[发明专利]用于以可变空间分辨率对晶片等对象进行2D/3D检测的共焦色差装置和方法

说明书

本发明涉及一种用于检测诸如晶片等对象(10)的表面的共焦色差装置，其包括具有收集孔(14)的多个光学测量通道，收集孔(14)被布置用于在多个测量点(15)处通过色差透镜(13)收集由对象(10)反射的光，以及放大透镜(31)，用于引入收集孔(14)和测量点(15)的空间重新分配之间的变化的或可变的例因子。本发明还涉及一种用于检测诸如包括三维结构(11)的晶片等对象(10)的表面的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于检测诸如晶片等对象的装置和方法，更具体地涉及用于检测包括诸如凸起或微凸起等结构的对象的装置和方法。

本发明的领域是但不限于半导体工业的2D-3D检测和计量。

背景技术

共焦色差技术是用于三维(3D)表面映射或轮廓测定的公知技术，特别是用于半导体应用。

该技术依赖于使用具有增强色差的色差透镜，其焦距很大程度上取决于光学波长。穿过这种透镜的光的每个波长聚焦在不同的距离处，或聚焦在不同的焦平面中。

色差透镜嵌入共焦设置中，其中源和检测针孔(通常由光纤制成)布置在色差透镜的共焦平面上，以抑制失焦透镜。当反射表面布置在色差透镜的前面时，只有其波长的焦平面对应于表面位置的光透射过检测针孔。

通过光谱仪进行检测，该光谱仪通常包括色散元件和用于获取光的强度光谱线性传感器(线性CCD)以。通过分析检测到的光的强度光谱获得表面相对于色差透镜的高度(或距离)。

这种设置允许同时测量单个点上的距离。因此，通过扫描所有表面来检测整个晶片表面可能非常耗时。实际上，限制测量速度的因素是用于获取强度光谱的线性传感器的读出时间。

通过并行提供多个测量通道可以提高获取速度。

我们知道例如文献US2015/0260504，其公开了共焦色差装置的实施方式，其中通过具有多个光纤的色差透镜提供多个测量通道。传感器允许同时测量对象表面上几个点的距离或高度。

然而，即使提高了获取速率，检测整个晶片表面的时间仍然很长。

测量或检测图案化晶片时的另一个问题是测量点相对于现有结构的精确定位。该问题通常通过使用2D(二维)检测或成像系统(例如相机)来解决。

我们知道例如文献US 6,934,019，其描述了一种基于共焦色差传感器的检测系统，该系统还包括成像相机。测量需要两个步骤：首先用相机获取晶片的图像并计算待测量结构的位置图；然后进行高度测量。

然而，相机和色差传感器之间的切换是耗时的，并且需要机械位移以将相机或共焦色差传感器定位在待测量的结构上方，这可能影响高度测量的定位精度。

本发明的一个目的是提供一种装置和方法，其允许对诸如晶片等对象进行快速且准确的2D(二维或平面内成像)检测。

本发明的另一个目的是提供一种装置和方法，其允许对诸如晶片的对象进行快速和精确的3D(三维高度测量)检测。

本发明的另一个目的是提供一种装置和方法，其允许同时或至少在相同扫描期间提供针对对象(例如，具有图案或结构的晶片)的、具有最小的定位不确定性的强度图像(2D)和精确高度测量(3D)。

本发明的另一个目的是提供一种装置和方法，其允许精确定位高度测量位置，和/或相对于诸如晶片等对象上的结构或图案精确定位高度测量探针。

本发明的另一个目的是提供一种装置和方法，其允许在位置和形状上表征或检测诸如晶片等对象的结构(2D和/或3D)。

本发明的另一个目的是提供一种装置和方法，其允许调整测量点的空间分辨率和/或空间重新分配，以便匹配被检测结构的特征，例如空间周期性、尺寸和/或间隔。