一种边缘接触式晶圆外观缺陷检测设备的制作方法

本发明属于晶圆缺陷检测，具体涉及一种边缘接触式晶圆外观缺陷检测设备。

背景技术：

1、在半导体集成电路的制造工艺中，随着制程节点的不断微缩，芯片结构日益复杂，对制造过程中的洁净度和精度要求也越来越高，晶圆作为芯片制造的载体，其表面质量直接决定最终产品的良率和可靠性。

2、在晶圆的生产、传输及检测过程中，晶圆表面的微小缺陷（如划痕、颗粒污染、沾污、凹坑等）直接影响芯片的良率和性能；因此，晶圆外观缺陷检测是生产过程中的关键环节。近年来，玻璃基晶圆凭借其优异的透光性、热稳定性、化学稳定性和绝缘性能，在先进封装（如玻璃转接板tgv）、光通信器件、mems传感器、射频器件及下一代显示技术等领域展现出巨大的应用前景，已成为半导体行业的重要发展方向之一。与传统的硅基晶圆不同，玻璃基晶圆的正反两面均属于有效区域，对表面洁净度和无损处理的要求更为严苛，任何接触晶圆有效区域的传输和固定方式都可能引入颗粒污染或造成机械损伤，进而影响最终芯片的良率。

3、而现有技术中，晶圆检测缺陷检测设备的传输和固定方式多采用负压吸附或平台支撑，其大多是针对传统硅基晶圆设计的。对于硅基晶圆而言，通常仅正面制作芯片图片，因此在传输和固定过程中允许接触晶圆背面，不会对器件造成实质性影响。但对于玻璃基晶圆，由于其正反两面均可能包含有效器件结构，常规的传输和支撑方式不可避免地会接触到晶圆的有效区域，存在污染和损伤的风险难以满足玻璃基晶圆的检测需求。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种边缘接触式晶圆外观缺陷检测设备，其通过仅与晶圆边缘无效区接触的传输和固定方式，避免接触晶圆有效区域可能引入的颗粒污染或机械损伤。

2、为实现上述目的，本发明提供一种边缘接触式晶圆外观缺陷检测设备，其包括上下料模块、边缘夹持搬运模块、寻边模块、边缘检测模块和表面检测模块，其中：

3、所述上下料模块用于对待测晶圆和已检测完毕晶圆的上下料；

4、所述寻边模块用于对待测晶圆进行寻边校准；

5、所述边缘检测模块包括第一边缘支撑单元和第一视觉检测模组，用于对待测晶圆进行边缘缺陷检测；

6、所述表面检测模块包括第二边缘支撑单元和第二视觉检测模组，用于对待测晶圆进行表面缺陷检测；

7、所述边缘夹持搬运模块夹持晶圆的边缘，并对晶圆在所述上下料模块、所述寻边模块、所述边缘检测模块和所述表面检测模块之间进行转运。

8、作为本发明的进一步改进，所述寻边模块、所述边缘检测模块共用所述第一边缘支撑单元；

9、所述第一视觉检测模组包括设于第一边缘支撑单元上方用于拍摄待测晶圆的上边缘的第一相机；

10、所述寻边模块利用所述第一相机拍摄的图片对待测晶圆进行寻边校准。

11、作为本发明的进一步改进，所述第一边缘支撑单元包括可相对升降的第一支撑组件和第二支撑组件，且所述第一支撑组件设于可沿xy方向移动及z轴转动的第一多轴运动平台上；

12、通过两支撑组件的相对升降可实现待检测晶圆在两支撑组件上的交替支撑，并通过所述第一支撑组件沿xy方向的移动实现所述晶圆的对中校准。

13、作为本发明的进一步改进，所述第一支撑组件包括至少三个沿周向间隔并呈辐射状设于所述第一多轴运动平台上的第一支撑杆，所述第二支撑组件包括至少三个沿周向间隔设置的第二支撑杆，且所述第一支撑杆和所述第二支撑杆的顶部均设有向内倾斜的支撑部。

14、作为本发明的进一步改进，所述第一视觉检测模组还包括：

15、位于第一边缘支撑单元底部的第二相机，用于拍摄待测晶圆的下边缘；

16、位于第一边缘支撑单元一侧的第三相机，用于拍摄待测晶圆的侧边缘。

17、作为本发明的进一步改进，所述边缘夹持搬运模块包括夹持组件；

18、所述夹持组件包括掌部和分设于掌部外周的至少两个爪部，所述爪部用于夹持晶圆边缘，且至少部分爪部可沿着靠近或者远离晶圆边缘的方向移动，以此实现晶圆的取放。

19、作为本发明的进一步改进，所述边缘夹持搬运模块还包括机械手；

20、所述掌部的一端设置有若干第一爪部，另一端连接在机械手上，且所述机械手上还设置有若干通过驱动件连接的第二爪部；

21、所述第一爪部可在机械手的带动下相对晶圆进行位移，且所述第二爪部可在驱动件的带动下靠近或者远离第一爪部。

22、作为本发明的进一步改进，所述机械手为双臂机械手。

23、作为本发明的进一步改进，所述第二边缘支撑单元包括中部镂空的环形吸附支撑平台和绕所述环形吸附支撑平台的边缘设置的至少三个升降吸嘴；

24、所述至少三个升降吸嘴在第一状态时，凸出于所述环形吸附支撑平台，且所述至少三个升降吸嘴在第二状态时，位置不高出所述环形吸附支撑平台；所述至少三个升降吸嘴在第一状态和第二状态之间切换，从而配合所述边缘夹持搬运模块在表面检测工位对待测晶圆进行上下料。

25、作为本发明的进一步改进，所述第二边缘支撑单元为呈阶梯式设置的多个。

26、作为本发明的进一步改进，所述第二视觉检测模组包括第四相机，所述第四相机具有至少一个方向上的调节自由度；

27、所述表面检测模块还包括设置于所述第二边缘支撑单元底部的第二多轴运动平台，所述第二多轴运动平台用于带动所述第二边缘支撑单元沿xy方向移动及z轴转动。

28、作为本发明的进一步改进，还包括晶圆识别模块；

29、所述上下料模块包括沿第一方向依次设置的多个晶圆料盒位；

30、所述表面检测模块沿第一方向并排设置有两个；

31、所述边缘夹持搬运模块可滑动设于沿第一方向延伸的滑台上，所述晶圆识别模块和所述边缘检测模块设置于所述滑台的一端，

32、所述滑台设置于所述上下料模块和所述表面检测模块之间。

33、上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

34、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：

35、（1）本发明的边缘接触式晶圆外观缺陷检测设备，其通过边缘夹持搬运模块从晶圆边缘夹持晶圆，实现对晶圆在各工位之间的无损转运；边缘检测模块通过第一边缘支撑单元对晶圆边缘进行支撑，以便对晶圆边缘进行检测；表面检测模块通过第二边缘支撑单元对晶圆边缘进行支撑，以便对晶圆表面进行检测，且整个检测和转运过程中，晶圆的有效区域始终保持非接触状态，仅晶圆边缘的无效区域与设备各模块接触，从根本上避免了因接触有效区域而引入颗粒污染或造成机械损伤的风险，实现了对晶圆的无损检测。

36、（2）本发明的边缘接触式晶圆外观缺陷检测设备，其通过将寻边模块与边缘检测模块共用第一边缘支撑单元和第一相机，使寻边和边缘检测在同一工位、基于同一组图像即可完成寻边、上边缘检测，无需为寻边工序单独设置独立的承载平台和寻边检测设备，在有效简化设备整体结构、减少零部件数量、降低设备制造成本的同时，还节省了晶圆在独立寻边工位与边缘检测工位之间的转运时间；通过设置三个相机，实现对晶圆正、反面边缘及侧周面的全方位成像，实现了对晶圆边缘区域的全覆盖检测（包括最外缘侧周面和正、反面边缘斜面），有效避免了边缘检测盲区。

37、（3）本发明的边缘接触式晶圆外观缺陷检测设备，其通过在第一边缘支撑单元内设置可相对升降的第一支撑组件和第二支撑组件，其中第一支撑组件设于可沿xy方向移动及z轴转动的第一多轴运动平台上，当检测到晶圆与第一支撑组件不同轴时，通过两支撑组件的相对升降将晶圆从第一支撑组件转移至第二支撑组件上，再调整第一支撑组件的xy位置使其与晶圆的轴心对准，从而实现对晶圆位置的自动校正，保证了晶圆在边缘检测和后续表面检测中的位置精度，有利于提高检测的重复性和一致性；且该校正过程利用边缘检测模块自身的支撑结构完成，无需额外增加对位机构，简化了设备结构。

38、（4）本发明的边缘接触式晶圆外观缺陷检测设备，其通过在第一支撑件和第二支撑件上设置向内倾斜的支撑部，在实现对晶圆边缘支撑的同时，可对不同直径规格的晶圆边缘进行可靠支撑；同时，第二边缘支撑单元通过设置呈阶梯式分布的多个环形吸附支撑平台，以适配多种尺寸晶圆的边缘支撑，使得本发明整体设备无需更换任何零部件即可兼容不同尺寸和厚度的晶圆，具有良好的设备通用性。

39、（5）本发明的边缘接触式晶圆外观缺陷检测设备，其通过机械手配合夹持组件对晶圆边缘进行主动夹持与释放，相较于现有的如伯努利非接触式吸盘的非接触式搬运方式，本发明的通过爪部与晶圆边缘的机械式夹持，具有更高的搬运稳定性和位置精度。

40、（6）本发明的边缘接触式晶圆外观缺陷检测设备，其通过中部镂空的环形吸附支撑平台对晶圆边缘施加均匀的负压吸附力，将晶圆可靠固定在支撑平台上，避免晶圆在旋转和步进过程中发生位置变化，确保晶圆在高速扫描成像过程中始终保持稳定姿态，从而显著提高表面检测的成像质量和检测精度。