TWI564556B - 刮痕偵測方法及裝置 - Google Patents

Description

刮痕偵測方法及裝置 [相關申請案的交互參考]

本發明主張申請於2010年7月3日之美國臨時申請案案號61/361,386的優先權。

本發明一般相關於檢查半導體基板並且將其上經檢查發現之特點加以特徵化的方法，在某些實施例中，本發明相關於檢查經歷化學機械平坦化處理之半導體晶圓上的刮痕以及將刮痕特徵化之方法。

捕獲一基板之特徵影像，例如形成在半導體晶圓之上表面內的刮痕是非常困難的任務。用以獲得在晶圓表面之明亮區域二維影像，並將之用於檢查目的的照明技術，通常針對關注的刮痕並不提供充足的對比。因此，使用標準明視野二維檢查系統難以檢查基板上的細微刮痕與污點。許多研究者求助於其他形式的照明技術，例如暗視野照明技術。暗視野照明技術適合於在半導體晶圓實質鏡面表面上檢查出微小的不連續性，例如細微刮痕以及污點。

在二維檢查系統中提供暗視野照明是習知的。即使如此，額外的照明安排會增加二維檢查系統之成本與複雜度。因此，利用已經存在的明視野照明將微小特徵，例如形成在半導體晶圓的基板表面之刮痕或是其他缺陷等，加以成像的技術是需要的。

在此揭示的概念其中之一層面為，包含一種檢查一基板表面的方法，該方法包含識別可能出現在該基板表面關注的潛在非連續性，決定與該關注的潛在非連續性相關的焦距範圍，以該焦距範圍定位成像系統的焦點平面，捕獲平面的影像，並且決定該基板上關注的非連續性是否存在。

在本發明的另一層面中，一種檢查基板之非連續性的方法包含將成像系統之焦距平面定位在高於基板表面，使得基板表面對於成像系統是失焦的。成像系統之焦距平面同時符合從基板表面裡或其上的一或多個非連續性返回之光的焦距範圍。可捕獲基板以及其非連續性(若其存在的話)的影像，該影像係處理以識別該非連續性。

在本發明的另一層面中，揭示一種用以決定在一表面反射的非連續性有效深度之方法。該方法包含捕獲多個表面之影像。多個影像中之每一者對應於檢查中表面上的相同橫向二維區域，也對應於相對於表面的不同縱向高度。非連續性係在該表面的橫向區域內識別。非連續性的亮度中影像對影像變化係記錄在多個影像內，作為縱向高度的函數，決定對應亮度變化的最大值之縱向高度以及非連續性至少一幾何特徵。

在本發明之下述詳細說明中，所附圖式係形成部分的參考，並且所顯示的係本發明可能實施的特定實施例作為說明的方式。在某些圖式中，類似的元件符號敘述實質上類似的元件，在此所敘述的實施例係充分詳細以使習知技藝者實施本發明之用，可以使用其他實施例，並且可以在不悖離本發明範圍下做結構、邏輯以及電性的變化。因此，以下敘述的詳細說明並不應作為限制之用，並且本發明之範圍僅由所附的申請專利範圍以及其等效者所定義。

圖1所見之成像系統10是二維檢查系統，傳統用於檢查例如半導體晶圓之基板S。顯示於圖1的成像系統10可做適應於不同的檢查應用之變化，如習知技藝者所熟知的應用。成像系統10一般包含例如CCD或是CMOS感測器之成像裝置12，利用從基板S表面所返回之光形成基板S之一影像。從照明器20所發出之光由轉向元件或是耦合元件22導向基板S之表面。轉向元件22在一些實施例中可以是分束器，但也可使用光纖耦合器。例如鏡片或是鏡片組的光學元件係用於將照明器20所發出的光聚焦在基板S的表面，並且將基板S的表面反射的光導入成像裝置12。將可了解的是，使用在成像系統10的光學元件精確本質將會依照成像系統10的應用而不同。

成像系統10係耦接於一控制器(未顯示)，例如，舉例而言，傳送命令至成像感測器10並從其接收資料之一微處理器或是個人電腦，成像系統10並耦接於聚焦機制(未顯示)，以及支撐、移動並加以對準基板的平台(未顯示)。該控制器可以是單一裝置或是一相容裝置的分散網路，其調節並實現與成像系統10操作相關的任務。控制器可執行軟體程式用以調節由成像感測器12所捕獲之影像，並且執行額外軟體以識別在捕獲影像的非連續性或是缺陷。控制器可以執行更多軟體以實行良率管理分析，以製作基板S或其部份的合格/失敗估計，以及用以控制一或更多相關系統的動作。控制器也可連接至一分散系統的主控制器之部分，其負責由多個處理系統對基板S所作之處理的排程。

成像系統10具有一影像平面14，其係用於定位成像裝置12。成像系統10具有一焦距平面16，其在圖1符合基板S表面，亦即一目標平面。影像平面14和焦距平面16沿著成像系統10的光軸30彼此隔開。其中目標平面與焦距平面16為相符合者，基板S的上表面將在成像感測器12的焦距上，其定位於影像平面14。當其具有完美符合要成像之基板S表面的焦距平面16，只要基板S的上方表面是成像在焦距平面16沿著光軸30的預定距離內，可以獲得可接受的品質影像。前述的預定距離由成像系統10之光學特徵所定義，並且可以是成像系統10的目標平面16之上方或下方；其通常參照為視野深度。

如同習知技術者所熟知的，一物鏡32可以沿著光軸30移動以沿著光軸30改變焦距平面16之位置。或者是，為了相對於焦距平面16移動基板S，可沿著光軸30移動基板S。注意若是特定成像應用所需要，物鏡32可包含一或多個光學元件或是鏡片。類似者，提供鏡頭透鏡34將從基板S返回的光聚焦至成像感測器12上。

在一明視野成像系統，例如成像系統10，從照明器20發出之光以垂直方向入射至欲成像的物體(例如基板S)。其中欲成像物體具有一鏡面表面，入射至欲成像物體的表面之入射光會從該表面朝向成像感測器12反射，如圖2的箭號40所示。其中該基板S的表面由一非連續性所打斷，例如刮痕44，從非連續性表面返回的光將會以箭號46所表示的方向反射。其中缺陷反射足夠的入射光，由彼此符合的焦點平面與物鏡平面所捕獲的基板S影像將以相對黑暗的區域顯示非連續性44。基板S的相對鏡面表面之其他部分將以相對明亮的方式顯示。此是因為從非連續性44返回的光並未聚焦在感測器12上。

圖3B-3D說明當成像系統10之焦距平面16係位於不同焦點位置時，由成像感測器12所捕獲之相對影像像素強度，在圖3A可以看見代表要成像的基板S的示意圖，基板S具有在其上所形成之非連續性44。圖3B可以看見一像素強度圖形50，其代表當成像系統10之焦距平面16係位於基板S的上方表面時，由成像感測器12所捕獲之像素強度。注意針對實質上平面以及鏡面的基板S之上表面之像素強度是相對固定值，除了在非連續性44之像素強度之外。在非連續性44的物理位置處，像素強度是稍微小於周圍區域，因為刮痕返回的光並未完整聚焦在成像感測器12對應於刮痕44位置的區域上。因為在非連續性與其周圍表面的差異性係相對的低，對於明視野成像系統而言，分辨非連續性的存在是困難的。

在圖3C中，可見當成像系統10之焦距平面係位於由非連續性44之幾何特性所定義的焦點上時，像素強度圖形51在非連續性44之位置上跨過基板S的表面，亦即成像系統10聚焦在基板S的表面上之一平面，其為非連續性44導致光聚焦之處。在此範例中，由成像感測器12在基板S實質上平坦以及鏡面的表面所感測到的光強度相對而言是固定的，但是對應於基板S上的非連續性44之位置，因為從刮痕44返回的光是聚焦在成像系統10之焦距平面或是在其附近，因此在成像系統10的影像平面上，由成像感測器12所感測的光強度相對高於由基板S的表面所表現的背景之光強度。因此藉由將成像系統10之焦距平面16定位於實質上的一焦點位置，其由基板S表面的非連續性(例如一刮痕)所定義的，最終影像的對比會增加至自動影像處理技術可輕易識別的程度。結果，自動檢查與估計技術可以實現在非連續性的影像，以提供基板S或是非連續性本身的資訊或是特徵。

在圖3D可見跨過基板S的表面於一非連續性44(例如刮痕)之像素強度圖形52，其中成像系統之焦距平面16係低於基板S的表面。在此範例中，非連續性44之中心是相對暗的，因為從非連續性所返回的光是超出捕捉像素強度資訊的成像感測器12之焦距之外，在某些範例中，可看到對應於鄰近非連續性的區域之像素強度稍微強過相關於基板S之實質上平坦以及鏡面上方表面的像素強度，這是因為從非連續性所返回的光係入射至對應於非連續性鄰近區域之成像感測器12。

注意在前述範例中，基板S的表面是視覺可見的，作為在基板S的表面之上或之下的焦點位置所獲得的影像之背景。當基板S的表面係遠離成像系統10之焦距平面時，基板表面將多多少少會顯示散射或是模糊的影像。一些成像技術，例如共焦成像，將容易排除大部分的影像背景，其在標準顯微鏡可得之影像中是視覺可見的。

有兩種基本方式以實現在此所敘述的基板檢查。第一者涉及定義一非連續性或是偵測一先驗(priori)，並且決定非連續性種類將會展現何種焦點位置。一旦完成，使用者可設定成像系統10之焦距平面16在特定的焦距位置以捕獲包含關注的非連續性之影像。可使用習知技術者所熟知的影像處理技術以識別在基板S上出現的非連續性(如果有的話)。非連續性的特徵，例如尺寸，深度，寬度，長度，長寬比，形狀，位置，密度等等，可選擇性的從非連續性顯示的影像中擷取。該些特徵可以使用以分析操作在基板S上之處理工具的性能。此種分析可以用於調整該種處理工具的操作，或是用以決定是否該處理已完畢。另外，此種分析可使用以將基板本身及/或是其任何子部分分類(亦即在一單獨晶片或是作為半導體基板部分之裝置)。此種分類可分級或作為二進制，例如分析可顯示此種基板或其部分是屬於高品質、中品質或是低品質。或者是，一基板或是其部分可單純分類為可接受的品質或是不可接受的品質。一般而言，不可接受品質的基板將不會接受另外的處理，並會當成廢料。在其他的範例中，從此檢查所獲得的資訊可以用作調整獲控制整個製造過程，其包含將藉由處理工具來處理基板S的處理加以排程，排程處理工具的維修，或是調整處理工具的設定。

第二種實施在此所表示的檢查之方法為涉及在一或多個焦點位置上捕獲基板S的影像。類似於習知技術者所熟知的影像處理技術可作為識別在影像中表現的非連續性(如果有非連續性存在)。在一選擇性的步驟中，非連續性的特徵，例如尺寸，深度，寬度，長度，長寬比，形狀，位置，密度等等，可從非連續性顯示的影像中擷取。如同以上所敘述者，如果使用者希望該些擷取的特徵可以用作分析操作在基板S上之處理工具的性能，另一選擇性的步驟可包含使用處理控制軟體以識別使用者關注的非連續性特徵，例如，如果一特定的非連續性形式容易使基板及/或其任何子部分變成低於使用者可接受的品質，則非連續性的識別特徵可由後續的檢查操作中檢索到。

在基板S表面之非連續性可具有許多不同原因或是來源。例如缺口，裂縫或是刮痕會是基板的內在部分，其來自基板本身的錯誤形成過程。另外缺口，裂縫，刮痕或是碎片可能是由許多針對基板所做的不同處理而造成。例如，在半導體工業中，塗覆處理，沉積處理，濺鍍處理，蝕刻處理，顯影處理，或是握持基板，儲存基板都會造成在基板表面非連續性的原因與來源。

非連續性的一種欲關注的類型是在半導體產業中，由化學機械拋光(CMP)處理所造成在半導體基板S表面留下的刮痕，CMP處理係一種磨光處理，其涉及使用在基板與一平板之間的研磨漿狀物。CMP處理可以是執行在半導體基板S之上方表面及/或下方表面。圖4說明在CMP處理期間研磨粒子54如何作用在基板表面S上。包含研磨粒子54之漿狀物導入至基板S與平板56之間。平板56與基板S相對於陷在中間的研磨粒子彼此移動。此相對移動將基板S的表面磨光，並且一般會留下數個特徵刮痕。監視及/或評估CMP處理的輸出通常涉及光學檢查經過CMP處理的基板S，特別是，由CMP處理所留下的刮痕44經過成像並且分析以決定是否產生任何問題。一般問題包含過大的研磨粒子54留下的大型刮痕，以及由非欲求的粒子或是碎片所造成的大型或是不規則刮痕。也可能其他刮痕之特徵會被關注，例如刮痕的形狀與長度可能表示CMP處理系統的運作。在CMP系統中所處理在基板表面S發現的刮痕不均勻性也可能被關注。

一般而言在CMP處理期間使用的研磨粒子54實質上為相同大小。因此，在CMP處理期間由此種粒子造成的刮痕將具有許多相同特徵。一種在CMP處理期間由研磨粒子造成的刮痕特徵為剖面形狀，可理解的是在CMP處理期間由研磨粒子造成的刮痕在許多特徵中可能變化非常大，一般而言在CMP處理期間類似研磨粒子所造成的刮痕可能彼此非常類似。造成的結果是，一列相似的刮痕在刮痕形成的表面上將大致集中於幾乎相同的位置。更精確的說，從一陣列相似的刮痕返回的光將集中於在刮痕形成的表面上焦點位置的一範圍內。可明確的了解，將成像系統10之焦距平面定位於預定的焦點位置，或是如上述建議的，定位於一組或一列類似刮痕所特徵的焦點位置之預定範圍內，將會把相對於該些刮痕的影像對比最大化，以利於使用機器視覺方法的刮痕觀察與分析。另外，因為不同的研磨粒子或是碎片將會製造在基板S上的刮痕，其實質上相關於該些粒子或碎片的不同特徵，在此所敘述的現象通常對於捕獲具有相同所選特徵之非連續性的改良影像特徵，而限定一特定光學安排是有用的。另外，焦點位置的範圍可相關於形成成像影像的刮痕之研磨粒子的尺寸或是其他特徵。

在檢查概要顯示於圖5之基板的方法之一實施例中，基板S係位於成像系統10之視野(field of view)內。(請見步驟62)。成像系統10之焦點位置從基板S表面偏移，使得基板表面失焦(步驟64)。在基板S表面與所選焦點位置之間的偏移量可以依照數種考量決定，其將會在以下詳細敘述。然而，在一實施例中成像系統10之焦點位置偏移量足以製造在一或多個欲關注的非連續性與基板S其他部分之間必要程度的對比。然後捕獲基板S的影像(步驟66)。所捕獲的影像之分析可以在捕獲時或其之後的時間立刻實現。根據此種分析，基板S表面上之欲關注的特徵與非連續性被識別(步驟68)。

出現在基板表面以及基板表面其他區域的一或多個非連續性之間的必要程度的對比可以反覆使用顯示於圖6的方法加以識別。選擇性的步驟70相關於當表面係實質上位於焦點內時捕獲基板表面之一影像，特別是此一選擇性步驟相關於以與基板S上表面相符合的關係配置成像系統10之焦距平面。此影像可以使用於比較的目的或是之後檢查或分析的目的。成像系統10之焦點位置從基板S的表面偏移(步驟72)，並且捕獲基板S之一影像(步驟74)。依照操作的方式不同，步驟76與78可以單獨實現或是結合為一個步驟。特別是，步驟76的一層面可相關於一捕獲影像的對比內建評估，其中關注的非連續性與影像背景之間的對比最小量可被識別。假定必須識別非連續性的對比最小量已出現，可評估所識別的非連續性以決定此影像的對比是否足夠滿足使用者之需求或是所選擇的應用(步驟78)。注意使用者的需求可以是簡單的在螢幕上(未顯示)以視覺檢查所捕獲影像，或是複雜到實施模組化檢查或是根據飽和值的檢查，及/或後續的分析。在任何情況下，通常使用機器視覺技術，其可獲得對於自動化影像處理系統而言足夠實施非連續的檢查之對比程度。如果在所識別的非連續性與影像背景之間的對比不夠充分，使用者可經由路徑80回到步驟72以重覆處理步驟。當發現對比已夠充分，使用者可進行到步驟82，其以顯示於圖5之實施例表示，其相關於執行基板S的檢查。應注意步驟82可能相關於更多或是小於執行完整的基板S二維檢查。此方法並不限於基板S之完整二維檢查。

在基板檢查之另一實施例中，類似的非連續性焦距位置可相關於非連續性之物理特徵。為了將從基板S的表面之非連續性返回的光聚焦在基板S的表面上方給定的焦距，非連續性必須展現足以達到此項結果的物理特性。使用基本幾何與光學關係，使用者可直接計算地形的範圍，其會造成從非連續性返回之光聚焦在一特定焦距或是焦距範圍內，例如(僅舉例)，假定非連續性之底部，例如趨近於圓柱反射體的一刮痕，使用f=R/2的關係，其中f是焦距而R是反射體的半徑，可以決定非連續性的深度相等於其半徑，其寬度幾近於成像系統10的四倍焦距。類似的近似法可以使用，其中當非連續性之地形模型化為開放邊之多邊形，雖然應可了解的是，決定非連續性或是刮痕的幾何特徵之精確關係將依照非連續性本身的性質。應注意的是，因為例如刮痕之非連續性變化，難以從非常小的樣本尺寸估算例如刮痕之非連續性的實際寬度或深度，因此統計關聯性對於將欲觀察的焦點位置與非連續性的幾何特徵產生連結而言是必要的。但是，根據利用非連續性的SEM影像之直接驗證法而言，將特定焦距或是焦距範圍與特定非連續性之幾何產生關聯是可能的。

現在參考圖7，例如刮痕的非連續性之特徵識別，由建立非連續性本身的幾何特性或地形模型開始(步驟90)。此模型將至少包含，從形成非連續性之基板處返回的光之焦距的資訊。較佳的是非連續性之深度與寬度也是模型的部分，實際在基板的非連續性影像後續被捕獲(步驟92)，並且與由模型所提供的預測結果產生關聯(步驟94)。注意產生關聯的步驟可能需要在步驟92所成像的非連續性利用適合測量例如刮痕之非連續性的地形或幾何特性的掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡、表面光度儀、雷射三角測量系統或其他計量學系統等來實際證明。一旦從模型得到的預測結果與成像系統10所捕獲的影像實際結果之間的關聯性為可接受的，後續得到的影像可使用以識別已經模型化並且關聯化的非連續性影像(步驟96)。

在某些範例中例如刮痕之非連續性在其尺寸落於給定範圍之外時可能會有問題，因此，在此說明的觀念可用於監視CMP處理的操作，而不直接決定非連續性或刮痕之幾何特性。例如基板S之影像可以數個從基板表面所測量到的獨立焦距來捕獲，表現在基板S的表面的非連續性以及其特徵(例如長度與位置)，以及該些非連續性之特定焦距是可識別的。根據基板本身的後續估算，例如藉由使用掃描電子顯微鏡(SEM)或其類似者，或是根據從基板直接獲得的裝置操作品質(例如從晶圓所獲得的個別半導體裝置的性能)後續估算，可製作在特定焦距或焦距範圍內可識別的非連續性，與基板品質或從基板所獲得的裝置品質之間的關聯性。例如，發現在特定焦點位置或是焦點位置範圍內可見之非連續性是相關於基板S或其部分的低品質或損傷，基板S可能會廢棄，或是依照在基板上及/或其他設備獲得的所識別非連續性進一步處理。類似的，可獲得在多焦距或是多個焦距範圍的多重檢查，並且所識別的非連續性之品質與本質可被估算。根據此估算的結果，CMP系統的使用者可決定系統是正常運作，其中非連續性之主要形式係從可接受的焦距或是焦距範圍所識別者。習知技術者將了解，非連續性的許多特徵，例如，舉例而言，長度、寬度、絕對值、相對值、位置、以及鄰近區域，可用以識別例如CMP系統的處理系統之適當或不適當操作。如以上所指出者，任何製造在基板S表面上例如刮痕之非連續性或其他缺陷的處理工具或系統，使得可能相關於一特定焦距或焦距範圍之非連續性可以利用在此所呈現的概念來監控。

在此些觀念的一範例中，特定圖樣的矽晶圓利用傳統CMP系統所處理。使用例如US專利號6,826,298所述的成像系統(在此合併作為參考)，其利用定位於晶圓表面的成像系統之焦距平面執行晶圓之二維光學檢查。形成在晶圓上的圖樣在圖9影像所說明的二維檢查可清楚的看見。但是，在此種光學配置的成像系統所捕獲的影像，無法清楚的識別低於特定尺寸以下的刮痕，雖然以肉眼靠近看，仍然可識別從圖9中左上至右下的斜對角刮痕。藉由自動影像處理方法，此種形式的刮痕在二維明視野成像系統並不是可確實偵測到的，但是觀看者通常可以辨識出。在圖9所顯示的影像通常對應於顯示於圖3B之像素強度圖形50。藉由定位使用捕獲圖9之影像的成像系統之焦距平面於晶圓表面上約250μ，可見刮痕之像素強度相對於影像的背景像素強度增加(對比增加)，並且圖10中可見後續刮痕的識別度更增加。圖10中的影像對應於顯示在圖3C之像素強度圖形51。顯示於圖8之影像係以定位於晶圓表面之下250μ的成像系統之焦距平面所捕獲，刮痕剛好可識別為一條亮線。顯示於圖8之影像對應於顯示於圖3D之像素強度圖形52。使用一標準明視野二維光學檢查系統，使用者能更確實的實施自動成像與檢查技術以識別並分析刮痕以及其他在晶圓表面之非連續性，其使用明視野照明法並無法明確辨識出。

顯示於圖1之成像系統10類似於在不同基板處理工業中廣泛應用的通用光顯微鏡，其基板處理工業包括半導體製造工業。然而，可以使用其他形式的成像系統及/或是其他顯微鏡技術。舉例而言，因為在此所呈現的概念部分相關於定位成像系統之焦距平面，可使用共焦點成像系統捕獲基板影像以識別非連續性。共焦點成像系統可建構並安置以省略或限制不是從成像系統之焦距平面返回的光，或從成像系統之焦距平面附近返回的光。通常藉由在光徑中插入一小孔徑，以阻擋不是從焦距平面或其附近返回的光。可以使用不同形式的共焦點成像技術，包含掃描共焦點顯微鏡，可編程陣列顯微鏡，共焦點顏色感測器，以及旋轉碟(Nipkow)共焦點系統。提供足夠的檢查中基板表面以用於成像，則在基板上呈現的任何非連續性都可明確的辨識出。

顯示於圖1之成像系統10，在一實施例中，可以配置為所謂的「明視野」或是「全光鏡」(plenoptic)攝影機，以捕獲從基板S反射的光線之不同特徵，特別是4D明視野資訊，包括有關射線的色彩，強度與向量。在此種實施例中，可使用多個鏡頭以捕獲明視野資訊。處理演算法可根據該明視野資訊實施，以辨識一或多個「虛擬共焦點平面」(virtual focal planes)，其中處理所捕獲的資訊以選擇一或多個欲求的焦點平面，並且產生在焦距平面的基板影像，以根據在此所顯示的觀念做進一步的分析。

[結論]

雖然以上提出許多不同的範例，在此所提出的概念不侷限於特定的舉例。例如，可以用於檢查例如玻璃，金屬或是金屬塗覆的基板，電路板或其類似者的基板。

雖然不同觀念的特定實施例已在此說明並敘述，習知技術者應可理解的是，任何經由計算以達到相同目的的配置也可適用於所顯示的特定實施例。對於習知技術者而言，明顯可見觀念中的許多變化。因此，本發明意欲包括任何該些觀念之修改或變化。清楚的是，該些觀念僅由所附之申請專利範圍以及其等效者所限制。

10．．．成像系統

12．．．成像感測器

14．．．影像平面

16．．．焦距平面

20．．．照明器

22．．．轉向元件

30．．．光軸

32．．．物鏡

40．．．箭號

44．．．非連續性

46．．．箭號

50．．．像素強度圖形

51．．．像素強度圖形

52．．．像素強度圖形

54．．．研磨粒子

56．．．平板

62．．．步驟

64．．．步驟

66．．．步驟

68．．．步驟

70．．．步驟

74．．．步驟

76．．．步驟

78．．．步驟

80．．．路徑

82．．．步驟

90．．．步驟

92．．．步驟

94．．．步驟

96．．．步驟

S．．．基板

圖1說明一明亮區域成像系統的實施例。

圖2概要的說明根據本發明，光束如何從基板表面返回，並被成像系統捕獲。

圖3A係概要說明在基板表面之刮痕。圖3B-3D係間隔地對準圖3A。

圖3B係概要說明當基板表面符合一成像系統之焦距平面時，由成像感測器所觀察到的像素強度。

圖3C係概要說明當一成像系統之目標平面係位於由基板表面之非連續性所定義的一焦點處的基板上表面之上時，由成像感測器所觀察到的像素強度。

圖3D係概要說明當一成像系統之目標平面係位於由基板表面之非連續性所定義的一焦點處的基板上表面之下時，由成像感測器所觀察到的像素強度。

圖4為在一處理步驟中，在基板內形成的非連續性的概要剖面示意圖。

圖5說明檢查一基板之方法的實施例之流程圖。

圖6說明檢查一基板之方法的實施例之流程圖。

圖7說明檢查一基板之方法的實施例之流程圖。

圖8係一基板之灰階影像，其中成像系統之焦距平面係位於一基板表面下方。

圖9係一基板之灰階影像，其中成像系統之焦距平面係實質上位於一基板表面。

圖10係一基板之灰階影像，其中成像系統之焦距平面係實質上位於一基板表面上方。

10．．．成像系統

12．．．成像感測器

14．．．影像平面

16．．．焦距平面

20．．．照明器

22．．．轉向元件

30．．．光軸

32．．．物鏡

S．．．基板

34．．．鏡頭透鏡

Claims (17)

1. 一種檢查基板表面的方法，其包含：識別出現在該基板表面關注的潛在非連續性；決定在該基板表面上方且與該關注的潛在非連續性相關的焦距範圍；以該焦距範圍定位成像系統的焦點平面；捕獲基板的影像；決定該基板上關注的任何非連續性是否存在；及藉由將該關注的非連續性的焦距與非連續性特徵產生關聯，在該基板上如果有任何的該關注的非連續性，將該關注的非連續性特徵化。
2. 如申請專利範圍第1項的方法，進一步包含在多焦點位置重複該定位、成像以及決定非連續性的決定步驟。
3. 如申請專利範圍第1項的方法，其中定位該焦點平面以排除該基板的表面。
4. 如申請專利範圍第1項的方法，進一步包含提供顯微鏡之成像系統。
5. 如申請專利範圍第1項的方法，進一步包含提供以共焦原則操作的成像系統。
6. 如申請專利範圍第1項的方法，進一步包含：將該成像系統的共焦平面實質定位在該基板的表面；捕獲該基板的一影像；及決定在該基板的表面上形成的結構是否存在缺陷。
7. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該特徵化包 含：從一群組中決定特徵，該群組包含位置、方位、長度、寬度、深度、長寬比、以及在該基板的每單位面積的非連續性數量。
8. 如申請專利範圍第1項的方法，進一步包含將該關注的非連續性特徵與先前經處理基板的一處理步驟產生關聯。
9. 如申請專利範圍第8項的方法，其中該處理步驟由一群組選出，該群組包含：化學機械平坦化、平版印刷、蝕刻、熱處理、及處理一基板。
10. 如申請專利範圍第1項的方法，進一步包含將關注的非連續性之存在與先前處理基板的一處理步驟產生關聯。
11. 一種檢查基板的非連續性之方法，其包含：將一成像系統的焦點平面定位在該基板表面上方，使得該基板表面對該成像系統呈現失焦，該成像系統的焦點平面同時與光的焦距範圍符合，其光從該基板表面中或表面上的一或多個非連續性返回；捕獲該基板之影像，若有任何非連續性，則捕獲其影像；處理該影像以識別該非連續性；並且將非連續性的焦距與非連續性特徵產生關聯。
12. 如申請專利範圍第11項之方法，其進一步包含將該成像系統的焦點平面定位於至少另一位置，其中該成像系統的焦點平面與焦距的第二範圍符合。
13. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該成像系統係從一群組中選出，該群組包含：光學顯微鏡、掃描共焦點顯微鏡、及染色性共焦點顯微鏡。
14. 如申請專利範圍第11項之方法，進一步包含：對該成像系統的焦點平面實施至少一檢查，其焦點平面關於該基板表面是失焦的；及對該成像系統的焦點平面實施至少一檢查，其焦點平面關於該基板表面是對焦的。
15. 如申請專利範圍第11項之方法，進一步包含：回報該非連續性特徵。
16. 如申請專利範圍第11項之方法，進一步包含將該非連續性的焦距與該非連續性的特徵原因產生關聯。
17. 一種決定表面中反射非連續性的有效深度之方法，其包含：捕獲該表面之多個影像，每一影像對應於在受檢測表面上的相同橫向二維區域，且每一影像係對應於關於該表面的不同縱向高度；識別在該表面上的橫向區域內的非連續性；將在該多個影像中之非連續性的影像對影像亮度的變化記錄成該縱向高度的函數；決定一縱向高度，其對應於亮度變化的最大值；根據所決定的該縱向高度，決定該非連續性的至少一幾何特徵。