TW201903926A - 一種包含雷射三角測量感測器的晶圓檢測系統 - Google Patents

一種包含雷射三角測量感測器的晶圓檢測系統 Download PDF

Info

Publication number
TW201903926A
TW201903926A TW107119848A TW107119848A TW201903926A TW 201903926 A TW201903926 A TW 201903926A TW 107119848 A TW107119848 A TW 107119848A TW 107119848 A TW107119848 A TW 107119848A TW 201903926 A TW201903926 A TW 201903926A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
camera
wafer
laser
item
patent application
Prior art date
Application number
TW107119848A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI799422B (zh
Inventor
約翰 雪佛
克里斯多夫 沃吉斯
尼可拉斯 史密斯
傑夫 崔普陶
Original Assignee
美商魯道夫科技股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商魯道夫科技股份有限公司 filed Critical 美商魯道夫科技股份有限公司
Publication of TW201903926A publication Critical patent/TW201903926A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI799422B publication Critical patent/TWI799422B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/46—Indirect determination of position data
    • G01S17/48—Active triangulation systems, i.e. using the transmission and reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0608—Height gauges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2518—Projection by scanning of the object
    • G01B11/2522—Projection by scanning of the object the position of the object changing and being recorded
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2545—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object with one projection direction and several detection directions, e.g. stereo
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/9501—Semiconductor wafers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4816—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of receivers alone
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/497—Means for monitoring or calibrating
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004—Industrial image inspection
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/97—Determining parameters from multiple pictures
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/56—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof provided with illuminating means
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • H04N23/69—Control of means for changing angle of the field of view, e.g. optical zoom objectives or electronic zooming
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/90—Arrangement of cameras or camera modules, e.g. multiple cameras in TV studios or sports stadiums
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2210/00—Aspects not specifically covered by any group under G01B, e.g. of wheel alignment, caliper-like sensors
    • G01B2210/56—Measuring geometric parameters of semiconductor structures, e.g. profile, critical dimensions or trench depth
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • G01S7/4815—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone using multiple transmitters
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108—Industrial image inspection
    • G06T2207/30148—Semiconductor; IC; Wafer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

一種檢測系統，包含：雷射；倍率改變器；及第一相機。雷射將線投影到要檢測的晶圓上。倍率改變器，包含複數個不同倍率的可選透鏡。第一相機，用於對投影到所述晶圓上的線成像並輸出指示所述晶圓的特徵的高度的三維線資料。倍率改變器的每個透鏡提供所述第一相機相對於所述晶圓的相同標稱焦平面位置。

Description

一種包含雷射三角測量感測器的晶圓檢測系統
本發明關於一種包含雷射三角測量感測器的晶圓檢測系統。
可以使用檢測系統檢測半導體晶圓以針對品質控制測量晶圓的特徵。增加產量、提高精度、增加動態範圍、提高可靠性並降低檢測系統的成本是有利的。
與
在下面的詳細描述中，參考形成其一部分的附圖，並且通過圖示的方式示出可以實施本發明的具體示例。應該理解的是，可以利用其他示例並且可以在不脫離本發明的範圍的情況下進行結構或邏輯改變。因此，下面的詳細描述不應被視為具有限制意義，並且本發明的範圍由所附申請專利範圍限定。應該理解，除非另有特別說明，否則本發明所述的各種示例的特徵可以部分或全部彼此組合。
本發明公開了用於晶圓檢測的雷射三角測量的系統和方法。雷射線產生器可以將線(line)投影到晶圓的表面上。雷射線可以通過顯微鏡光學元件成像到三維(three-dimensional, 3D)相機上。3D相機可以獲得雷射線的二維(2D)影像，在現場可程式閘陣列(field programmable gate array, FPGA)處理板轉換2D影像成3D線，並通過通用序列匯流排(universal serial bus, USB)(例如，USB3.0)介面輸出3D線到前端電腦。
圖1是示出包含雷射三角測量感測器的檢測系統100的一個示例的方塊圖。檢測系統100可以包含感測器頭102、支撐要檢測的晶圓106的載置台104、觸發板108和前端電腦110。觸發板108可以經由觸發器/編碼器信號路徑112可通信地耦合到感測器頭102。前端電腦110可以經由USB(例如，USB3.0)介面114可通信地耦合到感測器頭102。
感測器頭102可以包含第一3D相機116、隔離器118、鏡面濾波器/阻擋器(specular filter/blocker)120、倍率改變器(magnification changer)(例如轉台/滑動件)122、雷射固定件124和介面/控制板126。第一3D相機116可包含第一相機外殼128、固定件130、管132及透鏡134。倍率改變器122可包含複數個不同倍率(例如2倍、10倍和5倍)的物鏡(objective lense)1361 至1363 。通過勻化物鏡，倍率改變器122可以為物鏡1361 至1363 中的每一個提供第一相機116相對於晶圓106的相同標稱焦平面(nominal focal plane)位置。
雷射固定件124可以包含雷射138、衰減器140、反射鏡142和四分之一波片144。雷射138可以產生雷射線146，其可以由衰減器140進行衰減，由反射鏡142反射，並且通過四分之一波片144，用於投影到晶圓106。在雷射138和晶圓106之間的衰減器140、反射鏡142和四分之一波片144可以以與晶圓法線成45度的角度在晶圓106的表面上提供圓偏振的雷射線。雷射固定件124可允許進行以下調整：平移Z以獲得物鏡中心軸上的焦點，圍繞Z旋轉以使線平行於工具Y軸，圍繞X旋轉以獲得物鏡中心軸的線中心或平坦化雷射場及繞Y旋轉以獲得物鏡標稱工作距離上的平面。
四分之一波片144可以將來自雷射138的自然線性偏振光轉換成圓偏振光。衰減器140可以是中性密度型固定衰減器(neutral density type fixed attenuator)，以達到雷射功率的輕微降低。反射鏡142可以是用於將雷射光束146重定向至晶圓106的轉向鏡。反射鏡142可以包括關於Y調整的旋轉以獲得穿過標稱工具點的平面。圍繞Z的旋轉也可以用於獲得物鏡中心軸上的線中心或平坦化雷射138的場。投影到晶圓106表面上的雷射線146通過倍率改變器122、鏡面濾波器/阻擋器120、隔離器118及照相機透鏡134反射回第一相機116。
圖2示出相機200的一個示例。在一個示例中，相機200可以使用於圖1的相機116。相機200可以包含3D相機基板202及204、影像感測器206、相機外殼208、相機固定件/管210及相機透鏡212。影像感測器206可以是具有電子快門的單互補金屬氧化物半導體(complementary metal-oxide-semiconductor, CMOS)感測器。相機200可以包含可配置於3D或2D的影像處理模式。用於3D模式的最大的幀速率可以是用於窗口大小1280×50的是57000fps或更多、窗口大小1280×100的是29500fps或更多、窗口大小1280×864的是3500fps或更多。2D模式的最大幀速率可能小於上面列出的3D模式速度和(200MB/s/(幀大小))。X開窗大小可以配置從1到1280。起始位置可以配置從0-1279。幀速率應該與1280和1184之間的大小成反比增加。低於1184的大小可以通過資料跳過(data skip)來達成，沒有幀速率的優點。Y開窗大小可以配置是4的量子(quanta)。起始位置可以配置從0到860。幀速率應該與尺寸成反比變化。在3D模式下的相機200的輸出格式可以是32位元(16位元Z和16位元強度)。且在2D模式的輸出格式可以配置是為8位元(儲存為8位元)或10位元(儲存為16位元)。
相機200可以被安裝成影像感測器206的長尺寸平行於Y軸。相機200可以以如果需要可以使用分光器和第二相機148(圖1)的方式安裝。外殼208和固定件210可以提供如下調整：在X安裝平移(例如，可用量塊(gauge block)調整)，在Z/對焦安裝平移(例如，可用量塊調整)，並且在Z安裝旋轉。這些調整可主要被用於補償相對於外殼208的影像感測器位置/旋轉誤差，但是，它們也可以被用來去除雷射線位置調整後的殘餘誤差。
相機固定件210的接收器部分可以致能焦距在148毫米至295毫米範圍內的相機透鏡的重新配置。返回參考圖1，隔離器118可以與四分之一波片144一起工作以阻止雷射在兩個凸塊之間或者在晶圓106表面與凸塊之間發生雙重反彈(double bounce)。隔離器118可以由預組裝的四分之一波片和線性偏振器組成。隔離器118可以安裝在照相機透鏡134和物鏡1361 至1363 之間，其中線性偏振器面向照相機透鏡。
當在低倍率下檢查諸如預回流凸塊的漫反射表面時，可以使用自動化鏡面濾波器/阻擋器120。鏡面濾波器/阻擋器120可以位於物鏡孔徑附近。鏡面濾波器/阻擋器120可以包括複數個可選地濾波器及/或阻擋器。鏡面濾波器/阻擋器120可以包含具有旗標(flag)/相位定位的輪子。低慣性矩(moment of inertia, MOI)和摩擦力可以允許小功率步進馬達快速準確地定位阻擋器或濾波器。複數個阻擋器可以具有不同的尺寸，並且可以具有不同的形狀，這取決於什麼空間阻擋會提供最乾淨的信號(類似於阻擋與感興趣的信號無關的所有光的微觀檢測或散射工具)。濾波器可以包括傅立葉濾波器。可以使用液晶顯示器(Liquid crystal display, LCD)以及固體阻擋材料(例如Vantablack)。鏡面濾波器/阻擋器120可以使用配方(recipe)自動控制並且可以包含用於檢測濾波器/阻擋器位於哪個位置的裝置及/或用於檢測濾波器/阻擋器是否不完全位於其中一個位置。
可以使用柱狀透鏡(cylindrical lens)150或接收器散焦(defocus)。在其他示例中，不使用柱狀透鏡150。由於像球形凸起(bump)的反射鏡頂部的半徑與雷射線寬度相比變得很小，因此資料可以呈現階梯效應(stair step effect)。當球形表面將光擴散到遠遠超過物鏡數值孔徑(numerical aperture, NA)的位置時，這種效應處於最壞的狀態，從而在影像感測器上形成繞射極限線(diffraction limited line)。當線寬小於一個像素時，階梯效應很容易看到。作為高斯形狀的雷射影像尺寸的函數的質心誤差應該保持低於1/16(1/16th )子像素(subpixel)解析度(resolution)的兩倍，其達到像素的3％。因此，影像寬度應該至少為1.5像素或更大以保持質心誤差低於3％。可以使用增加X方向上的相機透鏡焦距(focal length, FL)的弱柱面透鏡來達到這一點。照相機也可以靠近照相機透鏡移動以達到此目的，但是，這可能也會散焦Y，這會根據散焦量和要檢查的特徵而使Y是理想的或不理想的。照相機焦點調整可以在負Z方向上具有附加行程以適應散焦，以將物鏡NA繞射限制光斑尺寸增加到至少三個像素。
感測器頭102的倍率改變器122可以通過配方控制在兩個或三個物鏡1361 至1363 之間自動切換。倍率改變器122不會造成2D和雷射三角測量光學中心線之間的距離增加。倍率改變器122可包含用於檢測倍率改變器是在哪個透鏡位置的一種裝置。如果倍率改變器122不是完全在透鏡位置，則該倍率改變器不報告在任何位置。
倍率改變器122可以支持同一系列的複數個可互換的物鏡。例如，物鏡可以包含以下任何合適的組合：2x、3x、5x、7.5x、10x或20x透鏡。只需配置檔案更改和重新校準，即可在現場手動交換物鏡。光學調整不應該被要求。如果物鏡之間的齊焦(parfocal)距離變化太大，則可以使用自定義間隔器來調整距離。在這種情況下，可以在製造中使用具有標稱間隔器的主10x物鏡，以使所有生產2x、3x、5x和10x物鏡可以間隔至理想齊焦距離。
圖3是示出用於雷射三角測量感測器的介面/控制板126的連接的一個示例的方塊圖。感測器頭102中的機電裝置可以由位於感測器頭中的介面/控制板126控制。從前端電腦110(圖1)到介面/控制板126的通信可以藉由USB介面114和序列周邊介面(serial peripheral interface, SPI)介面160通過3D相機116。該方法可以最小化纜線的數量並且集中控制功能，這可以降低成本並提高可靠性和適用性。
介面/控制板126可能包含具有SPI、通用輸入/輸出(general purpose input/output, GPIO)、類比數位轉換器(analog to digital converter, ADC)和數位類比轉換器(digital to analog converter, DAC)的微控制器晶片(micro controller chip, MCU)。介面/控制板126可以支持至少一個雷射(例如雷射138)和兩個3D相機(例如3D相機116和148)。如果有需要，介面/控制板126可從電力路徑162到電力路徑164分配電力到3D相機(一個或複數個)116及/或148、雷射(一個或複數個)138和其他設備。介面/控制板126可以通過通信路徑166控制倍率改變器122(例如，轉台/滑動件)、通過通信路徑170控制鏡面濾波器/阻擋器120以及通過通信路徑168控制雷射138的開/關和輸出功率。
介面/控制板126可以通過信號路徑112接收RS422觸發信號和編碼器信號並將它們轉換成用於3D相機的單端(single ended )TTL信號。介面/控制板126可以通過信號路徑172輸出觸發信號到3D相機(一個或複數個)和通過信號路徑174輸出編碼器信號到3D相機(一個或複數個)。在一個示例中，使用兩個3D相機，一個相機可以接收奇數編號的觸發，而另一個相機可以接收偶數編號的觸發。
介面/控制板126可以支持觸發緩衝邏輯，其在觸發器在加速過衝和速度波動(ripple)峰值期間過快進入時排隊觸發，然後在速度波動谷值期間趕上。可以配置最大隊列深度。對於XY載置台，觸發緩衝可以允許使用速度安全邊際(safety margin)小至0.3％，而落後不超過1個觸發。觸發緩衝邏輯可以通過信號路徑172使用來自相機的觸發輸出信號來決定何時可以發送下一個觸發。在其他示例中，觸發緩衝邏輯可以由觸發板108或3D相機116來實現。
圖4示出用於校準雷射三角測量感測器的示例校準方塊300和302。一個矩形可用於Z校準(Z calibration)、雷射功率校準(laser power calibration)、Z原點校準(Z origin calibration)以及確定校準方塊的法向量，以補償在校準方塊不完美的程度下進行校準。矩形也可用於Z與Y平直度(flatness check)檢測、Z雜訊水平檢測(noise level check)和掃描傳遞(scan pass)至掃描傳遞Z與Y均勻性檢測(uniformity check)。矩形邊界可用於檢測雜散光(stray light)及從明亮到暗或從暗到明亮的過渡回應。
Y校準和XY原點校準可以使用星形圖案。星形圖案也可以用於在整個Y視場(FOV)和Z FOV中對雷射進行輪廓分析(profiling)，並用於檢測及/或調整校準方塊的斜率和旋轉。在一個示例中，矩形和星形特徵容納2毫米(mm)Z FOV和8毫米Y FOV。
圖5A和5B示出檢測晶圓320的一個示例。圖5A示出晶圓320的側視圖，而圖5B示出晶圓320的俯視圖。在一個示例中，雷射線322如箭頭324所示以45度投影到晶圓320上，且雷射線322的反射如326處所示由相機成像。如虛線所例示，對於每個影像，晶圓320經由載置台沿箭頭328所示的方向移動。可以同時測量複數個特徵(例如，凸塊)330。
圖6示出由相機觀看的雷射線360的一個示例。通過相機感測到由362指示的方向上的線的位置，指示晶圓的特徵的高度。一次檢測整線(entire line)資料。
圖7A示出了由相機觀看的雷射線370的一個示例，而圖7B-7D示出了由相機獲得的樣本幀。相機允許從凸起頂部質心計算中過濾不必要的資料，從而提高準確性。
圖8示出使用兩個相機檢測晶圓400的一個示例。可以使用兩個相機來提高檢測速度。在一個示例中，第一相機(由圖案402表示)和第二相機(由圖案404表示)通過分光器(beam splitter)耦合到光路中，使得檢測系統的兩個相機實質上共享相同視場。支撐晶圓的載置台可以由箭頭406指示的方向移動，以相對於相機的視場的速率使得每個相機在交替操作時擷取實質上涵蓋要成像的晶圓的整個表面的連續視場(即，交錯(interleaving))。該載置台的速度可以與兩個相機擷取視野的影像的速率以及相機的視場的大小相關聯。
圖9示出使用兩個雷射檢測晶圓的一個示例。該示例包含第一雷射420、第二雷射422、反射鏡424和衰減器426。第一雷射420產生雷射線428，其穿過反射鏡424並且被衰減器426衰減。第二雷射422產生雷射線430，其由反射鏡424反射並且被衰減器426衰減。第二照相機能夠擷取晶圓至少部分可透射的波長範圍內的影像，可以與第二雷射422一起使用，該第二雷射422發射第二照相機可觀看的波長範圍內的光。在這種情況下，第二雷射422發射晶圓至少部分可透射的波長範圍內的光。
圖10示出從晶圓的背面452檢測晶圓450的一個示例。雷射線454可以通過第二雷射投影穿過晶圓450的背面452到一或複數個特徵456。在這種情況下，第二相機從第二雷射擷取投影線的影像，並輸出指示晶圓的特徵的高度的三維線資料。特徵可以從由通孔和溝槽組成的組中選擇。
雖然本發明已經說明和描述了具體示例，但是在不脫離本發明的範圍的情況下，各種替代及/或等同的實現方式可以替代所示出和描述的具體示例。本發明旨在涵蓋在此討論的具體示例的任何修改或變化。因此，本發明旨在僅由申請專利範圍及其等同物限制。
100‧‧‧檢測系統
102‧‧‧感測器頭
104‧‧‧載置台
106‧‧‧晶圓
108‧‧‧觸發板
110‧‧‧前端電腦
112‧‧‧信號路徑
114‧‧‧介面
116‧‧‧第一3D相機
118‧‧‧隔離器
120‧‧‧鏡面濾波器/阻擋器
122‧‧‧倍率改變器
124‧‧‧雷射固定件
126‧‧‧介面/控制板
128‧‧‧第一相機外殼
130‧‧‧固定件
132‧‧‧管
134‧‧‧透鏡
136‧‧‧物鏡
138‧‧‧雷射
140‧‧‧衰減器
142‧‧‧反射鏡
144‧‧‧四分之一波片
146‧‧‧雷射線
148‧‧‧第二相機
150‧‧‧柱狀透鏡
160‧‧‧介面
162‧‧‧電力路徑
164‧‧‧電力路徑
166‧‧‧通信路徑
168‧‧‧通信路徑
170‧‧‧通信路徑
172‧‧‧信號路徑
174‧‧‧信號路徑
200‧‧‧相機
202‧‧‧相機基板
204‧‧‧相機基板
206‧‧‧影像感測器
208‧‧‧相機外殼
210‧‧‧相機固定件/管
212‧‧‧相機透鏡
320‧‧‧晶圓
322‧‧‧雷射線
324‧‧‧箭頭
326‧‧‧處
328‧‧‧箭頭
330‧‧‧特徵
360‧‧‧雷射線
362‧‧‧方向
370‧‧‧雷射線
400‧‧‧晶圓
402‧‧‧圖案
404‧‧‧圖案
406‧‧‧箭頭
420‧‧‧第一雷射
422‧‧‧第二雷射
424‧‧‧反射鏡
426‧‧‧衰減器
428‧‧‧雷射線
430‧‧‧雷射線
450‧‧‧晶圓
452‧‧‧背面
454‧‧‧雷射線
456‧‧‧特徵
圖1是示出包含雷射三角測量感測器的檢測系統的一個示例的方塊圖。
圖2示出用於雷射三角測量感測器的相機的一個示例。
圖3是示出用於雷射三角測量感測器的介面/控制板的連接的一個示例的方塊圖。
圖4示出用於校準雷射三角測量感測器的示例校準方塊。
圖5A和5B示出使用雷射三角測量感測器檢測晶圓的一個示例。
圖6示出由雷射三角測量感測器的相機觀看的雷射線的一個示例。
圖7A-7D示出通過相機觀看地雷射線及通過相機獲得的樣本幀。
圖8示出使用兩個相機檢測晶圓的一個示例。
圖9示出使用兩個雷射檢測晶圓的一個示例。
圖10示出從晶圓背面檢測晶圓的一個示例。

Claims (15)

  1. 一種檢測系統，包含： 　　雷射，用於將線投影到要檢測的晶圓上； 　　倍率改變器，包含複數個不同倍率的可選透鏡；及 　　第一相機，用於對投影到所述晶圓上的所述線成像並輸出指示所述晶圓的特徵的高度的三維線資料； 　　其中所述倍率改變器的每個透鏡提供所述第一相機相對於所述晶圓的相同標稱焦平面位置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的檢測系統，進一步包含： 　　在所述倍率改變器和所述第一相機之間的鏡面濾波器/阻擋器，所述鏡面濾波器/阻擋器包含複數個可選濾波器及/或阻擋器。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的檢測系統，進一步包含： 　　在所述雷射及所述晶圓之間的衰減器、反射鏡和四分之一波片，以在所述晶圓表面上與晶圓法線成45度的角度提供圓偏振雷射線。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的檢測系統，進一步包含： 　　隔離器，在所述第一相機和所述倍率改變器之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的檢測系統，進一步包含： 　　柱狀透鏡，在所述倍率改變器和所述第一相機之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的檢測系統，進一步包含： 　　第二相機，用於對投影到所述晶圓上的線成像並輸出指示所述晶圓的特徵的高度的三維線資料。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的檢測系統，進一步包含： 　　第二相機； 　　其中所述第一相機和所述第二相機通過分光器耦合到光路，使得所述第一相機和所述第二相機實質上共享相同的視場。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的檢測系統，進一步包含： 　　載置台，在其上支撐晶圓，所述載置台以相對於所述第一相機和所述第二相機的視場的速度移動，使得所述第一相機和所述第二相機中的每一個在交替操作時擷取連續的視場，所述視場實質上涵蓋所述晶圓的整個表面。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的檢測系統，其中，所述載置台的速度相關於所述第一相機和所述第二相機擷取所述視場的影像的速度以及所述第一相機和所述第二相機的所述視場的大小。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的檢測系統，進一步包含： 　　第二相機，用於擷取所述晶圓至少部分可透射的波長範圍的影像；及 　　第二雷射，發射通過所述第二相機可見的波長範圍的光，這也是所述晶圓至少部分可透射的波長範圍。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的檢測系統，其中，線由所述第二雷射通過所述晶圓的背面投影到一個或複數個特徵，及 　　其中所述第二相機從所述第二雷射擷取投影的所述線的影像並輸出指示所述晶圓的特徵的高度的三維線資料。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的檢測系統，其中，所述特徵係選自由通孔和溝槽組成的群組。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的檢測系統，進一步包含： 　　觸發緩衝邏輯，以使所述第一相機的觸發排隊等候，以回應在加速過衝和速度波動峰值期間觸發過快，然後在速度波動谷值期間趕上。
  14. 一種檢測晶圓的方法，所述方法包含： 　　將雷射線投影到要檢測的晶圓上； 　　通過相機獲取所述雷射線的二維影像；和 　　將所述二維影像轉換成指示所述晶圓的特徵的高度的三維線資料。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的方法，進一步包含： 　　通過另一相機獲取所述雷射的二維影像。
TW107119848A 2017-06-08 2018-06-08 包含雷射三角測量感測器的晶圓檢測系統及晶圓檢測方法 TWI799422B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762516701P 2017-06-08 2017-06-08
US62/516,701 2017-06-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201903926A true TW201903926A (zh) 2019-01-16
TWI799422B TWI799422B (zh) 2023-04-21

Family

ID=64566362

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107119848A TWI799422B (zh) 2017-06-08 2018-06-08 包含雷射三角測量感測器的晶圓檢測系統及晶圓檢測方法

Country Status (5)

Country Link
US (2) US11578967B2 (zh)
EP (1) EP3635771A4 (zh)
CN (1) CN110720135A (zh)
TW (1) TWI799422B (zh)
WO (1) WO2018227031A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113028983B (zh) * 2019-12-24 2023-05-16 深圳市富泰通国际物流有限公司 测量装置、测量系统、测量方法及计算机

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6064759A (en) * 1996-11-08 2000-05-16 Buckley; B. Shawn Computer aided inspection machine
JP4067602B2 (ja) 1996-12-09 2008-03-26 富士通株式会社 高さ検査方法、それを実施する高さ検査装置
US6167148A (en) * 1998-06-30 2000-12-26 Ultrapointe Corporation Method and system for inspecting the surface of a wafer
US6324298B1 (en) 1998-07-15 2001-11-27 August Technology Corp. Automated wafer defect inspection system and a process of performing such inspection
JP2000074845A (ja) 1998-08-27 2000-03-14 Fujitsu Ltd バンプ検査方法及びバンプ検査装置
US6164118A (en) 1998-09-30 2000-12-26 Komag Incorporated Calibration disk having discrete bands of calibration bumps
US6501554B1 (en) 2000-06-20 2002-12-31 Ppt Vision, Inc. 3D scanner and method for measuring heights and angles of manufactured parts
US20030001117A1 (en) * 2001-05-15 2003-01-02 Kwangik Hyun Dimensional measurement apparatus for object features
JP4011561B2 (ja) 2004-05-28 2007-11-21 シーケーディ株式会社 三次元計測装置
US20090123060A1 (en) 2004-07-29 2009-05-14 Agency For Science, Technology And Research inspection system
US20060262295A1 (en) 2005-05-20 2006-11-23 Vistec Semiconductor Systems Gmbh Apparatus and method for inspecting a wafer
US20070148792A1 (en) 2005-12-27 2007-06-28 Marx David S Wafer measurement system and apparatus
CA2528791A1 (en) 2005-12-01 2007-06-01 Peirong Jia Full-field three-dimensional measurement method
KR20090087394A (ko) * 2008-02-12 2009-08-17 이관영 소리를 이용한 형상물 제작 장치 및 방법
US8144968B2 (en) 2009-01-12 2012-03-27 Aceris 3D Inspection Inc. Method and apparatus for scanning substrates
SG164293A1 (en) 2009-01-13 2010-09-29 Semiconductor Technologies & Instruments Pte System and method for inspecting a wafer
SG164292A1 (en) 2009-01-13 2010-09-29 Semiconductor Technologies & Instruments Pte System and method for inspecting a wafer
SG163442A1 (en) * 2009-01-13 2010-08-30 Semiconductor Technologies & Instruments System and method for inspecting a wafer
JP2010181317A (ja) * 2009-02-06 2010-08-19 Ohkura Industry Co 欠陥検査装置
JP2011134759A (ja) 2009-12-22 2011-07-07 Hitachi Cable Ltd 半導体装置用テープキャリアの製造方法
JP5561080B2 (ja) 2010-10-06 2014-07-30 日本電産リード株式会社 ウェーハバンプの高さ測定装置
KR101273094B1 (ko) 2011-01-28 2013-06-17 한국과학기술원 광삼각법을 이용한 3차원 형상 측정기를 사용하여 ｐｃｂ 범프 높이 측정 방법
FR2994734B1 (fr) * 2012-08-21 2017-08-25 Fogale Nanotech Dispositif et procede pour faire des mesures dimensionnelles sur des objets multi-couches tels que des wafers.
KR20140089846A (ko) 2013-01-07 2014-07-16 삼성전기주식회사 기판 범프 높이 측정 장치 및 이를 이용한 측정 방법
JP6387416B2 (ja) 2013-11-29 2018-09-05 ネックスティン，インコーポレイテッド ウェーハ映像検査装置
SG10201402681QA (en) * 2014-05-27 2015-12-30 Generic Power Pte Ltd Methods of inspecting a 3d object using 2d image processing
CN104197837B (zh) 2014-09-19 2017-08-01 福建师范大学 一种复杂表面物体体积的非接触式光学测量方法及装置
KR102560779B1 (ko) * 2015-09-23 2023-07-28 삼성전자주식회사 광학 검사 장치, 기판 검사 방법, 그리고 기판 제조 방법
EP3222964B1 (en) 2016-03-25 2020-01-15 Fogale Nanotech Chromatic confocal device and method for 2d/3d inspection of an object such as a wafer
US9874526B2 (en) 2016-03-28 2018-01-23 Kla-Tencor Corporation Methods and apparatus for polarized wafer inspection

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018227031A1 (en) 2018-12-13
US20200191557A1 (en) 2020-06-18
TWI799422B (zh) 2023-04-21
US11578967B2 (en) 2023-02-14
CN110720135A (zh) 2020-01-21
US20230266117A1 (en) 2023-08-24
EP3635771A4 (en) 2021-03-10
EP3635771A1 (en) 2020-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101207198B1 (ko) 기판 검사장치
JP4150592B2 (ja) 自動合焦方法
TWI427265B (zh) 測量裝置
JP6561327B2 (ja) 光学検査装置、鏡筒の製造方法、および光学検査方法
WO2002023248A1 (fr) Microscope confocal et procede de mesure de hauteur utilisant ledit microscope
JP2005504305A (ja) 三次元走査カメラ
JP2008275612A (ja) 半導体製造用のサブストレート上の構造体を測定する高解像度を備えた装置及び測定装置におけるアパーチャの使用
TW201604609A (zh) 自動聚焦系統
JP6606159B2 (ja) ピンホールアレイを使用した物体の共焦点イメージング
JP6729960B2 (ja) カメラモジュール調整装置及びカメラモジュール調整方法
KR101754108B1 (ko) 카메라 렌즈에 의한 비네팅을 측정하는 시스템
US20230266117A1 (en) Wafer inspection system including a laser triangulation sensor
JP6387381B2 (ja) オートフォーカスシステム、方法及び画像検査装置
CN110658196B (zh) 一种缺陷检测装置及缺陷检测方法
JP2015108582A (ja) ３次元計測方法と装置
JP6684992B2 (ja) 突起検査装置及びバンプ検査装置
KR101447857B1 (ko) 렌즈 모듈 이물 검사 시스템
KR20020093507A (ko) 부품 검사 장치
KR20170047140A (ko) 검사장치
US20240003674A1 (en) Photogrammetric camera and method for the two-dimensional measurement of objects
TWM583937U (zh) 檢測模組
TWI454831B (zh) 影像擷取系統及其影像擷取方法
JP2016008816A (ja) 形状測定装置、形状測定装置の制御方法、および形状測定プログラム
JP2020190478A (ja) レンズ交換式カメラのフランジバック又は撮像素子位置の検査方法
CN116203777A (zh) 光学成像系统、用于相机校准的成像方法及相机校准方法