專利名稱：圖像轉(zhuǎn)動(dòng)裝置及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測(cè)和測(cè)量系統(tǒng)，特別涉及對(duì)例如半導(dǎo)體器件和/或晶片等待測(cè)器件(Device Under Test,又稱DUT )的光學(xué)^:測(cè)和測(cè)量。
背景技術(shù)：
光學(xué)硅片檢測(cè)收集并分析從硅片上關(guān)注的區(qū)域產(chǎn)生的光學(xué)信號(hào)，以從制造工藝環(huán)節(jié)確定硅片的質(zhì)量。收集這些區(qū)域的信息可用一種方法，即x-y二維掃描方法，通過(guò)在x-y平面上進(jìn)行二維掃描；或用另一種方法，即旋轉(zhuǎn)方法，通過(guò)圍繞硅片的中軸旋轉(zhuǎn)硅片同時(shí)在一維方向移動(dòng)硅片。x-y 二維掃描方法可用于圖形晶片和無(wú)圖形晶片；而旋轉(zhuǎn)方法速度應(yīng)很快并只需較小的空間。但是，由于晶片旋轉(zhuǎn)時(shí)關(guān)注區(qū)域的圖形也在旋轉(zhuǎn)，因此在檢測(cè)圖形晶片時(shí)使用旋轉(zhuǎn)方法較為困難，因而旋轉(zhuǎn)方法的應(yīng)用主要受限在檢測(cè)無(wú)圖形晶片。
因此，非常值得得到這樣一種檢測(cè)系統(tǒng)，其在圖形晶片的檢測(cè)中采用旋轉(zhuǎn)方法，即圍繞晶片的中軸旋轉(zhuǎn)晶片并在一維方向移動(dòng)晶片，其中，檢測(cè)包括光學(xué)圖形硅片檢測(cè)、缺陷復(fù)檢、關(guān)鍵尺寸測(cè)量和其他相關(guān)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供方法和裝置，其在待測(cè)器件的檢測(cè)中利用旋轉(zhuǎn)方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供方法和裝置，其在圖形待測(cè)器件的檢測(cè)中利用旋轉(zhuǎn)方法。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供方法和裝置，其在待測(cè)器件的檢測(cè)中利用旋轉(zhuǎn)方法，其中，待測(cè)器件圍繞其中軸旋轉(zhuǎn)而移動(dòng)。
簡(jiǎn)而言之，本發(fā)明揭示了一種光學(xué)檢測(cè)裝置，它包括光源、圖像旋轉(zhuǎn)器、拋物面反射器以及一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器，其中，所述光源提供一光束，該光束穿過(guò)所述圖像旋轉(zhuǎn)器，反射離開(kāi)所述拋物面反射器，并照射到待測(cè)器件上，從而產(chǎn)生離開(kāi)所述待測(cè)器件的衍射光束，所述衍射光束反射離開(kāi)所述拋物面反射器，穿過(guò)所述圖像旋轉(zhuǎn)器，并被所述探測(cè)器接收。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是提供了方法和裝置，其在待測(cè)器件的檢測(cè)中利用旋轉(zhuǎn)方法。
本發(fā)明的另 一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是提供了方法和裝置，其在圖形待測(cè)器件的檢測(cè)中利用旋轉(zhuǎn)方法。
本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是提供了方法和裝置，其在待測(cè)器件的檢測(cè)中利用旋轉(zhuǎn)方法，其中，待測(cè)器件圍繞其中軸旋轉(zhuǎn)并移動(dòng)。
以下結(jié)合附圖和應(yīng)用示例對(duì)本發(fā)明作進(jìn) 一 步詳細(xì)說(shuō)明。


圖1示出了本發(fā)明的一個(gè)目前優(yōu)選的實(shí)施例的側(cè)-現(xiàn)圖；圖2a，2b，2c和2d是在圖像旋轉(zhuǎn)器上方和拋物面反射器上方的光源與探測(cè)器的俯視圖3a示出了全反射圖像旋轉(zhuǎn)器的一種選擇方案；
圖3b示出了圖3a的側(cè)視圖，其中圖像旋轉(zhuǎn)器繞其旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；
圖4示出了具有垂直入射角的本發(fā)明的一個(gè)替換的實(shí)施例；圖5示出了帶有圖像探測(cè)陣列以及一個(gè)或多個(gè)透鏡的本發(fā)明的又一個(gè)替換的實(shí)施例；
圖6示出了 (圖4所示的)實(shí)施例2的一個(gè)替換的實(shí)施例，其中光學(xué)圖像旋轉(zhuǎn)器被探測(cè)器陣列所代替。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的目前優(yōu)選的實(shí)施例可以包含以下組成部分
1. 一個(gè)或多個(gè)反射鏡、或透鏡、或拋物面反射器，例如已在申請(qǐng)?zhí)枮?1/735,979的非臨時(shí)專利申請(qǐng)中公開(kāi)的拋物面反射器，其中，該拋物面反射器可以是靜止的，也可以和圖像旋轉(zhuǎn)器一起旋轉(zhuǎn)；
2. 圖像旋轉(zhuǎn)器，例如是以下描述的圖像旋轉(zhuǎn)器或其組合(1)道威(Dove)式棱鏡式圖像旋轉(zhuǎn)器；(2)如在申請(qǐng)?zhí)枮?1〃47,173的非臨時(shí)專利申請(qǐng)中公開(kāi)的反射型圖像旋轉(zhuǎn)器；或(3)使用電子或數(shù)字信號(hào)處理進(jìn)行圖像旋轉(zhuǎn)的圖像探測(cè)器陣列；
3. 光源，提供具有相對(duì)穩(wěn)定的方位角的一定傾斜入射角的入射光，從而形成旋轉(zhuǎn)晶片的圖形。也可以使用光束垂直(或近似垂直)入射的光源。光源本身可以為寬帶光源、單色光源或者其他光源。還可以選加可變光語(yǔ)濾光器，可變起偏器，可變光強(qiáng)控制，可變位置控制與可變照明點(diǎn)尺寸和形狀控制。也可以使用用于自動(dòng)聚焦的光源；
4. 一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器，可以在單獨(dú)區(qū)域內(nèi)提供探測(cè)器，或在圖像旋轉(zhuǎn)器之后的靜態(tài)位置提供點(diǎn)光學(xué)探測(cè)器。也可以在圖像旋轉(zhuǎn)器之后提供探測(cè)器陣列，或者可在圖像旋轉(zhuǎn)器存在或不存在的情況下使用探測(cè)器陣列。探測(cè)器可以與可選的可變光語(yǔ)濾光器、可變起偏器、可變位置控制、可變光強(qiáng)中性濾光片和可變孔徑控制等一起使用。探測(cè)器也可以被用于自動(dòng)聚焦；及
5. 計(jì)算機(jī)用于(a)同步運(yùn)動(dòng)控制；(b)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；(c)信號(hào)處理和數(shù)據(jù)分析；和/或(d)其它用途。
目前優(yōu)選的實(shí)施例的機(jī)械運(yùn)動(dòng)可包括以下諸項(xiàng)硅片在x-y平面繞硅片中央的旋轉(zhuǎn)；光學(xué)圖像旋轉(zhuǎn)器(如果存在的話)的旋轉(zhuǎn)；光學(xué)裝置和硅片的相對(duì)位置可在一個(gè)預(yù)先設(shè)定的方向上的運(yùn)動(dòng)；及其它運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明的應(yīng)用可包括以下檢測(cè)項(xiàng)目(a)待測(cè)器件旋轉(zhuǎn)方法下的缺陷才全測(cè)；(b)待測(cè)器件旋轉(zhuǎn)方法下的缺陷復(fù)檢；(c)待測(cè)器件旋轉(zhuǎn)方法下的光學(xué)關(guān)鍵尺寸測(cè)量；(d)待測(cè)器件旋轉(zhuǎn)方法下的其它光學(xué)測(cè)量；和(e)其他相關(guān)的應(yīng)用。
實(shí)施例1
圖1示出了本發(fā)明的一個(gè)目前優(yōu)選的實(shí)施例的側(cè)視圖。準(zhǔn)直光束從光源l發(fā)出，經(jīng)過(guò)圖像旋轉(zhuǎn)器5,然后在拋物面反射器6的鏡面點(diǎn)7反射，接著聚焦到位于晶片12 (或任何待測(cè)器件)表面的焦點(diǎn)8。拋物面反射器6的鏡面點(diǎn)9將反射光束反射回圖像旋轉(zhuǎn)器5并到達(dá)反射光束探測(cè)器2。拋物面反射器6的鏡面點(diǎn)IO反射來(lái)自焦點(diǎn)8的衍射光束到圖像旋轉(zhuǎn)器5,并到達(dá)與其對(duì)應(yīng)的探測(cè)器3。拋物面反射器鏡面6的鏡面點(diǎn)11反射來(lái)自焦點(diǎn)8的衍射光束到圖像旋轉(zhuǎn)器5,并到達(dá)與其對(duì)應(yīng)的探測(cè)器4。晶片12在x-y平面繞其中心順時(shí)針旋轉(zhuǎn)并沿x軸移動(dòng)。圖像旋轉(zhuǎn)器逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，以完全去旋轉(zhuǎn)晶片12的焦點(diǎn)8的圖形的旋轉(zhuǎn)。另外，反射光束探測(cè)器2可以提供自動(dòng)聚焦功能。
圖2a， 2b, 2c和2d是位于圖像旋轉(zhuǎn)器和拋物面反射器的頂部(如圖l)的光源、探測(cè)器的俯視圖，四幅圖分別對(duì)應(yīng)樣品晶片的四個(gè)旋轉(zhuǎn)角度。
在圖2a的頂圖中，虛線13a表示圖像旋轉(zhuǎn)器5a的旋轉(zhuǎn)角，而圖2a的底圖是頂圖沿軸13a翻轉(zhuǎn)的鏡像。圖2a的底圖示出了拋物面反射器6a的俯視圖，它可以是靜止的。在圖像旋轉(zhuǎn)器頂部，有四個(gè)元件光源la，光#果測(cè)器2a、 3a和4a。在鏡面上有四個(gè)關(guān)注的光反射點(diǎn)。它們是入射光束點(diǎn)7a和被探測(cè)光束點(diǎn)9a、 10a和lla。因?yàn)閳D像旋轉(zhuǎn)器的作用，在拋物面反射器6a的表面，光點(diǎn)7a, 9a, 10a和lla以虛線13a為對(duì)稱軸分別位于la， 2a, 3a和4a的相應(yīng)4竟j象位置。光從la發(fā)出之后通過(guò)圖像旋轉(zhuǎn)器5a照射到鏡面點(diǎn)7a和晶片表面上的焦點(diǎn)8a。然后反射光線在點(diǎn)9a被反射并通過(guò)圖像旋轉(zhuǎn)器到達(dá)相應(yīng)的探 測(cè)器2a。與衍射光束點(diǎn)10a對(duì)應(yīng)的的光束被反射到探測(cè)器3a,而與另 一個(gè)4汙射光束點(diǎn)lla對(duì)應(yīng)的光束被反射到探測(cè)器4a。
在圖2b中，圖像旋轉(zhuǎn)器旋轉(zhuǎn)至45度位置，如虛線13b所示，這 對(duì)應(yīng)晶片旋轉(zhuǎn)90度。因?yàn)閳D像旋轉(zhuǎn)器的作用，以虛線13b為對(duì)稱 軸，拋物面反射器6b的表面上的點(diǎn)7b、 9b、 10b和lib分別位于 lb、 2b、 3b和4b的相應(yīng)鏡像位置。
在圖2c中，圖像旋轉(zhuǎn)器旋轉(zhuǎn)至90度位置，如虛線13c所示，這 對(duì)應(yīng)晶片旋轉(zhuǎn)180度。因?yàn)閳D像旋轉(zhuǎn)器的作用，以虛線13c為對(duì)稱 軸，纟旭物面反射器6c的表面上的點(diǎn)7c、 9c、 10c和llc分別位于lc、 2c、 3c和4c的相應(yīng)鏡像位置。
在圖2d中，圖像旋轉(zhuǎn)器旋轉(zhuǎn)至135度位置，如虛線13d所示， 這對(duì)應(yīng)晶片旋轉(zhuǎn)270度。因?yàn)閳D像旋轉(zhuǎn)器的作用，以虛線13d為對(duì)稱 軸，拋物面反射器6d的表面上的點(diǎn)7d, 9d, 10d和lld分別位于 ld, 2d, 3d和4d的相應(yīng)鏡像位置。
如圖2a， 2b, 2c和2d的所示，當(dāng)晶片旋轉(zhuǎn)360度時(shí)，圖像旋轉(zhuǎn) 器旋轉(zhuǎn)180度以去旋轉(zhuǎn)(或調(diào)整)晶片的成像，其中，光源、探測(cè)器 和拋物面反射器保持固定。圖示的光源被選定一個(gè)固定的入射角度。 也可以選擇其它的入射角度，例如垂直(或近似垂直)的入射角，將 光源沿著圖像旋轉(zhuǎn)器的旋轉(zhuǎn)軸的中心放置。
圖3a示出了全反射圖像旋轉(zhuǎn)器的一種選擇方案，其中像14為原 像，像15為其旋轉(zhuǎn)后的鏡像，16、 17和18是反射器。圖3b是圖3a 的側(cè)視圖，其中圖像旋轉(zhuǎn)器繞其旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
實(shí)施例2
圖4示出了本發(fā)明的一個(gè)替換的實(shí)施例，其中光源提供具有垂直 (或近似垂直)入射角的光束。在圖4中，光源19直接聚焦在晶片 表面，環(huán)狀反射鏡(反射鏡中央有一個(gè)開(kāi)口 )或半反射鏡20將衍射 光束反射到圖像旋轉(zhuǎn)器5，然后衍射光束被諸如探測(cè)器21和22等探
9測(cè)器檢測(cè)。注意，即使待測(cè)器件正被旋轉(zhuǎn)，探測(cè)器仍以同樣的相對(duì)于 待測(cè)器件圖形的相對(duì)方位角檢測(cè)待測(cè)器件。
進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，在另一個(gè)替換的實(shí)施例中，光源和探測(cè)器的位置可 以互換，以使得光源位于原來(lái)探測(cè)器的位置，而探測(cè)器位于原來(lái)光源 的位置。
實(shí)施例3
圖5示出了本發(fā)明的又一個(gè)替換的實(shí)施例，它包括光源23，圖像
探測(cè)器陣列23 (光源和探測(cè)器可以位于相同的機(jī)架上)，透鏡24和 25,或者僅有透鏡25 (光源未示出)。
實(shí)施例4
圖6示出了 (圖4所示的)實(shí)施例2的一個(gè)替換的實(shí)施例，其 中，光學(xué)圖像旋轉(zhuǎn)器被探測(cè)器陣列26代替。晶片像的去旋轉(zhuǎn)釆用數(shù) 字信號(hào)處理技術(shù)或軟件技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
雖然已參照數(shù)個(gè)確定的優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本發(fā) 明不僅僅限于這些特定的實(shí)施例。更為確切地，發(fā)明人i人為本發(fā)明應(yīng) 該以如下權(quán)利要求為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)理解其更廣泛的延伸含義。所以，對(duì)權(quán)利 要求的理解不^5U又限于這些優(yōu)選實(shí)施例，還應(yīng)包括所有其它對(duì)于本領(lǐng) 域一般技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的替換和修改。.
權(quán)利要求
1. 一種光學(xué)檢測(cè)裝置，包括光源；圖像旋轉(zhuǎn)器；拋物面反射器；一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器；其中，所述光源提供一光束，該光束穿過(guò)所述圖像旋轉(zhuǎn)器并反射離開(kāi)所述拋物面反射器，然后照射到待測(cè)器件上，從而產(chǎn)生離開(kāi)所述待測(cè)器件的衍射光束，所述衍射光束接著反射離開(kāi)所述拋物面反射器并經(jīng)過(guò)所述圖像旋轉(zhuǎn)器，而后被所述探測(cè)器接收。
2. 如權(quán)利要求1所述的光學(xué)檢測(cè)裝置，其中，所述圖像旋轉(zhuǎn)器是圖像傳感器陣列，圖像旋轉(zhuǎn)通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理完成。
3. 如權(quán)利要求1所述的光學(xué)檢測(cè)裝置，其中，所述待測(cè)器件圍繞 一 個(gè)方向和所述圖像旋轉(zhuǎn)器同步旋轉(zhuǎn)。
4. 如權(quán)利要求1所述的光學(xué)檢測(cè)裝置，其中，所述待測(cè)器件圍繞其中軸旋轉(zhuǎn)。
5. 如權(quán)利要求3所述的光學(xué)檢測(cè)裝置，其中，所述待測(cè)器件圍繞其中軸旋轉(zhuǎn)。
6. 如權(quán)利要求1所述的光學(xué)檢測(cè)裝置，其中，所述光源提供傾斜的入射光束。
7. —種檢測(cè)待測(cè)器件的方法，包括以下步驟提供一光束；第一次旋轉(zhuǎn)所述光束；將該旋轉(zhuǎn)后的入射光束導(dǎo)向到待測(cè)器件上，產(chǎn)生離開(kāi)所述待測(cè)器件的衍射光束；第二次旋轉(zhuǎn)所述衍射光束；并才企測(cè)所述纟汁射光束。
8. 如權(quán)利要求7的方法，其中，第二次旋轉(zhuǎn)所述衍射光束是對(duì)所述衍射光束的去旋轉(zhuǎn)。
9. 如權(quán)利要求7的方法，其中，所述光束具有傾斜的入射角度。
10. 如權(quán)利要求7的方法，其中，所迷待測(cè)器件和所述第一次旋轉(zhuǎn)步驟同步地旋轉(zhuǎn)。
11. 如權(quán)利要求7的方法，其中，所述待測(cè)器件圍繞其中軸旋轉(zhuǎn)。
12. —種光學(xué)檢測(cè)裝置，包括光源；反射鏡；拋物面反射器；圖像旋轉(zhuǎn)器；一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器；其中所述光源提供一光束，其穿過(guò)所述反射鏡到達(dá)待測(cè)器件，產(chǎn)生離開(kāi)所述待測(cè)器件的衍射光束，所述衍射光束反射離開(kāi)拋物面反射器并反射離開(kāi)所述反射鏡，然后通過(guò)圖像旋轉(zhuǎn)器，并被探測(cè)器接收。
13. 如權(quán)利要求12的光學(xué)檢測(cè)裝置，其中，所述圖像旋轉(zhuǎn)器是圖像傳感器陣列，圖像旋轉(zhuǎn)通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理完成。
14. 如權(quán)利要求12的光學(xué)檢測(cè)裝置，其中，所述待測(cè)器件圍繞一個(gè)和所述圖像旋轉(zhuǎn)器同步的方向旋轉(zhuǎn)。
15. 如權(quán)利要求12的光學(xué)檢測(cè)裝置，其中，所述待測(cè)器件圍繞其中軸旋轉(zhuǎn)。
16. 如權(quán)利要求15的光學(xué)檢測(cè)裝置，其中，所述待測(cè)器件圍繞其中軸旋轉(zhuǎn)。
17. 如權(quán)利要求12的光學(xué)檢測(cè)裝置，其中，所述光源提供一個(gè)垂直的入射光束。
18.如權(quán)利要求12的光學(xué)檢測(cè)裝置，其中，所述反射鏡是一個(gè)半反射鏡。
19.如權(quán)利要求12的光學(xué)檢測(cè)裝置，其中所述反射鏡是一環(huán)狀反射鏡。
20. —種檢測(cè)待測(cè)器件的方法，包括以下步驟 提供一光束照射到待測(cè)器件上，產(chǎn)生離開(kāi)所述待測(cè)器件的衍射光束；導(dǎo)向并旋轉(zhuǎn)所述衍射光束；并 檢測(cè)所述衍射光束。
21. 如權(quán)利要求20的方法，其中，所述光束具有垂直的入射角 度。
22.如權(quán)利要求20的方法，其中，所述待測(cè)器件和所述旋轉(zhuǎn)步 驟同步地旋轉(zhuǎn)。
23. 如權(quán)利要求20的方法，其中，所述待測(cè)器件圍繞其中軸旋轉(zhuǎn)。
24. 如權(quán)利要求20的方法，其中，所述導(dǎo)向步驟使用一個(gè)半反 射鏡。
25. 如權(quán)利要求20的方法，其中，所述導(dǎo)向步驟使用一個(gè)環(huán)狀 反射鏡。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種檢測(cè)待測(cè)器件的光學(xué)檢測(cè)裝置，該裝置包括光源、圖像旋轉(zhuǎn)器、拋物面反射器以及一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器，其中，所述光源提供一光束，該光束穿過(guò)所述圖像旋轉(zhuǎn)器并反射離開(kāi)所述拋物面反射器，照射到待測(cè)器件上產(chǎn)生離開(kāi)該待測(cè)器件的衍射光束，所述衍射光束再次反射離開(kāi)所述拋物面反射器并穿過(guò)所述圖像旋轉(zhuǎn)器，被所述探測(cè)器接收。
文檔編號(hào)G01N21/00GK101467024SQ200780022269
公開(kāi)日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2007年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月31日
發(fā)明者呂彤欣, 王笑寒 申請(qǐng)人:睿勵(lì)科學(xué)儀器(上海)有限公司