本發(fā)明主要涉及半導(dǎo)體晶圓檢測，尤其是一種基于光譜成像的晶圓光致發(fā)光檢測裝置和方法。

背景技術(shù)：

1、隨著mini?led、micro?led逐漸成為新型顯示器件的主流發(fā)展方向，led發(fā)光芯片尺寸從毫米量級縮小到微米量級，其微小電極難以接觸、待測數(shù)量十分龐大，傳統(tǒng)接觸式發(fā)光特性檢測手段必然被非接觸光致發(fā)光測量方案所取代。

2、當led受到光照射時，若光子的能量比禁帶寬度更大，低能態(tài)的電子在吸收了光子的能量之后就會發(fā)生躍遷進入激發(fā)態(tài)。處于激發(fā)態(tài)的電子狀態(tài)不穩(wěn)定，會再次回到低能態(tài)并發(fā)出光子，這就是led的光致發(fā)光(photoluminescence,?pl)，利用激光對led晶圓進行激發(fā)，使用相機/光譜儀對發(fā)出的熒光進行探測，可以分析led晶圓的質(zhì)量與缺陷。

3、pl檢測是一種非接觸式檢測手段，當前方案中，如圖1所示，通過光譜儀通常只能測試晶圓的單點pl光譜信息，其檢測效率受到限制，且無法進行空間分辨。另外的方案中，用面陣圖像傳感器得到具有空間分辨的pl圖像信息，但是光譜特征是pl檢測的重要手段，圖像信息難以實現(xiàn)高精度檢測。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的至少一個缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種基于光譜成像的晶圓光致發(fā)光檢測裝置和方法，通過設(shè)置對準相機，實現(xiàn)光譜測量的精確對準。

2、為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的第一個方面，提供了一種基于光譜成像的晶圓光致發(fā)光檢測裝置，該裝置包括：

3、位移平臺，用于承載待測樣品；光源系統(tǒng)，用于產(chǎn)生激發(fā)光束；所述待測樣品的表面接收到所述激發(fā)光束后受激發(fā)產(chǎn)生熒光；

4、對準相機，用于接收所述熒光，生成對準圖像；

5、光譜成像系統(tǒng)，用于接收所述熒光，進行光譜測量；

6、顯微成像系統(tǒng)，包括顯微物鏡前組、第一分光模塊、第二分光模塊、相機成像物鏡和顯微物鏡后組；

7、所述第一分光模塊用于將所述光源系統(tǒng)發(fā)出的激發(fā)光束反射至所述顯微物鏡前組，照射到所述待測樣品的表面；

8、所述顯微物鏡前組還用于接收所述熒光，所述第一分光模塊還用于透過所述熒光，所述第二分光模塊用于將所述熒光分為第一熒光和第二熒光；其中，所述第一熒光經(jīng)過所述相機成像物鏡后，進入所述對準相機；所述第二熒光經(jīng)過所述顯微物鏡后組后，進入所述光譜成像系統(tǒng)；

9、其中，所述對準相機的第一成像面與所述光譜成像系統(tǒng)的第二成像面位于所述顯微成像系統(tǒng)成像面的共軛面處。

10、進一步地，上述基于光譜成像的晶圓光致發(fā)光檢測裝置，還包括：

11、所述光譜成像系統(tǒng)包括沿所述第二熒光的傳播方向依次設(shè)置的入射狹縫、色散系統(tǒng)、成像系統(tǒng)和圖像采集系統(tǒng)；其中，所述第二成像面是所述入射狹縫。

12、進一步地，上述基于光譜成像的晶圓光致發(fā)光檢測裝置，還包括：

13、所述光譜成像系統(tǒng)還包括準直系統(tǒng)，所述準直系統(tǒng)設(shè)置在所述入射狹縫和所述色散系統(tǒng)之間。

14、進一步地，上述基于光譜成像的晶圓光致發(fā)光檢測裝置，還包括：

15、所述顯微成像系統(tǒng)，所述對準相機與所述光譜成像系統(tǒng)數(shù)值孔徑匹配。

16、進一步地，上述基于光譜成像的晶圓光致發(fā)光檢測裝置，還包括：

17、所述光源系統(tǒng)包括激光光源和光源物鏡，所述激光光源發(fā)出激發(fā)光束，經(jīng)所述光源物鏡進入所述顯微成像系統(tǒng)。

18、進一步地，上述基于光譜成像的晶圓光致發(fā)光檢測裝置，還包括：

19、所述光源系統(tǒng)還包括led光源和所述光源分束鏡，所述led光源用于提供對準光束，經(jīng)所述光源分束鏡進入所述顯微成像系統(tǒng)后，用于對準所述對準相機。

20、進一步地，上述基于光譜成像的晶圓光致發(fā)光檢測裝置，還包括：

21、還包括控制系統(tǒng)，用于控制所述光源系統(tǒng)的開關(guān)，還用于接收所述對準圖像和所述位移平臺的位置信息，調(diào)整所述位移平臺的位置，使所述對準圖像清晰。

22、進一步地，上述基于光譜成像的晶圓光致發(fā)光檢測裝置，還包括：

23、所述控制系統(tǒng)包括中心計算機和位移平臺控制系統(tǒng)，所述中心計算機用于控制所述光源系統(tǒng)的開關(guān)，并在所述光源系統(tǒng)開啟時，獲得所述對準相機生成的對準圖像，依據(jù)所述對準圖像判斷所述顯微成像系統(tǒng)的對準狀態(tài)；

24、所述中心計算機還用于在判斷沒有對準時，發(fā)送第一指令到所述位移平臺控制系統(tǒng)，控制所述位移平臺的位置和姿態(tài)，并繼續(xù)獲取對準圖像，直到所述中心計算機判斷所述顯微成像系統(tǒng)處于對準狀態(tài)；

25、所述中心計算機還用于在判斷對準完成后，發(fā)送第二指令給所述光譜成像系統(tǒng)，對所述待測樣品表面進行光譜測量，同時發(fā)送第三指令到所述位移平臺控制系統(tǒng)，控制所述位移平臺按照指定路徑移動，使得所述光譜成像系統(tǒng)可以對所述待測樣品表面不同處進行光譜測量，實現(xiàn)所述待測樣品表面全面的光譜測量。

26、進一步地，上述基于光譜成像的晶圓光致發(fā)光檢測裝置，還包括：

27、還包括自動對焦系統(tǒng)，用于在所述位移平臺按照指定路徑移動時，當所述位移平臺移動后先完成自動對焦，再通過所述光譜成像系統(tǒng)對所述待測樣品表面進行光譜測量。

28、按照本發(fā)明的第二個方面，還提供了一種基于光譜成像的晶圓光致發(fā)光檢測方法，應(yīng)用于上述任一項的基于光譜成像的晶圓光致發(fā)光檢測裝置，包括：

29、開啟光源系統(tǒng)，產(chǎn)生激發(fā)光束，經(jīng)顯微成像系統(tǒng)照射到所述待測樣品的表面，所述待測樣品的表面產(chǎn)生熒光；

30、對準相機接收到所述熒光，生成對準圖像；

31、依據(jù)所述對準圖像，調(diào)整位移平臺的位置，直到所述顯微成像系統(tǒng)對準完成；

32、在對準完成后，光譜成像系統(tǒng)接收所述熒光，進行光譜測量。

33、總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：

34、（1）本發(fā)明提供的一種基于光譜成像的晶圓光致發(fā)光檢測裝置，待測樣品經(jīng)過顯微成像系統(tǒng)成像，成像光路經(jīng)過分束鏡分成兩路，在第一路的像面設(shè)置對準相機，第二路的像面設(shè)置入射狹縫。經(jīng)過對焦過程，當對第一路的準相機實現(xiàn)清晰對焦時，第二路同時得到清晰的狹縫像，狹縫像經(jīng)過光譜成像系統(tǒng)即可得到狹縫各點的光譜；

35、（2）本發(fā)明提供的一種基于光譜成像的晶圓光致發(fā)光檢測裝置，通過微米級空間分辨的顯微成像系統(tǒng)，獲取樣品微米級空間分辨信息，顯微成像系統(tǒng)的像方輸出數(shù)值孔徑與所述光譜成像系統(tǒng)的輸入數(shù)值孔徑匹配，避免空間分辨率下降，實現(xiàn)微米級空間分辨光譜測量；

36、（3）本發(fā)明提供的一種基于光譜成像的晶圓光致發(fā)光檢測裝置，通過位移平臺的移動，可以覆蓋待測樣品表面整個面上的光譜測量。

技術(shù)特征：

1.一種基于光譜成像的晶圓光致發(fā)光檢測裝置，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的基于光譜成像的晶圓光致發(fā)光檢測裝置，其特征在于：

3.如權(quán)利要求2所述的基于光譜成像的晶圓光致發(fā)光檢測裝置，其特征在于，還包括：

4.如權(quán)利要求1所述的基于光譜成像的晶圓光致發(fā)光檢測裝置，其特征在于：

5.如權(quán)利要求1所述的基于光譜成像的晶圓光致發(fā)光檢測裝置，其特征在于：

6.如權(quán)利要求5所述的基于光譜成像的晶圓光致發(fā)光檢測裝置，其特征在于：

7.如權(quán)利要求1所述的基于光譜成像的晶圓光致發(fā)光檢測裝置，其特征在于：

8.如權(quán)利要求7所述的基于光譜成像的晶圓光致發(fā)光檢測裝置，其特征在于：

9.如權(quán)利要求8所述的基于光譜成像的晶圓光致發(fā)光檢測裝置，其特征在于：

10.一種基于光譜成像的晶圓光致發(fā)光檢測方法，其特征在于，應(yīng)用于如權(quán)利要求1-9所述任一項的基于光譜成像的晶圓光致發(fā)光檢測裝置，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于光譜成像的晶圓光致發(fā)光檢測裝置和方法，包括：位移平臺，承載待測樣品；光源系統(tǒng)，產(chǎn)生激發(fā)光束；對準相機，接收激發(fā)產(chǎn)生的熒光，生成對準圖像；光譜成像系統(tǒng)，接收熒光，進行光譜測量；還包括第一分光模塊，將光源系統(tǒng)發(fā)出的激發(fā)光束反射至顯微物鏡前組，照射到待測樣品的表面；還包括第二分光模塊，將熒光分為第一熒光和第二熒光，第一熒光經(jīng)過相機成像物鏡后，進入對準相機，第二熒光經(jīng)過顯微物鏡后組后，進入光譜成像系統(tǒng)；對準相機的第一成像面與光譜成像系統(tǒng)的第二成像面位于顯微成像系統(tǒng)成像面的共軛面處。本發(fā)明通過設(shè)置對準相機，實現(xiàn)光譜測量的精確對準。

技術(shù)研發(fā)人員：羅時文,鄧忠光,鄧俊濤,洪志坤
受保護的技術(shù)使用者：武漢精立電子技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2