CN108140594B - 用于半导体晶片检验的成像性能优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示检验系统及用于调整/优化所述检验系统的成像性能的方法。检验系统可包含：光学组件，其经配置以将检验光传送到受验体；及检测器，其经配置以至少部分基于传送到所述受验体的所述检验光而获得所述受验体的图像。所述检验系统还可包含与所述光学组件及所述检测器通信的处理器。所述处理器可经配置以：基于由所述检测器获得所述受验体的所述图像而测量所述光学组件的像差；及调整所述光学组件以补偿所述像差的变化。

Description

用于半导体晶片检验的成像性能优化方法
相关申请案的交叉参考
本申请案根据35U.S.C.§119(e)规定主张2015年8月28日申请的序列号为62/211,288的美国临时申请案的权益。所述序列号为62/211,288的美国临时申请案的全文特此以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明大体上涉及检验系统领域，且特定来说，本发明涉及半导体晶片检验系统。
背景技术
例如硅晶片及其类似者的薄抛光板是现代技术的极其重要部件。例如，晶片可是指用于制造集成电路及其它装置的半导体材料的薄片。
晶片经受缺陷检验，且随着晶体管密度增大，对晶片检验系统的成像性能的要求还会提高。因此，需要解决可影响(或损及)检验系统的成像性能的因素以满足日益提高的性能要求。
发明内容
本发明是针对一种检验系统。所述检验系统可包含：光学组件，其经配置以将检验光传送到受验体；及检测器，其经配置以至少部分基于传送到所述受验体的所述检验光而获得所述受验体的图像。所述检验系统还可包含与所述光学组件及所述检测器通信的处理器。所述处理器可经配置以：基于由所述检测器获得的所述受验体的所述图像而测量所述光学组件的像差；及调整所述光学组件以补偿所述像差的变化。
本发明的另一实施例是一种检验系统。所述检验系统可包含：光学组件，其经配置以将检验光传送到晶片；及检测器，其经配置以至少部分基于传送到所述晶片的所述检验光而获得所述晶片的图像。所述检验系统还可包含与所述光学组件及所述检测器通信的处理器。所述处理器可经配置以：测量所述光学组件的像差；及调整所述光学组件以补偿所述像差的变化。
本发明的额外实施例是针对一种用于调整检验系统的成像性能的方法。所述方法可包含：通过光学组件将检验光传送到受验体；至少部分基于传送到所述受验体的所述检验光而获得所述受验体的图像；基于所述受验体的所述图像而测量所述光学组件的像差；及调整所述光学组件以补偿所述像差的变化。
应了解，上文一般描述及下文详细描述两者仅供例示及说明且未必限制本发明。并入本说明书中且构成本说明书的部分的附图说明本发明的标的物。描述及图式一起用于解释本发明的原理。
附图说明
所属领域的技术人员可通过参考附图来优选地理解本发明的众多优点，其中：
图1是描绘根据本发明的实施例而配置的检验系统的框图；
图2是描绘可发生于检验系统中的焦点移位的图解；
图3是描绘经配置以用于调整检验系统的成像性能的示范性方法的流程图；
图4是描绘可应用于检验系统的一些示范性调整的图解；及
图5是描绘压力变化对检验系统的影响的图解。
具体实施方式
现将详细参考附图中所说明的所揭示标的物。
根据本发明的实施例是针对检验系统及用于调整/优化所述检验系统的成像性能的方法。图1是描绘根据本发明的实施例而配置的示范性检验系统100的框图。
如图1中所展示，检验系统100可包含经配置以使检验光104朝向检验受验体(例如晶片)112传送的一或多个光学组件(例如透镜)102。检验系统100还可包含经配置以基于传送到晶片的检验光104而获得晶片112的至少一部分的图像的一或多个检测器106。在一些实施方案中，检测器106可利用自动聚焦光108来帮助获得图像。应注意，需要自动聚焦光108及检验光104的焦平面重叠来最大化成像性能。
现参考图2，图中展示描绘可发生的焦平面移位的示范性情况。移位可由发生于光学组件102处的透镜加热引起，其可相对于自动聚焦光108的有效焦距而改变检验光104的有效焦距。如果此移位未被补偿，那么其可引起可影响检验系统100的成像性能的劣化。
因此，根据本发明的实施例而配置的检验系统100可包含一或多个处理器110，其经配置以实施经设计以解决劣化来调整/优化检验系统100的成像性能的方法。处理器110可经实施为专用处理单元、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或各种其它类型的处理器或处理单元。在一些实施例中，处理器110可经实施为独立组件。替代地，处理器110可经实施为检验系统100的嵌入式计算组件。
图3是描绘经配置以用于调整/优化检验系统100的成像性能的示范性方法300的流程图。如图3中所展示，可在步骤302中将检验光传送到检验受验体且可在步骤304中至少部分基于传送到受验体的检验光而获得受验体的至少一个图像。接着，可在测量步骤306中测量光学组件102的像差(例如透镜像差)。在一些实施例中，测量步骤306可通过分析从参考/测试芯片114收集的图像来测量像差，参考/测试芯片114可移动地或固定地定位于检测器106的视场中且由固持机构116固持以使其与晶片112共面。替代地及/或另外，可使用波前传感器或其类似者来测量像差，且应了解，可在不背离本发明的精神及范围的情况下利用其它测量技术来帮助测量光学组件102的像差。
在已测量光学组件102的像差的情况下，可实施补偿步骤308来补偿像差的任何变化。在一些实施例中，已知为影响光学组件102的像差的参数的一或多个像差操纵器可经选择性调整以改变光学组件102的像差来补偿变化，这又可帮助减少焦点移位且改进检验系统100的成像性能。像差操纵器可包含(例如)经配置以调整慧形像差、线性像散及/或横向色差的透镜偏轴操纵器。还可通过调整置物台位移(其又可调整焦点)或通过调整玻璃板的厚度以补偿轴向色差来操纵像差。
可预期，可由处理器110周期性地实施方法300以调整检验系统100的成像性能来使检验系统100的成像性能保持于规定误差允许范围内。图4是描绘随时间变化的可应用于检验系统100的一些示范性调整的图解。更具体来说，曲线400展示归因于透镜加热的焦平面随时间变化的简化描绘。使用曲线402来描绘用于检验的实际焦平面。应注意，用于检验的实际焦平面可经调整以大体上遵循曲线400。可预期，调整的粒度可在不背离本发明的精神及范围的情况下变动。
可预期，尽管已将归因于透镜加热而发生的焦点移位呈现为可影响检验系统100的成像性能的因素，但透镜加热仅为此类因素的一个实例。可预期，检验系统100的成像性能可归因于透镜加热、压力变化、温度变化及其它因素变化而改变。例如，图5是描绘压力变化对检验系统100的成像性能的影响的图解。
如图5中所展示，压力波动(例如风暴期间的压力变化)可引起导致以下事实的像差：检验光104中的λ低到λ高范围内的不同波长可聚焦于不同位置处。如果不补偿此类型的焦点移位，那么其可引起可影响检验系统100的性能(尤其是检验系统100执行宽带检验时的性能)的劣化。
可预期，上文所描述的方法300可用于有效补偿由压力波动引起的成像性能劣化。更具体来说，可在测量步骤306中测量像差(此实例中的不同波长之间的焦点差)且可实施补偿步骤308来补偿测量像差。如果测量步骤306确定特定波长λ的焦点被移位(例如)一定量，那么补偿步骤308可应用更改波长相依光学路径长度的操纵器(例如玻璃板或环境折射率变化)来补偿所述移位。
还可预期，上文所描述的方法300可用于有效补偿由透镜加热及压力波动以及其它因素引起的成像性能劣化。应了解，例如透镜加热及压力波动的因素仅供说明且不意在限制。可预期，可在不背离本发明的精神及范围的情况下以类似于上文所描述的方式的方式解决由其它因素引起的成像性能劣化。
可进一步预期，可基于先前知识及/或从过去检验收集的历史数据而对检验系统100的成像性能劣化建模。如果可产生足够准确模型来将劣化预测为针对给定光模的时间、温度及压力的函数，那么操纵器可经相应调整以补偿预测劣化且无需在检验期间进行测量，这可节省时间且减少检验系统100的拥有成本。
另一方面，如果认为基于先前知识及/或从过去检验收集的历史数据而产生的模型不够准确(例如，假设曲线400归因于各种原因而无法用于作出足够准确预测)，那么检验期间仍需要测量，且曲线400可用作评价函数来帮助确定何时触发方法300的一或多个步骤。例如，假设从建模获知：透镜像差归因于透镜加热而在Y分钟时期内显著变化。可在从最近测量以来逝去的时间量接近Y分钟标记时使用此信息及性能要求来触发方法300。可预期，可周期性地触发方法300来使检验系统100的成像性能保持于规定误差允许范围内。还可预期，可在不背离本发明的精神及范围的情况下连续地、间歇地、响应于预定事件、响应于预定调度、响应于用户请求或命令、或其组合而触发方法300。
应从上文了解，根据本发明而配置的检验系统及方法可有效解决可影响(或损及)检验系统的性能的各种因素。可在开始每一检验时测量及调整像差以优化检验系统的成像性能。还可在检验期间测量及调整像差以使误差保持于允许范围内以提供可在各种操作条件中了解的特征。
应理解，尽管上述实例将晶片称为检验受验体，但根据本发明而配置的检验系统不受限于检验晶片。根据本发明而配置的检验系统还可在不背离本发明的精神及范围的情况下应用于其它类型的受验体。用于本发明中的术语“晶片”可包含用于制造集成电路及其它装置以及其它薄抛光板(例如磁盘衬底、规块及其类似者)的半导体材料的薄片。
据信，将从以上描述了解本发明的系统及设备及其许多伴随优点，且应明白，可在不背离揭示标的物或不牺牲其所有材料优点的情况下对组件的形式、构造及布置作出各种改变。所描述的形式仅为解释性的。

Claims (17)

1.一种检验系统，其包括：
光学组件，其经配置以将检验光传送到受验体；
一或多个透镜偏轴操纵器，其经配置以当所述光学组件的像差大于选定像差水平时，调整所述光学组件，其中所述一或多个透镜偏轴操纵器的调整将引导通过所述光学组件的所述检验光的焦平面移位到与自动聚焦光的焦平面重叠；
检测器，其经配置以至少部分基于传送到所述受验体的所述检验光而获得所述受验体的图像；及
处理器，其与所述光学组件及所述检测器通信，所述处理器经配置以：
当所述光学组件的像差即将超过选定像差水平时，产生模型以确定阈值时间，其中所述阈值时间是在所述一或多个透镜偏轴操纵器的一或多个控制参数的测量发生之后逝去的时间量；
经由所述一或多个透镜偏轴操纵器的调整来调整所述光学组件以在所述阈值时间对所述受验体的检验之前将所述光学组件的所述像差减小到所述选定像差水平之内；以及
在所述阈值时间对所述受验体的检验期间：
测量所述一或多个控制参数以确定所述光学组件的所述像差是否在所述选定像差水平之内，其中所述一或多个控制参数是基于时间、功率、温度或压力中的至少一者；且
一旦确定所述光学组件的所述像差大于所述选定像差水平，经由所述一或多个透镜偏轴操纵器的调整来调整所述光学组件以对大于所述选定像差水平的所述光学组件的所述像差进行补偿。
2.根据权利要求1所述的检验系统，其中所述受验体包含晶片。
3.根据权利要求2所述的检验系统，其中所述受验体进一步包含参考芯片，所述参考芯片经配置以定位于所述检测器的视场中且经配置以被固持成使得在将所述检验光传送到所述晶片时所述参考芯片与所述晶片共面。
4.根据权利要求3所述的检验系统，其中所述处理器经配置以基于由所述检测器获得的所述参考芯片的图像而测量所述光学组件的所述像差。
5.根据权利要求1所述的检验系统，其中所述处理器进一步经配置以将所述光学组件的所述像差建模为时间、功率、温度或压力中的所述至少一者的函数。
6.根据权利要求5所述的检验系统，其中所述处理器进一步经配置以基于时间、功率、温度或压力中的所述至少一者确定所述阈值时间。
7.一种检验系统，其包括：
光学组件，其经配置以将检验光传送到晶片；
一或多个透镜偏轴操纵器，其经配置以当所述光学组件的像差大于选定像差水平时，调整所述光学组件，其中所述一或多个透镜偏轴操纵器的调整将引导通过所述光学组件的所述检验光的焦平面移位到与自动聚焦光的焦平面重叠；
检测器，其经配置以至少部分基于传送到所述晶片的所述检验光而获得所述晶片的图像；及
处理器，其与所述光学组件及所述检测器通信，所述处理器经配置以：
当所述光学组件的像差即将超过选定像差水平时，产生模型以确定阈值时间，其中所述阈值时间是在所述一或多个透镜偏轴操纵器的一或多个控制参数的测量发生之后逝去的时间量；
经由所述一或多个透镜偏轴操纵器的调整来调整所述光学组件以在所述阈值时间对所述晶片的检验之前将所述光学组件的所述像差减小到所述选定像差水平之内；以及
在所述阈值时间对所述晶片的检验期间：
测量所述一或多个控制参数以确定所述光学组件的所述像差是否在所述选定像差水平之内；
一旦确定所述光学组件的所述像差大于所述选定像差水平，经由所述一或多个透镜偏轴操纵器的调整来调整所述光学组件以对大于所述选定像差水平的所述光学组件的所述像差进行补偿。
8.根据权利要求7所述的检验系统，其进一步包括：
参考芯片，其经配置以定位于所述检测器的视场中且经配置以被固持成使得在将所述检验光传送到所述晶片时所述参考芯片与所述晶片共面。
9.根据权利要求8所述的检验系统，其中所述检测器进一步经配置以至少部分基于由所述光学组件传送的所述检验光而获得所述参考芯片的图像，且其中所述处理器进一步经配置以基于由所述检测器获得的所述参考芯片的所述图像而测量所述光学组件的所述像差。
10.根据权利要求7所述的检验系统，其中所述处理器进一步经配置以将所述光学组件的所述像差建模为一或多个变量的函数。
11.根据权利要求10所述的检验系统，其中将所述光学组件的所述像差建模为时间、功率、温度或压力中的至少一者的函数。
12.根据权利要求11所述的检验系统，其中所述处理器进一步经配置以基于时间、功率、温度或压力中的所述至少一者确定所述阈值时间。
13.一种用于调整检验系统的成像性能的方法，所述方法包括：
通过光学组件将检验光传送到受验体，其中一或多个透镜偏轴操纵器经配置以当所述光学组件的像差大于选定像差水平时，调整所述光学组件，其中所述一或多个透镜偏轴操纵器的调整将引导通过所述光学组件的所述检验光的焦平面移位到与自动聚焦光的焦平面重叠；
至少部分基于传送到所述受验体的所述检验光而获得所述受验体的图像；
当所述光学组件的像差即将超过选定像差水平时，产生模型以确定阈值时间，其中所述阈值时间是在一或多个透镜偏轴操纵器的一或多个控制参数的测量发生之后逝去的时间量；
经由所述一或多个透镜偏轴操纵器的调整来调整所述光学组件以在所述阈值时间对所述受验体的检验之前将所述光学组件的所述像差减小到所述选定像差水平之内；以及
在所述阈值时间对所述受验体的检验期间：
测量所述一或多个控制参数以确定所述光学组件的所述像差是否在所述选定像差水平之内，其中所述一或多个控制参数是基于时间、温度或压力；且
一旦确定所述光学组件的所述像差大于所述选定像差水平，经由所述一或多个透镜偏轴操纵器的调整来调整所述光学组件以对大于所述选定像差水平的所述光学组件的所述像差进行补偿。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述受验体包含参考芯片且其中基于所述参考芯片的图像而测量所述光学组件的所述像差。
15.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括：
将所述光学组件的所述像差建模为所述时间、温度或压力的函数。
16.根据权利要求15所述的方法，其进一步包括：
至少部分地基于所述时间、温度或压力的函数而确定所述阈值时间。
17.根据权利要求7所述的检验系统，其中所述一或多个控制参数是基于时间、温度以及压力。
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