CN106133898B - 用于对象检验的可变图像场曲率 - Google Patents

Abstract

基于晶片的表面形貌修改光学系统的场曲率，使得所述表面的片段中的每一者的图像跨越所述片段焦点对准。所述晶片可为非平坦的。所述光学系统可为连接到控制器的多元件透镜系统，所述控制器通过改变透镜元件的位置而修改所述场曲率。所述晶片可由例如边缘夹持卡盘的卡盘固持。可跨越所述晶片的维度布置多个光学系统。

Description

用于对象检验的可变图像场曲率

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2014年3月25日申请的第61/969,981号美国临时专利申请案的优先权，所述美国临时专利申请案的揭示内容特此以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及对象的检验，且更特定来说，涉及在对象的检验期间修改场曲率。

背景技术

例如半导体晶片的晶片可变为弓状。此使晶片的表面呈现为弯曲的(即，非平面)。举例来说，弓状晶片的表面上的点可相对于表面的圆周从参考平面偏离。此类弓起可为晶片处理的结果或作用于晶片的应力或应变的结果。举例来说，晶片上的层或薄膜可引起导致弓起的应力或应变。弓起也可为归因于(例如)晶片处理设备中的卡紧的暂时效应。

最近，边缘夹持卡盘已越来越流行。一些制造商已寻求避免在装置形成于晶片的两个平坦表面上时使用真空或静电卡盘，因为装置可接触真空或静电卡盘且在卡紧期间被损坏。边缘夹持卡盘通过夹持晶片的圆周边缘而避免与晶片的大部分或全部背侧接触。然而，沿着晶片的圆周边缘固持晶片可导致晶片下垂，因为晶片的背侧未经支撑。此下垂可使由于由形成于晶片上的各种层或薄膜引起的应力或应变的晶片弓起加剧。

在晶片处理期间例行性使用检验过程以确定(例如)是否适当地形成装置或晶片上是否存在缺陷。制造商可在制造过程期间在多个点处检验晶片。缺陷的提早识别可减小制造成本，因为时间及资源不会花在处理具有缺陷或失效装置的晶片上。通常使用照明源以在晶片上投射光且使用传感器以捕获反射(明场)或散射(暗场)信号而光学地完成此检验。

因例如晶片弓起的加工变化使晶片表面的检验具挑战性。光学系统在表面的区域上方聚焦的能力受其场深度或对象在其内显得合意地清晰的焦平面的两侧上的轴向空间深度限制。在晶片检验的情况中，当可分辨装置缺陷时，可认为晶片表面上的装置的图像具有合意地清晰的聚焦。当光学系统被聚焦于晶片的部分或片段上时，光学系统的视野内的晶片表面可不全部焦点对准。如果在视野中的晶片表面的片段或在特定位置及定向处对于光学系统可见的晶片表面的部分不在光学系统的场深度内，那么场深度外部的图像的部分将不焦点对准且因此光学系统将无法产生对于检验有用的晶片表面图像。

不完整或不适当检验的后果可为严重的。举例来说，虽然如果检验确定图案不正确就可将光致抗蚀剂返工，但不完整检验可致使光致抗蚀剂缺陷不被检测到。一旦蚀刻或植入晶片便不可能进行校正。在那种情况中，必须废弃晶片。因而，缺陷的提早检测可允许成本及时间节约。

先前的例如减小成像视野(潜在需要增加传感器的数目)的在检验期间补偿弓起的方法不充分。因此，需要用于检验弓形晶片的技术。更特定来说，需要不牺牲灵敏度或处理量的用于检验弓形晶片的系统及方法。

发明内容

在第一实施例中，提供一种检验系统。所述检验系统具有光学系统及控制器。具有透镜元件的所述光学系统捕获晶片的表面的片段的图像。所述透镜元件的位置可经改变以修改场曲率。所述控制器经配置以：接收所述晶片的所述表面的形貌数据；且基于所述晶片的所述表面的所述形貌数据而改变所述透镜元件的位置，使得修改所述光学系统的所述场曲率，且所述片段中的每一者的图像跨越所述片段焦点对准。例如边缘夹持卡盘的卡盘可经配置以固持所述晶片。扫描系统可经配置以使所述晶片或所述光学系统中的一者相对于彼此移动。可跨越所述晶片的维度布置额外光学系统。

所述检验系统可包含用于产生可操作地连接到控制器的表面的形貌数据的测绘系统。所述测绘系统可包含经配置以产生跨越所述晶片扫描的激光束的至少一个激光器。

所述光学系统可包含具有正折射能力的第一透镜元件、具有负折射能力的第二透镜元件及具有正折射能力的第三透镜元件。所述第一透镜元件、第二透镜元件及第三透镜元件可包含一或多个透镜。所述第二透镜元件邻近于所述第一透镜元件的成像侧。所述第三透镜元件邻近于所述第二透镜元件的成像侧。所述第一透镜元件及所述第二透镜元件的所述相对折射能力使得来自无穷远处的在所述光轴上的对象的光线迹线在所述第二透镜元件与所述第三透镜元件之间的空间中大约平行于所述光轴。所述第一透镜元件及所述第二透镜元件相对于所述第三透镜元件可移动，以改变所述光学系统的所述场曲率而不改变所述光学系统的后焦距。与所述控制器通信的致动器可经配置以改变所述第一透镜元件及/或所述第二透镜元件的位置。

在第二实施例中，提供一种非暂时性计算机可读存储媒体。所述非暂时性计算机可读存储媒体包含用于在一或多个计算装置上执行步骤的一或多个程序。这些步骤包含接收晶片的表面的至少一片段的形貌数据，且基于所述形貌数据而修改光学系统的场曲率，使得所述表面的多个片段中的每一者的图像跨越所述片段焦点对准。所述步骤还可包含测绘晶片的所述表面以确定所述形貌数据，或使所述晶片或所述光学系统中的一者相对于所述晶片或所述光学系统的另一者移动。

在第三实施例中，提供一种检验方法。所述检验方法包含：在控制器处接收晶片的表面的至少一片段的形貌数据；基于所述接收到的形貌数据而修改具有对应于所述片段的视野的光学系统的场曲率；及使用所述经修改场曲率捕获所述片段的图像。可使用例如边缘夹持卡盘的卡盘固持所述晶片。可使所述晶片或所述光学系统中的一者相对于彼此移动。可在扫描所述晶片时持续修改所述光学系统的成像透镜的场曲率。所述检验方法可进一步包含通过使至少一个激光束跨越所述晶片的所述表面扫描而测绘所述表面以确定所述形貌数据。

附图说明

为了对本发明的性质及目标的更充分理解，应参考结合随附图式而进行的以下详细描述，其中：

图1说明为弓状的晶片的顶面；

图2是根据本发明的实施例的系统的透视图；

图3是表示根据本发明的实施例的光学系统的框图；

图4是根据本发明的另一实施例的另一系统的俯视图；

图5到7是弓状的晶片和具有在晶片的顶面上的对应位置的场曲率的横截面图；

图8是测绘系统的实施例的框图；及

图9是根据本发明的实施例的方法的流程图。

具体实施方式

虽然将依据某些实施例描述所主张的标的物，但包含未提供本文中陈述的全部益处及特征的实施例的其它实施例也在本发明的范围内。可做出各种结构、逻辑、过程步骤及电子改变而不背离本发明的范围。因此，仅通过参考随附权利要求书而界定本发明的范围。

本发明提供用于使晶片表面成像的系统及计算机实施的方法。所揭示的系统及方法的一些实施例提供：识别晶片内是否存在非平坦区域，识别个别片段从指定平面的偏差程度，及基于此类识别而将光学系统的场曲率调整为适应每一个别片段的偏差，使得获得晶片表面的整个所要部分的精确图像。可改变透镜元件的位置以修改场曲率。本文中揭示的用于使晶片表面成像的系统及计算机实施的方法可与固持弓状晶片的边缘夹持卡盘一起使用或与无法使用卡盘容易地或以其它方式变平的弓状晶片一起使用。

获得晶片表面的平坦和/或非平坦区域的初始识别作为形貌测绘输出。此输出可为来自个别片段的若干个别输出的复合物。接着，来自个别片段的形貌测绘输出的一或多者或来自多于一个片段的复合物被输入到控制器中，接着，控制器通过改变光学系统中的透镜元件的位置而引导光学系统的场曲率的调整。

在一个实施例中，在检验系统在晶片上方的同一次检验中产生形貌测绘输出及图像。在此实施例中，可将针对晶片表面的每一片段的形貌测绘输出输入到控制器中，基于片段的形貌数据而修改光学系统的场曲率，且在系统移动到下一个片段之前捕获那个片段的图像(成像功能)。在一个实施例中，在测绘功能与成像功能之间可存在滞后。举例来说，成像功能可滞后于测绘功能达一或多个片段。

在一个实施例中，在不同遍次中实施形貌测绘输出及图像处理步骤。在此实施例中，形貌测绘输出可馈送到控制器或可存储于存储媒体上用于稍后输入到检验系统中。

可将来自本文中描述的任何步骤的结果存储于计算机可读存储媒体上且在需要时进行检索。所属领域的技术人员知道此类存储媒体。可在稍后时间检索来自存储媒体的结果，以便使成像功能与测绘功能同步，随着晶片经过制造过程而识别晶片形貌的改变，识别使用期间的改变等等。

图1说明用于由本发明所揭示的系统及方法进行检验的示范性弓状晶片100的顶面。如由图1中从中心到圆周边缘105的阴影表示，晶片100的圆周边缘105相对于晶片100的中心处在z方向上的不同高度。因此，晶片100的表面沿着径向线101不是平直的。晶片100的中心区域(由虚线圆102表示)与圆周边缘105之间的高度差在z方向上可为大约100μm或更多。虽然在图1中晶片100为碗形状，但应注意，晶片弓起可为从平坦表面的任何偏差，包含非对称弓起、局部弓起等。

归因于弓起，图1中的晶片100的图像的部分对于有意义的装置检验而言可不足够清晰地焦点对准(例如跨越具有平坦焦场的光学系统的视野)。举例来说，如果光学系统的场深度小于大约20μm且如果所述场深度设定于具有平直或平坦场的圆周边缘105处的晶片100表面的高度处，那么仅区域103(由影线表示的场深度内的晶片表面的部分)将焦点对准。因此，晶片100的表面的所产生的图像可不充分聚焦。举例来说，图像可不跨越整个图像足够聚焦以确定光致抗蚀剂是否经扭曲、未对准、具有正确临界尺寸或无表面不规则性。

本发明的技术可用于检验部分或整体为弓状的晶片，其中弓起大于光学系统的场深度或其中弓起在场深度内。技术也可用于检验完全非弓状的晶片。此外，晶片可为半导体晶片或可为另一类型的晶片。光学系统的场曲率可经调整以匹配或以其它方式补偿晶片的弓起。可在检验期间实时执行场曲率的调整。

在图2中展示本发明的检验系统200的实施例。检验系统200包含用于捕获晶片表面的片段的图像的光学系统202。光学系统202经配置以在z方向上距晶片201一距离(其中放置于检验系统200中的晶片201的晶片表面通常被安置于x-y平面中)。光学系统202包含能够如下文中进一步描述的修改场曲率的多个透镜元件。光学系统202的实施例也可包含照明源及用于捕获晶片201的表面的图像的传感器。照明源可为激光器、发光二极管、灯、激光驱动等离子源或其它源。照明源可产生可见光或其它波长，且可为宽带源或其它。光可为偏振或非偏振。可使用明场照明或暗场照明。光学系统202可包含实现透镜元件的位置的调整以影响聚焦及/或场曲率的一或多个致动器，例如(举例来说)发动机或伺服机构。光学系统202还可包含其它组件，例如反射元件、分束器或额外透镜。光学系统202具有由光学系统202的透镜元件界定的光轴或光沿着其传播通过光学系统的中心路径。

在一个实施例中，成像系统202具有经配置以改变场曲率的透镜元件。举例来说，成像系统202可具有三个透镜元件，其中第一透镜元件具有正折射能力，第二透镜元件具有负折射能力，且第三透镜元件具有正折射能力。第一透镜元件及第二透镜元件可作为单元相对于第三透镜元件移动，使得实现场曲率的改变。第一透镜元件及第二透镜元件经配置使得来自无限远处的对象的光线迹线在形成于第二透镜元件与第三透镜元件之间的空间中大约平行于光轴。在所属领域中已知此类透镜系统。举例来说，参见以引用的方式并入本文中的第4,231,636号美国专利。场深度至少与孔径及焦距相关且因此可改变。在特定实施例中，场深度可为从0.1微米到500微米。光学系统202的场深度在一个实例中可小于大约20μm。场深度的其它值是可能的。

图3是表示根据本发明的上文所描述实施例的光学系统300的框图。光学系统300可为允许实现聚焦期间的独立于场曲率的自动补偿的场曲率改变的可变场曲率透镜系统。多个透镜元件可用于光学系统300中。每一透镜元件可包含一或多个透镜。光学系统300含有形成前透镜群组的正折射透镜元件301及负折射透镜元件302。光学系统300还含有正折射透镜元件303。前透镜群组沿着光轴304移位以如所要般改变场曲率而不使图像平面与光轴304之间的交叉点移位。第一透镜元件301及第二透镜元件302的相对位置可在聚焦期间保持恒定，且可经改变以允许引入可变场曲率。通过正折射透镜元件301相对于光学系统300中的剩余透镜的相对移动而实现聚焦。例如第一透镜元件301及第二透镜元件302的两个可移动透镜元件可具有互补折射能力，或可作为单个单元相对于第三透镜元件沿着光轴304移动而不改变透镜系统的总后焦距。传感器306捕获晶片305的图像。

返回到图2，检验系统200进一步包括经配置以接收晶片的表面的形貌数据的控制器204。控制器204经配置以基于晶片201的表面的形貌而改变光学系统202中的透镜元件的位置以便修改光学系统202的场曲率，使得视野中的晶片201的表面落于光学系统202的经修改场深度内。以此方式，跨越晶片表面片段的整体，使用光学系统202捕获的晶片表面片段的图像焦点对准(即，合意地清晰聚焦)。

基于形貌数据(例如从任选的测绘系统208接收到的形貌数据)，控制器204改变光学系统202中的透镜元件的位置且修改光学系统202的场曲率以适应晶片201的表面的形貌(即，在视野内的晶片201的表面的那个部分)。在一些实施例中，控制器204可使用查找表以确定场曲率的所需修改。在其它实施例中，控制器204可基于形貌与场曲率之间的预定关系而计算所需修改。可出于此类目的以所属领域中已知的其它方式配置控制器204。

控制器204也可控制或管理由光学系统202进行的图像捕获或在扫描期间光学系统202或晶片201的移动(在下文中进一步描述)。在另一实施例中，控制器204还可从光学系统202接收图像或成像数据。

应了解，控制器204可在实践中由硬件、软件及固件的任何组合而实施。此外，如本文中描述的其功能可由一个单元执行或在不同组件当中被分配，组件中的每一者又可由硬件、软件及固件的任何组合实施。使控制器204实施本文中描述的各种方法及功能的程序代码或指令可存储于控制器可读存储媒体(例如存储器)中，所述控制器可读存储媒体在控制器204内、控制器204外部或为其组合。

本发明所揭示的系统200的一些实施例可包括经配置以固持晶片201的卡盘203。卡盘203可为类似于图2中说明的边缘夹持卡盘的边缘夹持卡盘，但可使用包含接触或以其它方式支撑晶片201的背侧的卡盘的其它卡盘，例如静电、真空或其它机械卡盘。在图2的实施例中，边缘夹持卡盘203使用三个边缘夹件205到207，但其它数目的边缘夹件是可能的。在一些实施例中，仅夹持或以其它方式接触晶片201的圆周边缘。边缘夹件205到207可定位于装置结构位于其中的晶片表面的区域外部。图2中的三个边缘夹件205到207是沿着晶片201的圆周分布。在晶片的圆周边缘处固持晶片201的三个边缘夹件205到207的使用可最小化由边缘夹件205到207引起的晶片扭曲或下垂。边缘夹件205到207的位置也可经选择以便不阻挡晶片201的成像/检验。

在实施例中，使用两个边缘夹件或多于三个边缘夹件且其围绕晶片201的圆周边缘间隔开。边缘夹件可围绕晶片201的圆周均匀间隔开或以其它模式间隔开。在一些实施例中，边缘夹持卡盘经配置以与晶片201的整个圆周界面连接。

检验系统200可经配置以通过扫描晶片表面而检验晶片201。举例来说，光学系统202可用于在晶片201及/或光学系统202相对于彼此移动时捕获晶片表面的片段的多个图像。此扫描功能可为步进或连续的。晶片201及光学系统202中的至少一者可相对于另一者移动。在实施例中，光学系统202固定且晶片201移动。举例来说，检验系统200可包括经配置用于在x及/或y方向上运动的载台。所述载台经配置以与卡盘203界面连接，使得可使用光学系统202扫描晶片201。在另一实施例中，晶片201固定且光学系统202经配置以移动。在又另一实施例中，晶片201及光学系统202两者都相对于另一者移动。

在其它实施例中，光学系统202及晶片201两者都不移动。实情是，晶片201的整个所要区域上方的成像功能是由经配置以捕获整个晶片表面的图像的单个光学系统或各自经配置以捕获晶片表面的部分的图像的多个光学系统实施。

检验系统200中的扫描可呈任何模式。举例来说，此扫描可呈跨越x-y平面的蛇形模式。举例来说，光学传感器202或晶片201可在x方向上移动以捕获晶片表面的扫描带的图像，在y方向上移动到邻近扫描带，且接着在晶片201的表面上方在x方向上反向移动以捕获邻近扫描带的图像，从而捕获表示所关注的晶片201的表面的一组图像。在另一实例中，可使用线性、锯齿形或螺旋模式。每一扫描带可包含图像或一或多个片段。

对于此类扫描实施例，光学系统202可包括用于捕获晶片表面的至少一部分的多个图像(即，样本)的传感器。举例来说，光学系统202可包括由成像元件的一维阵列构成的线传感器，其中线传感器经配置以在对应于晶片201相对于光学系统202的速度的取样频率下对晶片201的图像进行取样，使得形成晶片201的连续图像。在扫描期间，经形成图像的维度(例如宽度)可对应于光学系统202的视野内的晶片201的部分。在此类实施例中，可将晶片的经扫描部分称为扫描带。线传感器可为电荷耦合装置(CCD)、时间延迟与积分(TDI)传感器(有效地为线传感器)或所属领域中已知的其它传感器。线传感器可经配置以使任何大小的片段成像。举例来说，线传感器可经配置以使在一个维度上具有100mm的大小的片段成像。以此方式，可在如下文中进一步描述的具有三个光学系统的检验系统下方在单一遍次中检验300mm晶片。

在其它实施例中，光学系统202包括经配置以捕获晶片201的片段的图像的2-D成像传感器。片段的大小及形状可由成像传感器的配置及/或沿着光学系统202的光学路径的孔径界定。在此类实施例中，成像传感器可为CCD、CMOS图像传感器或所属领域中已知的其它传感器。

在一个实施例中，可需要多个图像以形成晶片201的整个所要部分的图像。图像的片段可具有从大约0.15mm到大于100mm的尺寸。

虽然图2说明晶片201的前侧的检验，但检验系统200也可经配置用于晶片201的背侧检验或晶片201的前侧及背侧检验两者。在实施例中，光学系统201是相对于晶片201而定位以提供背侧检验。在另一实施例中，多个光学系统202是相对于晶片201而定位以提供晶片201的前侧及背侧检验两者。晶片201也可经翻转或以其它方式旋转以提供晶片201的前侧及背侧检验两者。

图4是根据本发明的另一实施例的另一系统400的俯视图。系统400包含光学系统402到404。光学系统402到404中的每一者可与图2的光学系统202相同。光学系统402到404中的每一者使可为弓状的晶片401上的扫描带405到407(使用虚线说明)成像。在一个实例中，每一扫描带405到407在x方向上可为大约100mm。举例来说，300mm直径的晶片401使用各自产生在x方向上为100mm的扫描带图像的三个光学系统402到404。每一扫描带405到407由多个片段409构成，如在具有虚线矩形的插图中所见。片段409中的每一者在检验期间由光学系统成像。可使用比图4中说明的更多或更少的片段409。

虽然片段409中的每一者在图4中被说明为在x方向上为100mm，但其它形状或尺寸是可能的。举例来说，片段可为正方形。片段的大小及形状可取决于光学系统的数目、所使用的光学系统的类型或光学系统中的传感器的类型而改变。

在图4的实施例中在扫描期间光学系统402到404或晶片401中的任一者相对于另一者移动。举例来说，可在y方向上实现移动。在一个特定实施例中，晶片401在y方向上移动而光学系统402到404保持固定。当晶片401在y方向上移动时，光学系统402到404使晶片402的表面上的扫描带(例如扫描带405到407)中的片段成像。晶片402将再次移动且光学系统402到404使晶片402的表面上的新片段成像。

虽然扫描带405到407被说明为包含多个片段409，但扫描带405到407也可为连续图像。

虽然在图4中说明三个光学系统402到404，但可使用更多或更少光学系统。更大数目的光学系统可实现用于成像的较小片段。较大数目的光学系统也可经配置以通过在每一成像步骤期间使晶片401的更多表面成像而增加处理量。

虽然在本文中未说明，但晶片表面上的片段409或扫描带405到407可重叠。

尽管晶片401弓起，图4中的片段409中的每一者的图像对于晶片表面的检验可为可接受的。取决于晶片401的形貌，光学系统402到404的场曲率可各自针对片段409被修改。场曲率的此修改可经个体化，使得即使在邻近片段409中光学系统402到404中的一或多者的场曲率也为不同的。

图5到7是晶片500及具有在晶片500的顶面上的对应位置的场曲率的横截面图。晶片500至少部分为弓状。如图5到7中的每一者中所见，说明在x-z平面中的晶片500的横截面图及在x-y平面中的晶片500的表面的对应视图。

在图5中，说明在x-y平面中的晶片500的表面上的第一片段。此第一片段的表面形貌502是弯曲的。通过改变光学系统501中的透镜元件的位置将使第一片段成像的光学系统501的场曲率调整为具有弯曲场深度503(使用虚线划出轮廓)。如图5中所见，表面形貌502落在弯曲场深度503内。

在图6中，说明在x-y平面中的晶片500的表面上的第二片段。第二片段中的表面形貌504是弯曲的且表面形貌504的曲率不同于表面形貌502。通过改变光学系统501中的透镜元件的位置将使第二片段成像的光学系统501的场曲率调整为具有弯曲场深度505(使用虚线划出轮廓)。如图6中所见，表面形貌504落在弯曲场深度505内。

在图7中，说明在x-y平面中的晶片500的表面上的第三片段。第三片段的表面形貌506是弯曲的且表面形貌506的曲率不同于表面形貌504或表面形貌502。通过改变光学系统501中的透镜元件的位置将使第三片段成像的光学系统501的场曲率调整为具有弯曲场深度507(使用虚线划出轮廓)。如图7中所见，表面形貌506落在弯曲场深度507内。

在图5到7中的每一者中，由光学系统501产生的图像可跨越片段的图像焦点对准。此至少部分归因于由光学系统501产生的弯曲场深度及通过调整光学系统501中的透镜元件的位置而基于每一片段的表面形貌修改场曲率。在实施例中，在±λ/20NA²内实现表面的聚焦，其中λ是光学系统501的平均波长且NA是光学系统501的数值孔径。

例如图2中的任选测绘系统208的测绘系统可用于产生表示晶片表面的形貌的数据。此类测绘系统可与控制器(例如图2中的控制器204)通信。以此方式，测绘系统可将含有形貌的数据传输到控制器且控制器从测绘系统接收形貌数据。在另一实施例中，来自测绘系统的形貌数据经存储以供检验系统稍后检索。测绘系统及检验系统可经配置以建立共同晶片坐标，使得当检验晶片时可利用对应晶片的形貌数据。举例来说，测绘系统及/或检验系统可经配置以利用激光束作为边缘探测器而建立晶片坐标。将根据本发明了解用于建立晶片坐标的其它技术。

在一些实施例中，例如图2中的检验系统200的检验系统包括形貌测绘系统且控制器从所包含的测绘系统接收形貌数据。形貌测绘系统及光学系统可放置于同一外壳中或经耦合外壳中以实现在相同遍次中实施测绘功能及成像功能。

测绘系统可使用一或多个测距仪以测量晶片表面在z方向上的相对偏转。针对被认为焦点对准的所得图像，晶片表面的形貌可为＜±λ/20NA²。举例来说，一或多个测距仪可包括范围照明源，例如(举例来说)用于测绘晶片表面的形貌的激光器。在实施例中，使用从晶片的表面反射的激光束的阵列测量晶片表面的形貌。举例来说，可使用三个激光束。测量经反射激光束的分离的改变及阵列的空间平移以确定形貌。经反射激光束的强度及定向可为算法中的输入以分析曲率、倾斜或晶片表面的其它形貌质量。可以晶片表面的形貌图的形式提供数据。

在图8中说明的测绘系统800的实施例中，使用由激光源803产生的三个激光束802的阵列测量晶片801的表面的形貌。激光束802可跨越晶片801的表面扫描。激光束802的经反射阵列被引导到检测器804。使用从晶片801的表面反射的激光束802确定形貌。例如与检测器804连接的控制器805的控制器可基于激光束802而确定形貌。测绘系统800可进一步包含用以对准或反射激光束802的镜。

测绘系统可使用所属领域的技术人员已知的其它方法。举例来说，显微图像的数字解译可用于产生晶片的形貌。在又另一实例中，例如电容表的电子传感器可用于产生晶片的形貌。

在图9中说明本发明的方法的实施例。在900中测绘晶片表面以确定形貌。一些或全部晶片表面可为非平坦的。在901中基于晶片表面的形貌而修改光学系统的场曲率，且在902中使晶片表面的片段成像。可藉由改变光学系统中的透镜元件的位置而修改场曲率。可针对不同片段重复此过程直到获得所要数目的图像或已使所要量的晶片表面成像。

可使用有形媒体执行本文中揭示的方法。举例来说，包括一或多个程序的非暂时性计算机可读存储媒体可用于在一或多个计算装置上执行本文中揭示的方法。

在具有测绘系统的检验系统的示范性实施例中，测绘系统经配置，使得在晶片的片段通过测绘系统时产生所述片段的形貌数据。测绘系统与控制器电通信，使得控制器接收所述片段的形貌数据。控制器利用形貌数据来改变光学系统中的透镜元件的位置以修改光学系统的场曲率，使得当片段在光学系统的视野中时光学系统可用于捕获片段的合意地聚焦的图像。因而，检验系统的控制器经配置以协调片段的形貌数据的使用与相同片段的图像捕获。当晶片由检验系统扫描时，以取样速率重复此过程。控制器时序可使得图像捕获滞后于形貌数据达一或多个片段。在其它实施例中，当晶片相对于光学系统在大体上相同位置中时确定形貌数据且捕获图像。

应注意，在利用TDI传感器用于图像捕获的情况下，控制器可改变光学系统中的透镜元件的位置以修改场曲率且适应多个片段的形貌。因而，邻近片段之间的形貌改变应足够小，使得每一片段保持于经修改(弯曲)场深度内。在形貌改变将阻止邻近片段的图像捕获的情况下，控制器可经配置以缩减TDI传感器中利用的传感器行的数目，从而牺牲图像亮度而换得图像清晰度。

不管是实时还是从存储器获得形貌信息，如果形貌信息指示需要对片段的调整(例如，因为在z方向上标注位移)，那么控制器引导对光学系统的场曲率的调整以适应位移(如果需要)。举例来说，第一透镜元件及第二透镜元件距第三透镜元件的距离可改变，此导致场曲率的改变。接着，光学系统移动到下一个片段且重复此过程直到扫描晶片表面的整个所要区域。

在一个实施例中，可在扫描期间持续修改光学系统的成像透镜的场曲率。

可在卡紧之后且在检验开始之前执行形貌数据的产生。此可允许形貌数据包含卡盘中的任何晶片下垂。也可在卡紧之前产生形貌数据。

可像素化由光学系统产生的图像。所得图像的像素大小可为微米级。举例来说，像素大小可等于或对应于晶片的0.1μm且聚焦度可小于1μm。其它像素大小或聚焦度为可能的。

当光学系统及晶片在扫描期间相对于彼此移动时，可实时完成场曲率的此调整。可通过针对每一片段使用较小视野从而最小化对场曲率的改变而实现较高检验处理量。也可通过最小化检验晶片的表面所需的片段数目而实现较高处理量。

本文中描述的系统及方法可用于任何类型的晶片的检验。举例来说，晶片可为半导体晶片或另一类型的晶片，例如用于制造LED、太阳能电池、磁盘、扁平面板或抛光板的晶片。也可检验其它对象，如所属领域的技术人员已知。本发明的实施例可经配置以检验可为大体圆形、大体矩形或其它形状的晶片。举例来说，晶片可为大体圆形半导体晶片。实施例可经配置以检验具有不同大小的晶片。在一些实施例中，晶片可具有例如100mm、200mm、300mm或450mm的直径及从大约500μm到1,000μm的厚度。在其它实例中，晶片可为具有从大约100平方mm到200平方mm的尺寸及从大约150μm到300μm的厚度的大体矩形太阳能电池。在另一实例中，本文中描述的系统及方法可用于检验半导体光掩模。

跨越晶片的弓起通常为平滑的具有低频率不规则性。弓状晶片可具有大体上似碗的形状。然而，弓起也可归因于晶片处理、晶片上的层，或导致特定区域中的应力或应变的晶片上的薄膜而为不规则的。不管传感器类型为何，本发明的实施例可经配置以充分检验甚至具有不规则弓起的晶片。

虽然已关于一或多个特定实施例描述本发明，但应理解，可在不背离本发明的范围的情况下，做出本发明的其它实施例。因此，认为本发明仅受随附权利要求书及其合理解译限制。

Claims (19)

1.一种检验系统，其包括：

光学系统，其用于捕获晶片的表面片段的图像，所述光学系统具有透镜元件，其中所述透镜元件的位置可经改变以修改场曲率；及

控制器，其经配置以：

接收所述晶片的所述表面的形貌数据；且

基于所述晶片的所述表面的所述形貌数据而改变所述透镜元件的位置，使得修改所述光学系统的所述场曲率，且所述片段中的每一者的图像跨越所述片段焦点对准。

2.根据权利要求1所述的检验系统，其进一步包括用于产生所述表面的所述形貌数据的测绘系统，其中所述测绘系统可操作地连接到所述控制器。

3.根据权利要求2所述的检验系统，其中所述测绘系统包括经配置以产生跨越所述晶片扫描的激光束的至少一个激光器。

4.根据权利要求1所述的检验系统，其中所述光学系统包括：

第一透镜元件，其具有正折射能力，所述第一透镜元件包括一或多个透镜；

第二透镜元件，其具有负折射能力，所述第二透镜元件邻近于所述第一透镜元件的成像侧，且所述第二透镜元件包括一或多个透镜；及

第三透镜元件，其具有正折射能力，所述第三透镜元件邻近于所述第二透镜元件的成像侧，且所述第三透镜元件包括一或多个透镜。

5.根据权利要求4所述的检验系统，其中所述第一透镜元件及所述第二透镜元件的相对折射能力使得来自无穷远处的对象的光线迹线在所述第二透镜元件与所述第三透镜元件之间的空间中大约平行于所述光学系统的光轴，且所述第一透镜元件及所述第二透镜元件相对于所述第三透镜元件可移动，以改变所述光学系统的所述场曲率而不改变所述光学系统的后焦距。

6.根据权利要求4所述的检验系统，其进一步包括与所述控制器通信的致动器，所述致动器经配置以改变所述第一透镜元件及/或所述第二透镜元件的所述位置。

7.根据权利要求1所述的检验系统，其进一步包括跨越所述晶片的维度而布置的额外光学系统。

8.根据权利要求1所述的检验系统，其进一步包括经配置以固持所述晶片的卡盘。

9.根据权利要求8所述的检验系统，其中所述卡盘包括边缘夹持卡盘。

10.根据权利要求1所述的检验系统，其进一步包括经配置以使所述晶片或所述光学系统中的一者相对于彼此移动的扫描系统。

11.一种非暂时性计算机可读存储媒体，其包括用于在一或多个计算装置上执行以下步骤的一或多个程序：

接收晶片的表面的至少一片段的形貌数据；且

基于所述形貌数据而修改光学系统的场曲率，使得所述表面的多个片段中的每一者的图像跨越所述片段焦点对准。

12.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读存储媒体，其进一步包括测绘晶片的所述表面以确定所述形貌数据。

13.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读存储媒体，其进一步包括使所述晶片或所述光学系统中的一者相对于所述晶片或所述光学系统的另一者移动。

14.一种检验方法，其包括：

在控制器处接收晶片的表面的至少一片段的形貌数据；

基于所述接收到的形貌数据而修改具有对应于所述片段的视野的光学系统的场曲率；及

使用所述经修改场曲率捕获所述片段的图像。

15.根据权利要求14所述的检验方法，其进一步包括通过使至少一个激光束跨越所述晶片的所述表面扫描而测绘所述表面以确定所述形貌数据。

16.根据权利要求14所述的检验方法，其中当扫描所述晶片时持续修改所述光学系统的成像透镜的所述场曲率。

17.根据权利要求14所述的检验方法，其进一步包括使所述晶片或所述光学系统中的一者相对于彼此移动。

18.根据权利要求14所述的检验方法，其进一步包括使用卡盘固持所述晶片。

19.根据权利要求18所述的检验方法，其中所述卡盘是边缘夹持卡盘。

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