根据所述图像获取模块获得的检测图像，判断所述需要进行缺陷检测的晶圆的表面是否存在缺陷。
2.如权利要求1所述的半导体芯片处理装置，其特征在于，所述图像获取模块还包括一平面基板，若干个摄像头呈阵列方式排布在所述平面基板上，形成所述摄像头阵列，所述摄像头的个数大于等于5。
3.如权利要求2所述的半导体芯片处理装置，其特征在于，所述摄像头阵列的尺寸与所述晶圆的尺寸对应，所述摄像头阵列中所有摄像头的尺寸相同，放大倍率相同，所述放大倍率为10～250倍。
4.如权利要求3所述的半导体芯片处理装置，其特征在于，所述图像获取模块还包括图像拼接单元，所述图像拼接单元用于将所述摄像头阵列中的所有摄像头在同一倍率下获得的若干图像进行拼接获得晶圆整个表面对应的检测图像。
5.如权利要求2所述的半导体芯片处理装置，其特征在于，所述摄像头阵列中包括具有第一放大倍率的若干第一摄像头和具有第二放大倍率的若干第二摄像头，所述第一放大倍率小于第二放大倍率，所述第一摄像头的数量大于第二摄像头的数量。
6.如权利要求5所述的半导体芯片处理装置，其特征在于，所述第一放大倍率为10倍～250倍，所述第二放大倍率为20倍～300倍。
7.如权利要求5所述的半导体芯片处理装置，其特征在于，所述图像获取模块在对晶圆的表面进行拍摄时，所述第一摄像头和第二摄像头开始均采用同一倍率进行拍摄，获得若干第一检测图像；然后，所述第二摄像头增大倍率进行拍摄，获得若干第二检测图像。
8.如权利要求7所述的半导体芯片处理装置，其特征在于，所述图像获取模块还包括图像拼接单元，所述图像拼接单元用于将所述若干第一检测图像进行拼接获得晶圆整个表面对应的检测图像，所述进行拼接包括图像预处理步骤、图像配准步骤、建立变化模型步骤、同一坐标变化步骤和融合重构步骤。
9.如权利要求1所述的半导体芯片处理装置，其特征在于，所述缺陷判断模块包括标准单元和比较单元，所述标准单元中存储有标准晶圆图像或者无缺陷晶圆图像，所述比较单元用于将图像获取模块获得的检测图像与标准晶圆图像或者无缺陷晶圆图像进行比较或匹配，进而判断检测图像上是否存在缺陷以及缺陷的位置。
10.如权利要求1所述的半导体芯片处理装置，其特征在于，所述工艺腔室中进行的特定半导体工艺处理为涂胶处理、曝光处理、显影处理、刻蚀处理、化学机械研磨处理、湿法清洗处理或沉积处理；所述半导体芯片处理装置还包括传送模组，所述传送模组用于在所述工艺腔室和缺陷检测模组之间传送晶圆。
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