[发明专利]半导体晶片的高速荧光光谱检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体晶片检测装置，特别是一种半导体晶片的高速荧光光谱检测装置。

背景技术

目前，对半导体晶片的荧光光谱检测多采用点激光投射到半导体晶片上，通过带激光滤光片的光路收集系统收集荧光的同时，滤除激光，将半导体晶片相应点上的荧光收集入光谱仪，在光谱仪内，通过光谱仪上安装的光栅将荧光在空间上按不同波长展开，投射到一线阵CCD上，线阵CCD上不同点上的强度，对应相应点荧光在不同波长下的强度，通过对线阵CCD的读取可获得检测点的荧光光谱曲线。在检测过程中，半导体晶片在水平运动机构的带动下可进行有方向性的运动，从而可获得与运动位置相对应的半导体晶片上各点的荧光光谱数据，并同步传输给控制计算机，由计算机最终形成与半导体晶片上位置相对应的光强、光谱数据信息图，业内称为Mapping图。这种检测方法的不足是获得高密度的Mapping必须使运动机构在半导体晶片上按要求密度逐一点扫描，用时很长。有些荧光光谱检测系统为了提高扫描效率，采用线激光进行扫描，如申请号为201320228457.9的《太阳能硅片高速线扫描光致荧光成像检测设备》专利，虽然可大幅缩短扫描时间，但只能获得相应线激光激发下荧光的光强度信息，不能获得相关的光谱形状、峰值波长、半高宽等信息，而这些信息在荧光光谱检测中也是非常重要的。所以既要实现高速扫描，又可获得荧光光谱形状、强度、峰值波长、半高宽等丰富信息的半导体晶片扫描设备是业内迫切需要的。

发明内容

本发明的目的在于通过一种半导体晶片的高速荧光光谱检测装置，来解决以上背景技术提到的既能实现高速扫描，又可获得荧光光谱形状、强度、峰值波长、半高宽等丰富信息的半导体晶片扫描设备。

本发明为了达到上述目的所采用的技术方案如下：

本发明主要包括机架1、半导体晶片运动机构2、激光发生装置3、光路收集系统4、光谱仪5、面阵CCD相机6、控制计算机7，其中，半导体晶片运动机构2、激光发生装置3、光路收集系统4和光谱仪5均固定在机架1上端，半导体晶片运动机构2固定在机架1下端，光谱仪5包括：入光狭缝11、第一柱状弧面反射镜12、光栅13、第二柱状弧面反射镜14、出光口15，其中光路收集系统4安装在光谱仪5的入射狭缝前端，面阵CCD相机6安装在光谱仪5的出光口15处，使得激光发生装置3发出的激光线投射在半导体晶片运动机构2上的半导体晶片上形成线形光斑，线形光斑经光路收集系统4和光谱仪5入光狭缝，投射在光谱仪5第一柱状弧面反射镜12上，经第一柱状弧面反射镜12反射到光谱仪5的光栅13上，经光栅13衍射后，将线形光斑按柱状梯形形状沿光的传播方向展开，其中每一个梯形截面代表一段光斑点在空间上按不同连续波长的分布，被展开后的柱状梯形光投射到光谱仪5内的第二柱状弧面反射镜14上，经第二柱状弧面反射镜14反射后，投射到安装在光谱仪5出光口15处的面阵CCD相机6上，所述的半导体晶片运动机构2、激光发生装置3、光路收集系统4、光谱仪5、面阵CCD相机6，在使用时在暗室（8）内，所述的半导体晶片运动机构2可载半导体晶片在平面内沿两个相互垂直方向的运动机构，其中一个运动方向与激光发生装置所投射在半导体晶片上的线形光斑长度方向相垂直，在线形光斑不能一次扫描覆盖所检测半导体晶片需检测区域时，另一方向运动机构用于切换不同扫描区域，所述的光谱仪5入光狭缝与面阵CCD相机6的列方向相平行，所述的光路收集系统4包括一套用于成像的镜头组21和用于滤除激光的滤光片22，使得能够对光路收集系统4焦距的调节，不影响线形光斑在第一柱状弧面反射镜12上的成像大小。

本发明的检测装置的优点是既能实现高速扫描半导体晶片，又可获得半导体晶片的荧光光谱形状、强度、峰值波长、半高宽等丰富信息。

附图说明

图1为本发明装置示意图；

图2为本发明中光谱仪的结构原理图；

图3为线形光经过光路收集系统的传播图；

图4为垂直于线形光的线方向平面内，线形光经过光路收集系统传播的截面图。

具体实施方式