CN109196351A - 计量设备和计量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检验衬底、尤其是衬底堆叠(14)的计量设备，具有下列特征：‑用于用声波来加载衬底、尤其是衬底堆叠(14)的第一衬底堆叠表面（）的声音加载装置；‑光学系统，具有：a)用于输出电磁辐射的来源(1)的来源，电磁辐射被分离成至少一个第一光路和第二光路，b)用于用第一光路来加载衬底、尤其是衬底堆叠(14)的衬底堆叠测量表面(14m)的装置，c)用于由第一光路和第二光路形成干涉辐射的干涉装置，和d)用于检测干涉辐射的探测器(5)；用于评估在探测器(5)处所检测的干涉辐射的评估装置。此外本发明涉及一种用于经接合的衬底、尤其是衬底堆叠(14)的计量方法，具有以下步骤、尤其以下流程：‑用声波来加载衬底、尤其是衬底堆叠(14)的第一衬底堆叠表面（），‑用从来源输出的电磁辐射的第一光路来加载已用声波加载的所述衬底、尤其是衬底堆叠(14)的衬底堆叠测量表面(14m)，由电磁辐射的第一光路和第二光路形成干涉辐射，在探测器(5)处检测干涉辐射，评估在探测器处所检测的干涉辐射。

Description

计量设备和计量方法

技术领域

本发明涉及一种根据专利权利要求1的计量设备以及一种根据专利权利要求6的对应的计量方法。

背景技术

现有技术中主要使用纯声学的测量方法，借助于所述测量方法，能够鉴于经接合的衬底堆叠的结构和/或故障方面来检查该经接合衬底堆叠。为了声音信号的耦入，大多将整个衬底堆叠放置于液体、尤其是水中。

另外，也存在如下电磁测量方法及设施，借助于所述电磁测量方法及设施，可测量衬底堆叠。在此，将电磁射束引入该衬底堆叠中且测量电磁射束的反射。在WO2012062343A1中公开一种这样的方法。

最大问题是用液体来润湿该衬底堆叠。这样的润湿出于各种原因是不期望的。首先，该衬底堆叠必须在从设施移除之后被干燥，且其次，液体可能侵入至衬底之间的界面中。

电磁测量方法具有缺点：信息受限于电磁射束的有限侵入深度。所述射束尤其是由于具有高吸收性的金属构件而仅侵入至该衬底堆叠的相对小的深度。此外，所反射的测量信号在离开衬底堆叠之后被明显减弱。此外，大多使用扫描（scannend/abtastend）方法，也即如下方法，其中该衬底堆叠完成相对于如下射束的相对移动，其中所述射束被清晰聚焦并且对该衬底射束进行扫描。所述相对移动极其费时且因此是高成本的。

发明内容

因此，本发明的任务是：说明一种计量设备及计量方法，利用所述计量设备及计量方法快速地、干燥地、高精度地、可靠地且低成本地进行衬底堆叠的检验。

利用专利权利要求1和6的特征解决所述任务。在从属权利要求中说明本发明的有利扩展方案。由说明书、权利要求和/或附图中所说明的至少两个特征组成的所有组合也落于本发明的范畴内。在所说明的值范围情况下，处于所提及的极限内的值也应该作为极限值被公开且能够以任意组合来被要求保护。

在此，本发明的基本思想是：尤其是同时地用声波和电磁波的第一光路、尤其是从衬底堆叠的不同侧、优选相对侧来对衬底堆叠执行加载。借助电磁波的并不被引导至衬底堆叠的第二光路和与第一光路的干涉形成来实现对衬底堆叠的测量/评估，尤其是鉴于缺陷处方面，其中所述第二光路尤其是与所述第一光路一起从来源发出的。

换言之，本发明尤其是教导一种设施及一种方法，以便通过(超)声激发及干涉测量来产生衬底堆叠的三维图像。

本发明适用于测量不与衬底堆叠连接的单个衬底。衬底堆叠的测量是优选实施方式。只要是参照衬底堆叠或描述衬底堆叠，该描述就也应适用于尤其单个的衬底。

衬底/衬底堆叠可具有任意的形状，但优选地是圆形的。衬底的直径尤其是行业标准化的。对于晶圆，行业通用直径为1寸、2寸、3寸、4寸、5寸、6寸、8寸、12寸和18寸。其他特定实施方式是矩形衬底，所谓的面板（Panel）。然而，根据本发明的实施方式可基本上运用（handhaben）每种衬底，而无关于其直径。由所述衬底构建的衬底堆叠具有与之相应的平均直径。

尤其是，衬底的平均厚度位于5000 μm与50 μm之间，优选地位于2500 μm与100 μm之间，更优选地位于1500 μm与200 μm之间，最优选地位于1000 μm与500 μm之间，至优选地约为750 μm。

本发明尤其是涉及用于衬底堆叠的测量、尤其是缺陷处探测的设施及方法。本发明优选地为声光方法。在声光方法中，声波尤其全面地在衬底堆叠固定表面的第一衬底堆叠表面处耦入。所产生的声波通过衬底堆叠来传播直至与第一衬底堆叠表面相对的第二衬底堆叠表面，即衬底堆叠测量表面。局部不同的、尤其是能够单个操控的声波优选地沿着衬底堆叠表面产生。

由先前产生且经加宽的射束(第一光路)的多个部分射束来检测衬底堆叠测量表面的由声波引发的局部改变(尤其是变形和/或振动)。通过优选地使用干涉仪，可引起初级射束(第二光路)尤其通过平行化来与经反射的次级射束(第一光路)叠加。通过射束的宽度产生平面干涉图样，该干涉图样能够由探测器、尤其是CCD探测器来检测并记录。

通过尤其局部变化的超声波激发来依序得出大量干涉图像，所述干涉图像能够通过数学算法被换算为所测量的衬底堆叠的三维图像。尤其是，能够通过三维图像来识别缺陷处。

根据本发明，能够优选地放弃液浴。最多地，进行衬底堆叠的平坦侧的空间上受限的润湿。

由于至少主要在一个步骤中(即，在不扫描衬底堆叠的情况下)和/或全面地执行的检测，不需要对该衬底堆叠的点状扫描。

本发明描述用于对象、尤其是衬底堆叠的尤其是缺陷处的无损测量的设施及方法。在本出版物的其余部分中，将仅述及多于一个的衬底堆叠。

本发明由在接下来所描述的多个元件组成，所述多个元件每个本身来看都可被视为独立的发明并被公开：

声音加载装置、尤其是声音样本架，

尤其也被构造为声音样本架的声音加载装置，用于产生声波并对衬底堆叠加载所产生的声波。根据本发明，声波优选地是超声波。根据本发明，兆声波(Megaschallwelle)或次声波的产生也是可设想的。先前提及的声波的频率范围的过渡是流畅的。

针对次声波的根据本发明优选的频率范围位于0.001 Hz与16 Hz之间，优选地在0.01 Hz与16 Hz之间，更优选地在1 Hz与16 Hz之间，最优选地在5 Hz与16 Hz之间。

针对兆声波的根据本发明优选的频率范围位于400 kHz与2 MHz之间，优选地在600 kHz与2 MHz之间，更优选地在1 MHz与2 MHz之间，最优选地在1.5 MHz与2 MHz之间。

针对超声波的根据本发明的优选频率范围位于16 kHz与1 GHz之间，优选地在100kHz与1 GHz之间，更优选地在1 MHz与1 GHz之间，最优选地在500 MHz与1 GHz之间。

在一般实施方式中，声音样本架产生在0.0001 Hz与1 GHz之间的振动。

为了产生衬底堆叠的3D结构的映像，尤其是使用超过一个频率，优选地整个频带。

声音加载装置优选地被构造，使得其可以空间分辨的方式（ortsaufgeloest）产生声波、尤其通过提供多个声源，所述多个声源优选地以阵列的形式、更优选地以相位阵列(phased array)的方式来布置。各个声源优选地是点状的。这样的点状声源可通过对应电路来联接和/或聚焦成线声源、面声源或图样声源（Musterschallquellen）。尤其是，通过直接操控声源也能够实现针对性地产生特定的声波波前。

声音加载装置(尤其是声音样本架)优选地由基体及多个尤其对称布置的声源组成。声源优选地以网格状方式布置。

声源可具有任意的形状。声源的横截面尤其是

• 矩形、优选地正方形或

• 三角形或

• 六边形或

• 圆形。

声源尤其是

• 电的声音发生器、尤其是压电元件和/或

• 液压的声音发生器和/或

• 气动的声音发生器和/或

• 磁性的声音发生器和/或

• 电容式操控的薄膜。

根据本发明优选地使用压电元件。

声源根据本发明的有利实施方式被构造为能够单独操控。尤其是，由此得出如下可能性：产生在所发射的声波和/或不同声波形状的序列之间的相位关系。

在根据本发明的极特别优选的实施方式中，声源被安装于凸块样本架的凸块上或凸块中。凸块样本架是特殊类型的样本架，其中衬底、尤其是衬底堆叠并不全面地放在凸块上而是被放在多个尤其是对称分布的凸起上。

例如在出版物WO2015113641A1中公开此类型的样本架，就此而论参照该出版物。

声音加载装置、尤其是声音样本架优选地拥有耦合介质通道，耦合介质可经由所述耦合介质通道被引入声源与衬底堆叠之间。耦合介质信道可以处于声音样本架的每个任意位置处，但优选地处于边缘处或处于周边与声源之间，以便不损及以网格状方式布置的声源的布置。耦合介质通道优选地对称布置。

根据有利实施方式，声音加载装置具有用于容纳耦合介质的空间，该空间可通过衬底堆叠封闭。该空间与衬底堆叠相对地由声音发生器并且在侧面由环绕的接板（Steg）来限定。

按照根据本发明的另一实施方式，声音样本架拥有固定装置，利用所述固定装置来将衬底堆叠固定于声音样本架上或能够固定于声音样本架上。优选地，首先利用固定装置来固定衬底堆叠并且之后引入耦合介质。由此确保：衬底堆叠一方面被固定，而另一方面理想地经由耦合介质连接至声源。先前引入的耦合介质可能在整个固定面上分布并且使得通过固定装置来进行的固定变得困难或者甚至防止通过固定装置来进行的固定。固定装置可定位于声音样本架上的每个任意位置处，但优选地定位于边缘处、尤其是在衬底堆叠下方，以便不损及以网格状方式布置的声源的布置。固定装置优选地被对称布置。

固定装置可尤其是以下元件：

• 真空固定件和/或

• 黏性表面固定件(尤其可切换的黏性表面固定件)和/或

• 静电固定件和/或

• 磁性固定件和/或

• 机械固定件(尤其是夹具)。

声音样本架优选地拥有装载销钉（Ladestift），能够利用所述装载销钉在声音样本架上装载和卸载衬底堆叠。装载销钉可定位于声音样本架的每个任意位置处，但优选地定位于边缘处，以便不损及以网格状方式布置的声源的布置。装载销钉优选地对称布置。

声音样本架优选地设计为平移台（Translationstisch）或可固定于平移台上。在声音样本架与根据本发明的、在下文中进一步更详细描述的(尤其是构造为上部结构的)光学系统之间能够实施相对移动。相对速度尤其是大于1 μm/s、尤其大于1 mm/s，更优选地大于1 cm/s。通过声音样本架与光学上部结构之间的相对移动可以达成提高分辨率，其中所述光学上部结构更准确来说是进行测量的部分射束场（Teilstrahlenfeld）。进行扫描的测量由于相对移动的可能性而是可能的。在此，在探测器处所收集的强度信息被与声音样本架的x-y位置相关联。例如可设想的是对空间上聚焦的初级射束PB"的使用，该初级射束PB"不被加宽至衬底堆叠的整个尺寸。因此，仅从衬底堆叠的小的部分区来获得信息。然而，通过相对移动还是可以测量整个衬底堆叠。此类型的2D扫描方法可带来增大的分辨率的优点，但自然比整个衬底堆叠的瞬时/直接测量要更慢。

如果希望完全放弃相对移动且如果不使用衬底堆叠的全面辐照，那么也可利用空间上限定的射束来扫描衬底堆叠表面。为此，整个光学系统优选地被设计用于扫描。

声音加载装置、尤其是声音样本架能够以持续运行或脉冲运行的方式被运行。持续运行被理解为：在无中断或具有可忽略的小中断的情况下在时间上持续地使用声源。脉冲运行被理解为：一次性地、尤其是短间地使用声源，接着是不使用声源的时间间隔。根据本发明，脉冲运行是优选的。

声音加载装置、尤其是声音样本架，优选地各个声源尤其是以脉冲运行的方式尤其在如下频率范围中工作，所述频率范围在1 Hz与0.1 MHz之间、优选地在10 Hz与10,000Hz之间、更优选地在25 Hz与5000 Hz之间、最优选地在50 Hz与2500 Hz之间、至优选地在100 Hz与1000 Hz之间。

耦合介质(可选的)

在声音载入期间尤其是由耦合介质组成的耦合介质层位于声源与第一衬底堆叠表面之间。耦合介质优选地通过耦合介质通道被引入。耦合介质至少主要地(优选完全地)覆盖声源和待加载的衬底堆叠表面。耦合介质尤其可以是以下介质其中一个或多个：

• 固体，和/或

• 流体、尤其是

。 气体、优选地为

• 纯气体，或

• 气体混合物，优选空气

。 液体、尤其是

• 纯液体或

• 液体混合物

。 悬浮微粒和/或

。 悬浮液

作为耦合介质，优选地使用水、尤其是蒸馏水。

根据本发明，耦合介质层的厚度尤其小于5 mm，优选地小于1 mm，更优选地小于1μm，最优选地小于1 nm。

根据本发明，耦合介质层的厚度尤其是至少与应该被相互耦合的衬底堆叠固定表面的和声音样本架表面的、尤其是声源表面的粗糙度的总和一样大。粗糙度作为平均粗糙度、均方根粗糙度或平均粗糙度深度被说明。对于平均粗糙度、均方根粗糙度及平均粗糙度深度所确定的值一般针对相同的测量线段或测量面来区分，但处于相同数量级。因此，耦合介质层的厚度至少与衬底堆叠固定表面的和声音样本架表面的、尤其是声源表面的粗糙度的总和一样大、尤其是该总和的至少2倍大，更优选地至少3倍大，还更优选地至少5倍大，最优选地至少10倍大。

可替代地，尤其是耦合介质层的厚度被选择，使得至少主要地、优选完全地避免触碰衬底堆叠固定表面及声音样本架表面。

在极特别优选的实施方式中，可完全放弃使用耦合介质层。优选地，当由声源和第一衬底堆叠表面进行的声波传输在没有值得一提的限制情况下、尤其是没有强度损失或散射的情况下进行，则这是该情况。尤其是，衬底或衬底堆叠的固定将是如此良好的，使得声源与第一衬底堆叠表面之间的接触被最大化。这在真空固定件和具有极小粗糙度的平滑表面情况下尤其是该情况。

光学系统

根据本发明，光学系统至少由如下组成：尤其是单个的电磁辐射来源；用于加载衬底堆叠的衬底堆叠测量表面的装置；用于由第一光路和第二光路形成干涉辐射的干涉装置；和用于检测干涉辐射的探测器。

初级射束作为源射束离开电磁辐射的来源。由衬底堆叠测量表面反射的、尤其通过衬底堆叠的根据本发明的振动所更改的射束更改而被称为次级射束。尤其是，初级射束通过分束器被分成第一光路和第二光路。可替代地，所述两个光路可以尤其通过两个优选同步地切换的来源来分开输出。第一光路作为测量射束被偏转/对准到衬底堆叠测量表面上，并且在反射之后作为次级射束被引导到探测器。在击中到探测器上之前，次级射束与第二光路/参考射束结合（vereinen）。在此，优选地发生初级射束和次级射束的干涉。

光学系统可通过任意的其他光学元件扩展，所述光学元件可用于影响、尤其转向、分离、平行化初级射束和/或次级射束或第一和/或第二光路。对此主要包含以下光学元件其中的一个或多个或者包括以下光学元件其中一个或多个的组合：

• 移相器掩膜，

• 微镜阵列(DMD)，

• 棱镜，

• 透镜，尤其是

。 折射透镜

• 几何透镜，尤其是

• 凸透镜

• 凹透镜，

• 凸凹透镜，

。 衍射透镜，尤其是菲涅尔(Fresnel)透镜

• 镜，尤其是

。 冷光镜，

。 抛物面镜，

。 椭圆镜，

• 准直器。

• 分束器

根据本发明优选地使用以下光学元件：

• 透镜

• 分束器镜

尤其是，使用透镜以便加宽初级射束的直径。特别有利的是，在初级射束反射之后使用相同透镜来用于减小次级射束的直径。

根据本发明，折射透镜和/或菲涅尔透镜尤其用于射束加宽和/或射束压缩。

镜优选地用作干涉仪的部分，以便在更长或更短路径上使射束干涉。尤其是可使用冷面镜以便过滤红外线辐射，以使得红外线辐射并不对衬底堆叠不必要地加热。

准直器优选地直接安装于来源之后，以便保证射束的平行化。

来源

来源是电磁源。电磁辐射可以是完全不相干的或在时间上和/或空间上相干的。相干长度尤其是大于1 μm，优选地大于100 μm，更优选地大于1 mm，至优选地大于100 mm。

来源优选地在脉冲模式中运行。在脉冲模式中，并不连续地而是以脉冲方式输出光子。脉冲时间尤其是小于1 s，优选地小于1 ms，更优选地小于1 μs，至优选地小于1 ns。

来源的功率尤其是大于1 mW，优选地大于100 mW，更优选地大于1 W，最优选地大于100 W，至优选地大于1000 W。

由来源所发射的电磁辐射优选地具有在10 nm与2000 nm之间、优选地在10 nm与1500 nm之间、更优选地在10 nm与1000 nm之间、至优选地在10 nm与500 nm之间、至优选地在10 nm与400 nm之间的范围中的波长。特别优选的波长为635 nm及532 nm。特别优选地使用白光源，其发射整个频带长度的电磁辐射。于是，所使用的所有光学元件和/或探测器必须被设计用于白光光源。

探测器

探测器尤其是构造为平板探测器。平板探测器优选地是CCD探测器。探测器尤其具有在1 Hz与1 MHz之间、优选地在10 Hz与100000 Hz之间、更优选地在20 Hz与10,000 Hz之间、最优选地在30 Hz与1000 Hz之间、至优选地在40与100 Hz之间的读取频率。在此情况下，所述读取频率被理解为探测器每秒能够读取的全干涉图像的数目。

探测器的水平像素分辨率尤其是大于10像素/cm，优选地大于100像素/cm，更优选地大于1000像素/cm，最优选地大于10000像素/cm，至优选地大于100000像素/cm。

探测器的垂直像素分辨率尤其是大于10像素/cm，优选地大于100像素/cm，更优选地大于1000像素/cm，最优选地大于10000像素/cm至优选地大于100000像素/cm。

两个像素之间的距离尤其是位于0.1 μm与100 μm之间，优选地位于0.5 μm与50 μm之间，更佳地位于1 μm与25 μm之间，最佳地位于2.5 μm与10 μm之间，更最佳为5 μm。

优选实施方式

在根据本发明的所有实施方式中，尤其是存在如下可能性：执行光学系统与声音加载装置和/或声音样本架之间的相对移动。因为光学系统由多个部分或光学元件组成，声音样本架的主动移动是优选的。

声音样本架优选地在固体板、尤其是花冈岩板上移动。固体板有助于振动阻尼。光学系统尤其是相对于相同的固体板来固定或固定在相同固体板上。在根据本发明的还更优选的实施方式中，光学系统关于第二固体板来被固定，其中第二固体板与第一固体板尽量地、尤其是完全地解耦。由此，振动被理想地屏蔽，所述振动通过在第一固体板上进行移动的声音样本架形成。

在根据本发明的第一实施方式中，根据本发明的设施至少由如下组成：尤其是相干的电磁源、参考装置（Referenz）、分束器、探测器、用于加宽和分离射束的光学元件和根据本发明的声音样本架。

在根据本发明的此第一实施方式中，声音样本架被固定。通过所述固定，特别刚性的实施方式在没有通过声音样本架的移动而可能造成的振动的情况下是可能的。

在根据本发明的第二实施方式中，根据本发明的设施至少由如下组成：尤其是相干的电磁源、参考装置、分束器、探测器、用于加宽且分离射束的光学元件和可移动的声音样本架。

在根据本发明的第二实施方式中，声音样本架可以执行相对于光学系统的相对移动。由于声音样本架在尤其是固体的板上移动的可能性，实现由透镜场产生的部分射束之间的部分区的扫描。

过程

在根据本发明的过程的第一实施方式中，如下地进行衬底堆叠的检测/测量，其中各个过程步骤作为本发明的独立步骤被公开。

在第一过程步骤中，将衬底堆叠装载于声音样本架上。装载优选地利用机器人来全自动地或半自动地进行或手动地进行。如果声音样本架拥有优选存在的装载销钉，则将衬底堆叠放置于装载销钉上且通过降低装载销钉而将衬底堆叠降低至基体的固定表面上。如果声音样本架不拥有装载销钉，则将衬底堆叠直接放置于固定表面上。

在可选的第二过程步骤中，衬底堆叠的固定借助固定装置来进行。真空入口优选地用于固定，其尤其一体地被并入声音样本架中。通过真空入口来进行尤其是在衬底堆叠下侧上执行的相对简单的固定。在此，固定尤其是以点状方式来进行，使得还能够在声音样本架与衬底堆叠之间引入耦合介质。在特别优选的实施方式中，衬底堆叠固定表面和声音样本架的固定表面是平坦的，使得能够完全放弃用于有效声音传输的耦合介质。

在另一可选的第三过程步骤中，将耦合介质引入衬底堆叠与声源之间、尤其是引入到通过声音样本架的形状所构造的空间中。优选地通过尤其是一体地构造于声音样本架中的耦合介质通道引入耦合介质。也可设想的是，经由自己的外部馈送装置，诸如软管、注射器或喷嘴来引入耦合介质。

第二和第三过程步骤可以在顺序中调换或至少部分同时地执行。尤其可以有利的是，首先将耦合介质施加到固定表面上，接着放置衬底堆叠，并且如若期望和/或需要然后才执行固定。

在第四过程步骤中，由声源产生的声源图样或不同声源图样的序列尤其穿过耦合介质来被耦入到衬底堆叠中。声源图样或声源图样的序列优选地以软件和/或硬件和/或固件的方式来预编程。在根据本发明的特别优选的实施方式中设置软件，其容许声源及因此一个或多个声源图样的任意编程。软件应是用户友好的，拥有对应的图形用户界面且容许尤其通过图形元素对声音样本架的尽可能简单地编程。尤其是，应该能够对每个声源单独说明：该声源在何时间点发出声音信号并且以怎样的强度来发出所述声音信号。在一种优选实施方式中，可以产生且存储不同声源图样。软件在一个或多个经定义的触发时间点操控声音样本架的各个声源并且因此产生多个声音信号。因此产生的声音信号彼此结合/叠加成尤其不均匀的声波前。

在第五过程步骤中，声波前尤其经由耦合介质耦入到衬底堆叠中且通过其传播。因为在不同材料中的声音速度不同并且声波前通过至少部分地尤其在缺陷处不均匀的衬底堆叠，声波波前在直至衬底堆叠测量表面的途中尤其是局部地被改变/变形。声波波前的变形与如下陈述含义相同：声波波前的不同部分在不同时间点到达衬底堆叠测量表面。一旦声波波前的一部分撞击于衬底堆叠测量表面上，其便激发环境以形成振动。所述振动又在第一光路击中到衬底测量表面上时影响该第一光路的电磁射束。

在第六过程步骤中，与声波波前的产生或声波波前到衬底堆叠中的耦入同时地产生电磁辐射或由来源发出电磁辐射。电磁辐射被加宽、由分束器分裂且部分地被反射到参照上(第二光路)。未反射到参考装置上的射束(第一光路)在其至衬底堆叠测量表面的途中被加宽且通过透镜场分裂成部分射束。

各个部分射束由于衬底堆叠测量表面的相应的局部振动状态而以局部不同的方式、尤其是时间上偏移的方式被反射回分束器。此处，发生被分离的射束的叠加/(再)结合。在探测器处记录因此产生的干涉图样。

优选地，在预定义时间间隔之内针对每个尤其是顺序地引发的声音信号来记录多个干涉图像。针对不同声音信号来重复根据本发明的过程步骤四至六尤其至少一次，优选地至少两次，更优选地至少四次。也能够设想的是，在一次性地被耦入到衬底堆叠中的声音信号的衰减期间记录多个干涉图像。

在最后的/第七过程步骤中，评估所储存的干涉图像以便识别可能的缺陷处。

衬底堆叠的卸载在根据本发明的最后的、第八过程步骤中进行。

在所有光学路径中可安装不同滤波器。在优选实施方式中，使用半影滤波器和/或极化滤波器。此外，可安装用于完全中断光学路径的滤波器，以便通过依序接通和关断各个光路来获得待评估的干涉图像的更容易的划界。也能够设想对于专业人员已知的满足合乎目的的特性的所有其他滤波器。

本发明可以要么作为独立模块要么作为群集（Cluster）中的模块来应用。如果本发明用作独立模块，则尤其是一方面对衬底堆叠的制造或处理并且另一方面对衬底堆叠的测量的分离能够被执行。因此变得可能的是，经多个国家来构建过程链，其中该衬底堆叠在一个国家中被生产并在另一国家中被测量。如果根据本发明的实施方式是群集的部分，则可在相同位置处执行衬底堆叠的制造及其测量。因此，尤其变得可能的是，提早识别衬底堆叠的制造中的潜在错误，以便将该衬底堆叠输送到修正过程。

尤其是，此类型的群集可具有以下模块其中的一个或多个：

• 按照根据本发明的实施方式的计量设施

• 接合器

• 剥离器，尤其是

。 用于分离预接合物的设施，尤其是

• WO2013091714A1覆层设施，尤其是

。 旋涂设施

。 喷涂设施

。 PVD设施

。 CVD设施

• 显影剂

• 清洗设施

• 等离子体设施

• 溅镀设施

• 对准设施

• 印刷设施。

只要根据设备的特征包含或描述方法特征，所述根据设备的特征就应以根据方法公开的方式而适用并且反之亦然。

附图说明

随后，参照附图来对本发明的示例性的实施方式进行阐述。在所述附本发明的其他优点、特征和实施方式从接下来的附图描述以及专利权利要求和所属图中得出。其中：

图1a示出根据本发明的声音样本架（Schallprobenhalter）的第一实施方式的示意性俯视图，

图1b示出第一实施方式的示意性横截面图，

图2a示出根据本发明的声音样本架的第二实施方式的示意性俯视图，

图2b示出第二实施方式的示意性横截面图，

图3示出具有放大片段的根据本发明的设施/设备的实施方式的示意性侧视图，

图4示出时间t1的干涉图样的示意图，

图5示出三个不同表面点的振幅的时间改变的示意性视图，

图6a示出振动的表面点在其振动最大值处的示意性、放大视图，

图6b示出振动的表面点在其振动零点交叉处的示意性、放大视图，

图6c示出振动的表面点在其振动最小值处的示意性、放大视图，

图6d示出表面点的振幅改变的示意性视图，和

图7示出根据本发明的过程的流程图。

在图中，使用相同组件符号标记相同组件或具有相同功能的组件。

具体实施方式

图1a示出声音样本架7 (声音加载装置)的根据本发明的第一实施方式的示意性俯视图，该声音样本架7由尤其是以网格状方式布置的多个单个声源9组成。声音样本架7的基体8具有完全平坦的(即，直至侧边缘平坦的)基体表面8o。在基体8中，优选地存在多个尤其是贯穿基体8的耦合介质通道10和/或固定装置11和/或装载销钉12。

耦合介质通道10和/或固定装置11和/或装载销钉12在基体表面8o上的任意分布是可设想的，即，也在声源9之间。然而，优选地，耦合介质通道10和/或固定装置11和/或装载销钉12在周边被装上，以便获得声源9的无缝/无中断的场。

图1b示出声源9的声源表面9o优选地以与基体表面8o齐平的方式布置，尤其被并入到基体表面8o中并与基体表面8o一体地构造。

图2a示出声音样本架7'的根据本发明的第二优选实施方式的示意性俯视图，该声音样本架7'由尤其是以网格状方式布置的多个单独的声源9组成。基体8'具有基体表面8o'，该基体表面8o'具有基底8b和在侧面尤其是完全环绕地包围基底8b的接板15。因此，基体8'尤其形成用于容纳耦合介质13的空间。耦合介质13可经由耦合介质通道10来输送、尤其是以受控于控制装置的方式。

多个耦合介质通道10和/或固定装置11和/或装载销钉12优选地处在基体8'中。耦合介质通道10和/或固定装置11和/或装载销钉12在基体表面8o'上，也即也在声源9之间的分布是能够设想的。然而，优选地，在周边安装耦合介质通道10和/或固定装置11和/或装载销钉12，以便获得声源9的无缝场。优选地，耦合介质通道10和/或固定装置11和/或装载销钉12布置在接板15与声源9之间。

接板15的任务在于，将经由耦合介质通道10引入的、尤其是液态的耦合介质保持在基体表面8o'上。

图2b示出：声源9的声源表面9o优选地布置为与基体表面8o'齐平和/或与基底8b齐平，尤其是并入基体表面8o'中且与其一体地构造。

图3示出根据本发明的设施21 (设备)的实施方式。设施具有尤其是相干的来源1。来源1被构造用于输出电磁辐射，其中该输出受控于控制装置(未示出)。设施21被如此构造，使得电磁辐射部分地被偏转到衬底堆叠14的衬底堆叠测量表面14m上。为此，尤其是，衬底堆叠14在于衬底堆叠测量表面14m相对置的衬底堆叠固定表面14o处布置并固定在声音样本架7上。

电磁辐射应作为初级射束PB被引导至尤其是半透明的分束器3以用于将初级射束PB分离为第一光路和第二光路。为此，如果初级射束PB为了分离而被优化，则是有利的。多个光学元件优选地位于来源1与分束器3之间，所述多个光学元件平行化和/或加宽来源1的初级射束PB (放大直径)。对此尤其包含准直器(未示出)和/或以及透镜2、2'。

尽可能被平行化的初级射束PB接着击中到分束器3上，该分束器3将初级射束分裂/划分成两个部分射束，即，被反射且被转向尤其90°的参考射束PB' (第二光路)和被透射的测量射束PB'' (第一光路)。

设施21具有至少一个参考装置4。参考装置4优选地是平面镜。参考装置4的任务在于，将(平行的)参考射束PB' 尤其是至少主要地、优选完全地反射回分束器4上。被反射回的参考射束PB'再次击中到分束器4上，其中该射束又被分离成经透射部分射束及经偏转部分射束。在根据本发明的特殊实施方式中，参考装置4可位于测量射束PB''的光路中。此类型的干涉仪被称为“远端集成式干涉仪（distal integrated interferometer）”。

透射通过分束器3的测量射束PB''优选地再次通过多个光学元件加宽、尤其加宽至待测量的衬底堆叠14的大小。透镜场6优选地位于为此使用的光学元件、尤其是透镜2'''与衬底堆叠14之间。透镜场6将测量射束PB''的部分聚焦到面向透镜场并且尤其是平行于透镜场6布置的衬底堆叠测量表面14m上。因此，透镜场6的每个透镜产生部分射束16，该部分射束16检测衬底堆叠测量表面14m上的测量点。

由衬底堆叠测量表面14m反射的辐射作为在特性、尤其是形状上改变且受声音样本架的声波影响的次级射束SB返回至分束器3。在分束器处，对参考射束PB'和次级射束SB造成干涉。因此，设施21被如此构建，使得第一光路和第二光路的运行时间一致，从而使其同时间再次返回至分束器3。

探测器5记录以能够评估的、尤其是经数字化的形式的干涉图像。优选地，探测器5被构造为平板探测器，更优选地构造为CCD平板探测器。

图3示出衬底堆叠固定表面14o与声源表面9o之间的交叉点的放大图，其中所述声源表面尤其齐平地延伸或形成声源平面。声源表面9o与固定表面8o相应地 (或在使用根据图2的声音样本架7'的情况下与固定表面8o'相应地)被代替。

粗糙度R_14o及R_9o的总和必须小于间隔d1，使得耦合介质可理想地且尤其是完全将衬底堆叠固定表面14o与声源表面9o耦合。间隔d1是声源表面9o的最深位置与衬底堆叠固定表面14o的最深位置之间的距离。

可替代地，尤其是，耦合介质层的厚度被如此选择，使得至少主要地、优选完全地避免触碰衬底堆叠固定表面和声音样本架表面。

图4示出在时间t1在探测器5处记录的示意性干涉图像。能够识别最大值17和最小值18。在时间t1，衬底堆叠测量表面14m上的点p1正通过最大值17，而点p8同时正通过最小值18。点Pn正通过过零。最小值与过零之间的对比度难以示出并且不能够容易识别。

在时间间隔Δt内针对每个所引发的声音信号记录多个这样的干涉图像。每时间间隔Δt所记录的干涉图像的数目被称为采样率。采样率尤其是等于1，优选地大于5，更优选地大于10，最优选地大于20，至优选地大于100。

图5示出具有四个不同曲线的图表。横坐标是按时间刻度的。时间刻度的数量级尤其是位于毫秒范围内，优选地在微秒范围内，最优选地在纳秒范围内。第一曲线是触发曲线。触发曲线由触发信号20组成，该触发信号20说明时间t0，在时间t0，声音样本架经由耦合介质13将声源9的声波19耦入到衬底堆叠14中。这同时也是时间间隔Δt的开始。

三个其他曲线表示在衬底堆叠测量表面14m的三个点p1、p8和pn处的所测量的振幅变化过程。可见，在时间t1的各个点的振幅可以在数值和正负符号（Vorzeichen）方面不同。因此，振动在振幅和相位方面从点至点区分。

图6a至图6d示出例如在进行振动的衬底堆叠测量表面14m的点p1处的在振幅最大值、振幅过零及振幅最小值的三个状态中的时间变化过程。声波19在图6a中示意性地示出，其作为声波波前的部分到达衬底堆叠测量表面14m。

在图6b至图6c中，于是能够识别出，完整振动反复的两个其他状态。在图6d中示出图6a至图6c的振幅曲线。

图6a示出处于如下状态中的衬底堆叠测量表面14m上待测量的点的示意性放大图，在该状态中，从衬底堆叠固定表面14o到达的声波19造成衬底堆叠测量表面14m的局部凸形变形/膨胀。由于所述膨胀，部分射束16的光子比在下文中提及的根据图6b和图6c的情况中更早击中到衬底堆叠测量表面14m上。由于提前的反向散射，所述光子更早到达分束器3且相应地与经反射的参考射束PB' (第二光路)干涉。

图6b示出处于如下状态中的衬底堆叠测量表面14m上待测量的点的示意性、放大图，在该状态中，局部衬底堆叠测量表面14m尚未膨胀。

图6c示出处于如下状态中的衬底堆叠测量表面14m上待测量的点的示意性、放大图，在该状态中，从衬底堆叠固定表面14o到达的声波19造成衬底堆叠测量表面14m的局部凹形变形/膨胀。由于所述膨胀，部分射束16的光子比根据图6a及图6b的已讲述的情况中更晚击中到衬底堆叠测量表面14m上。由于延迟的反向散射，所述光子更晚到达分束器3且相应地与经反射的参考射束PB' (第二光路) 干涉。

图6d示出衬底堆叠测量表面14m的点p1处的完整振幅振动。

图7示出根据本发明的过程的流程图。在根据本发明的第一过程步骤101中，将衬底堆叠14装载到声音样本架7、7'上。在存在装载销钉12情况下，则该装载优选地通过将衬底堆叠14放置于延长的装载销钉12上而进行。衬底堆叠14可手动或自动尤其通过机器人来装载。

在根据本发明的可选的、第二过程步骤102中，将衬底堆叠14固定于声音样本架7、7'上。所述固定利用为此而设置的固定装置11来进行。

在根据本发明的接下来的第三过程步骤103中，尤其经由耦合介质通道10将耦合介质13施加到基体8、8'的固定表面8o、8o'上。在此，耦合介质13侵入到衬底堆叠固定表面14o与固定表面8o、8o'之间的边界表面中且因此产生边界层，该边界层用作声音样本架7、7'与衬底堆叠14之间的声学接触。

在根据本发明的第四过程步骤104中，在根据本发明的声音样本架7、7'中产生声源图样。尤其是，该产生通过单独操控声源9而进行。声源9通过硬件和/或软件和/或固件来被操控并且以经限定的振幅和相位来发射各个声源。通过叠加各个声源信号，得出根据本发明的声波波前，该声波波前侵入到衬底堆叠14中。

在根据本发明的第五过程步骤105中，声波波前通过衬底堆叠14且在此通过衬底堆叠14中出现的不均匀性而被改变。声音速度主要取决于声音所通过的材料。声波波前在其至衬底堆叠测量表面14m的途中通过不同材料、尤其也通过缺陷处（英文void（空隙））来被改变，必要时多次被改变。一旦声波波前到达衬底堆叠测量表面14m，则声波波前激发衬底堆叠测量表面14m振动。由于不均匀的声波波前，振动是局部不同的。尤其是，可通过根据本发明的实施方案来测量如下衬底或衬底堆叠，所述衬底或衬底堆叠对于电磁辐射而言是不透明的。优选地使用红外线辐射，以便对硅衬底进行透视，但其并不穿透金属。通过使用声波，可以容易地透视所有类型的材料，尤其是金属、陶瓷、聚合物、玻璃、半导体等。

在根据本发明的第六过程步骤106中，衬底堆叠测量表面14m的测量借助干涉而进行。尤其是，电磁辐射的发射可尤其利用声源9的激活来触发。由于光传播比声音快出许多倍而保证：在衬底堆叠固定表面14o处进入的声波到达衬底堆叠测量表面14m之前，电磁辐射处于衬底堆叠测量表面14m处。因此，相对于第四过程步骤同步地或仅仅稍有时间延迟地控制第五过程步骤。

在来源1中产生电磁辐射。多个光学元件、尤其是两个光学器件2和2'产生经加宽初级射束PB（英文：primary beam（初级束流））。经加宽的初级射束PB击中到分束器3上且被分裂成经反射的参考射束PB' (第二光路)和经透射的测量射束PB'' (第一光路)。经反射的参考射束PB'又由参考装置4 (尤其是镜)反射回分束器3，其在此与次级射束SB干涉。

经透射的测量射束PB''通过其他光学元件、尤其是两个光学器件2''和2'''再次被加宽、尤其加宽至待测量的衬底的大小。在重新加宽之后，经透射的测量射束PB''通过透镜场6分裂成聚焦于衬底堆叠测量表面14m上的部分射束16。部分射束16根据衬底堆叠测量表面14m的拓扑地在不同时间被反射且因此以不同时间差返回至分束器3。

在反射后，因此进行带有振动信息的次级射束SB至分束器3的返回。此处，次级射束SB与由参考装置4所反射的参考射束PB'干涉成干涉射束IB。由探测器5探测干涉射束IB。在探测器5处得出干涉图样。在探测器5处记录的干涉图样表示在定义的时间t时衬底堆叠测量表面14m的拓扑，尤其以作为相位图来编码的方式。

经阻尼的振动在有限的时间间隔Δt之后进入如下状态，在所述状态中振幅过低，使得可述及振动的结束。根据本发明，针对每个所引发的声音图样来测量对于预给定的时间间隔Δt的所有干涉图样。

通过根据本发明的测量过程，提供衬底堆叠测量表面14m的拓扑的振动的信息，其中所述信息可以利用所引发的声音图样来产生。

尤其是以不同声音图样来重复根据本发明的过程步骤104至106多次。在时间间隔Δt之内的经测量干涉图样的序列被明确地分配给产生其的声音图样。

在根据本发明的第七过程步骤107中，使用声音图样和干涉图像以便计算衬底堆叠14的构造。

衬底堆叠14的卸载在根据本发明的第八过程步骤108中进行。

过程步骤107和108也可以并行地或彼此调换地发生。

附图标记列表

1 来源

2、2'、2''、2''' 透镜

3 分束器

4 参考装置

5 探测器

6 透镜场

7、7' 声音样本架

8、8' 基体

8o、8o' 基体表面

9 声源

9o 声源表面

10 耦合介质通道

11 固定装置

12 装载销钉

13 耦合介质

14 衬底堆叠

14o 衬底堆叠固定表面

14m 衬底堆叠测量表面

15 接板

16 部分射束

17 振幅或相位最大值

18 振幅或相位最小值

19 声波

20 触发信号

21 设施

d1 耦合介质层厚度

R_9o 声源表面粗糙度

R_14o 衬底堆叠表面粗糙度

PB、PB'、PB" 初级射束

SB 次级射束

IB 干涉射束。

Claims (11)

1.一种用于检验衬底、尤其是衬底堆叠(14)、优选地经接合衬底堆叠(14)的计量设备，所述计量设备具有下列特征：

声音加载装置，所述声音加载装置用于，用声波(19)来加载所述衬底、尤其是所述衬底堆叠(14)的第一衬底堆叠表面，

光学系统，所述光学系统具有

a) 来源(1)，用于输出电磁辐射，所述电磁辐射被分离成至少一个第一光路和第二光路，

b) 用于用所述第一光路来加载所述衬底的、尤其是所述衬底堆叠(14)的衬底堆叠测量表面(14m)的装置，

c) ，用于由所述第一光路和所述第二光路形成干涉辐射的干涉装置；和

d) 探测器(5)，所述探测器用于检测所述干涉辐射，

评估装置，所述评估装置用于评估在所述探测器(5)处所检测的所述干涉辐射。

2.如权利要求1所述的设备，所述设备具有用于将所述电磁辐射分离成所述第一光路和所述第二光路的分束器(3)。

3.如上述权利要求中任一项所述的设备，其中所述声音加载装置具有至少一个、优选多个尤其是能够分开操控的声源(9)。

4.如上述权利要求中任一项所述的设备，其中所述声音加载装置包括用于尤其沿着所述声源(9)的声源表面(9o)固定所述衬底堆叠(14)的固定装置(11)。

5.如上述权利要求中任一项所述的设备，其中能够在所述声音载入装置与所述第一衬底堆叠表面之间将耦合介质引入。

6.一种用于检验衬底、尤其是衬底堆叠(14)、优选地经接合衬底堆叠(14)的计量方法，所述方法具有以下步骤、尤其以下流程：

用声波来加载所述衬底、尤其是所述衬底堆叠(14)的第一衬底堆叠表面，

用从来源(1)输出的电磁辐射的第一光路来加载已用声波加载的所述衬底、尤其是所述衬底堆叠(14)的衬底堆叠测量表面(14m)，

由所述电磁辐射的所述第一光路和第二光路形成干涉辐射(IB)，

在探测器(5)处检测所述干涉辐射，

评估在所述探测器(5)处所检测的所述干涉辐射。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述第一光路被如此调整，使得完全由所述第一光路来检测所述衬底堆叠测量表面(14m)。

8.如权利要求6或7中任意一项所述的方法，其中所述第一光路和所述第二光路被同时产生并在分束器(3)处被分离。

9.如权利要求6至8中任意一项所述的方法，其中在所述第一光路在所述衬底堆叠测量表面(14m)处的反射之后所述第一光路和所述第二光路尤其在所述分束器(3)处结合并且被转向至所述探测器(5)。

10.如权利要求6至9中任意一项所述的方法，其中通过至少一个、优选地多个尤其是能够分开操控的声源(9)来进行加载声波(19)。

11.如权利要求6至10中任意一项所述的方法，其中产生声音图样的序列，所述声音图样的分别形成的所述干涉辐射(IB)被检测并且被一起评估，其中所述声音图样尤其是不同的。