CN1920540A - 检测晶片表面的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及检测晶片表面的装置和方法，其中，多个窄带光谱从所述晶片的所述表面成像。

Description

检测晶片表面的装置和方法

技术领域

本发明涉及检测晶片表面的装置和方法，其中取得晶片表面的图像来进行检测，所述图像由多个窄带光谱组成。

背景技术

上述类型的装置与方法可从US 6,847,443 B1中得知。在文中，晶片表面被具有多个窄带光谱的光源照明，其中用于使晶片表面成像的摄像机具有对应于窄带光谱的中心频率的感光度最大值。

因此本发明的目标在于提供一种最优化的装置与方法，其优于所属领域中起初描述的状态。

发明内容

通过权利要求1中所定义的装置和如权利要求2所定义的方法实现所述目标。在附属权利要求中定义本发明的有利实施例。

根据本发明，在用于检测晶片的第一装置中解决所述目标，其中所述第一装置包括用于以至少一个宽带光谱照明晶片成像区的照明构件和具有探测器用于基于照明使晶片成像区多色成像的光学成像构件；且通过使成像构件包括滤光片组合来选择多个宽带光谱而解决所述目标。在上述配置中，可基于照明取得晶片表面的额外的全多色图像。

根据本发明，同样通过用于检测晶片表面的第二装置解决上述目标，其中所述第二装置包括用于以多个窄带光谱照明晶片成像区的照明构件和具有检测器用于基于照明使晶片成像区多色成像的光学成像构件；且通过使照明构件或成像构件包括用于均化光谱强度的滤光片组合而解决上述目标。一般而言，所述多个窄带光谱具有不同的强度。这可能导致用于最强光谱范围的检测器过分驱动。通过均化多个窄带光谱的强度，对于一个或一个以上光谱可避免对检测器的过分驱动。

根据本发明，另外在用于检测晶片表面的第三装置中解决所述目标，其中所述第三装置包括用于以多个窄带光谱照明晶片表面成像区的照明构件，和具有检测器用于基于照明使晶片成像区多色成像的光学成像构件；且通过使照明构件与成像构件经过配置以用于明视场成像而解决所述目标。尤其对于明视场成像而言，使用多个窄带光谱的照明具有特定优势。在带有半透明层的多层系统中，能够识别通过显著干扰的软轮廓描绘，意即在层厚度变化的删除。由于光的带宽更小且因此相干性更强，所以干扰效应的可见度在薄层上大量提高。优选地，同样供给最初和最后提到的装置，其中照明构件或成像构件包括滤光片组合，其均化光谱的强度。

适当地，滤光片组合将具有更短波长的光谱更大程度地衰减。通常，照明构件产生具有更高强度的波长更短的光谱。由于上述滤光片组合的缘故，光谱变为相同的强度水平。这将确保成像构件以均匀而且并不过于驱动的方式检测光谱。

有利地，照明构件和成像构件经过配置用于明视场成像。因此，第一与第二装置可通过组合以窄带光谱的照明和明视场成像来提供其全部的益处，如上文所解释。

有利地，照明构件包括三个激光器。这是有利的，因为能够以节约成本的方式提供不同波长的窄带光谱。

尤其有利的是，照明构件包括多色光源和用于选择窄带光谱的滤光片组合。

如此描述的照明构件的实施例与带有激光器的实施例相比是有利的，因为窄带光谱的宽度能够由滤光片组合决定而不是由激光器固定地提供。如果窄带光谱具有最小宽度以防止待检测表面上存在斑点则为有利的。可将连续宽带热电子发射或弧光灯用作多色光源，和具有不连续光谱的灯一样，例如高压水银蒸汽灯。使用具有不连续光谱的灯，滤光片组合仅需阻挡不合需要的光谱线。这简化了滤光片选择。

理想地，窄带光谱在红色、绿色和蓝色的可见范围内。光谱同样可全部或部分在UV或IR范围内。这是有利的，因为可将便宜的传统摄像机芯片用作检测器。此外，可直接形成可见图像而无需求助于假色。

根据本发明另一实施例，窄带光谱具有小于20nm的光谱宽度，尤其小于10nm，尤其小于5nm，尤其小于1nm。随着带宽变得更小，光的相关性增加。干扰效应在薄层上的可见度提高。已证明大约10nm的光谱宽度尤其有利。这在就明视场成像而言的薄层系统中允许基本上不连续的波长存在充分的干扰。

根据一个实施例，检测器为摄像机。例如，摄像机可包括RGB CCD芯片。

根据另一实施例，检测器为三芯片摄像机。三芯片摄像机包括光束分裂器，用于将待检测光束分为随后被三个独立芯片检测的三个光谱范围。颜色分裂器能够(例如)根据红色、绿色及蓝色来分光。三芯片摄像机能够达到高于单芯片摄像机的分辨率。

根据优选实施例，成像构件具有对应于照明构件光谱的感光度峰值。这是有利的，因为摄像机的感光度与所提供的照明光相匹配。

根据本发明，最初提到的目标在检测晶片表面的方法中解决，所述方法包括以下步骤：

-用至少一个宽带光谱照明晶片的成像区，

-基于所述照明使成像区的多个窄带光谱成像。

根据本发明，最初提到的目标在检测晶片表面的第二方法中解决，所述方法包括以下步骤：

-将多个窄带光谱均化为共同的强度范围，

-用均化的窄带光谱照明晶片的成像区，

-基于所述照明使成像区成像。

根据本发明，最初提及的目标同样通过提供以下步骤在第三方法中解决：

-以第一角度用多个窄带光谱照明晶片的成像区

-基于所述照明以晶片相对于第一角度反射的角度使成像区成像，因此实现明视场图像。

在上述三种方法中实现了关于对应装置所提到的优势。

上述方法的有利实施例与装置的有利实施例类似。

附图说明

在下文中将参看示范性实施例的图示更详细地描述本发明。在个别图式中，相同的参考数字始终指代相同的元件。

图1为根据本发明的装置的侧视图。

图2为根据本发明的另一装置的侧视图。

图3展示带有RGB滤光片的第一照明构件。

图4展示带有波选择光束分裂器的第二照明构件。

图5展示带有RGB反射滤光片的第三照明构件。

图6展示带有三个激光源的第四照明构件。

具体实施方式

图1为根据本发明用于检测晶片10表面的装置的侧视图。照明构件30照明晶片10的成像区12，所述成像区通过成像构件50成像。通过成像构件50所成的图像在图像处理单元(未图示)中被处理并评估。图像处理单元与电脑系统(未图示)集成，所述电脑系统还通过传输构件20在成像区下方的方向21与22内控制晶片的移动。或者，控制照明和成像光束而保持晶片固定同样是可行的。照明构件30包括，使照明束路径32通过分光镜34重定向基本上垂直于晶片10的表面进入成像区12。成像构件50包括具有透镜的摄像机51，经由通过分光镜而基本上垂直于晶片表面的成像光束路径52使晶片10的成像区12成像。照明构件30进一步包括位于光源31与分光镜34之间的滤光片组合33。

在另一替代实施例中，并不使用滤光片组合33，而是可以将滤光片组合53配置在分光镜34与成像构件50的摄像机51之间。作为另一替代，滤光片组合也可配置于分光镜与成像区之间。这些配置的组合同样为可行的。

滤光片33或其上述替代配置具有参看图3所述的作用，而且仅透射在红、绿和蓝范围中的三个窄带光谱。用于三个透射光谱的滤光片33或其替代配置具有从红到蓝降低的透射率，使得红光光谱的透射率高于绿光光谱而蓝光光谱的透射率低于绿光光谱。在照明构件30中并不使用具有滤光片33的滤光片组合，如下文参看图4所示，同样可以使用如下文参看图4至图6所示的光束处理或统一。或者，在UV或IR范围中的个别或所有光谱同样可行。对于所展示的所有配置，在365nm(UV)、550nm(绿)和905nm(IR)之间的范围内的波长同样可行。也可使用2个、4个或者更多窄带光谱。

所示配置通过配置用于光垂直入射的明视场检测。照明构件30用在红、绿和蓝范围内的三个窄带光谱垂直地从上方在成像区12中照明晶片10的表面。成像构件50垂直地从上方使由在成像区12中所反射通过分光镜34的光形成的图像成像。由于明视场检测配置的缘故，通过照明构件入射到成像区12上的光与成像区内的透明薄层相干扰。以此方式可通过干扰效应检测层厚度偏差以及光密度偏差。

基本上，所述配置同样可经过修改用于暗视场检测。

与图1类似，图2为根据本发明的装置的侧视图。然而，在此，用以倾斜角度入射的光实现明视场配置。照明构件30的光源31以一角度辐射照明束32穿过滤光片组合33到晶片10上的光致抗蚀剂层11上。成像构件50的摄像机51记录以同一角度在光致抗蚀剂层上反射的照明束。

作为所示配置的替代，滤光片组合33可作为滤光片组合53配置于成像光束52内而非照明光束内。

图3展示最初参看图1提到的照明构件以及滤光片33的示意图。照明构件30包括光源31，例如白光LED或水银蒸汽灯。收集器302使光源31的辐射形成为穿过RGB干扰滤光片331的照明束32。RGB干扰滤光片仅透射红、绿和蓝范围内的三个窄带光谱。邻近吸收滤光片332略微衰减绿光光谱且稍微更多地衰减蓝光光谱。吸收滤光片332的吸收在所述光谱范围上向更短波端持续增加。吸收滤光片332同样可配置于成像光束内或用于波长分裂的配置的上游或用于波长分裂的配置内。

图4展示带有波长选择分光镜的照明构件30。照明构件30包括多色光源31，例如白光LED或水银蒸汽灯。收集器302形成照明束32。照明束32相继地入射到两个分色镜342上。第一分光镜反射红光和更长波的光，而第二分光镜阻挡蓝光和更短波的光。中间、绿光范围内的波长基本上不受影响地穿过两个镜。蓝光束与红光束通过镜被重定向成平行于初始照明束32。因此形成蓝、绿和红波长范围内的三个平行光束。这三个光束穿过相应滤光片，蓝滤光片348用于蓝光束、绿滤光片347用于中间绿光束且红滤光片346用于红光束。红、绿和蓝滤光片各自仅分别透射在其红、绿或蓝范围内的少量光谱。红、绿和蓝滤光片的下游为三个平行窄带部分光束。这些部分光束通过镜441和分色镜342再次统一为统一的照明束32。透镜303可插入照明束内用于形成光束。

图5展示带有RGB反射滤光片的使用多个窄带光谱用于照明的照明构件。照明构件30的光源31(例如白光LED或水银蒸汽灯)将照明束32通过收集器302与镜352辐射到RGB反射滤光片351上。后者仅将红、绿和蓝范围内的三个窄带光谱反射到另一镜352上，镜352引导光束进入成像构件的透镜303内。照明束32作为适合于以红、绿和蓝范围内的三个窄带光谱照明成像区的光束离开透镜303。

图6展示带有三个激光器的照明构件30。使用镜341和分色镜342使红色激光器361、绿色激光器362和蓝色激光器363的光束重叠以形成统一照明束32，所述照明束穿过透镜303以适合于成像区。除了使用三个激光器，同样可使用具有相应波长的三个LED及收集器。

所示配置与方法主要用于晶片的所谓宏观检测。然而其并不仅限于此。

Claims (22)

1、一种用于检测晶片表面的装置，其特征在于其包括：

照明构件，用于以至少一个宽带光谱照明所述晶片的成像区；

带有检测器的光学成像构件，用于基于照明使所述晶片的所述成像区多色成像；和

提供于所述成像构件的滤光片配置，用于选择多个窄带光谱。

2、根据权利要求1所述的用于检测晶片表面的装置，其特征在于其中所述的成像构件的所述照明构件具有滤光片配置，均化所述宽带光谱的强度。

3、根据权利要求1所述的用于检测晶片表面的装置，其特征在于其中所述的滤光片配置将更短波的光谱更大程度地衰减。

4、根据权利要求1所述的用于检测晶片表面的装置，其特征在于其中所述的照明构件和所述成像构件通过配置用于明视场成像。

5、根据权利要求1所述的用于检测晶片表面的装置，其特征在于其中所述的照明构件包括三个激光器。

6、根据权利要求1所述的用于检测晶片表面的装置，其特征在于其中所述的照明构件包括多色光源和用于选择所述窄带光谱的所述滤光片配置。

7、根据权利要求1所述的用于检测晶片表面的装置，其特征在于其中所述的窄带光谱在红色、绿色和蓝色的可见范围内。

8、根据权利要求1所述的用于检测晶片表面的装置，其特征在于其中所述的窄带光谱包括小于20nm的光谱宽度，尤其小于10nm，尤其小于5nm，尤其小于1nm。

9、根据权利要求1所述的用于检测晶片表面的装置，其特征在于其中所述的检测器为摄像机。

10、根据权利要求1所述的用于检测晶片表面的装置，其特征在于其中所述的检测器为三芯片摄像机。

11、根据权利要求1所述的用于检测晶片表面的装置，其特征在于其中所述的成像构件具有对应于所述照明构件的所述宽带光谱的感光度峰值。

12、一种检测晶片表面的方法，其特征在于其包括以下步骤：

将多个窄带光谱均化为共同的强度范围；

用至少一个宽带光谱照明所述晶片的成像区；和

基于照明从所述成像区使多个所述窄带光谱成像。

13、根据权利要求12所述的检测晶片表面的方法，其特征在于其中以第一角度用多个所述窄带光谱照明所述晶片的所述成像区，且藉由所述晶片以相对于所述第一角度反射基于照明的所述成像区。

14、根据权利要求12所述的检测晶片表面的方法，其特征在于其中在均衡化步骤期间，更短的波长更大程度地衰减。

15、根据权利要求12所述的检测晶片表面的方法，其特征在于其中所述的成像为明视场模式。

16、根据权利要求12所述的检测晶片表面的方法，其特征在于通过三个激光器进行照明。

17、根据权利要求12所述的检测晶片表面的方法，其特征在于其中通过多色光源及用于选择所述窄带光谱的滤光片配置进行照明。

18、根据权利要求12所述的检测晶片表面的方法，其特征在于其中所述的窄带光谱在红色、绿色和蓝色的可见范围中选择。

19、根据权利要求12所述的检测晶片表面的方法，其特征在于其中所述的窄带光谱在小于20nm的光谱宽度中选择，尤其小于10nm，尤其小于5nm，尤其小于1nm。

20、根据权利要求12所述的检测晶片表面的方法，其特征在于其中通过摄像机进行成像。

21、根据权利要求12所述的检测晶片表面的方法，其特征在于其中通过三芯片摄像机进行成像。

22、根据权利要求12所述的检测晶片表面的方法，其特征在于其中在成像期间，所述成像构件的感光度峰值与所述照明构件的所述光谱重叠。

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