CN102412170B - 多方向上反射的光源的采集系统和方法 - Google Patents

Abstract

根据本发明的光学检测系统可以配置成同时采集基底表面所反射的多方向上的光，因此克服了由基底表面外观的不准确或不完整的特征引起的反射强度变化，当仅从单一方向来采集光的时候，所述的反射强度会上升。一个这种系统包括一组光源和一图像采集设备配置成同时采集所述表面反射的至少两束光。所述图像采集设备同时采集的至少两束光具有与它们的反射传播路径不同的方向夹角。该光源组可以包括一组细线光源安置和配置成提供入射到所述表面的一束或者多束细线光。例如，两束细线光可以以与所述表面的一个垂直轴成不同的入射角被引向所述表面。

Description

多方向上反射的光源的采集系统和方法

技术领域

本发明一般地涉及一种晶圆检测方法。更具体地说，本发明涉及一种用于检测半导体元件的自动化系统和方法。

背景技术

能够始终如一地确保所制造的例如半导体晶圆和芯片这样的半导体元件的高质量，在半导体工业中变得日益重要。半导体晶圆制造技术不断改善以将越来越多的功能包含在半导体晶圆的更加小的表面区域中。因此，用于半导体晶圆的光刻工艺变得更加复杂以使得在半导体晶圆的更加小的表面区域内包含越来越多的功能(例如，半导体晶圆的更高的性能)。所以，半导体晶圆的潜在缺陷的尺寸通常在微米到亚微米的范围内。

很明显半导体制造商日益迫切地需要提高半导体晶圆的质量控制和监测工艺以始终如一地确保所制造的半导体晶圆的高质量，半导体晶圆检测一般用于检测其上存在的缺陷，例如表面颗粒，瑕疵，弯曲或者其他的不平整的存在。这种缺陷将会影响半导体晶圆的最终性能。所以，在制造过程中淘汰或者选出有缺陷的半导体晶圆至关重要。

半导体检测系统和工艺目前已有进展。例如已经授权的高分辨率的成像系统，高速计算机，以及高精度的机械处理系统。另外，半导体晶圆检测系统，方法和技术已经至少利用了明场照明，暗场照明以及空间滤光技术中的一中。

在明场成像中，半导体晶圆上的小颗粒将一图像采集设备的聚光孔径中的光分散开去，因此导致了图像采集设备的返回能量的减少。当颗粒相较于透镜的光点扩散函数或者数字化像素较小时，来自接近颗粒周围的区域的明场能量一般相对于该颗粒提供了大量的能量，因此使得颗粒很难被检测到。另外，源于小的颗粒尺寸的非常细微的能量减少经常会被接近颗粒周围的区域的反射率所掩盖因此导致了更加多的错误的缺陷检测的发生。为避免上述的现象，半导体检测设备已经装备有高分辨率的高端相机，以采集半导体晶圆的较小的表面区域的图像。尽管如此，明场图像通常具有更好的像素对比度并且在估计缺陷的大小以及在检测暗缺陷时具有优势。

暗场照明及其优点在本技术领域中通常是众所周知的。暗场成像已经应用于数个已有的半导体晶圆检测系统之中。暗场成像通常取决于射入所检测的对象的光线的角度。以小角度射入待检测的对象的水平面(例如3到30度)，暗场成像通常会在除了缺陷所在的位置(例如表面颗粒，瑕疵或者其他的不平整的位置)以外的地方产生暗像。暗场成像的一个特别的应用是照亮尺寸比用于产生明场图像的物镜分辨力还小的瑕疵。以较大的与水平面所成的角度(例如30到80度)，暗场成像通常比明场成像可以产生更加好的强反差图像。这种高角度暗场成像的应用增强了镜面精加工或者透明对象上的表面不规则的差别。另外，高角度暗场成像增强了倾斜对象的成像。

半导体晶圆的光反射率通常对于用明场成像和暗场成像所获得的图像的质量有着重大的影响。出现在半导体晶圆上的微观和宏观结构都会影响半导体晶圆的光反射率。通常，半导体晶圆所反射的光的数量取决于入射光的角度或者方向，视向以及半导体晶圆的光反射率。光发射率反过来依赖于入射光的波长以及半导体晶圆的组成成分。

待检测的半导体晶圆的光反射率通常很难控制。这是因为半导体晶圆可由数层材料组成。每层材料可能会有差别地发射不同波长的光，例如以不同的速度。另外，材料层可能会具有不同的渗透率，或者甚至是反射率。所以，对于本技术领域的技术人员来说很明显单一波长或者窄宽度波长的光或者照明的使用通常会对于采集的图像的质量产生不利的影响。单一波长或者窄带波长需要使用多个空间滤光器或者波长调谐器进行频繁的修改，这通常很不方便。为减轻这种问题，使用宽幅光源(即波长幅度宽的光源)很重要，例如波长范围从300nm到1000nm之间的宽波段光源。

现有可用的晶圆检测系统或者设备通常采用下面的方法之一获得或者采集晶圆检测过程中的多重响应：

(1)具有多个光源的多重图像采集设备(MICD)

MICD使用多个图像采集设备和多个光源。MICD是建立在将波谱分离成窄波段的原则的基础上的，并且将所分离的波谱分配给单独的光源。在使用MICD方法的系统的设计中，每个图像采集设备都搭配有一相关联的光源(即，照明光源)，并具有一个相应的诸如空间滤光器或者一个具有特殊涂层的光束分离器之的光学附件。例如，使用水银灯和空间滤光器将明场光源的波长限于400到600nm之间以及使用激光将暗场光源限于650到700nm之间。MICD方法存在着不足，例如图像质量低劣或者设计缺乏灵活性。低劣的图像质量是由于所测晶圆的表面的不同的反射率，以及使用窄波段波长的光源联合造成的。设计缺乏灵活性是由于单一光源的波长的修改通常需要重新配置晶圆检测系统的整个光学装置。另外，MICD通常不允许用一个单一的图像采集设备采集不同波长的光源而不损害所采集图像的质量。

(2)具有多个光源的单一图像采集设备(SICD)

SICD方法使用单一的图像采集设备采集具有多个分离波长或者宽波段波长的光源。尽管如此，它不可能同时获得运动中的晶圆的多个光源反应。换句话说，SICD方法仅允许运动中的晶圆的一个光源反应。为了获得多重光源反应，SICD方法需要采集静止晶圆的图像，这将会影响晶圆检测系统的产量。

现如今还不存在利用宽波段明场和暗场或者普通的多个光源以及使用多个图像采集设备来进行同步的，独立的，动态的图像采集的半导体晶圆检测系统，因为相对地缺乏对于其实际执行情况和操作优点的了解。现有的半导体晶圆检测系统利用前述的MICD或者SICD。利用MICD的设备不使用宽波段光源并且图像质量低劣以及系统装置不灵活。另一方面使用SICD的设备会减少系统的产量并且通常无法获得动态的同步的多重光源反应。

US专利5,822,055(KLA1)公开了一种典型的同时使用明场光源和暗场光源的半导体晶圆光学检测系统。KLA1所发明的光学检测系统的一个实施方式使用了前述的MICD。它使用多个相机分别采集半导体晶圆的暗场图像和明场图像。所采集的明场和暗场图像随后被分别或者一起予以处理以检测半导体晶圆上的瑕疵。另外，KLA1的光学检测系统分别使用不同的明场和暗场光源同步采集明场和暗场图像。KLA1通过使用光源波谱分离，窄波段光源以及空间滤光器采集明场和暗场图像获得了同步的图像采集。在KLA1光学系统中,其中的一台相机被配置成使用窄波段激光和空间滤光器来接收暗场成像。另外一台相机被配置成使用明场光源和一具有特种涂料的光束分离器来接收其余的波谱。KLA1所发明的光学检测系统的缺点包括不适用于包含有不同的表面反射率的变化的半导体晶圆的成像因为波谱分离。这些相机与各自的光源紧密配合并且不具有将多个可得的光源结合以增强特定的晶圆类型的灵活性。这种类型的其中一种在其前侧具有碳覆盖层并且在特定的光源角度时会呈现较差的反射特性，例如单独使用明场。它需要将明场和高角度暗场光源相结合以观察特定的瑕疵。因此，KLA1的光学检测系统需要多个光源或照明光源和滤光器以执行多个观察路径(多重扫描会反过来影响系统的产量)以因此采集多个明场和暗场图像。

美国专利6,826,298(AUGTECH1)和美国专利6,937,753(AUGTECH2)公开了现有的其他的同时使用安装和明场成像的光学检测系统。AUGTECH1和AUGTECH2的光学成像系统中的暗场成像使用多个激光以进行低角度暗场成像，并使用一纤维光环灯用于进行高角度暗场成像。另外，AUGTECH1和AUGTECH2的光学检测系统使用一个单独的相机传感器并属于前述的SICD方法。因此，AUGTECH1和AUGTECH2中的半导体晶圆的检测是通过明场成像或者暗场成像或者通过明场成像和暗场成像的结合来执行的，其中每个明场成像和暗场成像都是在另外一个已经完成的时候才开始执行的。AUGTECH1和AUGTECH2的检测系统不能进行同步的动态的或者运动的晶圆的以及独立的明场和暗场成像。因此，需要各个半导体晶圆的多个路径以完成它们的检测，导致了较低的生产产量和资源利用的过度增加。

另外，现有的数个光学检测系统使用了一黄金图像或者参照图像以与所获得新的半导体晶圆的图像进行比较。参照图像的参照通常需要采集已知的或者手工选取的好的半导体晶圆的数个图像并且随后运用一统计公式或者技术以因此取得参照图像。上述取得方式的缺点是好半导体晶圆的人工选取的不准确性和不一致性。使用这种参照图像的光学检测系统通常会遭受由于参照图像的不准确性和不一致性所导致的半导体晶圆的检测出现误差。随着半导体晶圆的电路几何结构越来越复杂，依靠手工选取好的半导体晶圆以获取参照图像越来越与半导体工业设置的日益高的图像质量标准不相兼容。

一个极好的参照图像的获取涉及统计技术和计算。大多数的统计技术都非常一般并且具有它们自己的优点。现有的可得的设备的现状是使用平均值和标准偏差计算一个极好的参照像素。这种方法对于已知的好像素效果很好；否则，任何缺陷或者噪声像素将会干扰或者影响参照像素的最终的平均值。另外一种方法是使用中间值并且它因为噪声像素可以减少干扰但是不能从本质上消除噪声的影响。所有的这些可得的设备都试图减少由于运用不同种类的统计技术诸如平均值，中间值等产生的误差。但是它们不具有特别的或者用户友好的序列以消除这种误差。这种特别的序列必定有助于消除将会影响最终的像素值的像素。

美国专利6,324,298(AUGTECH3)公开了一种用在半导体晶圆检测中产生极好的参照或者参照图像来使用的训练方法。AUGTECH3所发明的方法需要“已知的高质量”或者“无缺陷”的晶圆。这种晶圆的选取是手工的或者用户执行的。随后运用统计公式或者技术获得参照图像。由于这种准确的，一致的“高质量”晶圆的选取对于半导体的检测的准确和一致的质量至关重要。而且，AUGTECH3使用平均值和标准差值来计算各个像素的参照图像并且任意缺陷像素的出现将会导致参照像素的不准确。这种由于杂质或者其他的缺陷所导致的缺陷像素的发生，将会混淆统计计算并导致参照像素的不准确。显然，对于本技术领域的技术人员来说AUGTECH3的方法容易在半导体晶圆检测中产生不准确型，不一致性和误差。

另外，AUGTECH3所发明的光学检测系统使用了一个闪光灯来照亮半导体晶圆。本技术领域的技术人员可以理解的是不同的闪光灯之间将会因为很多因素发生不一致性，包括，当不限于，温度差异，电子不一致性以及闪光灯强度的差异。这种差异和不一致性在“好”半导体晶圆中是固有的。这些差异的存在将会影响极好的参照图像的质量，如果系统没有注意这些由于闪光灯造成的差异。另外，引起半导体晶圆表面之上的光源强度和一致性的变化因素包括，但不限于晶圆的平面度，晶圆表面不同位置处的上升和光反射率。不考虑闪光灯的闪光强度和频闪特性的不同，任何用上述的方式产生的参照图像当被用于与晶圆不同位置所采集的图像进行比较时将可能会不可靠和不准确。

产品规格的不同，例如半导体晶圆的大小，复杂度，表面反射率以及质量检测标准，在半导体工业中是公知的。因此，半导体晶圆检测系统需要能够检测这种产品规格的变化。尽管如此，现有的半导体晶圆检测系统和方法通常不能令人满意地检查这种产品规格的变化，特别是考虑到半导体工业质量标准日益提高。例如，一种典型的半导体晶圆检测系统使用一种传统的具有固定的空间位置的光学组件包括，例如相机，光源，滤光器，偏光器，镜子和透镜。光学组件的引入或者移除通常需要重新布置和设计整个光学组件。所以，这种半导体晶圆检测系统具有不灵活的设计和配置，并且其修改需要相对长的时间间隔。另外，传统的光学组件的透镜之间的距离以及所呈现待检测的半导体晶圆通常太短以至于不能解除用于暗场照明的具有不同角度的光线照明的引入。

还有许多其他的已有的半导体晶圆检测系统和方法。尽管如此，由于现在技术专门人才和操作诀窍的缺乏，已有的半导体晶圆检测系统不能利用同步的明场和暗场成像来检测运动中的晶圆，虽然仍旧保有设计上的灵活性。同样也需要半导体晶圆检测系统和方法可以节约，灵活，准确以及快速的检测半导体晶圆。这是特别考虑到半导体晶圆电路日益复杂以及半导体工业的标准日益提高。

发明内容

现在缺乏一种半导体晶圆检测系统和方法可以同时运用明场和暗场成像同步的并且对运动中的半导体晶圆进行独立地检测，同时提供设计和配置的灵活性。另外，半导体晶圆检测系统中所需要的组件，例如光源，相机，透镜，滤光器和镜子，相互之间可以具有灵活和可调整的相对位置。考虑到半导体晶圆电路的日益复杂性，以及半导体工业所设置的质量标准日益提高，半导体晶圆检测的准确性和一致性也日益重要。

本发明提供了一种检测装置，设备，系统，方法和/或检测半导体元件的工艺，包括，但不限于，半导体晶圆，芯片块，LED芯片以及太阳能晶圆。

根据本发明的一个目的，其公开了一种装置，包括一组用于提供照明的光源，所述的一组光源所提供的光射向一个与被检测的表面相应的检测位置。光通过该表面至少在一第一方向和第二方向上被反射。所述装置同样包括一第一组反射器，所述的第一组反射器的位置能够被配置成用于接收该表面从第一方向上反射过来的光并将所接收的光沿着第一反射光传播路径射出和一第二组反射器，所述的第二组反射器的位置能够被配置成用于接收该表面从第二方向上反射过来的光并将所接收的光沿着第二反射光传播路径射出。另外，所述装置包括一图像采集设备配置成用于同步接收各个沿着第一和第二反射光传播路径的光以分别提供一第一反应和一第二反应。

根据本发明的第二方面，其公开了一种检测表面的方法。所述方法包括将光射向与被检测的表面相应的检测位置的并将光从所述表面至少在第一方向上和第二方向上被反射，另外，所述方法包括将光从表面上在第一方向上和第二方向上分别沿着第一反射光传播路径、第二反射光传播路径传播被反射出去。而且，所述方法包括由一图像采集设备同步接收沿着第一和第二反射光传播路径传播的光以产生分别与第一和第二反射光传播路径相应的第一反应和第二反应。

根据本发明的第三个方面，其公开了一种光学系统其包括一组配置成为与检测位置相应的表面提供照明的一组光源，所述光源包括一与所述表面成一第一角度的射入所述表面的第一束光以及以所述表面成一第二角度的射入所述表面的第二束光，所述的第二角度与第一角度不相同。所述光学系统也包括一图像采集设备配成用于同步接收沿着所述图像采集设备的光轴被所述表面反射的第一束和第二束光

根据本发明的第四方面，其公开了一种方法包括为一与表面相应的检测位置提供第一束光，所述第一束光以第一角度射入所述表面并且为所述表面提供第二束光，所述的束光以不同于第一角度的第二角度射入所述表面。另外，所述方法包括将所述第一和第二束光反射出所述表明并由一图像采集设备同步接收所反射的第一束和第二束光。

附图说明

本发明的特定的实施方式将结合下面的附图进行描述，其中，

图1示出了根据本发明的一个典型实施方式的一个典型晶圆检测系统的部分平面图；

图2示出了图1的系统的部分侧视图；

图3示出了根据图2中突出的“A”部分的图1中的系统的光学检测头的部分等比例分解示意图；

图4示出了根据图2中突出的“B”部分的图1中的系统的机械晶圆台部分等比例分解示意图；

图5示出了根据图2中突出的“C”部分的图1中的系统的机械晶圆装卸器的部分等比列分解示意图；

图6示出了根据图2中突出的“D”部分的图1中的系统的晶圆堆栈模块的部分等比列分解示意图；

图7示出了图1中的系统的光学检测头的部分等比例示意图；

图8示出了图1所示的系统中的光学检测头的部分主视图；

图9示出了图1的系统的一明场光源，一低角度暗场光源，一高角度暗场光源，一第一图像采集设备，以及一第二图像采集设备之间的光的光程图；

图10是图9中的明场光源所提供的明场光所遵循的一个典型的第一光程的流程图；

图11是图9中的高角暗场光源所提供的暗场高角度光所遵循的典型的第二光程的流程图；

图12是图9中的低角度暗场光源所提供的暗场低角度光的典型的第三光程的流程图；

图13示出了根据本发明的一个实施方式的一个系统的一细线光源和一3D图像采集设备或者相机之间的光的光学光程图；

图14示出了图1中的系统的复核明场光源，一复核暗场光源以及一复核图像采集设备之间的光的光学光程图；

图15是图14中的复核明场光源和复核图像采集设备之间的明场光所遵循的一典型的第四光程的流程图；

图16是图14中的复核暗场光源和复核图像采集设备之间的暗场光所遵循的一典型的第四光程的流程图；

图17是本发明的一个实施方式提供的晶圆检测工艺的工艺流程图；

图18是根据本发明的一个实施方式的图17中的工艺的执行过程中用于创建与所采集图像相比较的参照图像的创建工艺的工艺流程图；

图19是根据本发明的一个实施方式的图17中的工艺中执行的具有时间补偿的一个典型的二维晶圆扫描工艺的工艺流程图；

图20示出了图1中的系统的光配置器选择的光配置的表格；

图21示出了第一图像采集设备的第一图像的采集和第二图像采集设备的第二图像的采集的定时流程图；

图22a示出了图1中的第一图像采集设备所采集的第一图像；

图22b示出了图1中的第二图像采集设备所采集的第二图像；

图22c示出了图22a的第一图像和图22b中的第二图像的结合图像以证明由于晶圆在运动之时的第一图像和第二图像的采集所导致的图像补偿；

图23是根据本发明的一个实施方式的图17中的工艺所执行的二位图像处理工艺的工艺流程图；

图24是根据本发明的一个实施方式的图17中的工艺所执行的第一典型三维晶圆扫描工艺的工艺流程图；

图25是根据本发明的一个实施方式的图17中的工艺所执行的第二典型三维晶圆扫描工艺的工艺流程图；

图26是根据本发明的一个实施方式的图17中的工艺所执行的典型复核工艺的工艺流程图；

图27a示出了根据本发明的一个实施方式的细线光源和3D图像采集设备或者相机之间的光的一个典型的光学光程图；

图27b示出了两个细线光源和3D图像采集设备或者相机之间的光的另外一个典型的光学光程图；

图27c示出了两个细线光源和3D图像采集设备或者相机之间的光的又一个典型的光学光程图；

图28a示出了离开半导体晶圆的表面的光的反射图，所反射的光用于产生第一反应和第二反应；

图28b示出了沿着图28a中的半导体晶圆的多个位置其中光被反射并被一图像采集设备按照顺序接收；以及

图29示出了图28b中的各位置P1至P9相关的典型的第一但应和第二反应；

图30是根据本发明的特定实施方式的一第三三维晶圆扫描工艺的工艺流程图。

具体实施方式

半导体元件的检测，例如半导体晶圆和芯片块的检测，在半导体元件的制造或者构造中是日益关键的步骤。日益复杂的半导体晶圆电路，加上半导体晶圆的日益渐高的质量标准，导致了需要日益改进的半导体晶圆检测系统和方法。考虑到日益复杂的半导体晶圆电路和半导体工业设置的半导体晶圆的日益渐高的质量标准，半导体晶圆检测的准确性和一致性越来越关键。尤其是，出现在半导体晶圆上的缺陷的识别的准确性和一致性也越来越重要。

本发明涉及一种系统，装置，设备，方法，工艺，以及技术来检测器件，例如半导体元件，用于解决至少一个前述的识别问题。

为了简洁和清晰，本发明的实施方式的描述限于以下的用于检测半导体晶圆的系统，装置，设备，方法，工艺以及技术。尽管如此本技术领域的技术人员可以理解的是这并没有排除本发明其中普遍存在于本发明的各个实施方式中的基本原理例如所需的操作，实用，或者动作特性的其他应用。例如，本发明的各种具体实施方式所提供的系统，装置，设备，方法，工艺以及技术可以用于其他半导体元件的检测，包括但不限于，半导体芯片块，LED芯片，以及太阳能晶圆或者设备。

图1和图2示出了本发明的特定具体实施方式所提供的用于检测半导体晶圆12的典型系统10。图3至图8示出了根据本发明的各种实施方式的系统10的各个方面或者组件。

系统10也可以用于检测其他类型的设备或者元件(例如半导体设备或者元件)。在多个实施方式中，系统10包括一个光学检测头14(如图3所示)，一个晶圆传送台或者晶圆夹16(如图4所示),一个自动的晶圆装卸器18(如图5所示)，一个晶圆堆栈模块20(如图6所示)或者膜框支架，一个X-Y置换桌22，以及至少一组四个一组构成的隔振器24(如图1和图2所示)。

如图7和图8所示，在各种实施方式中，光学检测头14包括一些光源，例如两个，三个，四个或者更多的光源，一些图像采集设备，例如两个，三个，四个或者更多的图像采集设备

一种检测工艺通常包括由一个或者多个系统中的图像采集设备产生的采集反应。在各种实施方式中，一个反应可以被定义为所采集的光源(例如所采集的光学信号或者一个所采集的图像)，所述的光源具有特性或者带有信息内容，所述的特性或信息内容与一个晶圆或者基底表面的一个特定部分或者区域的二维或者三维外表相对应或者就是它们的表征。另外或者可选地，一个反应可以被定义为具有特性或者带有信息内容的光源，所述的特性或信息内容与表面的一个部分的二维或者三维外表相对应或者就是它们的表征，其中应该考虑到光源与表面的一个部分相互作用的影响。通常，一个反应包括或者相当于具有特性或者信息内容的光源或图像数据，所述的特性或信息内容用于确定或者评估一个晶圆的一个部分的特定的二维或者三维特征。

在许多的实施方式中，光学检测头14包括一明场光源26(也称为明场光源发射器)，一个低角度暗场光源28(也称为暗场低角度光源发射器)和一个高角度暗场光源30(也称为暗场高角度光源发射器)。系统10中还可以包括另外的暗场光源，例如取决于系统10的特定的动能。在各种实施方式中，低角度暗场光源28和高角暗场光源30可以整合成一个单独的暗场光源，以可以灵活地放置。

明场光源26，也称为明场光源或者明场光发射器，发射或者提供明场照明或光。明场光源26例如是一个闪光灯或者一个白色发光二极管。在本发明的数个实施方式中，明场光源26提供了大体上具有并包括300nm到1000nm波长的宽频光源。本技术领域的技术人员可以理解的是明场光源可以具有可选择的波长和光学特性。

在本发明的数个实施方式中，明场光源26包括一第一光导纤维(未示出)，明场光在被明场光源26发射前首先通过第一光导纤维传播。第一光导纤维用作引导明场光源传播方向的波导管。在本发明的很多实施方式中，第一光导纤维促进了明场光源26所发射的明场光的导向。

低角度暗场光源28和高角度暗场光源30也被称为暗场光发射器或者暗场光源，并且发射或者提供暗场光源。通常，暗场光源是仔细排列或者设置的光源以可以最小化直接发射(或者为发散的)的光进入它们相应的图像采集设备的数量。通常，用于采集暗场图像的图像采集设备仅仅接收由一个样品或者对象所分散的光(例如被样品的表面成角度地反射)。暗场图像通常具有一个增强的对比图像以与明场图像相比较。明场光源和暗场光源是对比光源的例子。

低角度暗场光源28和高角暗场光源30例如可以是闪光灯或者白色发光二极管。在本发明的许多实施方式中，各个低角度暗场光源28和高角暗场光源30所提供的暗场光与明场光源具有相似的光学特性。在一些实施方式中，各个低角度暗场光源28和高角暗场光源30所提供的暗场光是具有波长大体上在并包括300nm到1000nm之间的宽频暗场光。这就是说本发明的数个实施方式中的系统10的明场光源和暗场光源都是宽频光源。作为选择，低角度暗场光源28和高角暗场光源30提供不同波长或者其他光学特性的暗场光。

在许多实施方式中，低角度暗场光源28相对于置于晶圆台16上的半导体晶圆12的水平面(或者与晶圆台16的水平面)形成一个较小的角度，所述的角度是与高角暗场光源30相较而言的。

在一些实施方式中，低角度暗场光源28与置于晶圆台16上的半导体晶圆12的水平面成大约3到80度的夹角且高角度暗场光源与置于晶圆台16上的半导体晶圆12的水平面成大约30到85度的夹角。上述的角度可以根据需要确定或者改变，例如取决于系统10的功能或者特性，通过调整各个低角度暗场光源28和高角度暗场光源30的位置进行调整。

在数个实施方式中，低角度暗场光源28和高角度暗场光源30分别包括一第二光导纤维和第三光导纤维(未示出)，在暗场光被发射前通过它们传播。第二光导纤维和第三光导纤维用作引导穿过各个低角度暗场光源28和高角度暗场光源30的暗场光的方向的波导管。另外，第二光导纤维和第三光导纤维促进了从低角度暗场光源28和高角度暗场光源30所发射的暗场光的导向。每个明场光源26，低角度暗场光源28和高角度暗场光源30所提供的光是可控的，并可以或者连续地供应或者脉冲式地供应。

在各种实施方式中，明场光和暗场光的波谱增加了晶圆12的缺陷检测和检测的准确性。宽频光可以进行具有不同表面反射率的一个较宽范围的晶圆缺陷类型的识别。另外，在特定的实施方式中，明场光源和暗场光源(例如低角度暗场光源和高角度暗场光源)的相似的宽频波长使得晶圆12的检测可以脱离晶圆12的反射特性进行。因此，在特定的实施方式中，由于不同光的波长，晶圆12上的缺陷的检测可以不会因为晶圆的不同的灵敏度，反射率而产生的不必要的影响。

在本发明的许多实施方式中，明场光源26和暗场光源28，30所提供的明场光和暗场光可以根据晶圆12的特性进行选择或者变化，例如晶圆12的材料。另外，明场光源26和暗场光源28所提供的明场光和暗场光的强度可以根据增强晶圆12的采集图像和加强晶圆12的检测的需要进行选择和变化。

如图7和图8所示，在各种实施方式中，系统10进一步包括一第一图像采集设备32(例如一第一相机)以及一第二图像采集设备34(例如一第二相机)。

在很多的实施方式中，各个第一图像采集设备32和第二图像采集设备34可以接收明场光源26所提供的明场光以及暗场光源中的低角度暗场光源22和高角暗度场光源30所提供的暗场光。由第一图像采集设备32接收或进入其中的明场和暗场光被聚焦在第一图像采集平面上以用于相应图像的采集。由第二图像采集设备34接收或进入其中的明场和暗场光被聚焦在第二图像采集平面上以用于相应图像的采集。

第一图像采集设备32和第二图像采集设备34或者采集单一色图像或者采集彩色图像。在许多实施方式中，采集晶圆12的彩色图像的能力是使用图像采集设备32和34所包含的一个单独的彩色传感器或者一个三芯片彩色传感器以增强缺陷检测的准确性和速度中的至少一个方面。例如，采集晶圆12的彩色图像的能力有助于减少晶圆12上的缺陷检测的误差以及相应的错误拒绝。

在许多实施方式中，光学检测头14包含一第一管透镜或这一管透镜组件36以与第一图像采集设备32一起使用。另外，在多个实施方式中，光学检测头14包括一第二管透镜或者管透镜组件38以与第二图像采集设备34一起使用。在多个实施方式中，第一管透镜36和第二管透镜38有着共同的光学特性和功能。因此，管透镜36和38称为第一管透镜36和第二管透镜38专门是为了区分它们。

在许多实施方式中，光学检测头14也包括一组物镜40(或者物镜组件40)，例如四个物镜40。在各种实施方式中，物镜40是共同地安装在一旋转底座42上(如图3所示)，其是可旋转的以将每组中的物镜40置于检测位置(未示出)之上，也即是晶圆12所在的检测位置。

在多个实施方式中，数个物镜40中的各个物镜的形状可以被改变并配置成用于获得不同的放大系数。另外，在许多实施方式中，物镜40是齐焦的。在数个实施方式总，数个物镜40中的各个物镜具有不同的预定的放大系数，例如五倍，十倍，二十倍和五十倍。在一些实施方式中，一组物镜40中的各个物镜具有一个无限校正的误差。本技术领域的技术人员可以理解的是多个物镜40中的每个物镜可以改变，重新设计或者重新配置以获得不同的放大系数和性能。

在本发明的许多实施方式中，各个低角度暗场光源28和高角度暗场光源30包括对焦工具或者机械结构以将它们所发射的暗场光向在晶圆12所在的检测位置引导或者聚焦。在特定的实施方式中，低角度暗场光源28与晶圆12的水平面之间的夹角和高角度暗场光源30与晶圆12的水平面之间的夹角可以为了增强缺陷检测的准确性进行确定和调整。

在本发明的数个实施方式中，各个低角度暗场光源28和高角度暗场光源30相对于检测位置具有一个固定的空间位置。在其他的实施方式中，各个低角度暗场光源28和高角暗场光源30相对于在系统10的正常操作过程中的检测位置是可变的。

如上所述，在许多实施方式中，明场光源和暗场光源可以根据晶圆12所在的检测位置进行聚焦，引导。聚焦或者引导向检测位置的明场光和暗场光能够照明位于检测位置的晶圆12或者其的一部分。

如图6所示，在各种实施方式中，系统10包括一晶圆堆栈20或者膜框盒支架。在数个实施方式中，晶圆堆栈20包括一用于支撑数个晶圆12的槽。在一些实施方式中，各个晶圆12通过自动化的晶圆装卸器18(如图5所示)按照顺序地装载或者传送至晶圆台16(如图4所示)上或者晶圆夹中(如图5所示)。晶圆台16中可以运用一个吸管或者一真空吸尘器以固定其上的晶圆12。在一些实施方式中，晶圆台16包括一组预设小洞或小孔，通过这些小洞或小孔使得所应用的真空吸尘器能够将弯曲的盒带架和一框架(两者都未示出)可靠并平稳地放置在晶圆台16上。在多个实施方式中，晶圆台16的形状，尺寸和设计是能够改变的，以形成用于容纳尺寸范围介于并包括大约6到12英寸的直径的晶圆12。在特定的实施方式中，晶圆台16的形状，尺寸和设计是能够改变的，以形成用于容纳不同尺寸的晶圆12，例如小于大约6英寸，或者大于大约12英寸的晶圆。

在许多实施方式中，晶圆台16与XY-坐标桌22相啮合以便利于或者使得晶圆台16在X-和Y方向上的可以进行位移。晶圆台16的位移相应地移置了置于其上的晶圆12。在许多实施方式中，晶圆台16的位移，以及因此的置于其上的晶圆12的位移是可控的以控制检测位置处的晶圆12的位置。XY-坐标桌22可选地作为一个空气隙线性定位器。XY-坐标桌22或者空气隙线性定位器有利于高准确性地在X-和Y方向上移置晶圆台16并对于从余下的系统10至晶圆台16的传送具有很小的振动效果并且确保了检测位置的晶圆或者晶圆的一部分的定位的流畅和准确。

在多个实施方式中，XY-坐标桌22和/或晶圆台16安装在一阻尼器或者隔振器24(如图2所示)上以吸收施加在XY-坐标桌22和/或晶圆台16上的冲击或者振动，并确保XY-坐标桌22和/或晶圆台16和安装它们之上的其他模块或者附件的平坦。

本技术领域的技术人员可以理解的是可选的机制或者设备可以与晶圆台16拟合或者一起使用以控制它们的位移，并有利于检测位置处的晶圆12的高准确地良好定位。

在本发明的许多实施方式中，用于检测晶圆12上可能存在的缺陷的检测是在晶圆12运动的过程中进行的。这也就是说，图像的采集，例如晶圆12的明场图像和暗场图像，发生在晶圆12跨越检测位置之时。在本发明的一些实施方式中，每一个新的晶圆12可以被停止在成像工具之下以采集高像素图像，如果用户通过编程配置表进行选择的话。

如前所述，系统10包括第一管透镜36和第二管透镜38。在本发明的数个实施方式中，第一管透镜36被置于物镜和第一图像采集设备32之间。光在进入第一图像采集设备之前穿过第一管透镜36。在本发明的数个实施方式中，第二管透镜38被置于物镜40和第二图像采集设备34之间。光在进入第二图像采集设备34之前穿过第二管透镜38并被一个镜子或者棱镜47折射。

在许多实施方式中，数个物镜40中的各个物镜具有一个无限校正的误差。因此，物镜40所接收的光是经过校正的。因此，在许多实施方式中，在物镜40和第一管透镜36以及第二管透镜38之间传播的光是经过校正的。在物镜40和第一管透镜36以及第二管透镜38之间光的传播的校正分别增强了各个第一图像采集设备32和第二图像采集设备34的定位的简易性和灵活性。由于管透镜36，38的实施或者使用，在使用不同的物镜40时也不需要对于进入第一图像采集设备32和第二图像采集设备34中的光的进行重新聚焦。另外，光的校正也不需要引入和安置其他的光学元件或者配件进系统10中，特别是物镜40和第一管透镜36以及第二管透镜38之间。在本发明的大多数实施方式中，光的校正使得可以原位置地将其他的光学元件或者配件引入和安置进系统10中，特别是物镜40和第一管透镜36以及第二管透镜38之间，而不需要重新配置系统10的其他部分。另外，在数个实施方式中，上述的布置有助于物镜40和晶圆12之间具有与已有的设备相比更加长的工作距离。物镜40和晶圆12之间较长的工作距离通常在有效使用暗场光源中是必须的。

因此本技术领域的技术人员可以理解的是本发明中的系统10可以允许系统10中的元件的灵活的和在原位置的设计和重新配置。本发明的系统10增强了系统10之中引入光学元件或者移除光学元件的简易性。

在许多实施方式中，第一管透镜36有利于将校正后的光聚焦进第一图像采集平面。相似地，在许多实施方式中，第二管透镜38有利于将校正后的光聚焦进第二图像采集平面。在各种实施方式中，第一管透镜36的位置设置使得第一图像采集平面与第一焦距或者第一管透镜36的距离相关联；并且第二管透镜38的位置设置使得第二图像采集平面与第二焦距或者第二管透镜38的距离相关联。虽然在本发明的数个实施方式中管透镜36，38的描述是与系统10的使用相结合的，本技术领域的技术人员可以理解的是也可以实用可选的光学设备或者机制进行光的校正，特别是明场和暗场光源，并且在本发明的其他实施方式中，将这些光最终分别聚焦在第一图像采集平面或者第二图像采集平面上。

在本发明的一些实施方式中，第一图像采集设备32和第二图像采集设备34沿着两个相邻的平行轴设置。第一图像采集设备32和第二图像采集设备34的空间位置的确定是用于减少第一图像采集设备32和第二图像采集设备34所占据的空间以使得系统10占用更小的总空间(例如是节省空间的)。

在本发明的数个实施方式中，系统10进一步包括数个光分离器和镜子或者反射平面。光分离器和镜子或者反射平面被置成用于引导或者重新引导来自各个低角度暗场光源28和高角度暗场光源30的明场光或者暗场光。

在本发明的大多数实施方式中，系统10进一步包括一中央处理器(CPU)(也成为处理单元)具有一存储器或者数据库(也成为后信息处理机)(未示出)。CPU与系统10的其他元件电通讯或者相连接，例如第一图像采集设备32和第二图像采集设备34。在本发明的许多实施方式中，第一图像采集设备32和第二图像采集设备34所采集的图像或者反应被转换成为图像信号并传送给CPU。

在大多数实施方式中，CPU是可编程地以处理信息，特别是传送给它的图像信号以因此检测出现在晶圆12上的缺陷。在本发明的数个实施方式中，晶圆12上的缺陷的检测是由系统10自动进行地并且更加具体地说是CPU进行的。在本发明的一些实施方式中，系统10所进行的晶圆12的检测是自动的，并由CPU进行控制。可选择地，用于晶圆12的缺陷检测至少由一个的人工输入进行简化。

在许多实施方式中，CPU是可编程地以用于存储信息并将信息传送至一数据库中。另外，CPU是可编程地以将所检测的缺陷进行归类。另外，CPU优选地是可编程地用于处理信息，更加具体地说是用来处理数据库中的图像和所检测的缺陷。关于图像的采集，所采集图像的处理，以及晶圆12上的缺陷的检测将在下面予以详细描述。

本技术领域的技术人员可以理解的是，使用上述所提供的描述，明场光由明场光源26所发射，以及暗场光源由低角度暗场光源28和高角度暗场光源30所发射(以下分别称为暗场小角或者DLA光以及暗场高角DHA光)各自遵循不同的射线路径或者光路。

图10示出了根据本发明的一个实施方式的明场光所遵循的典型第一射线路径的流程图。

在第一光程100的步骤102中，由明场光源26提供明场光.如前所述，明场光可以由明场光源26的第一光纤发射。第一光纤引导明场光源26所发射的明场光。在本发明的数个实施方式中，明场光穿过聚光器44。聚光器44集中明场光。

在步骤104中，明场光被第一反射表面或者第一镜子反射。第一反射表面所反射的明场光被射向第一光分离器48。

在步骤106中光分离器48反射至少一部分的射在其上的明场光。在本发明的数个实施方式中，第一光分离器48具有一30:70反射/传输率(R/T)。本技术领域的技术人员可以理解的是第一光分离器48的R/T比率可以根据需要进行调整，用于控制所反射的或者因此传输的明场光源强度或者数量。

第一光分离器48所反射的明场光被射向检测位置。更加具体地说，第一光分离器48所反射的明场光被射向直接地置于检测位置之上的物镜40。在步骤108中，由物镜40将明场光源26聚焦在检测位置或者位于检测位置的晶圆12上。

由明场光源26所提供的明场光聚焦在检测位置，照明了晶圆12，更加具体地说是晶圆12的位于检测位置处的部分。在步骤110中，明场光被检测位置的晶圆12反射。

在步骤112中，由晶圆12反射的明场光穿过物镜40.如前所述，在本发明的大多数实施方式中，物镜40具有一个无限的校正误差。穿过物镜40的明场光被物镜40校正。放大镜对于明场光的放大程度取决于物镜40的放大系数。

穿过物镜40的明场光被射向第一光分离器48。在步骤114中，明场光射击在第一光分离器48上且其一部分穿过第一光分离器继续传播。步骤114中穿过第一光分离器48传播的明场光的程度取决于第一光分离器48的R/T率。穿过第一光分离器48传播的明场光传播向第二光分离器50。

在本发明的数个实施方式中，系统10中的第二光分离器50是一个具有一个预定的R/T率的立方分光镜50。在本发明的一些实施方式中，R/T率是50/50。R/T率可以根据需要变化。立方分光镜50是优选的因为立方分光镜50将所接收的光分成两个光路。本技术领域的技术人员可以理解的是立方分光镜50可以为这个目的提供更好的性能和准线。立方分光镜50所反射或者传播的光的程度取决于立方分光镜50的R/T率。在步骤116中，明场光射击第二光分离器50。射击在光分离器上的光或者穿过它继续传播或者被它反射。

穿过第二光分离器50传播的明场光向第一图像采集设备32传播。在步骤118中，明场光在进入第一图像采集设备32的步骤120中之前先穿过第一管透镜36。第一管透镜36有助于将校正后的明场光聚焦在第一图像采集设备32的第一图像采集平面上。聚焦在第一图像采集平面上的明场光使得第一图像采集设备32可以采集一明场图像。

第一图像采集平面所采集的明场图像被转换成为图像信号。图像信号被按照顺序地传送或者下载在CPU中。图像信号向CPU的传送也被称为数据转移。至少一个所转移的明场图像随后被CPU处理和存储。

第二光分离器50所反射的明场光传播向第二图像采集设备34。明场光在进入第二图像采集设备34的步骤124中之前在步骤122中先穿过第二管透镜38。第二管透镜38有助于将校正后的明场光聚焦在第二图像采集设备34的第二图像采集平面上。聚焦在第二图像采集平面上的明场光使得第二图像采集设备34可以采集一明场图像。

第二图像采集平面所采集的明场图像被转换成为图像信号。图像信号被按照顺序地传送或者下载在CPU中。图像信号向CPU的传送也被称为数据转移。至少一个所转移的明场图像随后被CPU处理和存储。

图11示出了根据本发明的一个实施方式的暗场高角(DHA)光所遵循的典型第二射线路径200的流程图。

在第二光程200的步骤202中，由高角度暗场光源30提供DHA光.如前所述，第二光纤有助于引导高角暗场光源30所发射的DHA光。在本发明的数个实施方式中，DHA光直接聚焦在检测位置而不需要穿过光学元件或者配件，例如物镜40。

在步骤204中，射向检测位置的DHA光被位于检测位置的晶圆12，或者它的一部分反射。在步骤206中被晶圆反射的DHA光穿过物镜40。在步骤206中物镜40，其具有一个无限的校正误差，将穿过其中的DHA光进行校正。

穿过物镜40的DHA光被射向第一光分离器48。在步骤208中，DHA光射击在第一光分离器48上且其一部分穿过第一光分离器48继续传播。穿过第一光分离器48的DHA光的传播取决于第一光分离器48的R/T率。

穿过第一光分离器48的DHA光被射向第二光分离器50。在步骤210中，DHA光射击在第二光分离器50且其一部分穿过第二光分离器继续传播。穿过第二光分离器50暗场高角光的传播和反射取决于第二光分离器50的R/T率。

在步骤212中，DHA光在进入第一图像采集设备32中的步骤214之前穿过第一管透镜36。第一管透镜36有助于校正后的DHA光聚焦在第一图像采集设备32的第一图像采集平面上。聚焦在第一图像采集平面上的DHA光使得第一图像采集设备32可以采集一明场图像，更加具体地说是第一图像采集设备32所采集的暗场高角(DHA)图像

可选地，DHA光被第二光分离器50反射。在步骤216中，从第二光分离器50反射的DHA光在进入第二图像采集设备34中的步骤218之前先穿过第二管透镜38。第二管透镜38有助于校正后的DHA光聚焦在第二图像采集设备34的第二图像采集平面上。聚焦在第二图像采集平面上的DHA光使得第二图像采集设备34可以采集一暗场图像，更加具体地说是第二图像采集设备34所采集的暗场高角(DHA)图像。

图12示出了根据本发明的一个实施方式的暗场低角度光(DLA)所遵循的典型第三射线路径200的流程图。

在第三光程200的步骤252中，由低角度暗场光源28提供DLA光。第三光纤有助于引导低角度暗场光源28所提供的DLA光。在本发明的数个实施方式中，DLA光直接聚焦在检测位置而不需要穿过穿过光学元件或者配件，例如物镜40。

在步骤254中，射向检测位置的DLA光被位于检测位置的晶圆12，或者它的一部分反射。在步骤256中被晶圆反射的DLA光穿过物镜40。在步骤256中物镜40，其具有一个无限的校正误差，将穿过其中的DLA光进行校正。

穿过物镜40的DLA光被射向第一光分离器48。在步骤258中，DLA光射在第一光分离器48上且其一部分穿过第一光分离器48。穿过第一光分离器48的DLA光的传播程度取决于第一光分离器48的R/T率。

穿过第一光分离器48传播的DLA光被射向第二光分离器50。在步骤260中，DLA光射击在第二光分离器50上。射击在第二光分离器50上DLA光的传播或者反射取决于第二光分离器50的R/T率。

在步骤262中，DLA光在进入第一图像采集设备32中的步骤264之前先穿过第一管透镜36。第一管透镜36有助于校正后的DLA光聚焦在第一图像采集设备32的第一图像采集平面上。聚焦在第一图像采集平面上的DLA光使得第一图像采集设备32可以采集一暗场图像，更加具体地说是第一图像采集设备32所采集的暗场低角度(DLA)图像。

可选地，DLA光被第二光分离器50反射。在步骤266中，从第二光分离器50反射的DLA光在进入第二图像采集设备34中的步骤268之前先穿过第二管透镜38。第二管透镜38有助于校正后的DLA光聚焦在第二图像采集设备34的第二图像采集平面上。聚焦在第二图像采集平面上的DLA光使得第二图像采集设备34可以采集一暗场图像，更加具体地说是第二图像采集设备34所采集的暗场低角度(DLA)图像。

从上面所提供的描述中本技术领域的技术人员可以理解的是在本发明的数个实施方式中DHA光和DLA光在被晶圆12反射后遵循相似的射光路径。尽管如此，DHA的第二射光路径200和DLA的第三射光路径250可以根据需要用本技术领域中已知的技术可选择地进行个别地改变。另外，在本发明的一些实施方式中，DHA光和DLA光射向检测位置的晶圆12的角度可以根据增强缺陷检测的准确性的需要进行调整。例如，在本发明的一些实施方式中，DHA光和DLA光射向检测位置的晶圆12的角度可以根据检测位置的晶圆12的类型和系统10的用户希望检测的晶圆缺陷的类型进行调整。

第一图像采集设备32和第二图像采集设备所采集的DHA图像和DLA图像优选为被转换成图像信号，并被按照顺序地传送或者下载到CPU中。将图像传送至CPU也被称为数据传送。所传送的DHA图像和DLA图像随后可以根据需要至少被CPU处理或者存储。

在本发明的许多实施方式中，第一图像采集设备32和第二图像采集设备34相互之间具有预定的相对的空间位置。物镜40和第一管透镜36和第二管透镜38的联合使用便利了第一图像采集设备32和第二图像采集设备34的空间定位。本技术领域的技术人员可以进一步理解的是也可以使用其他的元件或者配件，例如镜子，以引导明场光，DHA光和DLA光，并有利于第一图像采集设备32和第二图像采集设备34的空间定位。在本发明的大多数实施方式中，第一图像采集设备32和第二图像采集设备34的空间位置相对于检测位置是固定的。第一图像采集设备32和第二图像采集设备34固定的空间位置有助于增强系统10的晶圆检测的准确性和效率性。例如第一图像采集设备32和第二图像采集设备34相对于检测位置的固定的空间位置更好地降低了伴随着移动图像采集设备或者相机的使用的校正损失和调整反馈损失。

在本发明的许多实施方式中，系统10包括若干第三光源52，下文中被称为细线光源52。

在一些实施方式中，例如如图13和27a所示，系统10包括一细线光源52。在其他的实施方式中，例如如图27b和27c所示，系统包括两个细线光源52，也即第一细线光源52a和第二细线光源52b。本技术领域的技术人员可以理解的是系统10可以包括可选数量的细线光源52，例如在本发明的范围内包括3个，4个，5个或者更多的细线光源。

细线光源52提供细线光。在本发明的数个实施方式中，细线光源52可以是一个用于提供细线激光的激光源。在本发明的其他实施方式中，细线光源52用于提供宽频细线光的细线光源。

细线光源52所提供或者发射的细线光的波长是可控的(例如可选的和/或变化的)，例如取决于待检测的晶圆12的特征，属性，和/或地形特征。

在一些实施方式中的系统10包括两个或者更多的细线光源52(例如第一细线光源52a和第二细线光源52b)，细线光源52所提供的细线光的波长可以是相似的或者大体上相似的。尽管如此，其他实施方式中的系统10包括两个或者更多的细线光源52(例如第一细线光源52a和第二细线光源52b)，细线光源52所提供的细线光的波长相互之间是不同的，或者是大体上不相同的。

另外，在特定的实施方式中的系统10包括两个或者更多的细线光源52(例如第一细线光源52a和第二细线光源52b)，各个细线光源52所提供细线光的强度相互之间可以是相似的或者不同的。在各种实施方式中，各个细线光源52所提供细线光的相对强度是可控的(例如可选的和/或变化的)，例如取决于待检测的晶圆12的特征，属性，和/或地形特征。

在本发明的许多实施方式中，细线光源所提供或者发射的细线光被射向检测位置。

根据本发明的各种实施方式，检测位置可以定义为在检测工艺中目前正在考虑中用于被反射或者被引导的光信号的采集的晶圆，基底，或者物体表面的位置或者场所，和/或一个晶圆台的位置。检测位置可以相当于一个位于晶圆，基底或物体表面之上的当前X-Y(和可能的θ)位置；和/或由承载有一个晶圆，基底或者其他物体的晶圆台16所创建的当前X–Y(和可能的θ)位置。检测位置可以同时或者可选择地定义为具体位置或者特定一组的空间坐标(例如X–Y–θ)，所述的检测位置应当处于考虑之中以便沿着晶圆的扫描运动路径进行检测，其中的晶圆扫描运动路径创建了一系列空间位置，在一个检测工艺中的一个晶圆12穿过所述的空间位置进行移动或者转移(例如，在动态检测情形下通过连续运动的方式)。因此，一个检测位置可以定义为一个空间位置(例如，一组X–Y–θ坐标所给出的)沿着一个与所采集的晶圆的表面相互作用的光的晶圆运动路径(例如，通过一图像采集设备56)。

细线光被以一预定的角度引向检测位置，该预定的角度例如可以根据系统10的功能进行确定和改变。

在本发明的数个实施方式中，系统10至少包括一组镜子54(也称为一个镜子装置54或者一个镜子组件54)其被排列并配置成用于引导检测位置的细线光。在许多实施方式中，其中的系统10包括一个细线光源52，系统10相应地包括一组镜子54，所述的一组镜子54被排列并配置成引导检测位置处的细线光，所述的细线光由细线光源52所提供。同样，许多实施方式中的系统10包括多个细线光源52，例如图27b中所示的第一细线光源52a和第二细线光源52b。系统10包括多组镜子54，例如第一镜子组54a和第二镜子组54b，其被排列并配置成引导检测位置处的由第一细线光源52a和第二细线光源52b所提供的细线光。

在多个实施方式中，每组镜子54包括若干反射面，或者镜子，所述的反射面或镜子被配置，布置，和/或排列成用于引导细线光射向检测位置。各个相对的镜子的配置可以进行确定和改变，例如根据系统10的功能或者特性而进行改变。

在各种实施方式中，镜子组54，例如第一镜子组54a和第二镜子组54b,被排列或者布置成本质上对称的布局。可选地，镜子组54可以安置成或者布置成其他的布局，例如取决于系统10的功能或者系统10可用的放置空间的大小。

在许多实施方式中，系统10的光学检测头14包括一第三图像采集设备(以下称为一三维(3D)轮廓相机56)。在多个实施方式中，三维轮廓相机56接收晶圆12所发射的细线光，更加具体地说是检测位置的晶圆12的表面。

在一些实施方式中，例如如图27a和图27b所示，系统10包括若干反光镜组84(也被称为反光镜组件或者反光镜装置)，例如一个，两个，三个，四个或者更多的反光镜组84，以将晶圆12所反射的细线光引向三维轮廓相机56。

在大多数实施方式中，每组反光镜组84的形状，配置和/或排列是可以改变的，以形成用于将晶圆12所反射的细线光引向3D轮廓相机56。

在数个实施方式中，系统10中的反光镜组84的个数相当于系统10中的细线光源52的数量。因此，当系统10中包括两个细线光源52，例如第一和第二细线光源52a和52b时也包括两组反光镜组，例如第一反光镜组84a和第二反光镜组84b。在其他的实施方式中，系统10中的反光镜组94的数量并不取决于系统10中的细线光源52的数量。

在许多实施方式中，每组反光镜组84包括若干反射面或者镜子，例如两个，三个，四个或者更多的反射面，它们的的形状，配置和/或排列是可以改变的，以形成用于将细线光引向3D轮廓相机56。在各种实施方式中，反光镜组84可以包括一棱镜组件(未示出)成型，配置，和/或排列成用于将细线光引向3D轮廓相机56。一棱镜组件可以包括之后搜啊一个光学棱镜配置成接收光，并且将所接收的这种光通过光学折射和/或色散引向沿着一个或者多个光传播路径或者方向。

在多个实施方式中，每组反光镜组件84排列成用于接收晶圆12的表面所反射的特定方向的细线光。例如，第一反光镜组84a排列成用于接收晶圆12表面所反射的第一方向上的细线光且第二反光镜组84b排列成用于接收晶圆12表面所反射的第二个方向上的细线光，其中第一方向不同于第二方向。在系统10包括其他数量的反光镜组84的实施方式中，所述反光镜组84可以排列成用于接收相应数量方向上的晶圆表面所反射的光。

在各种实施方式中，例如如图27c所示，系统10并不包括用于将晶圆12表面所反射和/或发散的细线光引向3D轮廓相机的反光镜组84(或者反光镜组件)。下面将描述晶圆的表面发射或者发散这种光的典型的方式。晶圆12的表面所反射和/或发散的细线光直接被3D轮廓相机所采集，3D轮廓相机可以置于或者配置成用于接收所述细线光。

在本发明的数个实施方式中，光学检测头14进一步包括一物镜或者物镜组件(以下称为3D轮廓物镜58)以与3D轮廓相机56或者3D图像采集设备一起使用。在许多实施方式中，晶圆12的表面所反射的细线光在进入3D轮廓相机56之前穿过3D轮廓物镜58。在许多实施方式中，3D轮廓物镜58具有一个无线的校正误差。因此，穿过3D轮廓物镜58的细线光被因此予以校正。

在一些实施方式中，光学检测头14进一步包括一管透镜60以与3D轮廓物镜58和3D轮廓相机56一起使用。3D轮廓相机56成型和配置横用于促进或者使得校正的细线光可以聚焦在3D轮廓相机56的3D图像采集平面上。

在各种实施方式中，管透镜60和3D轮廓物镜58以及3D轮廓相机56的使用便利了3D轮廓相机56的灵活定位和重新配置。另外，在特定的实施方式中，管透镜60和3D轮廓物镜58以及3D轮廓相机56的联合使用使得3D轮廓物镜58和管透镜60之间不必再引入其他的光学元件或者配件。

在许多实施方式中，细线光源52和3D轮廓相机56配合操作以便利于晶圆12的3D轮廓扫描和检测。这也就是说，细线光源52和3D轮廓相机56联合使用以获得晶圆12的表面的3D特性(或者物理布局)信息。

在本发明的许多实施方式中，细线光源52和3D轮廓相机56与CPU(或者处理部件)相连接,这有助于调整或者同步细线光源52和3D轮廓相机56的操作。在数个实施方式中，系统10进行晶圆12的自动化3D扫描和检测。这种晶圆12的自动化3D扫描和检测可以由CPU控制。

在本发明的数个实施方式中，光学检测头14包括一复核图像采集设备62。复核图像采集设备62例如是一台彩色相机。在一些实施方式中，复核图像采集设备62采集彩色图像。在其他的实施方式中，复核图像采集设备62采集单色像。在各种实施方式中，复核图像采集设备62采集晶圆12的复核图像以至少对晶圆12上的缺陷进行确认，分类，以及复核。

图14示出了根据本发明的特定的实施方式中的复核明场光源64，一复核暗场光源66，一复核图像采集设备62，以及它们之间的光照图。

在本发明的数个实施方式中，光学检测头14进一步包括，或者具有，复核明场光源64和复核暗场光源66以分别提供明场光和暗场光。

复核图像采集设备62接收分别由复核明场光源64和复核暗场光源66提供并由晶圆12反射的明场光和暗场光，以采集晶圆12的复核图像。在本发明其他的实施方式中。复核图像采集设备62采集可选光源的光，例如上述之一，以采集晶圆12的复核图像。复核图像采集设备62可以采集晶圆12的高分辨率的图像。

图15示出了根据本发明的各种实施方式的由复核明场光源64所提供的明场光所遵循的一个典型射光路径300的流程图。

在第三光程300的步骤302中，由复核明场光源64提供明场光。复核明场光源64提供明场光被引向第一反射面74。在步骤304中，明场光被第一反射表面74反射并射向一光分离器68。在随后的步骤306中，射击在光分离器68上的光因此被反射并射向向检测位置。光分离器68的光反射程度取决于其R/T率。

在步骤308中，明场光被位于检测位置的晶圆12，或者其一部分反射。在步骤310中，被反射的明场光穿过复核物镜70。在本发明的大多数实施方式中，复核物镜70具有一个无限的校正误差。因此，穿过复核物镜70的明场光在步骤310中被复核物镜70校正。

在步骤312中，明场光射击在光分离器68上并且其中的一部分光穿过光分离器68。穿过光分离器68传播的明场光的程度取决于光分离器68的R/T率。在步骤314中,明场光在进入复核图像采集设备62中的步骤316之前先穿过一复核管透镜72。复核管透镜72将校正后的明场光聚焦在复核图像采集设备62的图像采集平面上。聚焦在复核图像采集设备62的图像采集平面上的明场光便利了步骤318中复核明场图像的采集。

复核物镜70和复核管透镜72之间明场光的校准使得它们之间不需要再引入其他的光学元件或者配件。另外，复核物镜70和复核管透镜72之间明场光的校准更好地使得复核图像采集设备62可以灵活地定位和重新设置。

图16示出了根据本发明的一个实施方式的由复核暗场光源66所提供的暗场光所遵循的一个典型射光路径350的流程图。

在第三光程350的步骤352中，由复核暗场光源66提供暗场光。在本发明的数个实施方式中，复核暗场光源66提供的暗场光直接聚焦在检测位置。在本发明的一些实施方式中，复核暗场光源66提供的暗场光一与晶圆12的水平面成预定的角度射向检测位置。这个预定的角度优选为一高角，并且可以用根据需要本技术领域的技术人员已知的技术进行调整。

在步骤354中，暗场光被位于检测位置处的晶圆12，或者其一部分，反射。在步骤356中所反射的暗场给随后穿过复核物镜70。穿过复核物镜70的暗场光被复核物镜70校正。

在步骤358中，校正后的暗场光射击在光分离器上且其一部分闯过光分离器传播。穿过光分离器的光的程度取决于光分离器68的R/T率。在步骤360中,穿过光分离器68的暗场光在进入复核图像采集设备62中的步骤362之前先穿过复核管透镜72。第四管透镜72将校正后的暗场光聚焦在复核图像采集设备62的图像采集平面上。聚集在复核图像采集设备62的图像采集平面上暗场光便利了步骤364中复核暗场图像的采集。复核物镜70和复核管透镜72之间暗场光的校准缓和了系统10的设计和重新配置。更加具体地说，复核物镜70和复核管透镜72之间的明场光和暗场光的校正缓和了系统10中的复核图像采集设备62和其他元件的定位和重新配置，因此便利了运动中的晶圆12的复核明场图像和复核暗场图像的采集。

所采集的复核明场图像和复核暗场图像被转换成为图像信号并被从复核图像采集设备62传送至一可编程控制器，其可以处理图像，并且储存或者保存在数据库中。

复核图像采集设备62具有一个相对于检测位置固定的空间位置。复核图像采集设备62固定的空间位置更好地减少了通常伴随着移动图像采集设备或者相机的使用的校准损失和调整反馈损失，因此提高了所采集的复核明场图像和复核暗场图像的质量。

在本发明的数个实施方式中，系统10进一步包括若干隔振器24，总体地称为稳定机械结构。系统10在正常操作中可以安装在隔振器24或者稳定机械结构上。在本发明的数个实施方式中，系统10包括四个隔振器24，各置于系统10的不同的角落处。隔振器24帮助支撑和稳定系统10。在本发明的一些实施方式中，隔振器24是一个可压缩结构或者是一个罐，其吸收地面振动以因此作为一个用于防止地面振动传送到系统10的缓冲器。通过阻止系统10的不需要的振动或者物理运动，隔振器24帮助提高了系统各个第一图像采集设备32，第二图像采集设备34，3D轮廓相机56所采集的图像的质量，并因此提高了晶圆12的检测的质量。

图17示出了根据本发明的一个实施方式的用于检测晶圆的一个典型方法和或者工艺400的流程图。在许多实施方式中，一年高于检测晶圆12的工艺400使得可以至少进行晶圆12上的缺陷的检测，归类以及复核之一。

本发明的大多数实施方式中，用于检测晶圆12的工艺400利用了参照图像(也称为黄金参照)以与所采集的图像进行比较以至少进行晶圆12上的缺陷的检测，归类以及复核之一。为了清楚起见，在典型工艺400的描述之前首先提供了典型参照图像的创建工艺900的描述。

典型参照图像创建工艺900

图18示出了本发明的特定实施方式中的参照图像创建工艺900的流程图。

在参照图像创建工艺900的步骤902中，加载一个方法，所述的方法包含有晶圆12上的预定数量的参照区域。在本发明的数个实施方式中，该方法是通过计算机软件程序创建或者取得的。可选择地，该方法是手工创建的。该方法可以存储在CPU。的数据库中。可选择地，该方法可以存储在外部存储器器或者存储空间中。

晶圆12上各个预定的参照区域代表晶圆12的位置，并具有未知的质量。多个参照区域的使用有助于补偿晶圆12上的不同位置的，或者多个晶圆之间的曲面变分的可能性。这种曲面变分包括，但不限于，平整度差异和光反射率。本技术领域的技术人员可以理解的是预定数量的参照区域可以代表晶圆12的一个整块表面区域。可选地，预定数量的参照区域可以代表多个晶圆上的多个预定位置。

在步骤904中，选取第一参照区域。在随后的步骤906中，采集所选取的参照区域的第一采集位置预定数量(“n”)的图像。更加具体地说，n个图像是在随选取的参照区域的预定位置采集的。所选取参照区域的预定位置的数量和位置可以根据需要变化并可通过软件程序和人工输入之一变得更加便利。

n个图像可以根据需要使用第一图像采集设备32，第二图像采集设备34和复核图像采集设备62之一采集。可选地，n个图像可以使用一个不同的图像采集设备进行采集。用于采集n个图像的光源可根据需要进行变化，且例如明场光源，DHA光和DLA光的一个或者它们的结合。

用于图像采集的光源的颜色和强度可以根据需要选取或者变化。各个位置处的多个图像的采集使得待创建参照图像可以过程中考虑到光源的变化，光学装置以及参照图像采集过程中使用的成像方法。这种参照图像的创建方法因为光源之间的状况的变化而将缺陷检测，以及分类中不需要的影响降到最低。另外，所选取的参照图像的数量可以在每个特定的照明状况下采集。在本发明的大多数实施方式中，各特定照明状况下的多个图像的采集便利了闪光灯到闪光灯之间的光源变化的正常化和补偿。

在本发明的数个实施方式中，n个图像优选为存储在CPU的图像采集设备中。在本发明的其他实施方式中，n个图像根据需要存储在一外部数据库或者存储空间中。在步骤908中，调整和预处理步骤906中所采集的n个图像。在本发明的数个实施方式中，记录步骤906中采集的n个图像的亚像素。n个图像的亚像素的记录可以使用现有的参照进行，现有的参照包括，但不限于使用二进位，灰度或者几何图形匹配形成于一个或者多个晶圆之上的痕迹，凸起，或者衬垫。

在步骤910中，计算n个图像的各图像的对照强度。更加具体地说，计算各个所选取的参照区域非各个预定位置处采集的图像的对照强度。n个图像的各图像的对照强度的计算有助于晶圆12上(或者多个晶圆)的不同位置或者区域的色彩变化的正常化和补偿。另外，n个图像的各图像的对照强度的计算有助于解释或者补偿晶圆12上(或者多个晶圆)的不同位置和区域处的其他的曲面变分。

步骤910导致了n对照强度的计算，每个n对照强度与n个图像中的一个图像相关联。在步骤912中，计算n个图像中的各个图像每个像素的强度的统计信息。统计信息的数量包括，但不限于n个图像中的各个图像每个像素的一个平均值，一个幅度，一个标准偏差，一个最大强度和一个强度。

在本发明的大多数实施方式中，平均值是“n”个图像中的每个图像的每个像素的对照强度的几何平均数。几何平均数是平均数或者平均值的一种类型，其表示了一组或者n组数的集中趋势或者代表值。该组数相乘并随后获得了结果乘积的第n根部。下面示出了获取几何平均值的方程式：

${\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}{a}_i\right)}^{1/n}=\sqrt[n]{a_1\·a_2...a_n}$

计算几何平均值而不是算术平均值是为了避免n个图像中的各个图像每个像素被数组中的极值过度地影响。

另外，为n个图像中的各个图像每个像素计算出绝对强度(以下称为Ri)的范围。优选地，n个图像中的各个图像每个像素的Ri是一个介于最大值和最小值之间的数值。

如前所述，同时计算出步骤906中的n个图像中的各个图像每个像素的强度的标准偏差。在本发明的大多数的实施方式中，标准偏差是一个几何标准偏差，其描述了一组最佳平均值为几何平均数的数值是如何伸展的。下面示出了获取标准偏差的公式：

${\mathrm{\σ}}_g=\exp \left(\sqrt{\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{(\ln A_i-\ln {\mathrm{\μ}}_g)}^2}{n}}\right).$

其中，μg是数组{A1,A2,。。。,An}的结合平均数。

在步骤914中，所采集的“n”图像和与它们相关联的信息例如晶圆12或者第一参照区域的位置一起进行暂时地保存。在本发明的大多数实施方式中，步骤912中计算出的统计信息也在步骤914中暂时地保存。在本发明的数个实施方式中，上述的数据保存在CPU的数据库中。在本发明的其他实施方式中，上述的数据可以根据需要保存在一个可选的数据库或者存储空间中。

在步骤916中，确定是否需要所选取的参照区域的更多的图像。在本发明的数个实施方式中，步骤916是软件控制的并自动执行的。在本发明的数个实施方式中，步骤916依靠步骤910和912中获取的信息执行。在本发明的其他实施方式中，步骤916是手工便利的或者使用现有技术中已知的技术控制。

如果在步骤916中确定需要更多的所选取区域的图像，则重复步骤904到916。步骤904到916可以根据需要重复任意次数。当步骤916中确定不需要更多的第一参照区域的图像，则执行步骤918以确定是否需要为预定数量的参照区域的下一个参照区域重复步骤904到916(为了现有说明的目的，一第二参照区域)。

在本发明的数个实施方式总，步骤918是软件控制的并且是自动执行的。另外，步骤918优选为使用在步骤910，912和916中至少一个步骤中胡群殴的信息执行。在本发明的其他实施方式中，步骤918是手工便利的或者使用现有技术中已知的技术进行控制。

如果在步骤918中确定需要采集第二参照区域的图像，例如，如果为了第二参照区域需要重复步骤904到916，就会产生一个需要重复904到916的信号。步骤904到918可以根据需要重复任意次。在本发明的数个实施方式中，步骤904到918的重复是软件控制的并且是自动的。

当在步骤918中确定不需要重复步骤904到918时，例如预定数量的参照区域中的下一个区域不需要，黄金参照图像(以下称为参照图像)在步骤920中被计算出来。

在本发明的大多数实施方式中，参照图像的计算是软件控制的，并且通过一系列程序指令计算。下面的部首是用于执行参照图像的计算的典型步骤。尽管如此，本技术领域的技术人员可以理解的是，可以运行其他的步骤或者技术以与下面的步骤想补充以计算参照图像。

在步骤922中，确定具有大于预定限制的对照强度的像素。另外，在步骤922中，确定具有大于预定范围的像素强度的范围的像素。步骤922中预定的限制和范围可以是软件选取或者确定或者手工选取或者确定的。在步骤924中，识别出具有标准偏差大于预定值的强度像素。步骤924中的预定值或者是软件选取或者确定或者是手工选取或者确定的。在步骤926中，若在步骤922至924中识别出具有对照强度的像素在预定值或者范围之外，前面保存的图像，如在步骤914中，被重新载入以重复904到924中的一个或者多个步骤。。

步骤922至926有利于识别出包含有特定像素强度的像素的图像的。在本发明的数个实施方式中，步骤922至926使得包含有预定限制或者范围之外的对照强度的像素的图像可以识别，例如待识别的“不受欢迎”图像的识别。更加具体地说，步骤922至926从参照图像的计算中去除了“不受欢迎”图像并且有助于防止“不受欢迎”图像影响参照图像的参照像素值。

丢弃这种“不受欢迎”图像。这有利于去除缺陷数据或图像，因此防止影响或者这种缺陷数据出现在所生成的参照图像。在步骤928中，合并像素在预定限制和范围之内的图像(例如，没有丢弃的图像)。

在本发明的大多数实施方式中，参照图像创建工艺900导致衍生出下面的图像数据：

(a)合并图像中的每个图像的每个像素的强度的标准平均值

(b)合并图像中的每个图像的每个像素的强度的标准偏差

(c)合并图像中的每个图像的每个像素的强度的最大值和最小值

(d)步骤702中的预定数量的参照区域的每个参照区域的平均对照强度

步骤918中的合并图像代表参照图像。在本发明的数个实施方式中，在步骤928中，进一步与相关联的图像数据一起保存参照图像。在本发明的数个实施方式中，参照图像和它们的相关联数据保存在CPU的数据库中。在本发明其他实施方式中。参照图像和它们的关联数据保存在一可选的数据库或者存储空间中。本技术领域的技术人员可以理解的是步骤922至926有助于减少存储参照图像和它们的关联数据所需的存储空间的数量和大小，这将可以使得方法400可以以较高的速度和准确性执行。

在本发明的数个实施方式中，各个像素的平均强度值标准化为255以显示和形象化参照图像。尽管如此本技术领域的技术人员可以理解的是各个像素的平均强度值可以标准化为一任意的值以显示和形象化参照图像。

步骤904至928可以重复一预定次数以用至少第一图像采集设备32，第二图像采集设备34以及复核相机62之一来采集一相应数量的图像。另外，步骤904至928可以根据需要重复以在不同的光源或者照明条件下，例如明场光，DHA光，DLA光以及细线光，采集图像。重复步骤904至928一使得在多光源或照明条件，并根据需要采用多个图像采集设备可以创建参照图像。

如前所述，晶圆12的多个参照区域以及多照明条件下的参照图像的标准差有助于确保由于照明条件的变化引起的随后采集的图像质量的变化说明，以及所需的补偿。例如，晶圆12的不同参照区域的参照图像的采集(例如晶圆12上的不同的位置)更好地确保了晶圆12上的不同位置出的色彩变化的解释和补偿。

在本发明的数个实施方式中，步骤904至928优选为由CPU执行和控制。更加具体地说，步骤904至928中的至少一个步骤由软件程序执行和控制。在本发明的数个实施方式中，步骤904至928中的至少一个步骤如果需要可以手工协助。通过实例参照图像创建工艺900所创建的参照图像用于与随后采集的质量不详的晶圆12的图像进行比较一因此使得可以进行至少晶圆12上的缺陷的检测，分类和复核之一。

如前所述，本发明的各种实施方式提供了晶圆12的检测的工艺或者方法400以因此至少进行晶圆12上出现的缺陷的检测，分类或者复核之一。

在工艺400的第一工艺部分402中，有待于系统10检测的晶圆12被装载在晶圆台16之上。在本发明的数个实施方式中，由自动化晶圆处理机将晶圆12从晶圆堆栈中抽取并被传送至晶圆台16上。晶圆台16上应用了吸取或者真空以牢固其上的晶圆12。

在本发明的数个实施方式中，晶圆12包括一晶圆编号(ID号码)或者条形码刻在或者标记在晶圆12的表面上，更加具体地说是在晶圆12的表面的外围。晶圆ID号或者条形码有助于识别晶圆12并确保晶圆12正确地或者适当地加载在晶圆台16上。

在第二工艺部分404中，获取加载在晶圆台16上的晶圆图。晶圆图可以从可编程控制器的数据库中载入。可选地，晶圆图可一在晶圆12装载在可移动的支撑平台上时使用本技术领域的技术人员已知的方法和技术准备好或者取得。

在第三工艺部分406中，在晶圆图上采集或者确定一个或者多个参照位置并且使用本技术领域中已知的技术计算晶圆的X,Y平移的或者旋转便宜。

在随后的工艺部分408中，计算或确定晶圆扫描路径和多个图像采集位置。步骤404中获得的晶圆图优选地用于晶圆扫描路径和多个图像采集位置的计算。在本发明的大多数实施方式中，晶圆扫描路径的计算取决于数个已知参数中的至少一个。这种已知的参数包括，但不限于，旋转偏移，晶圆尺寸，晶圆芯片块尺寸，晶圆斜度，检测区域，晶圆扫描速度以及解码位置。多个采集位置中的每个都反映或者对应待采集图像的晶圆12上的一个位置。在本发明的大多数实施方式中，多个采集位置中的每个都可以根据需要使用本技术领域中的技术人员已知的技术更改。图像采集位置的数量也可以根据需要使用本技术领域中的技术人员已知的技术更改。

在本发明的数个实施方式中，工艺部分404至408可以由系统10自动执行,更加具体地说是系统10的可编程控制器。在本发明的一些实施方式中，工艺部分404至408可以有一个可选的处理器执行，或者予以协助。

在第五工艺部分410中，系统10的可编程控制器确定一个合适的黄金参照的可用性(以下称为参照图像)。如果参照图像不可用，则在第六工艺部分412中由上述的典型参照图像创建工艺900创建一参照图像。

在本发明的大多数实施方式中，在第七工艺部分414中执行一个典型二维(2D)晶圆扫描工艺之前获得或者创建一参照图像。根据本发明的各种实施方式的典型二维(2D)晶圆扫描工艺500的工艺流程图在图19予以示出。

典型二维(2D)晶圆扫描工艺500

图19示出了根据本发明的各种实施方式的典型二维(2D)晶圆扫描工艺500的工艺流程图。2D晶圆扫描工艺500使得第一图像采集设备32和第二图像采集设备34可以采集明场图像和暗场图像。

在2D晶圆扫描工艺500的第一工艺部分502中，曝光第一图像采集设备32。在第二工艺部分504中，提供一第一光，第一光例如是明场光源26提供的明场光，高角度暗场光源30提供的DHA光或者低角度暗场光源28提供的DLA光。在本发明的数个实施方式中，步骤504中所提供的第一光的选取由一光配置器(未示出)所决定。在本发明的数个实施方式中，光线配置器是系统10的一个元件，并与系统10的光源(28,30,52,64和66)电连接。在本发明的数个实施方式中，光线配置器是CPU的一个元件。

图像采集设备32和34可以使用明场光源26，DHA光源30以及DLA光源28所提供的光。第一图像采集设备32所使用的第一光和第二图像采集设备34所使用的第二光的可能的配置的典型在图19的表格中予以示出。在本发明的数个实施方式中，如果第一图像采集设备32和第二图像采集设备34都使用一大体上相似的光，然后这种配置的产量将会是所有可能的配置中最高的。

为了下面的描述，图20中的表格中示出的配置1由光配置器进行选取。因此，第一光就是明场光源26所提供的明场光。

在本发明的大多数实施方式中，工艺部分502和504是同时执行的。工艺部分502和504的执行使得第一图像采集设备32可以采集一第一图像，如图22a所示。在第三工艺部分506中，第一图像采集设备采集的第一图像被转换成为图像信号并通过以数据传送处理被传送至CPU并存储在数据库或者存储器中。

在第四工艺部分508中，曝光第二图像采集设备34。在一第五工艺部分510中，提供一第二光。与第一光一样，本发明的大多数实施方式中的第二光由光配置器选取。为了本描述的目的，图20中的表格1中示出的配置1由光配置器选取。因此，第二光时高角暗场光源30所提供的DHA光。尽管如此本技术领域的技术人员可以理解的是第一光和第二光可以是根据需要供选择的光，例如图20中所示的不同配置的光。

在本发明的大多是实施方式中，工艺部分508和510是同时执行的。在本发明的数个实施方式中，工艺部分506是与工艺部分508和510的执行联合发生的。在许多实施方式中，工艺部分508和510的执行便利了或者使得第二图像采集设备34可以采集一第二图像，如图22b所示。

在第六工艺部分512中，第二图像采集设备34所采集的第二图像被转换成为图像信号并通过一数据传送进程传送至一可编程控制器并优选存储在数据库或者存储器中。

图21示出了第一图像采集设备32的暴露图，提供第一光，暴露第二图像采集设备34，提供第二光，并根据本发明的数个实施方式进行数据传送工序。

在许多实施方式中，工艺部分502至512可以重复任意次数以采集晶圆12的相应数量的第一图像和第二图像。在本发明的数个实施方式中，工艺部分502至512优选重复以利用第一光和第二光采集在沿着工艺部分408算出的晶圆扫描路径的多个图像采集位置下的晶圆12的图像。

如前所示，各个第一图像(或者第一反应)和第二图像(或者第二反应)可以转化成为图像信号并传送至一可编程控制器并随后存储在数据库或存储器中。

在本发明的数个实施方式中，工艺部分502至512是在晶圆12运动时执行的。这就是说，第一图像和第二图像的采集是在晶圆12沿着晶圆扫描路径运动时进行的。因此，本技术领域的技术人员将能理解的是晶圆12将会在工艺部分502,504(其中在数个实施方式中是同时发生的)和工艺部分508,510(其中在数个实施方式中也是同时发生的)之间沿着晶圆扫描运动路径以预定的距离置换。预定的距离取决于数个因素，包括，但不限于，沿着晶圆扫描运动路径的晶圆12的置换速度和工艺部分502至512所需的时间。预定距离可以根据需要例如由CPU控制和改变。预定距离的控制和变化可以至少是软件或者手动便利的之一。

在许多实施方式中，上述的晶圆12的置换导致了第一图像附件在，或者与第二图像比较时产生了一个预定的图像补偿。

图22c示出了证明了由于晶圆12在运动时采集第一图像和第二图像导致的图像补偿的第一图像和第二图形的合成图像。预定的图像补偿取决于数个因素，包括，但不限于，沿着晶圆扫描运动路径的晶圆12的置换速度以及工艺部分502至512所需的时间。预定图像补偿的控制和变化可以至少是软件或者手工便利之一。

在工艺部分514中，接收XY解码值。在本发明的大多数实施方式中，XY解码值是在工艺部分504和510中获得的。在在本发明的大多数实施方式中，XY解码值代表了沿着晶圆扫描运动路径上的晶圆12的位置(XY-位移)。在工艺部分516中所获得的XY解码值用于第一图像和第二图像之间图像补偿(粗补偿)的计算(例如，第二图像与第一图像的相对补偿)。通过使用图像匹配技术执行亚像素图像调整计算精细的图像补偿。通过对粗补偿和精细补偿应用一预定的数学公式可以获取最终的补偿。预定的数学公式可以根据需要使用本技术领域的技术人员已知的技术进行调整。

工艺中的工艺部分414执行的2D晶圆扫描工艺500导致了多个晶圆12图像的采集，在大多数实施方式中，是沿着晶圆扫描运动路径计算出的图像采集位置。

在工艺400的第八工艺部分416中，执行一典型二维(2D)图像处理工序600以至少进行晶圆12上的缺陷的识别，检测，分类，合并以及存储之一。

典型二维(2D)图像处理工序600

图23示出了根据本发明的一个实施方式的典型二维(2D)图像处理工序600的流程图。

在许多实施方式中，根据本发明公开的实施方式的2D图像处理工序600有助于2D晶圆扫描工艺500中采集的图像的处理。另外，2D图像处理工序600至少有助于进行晶圆12上的缺陷的识别，检测，分类，合并以及存储之一。

2D图像处理工序的第一工序部分602中，选取一第一工作图像并存储在一存储工作区中。第一工作图像时从2D晶圆扫描工艺中采集和保存的第一图像和第二图像中选取的。为了本说明的目的，第一工作图像和第二工作图像代表了2D晶圆扫描工艺500中第一图像采集设备32所采集的第一图像。

在第二工艺部分604中，执行第一工作图像的亚像素调整。在本发明的数个实施方式中，亚像素调整是使用一个或者多个模板的图像匹配技术进行的。这种亚像素调整的执行使用了二进制，灰度或者几何图像匹配方法之一。一旦调整，如第三工艺部分606所示从感兴趣的预定区域中计算出每个图像的对照强度。工艺部分604和606可以共同地成为第一图像的预处理。本技术领域的技术人员可以理解的是预处理并不限于上述的工艺部分。如果需要预处理中也可以包括其他的工艺部分或者步骤。

在随后的工艺部分608中，选取第一黄金参照或者参照图像。工艺部分608所选取的第一参照图像与第一工作图像相关联或者相匹配。在本发明的大多数实施方式中，第一参照图像是从工艺400的工艺部分421中的典型参照创建工艺900创建的黄金图像或者参照图像几何或者数据库中选取的。上面详细描述了典型参照创建工艺900，并在图18中予以示出。

在地五个工艺部分610中，计算出第一工作图像的每个像素的定量数据值。在随后的工艺部分中612中，计算出的第一工作图像的每个像素的定量数据值与倍增的或者添加的因数一起被预定的阈值引用。

在第七工艺部分614中，第一工作图像随后相对于第四工艺部分608中的选取的第一参照图像进行匹配或者评估。第一工作图像与第一参照图像的匹配或者评估有助于晶圆12上的缺陷的检测或者识别。在本发明的数个实施方式中，对CPU进行编程以实现第一工作图像和第一参照图像之间的自动匹配。可编程控制器执行一系列的计算指令或者算法匹配第一工作图像和第一参照图像以因此可以进行晶圆12上的缺陷的检测或者识别。

2D图像处理工序600的第八工艺部分616确定了一个或者多个缺陷的出现。如果在工艺部分616中检测或者识别出不止一个缺陷，算法将会基于区域，长度，宽度，反差，密度，填充因数，棱边强度中的一个或者全部将缺陷从大类归到小类中。而且该算法至选取这些满足用户所定的标准的缺陷一计算感兴趣的缺陷区域(DROI)。如果在工艺部分616中检测或者识别一个缺陷(或者不止一个缺陷)，随后在第九工艺部分618中计算出晶圆12上的DROI。

在本发明的数个实施方式中，工艺部分618中DROI是由CPU动态地计算的。在本发明的数个实施方式中，对CPU进行编程(例如包括或者体现一系列的计算指令或者软件)以可以进行DROI的计算。

在第十工艺部分620中，检测一第二工作图像的相关联的DROI。更加具体地说是第二工作图像2D晶圆扫描工艺400中第二图像采集设备34采集的第二图像。在执行了第二工作图像的亚像素校准滞后在工艺部分620中检测第二图像(第一图像的关联图像)的DROI。在本发明的数个实施方式中，第二图像的DROI的检测有助于确认工艺部分616中所检测的缺陷。在本发明的数个实施方式中，工艺部分620有助于工艺部分606中的所检测的缺陷的分类。

系统10处理第二工作图像的DROI而非整个图像。另外，在工艺部分616中，如果没有发现缺陷，工艺或者方法600将会跳过工艺部分618并继续进行。这将会进一步减少处理第二工作图像所需的资源或者处理带宽的数量。容易理解的是这种智能的处理顺序是根据前面步骤动态决定的。这将会有助于提高系统10的产量或者每小时所检测的晶圆的数量。

在工艺部分622中，保存所检测的缺陷，更加具体地说是缺陷的地点或者位置以及它们的类别。在本发明的数个实施方式中，所检测的缺陷，以及它们的位置和类别保存在CPU的数据库中。在本发明的其他实施方式中，检测的缺陷，以及它们的位置和类别保存在供选择的数据库或者存储空间中。

工艺部分602至622可以重复或者循环任意次以处理2D晶圆扫描工艺500中所采集的图像。在本发明的数个实施方式中，2D晶圆扫描工艺中所采集的每个图像被顺序地载入存储空间中以有助于可能出现在晶圆12上的缺陷的检测。工艺部分602至622以及它们的重复至少有助于可能出现在沿着晶圆扫描路径的多个图像采集位置的晶圆12上的缺陷的检测，确认，以及分类之一。

在工艺部分624中，2D图像处理工序600中检测出的多个缺陷，以及它们的位置和分类被合并并保存在，在本发明的数个实施方式中，CPU的数据库中。在本发明的其他的实施方式中，这些缺陷，以及它们的位置和分类被合并并保存在一个供选择的数据库或者存储空间中。

在本发明的大多数实施方式中，2D图像处理工序是一个自动化的工序。在本发明的数个实施方式中，对CPU进行编程，或者包括一系列的运算指令或者软件程序，以自动执行2D图像处理工序。在本发明的一些实施方式中，2D图像处理工序可以通过至少一个有需要的人工输入变得更加容易。

方法400的步骤416中的2D图像处理工序的完成导致了用明场光，DHA光和DLA光所检测的缺陷，以及它们的位置和分类的合并和存储。

在工艺400随后的工艺部分418中，执行本发明的特定实施方式的一个典型三维(3D)晶圆扫描工艺，例如第一3D晶圆扫描工艺700，第二3D晶圆扫描工艺750，或者第三3D晶圆扫描工艺950。

在本发明的数个实施方式中，3D晶圆扫描工艺700，750，950使得可以进行晶圆12的3D轮廓图像(或者3D图像)的采集，以有助于最后形成晶圆12的3D轮廓(或者获得晶圆12的3D特性或者拓扑信息)。晶圆12沿着计算出的晶圆扫描运动路径置换以采集一个或者多个图像采集位置，例如，沿着工艺部分408中算出的晶圆扫描运动路径，的3D图像。

在本发明的许多实施方式中，第一3D晶圆扫描工艺700，第二3D晶圆扫描工艺750,或者第三3D晶圆扫描工艺950的选取和使用，在工艺400的工艺部分418中，取决于多个因素，例如系统10中的可以引导光(例如，镜子54和/或反光镜84)的光学元件或者设备组的出现或者数量，检测要求，和/或晶圆特性，属性和/或布局特征。

第一3D晶圆扫描工艺700

图24示出了根据本发明的各种实施方式的第一3D晶圆扫描工艺700的流程图。

在第一3D晶圆扫描工艺700的第一工艺部分702中，细线光由细线光源52提供或者发射。在特定的实施方式中，例如图27a所示的系统10中，细线光由细线光源52提供或者发射。

在第二工艺部分704中，细线光被镜子组54引向检测位置。如前所述，镜子组54可以配置和排列成用于将细线光源52所提供的细线光引向检测位置。在特定的实施方式中，镜子组54可以配置和排列成用于控制，例如设立，选取，和/或改变引向检测位置的细线光的角度。在一个典型的执行中(例如，与图27a相对应)，细线光可以通过镜子组54射向晶圆12的表面以至于细线光垂直地或者按照所需的入射角射入晶圆的表面。

镜子组54的数量可以取决于用于提供细线光的细线光源52的数量，将细线光射向检测位置的方式，和/或射入晶圆的表面的细线光所要求的入射角。

在随后的工艺部分706中，细线光被位于检测位置的晶圆12，或者晶圆12的一部分反射。更加具体地说，细线光是被位于检测位置处的晶圆表面，或者晶圆的一部分反射。晶圆12反射的细线光可以使用若干反光镜84引向3D轮廓物镜58。

在第一3D晶圆扫描工艺700的第四工艺部分708中，晶圆12反射的细线光穿过3D轮廓物镜58，3D轮廓物镜58具有一无线的校正误差。因此，工艺部分708中穿过过3D轮廓物镜58的细线光的传播校正了细线光。

在第五工艺部分710中，校正的细线光在第六工艺部分712中进入3D轮廓物镜之前穿过管透镜60。管透镜60将校正的细线光聚集在3D轮廓摄像机56的图像采集平面上。聚集在3D图像采集平面上的细线光使得在步骤714中可以采集晶圆12的第一3D轮廓图像。

为了本发明的目的，一3D轮廓图像或3D图像可以是一个图像包括，提供，或者传送与一表面或者结构的三维(3D)特性(例如，表面和结构的布局)相关联的信息或者信号。另外，3D轮廓图像也可以是3D轮廓相机56所采集的一个反应，或者一个光学反应。

在数个实施方式中，3D轮廓物镜和管透镜60之间的细线光的校正有助于解除它们之间光学元件或者配件的引入，并使得3D轮廓相机56可以灵活定位和重更配置。

在本发明的数个实施方式中，由激光或者一个宽频光纤光源提供细线光。另外，细线光优选为以一个特定的角度引向检测位置，例如，相对于位于那里的晶圆12的水平面，和/或晶圆台16的水平面，确定的一个垂直轴。在本发明的数个实施方式中，将细线光引向检测位置的角度可以根据需要使用本技术领域的技术人员已知的技术改变。

本技术领域的技术人员也可以理解的是细线光的波长是可选的和变化的，例如根据晶圆检测的要求而定。例如，在本发明的数个实施方式中，细线光的选取是为了提高缺陷检测，确认，以及分类中的至少一方面。

在工艺部分716中，第一3D图像被转换成为图像信号并被传送至CPU。在随后的工艺部分718中，CPU处理第一3D图像或者图像信号以进行晶圆12上的缺陷的3D高度测量，共面测量，以及检测和/或分类。

在本发明的数个实施方式中，工艺部分702至718可以重复任意的次数以采集相应数量的3D图像并将所采集的3D图像传送给CPU。工艺部分702至718可以在沿着晶圆扫描路径所选取的采集位置或者对于整个晶圆执行。

在本发明的数个实施方式中，第一3D晶圆扫描工序700提高了检测仪半导体晶圆的典型方法的300的准确性。在许多实施方式中，第一3D晶圆扫描工序700提高了方法300的缺陷检测的准确性。第一3D晶圆扫描工序700的使用可以有助于或者可以确定单独的芯片块以及整个晶圆的3D度量衡学的细节例如共面和三维结构的高度，例如焊球，金隆起焊盘，以及扭曲。

在本发明的数个实施方式中，工艺部分702至718以及它们的重复的结果，(例如，处理3D图像获得的结果)被保存在CPU的数据库中。在本发明的其他实施方式中，工艺部分702至718以及它们的重复的结果，(例如，处理3D图像获得的结果)可以根据需要被保存在可供选择的数据库或者存储空间中。

第二3D晶圆扫描工序750

图25示出了根据本发明的特定实施方式的第二3D晶圆扫描工序750的流程图。

在许多实施方式中，第二三维(3D)晶圆扫描工序750便利了或者使得3D轮廓相机56可以同步采集晶圆12的表面反射的至少两个方向上的细线光，其中的每个方向确定了至少一个不同的反射光的传播路径的一部分。一个反射光传播路径可以定义为沿着光传播和/或由于与晶圆的表面的布局相互作用而从检测位置射向图像采集设备(例如，3D轮廓相机)56的路径或者路线。在数个实施方式中，第二三维(3D)晶圆扫描工序750在系统10中包括若干反光镜组84(例如，至少一反光镜组84或者反光镜组件a)时选择和使用。为了简洁和清楚起见，以下描述的第二三维(3D)晶圆扫描工序750是与包括有两组反光镜或者反光镜组件84a，84b的系统10一起使用的。因此，下述的第二三维(3D)晶圆扫描工序750伴随着在两个不同的方向上的晶圆12所反射的细线光以因此至少有助于或者可以大体上同步地采集晶圆12的一个3D特性(例如，一个3D特征)的两个反应(或者光学反应),或者两个视图。

在第二三维(3D)晶圆扫描工序750的第一工艺部分752中，由一个或者多个细线光源52(细线光发射器)提供或者发射细线光。在一些实施方式中，例如如图FIG。27a所示，细线光由一个细线光源52提供。在其他的实施方式中，细线光由至少两个细线光源52提供，例如图27b所示的至少一第一细线光源52a和第二细线光源52b。

在特定的实施方式中，细线光的多个光束被引向晶圆12的表面，例如第一束细线光和第二束细线光被引向晶圆的表面。在一个实施方式例如如图27b所示，第一细线光源52a可以发射，输出或者提供第二束细线光，第二细线光源52b可以发射，输出或者提供第二束细线光。

在第二工艺部分754中，细线光源52提供的细线光被引向检测位置。在数个实施方式中，用若干镜子组54(或者镜子组件)将细线光源52提供的细线光射向检测位置。

在图27a所示的实施方式中，沿着一单一的入射光传播路径将细线光引向检测位置。入射光传播路径可以定义为沿着光传播和/或光被动细线光源52引向检测位置的路径或者路线。在一个代表性的执行中如图27a所示，单一的镜子组54可有助于将细线光引向晶圆，以至于细线光以所需的入射角到达晶圆的表面(例如，与垂直于晶圆的垂直轴大约成0°)。

在图27b所示的实施方式中，细线光被沿着两个不同的入射光传播路径引向检测位置。更加具体地说，第一细线光源52a提供的第一束细线光沿着第一入射光传播路径传播并且第二细线光源52b提供的第二束细线光沿着第二入射光传播路径传播。一般来说，在检测位置，第一束细线光和第二束细线光是一致的或者重合的。第一组镜子54a可以沿着第一入射光传播路径传播引导第一束细线光，并且第二组镜子54b可以沿着第二入射光传播路径传播引导第二束细线光。通过第一组镜子54a，第一束细线光可以以一第一入射角达到晶圆表面(例如，相对于与晶圆表面垂直的轴成大约0°)；类似地，通过第二组镜子54b，第二束细线光可以以一与第一入射角不同的第二入射角达到晶圆表面(例如，相对于与晶圆表面垂直的轴成大约45°)。

在许多实施方式中，镜子组54的数量相当于细线光源52的数量。因此，在各种实施方式中，第一组镜子54a用于沿着第一入射光传播路径将第一细线光源52a提供的第一束细线光引向检测位置，并且第二组镜子54b用于沿着第二入射光传播路径将第二细线光源52b提供的第二束细线光引向检测位置。

在第三工艺部分756中，细线光在检测位置处被晶圆12的表面布局反射。射入晶圆12表面的细线光可以在若干方向上被反射，更加具体地说是若干不同的方向。

晶圆12的表面反射细线光的方向通常取决于，或者至少是部分地取决于，检测位置处的晶圆12的表面的布局特征(例如，3D特性)。例如，晶圆13的表面的结构性的，几何的，或者布局的变化引起射入晶圆12的入射细线光被反射向不同的方向。

通常，根据表面轮廓，例如晶圆12的3D或者布局特性，晶圆12所反射的细线光可以在不同的方向上分散开。在现有的系统中晶圆表面所反射的光仅仅被从一个单一的反射方向采集，多方向分散的细线光使得晶圆12的表面轮廓的准确的测量，分析或者确定很难获得。这通常是因为晶圆12表面反射的细线光的分散使得进入3D轮廓相机56的反射的细线光的数量不适当地减少，因此导致了3D轮廓相机56采集的模糊的图像(或者较差的反应)。通常很难从太，模糊的图像中获得准确的测量和分析。有时候，晶圆12的表面所反射的分散细线光可能会导致进入3D轮廓相机的被反射的细线光的数量不适当地增加，因此，导致了3D轮廓相机56擦剂的图像过度地明亮。这也很难从太亮的图像中获得准确的测量。根据本发明的目的，从晶圆表面反射的多个方向的光被沿着多个相应的(例如，预定的或者可选的)反射光传播路径引向3D轮廓相机56，以至于3D轮廓相机56可以同时采集在考虑之中的检测位置相关联的多个反射的光反应。

在第四工艺部分中，至少从两个方向从晶圆表面所反射的细线光被沿着至少另个各不相同的，不同的，或者可区别的反射光传播路径引向3D轮廓相机56，其中各个反射光传播路径与不同的反光镜组84a，84b相关联。在本发明的数个实施方式中，系统10至少包括两组反光镜组或者至少两组反光镜组件84a，84b，配置和排列成用于接收晶圆12所反射的细线光。每组反光镜组配置和排列成用于接收和/或引导(再引导)在一个特定的不同的方向上反射的细线光。

更加具体地说，在各种实施方式中，晶圆12反射的第一个方向上的细线光被接收并通过第一反光镜组84a沿着通向3D轮廓相机56的第一反射光传播路径引导(再引导)，并且晶圆12反射的第二个方向上的细线光被接收并通过第二反光镜组84b沿着通向3D轮廓相机56的第二反射光传播路径引导(再引导)。

因此，第一组反光镜组84a配置和排列成用于引导所接收的细线光并因此沿着第一反射光传播路径，第二组反光镜组84b配置和排列成用于引导所接收的细线光并因此沿着第二反射光传播路径。第一和第二反射光传播路径(或者光学反射路径)包括相互独立和不同的部分(例如，空间段)。

虽然在本发明中的特定实施方式具有两组反光镜84或者两组反光镜组件以接收晶圆12反射的两个不同方向的细线光，系统10也使用不容数量的反光镜组84，例如三个，四个，或者更多的反光镜组84以接收相应数量的方向上的晶圆12表面所反射的细线光。

在许多实施方式中，至少部分的第一和第二入射或者反射光传播路径相互之间是不平行的(例如，分开的或者聚集的)。在许多的实施方式中，第一反光镜组84a和第二反光镜组84b是配置和排列成大体上相互对称的形式。

在许多实施方式中，第五工艺部分760包括将各自沿着第一和第一反射光传播路径传播的细线光传送穿过物镜58或者物镜组件58。物镜58校正穿过其中的细线光。

在第六工艺部分762中，校正的细线光被传送穿过管透镜60。在第七工艺部分764中，与各个第一和第二反射光传播路径相关联的细线光进入3D轮廓相机56.如上所示，管透镜60有助于或者实现了将校正的细线光聚集在3D轮廓相机56的图像采集平面上。在许多实施方式中，细线光在3D轮廓相机56的图像采集平面上的聚集使得可以采集与晶圆12有关的一个3D轮廓图像的两个反应，或者两个视图。

与在考虑之中的检测位置的晶圆12的表面布局有关的一个3D轮廓图像的两个反应(或者光学反应)，或者两个视图的采集发生在第八工艺部分766中。对于本发明来说，两个反应可以称为第一反应和第二反应，并且3D轮廓图像的两个反应，以及两个视图可以称为3D轮廓图像的第一视图和第二视图。在各种实施方式中，第一反应和第二反应可以聚集在3D轮廓相机的图像采集平面上并被采集以至于它们在相互之间的空间相邻的。与目前的检测位置处的晶圆表面布局相关的3D轮廓图像第一反应，或者第一视图是从，或者使用，沿着第一反射光传播路径传播的细线光产生出来的。与目前的检测位置处的晶圆表面布局相关的3D轮廓图像第二反应，或者第二视图是从，或者使用，沿着第二反射光传播路径传播的细线光产生出来的。

第一反应和第二反应可以作为包含有光在各自的第一和第二方向上被晶圆12的表面布局反射的方式相关联的一组单一的图像数据进行采集。结果包含有第一束细线光和第二束细线光的射入晶圆12的表面，合成的反应可以包括有与第一方向上被晶圆12的表面布局反射的第一束细线光的方式相关联的图像数据，以及与第二方向上被晶圆12的表面布局反射的第二束细线光的方式相关联的图像数据。在一些实施方式中，所提供的第一束细线光可以是第一波长，所提供的第二束细线光可以是第二波长(例如，第一细线光源52a输出具有与第二细线光源52b所输出的细线光不同的波长的光)。在这种实施方式中，3D轮廓相机56可以是一彩色相机以有助于第一和第二反应的采集，区分和/或分析。

其他的实施方式中系统10包括风度组或者两组可以采集与晶圆12相关的3D轮廓图像的多于两个的反应，或者视图。

在随后的工艺部分768中，这些反应，例如第一反应和第二反应，被传送至CPU或者处理单元(例如，作为一单一的图像数据组)。在下一个工艺部分770中，这些反应，例如第一反应和第二反应被CPU处理以确定或者获取与晶圆12的3D特性或者布局相关联的信息。CPU可以实用第一反应和第二反应确定一合成反应，其中的合成反应相当于一个标示与第一反应和第二反应相关联的检测位置的晶圆表面布局的特定的3D特性的单一的反应或者图像，在工艺部分770中的这种反应的处理有助于或者使得可以进行晶圆12上的缺陷的3D高度测量，共面测量，3D特征分析，和/或检测和/或分类的至少其中之一。

在本发明的数个实施方式中，工艺部分752至770c可以重复任意次以获取相应数量的第一和第二反应组并传送所述反应组至CPU以获得晶圆12上的3D特性或布局信息。例如，工艺部分752–770可以为沿着定义为包括多个分析和采集与晶圆表面布局相关联的图像数据的检测位置的晶圆扫描运动路径的各个检测位置重复。

第三3D晶圆扫描工序950

图30示出了根据本发明的一个特定的实施方式的第三三维(3D)晶圆扫描工序950的流程图。

工序950可以在系统10删去或者不包括(例如固有地由于系统设计，或者有选择地由于系统配置的可选的配置)反光镜时使用，应用，或者选择，例如用于反射和/或再引导晶圆12的表面反射的光的反光镜组84a，84b。例如，在各种实施方式中，工序950可以与图27c的系统一起使用，应用，或者选择。

第一工艺部分952包括将多束细线光引向晶圆12的目标位置或者区域。第一工艺部分952可以包括若干细线光源52提供或者发射细线光，例如，至少一个细线光源52，并且在数个实施方式中如图27c所示至少具有连个细线光源52(例如，第一细线光源52a和第二细线光源52b)。

在第二个工艺部分954中，各个第一和第二细线光源52a和52b所发射的细线光被引向检测位置，更加具体地说是位于检测位置的晶圆12，或者晶圆12的一部分(例如，晶圆12上的目标位置或者区域)。

在一些实施方式中，若干镜子组54(例如，一个或者多个镜子54)可以用于将一个或多个细线光源52所发射的细线光引向位于检测位置的晶圆12。所使用的镜子组54的数量可以取决于，或至少部分地取决于用于向晶圆12提供或者发射细线光的细线光源52的数量，和/或以一给定的细线光源52，晶圆12的表面或者平面，以及图像采集设别56(例如，一个图像采集设别5的光轴)之间的配置。

在数个实施方式中，细线光源52a和/或52b和/或一组或者多组安置和/或配置成以至于细线光被以相对于晶圆12的平面和/或图像采集设备56的光轴成一特定的角度引向晶圆12。在特定的实施方式中，细线光源52a和52b可以安装和/或配置成用于控制例如选择和/或改变细线光束被引向晶圆13的一组角度，以及从晶圆12反射和/或分散向图像采集设备的光轴的细线光束的一组角度。

关于镜面内反射和分散方面的光学检测

镜面反射(这里也成为完全的，充分的，本质上全面的，或者实质上的全反射)发生在本质上或者大约所有的细线光以一特定的入射角入射到一高反射率，镜子类型，或者发光表面(例如具有镜子类型装饰的晶圆12的一部分或者目标区域)被从该表面与入射角大小相等的反射角反射时。更加具体地说，当以一强度I1提供并以相对于二维的镜子类型的表面或者表面特征成α1角的细线光射击镜子类型表面时，所反射的细线光显示出与I1相同或者大约相同的强度I2，并本质上所有或者大多数的反射的细线光沿着一相对于垂直轴成α2角的光学路径传播离开二维的镜子类型的表面，其中的α1和α2在垂直轴的两边并且α1和α2相等或者大约相等(即，关于垂直轴以及角度大小，α1和α2是全等的，例如α2等于α1)。因此，对于一个晶圆表面，表面特征，或者完全反射强度为I1沿着α1角入射的细线光的结构来说，反射的细线光强度为I2与I1大致相等，反射角α2等于α1。

发散，非镜面，或者四散的反射(这里也成为部分或者不完全反射)发生在当入射到一非镜面型的表面(例如，有纹理的，毛糙的，哑光的，或不平滑的表面和/或表面布局多变的或不一致的表面，包括像是焊点这样的分散的中心点组)的细线光被分散，四散反射，或者被沿着与细线光射入到非镜面型的表面的角度不同的一个或者多个光学传播路径重新引导离开该表面。即，一个给定的分散的光传播路径可以表现为具有与细线光的入射角不相等或者大约不相等的一个发射或者再引导角。因此，以强度I1和相对于非镜面型的表面或者表面特征的垂直轴的细线光射向非镜面型的表面，一个沿着通过在垂直轴相反的一侧的大小等于或者约等于α1的反射角α2限定的光传播路径的反射的细线光显示一个小于或者本质上小于强度I1的强度I2因为非镜面表面沿着一个或者多个与α1不同的分散或者四散了入社的细线光。

根据本发明的目的，多个细线光可以同时引向晶圆12的目标位置或者区域，以至于(a)一个目标晶圆位置的与入射的细线光的全反射相关联的全反射反应；以及(b)一个与被目标晶圆位置的散射，四射，或者部分反射相关联的散射反应可以在目标晶圆位置同时产生，并作为一个叠加的反应被以单一的图像采集设备56同时检测或者采集。入射细线光的这种多个不同类型的反应的同时产生和同时采集(例如，一个包括有一个全反射反应和一个散射反应的叠加的反应)有助于或者使得可以更加全面，更加准确，和/或更加有效的进行目标晶圆位置的3D方面的刻画或者分析。

在大多数实施方式中，图像采集设备56可以相对于由晶圆12的相关平面或者表面(或者晶圆台16的水平面)限定的垂直轴成一给定的(例如，预定的或者可调整的)光反应角度设置。垂直轴，例如，可以由相对于晶圆平面的第一和第二束细线光入射到晶圆平面的一个横截面区域中的一个合适的中点限定。光反应角度相当于一个考虑之中的晶圆位置或者表面反射或者散射的光由于这种反射或者散射离开或者传播离开晶圆位置或者表面的一个角度。一个给定的细线光束被引向晶圆，更加具体地说是晶圆12的平面，的角度，取决于细线光束是否用于产生相对于光反应角度的一个全反射反应或者散射反应。

在各种实施方式中，至少一第一束细线光(例如由第一细线光源52a提供)以相对于晶圆平面的垂直轴的第一入射角被引向晶圆12的平面，其中的第一入射角的胆小与光反应角相一致或者相等。根据目前正在考虑之中的晶圆地点或者位置的反射或者散射特性而定，如果第一束细线光入射到具有镜面型装饰的晶圆位置，第一束细线光将会沿着光反应角所限定的光学路径被全反射，并且图像采集设备56可以将全反射的第一束细线光作为第一反应采集。如果第一束细线光入射到具有非镜面型装饰的晶圆位置，第一束细线光将不会沿着光反应角被全反射(例如，它将会被散射)并且图像采集设备56只能将四散单设的第一束细线光的一部分(也许可以忽略不计)作为第一反应采集。

在一些实施方式中，至少一个镜子54可用于引导射向晶圆表面的第一束细线光，例如，倘若第一细线光源空间定位或者安置成以一个不是第一入射角的角度发射第一束细线光(例如，倘若第一细线光源被安置成沿着垂直光轴发射第一束细线光，如图27c所示)。

除了上述的，与射向晶圆表面的第一束细线光的的提供同步，至少有一第二束细线光(例如，由第二细线光源52b提供的)可以沿着相对于垂直轴的第二入射角引向晶圆表面，其中第一入射角的大小与光反应角明显不同。取决于目前正在考虑之中的晶圆位置的反射或者散射特性，如果第二束细线光入射到具有镜面型装饰的晶圆位置，第二束细线光将会沿着非光反应角被全反射，并且图像采集设备56将会将可以忽略不计的或者基本上没有的全反射的第二束细线光作为第二反应采集。如果第二束细线光入射到具有非镜面型装饰的晶圆位置，第二束细线光将会被散射或者四射反射，并且图像采集设备56可以将沿着光反应角所限定的光学路径被散射或者四射反射的一部分第二束细线光作为第二反应采集

在一个典型的执行中，光反应角可以大约等于45°，且第一入射角也可以因此约等于45°。在这种执行中，光反应角和第一入射角之间的第一方向夹角θ1可以等于或者约等于90°。另外，第二入射角可以关于垂直轴成大约0°，也即，第二束细线光可以沿着垂直轴引向晶圆12的平面。在这种执行中，光反应角和第二入射角之间的第二方向夹角θ2可以等于或者约等于45°。当第二束细线光入射到具有镜面型装饰的晶圆位置时，第二束细线光就会沿着垂直轴被完全反射回来。当第二束细线光入射到非镜面型的表面的晶圆位置上时，图像采集设备56可以采集沿着45°角散射或者四射反射的第二束细线光的一部分。

如上所示，光被引向的晶圆表面12的一个特定位置，部分，或者区域的特定位置，的表面特性或者属性，和/或布局特征(或者半导体元件)，将会影响或者决定这种光被从该考虑之中的晶圆12的位置，部分或者区域全反射或者散射的相对可能性。通常，一个特定的晶圆12(或者半导体元件)的特定位置，区域或者布局特征将会因为检测到全反射二得到更好的，或者更加适当的检测，而当其他的其他的位置，区域或者布局特征将会因为检测的散射或者四射反射而得到更好的，或者更加适当的检测。

例如，晶圆表面上的焊球可以通过焊球所散射的细线光的采集而更加准确地检测。相反，晶圆12的反光或者高反光度平整或者光滑的部分，区域或者表面则可以通过晶圆表面全反射的细线光的采集而冯家准确地检测。根据本发明的目的，射向晶圆12的特定目标位置和区域的不同角度细线光的同步检测(例如，通过通过第一束细线光和光反应角之间的90°方向夹角θ1以及第二束细线光和光反应角之间45°的方向夹角θ2)导致了与目标位置相关联的全反射反应和散射反应的同步采集。全反射反应和散射反应可以由图像采集设备56作为一个包括有全反射反应和散射反应的的叠加的单一的反应进行采集。

为了简洁和清楚起见，下面的工序950的是与上面规定的第一和第二入射角和/或第一和第二方向夹角θ1和θ2相结合进行描述的。尽管如此，可以理解的是细线光也可以其他的角度被引向晶圆。例如25°,30°,50°,60°,或者75°,也在本发明的范围之内，以至于全反射反应和散射反应可以作为一个叠加的反应同时产生，并且图像采集设备56可以采集这个叠加反应。

在本发明的各种实施方式中，第一细线光源52a所提供或者发射的细线光被以相对于垂直轴成约等于45°引向晶圆12(或者晶圆12的平面)，并且下称为45°细线光。第二细线光源52b所提供或者发射的细线光被以相对于垂直轴成约等于0°引向晶圆12(或者晶圆12的平面)，并且下称为0°细线光。

在第三工艺部分956中，第一细线光源和第二细线光源52a和52b各族发射的细线光被位于检测位置的晶圆12，或者晶圆12的一部分反射(例如，由于全反射和/或散射)。

在许多实施方式中，晶圆12散射或者反射的45°细线光和0°细线光可以相互叠加以提供或者生成一叠加细线光。叠加细线光可以包括或者体现45°细线光和0°细线光各自的一个或者多个属性，特性，和/或相关益处或者优点。因此，叠加细线光可有助于或者使得晶圆12的检测可以以表明考虑之中的一个晶圆位置相当于一个高反射率或者镜面型表面还是一个非镜面型表面的方式进行。

在第四工艺部分958中，晶圆12所反射的叠加的细线光穿过3D轮廓物镜58，其具有一个无限的校正误差，因此，穿过3D轮廓物镜58叠加细线光的传播校正了叠加细线光。

在第五工艺部分960中，校正的叠加细线光穿过管透镜60。如前所述，管透镜60有助于或者实现了将叠加细线光聚集在3D轮廓相机56的图像采集平面上。

在第六工艺部分962中，叠加细线光进入3D轮廓相机56。在一些实施方式中，3D轮廓相机56是一个单色相机。在其他的实施方式中，3D轮廓相机56是一个尅一接收，采集，辨别，鉴别，和/或分离不同波长的细线光的彩色相机。

第七工艺部分64包括第一3D轮廓图像的采集。对于本发明来说，3D轮廓图像可以是指一个包括，提供或者传送与一表面或者结构(例如，表面或者结构的布局)的三维特性相关联的信息或信号的图像。另外，3D轮廓图像可以是指3D轮廓相机56所采集的一个反应，或者光学反应。

在第八工艺部分966中，第一t3D轮廓图像被转换成为图像信号并被传送至CPU中。在第九工艺部分968中，第一3D轮廓图像，或者其图像信号，被CPU处理以进行晶圆12上的缺陷的3D高度检测，共面检测，以及检测或者分类其中之一。

在本发明的数个实施方式中，工艺部分952至968可以重复任意此以采集相应数量的3D图像，以及将3D图像传送给CPU。工艺部分952至968可以在沿着所选取的晶圆扫描运动路径或者整个晶圆扫描运动路径或者对于整个晶圆12执行。

根据本发明的特定实施方式的工序950使得可以使用同时引向晶圆12的45°和0°细线光进行晶圆12(和/或其他的半导体元件)的检测。45°和0°细线光可以由于沿着光反应角反射而叠加并以此被图像采集设备56同步采集。因此，在各种实施方式中，工序900可以同时，或者本质上同时检测和或分析不同特性的晶圆布局特征或者特性。

鉴于不同的细线光源所发射的细线光的相对强度方面的光学检测

在本发明的不同实施方式中，45°细线光和0°细线光的相对强度是可控的，例如根据需要选取和/或改变，例如取决于晶圆12的特性，属性，和/或布局特征。

更加具体地说，45°细线光和0°细线光的相对强度取决于所采集的或者所检测的全反射细线光束相对于所采集的或者所检测的散射或者四散反射细线光束强度的强度而单独控制。通常，对于具有大致相等的强度的第一和第二束细线光来说，全反射的第一束细线光比散射的第二束细线光显示出较高的或者高的多的强度。因此全发射的第一束细线光可以导致比散射的第二束细线光具有更大的一个所采集或者检测的反应信号。

在特定的实施方式中，为了适当地平衡或者调整所采集的全反射细线光的反应信号强度相对于散射细线光的反应信号的强度，可以减少第一细线光源52a所发射的细线光(例如，45°细线光)的强度相对于第二细线光源52b所发射的细线光(例如，0°细线光)的强度。例如，第二细线光源52b所发射的细线光的(例如，0°细线光)20％或者30％强度可以使用第一细线光源52a所发射的细线光(例如，45°细线光)70％或者80％的强度。

第一细线光源和第二细线光源52a,52b所提供的细线光的相对强度是可控的，例如由CPU控制。在特定的实施方式中，第一细线光源和第二细线光源52a,52b所提供的细线光的相对强度是可控的以相应地控制，例如选择，和/或改变图像采集设备56所采集的反应的最大值和最小值。

虽然本发明中提供了相对的细线光的强度的例子，本技术领域的技术人员可以理解的是也可以根据需要选择，应用或者使用其他的与第一和第二细线光源52a和52b相关联的相对细线光强度值，例如取决于特定的属性，特性，和/或布局特征或者晶圆12。

使用不同波长的细线光的方位，以及效果

在数个实施方式中，特定的系统10中不同的细线光源52所提供的发射的细线光是相同的，或者大体上相同的。尽管如此，在其他的实施方式中，系统10中不同的细线光源52所提供的发射的细线光是不同的，或者大不相同的。

联系27c中的系统10的特定的实施方式中，第一细线光源52a所发射的细线光(例如，第一束细线光)的波长与第二细线光源52b所发射的细线光(例如，第二束细线光)的波长是不同的。换句话说，在特定的实施方式中，45°细线光的波长不同于0°细线光的波长。

不同波长的细线光可以在被晶圆12反射或者散射后叠加并被图像采集设备56同步采集。在许多实施方式中，其中的细线光源52所发射的新细线光的波长是不同的，图像采集设备56是一个彩色相机。一个彩色相机可有助于或者可以接收，采集，辨别，分离，和/或鉴别不同波长的细线光。

当细线光源52所发射的细线光的波长相同时，它们在叠加后就可能不能轻易地区分，单独识别，或者分离。所以，在一些不同细线光源所反射的细线光具有相同的波长的情况中，不同细线光束之间可能会干扰，干涉，或者相互作用。因此，图像采集设备56所采集的反应将会受到不利的影响。

尽管如此，当不同细线光源52(例如，第一和第二细线光源52a和52b)所反射的细线光具有不同的波长，可以减轻或者消除干扰，并且一个细线光源(例如，第一细线光源52a)所发射的细线光可以轻易地于不同的细线光源(例如，第二细线光源52b)所提供的细线光进行区分，单独辨别，或者分离。

在大多数实施方式中，不同细线光源所发射的细线光的差异至少约为30nm以减少或者消除干扰并因此可以增强所述不同细线光束的区分，鉴别，和/或分离的准确性。

在一特定的实施方式中，第一细线光源52a的45°细线光的波长介于大约200nm至750nm之间，例如，300nm，350nm，400nm，450nm，500nm，550nm，或者600nm，并且0°细线光的波长至少约为30nm，例如大约50nm，75nm，100nm，150nm，或者200nm，不同于45°细线光的波长。

在其他的实施方式中，第一细线光源52a可以输出具有与红色相关联的中心波长的光，而第二细线光源52b可以输出与蓝色或者绿色相关联的中心波长的光。可选地，第一细线光源52a可以输出具有与蓝色或者绿色相关联的中心波长的光，而第二细线光源52b可以输出与蓝色或者绿色相关联的中心波长的光，分别地。

在实施方式中，其中的图像采集设备56所采集的不同的细线光束可以被鉴别，和/或单独处理，通过，或者结合每束细线光可以获得，使用，和/或单独存储每束细线光所提供的信息。

例如，当45°细线光的波长与0°细线光的波长不同时，图像采集设备所采集的反应(例如，叠加的45°细线光的波长与0°细线光的采集)可以进行处理以分别提取与特别或者独特的45°细线光和0°细线光有关的信息。

在本发明的数个实施方式中，工艺部分952至968，及其重复的中间和/或最终结果，(例如，3D图像处理所得的结果)保存在CPU的数据库中。在其他的实施方式中，工艺部分952至968，及其重复的结果(例如，3D图像处理所得的结果)根据需要保存在可供选择的数据库或者存储空间中。

图28a和图28b说明了晶圆12的不同方向发射的细线光可以导致所反射的细线光具有不同，或者不相等的强度的典型的方式。图28b示出了沿着晶圆12的细线光被晶圆12反射的位置，例如，位置P1到P9，其中的位置P2到P8与晶圆12上的一个3D特征相关。在一些实施方式中，P2到P8的3D特征包括或者具有一个缺陷或者一个光学噪声源。

当被晶圆12反射时，所反射的细线光(或者反射的细线光束)沿着多个光学传播路径远离晶圆12传播。

图29描述了与分别沿着第一和第二光学传播路径传播的光相关联的第一和第二反应，由3D轮廓相机在位置P1到P9生成。各个反应(或者光学反应)于一个特定的细线光强度，分布，模式，和/或数量相关联，与晶圆12在各个P1到P9处的该表面的轮廓，或者3D特性或者布局相应地关联。

如前所述，晶圆12反射的细线光取决于晶圆12的3D特性或者布局，例如，晶圆12上所包括的结构，特征，缺陷，和/或光学噪声或者散射源的出现和/或特性。

因此，在许多实施方式中，沿着一个晶圆12的表面的一个给定位置(例如，位置P1到P9的第一反应和第二反应的相对的轮廓取决于沿着晶圆12表面的所述给定位置的3D特性或者布局。

如图29所示，第一晶圆位置P1，沿着各个第一和第二光学传播路径反射的细线光并没有受到晶圆12的表面的3D特性或者布局的影响。这是由于晶圆12在位置1处没有3D特征。因此，第一和第二方向上反射的细线光的各自的强度，以及因此各自沿着第一和第二光学传播路径的传播，是相似或者本质上相同的。因此，位置1处晶圆12的表面的细线光的反射导致了相似和第一和第二反应。

尽管如此。沿着晶圆12表面的各个位置P2到P8，晶圆12的表面所反射的细线光受到存在的一个3D特征的影响。

例如，在沿着晶圆12的表面的位置P2，3D特性或者3D特征的布局致使第一方向上细线光的反射，以及因此的沿着第一光学路径的细线光的传播都没有受到影响，但是却阻止了细线光沿着第二光学传播路径传播(例如，3D特性阻碍了第二光学路径)。这导致了第一反应，或则第一光学反应，与第二反应，或者第二光学反应相比具有更大的强度.如图29所示，在位置P2,第二反应处于最小或者0强度的水平，将类似的考虑因素应用于位置P3，其上出现的3D特征的侧距离或者跨度(例如，宽度)比位置P2处要大。

在位置P4，细线光沿着各个第一和第二光学传播路径反射，但是所述反射被灭有受到位置P4处的3D特征的影响。更加具体地说，缺陷引起了细线光在第一方向上比第二方向更加显著的反射，因此，第一反应，或者第一光学反应，具有比第二反应更大的强度。在各种实施方式中，第一和第二反应的比较和分析有助于晶圆12上，或者携带的缺陷的鉴别和分类。

在位置P5，沿着第一方向上反射并此后沿着第一光学传播路径的细线光与第二方向上反射，此后沿着第二光学传播路径的细线光相比不那么强烈。这导致了第一反应具有与第二反应相比较低的强度。这种在给定位置(例如，在P5)的第一和第二反应的相对强度的比较和分析有助于出现在晶圆12的表面上，或者携带的缺陷的鉴别和/或分类。

在位置P6，其大致上对应于3D特征的顶点，在各个第一和第二方向上反射的细线光大致上是相等的，并且此后沿着第一和第二光学传播路径。因此，第一和第二反应是大致上相等或者相同的。

在位置7和8，3D特征的3D特性或者布局导致了第二方向上的细线光的反射，并此后沿着第二光学传播路径，但是阻止了第一方向上反射并此后沿着第一光学传播路径的的细线光的反射。结果是，在位置P7和P8，出现了第二反应或者第二光学反应，而第一反应或者第一光学反应最小或者0强度。

最后，在位置P9，以与位置P1相关的类似的方式，在各自的第一和第二方向上反射，并此后沿着第一和第二光学传播路径的反射的细线光并没有受到影响。因此，位置P9处的第一和第二反应是大致相同的(例如，具有相等的强度)。

在数个实施方式中，第二3D晶圆扫描工艺750和/或第三3D晶圆扫描工艺950有助于或者可以使用一单一的图像采集设备，例如3D轮廓相机56可以采集与晶圆12的3D特性(或者3D特征)相关的至少两个反应，以及此后的至少两个视图。另外，在数个实施方式中，与晶圆12的3D特性(或者3D特征)相关的至少两个反应，以及以后的两个视图由3D轮廓相机56同时采集。

在各种实施方式中，至少两个反应，或者至少两个视图可以结合，合成，或者一起使用以生成晶圆12的3D特性(或者3D特征)一个单一的表现，视图或者图像。在数个实施方式中，两个反应的结合或者构成可以生成一个增强的，例如更加准确的，晶圆12的3D特性(或者3D特征)图像。

至少两个反应的采集可以提高晶圆的3D描绘或者检测的准确性。例如，在各种实施方式中，至少两个的反应的采集可以提高鉴别出现在晶圆12的表面上的缺陷的准确性。

用已有的或者传统的晶圆检测方法，昂贵的，体积大的，和/或复杂的系统或者设备装置包括有用于采集3D特征相关的多个反应，或者视图的采集的多个图像采集设备的使用通常是需要的。用现有的晶圆检测系统和方法也不可能通过图像采集设备，及其曝光时间安排始终如一地同步图像采集。通常，连续图像采集之间轻微的不同步将会导致不想要的或者不适当的反射的采集，因此导致的不适当的或者不准确的图像采集，另外，由于晶圆的3D轮廓通常不一致，所述为传输至图像采集设备以及采集的晶圆的表面所反射的光也不一致和均匀。由于晶圆的表面的结构性的或则几何变化所致的光的分散通常会导致仅仅使用一个单一的视图或者光学反应的晶圆检测的不准确性。

在本发明的许多实施方式中，系统10可以使得晶圆12所反射的多个方向上的光可以为3D轮廓相机56或者3D图像采集设备56同步采集。例如，在各种实施方式中，系统10使得光至少可以在第一方向和第二方向上为晶圆12的表面所反射，第一和第二方向至少其中之一是偏离的和非平行的，以被3D轮廓相机56或者3D图像采集设备56同步采集。这有助于沿着晶圆12的表面的多个光学反应或者图像(也称为视图)的采集或者生成。因此，提供本发明的许多实施方式以提高晶圆12的3D刻画的准确性，并因此加强晶圆12的检测，例如缺陷检测的准确性的提高。

一单一的图像采集设备，更加具体地说是3D图像采集设备56的使用也有助于或者实现了系统的增强的成本和/或空间效能。而且，在各种实施方式中，单一的物镜58和管透镜60的使用有助于提高与晶圆12的检测，或者图像采集相关的缓和，速度以及校准的准确性。

以与上述的与2D晶圆扫描或者检测工艺相关的相似的或者类似的方式，物镜58和管透镜60之间的光的校正可以不需要在系统10中引入其他的光学元件，例如物镜58和管透镜60之间本质上不需要重新配置或者重新安排系统10的现有的元件。

在完成第一，第二，或者第三晶圆扫描工艺700,750,950完成之后，合并通过执行工艺部分416和418获得的晶圆12上的所检测的缺陷，以及它们的分类。这种缺陷，和位置以及它们的分类的合并有助于工艺部分420中的复核扫描运动路径的计算。在本发明的数个实施方式中，复核扫描运动路径的计算取决于沿着晶圆扫描路径的晶圆12上的所检测到的缺陷的位置。另外，沿着复核扫描运动路径的缺陷图像采集位置是在工艺部分420中计算或者确定的。在本发明的一些实施方式中，缺陷图像采集位置与晶圆12上的在工艺部分416和418中检测出缺陷的位置(例如晶圆12的DROI)相对应。

在典型的方法400的一个工艺部分422中，执行了根据本发明的一个实施方式的一个典型的复核工艺800。复核工艺800可以复核工艺部分416和418中所检测出的缺陷。在本发明的大多数实施方式中，复核工艺800是通过第一模式800a，第二模式800b和第三模式800c至少其中之一发生的。

典型的复核工艺800

图26示出了根据本发明的一个实施方式的典型的复核工艺800的流程图s。

在本发明的大多数实施方式中，复核工艺800包括三种复核模式，称为第一模式800a，第二模式800b和第三模式800c。在步骤802中，选取一个复核模式(例如第一模式800a，第二模式800b和第三模式800c)。

复核工艺800的第一模式800a

在复核工艺800的第一模式800a的步骤804中，合并和保存在2D图像处理工序600中所检测到的所有缺陷的第一图像和第二图像。

在步骤806中，将合并以及保存的晶圆12的缺陷的第一图像和第二图像上传或者传送给一外部存储器或者服务器以离线复核。

在步骤808中，用机械手将晶圆12从晶圆堆栈20中加载到晶圆台16上。在步骤810中，为第二晶圆重复步骤804至808。

步骤804至808按照顺序地重复任意次，取决于晶圆堆栈20中的晶圆的数量。步骤804至808的重复导致了晶圆堆栈20中的每个晶圆所获得的第一图像和第二图像的合并和保存，以及第一图像和第二图像向外部存储器或者服务器的上传以离线复核。本技术领域的技术人员可以理解的是第一模式800a使得步骤804至810可以自动执行而不需要用户介入以及不会影响生成。这种方法可以使得用于在执行保存图像的离线复核时可以进行连续的生成。这种方法加强了系统10的利用以及生产率。

复核工艺800的第二模式800b

在复核工艺800的第二模式800b的步骤820中，在步骤420中所计算出的各个缺陷图像采集位置采集若干复核图像。在本发明的数个实施方式中，用图14所示的图像采集设备62在步骤420中所计算出的各个缺陷图像采集位置采集一个明场图像和一个暗场图像。这就是说，采集通过步骤416中2D图像处理工艺采集的600所检测到的缺陷的一使用明场光源64的复核明场图像和一使用暗场光源66的复核暗场图像。若干复核图像中的各个图像由复核图像采集设备62采集。在本发明的数个实施方式中，若干复核图像中的各个图像是彩色图像。

本技术领域的技术人员可以理解的是，在本发明的描述中提供的用于采集明场复核图像和暗场复核图像所使用的明场光和暗场光的强度可以根据需要确定或者变化。例如，用于采集若干复核图像的光的强度可以根据系统10的用户希望复核的晶圆缺陷的类型或者根据晶圆12的材料进行选择。也可能使用用户设定的各种结合以及各种强度水平明场和暗场光以采集复核图像。

在步骤822中，合并和保存在步骤420中极端出的各个缺陷图像采集位置所采集若干复核图像。合并和保存的在各个缺陷采集位置采集的复核图像在步骤824中被随后上传至外部存储器或者服务器中。

在步骤826中，卸下晶圆12(例如，晶圆台16上目前的晶圆12)并用机械晶圆装卸器18将以第二晶圆从晶圆堆栈20装载在晶圆台16上。在步骤828中，为第二晶圆重复步骤402至422。将合并和保存的第二晶圆12上的所检测到的缺陷的第一图像和第二图像上传是外部存储器或者服务器中。

在复核工艺800的第二模式800b中，步骤820至828可以重复任意次，取决于晶圆堆栈20中的晶圆的数量。步骤820至828重复导致了晶圆堆栈20中的每个晶圆所获得的第一图像和第二图像的合并和保存，以及第一图像和第二图像向外部存储器或者服务器的上传以离线复核。

这种方法可以使得用户在执行所保存的图像的离线检测时进行连续的生产。这种方法允许在各种混合光下采集各个缺陷的多个图像的采集以在不影响设备负荷的条件下进行离线复核以及提高生产率。

复核工艺800的第三模式800c

在本发明的大多数数实施方式中，复核工艺800的第三模式800c通过人工输入进行初始化，更加具体地说是用户的一个输入或者命令。在步骤840中，用户采集第一缺陷图像采集位置的第一复核明场图像和第一复核暗场图像。在步骤842中，用户手工检测或者复核所采集的第一复核明场图像和第一复核暗场图像。在本发明的数个实施方式中，第一复核明场图像和第一暗场复核图像显示在一屏幕或者显示器上以有助于用户的形象化检测。用户可以观察使用明场和暗场光源的不同的组合光下的缺陷。

在步骤844中，用户或者接受或者拒绝或者重新分类与第一图像采集位置相关联的缺陷。随后为步骤420中算出的每个缺陷图像采集位置按照顺序重复步骤840至844。

在为每个缺陷图像采集位置按照顺序重复步骤840至844之后，在步骤846中合并和保存明显的缺陷和它们的分类。随后在步骤848中将合并和保存的明显的缺陷和它们的分类上传或者传送至外部存储器或者服务器中。复核工艺800的第三模式800c中，在步骤846完成之后卸载晶圆12(例如，晶圆台16上目前的晶圆12)。因此，本技术领域的技术人员可以理解的是复核工艺的第三模式800c需要用户不断地出现以形象化每个晶圆的检测和复核。

在复核工艺800步骤848中，卸载晶圆12(例如，晶圆台16上目前的晶圆12)并随后用机械晶片装卸器将第二晶圆从晶圆堆栈20装载在晶圆台16上。步骤840至848可以根据待检测的晶圆的数量(晶圆堆栈20中的晶圆的数量)重复任意次。

本技术领域的技术人员可以理解的是用上述的本发明所提供的复核工艺的第一模式800a和第二模式800b可以实现一个相对不加选择的合并，存储和上传所采集的图像至外部存储器或者服务器。第一模式800a和第二模式800b代表了自动化的复核工艺。用户可以根据需要以及在需要时进入存储器或者服务器以离线复核采集的图像。第一模式800a和第二模式800b使得可以进行晶圆堆栈20中各个晶圆的连续的复核，或者连续的图像采集，合并，上传以及存储。

本技术领域的技术人员可以理解的是虽然本发明仅仅描述了三个复核模式，即第一模式800a，第二模式800b以及第三模式。本技术领域的技术人员可以利用可供选择的复核工艺或者三个复核模式800a,800b和800c中各个的步骤的不同的排或者合并列变化。另外，本技术领域的技术人员可以理解的是三个复核模式800a，800b和800c可以在不偏离本发明的范围的情况下用本技术领域中已知的方法根据需要进行修饰和变换。

执行复核工艺800后，在步骤426中将核实的缺陷，及其位置和分类进行合并和保存。合并核实的缺陷，及其位置和分类并或者保存在数据库中或者保存在一个外部数据库或者存储空间中。晶圆图也在步骤426中进行了更新。

如前所述，各个所采集的明场图像，DHA图像和DLA图像与一相关联的黄金参照或者参照图像进行比较以鉴别和检测晶圆12上的缺陷。本发明所提供的典型参照图像创建工艺900(如图18所示)有助于这种参照图像的创建和派生。本技术领域的技术人员可以理解的是典型参照图像创建工艺900也可以称为一个培训工艺。

如前所述，在2D晶圆扫描工艺500中采集的2D明场图像，2DDHA图像，2DDLA图像优选用于与参照图像创建工艺900所创建的参照图像相匹配。

一个典型的比较工艺也已经结合2D图像处理工艺600进行了描述。尽管如此，为了增加清晰性，下面提供了工作图像和参照图像之间的匹配的概要。首先，在本发明的数个实施方式中红，所选取的工作图像的亚像素配准用已知的参照包括，但不限于，样本，痕迹，表面隆起，衬垫以及其他的独特的模型执行。

第二，计算晶圆12在采集工作图像的图像采集位置的对照强度。随后选取与工作图像相匹配的合适的参照图像。在本发明的数个实施方式中，合适的参照图像是从参照图像创建工艺900所创建的多个参照图像中选取的。

可以对CPU进行编程以使得可以选择和抽取合适的参照图像以与工作图像相匹配。在本发明的大多数实施方式中，参照图像的每个像素的标准平均数或者几何平均值，标准偏差，最大强度和最小强度的计算，存储提高了将会与工作图像相比较的参照图像的抽取的速度和准确性。

之后计算工作图像的每个像素的相应的定量数据。定量数据例如是工作图像的每个像素的标准平均数，或者几何平均数，标准偏差。随后工作图像的每个像素定量数据值与所选取的参考图像的相关联的数据值进行对照或者核对。

工作图像的像素和参考图像的像素之间的定量数据值之间的比较可以鉴别或者检测缺陷。在本发明的大多数实施方式中，用户可以设定预定的阈值。工作图像的像素和参考图像的像素之间的定量数据值之间的差异与倍增的，添加的，以及连续的值之一一起与预定的阈值相匹配.如果工作图像的像素和参考图像的像素之间的定量数据值之间的差异大于预定的阈值，标示一个缺陷(或者多个缺陷)。

预定的阈值可以根据需要变化。在本发明的数个实施方式中，预定的阈值可以改变以调整工艺400严密性。另外，预定的阈值根据需要的变化取决于检测到的缺陷的类型，提交检测的晶圆12的材料。而且，预定的阈值可以根据一个顾客的，或者一般地说，半导体工业的，要求而改变。

上面描述了根据本发明的用于晶圆检测的系统10的工艺。本技术领域的技术人员根据上面的描述可以理解的是可以在不偏离本发明的范围的情况下对于系统10和工艺400进行修饰。例如，工艺400的工艺部分的顺序，以及工艺500，600，700，750，800，900，和950的顺序可以在不偏离本发明的范围的情况下进行修饰。

本发明的各种实施方式中的系统10的工艺400的目的是进行准确的和有成本效益的晶圆的检测。对于运动中的晶圆的系统10工艺和400的自动化晶圆检测增强了晶圆检测的效率。这是因时间并没有浪费在数个已有的晶圆检测系统的的为采集图像的检测位置的单独的晶圆减速和停止，以及为了在图像采集之后将晶圆从检测位置的顺序加速和传送上。已知的多个图像采集之间的补偿有助于所采集图像的处理以因此检测可能出现的缺陷。同一晶圆的相对于特定组图像的补偿使得如见可以准确地确定晶圆20上的缺陷的坐标以及，随后地，整个框架中的晶圆的位置。该补偿优选由X和Y偏置马达的解码值的读取确定并用于计算缺陷的坐标。另外，在每个检测位置的两个图像的使用几何了用于两个不同成像技术的优点以有助于更加准确的晶圆检测。

本技术领域的技术人员也可以理解的是图像采集的时间同步可以根据需要变化。更加具体地说，时间同步可以为了增强可编程控制器的所采集图像之间的图像补偿的补偿能力进行调整。本发明的系统10和工艺400有助于光的提供和用于图像采集的相关联的图像采集设备的曝光以将检测能力的下降减到最小。

系统10中所有的光可以是全可见光谱的光以进行增强质量的图像的采集。用于系统10的图像采集所提供的光的强度及其结合易于根据需要进行选择和变化决定因素包括，但不限于，检测到的缺陷的类型，晶圆的材料以及晶圆检测的严密性。本发明所述提供的系统10和工艺400也可以进行运动中的晶圆上的3D元素的高度的测量，以及3D轮廓图像的分析。

本发明的系统10具有一个光学装置(例如光学检测头14)，其不需要频繁的控制重置以满足晶圆结构或者特性的变化的需要。另外，系统10中的管透镜的使用使得不需奥重置和设计系统10，更加具体地说是光学检测头14。管透镜的使用也使得系统10不需要引入更多的元件和配件，更加具体地说是物镜和管透镜之间。

本发明的系统10包括隔振器24(共同地称为稳定机械结构)以缓冲系统10不需要的振动。隔振器24有助于增强第一图像采集设备32，第二图像采集设备34，3D轮廓相机和复核图像采集设备62图像采集质量，并因此提高缺陷检测的准确性。另外，系统10中的XY桌使得可以进行检测位置相关的晶圆的准确的位移和调整。

如背景技术所述，现有的参照图像推导或者创建工艺需要人工选取“好”晶圆，导致了所得的参照图像的相对不准确和不一致。因此，对于晶圆检测的质量产生不利的影响。根据本发明的实施方式的系统10和工艺400实现了不需要手工选取(例如，主观选取)“好”晶圆的参照图像创建的提高的检测质量。参照图像创建工艺900允许晶圆的不同位置上的不同的强度阈值的应用，因此适应了晶圆上的非线性光的变化。工艺400因此有助于缺陷减少缺陷的错误或者多余的检测并最终提高了晶圆检测的质量。

本发明的实施方式有助于或者可以利用分析模式进行自动化的缺陷检测，所述的分析模式就是将参照图像与采集的质量未知的晶圆图像进行比较。本发明的也可以优选通过对数字化图像(例如工作图像和参照图像)执行数字分析进行自动化的缺陷检测。

本发明的实施方式有助于或者可以进行自动化的复核模式而不或影响生产和提高机械利用，而现有的设备仅仅提供了人工复核模式，其需要操作者通过在不同的光强度下观察确定每个缺陷。

在前面描述了本发明的各种实施方式所提供的半导体晶圆和元件检测的方式，系统，装置，方法，工艺和技术。这下系统，装置，方法，工艺和技术解决了背景技术中所述的现有的半导体晶圆检测系统和方法所面临的至少一个问题。尽管如此本技术领域的技术人员可以的理解的是本发明并不限于上述实施方式的特定形式或者结构。很明显本技术领域的技术人员可以在不偏离本发明的范围和精神的情况下进行多种变化和修饰。

Claims (29)

1.一种用于检测在检测中的物体的表面的装置，其特征在于，该装置包括：

一个细线光源设备，所述细线光源设备被配置为同时引导细线光源的一个第一入射光束以一个第一入射角射向一个在检测中的物体的表面上的一个检测位置，和细线光源的一个第二入射光束以一个第二入射角射向所属检测位置，以分别产生细线光源的一个第一镜面反射光束和一个第二非镜面反射光束，所述第一镜面反射光束和所述第二非镜面反射光束沿着一个一致的光学行径路线从检测中的物体的表面反射离开，从而细线光源的第一镜面反射光束和第二非镜面反射光束从检测中的物体的表面反射后叠加；以及

一个图像采集设备被配置成捕捉叠加后的细线光源的第一镜面反射光束和第二非镜面反射光束作为一个单一图像；

其中，所述第一入射角和所述第二入射角是不同的，且都被定义为与检测中的物体的表面的垂直轴相关的。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的细线光源设备包括：

一个被配置成用于提供细线光源的第一入射光束的第一细线光源；以及

一个被配置成用于提供细线光源的第二入射光束的第二细线光源或与一镜子连接的所述第一细线光源，

其中，细线光源的所述第一入射光束和第二入射光束在检测位置是重合的，细线光源的所述第一入射光束和第二入射光束相对于在检测中的物体的表面上的检测位置处的垂直轴具有不同的入射角度。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述图像采集设备包括一个3D轮廓摄像机。

4.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，细线光源的所述第一入射光束和第二入射光束具有不同的波长。

5.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括一个处理单元，所述处理单元被配置成用于控制细线光源的第一入射光束和第二入射光束之间相对强度。

6.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，细线光源的第一镜面反射光束和第二非镜面反射光束取决于在检测位置的检测中的物体的表面的表面特征。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，进一步包括一处理单元与所述图像采集设备相连接，所述处理单元被配置成处理一个与细线光源的第一镜面反射光束对应的第一镜面反射光源反应以及一个与细线光源的第二非镜面反射光束对应的第二非镜面反射光源反应，并提供与所述检测中的物体的表面的三维特性相关联的信息。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述处理单元被配置成处理所述第一镜面反射光源反应和第二非镜面反射光源反应，以便有助于所述检测中的物体的表面上的缺陷的检测。

9.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述单一图像包括为细线光源的第一镜面反射光束的图像和细线光源的第二非镜面反射光束的图像，其中，细线光源的第一镜面反射光束和细线光源的第二非镜面反射光束具有不同的强度。

10.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，细线光源的第一镜面反射光束和细线光源的第二非镜面反射光束是射向图像采集设备的。

11.如上述权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括：

一第一反光镜组被安置并配置成用于接收细线光源的第一镜面反射光束和细线光源的第二非镜面反射光束并将细线光源的第一镜面反射光束和细线光源的第二非镜面反射光束沿着第一反射光传播路径射出；以及

一第二反光镜组被安置和配置成用于接收细线光源的第一镜面反射光束和细线光源的第二非镜面反射光束并将细线光源的第一镜面反射光束和细线光源的第二非镜面反射光束沿着第二反射光传播路径射出；

其中所述第一和第二反光镜组被安置并配置成能够通过所述图像采集设备而同步采集所述为细线光源的第一镜面反射光束和细线光源的非镜面反射光束的单一图像。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第一和第二反光镜组中至少一组包括一反射面和棱镜。

13.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括一物镜组件置于所述第一和第二反光镜组和所述图像采集设备之间，所述物镜组件被配置成接收分别沿着第一反射光传播路径和第二反射光传播路径传播的叠加后的细线光源的第一镜面反射光束和细线光源的第二非镜面反射光束。

14.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述检测中的物体的表面是处于运动状态的表面。

15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述检测中的物体的表面是处于运动状态的半导体装置的表面。

16.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述细线光源设备，图像采集设备，第一反光镜组，第二反光镜组，和物镜组件是能够相对其他部件进行空间上的调节。

17.一种用于检测在检测中的物体的表面的方法，其特征在于，该方法包括：

通过使用一个细线光源设备同时将一个细线光源的第一入射光束和细线光源的第二入射光束应用于所述检测中的物体的表面上的一个检测位置，其中，细线光源的第一入射光束具有一个第一入射角，并且细线光源的第二入射光束具有一个第二入射角，所述第一入射角和第二入射角是不同的，且都被定义为与检测中的物体的表面的垂直轴相关的；

通过将细线光源的第一入射光束以一个光反应角度反射离开所述检测中物体的表面以及将细线光源的第二入射光束沿一个相同的光学传播路径反射离开检测中的物体的表面以产生细线光源的一个第一镜面反射光束叠加于细线光源的一个第二非镜面反射光束；

以及利用一图像采集设备同步采集为对应于细线光源的第一镜面反射光束的一个第一反射光源反应和对应于细线光源的第二非镜面反射光束的一个第二反射光源反应的单一图像。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，提供细线光源的第一入射光束和细线光源的第二入射光束包括：

利用第一细线光源向所述检测中的物体的表面上的所述检测位置提供第一入射光束；以及利用第二细线光源或与一镜子连接的第一细线光源向所述检测中的物体的表面上的所述检测位置提供细线光源的第二入射光束。

19.如权利要求17或18所述的方法，其特征在于，提供细线光源的第一入射光束和提供细线光源的第二入射光束包括，提供具有第一波长的细线光源的第一入射光束和提供具有与所述第一波长不同的第二波长的细线光源的第二入射光束。

20.如权利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括控制细线光源的第一入射光束和细线光源的第二入射光束之间的相对强度。

21.如权利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括处理第一反射光源反应和第二反射光源反应以提供所述表面的表面特征的信息。

22.如权利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述单一图像包括细线光源的第一镜面反射光束的图像和细线光源的第二非镜面反射光束的图像，所述的细线光源的第一镜面反射光束和细线光源的第二非镜面反射光束各自具有不同的强度。

23.如权利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括提供光学元件，所述光学元件用于为细线光源的第一镜面反射光束和细线光源的第二非镜面反射光束建立一个射向图像采集设备的相同的光传播路径。

24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括提供一设置在检测中的物体的表面和图像采集设备之间的物镜组件，所述物镜组件被配置成接收并使细线光源的第一镜面反射光束和细线光源的第二非镜面反射光束向所述图像采集设备传播。

25.如权利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括使所述的细线光源的第一镜面反射光束和细线光源的第二非镜面反射光束射向所述图像采集设备。

26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，使所述的细线光源的第一镜面反射光束和细线光源的第二非镜面反射光束射向所述图像采集设备包括：

提供一第一反光镜组，所述第一反光镜组被安置并配置成用于接收细线光源的第一镜面反射光束和细线光源的第二非镜面反射光束并将细线光源的第一镜面反射光束和细线光源的第二非镜面反射光束沿着第一反射光传播路径射出；以及

提供一第二反光镜组，所述第二反光镜组被安置和配置成用于接收细线光源的第一镜面反射光束和细线光源的第二非镜面反射光束并将细线光源的第一镜面反射光束和细线光源的第二非镜面反射光束沿着第二反射光传播路径射出；

其中所述第一和第二反光镜组被安置并配置成能够利用所述图像采集设备而同步采集所述细线光源的第一镜面反射光束和细线光源的第二非镜面反射光束的单一图像。

27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述第一反光镜组和第二反光镜组中的至少一个包括反射面和/或棱镜中的至少一个。

28.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括提供一设置在第一和第二反光镜组和图像采集设备之间的物镜组件，所述物镜组件被配置成接收分别沿着第一反射光传播路径和第二反射光传播路径传播的细线光源的第一镜面反射光束和细线光源的第二非镜面反射光束。

29.如权利要求24或28所述的方法，其特征在于，所述物镜组件包括一个3D轮廓物镜以校准细线光源的第一镜面反射光束和细线光源的第二非镜面反射光束。