TW201543024A - 用於物件檢驗之可變影像場曲率 - Google Patents

Abstract

基於一晶圓之表面之形貌經修改一光學系統之場曲率，使得該表面之片段之各者之一影像跨該片段焦點對準。該晶圓可係非平坦。該光學系統可係連接至一控制器之一多元件透鏡系統，該控制器藉由改變該等透鏡元件之位置而修改該場曲率。該晶圓可由諸如一邊緣夾持卡盤之一卡盤固持。可跨該晶圓之一維度配置多個光學系統。

Description

用於物件檢驗之可變影像場曲率 [相關申請案之交叉參考]

本申請案主張2014年3月25日申請之美國臨時專利申請案第61/969,981號之優先權，該申請案之揭示內容據此以其全文引用的方式併入本文中。

本發明係關於物件之檢驗，且更特定言之係關於在物件之檢驗期間修改場曲率。

諸如半導體晶圓之晶圓可變為弓狀。此使晶圓之表面呈現為彎曲的(即，非平面)。舉例而言，一弓狀晶圓之表面上之一點可相對於表面之一圓周自一參考平面偏離。此曲折可係晶圓處理之一結果或至晶圓之應力或應變之一結果。舉例而言，晶圓上之層或薄膜可引起導致曲折之應力或應變。曲折亦可係歸因於(例如)晶圓處理設備中之卡緊之一暫時效應。

最近，邊緣夾持卡盤已增加流行度。一些製造商已尋求避免在裝置形成於一晶圓之兩個平坦表面上時使用真空或靜電卡盤，因為裝置可接觸真空或靜電卡盤且在卡緊期間被損壞。邊緣夾持卡盤藉由夾持晶圓之圓周邊緣而避免與一晶圓之大部分或全部背側接觸。然而，沿著晶圓之圓周邊緣固持晶圓可導致晶圓下垂，因為晶圓之背側未經 支撐。此下垂可由於由形成於晶圓上之各種層或薄膜引起之應力或應變而加劇晶圓之曲折。

在晶圓處理期間例行性使用檢驗程序以判定(例如)是否適當地形成裝置或晶圓上是否存在缺陷。製造商可在製造程序期間在多個點處檢驗晶圓。缺陷之提早識別可減小製造成本，因為時間及資源未花在處理具有缺陷之一晶圓或非功能性裝置上。通常使用一照明源以在晶圓上投射光且使用一感測器以擷取反射(明場)或散射(暗場)信號而光學地完成此檢驗。

因諸如晶圓曲折之程序變動使一晶圓表面之檢驗具挑戰性。一光學系統在一表面之區域上方聚焦之能力受其場深度或物件在其內顯得合意地清晰之焦平面之兩側上之軸向空間深度限制。在晶圓檢驗之情況中，當可解析裝置缺陷時可認為一晶圓表面上之裝置之一影像具有合意地清晰之聚焦。當一光學系統經聚焦於晶圓之一部分或片段上時，光學系統之視野內之晶圓表面可不整體焦點對準。若在一視野中之晶圓表面之一片段或在一特定位置及定向處對於光學系統可見之晶圓表面之部分不在光學系統之場深度內，則場深度外部之影像之部分將不焦點對準且因此光學系統將無法產生用於檢驗目的之晶圓表面之一有意義影像。

不完整或不適當檢驗之後果可係激烈。舉例而言，雖然若檢驗判定圖案不正確則將光阻劑返工，但不完整檢驗可致使光阻劑缺陷不被偵測到。不可能一旦蝕刻或植入一晶圓便進行校正。在該情況中，必須廢棄晶圓。因而，缺陷之提早偵測可容許成本及時間節約。

諸如減小成像視野(潛在需要感測器之數目之一增加)之在檢驗期間對曲折之補償之先前方法不充分。因此，需要用於弓形晶圓之檢驗之一技術。更特定言之，需要不犧牲靈敏度或處理能力之用於弓形晶圓之檢驗之一系統及方法。

在一第一實施例中，提供一種檢驗系統。該檢驗系統具有一光學系統及一控制器。具有透鏡元件之該光學系統擷取一晶圓之一表面之片段之影像。該等透鏡元件之一位置可經改變以修改場曲率。該控制器經組態以：接收該晶圓之該表面之形貌資料；且基於該晶圓之該表面之該形貌資料而改變該等透鏡元件之一位置，使得修改該光學系統之該場曲率，且該等片段之各者之一影像跨該片段焦點對準。諸如一邊緣夾持卡盤之一卡盤可經組態以固持該晶圓。一掃描系統可經組態以使該晶圓或該光學系統之一者相對於彼此移動。可跨該晶圓之一維度配置額外光學系統。

該檢驗系統可包含用於產生可操作地連接至該控制器之該表面之該形貌資料之一測繪系統。該測繪系統可包含經組態以產生跨該晶圓掃描之一雷射光束之至少一個雷射。

該光學系統可包含具有一正折射能力之一第一透鏡元件、具有一負折射能力之一第二透鏡元件及具有一正折射能力之一第三透鏡元件。該第一透鏡元件、該第二透鏡元件及該第三透鏡元件可包含一或多個透鏡。該第二透鏡元件鄰近於該第一透鏡元件之一成像側。該第三透鏡元件鄰近於該第二透鏡元件之一成像側。該第一透鏡元件及該第二透鏡元件之該等相對折射能力係使得來自無窮遠處之該光軸上之一物件之光線蹤跡大約平行於在該第二透鏡元件與該第三透鏡元件之間之一空間中之該光軸。該第一透鏡元件及該第二透鏡元件相對於該第三透鏡元件可移動，以改變該光學系統之該場曲率而不變動該光學系統之一後焦距。與該控制器通信之一致動器可經組態以改變該第一透鏡元件及/或該第二透鏡元件之該位置。

在一第二實施例中，提供一種非暫時性電腦可讀儲存媒體。該非暫時性電腦可讀儲存媒體包含用於在一或多個計算裝置上執行步驟 之一或多個程式。此等步驟包含接收一晶圓之一表面之至少一片段之形貌資料且基於該形貌資料而修改一光學系統之場曲率，使得該表面之複數個片段之各者之一影像跨該片段焦點對準。該等步驟亦可包含測繪一晶圓之該表面以判定該形貌資料或使該晶圓或該光學系統之一者相對於該晶圓或該光學系統之另一者移動。

在一第三實施例中，提供一種檢驗方法。該檢驗方法包含：在一控制器處接收一晶圓之一表面之至少一片段之形貌資料；基於該所接收之形貌資料而修改具有對應於該片段之一視野之一光學系統之場曲率；及使用該經修改場曲率擷取該片段之一影像。可使用諸如一邊緣夾持卡盤之一卡盤固持該晶圓。可使該晶圓或該光學系統之一者相對於彼此移動。可在掃描該晶圓時持續修改該光學系統之一成像透鏡之該場曲率。該檢驗方法可進一步包含測繪該晶圓之該表面以藉由使至少一雷射光束跨該表面掃描而判定該形貌資料。

100‧‧‧例示性弓狀晶圓/晶圓

101‧‧‧徑向線

102‧‧‧虛線圓

103‧‧‧區域

105‧‧‧圓周邊緣

200‧‧‧檢驗系統/系統

201‧‧‧晶圓

202‧‧‧光學系統/光學感測器/成像系統

203‧‧‧卡盤/邊緣夾持卡盤

204‧‧‧控制器

205‧‧‧邊緣夾件

206‧‧‧邊緣夾件

207‧‧‧邊緣夾件

208‧‧‧選用測繪系統

300‧‧‧光學系統

301‧‧‧正折射透鏡元件/第一透鏡元件

302‧‧‧負折射透鏡元件/第二透鏡元件

303‧‧‧正折射透鏡元件

304‧‧‧光軸

305‧‧‧晶圓

306‧‧‧感測器

400‧‧‧系統

401‧‧‧晶圓

402‧‧‧光學系統

403‧‧‧光學系統

404‧‧‧光學系統

405‧‧‧掃描帶

406‧‧‧掃描帶

407‧‧‧掃描帶

409‧‧‧片段

500‧‧‧晶圓

501‧‧‧光學系統

502‧‧‧表面形貌

503‧‧‧彎曲場深度

504‧‧‧表面形貌

505‧‧‧彎曲場深度

506‧‧‧表面形貌

507‧‧‧彎曲場深度

800‧‧‧測繪系統

801‧‧‧晶圓

802‧‧‧陣列/雷射光束/經反射雷射光束陣列

803‧‧‧雷射源

804‧‧‧偵測器

805‧‧‧控制器

為了對本發明之性質及目標之一更充分理解，應參考結合隨附圖式而進行之以下詳細描述，其中：圖1繪示為弓狀之一晶圓之一頂面；圖2係根據本發明之一實施例之一系統之一透視圖；圖3係表示根據本發明之一實施例之一光學系統之一方塊圖；圖4係根據本發明之另一實施例之另一系統之一俯視圖；圖5至圖7係為弓狀之一晶圓及關於晶圓之頂面上之對應位置之場曲率之橫截面圖；圖8係一測繪系統之一實施例之一方塊圖；及圖9係根據本發明之一實施例之一方法之一流程圖。

雖然將依據某些實施例描述所主張標的物，但包含未提供本文 中陳述之全部益處及特徵之實施例之其他實施例亦在本發明之範疇內。可做出各種結構、邏輯、程序步驟及電子改變而不背離本發明之範疇。因此，僅藉由參考隨附申請專利範圍而界定本發明之範疇。

本發明提供用於使一晶圓表面成像之一系統及一電腦實施之方法。所揭示系統及方法之一些實施例提供：識別一晶圓內是否存在非平坦區域，識別個別片段自一指定平面之偏差程度，及基於此識別而將一光學系統之場曲率調整為容納針對各個個別片段之偏差，使得獲得晶圓表面之整個所要部分之一精確影像。可改變透鏡元件之位置以修改場曲率。本發明揭示之用於使一晶圓表面成像之系統及一電腦實施之方法可與固持一弓狀晶圓之一邊緣夾持卡盤一起使用或與無法使用一卡盤容易地或以其他方式變平之弓狀晶圓一起使用。

獲得晶圓表面之平坦及/或非平坦區域之初始識別作為一形貌測繪輸出。此輸出可係來自個別片段之若干個別輸出之一複合物。來自個別片段之形貌測繪輸出之一或多者或來自一個以上片段之一複合物接著經輸入至一控制器中，其接著藉由改變光學系統中之透鏡元件之一位置而引導一光學系統之場曲率之調整。

在一項實施例中，在晶圓上方之一檢驗系統之相同遍次中產生形貌測繪輸出及影像。在此實施例中，可將針對晶圓表面之各個片段之形貌測繪輸出輸入至控制器中，基於針對片段之形貌資料而修改光學系統之場曲率，且在系統移動至下一個片段之前針對該片段擷取一影像(成像功能)。在一項實施例中，在測繪功能與成像功能之間可存在一滯後。舉例而言，成像功能可滯後於測繪功能達一或多個片段。

在一項實施例中，在分離遍次中實施形貌測繪輸出及影像處理步驟。在此實施例中，形貌測繪輸出可饋送至控制器或可儲存於一儲存媒體上用於隨後輸入至檢驗系統中。

來自本文中描述之任何步驟之結果可儲存於電腦可讀儲存媒體 上且在需要時予以擷取。熟習此項技術者知道此等儲存媒體。可在一稍後時間擷取來自儲存媒體之結果，以便使成像功能與測繪功能同步，識別晶圓形貌隨著晶圓在製造程序中進展之改變，識別使用期間之改變等。

圖1繪示用於藉由當前揭示之系統及方法進行檢驗之一例示性弓狀晶圓100之一頂面。如由圖1中自中心至圓周邊緣105之陰影表示，晶圓100之圓周邊緣105相對於晶圓100之中心在z方向上係一不同高度。因此，晶圓100之表面沿著徑向線101係非平坦。晶圓100之中心區域(由虛線圓102表示)與圓周邊緣105之間的高度差在z方向上可係大約100μm或更多。雖然在圖1中晶圓100為碗形狀，但應注意，晶圓曲折可係自一平坦表面之任何偏差，包含非對稱曲折、局部曲折等。

歸因於曲折，圖1中之晶圓100之一影像之部分可不足夠清晰焦點對準(諸如跨具有一平坦焦場之一光學系統之一視野)以用於有意義的裝置檢驗。舉例而言，若一光學系統之一場深度小於大約20μm且若場深度設定於具有一扁平或平坦場之圓周邊緣105處之晶圓100表面之高度處，則僅區域103(由影線表示之場深度內之晶圓表面之部分)將焦點對準。因此，經產生之晶圓100之表面之影像可不充分聚焦。舉例而言，影像可不跨整個影像足夠聚焦以判定光阻劑是否經扭曲、未對準、具有正確臨界尺寸或無表面不規則。

本發明之技術可用於檢驗其中曲折大於光學系統之場深度或其中曲折在場深度內之部分或其等之整體為弓狀之晶圓。技術亦可用於檢驗完全非弓狀之晶圓。此外，晶圓可係一半導體晶圓或可係另一類型之一晶圓。光學系統之場曲率可經調整以匹配或以其他方式補償晶圓之曲折。可在檢驗期間即時執行場曲率之調整。

在圖2中展示本發明之一檢驗系統200之一實施例。檢驗系統200包含用於擷取一晶圓表面之片段之影像之一光學系統202。光學系統 202經組態以在z方向上距晶圓201一距離(其中放置於檢驗系統200中之一晶圓201之一晶圓表面通常經安置於x-y平面中)。光學系統202包含能夠如下文中進一步描述之修改場曲率之多個透鏡元件。光學系統202之實施例亦可包含一照明源及用於擷取晶圓201之表面之影像之一感測器。照明源可係一雷射、一發光二極體、一燈、一雷射驅動電漿源或其他源。照明源可產生可見光或其他波長且可係一寬頻源或其他。光可係偏振或非偏振。可使用明場照明或暗場照明。光學系統202可包含實現透鏡元件之位置之調整以影響聚焦及/或場曲率之一或多個致動器，諸如例如馬達或伺服器。光學系統202亦可包含其他組件，諸如例如反射元件、分束器或額外透鏡。光學系統202具有由光學系統202之透鏡元件界定之一光軸或光沿著其穿過光學系統傳播之一中心路徑。

在一項實施例中，成像系統202具有經組態以改變場曲率之透鏡元件。舉例而言，成像系統202可具有三個透鏡元件，其中第一透鏡元件具有一正折射能力，第二透鏡元件具有一負折射能力，且第三透鏡元件具有一正折射能力。第一透鏡元件及第二透鏡元件可作為一單元相對於第三透鏡元件移動，使得實現場曲率之一改變。第一透鏡元件及第二透鏡元件經組態使得來自無限遠處之一物件之光線蹤跡大約平行於形成於第二透鏡元件與第三透鏡元件之間之一空間中之光軸。在此項技術中已知此等透鏡系統。舉例而言，見以引用的方式併入本文中之美國專利第4,231,636號。場深度至少與孔徑及焦距相關且因此可變動。在特定實施例中，場深度可係自0.1微米至500微米。光學系統202之場深度在一項實例中可小於大約20μm。可有針對場深度之其他值。

圖3係表示根據本發明之上文所描述之實施例之一光學系統300之一方塊圖。光學系統300可係獨立於聚焦期間之場曲率之自動補償 實現場曲率之變動之一可變場曲率透鏡系統。多個透鏡元件可用於光學系統300中。各個透鏡元件可包含一或多個透鏡。光學系統300含有形成一前透鏡群組之一正折射透鏡元件301及一負折射透鏡元件302。光學系統300亦含有一正折射透鏡元件303。前透鏡群組沿著光軸304移位以如所要之變動場曲率而不使影像平面與光軸304之間之交叉點移位。第一透鏡元件301及第二透鏡元件302之相對位置可在聚焦期間保持恒定且可變動以允許可變場曲率之引入。藉由正折射透鏡元件301之相對移動至光學系統300中之剩餘透鏡之相對移動而實現聚焦。諸如第一透鏡元件301及第二透鏡元件302之兩個可移動透鏡元件可具有互補折射能力或可作為一單個單元相對於一第三透鏡元件沿著光軸304移動而不變動透鏡系統之總後焦距。一感測器306擷取晶圓305之一影像。

返回至圖2，檢驗系統200進一步包括經組態以接收一晶圓之表面之形貌資料之一控制器204。控制器204經組態以基於晶圓201之表面之形貌而改變光學系統202中之透鏡元件之一位置以修改光學系統202之場曲率，使得視野中之晶圓201之表面落於光學系統202之經修改場深度內。以此方式，使用光學系統202擷取之一晶圓表面片段之一影像跨晶圓表面片段之整體焦點對準(即，合意地清晰聚焦)。

基於形貌資料(諸如自選用測繪系統208接收之形貌資料)，控制器204改變光學系統202中之透鏡元件之一位置且修改光學系統202之場曲率以容納晶圓201之表面之形貌(即，在視野內之晶圓201之表面之該部分)。在一些實施例中，控制器204可使用一查找表以判定場曲率之所需修改。在其他實施例中，控制器204可基於形貌與場曲率之間之一預定關係而計算所需修改。可為此等目的以此項技術中已知之其他方式組態控制器204。

控制器204亦可藉由光學系統202或掃描期間光學系統202或晶圓 201之移動(在下文中進一步描述)而控制或管理影像擷取。在另一實施例中，控制器204亦可自光學系統202接收影像或成像資料。

應瞭解，控制器204亦可在實務上藉由硬體、軟體及韌體之任何組合而實施。另外，如本文中描述之其功能可由一個單元執行或在不同組件當中被分配，其等之各者又可藉由硬體、軟體及韌體之任何組合實施。使控制器204實施本文中描述之各種方法及功能之程式碼或指令可儲存於控制器可讀儲存媒體(諸如一記憶體)中，該等控制器可讀儲存媒體在控制器204內、控制器204外部或其等之組合。

當前揭示之系統200之一些實施例可包括經組態以固持一晶圓201之一卡盤203。卡盤203可係類似於圖2中繪示之邊緣夾持卡盤之一邊緣夾持卡盤，但可使用包含接觸或以其他方式支撐晶圓201之後側之卡盤之其他卡盤，諸如靜電、真空或其他機械卡盤。在圖2之實施例中，邊緣夾持卡盤203使用三個邊緣夾件205至207，但可有其他數目個邊緣夾件。在一些實施例中，夾持或以其他方式接觸僅晶圓201之圓周邊緣。邊緣夾件205至207可定位於裝置結構位於其中之晶圓表面之區域外部。圖2中之三個邊緣夾件205至207係沿著晶圓201之圓周經分佈。在晶圓之圓周邊緣處固持晶圓201之三個邊緣夾件205至207之使用可最小化由邊緣夾件205至207引起之晶圓扭曲或下垂。邊緣夾件205至207之位置亦可經選擇以便不阻擋晶圓201之成像/檢驗。

在實施例中，使用兩個邊緣夾件或三個以上邊緣夾件且其等圍繞晶圓201之圓周邊緣間隔開。邊緣夾件可圍繞晶圓201之圓周周圍均勻間隔開或以其他圖案間隔開。在一些實施例中，邊緣夾持卡盤經組態以與晶圓201之整個圓周介接。

檢驗系統200可經組態以藉由掃描晶圓表面而檢驗晶圓201。舉例而言，光學系統202可用於在晶圓201及/或光學系統202相對於彼此移動時擷取晶圓表面之片段之複數個影像。此掃描功能可係階狀或連 續。晶圓201及光學系統202之至少一者可相對於另一者移動。在一實施例中，光學系統202固定且晶圓201移動。舉例而言，檢驗系統200可包括經組態用於在x及/或y方向上之運動之一載台。該載台經組態以與卡盤203介接，使得可使用光學系統202掃描一晶圓201。在另一實施例中，晶圓201固定且光學系統202經組態以移動。在又一實施例中，晶圓201及光學系統202兩者皆相對於另一者移動。

在其他實施例中，光學系統202及晶圓201兩者皆不移動。確切而言，晶圓201之整個所要區域上方之成像功能係藉由經組態以擷取整個晶圓表面之一影像之一單個光學系統或各自經組態以擷取晶圓表面之一部分之一影像之多個光學系統而實施。

檢驗系統200中之掃描可呈任何圖案。舉例而言，此掃描可呈跨x-y平面之一蛇形圖案。舉例而言，光學感測器202或晶圓201可在x方向上移動以擷取晶圓表面之一掃描帶之一影像，在y方向上移動至一鄰近掃描帶，且接著在晶圓201之表面上方在x方向上反向移動以擷取鄰近掃描帶之一影像，藉此擷取表示所關注之晶圓201之表面之一組影像。在另一例項中，可使用一線性、鋸齒形或螺旋圖案。各個掃描帶可包含影像或一或多個片段。

對於此等掃描實施例，光學系統202可包括用於擷取晶圓表面之至少一部分之複數個影像(即，範例)之一感測器。舉例而言，光學系統202可包括由成像元件之一維陣列構成之一線感測器，其中線感測器經組態以依對應於晶圓201相對於光學系統202之速度之一取樣頻率對晶圓201之影像進行取樣，使得形成晶圓201之一連續影像。在一掃描期間，經形成影像之一維度(諸如寬度)可對應於光學系統202之一視野內之晶圓201之一部分。在此等實施例中，可將晶圓之經掃描部分稱為一掃描帶。線感測器可係電荷耦合裝置(CCD)、一時間延遲與積分(TDI)感測器(有效地一線感測器)或此項技術中已知之其他感測 器。線感測器可經組態以使任何大小之一片段成像。舉例而言，線感測器可經組態以使在一個維度上具有100mm之一大小之一片段成像。以此方式，可在具有三個光學系統之一檢驗系統下方在一單一遍次中檢驗一300mm晶圓，如下文中進一步描述。

在其他實施例中，光學系統202包括經組態以擷取晶圓201之一片段之一影像之一2-D成像感測器。片段之大小及形狀可由成像感測器之組態及/或沿著光學系統202之光學路徑之一孔徑界定。在此等實施例中，成像感測器可係一CCD、一CMOS影像感測器或此項技術中已知之其他感測器。

在一項實施例中，可需要複數個影像以形成晶圓201之整個所要部分之一影像。一影像之一片段可具有自大約0.15mm至大於100mm之一尺寸。

雖然圖2繪示晶圓201之一前側之檢驗，但檢驗系統200亦可經組態用於晶圓201之後側檢驗或晶圓201之前側及後側兩者之檢驗。在一實施例中，光學系統201係相對於晶圓201而定位以提供後側檢驗。在另一實施例中，多個光學系統202係相對於晶圓201而定位以提供晶圓201之前側及後側檢驗。晶圓201亦可經翻轉或以其他方式旋轉以提供晶圓201之前側及後側兩者之檢驗。

圖4係根據本發明之另一實施例之另一系統400之一俯視圖。系統400包含光學系統402至404。光學系統402至404之各者可與圖2之光學系統202相同。光學系統402至404之各者使可係弓狀之晶圓401上之一掃描帶405至407(使用虛線繪示)成像。各個掃描帶405至407在一實例中在x方向上可係大約100mm。舉例而言，一300mm直徑之晶圓401使用各產生在x方向上為100mm之掃描帶之影像之三個光學系統402至404。各個掃描帶405至407由多個片段409構成，如在具有虛線矩形之插圖中所見。片段409之各者係在檢驗期間藉由一光學系統而 成像。可使用比圖4中繪示之更多或更少之片段409。

雖然片段409之各者在圖4中經繪示為在x方向上係100mm，但可有其他形狀或尺寸。舉例而言，片段可係正方形。片段之大小及形狀可取決於光學系統之數目、所使用之光學系統之類型或光學系統中之感測器之類型而變動。

在圖4之實施例中在掃描期間光學系統402至404或晶圓401之一者相對於另一者移動。舉例而言，可在y方向上實現移動。在一項特定實施例中，晶圓401在y方向上移動而光學系統402至404保持固定。當晶圓401在y方向上移動時，光學系統402至404使晶圓402之表面上之一掃描帶(諸如掃描帶405至407)中之一片段成像。晶圓402將再次移動且光學系統402至404使晶圓402之表面上之一新片段成像。

雖然掃描帶405至407經繪示為包含多個片段409，但掃描帶405至407亦可係一連續影像。

雖然在圖4中繪示三個光學系統402至404，但可使用更多或更少光學系統。更大數目個光學系統可實現用於成像之較小片段。較大數目個光學系統亦可經組態以藉由在各個成像步驟期間使晶圓401之表面之更多成像而增加處理能力。

雖然在本文中未繪示，但晶圓表面上之片段409或掃描帶405至407可重疊。

圖4中之片段409之各者之影像可接受用於晶圓表面之檢驗(儘管晶圓401之曲折)。光學系統402至404之場曲率可各取決於晶圓401之形貌而針對一片段409經修改。場曲率之此修改可經個體化，使得光學系統402至404中之一或多者之場曲率甚至在鄰近片段409中為不同。

圖5至圖7係一晶圓500及關於在晶圓500之頂面上之對應位置之場曲率之橫截面圖。晶圓500至少部分為弓狀。如圖5至圖7之各者中 所見，繪示在x-z平面中之晶圓500之一橫截面圖及在x-y平面中之晶圓500之表面之一對應視圖。

在圖5中，繪示在x-y平面中之晶圓500之表面上之一第一片段。此第一片段之表面形貌502係彎曲。藉由改變光學系統501中之透鏡元件之位置將使第一片段成像之光學系統501之場曲率調整為具有一彎曲場深度503之(使用一虛線劃出輪廓)。如圖5中所見，表面形貌502落於彎曲場深度503內。

在圖6中，繪示在x-y平面中之晶圓500之表面之一第二片段。第二片段中之表面形貌504係彎曲的且表面形貌504之曲率不同於表面形貌502。藉由改變光學系統501中之透鏡元件之位置將使第二片段成像之光學系統501之場曲率調整為具有一彎曲場深度505(使用一虛線劃出輪廓)。如圖6中所見，表面形貌504落於彎曲場深度505內。

在圖7中，繪示在x-y平面中之晶圓500之表面上之一第三片段。第三片段之表面形貌506係彎曲的且表面形貌506之曲率不同於表面形貌504或表面形貌502。藉由改變光學系統501中之透鏡元件之位置將使第三片段成像之光學系統501之場曲率調整為具有一彎曲場深度507之(使用一虛線劃出輪廓)。如圖7中所見，表面形貌506落於彎曲場深度507內。

在圖5至圖7之各者中，由光學系統501產生之影像可跨一片段之影像焦點對準。此至少部分歸因於由光學系統501產生之彎曲場深度及藉由調整光學系統501中之透鏡元件之一位置而基於各個片段之表面形貌修改場曲率。在一實施例中，在±λ/20NA²內達成表面之聚焦，其中λ係光學系統501之平均波長且NA係光學系統501之數值孔徑。

諸如圖2中之選用測繪系統208之一測繪系統可用於產生表示晶圓表面之形貌之資料。此一測繪系統可與控制器(諸如圖2中之控制器 204)通信。以此方式，測繪系統可將含有形貌之資料傳輸至控制器且控制器自測繪系統接收形貌資料。在另一實施例中，來自測繪系統之形貌資料經儲存以供檢驗系統隨後擷取。測繪系統及檢驗系統可經組態以建立共同晶圓座標，使得當檢驗一晶圓時可利用對應晶圓之形貌資料。舉例而言，測繪系統及/或檢驗系統可經組態以利用一雷射光束作為一邊緣探測器而建立晶圓座標。將根據本發明瞭解用於建立晶圓座標之其他技術。

在一些實施例中，諸如圖2中之檢驗系統200之檢驗系統包括一形貌測繪系統且控制器自所包含之測繪系統接收形貌資料。形貌測繪系統及光學系統可放置於同一外殼中或一經耦合外殼中以實現在相同遍次中實施測繪功能及成像功能。

測繪系統可使用一或多個測距儀以量測晶圓表面在z方向上之相對偏轉。針對被認為焦點對準之所得影像，晶圓表面之形貌可係<±λ/20NA²。舉例而言，一或多個測距儀可包括(若干)範圍照明源，諸如例如用於測繪晶圓表面之形貌之雷射。在一實施例中，使用自晶圓之表面反射之雷射光束之一陣列量測晶圓表面之形貌。舉例而言，可使用三個雷射光束。量測經反射雷射光束之分離之改變及陣列之空間平移以判定形貌。經反射雷射光束之強度及定向可係一演算法中用以分析曲率、傾斜或晶圓表面之其他形貌品質之一輸入。可以晶圓表面之一形貌圖之形式提供資料。

在圖8中繪示之測繪系統800之實施例中，使用由一雷射源803產生之三個雷射光束之一陣列802量測晶圓801之表面之形貌。雷射光束802可跨晶圓801之表面掃描。經反射雷射光束陣列802經引導至一偵測器804。使用自晶圓801之表面反射之雷射光束802判定形貌。諸如與偵測器804連接之控制器805之一控制器可基於雷射光束802而判定形貌。測繪系統800可進一步包含用以對準或反射雷射光束802之鏡。

測繪系統可使用熟習此項技術者已知之其他方法。舉例而言，顯微影像之數位解譯可用於產生晶圓之形貌。在又一實施例中，諸如一電容量規之一電子感測器可用於產生晶圓之形貌。

在圖9中繪示本發明之方法之一實施例。在900中測繪一晶圓表面以判定形貌。一些或全部晶圓表面可係非平坦。在901中基於晶圓表面之形貌而修改一光學系統之場曲率且在902中使晶圓表面之一片段成像。可藉由改變光學系統中之透鏡元件之位置而修改場曲率。可針對一不同片段重複此程序直到獲得所要數目個影像或已使所要量之晶圓表面成像。

可使用一有形媒體執行本文中揭示之方法。舉例而言，包括一或多個程式之一非暫時性電腦可讀儲存媒體可用於在一或多個計算裝置上執行本文中揭示之方法。

在具有一測繪系統之一檢驗系統之一例示性實施例中，測繪系統經組態，使得在一晶圓之一片段通過測繪系統時產生針對該片段之形貌資料。測繪系統與控制器電通信，使得控制器接收針對該片段之形貌資料。控制器利用形貌資料來改變一光學系統中之透鏡元件之一位置以修改光學系統之場曲率，使得當片段在光學系統之視野中時光學系統可用於擷取片段之一合意地聚焦之影像。因而，檢驗系統之控制器經組態以協調針對一片段之形貌資料之使用與相同片段之影像擷取。當晶圓由檢驗系統掃描時，以一範例速率重複此程序。控制器時序可係使得影像擷取滯後於形貌資料達一或多個片段。在其他實施例中，當晶圓相對於光學系統在實質上相同位置中時判定形貌資料且擷取影像。

應注意，在利用一TDI感測器用於影像擷取的情況下，控制器可改變一光學系統中之透鏡元件之一位置以修改場曲率且容納多個片段之形貌。因而，鄰近片段之間之形貌改變應足夠小，使得各個片段保 持於經修改(彎曲)場深度內。在形貌改變將阻止鄰近片段之影像擷取的情況下，控制器可經組態以縮減TDI感測器中利用之感測器列之數目，藉此犧牲影像亮度而換得影像清晰度。

不考慮是即時還是自儲存器獲得形貌資訊，若形貌資訊指示需要對一片段之一調整(諸如，因為在z方向上標注一位移)，則控制器引導光學系統之場曲率之調整以容納位移(若需要)。舉例而言，第一透鏡元件及第二透鏡元件距第三透鏡元件之距離可變動，此導致場曲率之一改變。光學系統接著移動至下一個片段且重複此程序直到掃描晶圓表面之整個所要區域。

在一項實施例中，可在掃描期間持續修改光學系統之一成像透鏡之場曲率。

可在卡緊之後且在檢驗開始之前執行形貌資料之產生。此可容許形貌資料包含一卡盤中之任何晶圓下垂。亦可在卡緊之前產生形貌資料。

可像素化由光學系統產生之影像。所得影像之像素大小可在微米之標度上。舉例而言，像素大小可等於或對應於晶圓之0.1μm且聚焦程度可小於1μm。可有其他像素大小或聚焦程度。

當光學系統及晶圓在掃描期間相對於彼此移動時，可即時完成場曲率之此調整。可藉由使用針對各個片段之一較小視野而達成較高檢驗處理能力藉此最小化對場曲率之改變。亦可藉由最小化檢驗晶圓之表面所需之片段數目而達成較高處理能力。

本文中描述之系統及方法可用於任何類型之晶圓之檢驗。舉例而言，晶圓可係一半導體晶圓或另一類型之晶圓，諸如用於製造LED、太陽能電池、磁碟、扁平面板或拋光板之晶圓。亦可檢驗其他物件，如熟習此項技術者已知。本發明之實施例可經組態以檢驗可係大體圓形、大體矩形或其他形狀之晶圓。舉例而言，晶圓可係一大體 圓形半導體晶圓。實施例可經組態以檢驗具有不同大小之晶圓。在一些實施例中，晶圓可具有諸如100mm、200mm、300mm或450mm之一直徑及自大約500μm至1,000μm之一厚度。在其他實例中，晶圓可係具有自大約100mm至200mm平方之尺寸及自大約150μm至300μm之一厚度之一大體矩形太陽能電池。在另一實例中，本文中描述之系統及方法可用於檢驗半導體光罩。

跨一晶圓之曲折通常為平滑的具有低頻率不規則性。弓狀晶圓可具有一實質上如同碗之形狀。然而，曲折亦可歸因於晶圓處理、晶圓上之層或導致特定區域中之應力或應變之晶圓上之薄膜而係不規則。不管感測器類型，本發明之實施例可經組態以充分檢驗甚至具有不規則曲折之一晶圓。

雖然已關於一或多項特定實施例描述本發明，但將理解，可做出本發明之其他實施例而不背離本發明之範疇。因此，認為本發明僅受隨附申請專利範圍及其等之合理解譯限制。

200‧‧‧檢驗系統/系統

201‧‧‧晶圓

202‧‧‧光學系統/光學感測器/成像系統

203‧‧‧卡盤/邊緣夾持卡盤

204‧‧‧控制器

205‧‧‧邊緣夾件

206‧‧‧邊緣夾件

207‧‧‧邊緣夾件

208‧‧‧選用測繪系統

Claims (19)

1. 一種檢驗系統，其包括：一光學系統，其用於擷取一晶圓之一表面之片段之影像，該光學系統具有透鏡元件，其中該等透鏡元件之一位置可經改變以修改場曲率；及一控制器，其經組態以：接收該晶圓之該表面之形貌資料；且基於該晶圓之該表面之該形貌資料而改變該等透鏡元件之一位置，使得修改該光學系統之該場曲率且該等片段之各者之一影像跨該片段焦點對準。
2. 如請求項1之檢驗系統，其進一步包括用於產生該表面之該形貌資料之一測繪系統，其中該測繪系統可操作地連接至該控制器。
3. 如請求項2之檢驗系統，其中該測繪系統包括經組態以產生跨該晶圓掃描之一雷射光束之至少一個雷射。
4. 如請求項1之檢驗系統，其中該光學系統包括：一第一透鏡元件，其具有一正折射能力，該第一透鏡元件包括一或多個透鏡；一第二透鏡元件，其具有一負折射能力，該第二透鏡元件鄰近於該第一透鏡元件之一成像側，且該第二透鏡元件包括一或多個透鏡；及一第三透鏡元件，其具有一正折射能力，該第三透鏡元件鄰近於該第二透鏡元件之一成像側，且該第三透鏡元件包括一或多個透鏡。
5. 如請求項4之檢驗系統，其中該第一透鏡元件及該第二透鏡元件 之該等相對折射能力係使得來自無窮遠處之該光軸上之一物件之光線蹤跡大約平行於在該第二透鏡元件與該第三透鏡元件之間之一空間中之該光軸，且該第一透鏡元件及該第二透鏡元件相對於該第三透鏡元件可移動，以改變該光學系統之該場曲率而不變動該光學系統之一後焦距。
6. 如請求項4之檢驗系統，其進一步包括與該控制器通信之一致動器，該致動器經組態以改變該第一透鏡元件及/或該第二透鏡元件之該位置。
7. 如請求項1之檢驗系統，其進一步包括跨該晶圓之一維度而配置之額外光學系統。
8. 如請求項1之檢驗系統，其進一步包括經組態以固持該晶圓之一卡盤。
9. 如請求項8之檢驗系統，其中該卡盤包括一邊緣夾持卡盤。
10. 如請求項1之檢驗系統，其進一步包括經組態以使該晶圓或該光學系統之一者相對於彼此移動之一掃描系統。
11. 一種非暫時性電腦可讀儲存媒體，其包括用於在一或多個計算裝置上執行以下步驟之一或多個程式：接收一晶圓之一表面之至少一片段之形貌資料；且基於該形貌資料而修改一光學系統之場曲率，使得該表面之複數個片段之各者之一影像跨該片段焦點對準。
12. 如請求項11之非暫時性電腦可讀儲存媒體，其進一步包括測繪一晶圓之該表面以判定該形貌資料。
13. 如請求項11之非暫時性電腦可讀儲存媒體，其進一步包括使該晶圓或該光學系統之一者相對於該晶圓或該光學系統之另一者移動。
14. 一種檢驗方法，其包括： 在一控制器處接收一晶圓之一表面之至少一片段之形貌資料；基於該所接收之形貌資料而修改具有對應於該片段之一視野之一光學系統之場曲率；及使用該經修改場曲率擷取該片段之一影像。
15. 如請求項14之檢驗方法，其進一步包括測繪該經晶圓之該表面以藉由使至少一雷射光束跨該表面掃描而判定該形貌資料。
16. 如請求項14之檢驗方法，其中當掃描該晶圓時持續修改該光學系統之一成像透鏡之該場曲率。
17. 如請求項14之檢驗方法，其進一步包括使該晶圓或該光學系統之一者相對於彼此移動。
18. 如請求項14之檢驗方法，其進一步包括使用一卡盤固持該晶圓。
19. 如請求項18之檢驗方法，其中該卡盤係一邊緣夾持卡盤。