專利名稱：晶圓檢測(cè)用的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種晶圓檢測(cè)用的方法和裝置，且本發(fā)明特別是涉及一種藉由可最佳化的偵測(cè)參數(shù)以偵測(cè)巨觀(macro)缺陷所用的方法和裝置。
圖1顯示暗場(chǎng)配置中檢測(cè)晶圓所用的晶圓檢測(cè)裝置。晶圓檢測(cè)裝置1包含一種具有一物鏡3的頂部光-照明裝置2，以便使照明光束37沿著照明軸9以一種角度α入射至晶圓6的表面32上。此照明光束37通常由一各別的光源11(例如，氙燈或氙閃光燈)經(jīng)由一導(dǎo)光束12而耦合至頂部光-照明裝置2中。一區(qū)域35在晶圓6的表面32上受到照明。
晶圓檢測(cè)裝置1另外包含一種具有物鏡5的圖像測(cè)定裝置4，其例如可為矩陣式相機(jī)或列(row)式相機(jī)，特別是CCD-相機(jī)。本例子中此圖像測(cè)定裝置4沿著一垂直地與晶圓6的表面相交的成像軸10而對(duì)準(zhǔn)。物鏡8預(yù)設(shè)一種圖像場(chǎng)8，其可由圖像測(cè)定裝置4所測(cè)得。本例子中，圖像場(chǎng)8基本上完全與已照明的區(qū)域35相重迭，但圖像場(chǎng)8當(dāng)然亦可較小。晶圓6的表面32的由圖像測(cè)定裝置4所測(cè)得的圖像的圖象資料由資料讀出裝置14經(jīng)由資料線13而讀入且在適當(dāng)?shù)奶幚碇箫@示在監(jiān)視器15上或顯示在一種同等級(jí)的顯示器上或繼續(xù)進(jìn)行計(jì)算以辨認(rèn)各種缺陷。
晶圓6由一晶圓容納裝置7所固定著。晶圓6的平面部份或凹面部份(未顯示)作為晶圓6的對(duì)準(zhǔn)用，使晶圓6在晶圓檢測(cè)裝置1中保持在一可預(yù)設(shè)的習(xí)知方位(orientation)中。晶圓檢測(cè)裝置1可以是晶圓處理裝置的一部份或配置在晶圓處理裝置之后。為了達(dá)成目的，晶圓6在處理之后可在某一方位中遞交給晶圓檢測(cè)裝置1。
背景技術(shù)：
由先前技術(shù)中已為人所知的晶圓檢測(cè)裝置的共同點(diǎn)是其圖像測(cè)定裝置(特別是矩陣式相機(jī)或列式相機(jī))持續(xù)地以固定的圖像場(chǎng)來操作。這樣會(huì)使習(xí)知的晶圓檢測(cè)裝置有一種固定的解析度，其在操作進(jìn)行期間不會(huì)改變。為了獲得一種適當(dāng)?shù)南袼亟馕龆?，通常使用一種像素?cái)?shù)目較多的相機(jī)，這樣會(huì)使圖像測(cè)定和圖像處理較昂貴。此外，傳統(tǒng)上以固定的圖像場(chǎng)來進(jìn)行的圖像測(cè)定通常不能最佳化地依據(jù)實(shí)際的晶圓處理情況來調(diào)整。具有固定的圖像場(chǎng)的傳統(tǒng)式晶圓檢測(cè)裝置可持續(xù)地只以一種固定的處理速率(例如，在已檢測(cè)的晶片中或晶圓中每一單位時(shí)間所測(cè)得者)來操作，這是因?yàn)榇颂幚硭俾驶旧鲜怯勺鳛楣庠从玫拈W光燈的最大的重復(fù)頻率以及晶圓經(jīng)由晶圓檢測(cè)裝置而行進(jìn)時(shí)的最大速率等來預(yù)設(shè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種晶圓檢測(cè)用的方法和裝置，使晶圓檢測(cè)可變化地且可彈性地進(jìn)行。此外，本發(fā)明亦提供一種晶圓檢測(cè)用的方法和裝置，藉此可持續(xù)地達(dá)成一種最佳化的解析度或最佳化的處理速率。
上述目的以具有權(quán)利要求1特征的方法以及具有權(quán)利要求12特征的裝置來達(dá)成。本發(fā)明的其它有利的實(shí)施形式描述在申請(qǐng)專利范圍各附屬項(xiàng)中。
在本發(fā)明的晶圓檢測(cè)用的方法中，至少以區(qū)段方式來對(duì)晶圓的表面進(jìn)行照明。測(cè)定此晶圓表面已照明的區(qū)段的圖像，在已測(cè)定的圖像中決定至少一圖像區(qū)，且圖像測(cè)定裝置的一圖像場(chǎng)的大小依據(jù)至少一圖像區(qū)來改變。
依據(jù)本發(fā)明，圖像測(cè)定裝置的圖像場(chǎng)的大小可最佳地依據(jù)晶圓處理的情況來調(diào)整。特別是在本發(fā)明的方法中可使晶圓檢測(cè)裝置達(dá)成一種最佳的解析度，最佳的處理速率，最佳的圖像大小等等。整體而言，晶圓檢測(cè)裝置仍能可變地且彈性地來操作。
圖像測(cè)定裝置的圖像場(chǎng)的大小較佳是每一時(shí)間都可改變，例如，可依據(jù)一種待處理的新填料中已改變的晶片大小來調(diào)整或在處理進(jìn)行期間使晶圓檢測(cè)裝置的解析度改變。本發(fā)明因此背離一種傳統(tǒng)原理，傳統(tǒng)上此圖像測(cè)定裝置在晶圓檢測(cè)裝置中持續(xù)地以固定的圖像場(chǎng)來操作。藉由上述令人驚異的簡(jiǎn)單的解法可在每一時(shí)間使圖像測(cè)定裝置的圖像場(chǎng)改變，則本發(fā)明中仍能有效地且以可變化的方式對(duì)一晶圓的缺陷進(jìn)行檢測(cè)。
依據(jù)本發(fā)明，晶圓檢測(cè)裝置可在暗場(chǎng)配置中或亮場(chǎng)配置中操作或同時(shí)在此二種場(chǎng)配置中操作。晶圓檢測(cè)裝置較佳是可在此二種操作模式之間切換，這例如可藉由亮場(chǎng)-及/或暗場(chǎng)-頂部光-照明裝置的選擇性控制來達(dá)成。在測(cè)定此晶圓表面的已照明的區(qū)段的試樣圖像之后，本發(fā)明中至少須決定一種圖像區(qū)，圖像場(chǎng)的大小在下一步驟中應(yīng)依據(jù)圖像區(qū)來調(diào)整。圖像區(qū)的決定可以人工方式例如由操作人員依據(jù)熒幕顯示器來進(jìn)行或以全自動(dòng)方式使用一適當(dāng)?shù)膱D樣辨認(rèn)軟體來進(jìn)行，此軟體可辨認(rèn)晶圓表面上顯著的結(jié)構(gòu)。已決定的圖像區(qū)可以是一種晶粒(Die)、包含多個(gè)晶粒的晶圓區(qū)、待制成的晶片或晶片的分區(qū)或晶圓-步進(jìn)器的步進(jìn)器拍攝區(qū)。本發(fā)明中當(dāng)已確定一實(shí)際上所使用的圖像場(chǎng)大小未能最佳化地依據(jù)已決定的圖像區(qū)的大小來調(diào)整時(shí)，則此圖像場(chǎng)的大小須改變。
為了改變圖像場(chǎng)的大小，則物鏡的焦距須改變，這例如亦可藉由具有另一焦距的物鏡的擺動(dòng)來達(dá)成，例如，藉由旋轉(zhuǎn)器-物鏡支件的物鏡的擺動(dòng)來達(dá)成，此物鏡支件中可形成一種成像光束通道。為了改變圖像場(chǎng)的大小，則圖像測(cè)定裝置(例如，CCD-相機(jī))和晶圓表面之間的距離須可改變，在此種情況下圖像測(cè)定裝置的物鏡在圖像距離改變之后須重新聚焦，或例如藉由旋轉(zhuǎn)器-物鏡支件來更換物鏡。整體上特別有利的是以一種變焦物鏡連接在圖像測(cè)定裝置之前，此變焦物鏡以人工方式或以電子式來調(diào)整，此時(shí)晶圓的表面持續(xù)地以顯著的方式成像在圖像測(cè)定裝置中。
較佳是改變此圖像場(chǎng)的大小，使一種由至少一選定的圖像區(qū)所導(dǎo)出的大小(size)具有一預(yù)定值或使此已導(dǎo)出的大小最佳化。利用此種由至少一選定的圖像區(qū)所導(dǎo)出的大小，則可使用一物鏡的尺寸以判定實(shí)際的圖像場(chǎng)的大小是否已最佳化地依據(jù)晶圓-處理的實(shí)際情況來調(diào)整。此種大小可使用在圖像場(chǎng)大小以人工來改變時(shí)的情況中或亦可使用在以電子方式來控制或調(diào)整而使圖像場(chǎng)大小改變時(shí)的情況中。此大小較佳是由晶圓表面的試樣相片中已導(dǎo)出的距離或像素?cái)?shù)目來導(dǎo)出。
上述的預(yù)定值較佳是等于至少一選定的圖像區(qū)至已測(cè)定的圖像場(chǎng)的邊緣的距離及/或等于圖像測(cè)定裝置的像素解析度及/或等于每一已測(cè)定的圖像場(chǎng)的晶粒數(shù)目及/或等于已測(cè)定的圖像場(chǎng)的縱向-及/或橫向中晶粒的數(shù)目及/或等于每單位時(shí)間中晶圓檢則裝置的處理速率。上述這些值可完全自動(dòng)地例如藉助于圖樣辨認(rèn)軟體而在由圖像測(cè)定裝置所測(cè)得的列圖像或矩陣圖像中決定，使圖像場(chǎng)大小亦可全自動(dòng)地受到控制或調(diào)整而改變。
依據(jù)另一實(shí)施形式，圖像場(chǎng)大小的改變可重復(fù)地進(jìn)行，即，在第一步驟中，圖像場(chǎng)大小在一方向中改變(即，放大或縮小)，由圖像場(chǎng)大小已改變時(shí)所測(cè)定的圖像來重新決定圖像區(qū)，由此而導(dǎo)出上述的值且與先前的圖像場(chǎng)大小中所存在的值相比較。由此種比較可推知圖像場(chǎng)大小是否已在正確的方向中改變(即，放大或縮小)。上述各步驟一直進(jìn)行，直至已導(dǎo)出的大小(size)具有一預(yù)定值(情況需要時(shí)須考慮最小容許度(tolerance))時(shí)為止或直至已導(dǎo)出的大小已依據(jù)一最佳化演算法而被最佳化時(shí)為止。
為了以全自動(dòng)方式使圖像場(chǎng)大小改變，可進(jìn)行一種圖樣辨認(rèn)以決定至少一圖像區(qū)，此圖樣辨認(rèn)過程中依據(jù)一預(yù)定的輪廓來決定晶圓表面上各種顯著的結(jié)構(gòu)，例如，晶圓表面上的邊緣及/或角隅區(qū)及/或各預(yù)定的結(jié)構(gòu)及/或各標(biāo)記。在辨認(rèn)這些顯著的結(jié)構(gòu)的位置時(shí)，可以電子方式導(dǎo)出其它值，例如，實(shí)際已測(cè)得的圖像的距離或像素?cái)?shù)目。
當(dāng)然，亦可對(duì)各顯著的結(jié)構(gòu)進(jìn)行學(xué)習(xí)，其例如藉由人工或半自動(dòng)方式使各結(jié)構(gòu)輸入至一種軟體中以控制本方法或本裝置來達(dá)成。
整體上特別有利的是以本發(fā)明的方法以自動(dòng)地決定一由圖像測(cè)定裝置所測(cè)得的圖像的像素解析度，其中須改變圖像場(chǎng)，以確保一預(yù)設(shè)的最小-像素解析度，以便可靠地辨認(rèn)晶圓表面上的巨觀缺陷。
依據(jù)另一觀點(diǎn)，本發(fā)明亦涉及一種晶圓檢測(cè)用的裝置，其設(shè)計(jì)成可進(jìn)行上述的方法。
本發(fā)明以下將以舉例方式且參考附圖來說明，以顯示本發(fā)明的其它特征、優(yōu)點(diǎn)和所欲達(dá)成的目的。
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。


圖1是可用在本發(fā)明中的晶圓檢測(cè)用的裝置的側(cè)視圖。
圖2是待檢測(cè)的晶圓的俯視圖。
圖3a和圖3b是圖像場(chǎng)最佳化之前和之后一已測(cè)得的圖像場(chǎng)的對(duì)比。
圖4是圖3中圖像場(chǎng)最佳化時(shí)的流程圖。
圖5a和圖5b是已測(cè)得的圖像的解析度最佳化之前和之后一已測(cè)得的圖像場(chǎng)。
圖6是圖5a和圖5b中已測(cè)得的圖像場(chǎng)的解析度最佳化時(shí)的流程圖。
圖7是圖6所示方法中的步驟的一部份。
圖8是圖6所示方法中的步驟的另一部份。
1晶圓檢測(cè)裝置 2頂部光-照明裝置3物鏡 4相機(jī)5物鏡 6晶圓7晶圓-攝像裝置 8相機(jī)4的圖像場(chǎng)9照明軸10成像軸11光源 12導(dǎo)光束13資料線 14資料讀出裝置15監(jiān)視器 16步進(jìn)器拍攝區(qū)17晶粒 18分隔區(qū)19，20連接線 21圖像場(chǎng)未改變時(shí)的圖像場(chǎng)32晶圓6的表面 35照明區(qū)37照明光束 x1，x2距離y1，y2距離 Nx，Nyx-/y-方向中的像素?cái)?shù)目具體實(shí)施方式
各圖式中相同的參考符號(hào)表示相同-或基本上作用相同的元件或元件組。
如圖1所示，在晶圓檢測(cè)裝置1中在與先前技術(shù)相比較時(shí)本發(fā)明中另采用以下的預(yù)防措施圖像測(cè)定裝置4(例如，一種列式相機(jī)或矩陣式相機(jī)，特別理想的是CCD-相機(jī))包含一種變焦物鏡5，其焦距可藉由人工方式或電子式來控制而改變，此時(shí)晶圓6的表面32持續(xù)地以顯著的方式成像在圖像測(cè)定裝置4中。另一方式是圖像測(cè)定裝置4和晶圓6的表面32的間的距離可改變，這例如藉由人工或電動(dòng)馬達(dá)使圖像測(cè)定裝置4沿著成像軸10而移動(dòng)來達(dá)成。在圖像距離改變之后，須精確地重新調(diào)整此物鏡5。另一方式是亦可使物鏡5和圖像測(cè)定裝置4(特別是CCD-晶片(未顯示))之間的距離依據(jù)圖像距離的變化來改變，以便使晶圓6的表面32又精確地成像在圖像測(cè)定裝置4中。物鏡5亦可由一種定位成可擺動(dòng)的旋轉(zhuǎn)器-物鏡支件來固定著，此物鏡支件容納著多個(gè)具有不同焦距的物鏡，使焦距亦可藉由其它適當(dāng)焦距的物鏡的向內(nèi)擺動(dòng)而快速地在成像光束通道中改變。為了控制上述各步驟，則可在圖像測(cè)定裝置4和資料讀出裝置14(例如，電腦)之間設(shè)有一種資料線19。電腦亦可在以人工使圖像測(cè)定裝置4移動(dòng)時(shí)在顯示器15上對(duì)操作人員產(chǎn)生一種指示圖像場(chǎng)最佳化所需的移動(dòng)(以下將說明)是否已足夠或須再作移動(dòng)以使此圖像場(chǎng)最佳化。
依據(jù)圖1，晶圓檢測(cè)裝置1配置在暗場(chǎng)配置中，暗場(chǎng)中晶圓6的表面32的照明光束37不是直接反射回到圖像測(cè)定裝置4中。當(dāng)然，晶圓測(cè)定裝置1亦可在亮場(chǎng)配置中操作，亮場(chǎng)中照明光束直接反射到圖像測(cè)定裝置4中。一亮場(chǎng)配置中可設(shè)有另一未顯示的頂部光-照明裝置且可藉由選擇式的接通來選取各別的頂部光-照明裝置，就此目的而言照明裝置11須經(jīng)由資料線20而與作為控制裝置用的資料讀出單元14相連接。另一方式是亦可依據(jù)各別所使用的照明幾何形式使頂部光-照明裝置2的入射角α改變。
圖2是待檢測(cè)的晶圓的俯視圖。晶圓6劃分成多個(gè)基本上是矩形的分區(qū)16，各分區(qū)16在本例中對(duì)應(yīng)于晶圓-步進(jìn)器的步進(jìn)器拍攝區(qū)。各別的步進(jìn)器拍攝區(qū)16可包含一個(gè)或多個(gè)晶粒。如圖2所示，一種基本上是平坦的區(qū)域35受到頂部光-照明裝置所照射，如箭頭所示，其將以放大方式顯示在下述的圖3和圖5中。平坦的區(qū)域35可具有圓形-或矩形的形式。
圖3a和圖3b顯示本發(fā)明中使圖像場(chǎng)最佳化時(shí)的進(jìn)行方式。于此，假設(shè)此情況是采用一種作為圖像測(cè)定裝置用的CCD-相機(jī)，其具有矩形的CCD-晶片。在所選取的成像比例中，一種大小如圖3a所示的圖像場(chǎng)8配屬于基本上是矩形的CCD-晶片。如圖3a所示，晶圓6的表面上形成多個(gè)基本上是矩形的晶粒17，其藉由分隔區(qū)18而互相分開，各分隔區(qū)基本上互相垂直而延伸且晶圓6在處理之后沿著分隔區(qū)18被切鋸而分開。
黑色的粗線(其框著該圖像場(chǎng)8)不再成像在圖像測(cè)定裝置的CCD-晶片上。由圖3a可知，本例子中四個(gè)灰色陰影區(qū)的晶粒17(其位于圖像場(chǎng)8中)完全成像在CCD-晶片上，但這不是唯一的方式，正好在未成像在CCD-晶片上的各晶粒區(qū)中可存在著缺陷。為了能可靠地偵測(cè)這些缺陷，先前技術(shù)中晶圓6須相對(duì)于圖像測(cè)定裝置而移動(dòng)，使得在第二圖像攝取時(shí)，晶粒17的先前未成像在CCD-晶片上的區(qū)域(即，圖3a中黑的粗線下方的區(qū)域)可成像在CCD-晶片上。這需要攝取至少另外四個(gè)圖像，這樣會(huì)使晶圓檢測(cè)裝置的處理速率下降且使圖像計(jì)算較昂貴，此乃因在對(duì)“一晶粒17是否具有缺陷”達(dá)成一種可靠的陳述之前，須對(duì)至少另四個(gè)圖像相片進(jìn)行計(jì)算。
依據(jù)本發(fā)明，圖像測(cè)定裝置的圖像場(chǎng)8可在每一時(shí)間(例如，在處理過程進(jìn)行時(shí))中改變。這顯示在圖3b中，其中在與圖3a比較時(shí)圖像場(chǎng)8已擴(kuò)大，這例如藉由變焦因數(shù)的改變或圖像測(cè)定裝置4的成像比例的改變來達(dá)成。虛線表示該圖像場(chǎng)未最佳化時(shí)的圖像場(chǎng)21以作為比較用。如圖3b所示，圖像場(chǎng)8的左邊緣和一完全包含在圖像場(chǎng)8中的晶粒17的左邊緣之間的距離是×1，一完全包含在圖像場(chǎng)8中的晶粒17的右邊緣和圖像場(chǎng)8的右邊緣之間的距離是×2，圖像場(chǎng)8的下邊緣和一完全包含在圖像場(chǎng)8中的晶粒17的下邊緣之間的距離是y2，一完全包含在圖像區(qū)8中的晶粒17的上邊緣和圖像場(chǎng)8的上邊緣之間的距離是y1。
整體而言，各距離x1，x2，y1和y2在與一晶粒17的尺寸相比較時(shí)較小，使得幾乎整個(gè)圖像場(chǎng)8都可用來進(jìn)行缺陷的偵測(cè)且因此可達(dá)成最佳化的圖像場(chǎng)解析度。藉由圖像場(chǎng)8的大小的改變，則攝取唯一的圖像即可對(duì)灰色的陰影區(qū)中的晶粒17(即，全部共四個(gè)晶粒)的整個(gè)表面上的缺陷進(jìn)行偵測(cè)，此時(shí)不需另外攝取圖像。因此，晶圓檢測(cè)裝置的處理速率在與圖3a相比較時(shí)可大大地提高，其中本例子中大約可提高4倍。
就像此行一般的專家可輕易得知者一樣，圖像場(chǎng)8的大小當(dāng)然亦可改變，使得只有唯一的晶粒17完全位在圖像場(chǎng)8的內(nèi)部中。在此種情況下，所要達(dá)成的解析度仍需更高。為了此一目的，只須使晶圓6的例如可由可運(yùn)行的X-/Y-桌或由步進(jìn)馬達(dá)所預(yù)設(shè)的位置適當(dāng)?shù)叵鄬?duì)于圖像測(cè)定裝置而改變即可。
晶圓6的表面上的分隔區(qū)18可簡(jiǎn)單地藉助于圖樣辨認(rèn)軟體來辨認(rèn)，使得前述的圖像場(chǎng)最佳化亦可全自動(dòng)地進(jìn)行以取代人工作業(yè)方式。各分隔區(qū)18只是晶圓6的表面上的顯著的結(jié)構(gòu)的一種例子而已，其可由圖樣辨認(rèn)軟體或操作人員來辨認(rèn)。顯著的結(jié)構(gòu)的其它例子是各別晶粒17的邊緣、其角隅區(qū)域、晶圓6的表面32上的其它顯著的結(jié)構(gòu)或晶圓6的表面上的標(biāo)記。這些顯著的結(jié)構(gòu)由圖3a，3b可知能以周期性的方式在晶圓6的表面上重復(fù)。只要可依據(jù)至少二個(gè)顯著的結(jié)構(gòu)以沿著X-方向/或Y-方向而可靠地辨認(rèn)各別的晶粒17時(shí)，則可依據(jù)本發(fā)明來進(jìn)行圖像場(chǎng)最佳化。
當(dāng)然，前述的圖像場(chǎng)最佳化過程中亦適合使各別晶粒17的分區(qū)(例如，剛處理完的集成電路的記憶體區(qū)段)完全移動(dòng)至圖像場(chǎng)8中。
圖4以流程圖的方式顯示圖3a，3b中圖像場(chǎng)最佳化時(shí)的進(jìn)行方式。首先，在步驟S1中攝取晶圓6的表面的圖像，例如，攝取圖3a中以灰色陰影所示的區(qū)域(其由四個(gè)各別的晶粒17所形成，但未完全包含各晶粒171的圖像。然后，在步驟S2中在X-方向和Y-方向中決定各顯著的結(jié)構(gòu)，其例如可為圖3a的分隔區(qū)18或各別晶粒17的角隅。
然后，在步驟S3中決定各顯著的結(jié)構(gòu)至圖像場(chǎng)8的邊緣的各別的距離。依據(jù)圖3a，圖樣辨認(rèn)軟體或操作人員只需在X-方向和Y-方向中決定一分隔區(qū)18。因此，在Y-方向中延伸的分隔區(qū)18和圖像場(chǎng)8的左邊緣-或右邊緣之間X-方向中的距離基本上等于各別晶粒17的長(zhǎng)度，且在X-方向中延伸的分隔區(qū)18和圖像場(chǎng)8的下邊緣-或上邊緣之間Y-方向中的距離基本上等于各別晶粒17的寬度。
在隨后的步驟S4中決定以上述方式所測(cè)得的距離x1，x2，y1和y2是否位于可預(yù)設(shè)的邊界值Dxmin和Dxmax之間或Dymin和Dymax之間一預(yù)定的范圍中。
上述的距離x1，x2，y1和y2以及各邊界值Dxmin，Dxmax，Dymin和Dymax適當(dāng)?shù)卣f明在圖像測(cè)定裝置4的作為圖像讀出用的CCD-晶片的像素?cái)?shù)目中。
在步驟S4已確定”上述的各距離x1，x2，y1和y2未位于預(yù)設(shè)的邊界范圍內(nèi)部”時(shí)，則在步驟S5中須適當(dāng)?shù)厥箞D像場(chǎng)8的大小改變。然后，回到步驟S1以攝取一試樣-圖像且重新進(jìn)行步驟S2至步驟S5的回路(loop)，直至步驟S4的條件滿足為止。步驟S2至步驟S5的回路(loop)可重復(fù)地進(jìn)行。步驟S5中，圖像場(chǎng)8的大小偶然會(huì)在某一方向中放大或縮小。步驟S5中，圖像場(chǎng)8的大小亦可有系統(tǒng)地依據(jù)圖像場(chǎng)8的詳細(xì)的分析和步驟S3中所測(cè)得的距離x1，x2，y1和y2而在一由此分析所導(dǎo)出的方向中有系統(tǒng)地放大或縮小。例如，當(dāng)步驟S3中所決定的距離x1，x2，y1和y2幾乎等于圖像場(chǎng)8的寬度的一半時(shí)，則軟體即可確定此圖像場(chǎng)應(yīng)放大，使得下一次在步驟S1中攝取試樣-圖像時(shí)總共有四個(gè)晶粒17位于圖像場(chǎng)8中。圖像場(chǎng)8的大小在步驟S5中所改變的范圍亦可由先前的試樣-圖像相片的詳細(xì)的分析而導(dǎo)出。
當(dāng)步驟S4中的條件滿足時(shí)，則最后在步驟S6中由圖像測(cè)定裝置4測(cè)得此晶圓6的表面32的圖像，已測(cè)得的圖像由資料讀出裝置14讀出且在該處適當(dāng)?shù)乩^續(xù)處理及計(jì)算。特別是在以上述方式所測(cè)得的圖像區(qū)域中藉助于原則上已為此行的專家所知悉的軟體來發(fā)現(xiàn)晶圓表面上的巨觀缺陷。就已發(fā)現(xiàn)缺陷的晶粒17或晶圓6的表面上的區(qū)段而言，在下一處理步驟中即可將此晶?；騾^(qū)段剔除或作適當(dāng)?shù)脑偌庸?，直至可確保此晶粒或區(qū)段有令人滿意的品質(zhì)為止。
就像此行的專家可輕易地辨認(rèn)者一樣，上述的距離x1，x2，y1和y2在與圖像場(chǎng)8的總寬度或長(zhǎng)度相比較時(shí)可選擇成較小，以確保圖3b中的灰色明影區(qū)能可靠地位于實(shí)際上所測(cè)得的圖像的內(nèi)部中。
圖5a和圖5b是圖像場(chǎng)區(qū)域的解析度最佳化之前和之后的對(duì)比。粗黑線表示已測(cè)得的圖像場(chǎng)8的邊緣，圖像場(chǎng)8不再成像在圖像測(cè)定裝置4的CCD-晶片上。圖5a的例子中，所測(cè)得的圖像場(chǎng)8的寬度(在Y方向中)稍微大于四個(gè)晶粒17的寬度。因此，依據(jù)圖5a只有四個(gè)晶粒17成像在CCD-晶片上。只有對(duì)圖5a中四個(gè)灰色陰影區(qū)所示的晶粒17才可依據(jù)唯一的圖像相片而可靠地尋找缺陷。對(duì)其它全部的晶粒17而言，需要至少二個(gè)圖像相片，這樣會(huì)使晶圓檢測(cè)裝置的處理速率減小且使圖像計(jì)算的總耗費(fèi)較昂貴。就圖5a中四個(gè)灰色陰影區(qū)所示的晶粒17而言，圖5a中所可達(dá)成的解析度(例如，以晶圓6上每單位長(zhǎng)度的像素?cái)?shù)目來測(cè)量)較小，此乃因所測(cè)得的圖像場(chǎng)8的廣大區(qū)域不能用于圖像計(jì)算中。
圖5a中Nx或Ny表示CCD-晶片的像素?cái)?shù)目，其在解析度已選取時(shí)可用于沿著X-方向或Y-方向的唯一的晶粒17中。如圖5a中所示，X-方向中的CCD-晶片大約包含3.5×Nx個(gè)像素，且Y-方向中的CCD-晶片大約包含4×Ny個(gè)像素。依據(jù)圖5a，為了可靠地偵測(cè)各缺陷，這些像素中只可使用大約2Nx×2Ny＝4Nx×Ny個(gè)像素。
圖5b顯示本發(fā)明中在圖像場(chǎng)最佳化之后所測(cè)得的圖像場(chǎng)8的大小以作為比較用 圖5b中虛線21表示圖像場(chǎng)最佳化之前此圖像場(chǎng)的大小 在與圖5a比較下，圖5b的圖像場(chǎng)8較小，使圖5b中四個(gè)灰色陰影區(qū)所示的晶粒17的外部邊緣和所測(cè)得的圖像場(chǎng)8的邊緣之間的距離(例如，以像素?cái)?shù)目來測(cè)量)較小?；疑幱皡^(qū)所示的晶粒和實(shí)際上所測(cè)得的圖像場(chǎng)8的邊緣之間的距離可依據(jù)圖4中所述的方式而調(diào)整至一可預(yù)定的最小距離。
依據(jù)圖5b，在與圖5a比較時(shí)，X-方向和Y-方向中有更多的像素可用來偵測(cè)各缺陷，使像素解析度整體上可提高。在與圖5a相比較時(shí)，圖5b的解析度大約可提高1.8倍。
圖6是圖5a和圖5b中已測(cè)得的圖像場(chǎng)的解析度最佳化時(shí)的流程圖。首先，在步驟S10中攝取此晶圓6的表面的試樣-圖像。然后，在已攝取的試樣-圖像中辨認(rèn)各顯著的結(jié)構(gòu)(例如，圖5a中所示的分隔區(qū)18)。因此，在圖5a的試樣-圖像中可查明全部四個(gè)晶粒17都位于分隔區(qū)18所預(yù)設(shè)的圖像場(chǎng)8中。
然后，在步驟S11中確定此試樣-圖像中實(shí)際已達(dá)成的像素解析度。為了此一目的，須決定沿著X方向的二個(gè)分隔區(qū)18之間的像素?cái)?shù)目Nx或沿著Y方向的二個(gè)分隔區(qū)18之間的像素?cái)?shù)目Ny。只要圖5a中一各別晶粒17的尺寸已知，則亦能以每單位長(zhǎng)度的像素?cái)?shù)目來計(jì)算實(shí)際上所達(dá)成的像素解析度。
然后，在步驟S12中檢測(cè)實(shí)際上所達(dá)成的像素解析度Res_Pixel(IST)是否具有一預(yù)設(shè)值。依據(jù)圖6，此預(yù)設(shè)值以Res_Pixel(SOLL)來表示且等于一可達(dá)成的最小解析度+/-一可預(yù)設(shè)的容許度(tolerance)。
步驟S12中若已查明X-方向和Y-方向中實(shí)際上所達(dá)成的像素解析度Res_Pixel(IST)未達(dá)到一預(yù)設(shè)值Res_Pixel(SOLL)，則在步驟S13中須使圖像場(chǎng)8的大小改變(即，放大或縮小)，且回到步驟S10中以重新攝取一試樣-圖像。進(jìn)行步驟S10至步驟S13的回路(loop)，直至步驟S12中的條件滿足(例如，已達(dá)成一種所期望的最小解析度)為止。然后，在步驟S14中由晶圓6的表面32測(cè)得一種圖像，由資料讀出裝置讀出此已測(cè)得的圖像，然后藉助于一已為此行的專家所知悉的適當(dāng)?shù)膱D像處理軟體來繼續(xù)處理。最后，對(duì)各種缺陷和類似物進(jìn)行檢測(cè)。
圖7和圖8顯示另一種進(jìn)行方式，其可在步驟S11的范圍中進(jìn)行以決定實(shí)際上可達(dá)成的像素解析度。
當(dāng)然，步驟S10至步驟S12的回路中亦可對(duì)各顯著的結(jié)構(gòu)(例如，分隔區(qū)18)至實(shí)際上已測(cè)得的圖像場(chǎng)8的邊緣的最小距離進(jìn)行檢測(cè)且使此距離最佳化。
依據(jù)圖7，晶圓檢測(cè)裝置在一種學(xué)習(xí)模式中操作。步驟S10中在攝取此試樣-圖像之后，藉由跳躍至程式步驟A使晶粒-柵格(gitter)進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài) 為了此一目的，須輸入各別晶粒的角隅(參閱圖5a)，這例如可藉由一數(shù)字鍵盤來輸入或重復(fù)地以一種軟體來輸入，例如，以滑鼠來標(biāo)記各晶粒-角隅以進(jìn)行輸入。步驟S21中，使實(shí)際上所測(cè)得的圖像中具體的各像素配屬于已進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)中的各顯著的結(jié)構(gòu)，且在下一步驟S11中決定X-方向和Y-方向中實(shí)際上所達(dá)成的像素解析度。圖7的進(jìn)行方式特別適合用來以人工方式或半自動(dòng)方式使圖像場(chǎng)最佳化。
圖8顯示另一種進(jìn)行方式，其在與步驟S11相組合下用來使圖像場(chǎng)最佳化，首先，在步驟S10中攝取此試樣-圖像且跳躍至步驟S25中的程式步驟A后，在圖像場(chǎng)8中須在試樣-圖像中辨認(rèn)各顯著的結(jié)構(gòu)。于此，一種由先前技術(shù)中已為人所知的圖樣辨認(rèn)軟體可對(duì)此試樣-圖像進(jìn)行搜索。然后，藉助于一種X-/Y-運(yùn)行桌、步進(jìn)馬達(dá)或類似物、晶圓-攝像裝置7而使晶圓6在X-方向中及/或Y-方向中運(yùn)行一可預(yù)設(shè)的路段(步驟S26)，然后，攝取第二試樣-圖像且在步驟S27中對(duì)應(yīng)于步驟S25來對(duì)相同的結(jié)構(gòu)進(jìn)行搜索，以便在圖像場(chǎng)8中辨認(rèn)其已改變的位置。由像素?cái)?shù)目(其對(duì)應(yīng)于步驟S26中已在X-方向及/或Y-方向中運(yùn)行的路段)可得知一種實(shí)際的像素大小(以每像素的長(zhǎng)度來表示)。
由上述方式所測(cè)得的像素大小，則可在已測(cè)得的圖像場(chǎng)8中推知一可達(dá)成的像素解析度。圖像場(chǎng)8的大小可依據(jù)圖6來改變，直至所期望的像素解析度達(dá)到為止。
就像此行的專家可輕易得知者一樣，上述方法可以人工方式，半自動(dòng)方式或全自動(dòng)方式來進(jìn)行，以便使圖像場(chǎng)可最佳化地依據(jù)實(shí)際晶圓-處理的各別情況來調(diào)整。特別是可設(shè)定實(shí)際的圖像場(chǎng)，使各別的晶?；蚓Я５姆謪^(qū)最佳化，即，具有盡可能少的未使用的圖像區(qū)(其中存在著實(shí)際的圖像場(chǎng))；且使X-方向及/或Y-方向中的解析度最佳化；在晶片大小突然改變時(shí)(例如，在制造ASICs時(shí))，此圖像場(chǎng)可快速地調(diào)整；藉由解析度的改變，則晶圓檢測(cè)裝置能以不同的速率或處理速率來操作或甚至可依據(jù)唯一的圖像相片來搜尋此晶圓的整個(gè)表面。當(dāng)然，本發(fā)明的方法亦可藉助于電腦程式來進(jìn)行，電腦程式例如儲(chǔ)存在電腦中或儲(chǔ)存在機(jī)器可讀取的資料載體上。
就像此行的專家可輕易得知者一樣，本發(fā)明可進(jìn)行多種修改和變化而不會(huì)偏離一般的解決方式和保護(hù)范圍，保護(hù)范圍由隨后的申專利范圍所決定。各種修改和變化因此未詳細(xì)地一起包含在本發(fā)明的說明中。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種晶圓檢測(cè)用的方法，包括以下各步驟對(duì)晶圓(6)的表面的至少一區(qū)段(35)進(jìn)行照明；以圖像測(cè)定裝置(4)來測(cè)得此晶圓(6)的表面(32)的已照明的區(qū)段(35)的圖像；在已測(cè)得的圖像中決定至少一圖像區(qū)(17)；依據(jù)上述的至少一圖像區(qū)(17)使圖像測(cè)定裝置(4)的圖像場(chǎng)(8)的大小改變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中圖像場(chǎng)的大小的改變是藉由一物鏡(5)的焦距的變更來達(dá)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中此物鏡的焦距的變更是藉由另一物鏡的擺動(dòng)來達(dá)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中焦距藉由一變焦物鏡(5)的移位來改變。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4項(xiàng)中任一所述的方法，其中須改變此圖像場(chǎng)(8)的大小，使由至少一選定的圖像區(qū)(17)所導(dǎo)出的大小(size)具有一預(yù)定值或使此已導(dǎo)出的大小最佳化。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中此預(yù)定值包含以下各值中的一值或多個(gè)值至少一選定的圖像區(qū)(17)至已測(cè)得的圖像場(chǎng)(8)的邊緣的距離(x1，x2，y1，y2)，圖像測(cè)定裝置(4)的像素解析度(Res_Pixel)，每一已測(cè)得的圖像場(chǎng)(8)的晶粒的數(shù)目，已測(cè)得的圖像場(chǎng)(8)的縱向-及/或橫向中晶粒的數(shù)目以及一晶圓檢測(cè)裝置(1)每單位時(shí)間的處理速率。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其中重復(fù)地使圖像場(chǎng)(8)的大小改變，直至由至少一選定的圖像區(qū)(17)所導(dǎo)出的大小具有一預(yù)定值或被最佳化時(shí)為止。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7項(xiàng)中任一所述的方法，其中至少一選定的圖像區(qū)包含一個(gè)或多個(gè)晶粒(17)或即為晶粒(17)本身。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8項(xiàng)中任一所述的方法，其中至少一圖像區(qū)的決定過程另外包括以下步驟進(jìn)行一種圖樣辨認(rèn)(S2)，以決定此晶圓(6)的表面(32)上的各邊緣及/或角隅區(qū)及/或預(yù)定的各結(jié)構(gòu)及/或各標(biāo)記。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8項(xiàng)中任一所述的方法，其中至少一圖像區(qū)的決定過程另外包括以下步驟輸入此晶圓(6)的表面(32)上的各邊緣及/或角隅區(qū)及/或預(yù)定的各結(jié)構(gòu)及/或各標(biāo)記。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10項(xiàng)中任一所述的方法，其中此方法另外包括以下步驟自動(dòng)地決定一種由圖像測(cè)定裝置(4)所測(cè)得的圖像的像素解析度。
12.一種晶圓檢測(cè)用的裝置，包括一頂部光-照明裝置(2)，用來對(duì)晶圓(6)的表面(32)進(jìn)行照明；以及一圖像測(cè)定裝置(4)，其具有至少一物鏡(5)，以測(cè)得此晶圓(6)的表面(32)上的圖像；其中可對(duì)至少一物鏡來調(diào)整其焦距，使圖像測(cè)定裝置(4)的圖像場(chǎng)(8)的大小可改變。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中設(shè)有多個(gè)不同焦距的物鏡，相對(duì)應(yīng)的物鏡可擺動(dòng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中物鏡(5)是一種變焦物鏡。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14項(xiàng)中任一所述的裝置，其中設(shè)有一種資料讀出裝置(14)，其設(shè)計(jì)成可讀出此圖像測(cè)定裝置(4)所測(cè)得的圖像的圖象資料，且在已測(cè)得的圖像中決定至少一圖像區(qū)(17)；以及一控制裝置(14)，其依據(jù)至少一由資料讀出裝置(14)所決定的圖像區(qū)(17)使圖像測(cè)定裝置(4)的圖像場(chǎng)(8)的大小改變。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中控制裝置(14)改變圖像場(chǎng)(8)的大小，使得由至少一已決定的圖像區(qū)(17)所導(dǎo)出的大小具有一預(yù)定值或使此已導(dǎo)出的大小最佳化。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中此控制裝置(14)設(shè)計(jì)成使上述的預(yù)定值包含以下各值中的一值或多個(gè)值至少一選定的圖像區(qū)(17)至已測(cè)得的圖像場(chǎng)(8)的邊緣的距離(x1，x2，y1，y2)，圖像測(cè)定裝置(4)的像素解析度(Res_Pixel)，每一已測(cè)得的圖像場(chǎng)(8)的晶粒的數(shù)目，已測(cè)得的圖像場(chǎng)(8)的縱向-及/或橫向中晶粒的數(shù)目以及一晶圓檢測(cè)裝置(1)每單位時(shí)間的處理速率。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的裝置，其中此控制裝置(14)設(shè)計(jì)成可使圖像場(chǎng)(8)的大小重復(fù)地改變，直至由至少一已決定的圖像區(qū)(17)所導(dǎo)出的大小具有一預(yù)定值或使此已導(dǎo)出的大小最佳化時(shí)為止。
19.根據(jù)權(quán)利要求12至18項(xiàng)中任一所述的裝置，其中資料讀出裝置(14)設(shè)計(jì)成使至少一已決定的圖像區(qū)包含一個(gè)或多個(gè)晶粒(17)或此圖像區(qū)即為晶粒本身。
20.根據(jù)權(quán)利要求12至19項(xiàng)中任一所述的裝置，其中資料讀出裝置(14)設(shè)計(jì)成可進(jìn)行一種圖樣辨認(rèn)，以確定此晶圓(6)的表面(32)上的各邊緣及/或角隅區(qū)及/或預(yù)定的各結(jié)構(gòu)及/或各標(biāo)記。
21.根據(jù)權(quán)利要求12至19項(xiàng)中任一所述的裝置，其中資料讀出裝置(14)中可輸入此晶圓(6)的表面(32)上的各邊緣及/或角隅區(qū)及/或預(yù)定的各結(jié)構(gòu)及/或各標(biāo)記。
22.根據(jù)權(quán)利要求12至21項(xiàng)中任一所述的裝置，其中資料讀出裝置(14)設(shè)計(jì)成可自動(dòng)地決定圖像測(cè)定裝置(4)所測(cè)得的圖像的像素解析度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種晶圓檢測(cè)用的方法和裝置。本方法包括以下各步驟對(duì)晶圓的表面的至少一區(qū)段進(jìn)行照明；以圖像測(cè)定裝置來測(cè)得此晶圓的表面的已照明的區(qū)段的圖像；在已測(cè)得的圖像中決定至少一圖像區(qū)；依據(jù)上述的至少一圖像區(qū)使圖像測(cè)定裝置的圖像場(chǎng)的大小改變。一種圖樣辨認(rèn)軟體搜尋上述已測(cè)得的圖像中各顯著的結(jié)構(gòu)以決定此圖像區(qū)。藉由圖像場(chǎng)大小的改變，則可選擇地使晶圓檢測(cè)裝置的處理速率或解析度最佳化，且圖像場(chǎng)可持續(xù)地以最佳化的方式依據(jù)晶圓的拍攝區(qū)大小來調(diào)整。
文檔編號(hào)G02B21/00GK1839308SQ200480023947
公開日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2004年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月18日
發(fā)明者艾伯特·苛立, 賀寧·貝克后斯 申請(qǐng)人:萊卡顯微系統(tǒng)半導(dǎo)體股份有限公司