CN105556650B - 晶片检验系统内的衬底表面的高速高度控制的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及晶片检验系统内的衬底的表面的高速高度控制，其包含：将衬底定位于可动态调整衬底载台组合件的衬底载台上；垂直于所述衬底的所述表面致动所述衬底；在所述表面的检验位置处测量所述衬底的所述表面的高度误差值；在所述衬底载台组合件的位置处测量垂直于所述衬底的所述表面的位移值；从所述高度误差值及所述位移值产生位移目标；及使用所述经测量的高度误差值及所述经产生的位移目标调整所述致动器的致动状态，以维持所述衬底表面处于所述检验系统的检测器的成像平面或所述检验系统的照明的焦点处。

Description

晶片检验系统内的衬底表面的高速高度控制的方法及系统
相关申请案的交叉参考
本发明涉及且从以下所列的申请案(“相关申请案”)主张最早可用有效申请日期的权利(例如，主张除了临时专利申请案外的最早可用优先权日期或根据35USC§119(e)规定主张临时专利申请案及相关申请案的任何及所有前案、前前案、前前前案等申请案的权利)。
相关申请案
为了USPTO额外法定要求的目的，本申请案构成2013年8月23日申请的名为“晶片检验系统内的衬底表面的高速高度控制的方法及系统(METHOD AND SYSTEM FOR HIGHSPEED HEIGHT CONTROL OF A SUBSTRATE SURFACE WITHIN A WAFER INSPECTIONSYSTEM)”(Zhongping Cai及Jingyi Xiong为发明人)的第61/869,379号申请案的美国临时专利申请案的正规(非临时)专利申请案。
技术领域
本发明大体上涉及一种用于衬底表面的高度控制的系统及方法，且特定地说涉及一种用于晶片检验系统内的衬底表面的高速高度控制的系统及方法。
背景技术
随着对于更小半导体装置的需求持续增加，对于经改进半导体晶片检验程序的需求持续增长。检验工具操作的一个方面包含增加用于晶片扫描的晶片高度控制速度以减小在高扫描速度下的高度误差。举例而言，高度误差可用于反馈控制系统中使得晶片高度遵循选定高度目标。反馈控制速度的基本限制是反馈控制系统的开环谐振。因此，期望提供用于增加控制速度的系统及方法。因此，本发明寻求解决现有技术的缺陷。
发明内容
本发明揭示一种晶片检验系统内的衬底的表面的高速高度控制的系统。在一个方面中，所述系统包含(但不限于)：可动态致动衬底载台组合件，其包含用于固定衬底的衬底载台；致动器，其经配置以沿着大体上垂直于衬底的表面的方向致动衬底；高度误差检测系统，其经配置以在表面的检验位置处测量衬底的表面的高度误差；及位移传感器，其可操作地耦合到衬底载台组合件且经配置以在衬底载台组合件的位置处测量大体上垂直于衬底的表面的位移。此外，所述系统包含通信耦合到高度误差检测系统及致动器的反馈控制系统，其中所述反馈控制系统经配置以：从高度误差检测系统接收一或多个高度误差测量；且响应于经测量的一或多个高度误差测量，调整致动器的致动状态以维持衬底表面大体上处于检验系统的检测器的成像平面或检验系统的照明的焦点处。另外，前馈控制系统通信耦合到高度误差检测系统及致动器，其中所述前馈控制系统经配置以：从位移传感器接收一或多个位移测量；响应于来自所述一或多个位移测量的一或多个位移值及来自所述一或多个高度误差测量的一或多个高度误差值，产生一或多个位移目标；且使用所述一或多个位移目标中的至少一者致动致动器，以维持衬底表面大体上处于检验系统的检测器的成像平面或检验系统的照明的焦点处。
本发明揭示一种用于晶片检验系统内的衬底的表面的高速高度控制的方法。在一个方面中，所述方法包含(但不限于)：将衬底定位于可动态调整衬底载台组合件的衬底载台上；沿着大体上垂直于衬底的表面的方向致动衬底；使用高度误差检测系统在表面的检验位置处测量衬底的表面的一或多个高度误差值；使用位移传感器在衬底载台组合件的位置处测量大体上垂直于衬底的表面的一或多个位移值；自所述一或多个高度误差值及所述一或多个位移值产生一或多个位移目标；使用经测量的一或多个高度误差值调整致动器的致动状态，以维持衬底表面大体上处于检验系统的检测器的成像平面或检验系统的照明的焦点处；及使用经产生的一或多个位移目标调整致动器的致动状态，以维持衬底表面大体上处于检验系统的检测器的成像平面或检验系统的照明的焦点处。
本发明揭示一种用于晶片检验系统内的衬底的表面的高速高度控制的系统。在一个方面中，所述系统包含(但不限于)：可动态致动衬底载台组合件，其包含用于固定衬底的衬底载台；致动器，其经配置以沿着大体上垂直于衬底的表面的方向致动衬底；高度误差检测系统，其经配置以在表面的检验位置处测量衬底的表面的高度误差；及位移传感器，其可操作地耦合到衬底载台组合件且经配置以在衬底载台组合件的位置处测量大体上垂直于衬底的表面的位移。此外，所述系统包含通信耦合到高度误差检测系统及致动器的反馈控制系统，其中反馈控制系统经配置以：从高度误差检测系统接收一或多个高度误差测量；且响应于经测量的一或多个高度误差测量，调整致动器的致动状态以维持衬底表面大体上处于检验系统的检测器的成像平面或检验系统的照明的焦点处。另外，前馈控制系统通信耦合到高度误差检测系统及致动器，其中所述前馈控制系统经配置以：从位移传感器接收一或多个位移测量；响应于来自所述一或多个位移测量的一或多个位移值及来自所述一或多个高度误差测量的一或多个高度误差值，产生一或多个位移目标；且使用所述一或多个位移目标中的至少一者致动致动器，以维持衬底表面大体上处于检验系统的检测器的成像平面或检验系统的照明的焦点处。所述系统进一步包括轨道单元，其经通信耦合到前馈系统且经配置以从一或多个先前位移目标测量获取位移目标，其中经获取的位移目标用作前馈目标以减小前馈控制系统的有效相位延迟。
本发明揭示一种用于晶片检验系统内的衬底的表面的高速高度控制的方法。在一个方面中，所述方法包含(但不限于)：将衬底定位于可动态调整衬底载台组合件的衬底载台上；沿着大体上垂直于衬底的表面的方向致动衬底；使用高度误差检测系统在表面的检验位置处测量衬底的表面的一或多个高度误差值；使用位移传感器在衬底载台组合件的位置处测量大体上垂直于衬底的表面的一或多个位移值；自一或多个先前轨道的一或多个位移目标产生一或多个位移目标；使用经测量的一或多个高度误差值调整致动器的致动状态，以维持衬底表面大体上处于检验系统的检测器的成像平面或检验系统的照明的焦点处；及使用经产生的一或多个位移目标调整致动器的致动状态，以维持衬底表面大体上处于检验系统的检测器的成像平面或检验系统的照明的焦点处。
应了解，前述一般描述及以下详细描述均仅是示范性的及解释性的且未必如所主张般限制本发明。并入到本说明书中且构成本说明书的一部分的附图说明本发明的实施例且与一般描述一起用于解释本发明的原理。
附图说明
所属领域技术人员可通过参考附图而更好了解本发明的许多优势，其中：
图1说明根据本发明的具有晶片检验系统内的衬底表面的高速高度控制环路的高度控制系统。
图2A到2C说明根据本发明的通过具有晶片检验系统内的衬底表面的高速高度控制环路的高度控制系统实施的高速高度控制的实例操作。
图3说明根据本发明的高度误差检测系统。
图4说明根据本发明的用于晶片检验系统内的衬底表面的高速高度控制的方法。
图5说明根据本发明的晶片检验系统内的衬底表面的高速高度控制系统。
图6说明根据本发明的用于晶片检验系统内的衬底表面的高速高度控制的方法。
图7说明根据本发明的系统的一个实施例的二维衬底循序扫描图案的俯视图。
具体实施方式
现将详细参考附图中说明的所揭示的主题。
大体上参考图1到7，描述根据本发明的晶片检验系统内的衬底表面的高速高度控制的系统及方法。本发明的实施例针对适合于通过经检验衬底表面的高度的动态调整在衬底检验系统中进行自动聚焦的系统及方法。在一个实施例中，衬底高度的动态调整包含衬底的选定区域(例如，衬底检验的区域)处的衬底高度误差的测量外加衬底载台致动装置的反馈控制。在另一实施例中，衬底高度的动态调整包含衬底的选定区域处的一或多个衬底载台位移目标的测量外加衬底载台致动装置的前馈控制。在此方面，通过来自位移传感器及高度误差传感器的输出的组合来实现一或多个位移目标的测量。应注意，用于前馈控制系统中的位移传感器及高度误差传感器的输出的组合允许增加用于衬底检验扫描的高度控制速度的系统。
图1说明根据本发明的用于晶片检验系统内的衬底表面的高速高度控制的系统100。在一个实施例中，用于高度控制的系统100包含可致动衬底组合件102。在另一实施例中，衬底组合件102包含用于固定衬底101的衬底载台103。衬底载台103可包含适合于沿着通常垂直于衬底101的表面的方向进行致动的所属领域中已知的任何衬底载台架构。举例而言，衬底载台103可包含衬底卡盘。在另一实施例中，底盘105经配置而作为用于衬底载台组合件102的基座框架。
在一个实施例中，衬底包含(但不限于)半导体晶片。为了本发明的目的，可互换地使用术语“衬底”及“晶片”。如贯穿本发明而使用，术语“衬底”通常是指由例如(但不限于)单晶硅、砷化镓及磷化铟的半导体材料形成的晶片。晶片可包含一或多个层。举例而言，此类层可包含(但不限于)光阻、电介质材料、导电材料或半导电材料。在所属领域中已知此类层的许多不同类型，且如本文中使用的术语“晶片”意欲涵盖可由其形成全部类型的此类层的晶片。虽然本揭示内容重点讨论本发明在半导体晶片检验及高度控制的背景下的使用，但是在本文中应注意，本发明可扩展到所属领域中已知的任何衬底类型。
在一个实施例中，系统100包含致动器108。在另一实施例中，致动器108可操作地耦合到衬底载台组合件102。在另一实施例中，致动器108经配置以在衬底载台组合件102的位置处沿着大体上垂直于衬底101的表面的方向致动衬底101。举例而言，致动器108可经机械耦合到衬底载台组合件102。在此方面，致动器108可通过致动衬底载台103而调整衬底101。致动器108可包含已知适合于沿着选定方向(例如，垂直方向)致动衬底的任何致动器。举例而言，致动器108可包含(但不限于)音圈致动器。
在一个实施例中，系统100包含高度误差检测系统104，其经配置以在表面上的检验位置处测量衬底101的表面的高度误差。在另一实施例中，高度误差检测系统104包含一或多个光学传感器114，其经配置以在衬底101的表面上的检验位置处检测衬底101的表面上的高度误差值118。用于高度误差检测系统104中的一或多个光学传感器114可包含所属领域中已知的适合于高度误差检测的任何光学传感器。举例而言，一或多个高度误差检测光学传感器114可包含(但不限于)一或多个二元检测器(bi-cell detector)、一或多个四元检测器、一或多个线性CCD检测器、一或多个线性CMOS检测器或类似者。在本文中进一步更详细描述适合于在高度误差检测系统104中实施的光学配置。
在一个实施例中，高度误差检测系统104接收衬底101的表面的高度目标116。在另一实施例中，高度目标源(控制器)与高度误差传感器114通信耦合以产生高度误差信号118。举例而言，可通过从预设高度目标116减去衬底101的表面的经测量高度而产生高度误差信号118。
在一个实施例中，系统100包含位移传感器106。在另一实施例中，位移传感器106可操作地耦合到衬底载台组合件102。举例而言，位移传感器106可与衬底载台组合件102机械耦合。在另一实施例中，位移传感器106测量来自一或多个位移测量的一或多个位移值120。在本文中应注意，经测量的一或多个位移值120在衬底组合件102的位置处大体上垂直于衬底101的表面。在另一实施例中，位移传感器106是Z载台位移传感器。位移传感器106可包含适合于测量载台组合件102的位移的任何传感器。举例而言，位移传感器可包含(但不限于)涡电流传感器。通过另一实例，位移传感器106可包含(但不限于)光学传感器。
在一个实施例中，系统100包含反馈控制系统110。在另一实施例中，反馈控制系统110通信耦合到高度误差检测系统104。在另一实施例中，反馈控制系统110通信耦合到致动器108。在另一实施例中，反馈控制系统110使用高度误差检测系统104接收来自一或多个高度误差测量的一或多个高度误差值118。
在一个实施例中，反馈控制系统110响应于经测量的一或多个高度误差值118。在另一实施例中，反馈系统110调整致动器108的致动状态以维持衬底101的表面大体上处于检验系统100的检测器的成像平面处。在另一实施例中，反馈系统110调整致动器108的致动状态以维持检验系统100的照明的焦点。
在一个实施例中，系统100包含前馈控制系统112。在另一实施例中，前馈控制系统112通信耦合到高度误差检测系统104。在另一实施例中，前馈控制系统112通信耦合到致动器108。在另一实施例中，前馈控制系统112使用位移传感器106接收来自一或多个位移测量的一或多个位移测量值120。
在另一实施例中，前馈控制系统112响应于来自一或多个位移测量的经测量的一或多个位移测量值120及来自一或多个高度误差测量的一或多个高度误差值118以产生一或多个位移目标122。举例而言，可通过将一或多个高度误差值118增加到一或多个位移值120而产生一或多个位移目标122。
在另一实施例中，前馈控制系统112使用一或多个位移目标122中的至少一者致动致动器108，以维持衬底101的表面大体上处于检验系统100的检测器的成像平面处。在另一实施例中，前馈控制系统112使用一或多个位移目标122中的至少一者致动致动器108以维持检验系统的照明的焦点。
图2说明根据本发明的通过与系统100一致的系统实施的高速高度控制的实例操作。针对图2的数据，用于高度控制环路的反馈高度控制带宽是200Hz。
图2A描绘衬底101的高度跳动。在所示衬底运动速度下的高度跳动为约8,000nm峰间。在通过反馈控制系统110的200Hz带宽高度控制之后，残余高度误差118为约175nm峰间，如图2B中所示。图2C描绘通过添加前馈控制系统112以控制致动器108来跳动的衬底101的进一步经减小残余高度误差118。在此方面中，前馈控制系统112增加控制速度。在此实例中，图2C中的残余高度误差118为约45nm峰间。
图3说明根据本发明的系统100的高度误差检测系统104。在一个实施例中，高度误差检测系统104包含衬底载台308。在另一实施例中，衬底载台308经配置以安置衬底306。衬底载台308包含所属领域中已知的任何适当机械组合件。举例而言，衬底载台308可包含(但不限于)衬底卡盘。
在另一实施例中，高度误差检测系统104包含一或多个光源302，其经配置以产生选定波长或波长范围的光束。在另一实施例中，一或多个光源302包含所属领域中已知的任何窄带光源。举例而言，一或多个光源302可包含(但不限于)一或多个激光(例如，一或多个红外激光)或一或多个窄带LED。通过另一实例，一或多个光源可包含(但不限于)任何宽带光源。举例而言，一或多个光源302可包含经准直及/或经滤波宽带源。通过另一实例，一或多个光源302可包含(但不限于)宽带谱LED(例如，具有磷光体层的WLED)。通过另一实例，一或多个光源302可包含(但不限于)超辐射LED(SLED)。在另一实例中，一或多个光源302经配置以通过一或多个聚焦透镜304将光束引导到衬底306的表面的一部分。继而，一或多个聚焦透镜304经配置以将光从一或多个光源302引导到衬底306的表面的至少一部分。
在另一实施例中，高度误差检测系统104包含一或多个传感器312。在另一实施例中，一或多个传感器312经配置以监测从衬底306的表面反射的光的一或多个特性。举例而言，一或多个传感器312可测量(但不限于)衬底306的表面的一或多个高度误差值118。在另一实施例中，通过衬底306的一部分反射的光束由透镜收集器310收集，被聚焦且引导到传感器312。高度误差检测系统104的一或多个传感器312可包含所属领域中已知的能够检测由一或多个光源302产生的光束的任何适当传感器。举例而言，一或多个传感器312可包含(但不限于)一或多个二元检测器、一或多个四元检测器、一或多个线性CCD检测器、一或多个线性CMOS检测器或类似者。一旦从衬底306的表面接收反射束，一或多个传感器312便将经接收光转换为一或多个高度误差值118。
在本文中进一步认为，高度误差检测系统104可包含任何数目个额外光学元件以实施所述实施例。举例而言，高度误差检测系统104可进一步包含(但不限于)适合于将光束从一或多个光源302引导及/或聚焦到衬底306的表面上的一组光学组件。通过另一实例，高度误差检测系统104可包含(但不限于)用于将光束从衬底306的表面收集及/或反射到一或多个传感器312的一部分上的一组光学组件。
在一个实施例中，高度误差检测系统104包含经配置以测量衬底306的高度误差值的控制器314。在另一实施例中，控制器314通信耦合到高度误差检测系统104的一或多个传感器312。举例而言，控制器314可通信耦合到高度误差检测系统104的一或多个传感器312的输出。此外，控制器314可以任何适合方式耦合到一或多个传感器312，使得控制器314可接收由高度误差检测系统104获取的输出。举例而言，控制器314可经由有线或无线连接而耦合。
在一个实施例中，控制器314经配置以从一或多个传感器312接收一或多个经监测光特性。举例而言，控制器314可接收指示衬底306的表面的经测量的一或多个高度误差值118的一或多个信号。在此方面，一或多个传感器312可传输根据时间变化的经测量高度误差值。
在一个实施例中，控制器314包含一或多个处理器316及一或多个存储器318。在另一实施例中，控制器314的一或多个存储器318含有经配置以致使控制器314的一或多个处理器316实施贯穿本发明描述的高度误差测量的一组程序指令。
在另一实施例中，一或多个存储器318含有经配置以产生一或多个高度误差值118的高度目标116。举例而言，控制器314可测量衬底306的表面的一或多个高度值。在此方面，可从存储的高度目标116减去经测量的一或多个高度值以产生一或多个高度误差值118。在另一实施例中，经产生的一或多个高度误差值也存储于一或多个存储器318中。
图4说明根据本发明的用于晶片检验系统100内的衬底表面的高速高度控制的方法400。本文中应注意，可利用在本文中先前所述的一或多个系统或子系统来实施本发明的方法400，然而，不应将本文中先前所述的各种结构元件及配置解释为对方法400的限制，这是因为预期可使用其它结构及配置来实施方法400。
在步骤402中，将衬底101定位于可动态调整衬底载台组合件102的衬底载台103上。在步骤404中，沿着大体上垂直于衬底101的表面的方向致动衬底101。在步骤406中，使用高度误差检测系统104在表面的检验位置处测量衬底的表面的一或多个高度误差值118。在步骤408中，使用位移传感器106在衬底载台组合件102的位置处测量大体上垂直于衬底101的表面的一或多个位移值120。在步骤410中，自经测量的一或多个高度误差值118及一或多个位移值120产生一或多个位移目标122。在步骤412中，使用经测量的一或多个高度误差值118调整致动器108的致动状态，以维持衬底表面大体上处于检验系统100的检测器的成像平面或检验系统的照明的焦点处。在步骤414中，使用经产生的一或多个位移目标122调整致动器108的致动状态，以维持衬底表面大体上处于检验系统100的检测器的成像平面或检验系统的照明的焦点处。在本文中应进一步注意，方法400的步骤的顺序不具限制性，这是因为认识到可以任何顺序或同时实施检验及高度调整程序。
图5说明根据本发明的晶片检验系统内的衬底表面的高速高度控制的系统的另一实施例。在本文中应注意，除非另有指明，否则图1中描述的组件及实施例可扩展到系统500。
在一个实施例中，系统500包含数据交换器128。在另一实施例中，数据交换器128含有两个或更多个端口。在另一实施例中，数据交换器128的至少一个端口通信耦合到前馈控制系统112。举例而言，如图5中所示，数据交换器128可通过路径1通信耦合到前馈控制系统112。通过另一实例，数据交换器128可通过路径2通信耦合到前馈控制系统112。
在一个实施例中，系统500包含轨道单元126。在另一实施例中，轨道单元126经配置以获取且维持从一或多个高度误差值118及一或多个位移值120产生的一或多个位移目标124。在另一实施例中，轨道单元126通过数据交换器128的一或多个端口通信耦合到前馈控制系统112。举例而言，轨道单元126可通过数据交换器128的路径2通信耦合到前馈控制系统112。在另一实施例中，轨道单元126将来自一或多个先前轨道的经获取的一或多个位移目标124用作用于当前轨道的一或多个位移目标122。此外，当前轨道的一或多个位移目标122可发送到前馈控制系统112。举例而言，当在一或多个第一扫描例程之后获取一或多个位移目标124时，交换器128可从路径1移位到路径2以利用一或多个先前轨道的一或多个位移目标124作为用于当前轨道的一或多个位移目标122。应注意，沿着给定衬底检验路径的当前轨道的一或多个位移目标122与贯穿本发明提及的一或多个先前轨道的一或多个位移目标124几乎相同。在此方面，一或多个先前轨道的一或多个位移目标124可精确预测当前轨道的一或多个位移目标122，且减小前馈控制系统112的有效相位延迟。
在一个实施例中，轨道单元126使用先前轨道的单个经获取位移目标124以预测当前轨道的位移目标122。在另一实施例中，轨道单元126获取两个或更多个先前轨道的两个或更多个位移目标124以预测用于前馈控制112的当前轨道的位移目标122。举例而言，可平均化两个或更多个先前轨道的经获取的两个或更多个位移目标124以预测用于前馈控制系统112的当前轨道的位移目标122。
在一个实施例中，系统500的轨道单元126包含经配置以获取一或多个位移目标的一或多个处理器。在另一实施例中，系统500的轨道单元126包含经配置以维持一或多个位移目标的一或多个存储器。在另一实施例中，一或多个存储器经配置以维持用以致使一或多个处理器获取一或多个先前轨道的一或多个位移目标的一组程序指令。在另一实施例中，一组程序指令经配置以发送经获取的一或多个位移目标到前馈控制系统112以控制致动器。
图6说明根据本发明的晶片检验系统500内的衬底表面的高速高度控制的方法600。在本文中应注意，可利用在本文中先前所述的一或多个系统或子系统来实施本发明的方法600，然而，不应将本文中先前所述的各种结构元件及配置解释为对方法600的限制，这是因为预期可使用其它结构及配置来实施方法600。
在步骤602中，将衬底101定位于可动态调整衬底载台组合件102的衬底载台103上。在步骤604中，沿着大体上垂直于衬底101的表面的方向致动衬底101。在步骤606中，使用高度误差检测系统104在表面的检验位置处测量衬底101的表面的一或多个高度误差值118。在步骤608中，使用位移传感器106在衬底载台组合件102的位置处测量大体上垂直于衬底101的表面的一或多个位移值120。在步骤610中，从一或多个先前轨道的一或多个位移目标124产生一或多个位移目标122。在步骤612中，使用经测量的一或多个高度误差值118调整致动器108的致动状态，以维持衬底表面大体上处于检验系统100的检测器的成像平面或检验系统的照明的焦点处。在步骤614中，使用经产生的一或多个位移目标122调整致动器108的致动状态，以维持衬底表面大体上处于检验系统100的检测器的成像平面或检验系统的照明的焦点处。在本文中应进一步注意，方法600的步骤的顺序不具限制性，这是因为认识到可以任何顺序或同时实施检验及高度调整程序。
图7说明根据本发明的系统500的一个实施例的二维衬底循序扫描图案的俯视图。在一个实施例中，衬底101的扫描包含二维可变半径/可变角度扫描。举例而言，衬底101的扫描可包含形成所属领域中已知的任何扫描图案的二维扫描图案700。
举例而言，如图7中所示，二维扫描图案700可包含螺旋图案。在一个实施例中，从晶片的中心到晶片的边缘扫描螺旋图案700，或替代地，从晶片的边缘到晶片的中心扫描螺旋图案700。在另一实施例中，沿着当前轨道702的位移目标非常接近沿着先前轨道704的位移目标。在另一实施例中，先前轨道704的位移目标用于预测当前轨道706。在另一实施例中，获取沿着先前轨道704及706的两个或更多个位移目标且使用所述位移目标以产生当前轨道702的位移目标。举例而言，获取沿着先前轨道704及706的两个或更多个位移目标且平均化所述位移目标以用作当前轨道702的位移目标。
所属领域的技术人员将认识到以本文中提到的方式描述的系统及方法所属技术领域的目前水平，且其后使用工程实践以将此类所描述的系统及方法集成为高速晶片检验系统。即，可经由合理数量的试验将本文中描述的系统及方法的至少部分集成为高速晶片检验系统。可利用任何适合的可市售组件(例如在晶片检验及/或自动聚焦系统中常见的组件)实施典型高速晶片检验系统。
在一些实施例中，本文中所述的系统(及以下方法)的各种步骤、功能及/或操作可通过以下一或多者实施：电子电路、逻辑门、多工器、可编程逻辑装置、ASIC、模拟或数字控制件/开关、微控制器或计算系统。控制器可包含(但不限于)个人计算系统、大型机计算系统、工作站、图像计算机、并行处理器或所属领域中已知的任何其它装置。一般来说，术语“计算系统”经宽泛定义以涵盖具有执行来自载体媒体或存储器的指令的一或多个处理器的任何装置。实施方法(例如本文中所述的方法)的程序指令可经由载体媒体传输或存储于载体媒体上。载体媒体可包含存储媒体，例如只读存储器、随机存取存储器、磁盘或光盘、非易失性存储器、固态存储器、磁带及类似者。载体媒体可包含传输媒体，例如导线、电缆或无线传输链路。
应认识到，可通过单个控制器(或计算机系统)或替代地多个控制器(或多个计算机系统)实施贯穿本发明描述的各步骤。此外，系统的不同子系统可包含适合于实施上文所述的步骤的至少一部分的一或多个计算或逻辑系统。因此，不应将上述描述解释为对本发明的限制而仅作为说明。此外，控制器可经配置以执行本文中描述的任何方法实施例的任何其它步骤。
所属领域技术人员将了解，存在多种媒介，可通过此类媒介实施本文中所述的程序及/或系统及/或其它技术(例如，硬件、软件及/或固件)，且优选媒介将随其中部署程序及/或系统及/或其它技术的背景而变动。
本文中所述的全部方法可包含将方法实施例的一或多个步骤的结果存储于存储媒体中。结果可包含本文中所述的结果中的任一者，且可以所属领域中已知的任何方式存储。存储媒体可包含本文中所述的任何存储媒体或所属领域中已知的任何其它适合的存储媒体。在存储结果之后，结果可在存储媒体中存取且可由本文中所述的任何方法或系统实施例使用，经格式化以向用户显示，由另一软件模块、方法或系统等使用。此外，结果可“永久”、“半永久”、暂时存储或存储某一时间段。举例而言，存储媒体可为随机存取存储器(RAM)，且结果可不必无限期地留存于存储媒体中。
所属领域技术人员将认识到，以本文中提到的方式描述装置及/或程序且其后使用工程实践以将此类描述的装置及/或程序集成为数据处理系统在所属领域内是常见的。即，可经由合理数量的试验将本文中描述的装置及/或程序的至少一部分集成为数据处理系统。所属领域技术人员将认识到，典型数据处理系统通常包含以下各者中的一或多者：系统单元外壳、显示装置、例如易失性或非易失性存储器的存储器、例如微处理器及数字信号处理器的处理器、例如操作系统、驱动器、图形用户接口及应用程序的计算实体、例如触控垫或触屏的一或多个互动装置、及/或包含反馈环路及控制马达(例如，用于感测位置及/或速度的反馈；用于移动及/或调整组件及/或数量的控制马达)的控制系统。可利用任何适合的可市售组件(例如在数据计算/通信及/或网络计算/通通信系统中常见的组件)实施典型数据处理系统。
虽然已说明本发明的特定实施例，但是应了解，所属领域技术人员可在不脱离前述揭示内容的范围及精神的情况下作出本发明的多种修改及实施例。因此，本发明的范围只由随附权利要求书限制。

Claims (27)

1.一种用于晶片检验系统内的衬底的表面的高速高度控制的系统，其包括：
可动态致动衬底载台组合件，其包含用于固定衬底的衬底载台；
致动器，其经配置以沿着大体上垂直于所述衬底的所述表面的方向致动所述衬底；
高度误差检测系统，其经配置以在所述表面的检验位置处测量所述衬底的表面的高度误差；
位移传感器，其可操作地耦合到所述衬底载台组合件，且经配置以在所述衬底载台组合件的位置处测量大体上垂直于所述衬底的所述表面的位移；
反馈控制系统，其经通信耦合到所述高度误差检测系统及所述致动器，其中所述反馈控制系统经配置以：
从所述高度误差检测系统接收一或多个高度误差测量；且
响应于经测量的所述一或多个高度误差测量，调整所述致动器的致动状态以维持所述衬底表面大体上处于所述检验系统的检测器的成像平面或所述检验系统的照明的焦点处；及
前馈控制系统，其经通信耦合到所述高度误差检测系统及所述致动器，其中所述前馈控制系统经配置以：
从所述位移传感器接收一或多个位移测量；
响应于来自所述一或多个位移测量的一或多个位移值及来自所述一或多个高度误差测量的一或多个高度误差值，产生一或多个位移目标；且
使用所述一或多个位移目标中的至少一者致动所述致动器，以维持所述衬底表面大体上处于所述检验系统的检测器的成像平面或所述检验系统的照明的焦点处。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述衬底包括：
半导体晶片。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述衬底载台组合件包括：
衬底载台平台；及
衬底卡盘，其经配置以固定所述衬底。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述高度误差检测系统包括：
光源，其经配置以产生光束；
光学子系统，其经配置以大体上于所述检验系统的所述检验位置处将所述光束引导到所述衬底的所述表面上；及
高度误差传感器，其经配置以检测从所述衬底的所述表面反射的所述光束的位置，其中高度误差控制器经配置以基于所述高度误差传感器处的所述光束的经测量位置及高度目标确定所述衬底的所述表面的高度误差值。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述光源包括：
窄带光源及宽带光源中的至少一者。
6.根据权利要求4所述的系统，其中所述高度误差传感器包括：
一或多个光学二元传感器(bicell sensor)。
7.根据权利要求4所述的系统，其中所述高度误差控制器包括：
一或多个处理器；及
一或多个存储器，其用于存储从所述衬底的所述表面反射的所述光束的位置的所述高度目标及一组程序指令，所述程序指令经配置以基于所述高度误差传感器处的所述光束的所述经测量位置及高度目标确定所述衬底的所述表面的高度误差值。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述致动器进一步包括：
音圈驱动的致动器。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述位移传感器进一步包括：
一或多个涡电流传感器。
10.根据权利要求1所述的系统，其中经配置以调整所述致动器的致动状态的所述反馈控制系统进一步经配置以：
调整所述致动器的致动状态以控制所述衬底表面于所述检验位置处的一或多个高度误差中的至少一者。
11.根据权利要求1所述的系统，其中经配置以组合所述一或多个位移值与所述一或多个高度误差值以产生一或多个位移目标的所述前馈控制系统进一步经配置以：
将所述一或多个位移值与所述一或多个高度误差值相加以产生一或多个位移目标。
12.根据权利要求1所述的系统，其中所述检验系统包括：
明场检验系统及暗场检验系统中的至少一者。
13.一种用于晶片检验系统内的衬底的表面的高速高度控制的方法，其包括：
将衬底定位于可动态调整衬底载台组合件的衬底载台上；
沿着大体上垂直于所述衬底的所述表面的方向致动所述衬底；
使用高度误差检测系统在所述表面的检验位置处测量所述衬底的所述表面的一或多个高度误差值；
使用位移传感器在所述衬底载台组合件的位置处测量大体上垂直于所述衬底的所述表面的一或多个位移值；
从所述一或多个高度误差值及所述一或多个位移值产生一或多个位移目标；
使用经测量的所述一或多个高度误差值调整致动器的致动状态，以维持所述衬底表面大体上处于所述检验系统的检测器的成像平面或所述检验系统的照明的焦点处；及
使用经产生的所述一或多个位移目标调整所述致动器的致动状态，以维持所述衬底表面大体上处于所述检验系统的检测器的成像平面或所述检验系统的照明的焦点处。
14.一种用于晶片检验系统内的衬底的表面的高速高度控制的系统，其包括：
可动态调整衬底载台组合件，其包含用于固定衬底的衬底载台；
致动器，其经配置以沿着大体上垂直于所述衬底的所述表面的方向致动所述衬底；
高度误差检测系统，其经配置以在所述表面的检验位置处测量所述衬底的表面的高度误差；
位移传感器，其可操作地耦合到所述衬底载台组合件，且经配置以在所述衬底载台组合件的位置处测量大体上垂直于所述衬底的所述表面的位移；
反馈控制系统，其经通信耦合到所述高度误差检测系统及所述致动器，其中所述反馈控制系统经配置以：
从所述高度误差检测系统接收一或多个高度误差测量；且
响应于经测量的所述一或多个高度误差测量，调整所述致动器的致动状态以维持所述衬底表面大体上处于所述检验系统的检测器的成像平面或所述检验系统的照明的焦点处；
前馈控制系统，其经通信耦合到所述高度误差检测系统及所述致动器，其中所述前馈控制系统经配置以：
从所述位移传感器接收一或多个位移测量；
响应于来自所述一或多个位移测量的一或多个位移值及来自所述一或多个高度误差测量的一或多个高度误差值，产生一或多个位移目标；且
使用所述一或多个位移目标中的至少一者致动所述致动器，以维持所述衬底表面大体上处于所述检验系统的检测器的成像平面或所述检验系统的照明的焦点处；及
轨道单元，其经通信耦合到所述前馈控制系统且经配置以从一或多个先前位移目标测量获取位移目标，其中经获取的所述位移目标用作前馈目标以减小所述前馈控制系统的有效相位延迟。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述衬底包括：
半导体晶片。
16.根据权利要求14所述的系统，其中所述衬底载台组合件包括：
衬底载台平台；及
衬底卡盘，其经配置以固定所述衬底。
17.根据权利要求14所述的系统，其中所述高度误差检测系统包括：
光源，其经配置以产生光束；
光学子系统，其经配置以大体上于所述检验系统的所述检验位置处将所述光束引导到所述衬底的所述表面上；及
高度误差传感器，其经配置以检测从所述衬底的所述表面反射的所述光束的位置，其中高度误差控制器经配置以基于所述高度误差传感器处的所述光束的经测量位置及高度目标确定所述衬底的所述表面的高度误差值。
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述光源包括：
窄带光源及宽带光源中的至少一者。
19.根据权利要求17所述的系统，其中所述高度误差传感器包括：
一或多个光学二元传感器。
20.根据权利要求17所述的系统，其中所述高度误差控制器包括：
一或多个处理器；及
一或多个存储器，其用于存储从所述衬底的所述表面反射的所述光束的位置的所述高度目标及一组程序指令，其中所述程序指令经配置以基于所述高度误差传感器处的所述光束的所述经测量位置及高度目标确定所述衬底的所述表面的高度误差值。
21.根据权利要求14所述的系统，其中所述致动器进一步包括：
音圈驱动的致动器。
22.根据权利要求14所述的系统，其中所述位移传感器为Z载台位移传感器，且Z载台位移传感器进一步包括：
一或多个涡电流传感器。
23.根据权利要求14所述的系统，其中所述轨道单元包括：
一或多个处理器；及
用于维持一组程序指令的一或多个存储器，其中所述程序指令经配置以致使所述一或多个处理器：
获取一或多个先前位移目标，所述经获取的一或多个先前位移目标存储于所述一或多个存储器中；且
前馈所述经获取的一或多个先前位移目标以控制所述致动器以减小所述前馈控制系统的所述有效相位延迟。
24.根据权利要求14所述的系统，其中经配置以调整所述致动器的致动状态的所述反馈控制系统进一步经配置以：
调整所述致动器的致动状态以控制所述衬底表面于所述检验位置处的所述一或多个高度误差中的至少一者。
25.根据权利要求14所述的系统，其中经配置以组合所述一或多个位移值与所述一或多个高度误差值以产生一或多个位移目标的所述前馈控制系统进一步经配置以：
将所述一或多个位移值与所述一或多个高度误差值相加以产生一或多个位移目标。
26.根据权利要求14所述的系统，其中所述检验系统包括：
明场检验系统及暗场检验系统中的至少一者。
27.一种用于晶片检验系统内的衬底的表面的高速高度控制的方法，其包括：
将衬底定位于可动态调整衬底载台组合件的衬底载台上；
沿着大体上垂直于所述衬底的所述表面的方向致动所述衬底；
使用高度误差检测系统在所述表面的检验位置处测量所述衬底的所述表面的一或多个高度误差值；
使用位移传感器在所述衬底载台组合件的位置处测量大体上垂直于所述衬底的所述表面的一或多个位移值；
从一或多个先前轨道的一或多个位移目标产生当前轨道的一或多个位移目标；
使用经测量的所述一或多个高度误差值调整致动器的致动状态，以维持所述衬底表面大体上处于所述检验系统的检测器的成像平面或所述检验系统的照明的焦点处；及
使用经产生的一或多个位移目标调整所述致动器的致动状态，以维持所述衬底表面大体上处于所述检验系统的检测器的成像平面或所述检验系统的照明的焦点处。
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