[发明专利]一种高精度、大幅面和高通量六维度晶圆检测系统

说明书

本发明公开了一种高精度、大幅面和高通量六维度晶圆检测系统，包括2D彩色相机、3D深度传感器、工业光源、X轴光栅尺、Y轴光栅尺、X轴直线电机、Y轴直线电机、PC机、运动控制器、硅晶圆、X轴磁悬浮导轨、Y轴磁悬浮导轨、扫描平台以及固定装置。在2D彩色图像采集方面，使用线阵相机对焦，单点小孔成像、逐像素点扫描成像，使2D彩色图像实现全幅面无缝连接；在3D深度图像采集方面，利用光谱共焦原理去采集深度信息，即使表面存在倾斜和翘曲，都可以对物体进行深度测量，获取复杂物体的表面纹理深度信息。大大地提高了2D扫描精细度，最大限度减少相邻像素串扰，解决大幅面图像拼接的拼缝问题，最终得到高精度，高通量，大幅面的彩色图像。

技术领域

本发明涉及扫描检测领域，具体涉及一种高精度、大幅面和高通量六维度晶圆检测系统。

背景技术

硅晶圆表面2D形貌测量技术主要有：(1)目视检测，人眼检验硅晶圆表面颜色、平整度、尺寸等特征，此方法虽然简单易行，但是具有准确性低、效率低下；(2)光学成像，通过精密精密仪器平台的运动、CCD/CMOS图像采集装置以及数字图像处理技术，得到硅晶圆表面的2D彩色图像。优势在于高效率和高稳定性，但是视场与精度是一对矛盾，此消彼长。

硅晶圆表面3D形貌测量技术主要有：(1)机械/光学探针式测量方法，其利用机械探针/聚焦光束接触被测表面，当探针沿晶圆表面移动时，其移动量与探针上下位移组合成3D轮廓，此测量有较高精确性，但是测头与被测物接触，可能导致被测物划伤；(2)光学式扫描显微镜法，扫描探针显微镜是通过探测样品与探针之间存在的各种相互作用实现测量，如扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)。此类方法特点是能够避免测量过程对被测物的损伤且采集速度有较大提升，缺点是测试范围小，不能够覆盖晶圆全幅面。

可见，如何能够高效稳定的获取硅晶圆表面的大幅面高品质的彩色图像和深度图像，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明针对硅晶圆表面缺陷检测，提供一种高精度、大幅面和高通量六维度晶圆检测系统，以稳定、精确地采集大幅面硅晶圆表面高分辨率2D彩色数据和3D形貌深度数据。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种高精度、大幅面和高通量六维度晶圆检测系统，包括2D彩色相机、3D深度传感器、工业光源、X轴光栅尺、Y轴光栅尺、X轴直线电机、Y轴直线电机、PC机、运动控制器、硅晶圆、X轴磁悬浮导轨、Y轴磁悬浮导轨、扫描平台以及固定装置，其中：

所述扫描平台的上表面为平面，被扫描的硅晶圆放在扫描平台上，2D彩色相机和3D深度传感器并行设置并通过安装架固定在Y轴磁悬浮导轨上，2D彩色相机的镜头上接有工业光源；2D彩色相机的线阵中点与3D深度传感器的采集点被配置在同一条水平线上，2D彩色相机和3D深度传感器采集的数据传递至所述PC机进行后续处理；

所述X轴磁悬浮导轨并行设置于扫描平台上的两侧，Y轴磁悬浮导轨平行设置于扫描平台的上方，Y轴磁悬浮导轨的两端通过一对滑架装配在所述X轴磁悬浮导轨上；

由所述Y轴直线电机驱动Y轴磁悬浮导轨带动2D彩色相机和3D深度传感器在X轴磁悬浮导轨上运动，由X轴直线电机驱动承载2D彩色相机和3D深度传感器的安装架在X轴磁悬浮导轨上运动，X轴光栅尺和Y轴光栅尺分别设置于X轴磁悬浮导轨上以及Y轴磁悬浮导轨的一侧，用于检测所述2D彩色相机和3D深度传感器的位置；所述X轴直线电机、Y轴直线电机连接着运动控制器，运动控制器由所述PC机控制。

进一步地，2D彩色相机使用可调光阑镜头，用于小孔成像和调节光束强弱；采集过程利用2D彩色相机全像素对焦、逐像素点单点小孔成像扫描，且对2D彩色相机、3D深度传感器进行同步控制。