一种荧光检测成像系统及荧光检测设备的制作方法

本发明涉及视觉检测设备，具体为一种荧光检测成像系统及荧光检测设备。

背景技术：

1、晶圆（wafer）是制造半导体芯片的基础材料，通常由高纯度的单晶硅经切割、研磨、抛光等工艺制成，其表面平整度、洁净度及内部晶体完整性直接影响芯片的性能与良率。随着集成电路制程不断向更小线宽、更高集成度发展，晶圆制造过程中对缺陷检测的灵敏度和精度要求日益提升。晶圆缺陷不仅包括表面可见的划痕、颗粒污染、氧化层不均匀等宏观问题，更包括晶格位错、金属杂质污染、隐裂（即使表面闭合）、扩散不均匀等电活性缺陷。这些缺陷在器件工作条件下会导致漏电流增大、击穿电压下降、载流子寿命缩短等可靠性问题，是影响芯片成品率和长期稳定性的关键因素。

2、目前，自动光学检测（automated optical inspection, aoi）技术已广泛应用于晶圆及印刷线路板等微电子制造领域。aoi系统通过高分辨率光学成像模组采集产品图像，并利用图像处理算法将采集图像与预设的标准图像或设计规则进行比对分析，从而识别短路、断路、划伤、异物等可见或浅表层缺陷。aoi技术在一定程度上克服了人工目检效率低、主观性强、漏检率高等不足，具备较高的检测速度、重复性和标准化程度，能够有效检出大部分外观类缺陷及部分具有明显光学对比度的隐性缺陷。

3、然而常规的光学检测设备对于晶圆内部的晶格位错、金属杂质污染、隐裂（即使表面闭合）、扩散不均匀等电活性缺陷，无法有效检出。

4、有鉴于此，亟需一种荧光检测成像系统及荧光检测设备。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明用以下技术结构解决此问题。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种荧光检测成像系统，包括：明场光纤、高透紫光透镜组、科勒镜组、二向色镜、半反半透镜、物镜、滤光片、成像镜组以及主相机；

4、所述明场光纤、高透紫光透镜组、科勒镜组以及二向色镜沿第一方向依次设置，所述二向色镜的镜面与第一方向呈45度夹角设置；

5、所述主相机、成像镜组、滤光片、半反半透镜以及物镜沿所述第一方向依次设置，所述半反半透镜的镜面与所述二向色镜的镜面平行设置，所述半反半透镜设置于所述二向色镜的第二方向，所述第一方向和所述第二方向互相垂直。

6、还包括分光棱镜、回拍反射镜以及回拍相机，所述分光棱镜设置于所述主相机和所述成像镜组之间，所述回拍相机和所述回拍反射镜沿所述第一方向依次设置，所述回拍反射镜的镜面与所述第一方向呈45度夹角设置，所述回拍反射镜设置于所述分光棱镜的所述第二方向。

7、还包括暗场盘，所述暗场盘设置于所述二向色镜的第三方向，所述第三方向与所述第二方向互为反向。

8、一种荧光检测设备，包括所述的荧光检测成像系统。

9、还包括安装座、载座、成像壳体以及荧光壳体，所述载座设置于所述安装座上，所述成像壳体和荧光壳体均设置于所述载座上；

10、所述物镜设置于所述成像壳体的下方，所述主相机设置于所述成像壳体的上方；所述半反半透镜、滤光片以及成像镜组设置于所述成像壳体内；

11、所述明场光纤设置于所述荧光壳体的顶部，所述高透紫光透镜组、所述科勒镜组以及所述二向色镜均设置于所述荧光壳体内。

12、所述成像壳体的下方转动设置有镜组框架，所述物镜设置有若干个，若干所述物镜呈圆周设置于所述镜组框架上，当所述镜组框架转动时，若干所述物镜依次经过所述成像镜组的正下方。

13、所述载座上设置有第一直线模组，所述第一直线模组沿竖直方向延伸，所述第一直线模组上设置有环形光源，所述环形光源设置于所述成像镜组的正下方的所述物镜周侧。

14、所述安装座上设置有第二直线模组，所述第二直线模组沿竖直反方向延伸，所述载座设置于所述第二直线模组上。

15、所述载座上设置有位移传感器，所述位移传感器的检测方向朝着所述第一方向。

16、所述回拍反射镜和所述回拍相机设置于所述成像壳体的一侧，所述分光棱镜设置于所述成像壳体内。

17、采用本发明上述结构可以达到如下有益效果：

18、使用时，通过紫外光由明场光纤引入，依次经过高透紫光透镜组和科勒镜组后，被二向色镜反射进入半反半透镜，经反射进入半反半透镜反射进入物镜，然后被照射在被测物上，被测物激发荧光（可见光）经过物镜和半反半透镜后，进入滤光片，滤光片将激发的紫光波段完全滤除，再经过成像镜组成像在主相机上；从而实现对被测物的荧光检测，实现对被测物（晶圆）内部的晶格位错、金属杂质污染、隐裂（即使表面闭合）、扩散不均匀等电活性缺陷进行检测；

19、实现对晶圆内部电活性缺陷的有效检测：本发明通过紫外光激发被测物（晶圆）产生荧光，并利用滤光片将激发紫光波段完全滤除，仅保留荧光信号成像在主相机上。由于晶格位错、金属杂质污染、隐裂、扩散不均匀等电活性缺陷在紫外光激发下会产生特征性荧光响应，而常规可见光aoi无法感知，因此本发明能够有效检出上述内部缺陷，填补了现有光学检测在晶圆内部缺陷检测方面的空白；

20、多模式成像兼容，缺陷识别能力更强：系统同时集成明场光纤和暗场盘两路独立照明光源，可根据检测需求灵活切换明场照明与暗场照明模式。暗场模式下，背景为纯黑，即使存在纳米级深度的浅划痕或亚微米级颗粒，也能产生明亮的散射亮点，信噪比极高，能发现明场下不可见的极细微缺陷；结合荧光成像，可对表面及内部缺陷进行综合判别，显著提升检测覆盖率和准确性；

21、双相机同步成像，提升检测效率与信息丰富度：通过分光棱镜将荧光信号分光至主相机和回拍相机，可实现同一视场下双通道同步采集。主相机用于高分辨率精细检测，回拍相机可用于低倍率概览或同步备份，便于快速定位与复核，兼顾检测效率与数据冗余，适应产线高通量需求；

22、多倍率物镜快速切换，适应不同精度与视野要求：在成像壳体下方设置可转动的镜组框架，圆周布置多个不同放大倍数的物镜，通过旋转即可使所需倍数的物镜准确进入光路。该结构无需手动拆换镜头，切换快速、定位可靠，能够灵活应对晶圆检测中对大视野初筛和高倍精细复查的不同场景，提升操作便捷性和设备通用性；

23、集成化、紧凑化结构设计，便于产线部署与维护：将明场光纤、高透紫光透镜组、科勒镜组、二向色镜等集成于荧光壳体内，将半反半透镜、滤光片、成像镜组、分光棱镜等集成于成像壳体内，两个壳体共同固定于载座上，形成模块化布局。该设计不仅提高了光路稳定性，还便于整体安装、调试与维护，且缩小了设备占用空间，有利于晶圆产线的在线集成。

1.一种荧光检测成像系统，其特征在于，包括：明场光纤（1）、高透紫光透镜组（2-3）、科勒镜组（4）、二向色镜（5）、半反半透镜（6）、物镜（7）、滤光片（9）、成像镜组（10）以及主相机（12）；

2.根据权利要求1所述的一种荧光检测成像系统，其特征在于：还包括分光棱镜（11）、回拍反射镜（13）以及回拍相机（14），所述分光棱镜（11）设置于所述主相机（12）和所述成像镜组（10）之间，所述回拍相机（14）和所述回拍反射镜（13）沿所述第一方向依次设置，所述回拍反射镜（13）的镜面与所述第一方向呈45度夹角设置，所述回拍反射镜（13）设置于所述分光棱镜（11）的所述第二方向。

3.根据权利要求2所述的一种荧光检测成像系统，其特征在于：还包括暗场盘（15），所述暗场盘（15）设置于所述二向色镜（5）的第三方向，所述第三方向与所述第二方向互为反向。

4.一种荧光检测设备，其特征在于：包括权利要求3所述的荧光检测成像系统。

5.根据权利要求4所述的一种荧光检测设备，其特征在于：还包括安装座（16）、载座（17）、成像壳体（18）以及荧光壳体（19），所述载座（17）设置于所述安装座（16）上，所述成像壳体（18）和荧光壳体（19）均设置于所述载座（17）上；

6.根据权利要求5所述的一种荧光检测设备，其特征在于：所述成像壳体（18）的下方转动设置有镜组框架（20），所述物镜（7）设置有若干个，若干所述物镜（7）呈圆周设置于所述镜组框架（20）上，当所述镜组框架（20）转动时，若干所述物镜（7）依次经过所述成像镜组（10）的正下方。

7.根据权利要求6所述的一种荧光检测设备，其特征在于：所述载座（17）上设置有第一直线模组（21），所述第一直线模组（21）沿竖直方向延伸，所述第一直线模组（21）上设置有环形光源（22），所述环形光源（22）设置于所述成像镜组（10）的正下方的所述物镜（7）周侧。

8.根据权利要求5所述的一种荧光检测设备，其特征在于：所述安装座（16）上设置有第二直线模组（23），所述第二直线模组（2）沿竖直反方向延伸，所述载座（17）设置于所述第二直线模组（23）上。

9.根据权利要求8所述的一种荧光检测设备，其特征在于：所述载座（17）上设置有位移传感器（24），所述位移传感器（24）的检测方向朝着所述第一方向。

10.根据权利要求5所述的一种荧光检测设备，其特征在于：所述回拍反射镜（13）和所述回拍相机（14）设置于所述成像壳体（18）的一侧，所述分光棱镜（11）设置于所述成像壳体（18）内。