TW201802434A - 用於諸如晶圓之物件之２ｄ／３ｄ檢測的方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係有關於一種用於檢測一例如是一包括三維的結構(11)的晶圓的物件(10)的表面之方法，其係利用一具有複數個光學量測通道(24)以及一色差透鏡(13)的共焦彩色裝置，該色差透鏡(13)係容許一寬頻光源(19)的光波長能夠聚焦在界定一彩色量測範圍的不同的軸向距離處，該方法係包括一步驟為藉由量測在由具有一共焦的配置的該些光學量測通道(24)的至少某些個所採集的光的整個頻譜上的一總強度，以在該物件(10)上的複數個量測點(15)獲得一對應於實際聚焦在該彩色量測範圍之內的該物件(10)的一介面上的光的強度之強度資訊。

Description

用於諸如晶圓之物件之2D/3D檢測的方法
本發明係有關於一種用於檢測一例如是晶圓的物件，並且更特別是用於檢測一包括例如是凸塊或微凸塊的結構的物件之方法。
本發明之技術領域是(但不限於)用於半導體產業的2D-3D檢測及度量。
例如是凸塊、微凸塊、焊料凸塊、銅柱、銅釘、重分布層(RDL)、凸塊下金屬化(UBM)、金屬圖案的三維的結構係越來越廣泛地使用於半導體產業中的互連線以及其它的應用。隨著IC封裝的發展，這些結構的臨界尺寸傾向於減小，因而其在晶圓或晶片上的密度傾向於增大。同時，有需要在製造期間能夠高速檢測所有這些結構的檢測系統，因為一些缺陷是足以使得對應的IC變成是有缺陷的。
彩色共焦技術是一種用於三維的(3D)表面測繪或是輪廓測繪(profilometry)，尤其是用於半導體應用之眾所周知的技術。
該技術係依賴一具有強化的色差(chromatism)之色差透鏡(chromatic lens)的使用，其焦距係極大依據光波長而定。穿過此種透鏡的光的每一波長係聚焦在一不同的距離處、或是在一不同的聚焦平面中。
該色差透鏡係被嵌入在一種共焦配置中，其中光源以及偵測 針孔(通常是由光纖核心所做成的)係被置放在該色差透鏡的共焦平面處，以拒斥失焦的透鏡。當一反射的表面被設置在該色差透鏡的前面時，只有具有其聚焦平面是對應於該表面的位置的波長的光係藉由該偵測針孔來加以傳送。
偵測是藉由一光譜儀來加以完成，該光譜儀通常包括一色散元件(dispersing element)以及一線性或矩陣感測器(CCD或CMOS)，以獲得光的強度譜(intensity spectrum)。該表面相對於該色差透鏡的高度(或距離)係藉由分析偵測到的光的強度譜來加以獲得。
此種配置係容許量測在該時點的單一點上的距離。因而藉由掃描全部的表面來檢測一整個晶圓表面可能是非常費時的。實際上，限制量測速度的因數是該線性感測器用於獲取該強度譜的讀出時間。
獲取速度可以藉由平行地設置數個量測通道來加以改善。
例如，吾人知道該文件US 2015/0260504係揭示一種共焦彩色裝置的一實施方式，其中數個量測通道係透過一具有數個光纖的色差透鏡來加以設置。該感測器係容許同時在該物件的表面上的數個點量測距離或高度。
然而，即使該獲取速率係被改善，但是用於檢測一整個晶圓表面的時間仍然是非常長的。
另一在量測或檢測圖案化的晶圓的問題是量測點相對於現有的結構的精確的定位。該問題通常是藉由利用一例如是相機的2D(二維的)檢測或成像系統來加以解決。
例如，吾人知道該文件US 6,934,019係描述一種根據一彩色 共焦感測器之檢測系統，其亦包括一成像的相機。該些量測係需要兩個步驟：首先利用該相機來獲得該晶圓的一影像並且計算待量測的結構的位置的一圖；以及其次執行高度量測。
然而，在該相機以及該彩色感測器之間的切換是耗時的，而且對於機械式位移以定位該相機或是該彩色共焦感測器在待量測的結構之上的必要性則可能會影響到用於高度量測的定位精確性。
本發明之一目的是提供一種容許一例如是晶圓的物件的快速且精確的2D(二維或是平面內的成像)檢測之方法。
同樣也是本發明之一目的是提供一種容許一例如是晶圓的物件的快速且精確的3D(三維的高度量測)檢測之方法。
同樣也是本發明之一目的是提供一種容許同時或是至少在同一掃描期間並且在最小化的定位不確定性下，提供在一具有圖案或結構的例如是晶圓的物件上的一強度影像(2D)以及精確的高度量測(3D)之方法。
同樣也是本發明之一目的是提供一種容許高度量測位置的精確的定位、及/或高度量測探針相對於在一例如是晶圓的物件上的結構或圖案的精確的定位之方法。
同樣也是本發明之一目的是提供一種容許在位置及形狀上(以2D及/或以3D)描繪特性或是檢測一例如是晶圓的物件的結構之方法。
同樣也是本發明之一目的是提供一種用於檢測在一例如是晶圓的物件上的凸塊、溝槽以及其它圖案化的結構之方法。
此種目的係透過一種用於檢測一例如是包括三維的結構的 晶圓的物件的表面之方法來加以達成，其係利用一具有複數個光學量測通道以及一色差透鏡的共焦彩色裝置，該色差透鏡係容許一寬頻光源的光波長能夠聚焦在界定一彩色量測範圍的不同的軸向距離處，其特徵在於其係包括一步驟為藉由量測在由具有一共焦的配置的該些光學量測通道的至少某些個所採集的光的整個頻譜上的一總強度，以在該物件上的複數個量測點獲得一對應於實際聚焦在該彩色量測範圍之內的該物件的一介面上的光的強度之強度資訊。
該強度資訊因此可以對應於在一延伸在該彩色量測範圍上的聚焦深度下所獲得的該物件的一影像的像素，因此遠超過單一波長所達成的聚焦深度。
根據某些實現模式，該方法可包括：-設置一色差透鏡，其係具有一擴大的軸向的色差；-透過該色差透鏡，利用複數個聚焦在不同的軸向距離的光波長來照射該物件；-利用複數個具有採集孔徑的光學量測通道，透過該色差透鏡來採集在複數個量測點被該物件所反射的光；-量測藉由該些光學量測通道中的至少一個所採集的光的一總強度，以用於獲得一強度資訊。
根據某些實施模式，本發明的方法可以進一步包括一量測藉由一光學量測通道所採集的光的一頻譜資訊，以用於獲得在該彩色量測範圍之內的一軸向距離資訊的步驟。
根據某些實施模式，本發明的方法可以進一步包括一利用強 度資訊來定位在該物件的表面上的一結構的步驟。
根據某些實施模式，本發明的方法可以進一步包括以下步驟：-利用強度資訊來識別一所關注的量測點；-獲得在所關注的該點的一軸向距離資訊。
根據某些實施模式，本發明的方法可以進一步包括以下的步驟的至少一個：-識別相關於一結構的一所關注的量測點；-識別相關於一結構且對應於該結構的一頂點的一所關注的量測點。
本發明的方法可以進一步包括一推斷該結構的一高度資訊的步驟。
根據某些實施模式，本發明的方法可以進一步包括一相對地移動該物件以及該色差透鏡以定位一光學量測通道，以便於獲得在一先前被識別的所關注的量測點上的一軸向距離資訊的步驟。
根據某些實施模式，本發明的方法可以進一步包括一步驟為沿著一預先定義的掃描軌跡來相對地移動該物件以及該色差透鏡，並且針對於一掃描位置：-獲得一強度資訊；及/或-獲得在一先前被識別的所關注的量測點上的一軸向距離資訊。
沿著該掃描軌跡的移動可以連續地加以完成，其中量測係"在飛行中(on-the-flight)"在該些掃描位置處加以獲得的。沿著該掃描軌跡的移動亦可以逐步地加以完成，其中會停住在該些掃描位置處。
該強度資訊係提供對應於該物件的表面的一影像之元件或像素的一2D表示。如同稍後將會加以解說的，由於該獲取裝置的擴展的焦點深度，其可以在一高的解析度下以一高的獲取速率來加以獲得。該擴展的焦點深度尤其是容許以良好的品質來成像該物件的表面的在高度或深度上延伸的結構或圖案。
此種強度影像可被使用於定位在該物件的表面上之特定的圖案或結構，並且因此精確地定位其中應該量測的一深度或距離資訊之所關注的量測點。因此，慢許多的深度量測係只在所關注的相關的點之處加以完成。
當然，該強度資訊以及該軸向距離/深度資訊亦可以是用一種有系統的方式，在該物件的表面的量測點的一相同或是不同的取樣模式(例如是對應於一取樣格子)獲得的，以便於提供該表面的一2D強度影像以及一3D高度圖。尤其：-該強度資訊以及該軸向距離/深度資訊可以根據不同的取樣模式來加以獲得，以便於提供一具有一空間解析度是比該2D強度影像的空間解析度較粗略的3D高度圖；-該軸向距離/深度資訊可以根據一取樣模式來加以獲得，該取樣模式是用於獲得該強度資訊的取樣模式的一子集合。
根據某些實施模式，本發明的方法可包括以下的步驟的至少一個：-改變量測點的一間隔；-藉由利用一放大透鏡以改變在該些光學量測通道的採集孔徑以及該些 量測點的一空間的再區分(repartition)之間的一縮放因數來改變量測點的一間隔。
因此，量測點的間隔可以藉由一放大透鏡或是任何其它裝置來加以調整，其例如是藉由相對於該色差透鏡來實際移動光學量測通道的採集孔徑。
根據某些實施模式，本發明的方法可以進一步包括以下的步驟的至少一個：-考量在該物件上的結構的一空間的再區分來調整量測點的一間隔；-調整量測點的一間隔，以便於實質匹配在該物件上的結構的一間隔。
該結構的間隔例如可以是一中心至中心的間隔、或是一側邊至側邊的間隔。
本發明的方法可以進一步包括一步驟為：-利用有關該物件的先驗知識(或是該物件的一說明資訊)來獲得一有關結構的間隔的資訊；-利用先前獲得的強度資訊及/或軸向距離資訊來獲得一有關結構的間隔的資訊。
根據某些實施模式，本發明的方法可以進一步包括以下步驟：-在複數個量測點的一第一間隔下，獲得在該些量測點的一強度資訊及/或一軸向距離資訊，以用於定位在該物件的表面上的子元件；-在複數個量測點的一比在一子元件上的該第一間隔更細的第二間隔下，獲得在該些量測點的一強度資訊及/或一軸向距離資訊。
根據某些實施模式，本發明的方法可以進一步包括利用一強度資訊及/或一軸向距離資訊，沿著一軸向的方向來相對地定位該物件以及該色差透鏡的步驟。
此種沿著該軸向的方向的定位可被完成，以用於將該物件的表面定位在該色差透鏡的量測範圍之內。其可藉由以下而被完成：-利用一直接提供一距離量測的軸向距離資訊、或是一範圍外的資訊(沒有量測)；-利用一強度資訊。該解決方案係具有容許有一高的獲取速度以用於將該物件定位在該色差透鏡的量測範圍之內的優點。由於該光學配置的共焦特徵，因此一顯著的強度只有在該物件的一介面係存在於該量測範圍之內時才被量測到。當然，一旦被定位在範圍內，一軸向距離資訊可被使用於一細微的調整。
根據某些實施模式，本發明的方法可以進一步包括以下步驟：-藉由組合在該物件的一所關注的區域中所獲得的強度資訊來建立一強度影像；及/或-藉由組合在該物件的一所關注的區域中所獲得的軸向距離資訊來建立一高度圖。
根據某些實施模式，本發明的方法可以進一步包括一比較所獲得的軸向距離資訊與參考值的步驟。
根據某些實施模式，本發明的方法可被實施以用於檢測具有以下的類型中的至少一個的三維的結構：凸塊、微凸塊、焊料凸塊、銅柱、 銅釘、重分布層(RDL)、金屬圖案。
本發明的方法可以利用任何具有相容的特點之彩色共焦裝置來加以實行。
本發明的方法亦可以利用一種用於檢測一例如是晶圓的物件的表面之共焦彩色裝置來加以實行，其係包括：-一色差透鏡，其係具有一擴大的軸向的色差；-一光源，其係用於透過該色差透鏡，利用複數個聚焦在不同的軸向距離的光波長來照射該物件；-複數個光學量測通道，其係具有被配置以用於透過該色差透鏡來採集在複數個量測點被該物件所反射的光的採集孔徑；其中該複數個光學量測通道係包括具有一用於量測該採集到的光的一總強度的強度偵測器的光學量測通道。
該色差透鏡可包括任意種類的在一視野上具有一適當的色像差的色差透鏡或透鏡組件，例如是：-在該些光學量測通道之間共用的單一透鏡或是透鏡組件；-複數個透鏡或是微透鏡，其係分別只被一或數個光學量測通道所利用；-全息(holographic)元件；-繞射透鏡或是微透鏡元件。
該色差透鏡可包括至少一由一種色散材料所做成的透鏡、以及任何其它提供必要的光學配置所需的透鏡。此種透鏡可以根據眾所周知的技術來加以設計以便於提供強的色像差，此係容許不同的光波長能夠穿越該透鏡而聚焦在不同的距離處，並且是在一橫向的視野上。
因此，本發明的共焦彩色裝置係包括數個光學量測通道。每一個光學量測通道係對於在一垂直於該色差透鏡的光學軸的平面中之一特定的量測點處，而且沿著一對應於穿過該色差透鏡的不同的光波長的聚焦平面之軸向距離或高度的範圍(在一實質平行於該透鏡的光學軸的方向上)被反射的光敏感的。該容許量測的軸向距離的範圍可被定義為該裝置的量測範圍。
換言之，該些量測點係對應於該些採集孔徑的共軛點、或者更明確的是對應於針對於在一垂直於該色差透鏡的光學軸的平面上的不同的波長的採集孔徑的共軛點的投影。這些採集孔徑係根據一傳統的共焦偵測設計而運作為針孔(pinhole)，其係容許拒斥失焦的(out-of-focus)光。
該光源可包括能夠發射在涵蓋該色差透鏡的色差是有效率地可用的一頻譜範圍的複數個波長的光的任意種類的光源。其例如可包括發光二極體(LED)、例如是鹵素燈的熱光源、或是氣體放電燈。其亦可包括一可調式雷射、一白光雷射或是一超寬頻光子源。該光源可以產生具有波長在例如一400-700nm的範圍(可見光的範圍)內的光，此係容許表面及/或在該可見光的範圍內透明的層的檢測。或者是，該光源可以產生具有超過1微米而在該紅外線範圍內的波長的光，此係容許例如穿過矽層或是在該紅外線中通透的其它材料的檢測。
該光源可包括在所有的光學量測通道之間共用的單一光源、或是複數個分別在數個光學量測通道之間共用的光源、或是每一個光學量測通道有一光源。
強度偵測器可包括任意的量測光的一強度、或是在一頻譜範 圍上的光的一全域的強度的檢測器。
根據某些實現模式，強度偵測器可包括：-用於每一個光學量測通道的個別或離散的強度偵測器，例如是光電晶體、光二極體或是雪崩式(avalanche)光二極體；及/或-在複數個光學量測通道之間共用的強度偵測器。此種強度偵測器例如可包括光二極體陣列、線或矩陣CCD或CMOS，其中不同的光學量測通道的強度量測係在不同的像素上完成。
該些強度偵測器係提供在該量測點的光的一全域的強度。因此，它們係提供該物件的一2D影像資訊。
因為該彩色共焦配置，所以該些2D量測係受益於一擴展的焦點深度。藉由這些裝置所獲得的影像係在該裝置的整體量測範圍上聚焦或是良好聚焦，因為其係大部分利用聚焦在該物件的表面上的波長來加以完成，而不論該表面在該量測範圍中可能具有的位置為何。因此，用於成像的可利用的焦點深度係藉由該色差透鏡的色像差的範圍來加以決定。因此，其係遠大於一傳統的消色差(achromatic)透鏡將會可利用的焦點深度，並且其係對應於利用該色差透鏡的單一波長可利用的焦點深度。
根據本發明的某些實現模式，該複數個光學量測通道可以進一步包括至少一具有一頻譜偵測器的光學量測通道，以用於量測該採集到的光的一頻譜資訊並且推斷一軸向距離資訊。
此種頻譜偵測器可包括任何能夠提供相關光的一為光波長的函數的強度之資訊的偵測器，例如是：-光譜儀類型的裝置，其係具有一例如是光柵(grating)或繞射陣列的色散 元件、以及一能夠針對於該些不同的波長採集一光強度的感測器，例如是一線CCD、CMOS或是一光二極體陣列；-具有在一線或矩陣偵測器的前面的彩色濾光片之裝置，其係容許在不同的偵測器區域而在波長上有選擇性的偵測。
頻譜偵測器亦可以包括在數個光學量測通道之間共用的偵測器，例如是線或矩陣CCD或是CMOS。在該情形中，不同的光學量測通道的強度譜係在該偵測器的不同的區域或像素上加以採集。
該軸向距離資訊可以從該強度譜，藉由識別在該頻譜中的波峰或是被反射最多的波長來加以推斷，並且其係代表在該量測範圍中的一物件的對應的介面的位置。當然，在存在一具有數個可偵測的層的透明的物件之下，代表至數個介面的光學距離的數個波峰可加以識別。
因此，該些頻譜偵測器係提供在該量測點的一軸向距離、或是一高度資訊。因此，它們係提供一3D資訊，其係該彩色共焦感測器之通常的目的。
因此，本發明係容許在單一量測頭中完成一具有2D-3D檢測功能的感測器。用於該2D及3D檢測的量測點是具有一固定、穩定而且眾所週知的空間關係。
2D總強度量測可以遠快於3D軸向距離量測來加以完成，因為其就獲取速率而論的唯一限制係有關於該偵測器的積分時間或是頻寬。換言之，3D軸向的量測速率係至少受限於光譜儀感測器的積分時間以及讀出時間。因此，2D量測可以在比3D量測快10倍或甚至更快的獲取速率下加以完成。例如，2D量測可以在數十千赫(例如是50KHz至100KHz) 的獲取速率下加以完成，而3D量測只能夠在幾千赫的獲取速率下加以完成。
因此，本發明的裝置特別是非常適配於高速的檢測，因為其例如是容許：-在一擴展的焦點深度下的快速的2D檢測，其例如是容許在無重新聚焦下，在任何量測點以一最佳的橫向解析度檢測一具有擴大的三維的結構(例如是凸塊、柱、釘、...)的物件的表面；及/或-在所選的關注的點之快速的2D檢測一有結構的物件的表面、以及飛行中的3D量測。
根據某些實現模式，該些光學量測通道可包括光波導、或是平面光波導。
根據某些實現模式，該些光學量測通道可包括光纖。
根據某些實現模式，該寬頻光源可以透過相關該色差透鏡以及該些採集孔徑而被配置成一共焦配置的照射孔徑來加以傳遞。
本發明的裝置於是可以包括一***置在該色差透鏡以及個別的照射孔徑及採集孔徑之間的分光鏡。該分光鏡較佳的是可以***置在一其中該些傳遞的射束例如是利用準直透鏡來加以準直的部分中。當然，該些採集孔徑以及照射孔徑應該被配置成使得一採集孔徑以及一照射孔徑係透過該分光鏡以及該色差透鏡而為同一量測點的共軛點。
根據某些實現模式，該些光學量測通道可包括照射光纖，其之一末端係被使用作為照射孔徑。
這些照射光纖可包括多模(multimode)或是單模(single mode) 光纖。它們可以成束地加以配置或是群組。它們可以具有一末端是對應於利用例如是用於精確定位的v形槽而被設置在一安裝件中的照射孔徑。
根據某些實現模式，本發明的裝置可包括採集孔徑，其例如是包括：-針孔，像是在一遮罩或是一壁中的通孔；-一入射狹縫，其係對應於在一方向上細長的一穿通孔徑，其係體現用於數個光學量測通道的被配置成線的數個採集孔徑；-一偵測器的像素或是偵測元件。
根據某些實現模式，該些光學量測通道可包括採集光纖，其之一末端係被使用作為採集孔徑。
這些採集光纖可包括多模或是單模光纖。它們可以成束地加以配置或是群組。它們可以具有一末端是對應於利用例如是用於精確定位的v形槽而被設置在一安裝件中的採集孔徑。
根據某些實現模式，該寬頻光源可以藉由該些採集光纖來加以傳遞。
該些光學量測通道於是可以包括一耦合器或是一光纖耦合器以用於導引該光源的光至該採集孔徑，並且導引由該採集孔徑所採集回來的光朝向一偵測器。
根據某些實現模式，本發明的裝置可包括至少一光學路由元件，其係容許進行以下的至少一個：-在一光學量測通道上，同時或是依序地利用一強度偵測器以及一頻譜偵測器以進行量測； -在複數個光學量測通道之下選擇性地利用一強度偵測器及/或一頻譜偵測器。
此種光學路由元件例如可包括：-一耦合器，其係用於將在一光學量測通道上所採集的光分開在一強度偵測器以及一頻譜偵測器之間。在該情形中，總強度及頻譜資訊可以在同一光學量測通道上平行(以一同步或是非同步的方式)或是依序地加以獲得；-一光學開關，其係用於導引在一光學量測通道上所採集的光朝向一強度偵測器或是一頻譜偵測器。在該情形中，總強度以及頻譜資訊可以在同一光學量測通道上依序地加以獲得；-一光學多工器，其例如是包括數個光學開關，以用於選擇性地連接強度偵測器及/或頻譜偵測器至數個量測通道，以便於例如是在數個光學量測通道之間共用此種強度偵測器及/或頻譜偵測器、或是選擇強度偵測器及/或頻譜偵測器來連接至一光學量測通道。
根據某些實現模式，本發明的裝置可以進一步包括一放大透鏡，其係被設置在該些採集孔徑以及該色差透鏡之間，並且被配置以用於在該些採集孔徑以及該些量測點的空間的再區分之間引入一可變或是可改變的縮放因數。
該放大透鏡可包括任意種類的透鏡或是透鏡組件。其對於所用的波長可以是實質消色差的(或是對於用在偵測器的光源的波長是消色差的)。
當然，該裝置可以包括其它被置放在該些採集孔徑與該放大透鏡之間的透鏡、及/或其它被置放在該放大透鏡與該色差透鏡之間的透鏡。
數種配置是可能的。
根據某些實現模式，本發明的裝置可包括一放大透鏡以及一色差透鏡，其係被配置成以便於提供一中間的共軛聚焦平面，其同時也是：-具有該些採集孔徑的平面的一共軛聚焦平面，以用於一包括該放大透鏡的透鏡組件；以及-具有該些量測點的平面的一共軛聚焦平面，以用於一包括該色差透鏡的透鏡組件。
根據某些實現模式，該中間的共軛聚焦平面可以是：-在一有限的距離處；或是-在一有限的距離處並且被設置在該放大透鏡以及該色差透鏡之間。
其於是可以形成該些採集孔徑的一實像平面。
根據某些實現模式，該中間的共軛聚焦平面可以是在無限大的距離處，其係對應於準直的射束。
根據某些實現模式，本發明的裝置可包括一被設置在該些採集孔徑與該放大透鏡之間的準直透鏡。
此種準直透鏡例如可以和一如同先前所解說的分光鏡一起加以利用。其可被配置成該些採集孔徑係被設置在其聚焦平面中，以便於提供準直的射束至該放大透鏡。
本發明的裝置於是可以包括一具有一無焦點的(afocal)透鏡配置的放大透鏡。
此種無焦點的透鏡配置係具有一無限大的有效焦距。其例如可以在兩個會聚(converging)透鏡被設置成使得其間隔係對應於其焦距的總 和(或是其中間的聚焦平面是在相同的位置)下加以完成。
在所有的情形中，藉由包括該放大透鏡以及該色差透鏡的整體光學組件，具有該些量測點的平面是具有該些採集孔徑的平面的一成像平面(或是一共軛平面)。或者換言之，藉由該整體光學組件，該些量測點是該些採集孔徑的個別的影像。此種影像係在一橫向的放大因數下加以形成，該放大因數是依據該放大透鏡而定(當然，此係針對於一給定或是特定的色差透鏡而言的)。因此，改變由該放大透鏡所提供的放大因數係容許在不改變該色差透鏡下，以一縮放因數來改變該些量測點的空間的再區分。
當然，該縮放因數或是該放大因數可以對應於一放大(絕對值高於1)、一縮小(絕對值低於1)、或是一單位放大(絕對值等於1)。
該放大透鏡的使用係容許在不改變該色差透鏡，並且因此在不顯著地改變藉由該色差透鏡的色散所界定的量測範圍下，連續地及/或以離散的步階來改變該些量測點的空間的再區分。
此外，藉由注意到提供放大透鏡配置是容許將該中間的共軛聚焦平面定位在沿著該光學軸的相對於該色差透鏡之相同的位置處(或是在無限大之處)，則該色差透鏡總是在類似的狀況下加以利用。
根據某些實現模式，本發明的裝置可包括一具有一變焦(zoom)類型的放大透鏡，其係容許引入一可變的放大。
該放大透鏡例如可包括一變焦透鏡、或是一具有一變焦類型的放大透鏡或透鏡組件。
此種(具有一變焦類型的)放大透鏡可包括：-至少一可移動的(沿著該光學軸)而且容許改變一放大的透鏡； -一透鏡配置，其係容許改變在該些採集孔徑的平面與一在有限的距離處的中間的共軛聚焦平面之間的放大；-一無焦點的變焦配置，其係容許修改準直的射束的寬度，以用於在一位於無限大的距離處的中間的共軛聚焦平面下操作。
本發明的裝置可以進一步包括一機械安裝座，其係容許改變以下的至少一個：-一放大透鏡，-放大透鏡以及色差透鏡的一組合。
該機械安裝座例如可包括用於改變一放大透鏡的一轉台(turret)或是一線性台。
其可以容許組合數個具有不同的放大之放大透鏡以及一色差透鏡。譬如，其可以在一移動台(例如是一轉台或一線性台)上保持數個放大透鏡，以便於能夠將它們的任一個定位在該些採集孔徑以及該色差透鏡之間。
當然，該機械安裝座可以容許改變放大透鏡，其中的至少某些個是具有一變焦類型的放大透鏡。
如同先前所述的，本發明的裝置可包括一機械安裝座，其係容許改變放大透鏡以及色差透鏡的一組合，例如是：-具有數個色差透鏡的數個放大透鏡；-具有數個色差透鏡的一放大透鏡。
根據某些實現模式，本發明的裝置可以進一步包括分別沿著一第一線以及一實質平行於該第一線的第二線而被配置的採集孔徑，該第 一線係包括具有一強度偵測器的光學量測通道的採集孔徑，該第二線係包括具有一頻譜偵測器的光學量測通道的採集孔徑。
此種配置例如是容許在該物件相對於該色差透鏡的一單調的相對位移期間，利用該第一線的光學量測通道在較高的速率所獲取的2D總強度資訊，在所選的所關注的量測點上利用該第二線的光學量測通道來獲得3D頻譜資訊。
根據某些實現模式，本發明的裝置可以進一步包括機械式位移台，以用於相對地移動該物件以及該色差透鏡。
該些機械式位移台可包括平移板及/或旋轉板。
10‧‧‧物件
11‧‧‧三維的結構
12‧‧‧量測頭
13‧‧‧色差透鏡
14‧‧‧採集孔徑
15‧‧‧量測點
16‧‧‧機械式位移台
17‧‧‧採集光纖
18‧‧‧光耦合器
19‧‧‧寬頻光源
20‧‧‧強度偵測器
21‧‧‧頻譜偵測器
22‧‧‧電腦(微控制器)
23‧‧‧分支元件(耦合器、開關)
24‧‧‧光學量測通道
25‧‧‧光學多工器(光學開關)
26‧‧‧分光鏡
27‧‧‧照射光纖
28‧‧‧照射孔徑
29‧‧‧準直透鏡
31‧‧‧放大透鏡(放大透鏡組件)
32‧‧‧中間的共軛聚焦平面
33‧‧‧影像
34‧‧‧機械安裝座(轉台、線性台)
35‧‧‧光學軸
41‧‧‧第一列
42‧‧‧第二列
43‧‧‧安裝件
44‧‧‧位移
50、51、52、53、54、55‧‧‧步驟
d、d'、d"‧‧‧距離
G‧‧‧放大因數
G'‧‧‧第二放大因數
G"‧‧‧第一放大因數
根據本發明的實施例的方法可以參考圖式而更佳的理解，該圖式只是為了舉例說明的目的而被給出的，並且非意謂是限制性的。本發明的其它特點、目標及優點從在下面所給出的說明來看將會是明顯的。
-圖1是描繪用於實行本發明的方法的共焦彩色裝置的一第一實現模式；-圖2是描繪用於實行本發明的方法的共焦彩色裝置的一第二實現模式；-圖3是描繪具有一放大透鏡的量測頭的一第一實現模式；-圖4是描繪具有一放大透鏡的量測頭的一第二實現模式；-圖5是描繪具有一放大透鏡的量測頭的一第三實現模式；-圖6是描繪具有一放大透鏡的量測頭的一第四實現模式；-圖7是描繪提供被配置成線的量測點的量測頭的一實現模式； -圖8是描繪本發明的方法的流程圖。
非常瞭解到的是，在以下所敘述的實施例絕非是限制性的。本發明的變化例尤其可以被設想為只包括在以下敘述的特點中的一批所選出而與其它敘述的特點隔離的特點，而特點的此選擇係假設足以授予本發明相對習知技術的狀態的一技術的優點或區別。此選擇係包括至少一較佳的功能特點而無結構的細節、或是只有一部分的結構的細節，而單獨此部分係假設足以授予本發明相對習知技術的狀態的一技術的優點或區別。
尤其，假設從技術觀點來看並不反對組合的話，所有敘述的變化例及實施例都可加以組合。
在圖式中，數個圖中共同的元件係保持相同的元件符號。
參考圖1及圖2，吾人將會描述用於實行本發明的方法的一種共焦彩色裝置。圖1及圖2係描繪該裝置的某些子部分的實施方式的數個變化例，其當然可加以組合。
該共焦彩色裝置係包括一具有一色差透鏡13的量測頭12。此種透鏡係根據眾所周知的技術來加以設計以便於提供一強的色像差，其係容許穿越該透鏡的不同的光波長能夠聚焦在不同的軸向距離處(亦即沿著該透鏡的光學軸、或是沿著如同在圖1及圖2中所示的Z軸的距離)。
當然，該色差透鏡13可包括如同在圖1及圖2中所繪的單一透鏡、或是根據眾所周知的技術的構成一色差透鏡組件的數個個別的透鏡的一種配置。
該共焦彩色裝置進一步包括數個光學量測通道24。
每一個光學量測通道24係包括一採集光纖17，以用於傳送光往返於該量測頭12以及該色差透鏡13。在所呈現的實現模式中，這些採集光纖17包括被配置成一束的多模光纖。該些採集光纖17係具有一被設置在該量測頭12中的末端14，其係構成該共焦偵測配置的一採集孔徑14。這些採集孔徑14係位在一相對於該色差透鏡13的採集平面中(在圖1及圖2中對應於一X-Y平面)。
每一個光學量測通道24係容許在一位於一物件平面(對應於一X-Y平面)中的量測點15上做出量測，該物件平面是用於該色差透鏡13的採集平面的一共軛平面。因此，該些量測點15係藉由該色差透鏡13來對應於該些採集孔徑14的影像、或者更明確地說是因為該色散，其係對應於該些採集孔徑14的針對於在該物件平面中的各種波長的影像的投影。因此，該物件平面中的量測點15的空間的再區分係藉由在該採集平面中的採集孔徑14的空間的配置來加以決定。
該些光學量測通道24係藉由一寬頻光源19來加以照射的。在所呈現的實現模式中，該光源19可包括一熱光源(鹵素例如)或是一LED光源，其係產生具有在例如是一400-700nm的範圍(可見光的範圍)內的波長的光。
在圖1所描繪的實現模式中，該光源19的光係被注入在光纖中並且透過光耦合器18而被傳遞至該些採集孔徑14。該些耦合器18可包括光纖耦合器、或是利用其它例如是平面光波導的技術所做成的耦合器。它們可以針對於每一個光學量測通道24利用不同的構件來加以做成、或者尤其是當利用平面波導技術時，針對於數個量測通道24利用包括數個 耦合器18的構件來加以做成。
在圖2所描繪的實現模式中，該光源的光係藉由照射光纖27來傳遞至該量測頭12，該量測頭12係包括一例如是分光鏡立方體的分光鏡26，其係導引從該些照射光纖27透過其照射孔徑28(其末端)所發出的光朝向該色差透鏡13，並且其係容許耦合被該物件10反射回的光至該些採集光纖17的採集孔徑14。兩個準直透鏡29係分別被配置在該些照射孔徑28以及該些採集孔徑14的前面，以確保穿過該分光鏡26的射束是實質準直的。當然，該色差透鏡13係依此加以配置的。
該些照射孔徑28以及該些採集孔徑14係在空間上加以配置，以便於分別和一量測點15形成共軛點的對。為此，兩個類似的準直透鏡29係被使用，並且針對於該些照射孔徑28以及該些採集孔徑14係做成相同的空間的再區分。
該光源19的光係藉由該色差透鏡13來聚焦，使得不同的波長係聚焦在該些量測點15上的不同的軸向的位置處，因此其係界定一量測範圍。
在該些量測點15被一設置在該量測範圍中的所關注的物件10所反射的光係被耦合回到在該些採集孔徑14中。由於該配置的共焦配置，因此只有實際聚焦在該物件10的一介面上的光係被耦合回到該些採集孔徑14中，但是被該物件10所反射的失焦的光並未耦合回來。此外，由於該色差透鏡13的色散，因此：-聚焦在該物件10的一介面(或是一表面)上的光係實質對應於該色差透鏡13的焦距對應於沿著該透鏡的光學軸(對應於該Z軸)至該介面的軸向的 光學距離的單一波長或是群組的波長。因此，藉由分析該反射的光的強度譜，至該介面的軸向距離可加以量測。該對應於彩色共焦技術的一傳統的用途的量測模式可以稱為輪廓測繪模式或是3D偵測模式；-在一位於該量測範圍之內的任意地方的物件10的一介面(或是一表面)上的反射之後所採集的光並不包含任何顯著的散焦的光，而是只有聚焦在該介面或表面上的光。因此，其係提供一具有在該物件平面(X-Y)中對應於在聚焦處的光斑尺寸的一橫向解析度之強度資訊。並且，對於位在該整體量測範圍之內的介面或表面都達成此種橫向解析度。因此，藉由分析該反射的光的總強度，該配置係容許在一擴展的焦點深度上的一高橫向解析度下成像該物件10的介面或表面。此量測模式係因此有容許具有一顯著的高度的結構11(如同在圖1或圖2中所示)的表面在一2D(二維的)偵測模式中的一最佳的橫向解析度下的強度成像之優點。
根據某些實現模式，本發明的裝置只包括具有一強度偵測器20的光學量測通道24，以用於量測所採集到的光的一總強度。在該情形中，本發明的裝置係致力於在一擴展的焦點深度下的快速的2D檢測(強度成像)。
根據某些實現模式，本發明的裝置係包括具有(或是耦合至)一強度偵測器20及/或一頻譜偵測器21的光學量測通道24，以用於分別在2D偵測模式(強度成像)及/或3D偵測模式(輪廓測繪)中獲得資料。
在兩種情形中，被耦合回到在該些採集孔徑14中的光係藉由該些採集光纖17並且在圖1的實現模式中是藉由該耦合器18，而被傳遞到這些強度偵測器20及/或頻譜偵測器21。
在該些光學量測通道24之內或是相關其的強度偵測器20以及頻譜偵測器21的數種配置是可行的。本發明的裝置值得注意的是可以包括：-光學量測通道24，其只包括一強度偵測器20或是一頻譜偵測器21。在該情形中，這些光學量測通道24係專用於在對應的量測點15的一強度(2D)量測或是一軸向距離(3D)量測；-光學量測通道24，其係包括一強度偵測器20以及一頻譜偵測器21。如同在圖1中所繪的，這些光學量測通道24進一步包括一分支元件23，例如是一耦合器23或是一開關23，以用於導引被耦合回到該些採集孔徑14中的光同時或是依序地朝向該強度偵測器20以及該頻譜偵測器21。在該情形中，這些光學量測通道24係容許在對應的量測點15進行強度量測(2D)以及軸向距離量測(3D)；-一光學多工器25，其係具有例如是如同在圖2中所繪的一陣列的光學開關25，其係如同用互連陣列來操作的，並且容許以一可重新組態設定的方式來相互連接複數個光學量測通道24與複數個強度偵測器20及/或頻譜偵測器21。在該情形中，這些光學量測通道24可以根據對於在對應的量測點15進行一強度(2D)量測及/或一軸向距離(3D)量測的需求來加以配置。
如同在圖1及圖2的實現模式中所繪的頻譜偵測器21係包括：-一入射光瞳(entrance pupil)，其例如是對應於一採集光纖17的一末端、以及一第一透鏡，其係用於準直從該入射光瞳發出的進入的光；-一色散元件，其例如是一繞射陣列或是一光柵，以用於有角度地色散 該進入的光的不同的波長；-一第二透鏡以及一例如是線CDD的線性偵測器以用於重新成像該色散的光，使得不同的波長係聚焦在該感測器的不同的像素上。該光的強度譜係藉由採集在該感測器的像素上的資訊來加以獲得的。該物件10的一存在於該量測範圍中的介面係在該強度譜中，在聚焦於對應的軸向的位置處的波長周圍產生一波峰。因此，該強度譜係被分析以獲得一軸向距離資訊、或是該物件10在該量測範圍之內的介面或表面的位置。
該些不同的量測通道24的頻譜偵測器21可以是完全不同的、或是如同在圖2中所繪的，它們可以共用某些例如是該偵測器的元件。譬如，數個頻譜偵測器21可以共用同一線或矩陣的感測器，每一個頻譜偵測器21的資訊係在該共用的偵測器的一個別組的像素上加以採集。用相同的方式，數個頻譜偵測器21可以共用同一個色散元件。
該些強度偵測器20係包括例如是光二極體的點偵測器，其係量測在整個頻譜上的光的整體強度。
該些不同的量測通道24的強度偵測器20可以是不同的(例如是利用個別的光二極體)、或是如同在圖2中所繪的，它們可以共用某些例如是該偵測器的元件。譬如，數個強度偵測器20可以共用同一光二極體陣列、或是同一線或矩陣感測器(CCD或是CMOS)，每一個強度偵測器20的資訊係在一個別的像素、像素組或是光二極體上加以採集。
在圖2的實現模式的一變化例中，該些採集孔徑14可以直接被配置在該些強度偵測器20或是頻譜偵測器21的層級處。在該情形中，該些量測通道24並不包括採集光纖17，因而當然不包括光學多工器25。譬 如，本發明的裝置可包括：-強度偵測器20，其係在其偵測器的感測元件或感測表面位在具有該些採集孔徑14的採集平面中來加以設置，該採集平面是具有該些量測點15的物件平面的一共軛聚焦平面。該些採集孔徑14係接著直接藉由該感測元件(例如是當利用一光二極體時)的有限的尺寸、或是藉由當例如是利用一線或是矩陣CCD時的像素的有限的尺寸來加以體現；-強度偵測器20，其係在其偵測器的感測元件或感測表面位在體現該些採集孔徑14而且被設置在該採集平面中的一針孔遮罩或是一入射狹縫之後來加以設置。一入射狹縫可被用來體現一系列被配置成線的採集孔徑14，其例如是面對在數個強度偵測器20之間共用的一線或矩陣感測器；-頻譜偵測器21，其係在其入射光瞳對應於被設置在該採集平面中的採集孔徑14來加以設置。這些入射光瞳可以被塑形為針孔。它們亦可以對應於一入射狹縫，其係體現一系列共用例如是同一色散元件以及一矩陣偵測器的頻譜偵測器21的入射光瞳。
本發明的裝置進一步包括用於控制及資料處理的一電腦或是一微控制器22。
為了容許一例如是晶圓的物件10的檢測，本發明的裝置進一步包括一用於保持該物件10的保持器(例如是一晶圓夾頭)、以及一用於相對移動該量測頭12以及該物件10的機械式位移台16。在所呈現的實現模式中，該機械式位移台16可包括用於沿著該X、Y及Z軸線性位移的平移板、以及一用於在該X-Y平面中旋轉該物件10(該晶圓)的旋轉台。
當然，該量測頭12可以是不同於保持該光源19以及該些偵 測器20、21的裝置的部分、或是包含該量測頭12的整體系統可被做成為單一組件。
參考圖3-圖6，吾人現在將會描述本發明的裝置的某些實現模式，其係容許在無機械式地移動該些採集孔徑14下，調整或改變該些量測點15的空間的分開。
此種實現模式可以是有利的，例如是用於檢測一具有週期性的結構11的物件10。藉由調整該些量測點15的空間的分開以符合該結構11的週期，這些結構11在最佳速度下的平行的2D及/或3D檢測可加以執行。
根據這些實現模式，該量測頭12進一步包括一放大透鏡31或是一放大透鏡組件31，其係***置在該些採集孔徑14與該色差透鏡13之間。該放大透鏡31較佳的是一消色差透鏡配置。
圖3是描繪一實現模式，其中該放大透鏡31係被配置以便於將該些採集孔徑14以一第一放大因數G"成像在沿著該光學軸35的一中間的共軛聚焦平面32中。若該些採集孔徑14係在垂直於該光學軸35的平面中分開一距離d，則其透過該放大透鏡31的影像33係分開一距離d"=G"d。該色差透鏡13係被配置成使得該中間的共軛聚焦平面32也是具有該些量測點15的物件平面的一共軛聚焦平面。因此，藉由假設一第二放大因數G'用於在該中間的共軛聚焦平面32與該些量測點15的平面之間的色差透鏡13，吾人係獲得分開一距離d'=Gd的量測點15，其中G=G'G"是對應於放大透鏡31及色差透鏡13的組合之總體的放大因數的放大因數G。當然，在所有呈現的實現模式中，該放大因數G可以對應於一放大、一縮小、 或是一單位放大。
將注意到的是，該些量測點15的橫向的尺寸(對應於這些量測點15的橫向解析度)亦被改變該放大因數，但是在該些量測點15的分開距離d'以及橫向解析度之間的比例係被保持住，其係該取樣的品質之最重要者。
圖4是描繪一種實現模式，其中該放大透鏡31係被配置成使得該些採集孔徑14係位在其入射聚焦平面中。在該情形中，該中間的共軛聚焦平面是在無限大之處，並且該放大因數G係藉由該放大透鏡31以及該色差透鏡13的焦距的比例來加以決定。當然，該色差透鏡13係被配置以運作在此種配置中。
圖5及圖6是描繪具有一放大透鏡31的量測頭12的實現模式，其係與如同在圖2描繪的裝置的實現模式中所敘述的一基體分光鏡26的存在相容的。當然，這些實現模式亦可以在圖1中所描繪的裝置的實現模式而無分光鏡26下加以利用，但是其係利用一被配置以便於使得該些採集孔徑14是在其聚焦平面中的準直透鏡29。
在使用一分光鏡26的情形中，該放大透鏡31係被設置在該分光鏡26與該色差透鏡13之間，以便於使得一相同的放大因數G施加至該些採集孔徑14以及該些照射孔徑28。
在圖5的實現模式中，該放大透鏡31係(結合該準直透鏡29)被配置，以便於在一第一放大因數G"下，將該些採集孔徑14成像在一中間的共軛聚焦平面32中。在該情形中，該第一放大因數G"係藉由該放大透鏡31以及該準直透鏡29的焦距的比例來加以決定。如同前述的，藉由假設一 第二放大因數G'用於在該中間的共軛聚焦平面32以及該些量測點15的平面之間的色差透鏡13，用於放大透鏡31以及色差透鏡13的組合之(總體的)放大因數G係對應於G=G'G"。
將注意到的是，在無分光鏡26下，若該準直透鏡29是該放大透鏡組件31的部分，則圖5的實現模式是可以是類似於圖4的實現模式。
在圖6的實現模式中，該放大透鏡31係包括一無焦點的透鏡配置，其係具有例如是兩個使得其中間的聚焦平面重合的透鏡。在該情形中，(在該放大透鏡31以及該色差透鏡13之間的)該中間的共軛聚焦平面是在無限大之處。該放大因數G可被決定為G=G'G"的乘積：-一第一放大因數G'，其係對應於該色差透鏡13以及該準直透鏡29的焦距的比例；以及-一第二放大因數G"，其係對應於內含在該放大透鏡系統31中的無焦點的透鏡對的透鏡之個別的焦距的比例。
將注意到的是，在圖6的實現模式中，該放大透鏡31係具有一無限大的有效焦距、或是亦即入射以及出射的共軛聚焦平面係被設置在無限大之處。該配置係具有優點是該放大透鏡31沿著該光學軸35的定位的精確性對於效能而言並不是重要的。
如同先前所解說的，該放大透鏡31之一目的是提供一連續地或是在一組離散的值之內改變該光學配置的放大因數G的功能。
數種實際的實施方式是可行的。
根據某些實現模式，該放大透鏡31係包括一變焦配置，以用於在一範圍上連續地改變該放大因數G。
譬如，在圖6的實現模式中，該放大透鏡31可包括一無焦點的變焦配置。根據一眾所周知的配置，此種無焦點的配置可包括兩個具有相等焦距的會聚透鏡、以及一被置放在該些會聚透鏡之間的發散(diverging)透鏡，其係具有一絕對焦距小於該些會聚透鏡的絕對焦距的一半。此種配置係容許藉由以一特定的非線性關係來沿著該光學軸35移動該發散透鏡以及該些會聚透鏡中之一來改變該放大。
根據某些實現模式，該量測頭12係包括一機械安裝座34以改變該放大透鏡31。
該量測頭12例如可包括一轉台34或是一線性台34，其係保持數個放大透鏡31，並且容許藉由一平移或是旋轉的移動來改變***置在該些採集孔徑14與該色差透鏡13之間的放大透鏡31。在該情形中，該些不同的放大透鏡31係藉由包括該放大透鏡31以及該色差透鏡13的整體光學系統而被配置成使得，一旦在適當的地方後，具有該些採集孔徑14的平面是具有該些量測點15的物件平面的共軛。若該放大透鏡31的共軛聚焦平面中的至少一個(其係朝向該些採集孔徑14及/或該中間的共軛聚焦平面32的入射平面)是在一有限的距離處，此係針對於圖3、圖4或圖5的實現模式的情形，則該些不同的放大透鏡需要沿著該光學軸35精確地加以設置。若該放大透鏡31的兩個共軛平面是在無限大的距離處，此係針對於圖6的實現模式的情形，則就沿著該光學軸35的定位而論的需求係被放鬆。
該量測頭12亦可包括一轉台或是一線性台，其係保持數個色差透鏡13以和一固定的放大透鏡31或是數個可互換的放大透鏡31一起加以使用。
圖1-圖6的實現模式是為了清楚起見而展示具有一些量測通道24的裝置。當然，本發明的一種裝置實際上可包括具有上百或更大的數量級的多許多的量測通道24。
該些採集孔徑14在該量測頭12中的空間的再區分以及該些強度偵測器20以及該些頻譜偵測器21在該些光學量測通道24之間的再區分可以根據應用而具有任意的種類。
參考圖7，吾人現在將會描述裝置的一實現模式，其係被最佳化以用於容許高速的檢測一具有例如是凸塊或微凸塊11的結構11之例如是晶圓的物件10的一表面。
該些光學量測通道24係被設置有採集光纖17，其之形成末端的採集孔徑14係被配置成兩個設置在一安裝件43中的平行的列(例如，該安裝件43係具有開槽元件以用於精確地定位該些光纖末端)。
一第一列41係包括連接至強度偵測器20的量測通道24的採集光纖17。
一第二列42係包括連接至頻譜偵測器21的量測通道24的採集光纖17。
該第一列41以及該第二列42可以如同在圖4中所繪的具有相同數目的採集孔徑14、或是具有不同的數目，其可能具有不同的間隔。
該第二列42甚至可以使得單一採集孔徑14連接至單一頻譜偵測器21。
當然，該些量測點15的空間的再區分可以利用如同相關圖3-圖6所敘述的一放大透鏡31來加以調整。
如同將會在稍後加以描述的，該特定的配置之主要目的是提供一種裝置，其係容許在同一掃描中，在軸向距離資訊之前先獲得強度資訊。
當然，其它再區分也是可能的。尤其，該些採集孔徑14可被配置成一列41。並且，這些採集孔徑14可以光學地連接至：-只有強度偵測器20；或是-強度偵測器20、或是為了一或數個位在該列41的中心的採集孔徑而連接至頻譜偵測器21。
參考圖8，吾人現在將會描述一種用於在2D及3D模式中檢測一物件的一表面之方法。
大致而言，本發明的方法係包括以下步驟：-在該物件10的表面的數個量測點15上，利用數個量測通道24來獲得一強度資訊(步驟51)；-利用在前面的步驟期間獲得的該強度資訊以及可能的強度資訊及/或軸向距離資訊來定位所關注的點，以用於軸向距離量測(步驟52)；-在一所關注的點之上定位至少一具有一頻譜偵測器21的量測通道24的採集孔徑14(步驟53)；-獲得至少一軸向距離資訊(步驟54)；-在該物件10的表面之上重覆該過程並且計算該些結果(步驟55)。
該計算例如可包括以下的至少一個：建立一高度圖、建立一強度圖、定位在該X-Y平面中的結構、比較該結構的高度或平面內的尺寸與預期的值、發出通過/失敗的資料。
選配的是，該方法可包括一利用一放大透鏡31來調整該些採集孔徑14的空間的再區分的步驟(步驟50)。
該調整可以利用有關該物件的先驗知識(a-priori knowledge)、或是利用先前獲得的強度資訊及/或軸向距離資訊來加以完成。其可以在該量測的開始處被完成一次、或是在該量測過程期間被完成數次。
藉由利用相關圖7所敘述的本發明的配置，本發明的方法係尤其容許能夠完成非常高速的檢測一具有以一週期性的方式配置的例如是凸塊或微凸塊11的結構11之晶圓10的一表面。
在一第一步驟中，該量測頭12以及該晶圓10係被配置成使得該些列41、42的採集孔徑14與該些結構11對準。選配的是，該放大係利用該放大透鏡31來加以調整，使得在該些量測點15之間的距離符合該些結構的間隔(其中例如一量測點15在該結構的頂端上、以及一量測點在如同圖7上所描繪的兩個結構之間)。
接著，該量測頭係在位移44的一方向上加以移動，較佳的是垂直於該些列41、42的採集光纖的一方向上加以移動。對於每一個位移步驟：-一強度資訊係利用該第一列41的採集孔徑14來加以獲得。其係和先前獲得的強度資訊組合以建立一強度圖；-該強度圖係被處理，以沿著在該X-Y平面中定位新出現的結構11。接下來用於軸向距離量測的所關注的點(例如是對應於結構11的頂點)係依此來加以計算；-若對應於該第二列42的採集孔徑14的量測點15係被設置在先前被識 別的所關注的點上，則對應的軸向距離資訊係加以獲得。新獲得的軸向的資訊係接著和先前獲得的軸向的資訊組合，以建立一高度圖。
該過程係在該晶圓的所關注的整體區域上加以重覆，並且該資料係被計算以用於提供例如是以下的至少一個：一高度圖、一強度圖、結構在該X-Y平面中的位置、該結構的高度或平面內的尺寸與預期的值的比較、通過/失敗的資料。
如同先前所述的，該放大可以利用該放大透鏡31來加以調整，其係利用有關該物件的先驗知識、或是先前在該量測的開始時獲得一次或是在該量測過程期間在位移步驟之間獲得數次的強度資訊及/或軸向距離資訊。
本發明的裝置及方法可以有利地被使用於數個種類的應用。其例如可被使用於檢測：-一例如是晶圓的物件10；-一例如是在載體或玻璃載體上的晶圓、或是例如在一載體上的晶粒的晶圓元件的物件10；-一例如是在框架上的晶圓、或是例如在一框架上的晶粒的晶圓元件的物件10；尤其，為了檢測一由數個例如是在載體或框架上的晶粒的複合元件所做成的物件10，本發明的方法可包括以下步驟：-利用一高的放大來執行如先前所述的檢測步驟係導致一粗略的空間解析度(以及高速)，以用於在該載體或框架的表面上，在該X-Y平面中以及亦可能在高度Z上定位該些複合元件(或晶粒)；以及 -利用一低的放大來執行如先前所述的檢測步驟係導致細微的空間解析度，以用於檢測該些複合元件(或晶粒)的至少某些個，例如是在這些複合元件上的焊料凸塊上檢視。
儘管本發明已經結合一些實施例來加以敘述，但明顯的是許多替代、修改及變化對於那些具有在可應用的技術中的普通技能者而言將會是明顯的、或者就是明顯的。於是，所欲的是涵括所有在本發明的精神與範疇內的此種替代、修改、等同物及變化。
10‧‧‧物件
11‧‧‧三維的結構
12‧‧‧量測頭
13‧‧‧色差透鏡
14‧‧‧採集孔徑
15‧‧‧量測點
16‧‧‧機械式位移台
17‧‧‧採集光纖
18‧‧‧光耦合器
19‧‧‧寬頻光源
20‧‧‧強度偵測器
21‧‧‧頻譜偵測器
22‧‧‧電腦(微控制器)
23‧‧‧分支元件(耦合器、開關)
24‧‧‧光學量測通道

Claims (15)

  1. 一種用於檢測一例如是一包括三維的結構(11)的晶圓的物件(10)的表面之方法，其係利用一具有複數個光學量測通道(24)以及一色差透鏡(13)的共焦彩色裝置，該色差透鏡(13)係容許一寬頻光源(19)的光波長能夠聚焦在界定一彩色量測範圍的不同的軸向距離處，其特徵在於其係包括一步驟為藉由量測在由具有一共焦的配置的該些光學量測通道(24)的至少某些個所採集的光的整個頻譜上的一總強度，以在該物件(10)上的複數個量測點(15)獲得一對應於實際聚焦在該彩色量測範圍之內的該物件(10)的一介面上的光的強度之強度資訊。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包括一量測藉由一光學量測通道(24)所採集的光的一頻譜資訊，以用於獲得在該彩色量測範圍之內的一軸向距離資訊的步驟。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其進一步包括一利用強度資訊來定位在該物件(10)的表面上的一結構(11)的步驟。
  4. 如申請專利範圍第2項之方法，其進一步包括以下步驟：利用強度資訊來識別一所關注的量測點；獲得在所關注的該點的一軸向距離資訊。
  5. 如申請專利範圍第4項之方法，其進一步包括以下的步驟的至少一個：識別相關於一結構(11)的一所關注的量測點；識別相關於一結構(11)且對應於該結構(11)的一頂點的一所關注的量測點。
  6. 如申請專利範圍第5項之方法，其進一步包括一推斷該結構(11)的一高度資訊的步驟。
  7. 如申請專利範圍第4至6項的任一項之方法，其進一步包括一相對地移動該物件(10)以及該色差透鏡(13)以定位一光學量測通道(24)，以便於獲得在一先前被識別的所關注的量測點上的一軸向距離資訊的步驟。
  8. 如申請專利範圍第4至6項的任一項之方法，其係包括一步驟為沿著一預先定義的掃描軌跡來相對地移動該物件(10)以及該色差透鏡(13)，並且針對於一掃描位置：獲得一強度資訊；及/或獲得在一先前被識別的所關注的量測點上的一軸向距離資訊。
  9. 如申請專利範圍第2項之方法，其進一步包括以下的步驟的至少一個：改變量測點(15)的一間隔；藉由利用一放大透鏡(31)以改變在該些光學量測通道(24)的採集孔徑(14)以及該些量測點(15)的一空間的再區分之間的一縮放因數，來改變量測點(15)的一間隔。
  10. 如申請專利範圍第9項之方法，其進一步包括以下的步驟的至少一個：考量在該物件(10)上的結構(11)的一空間的再區分來調整量測點(15)的一間隔；調整量測點(15)的一間隔，以便於實質匹配在該物件(10)上的結構(11)的一間隔。
  11. 如申請專利範圍第9或10項之方法，其進一步包括以下的步驟的至少一個：利用有關該物件(10)的先驗知識來獲得一有關結構(11)的間隔的資訊；利用先前獲得的強度資訊及/或軸向距離資訊來獲得一有關結構(11)的間隔的資訊。
  12. 如申請專利範圍第9或10項之方法，其進一步包括以下步驟：在複數個量測點(15)的一第一間隔下，獲得在該些量測點(15)的一強度資訊及/或一軸向距離資訊，以用於定位在該物件(10)的表面上的子元件；在複數個量測點(15)的一比在一子元件上的該第一間隔更細的第二間隔下，獲得在該些量測點(15)的一強度資訊及/或一軸向距離資訊。
  13. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其進一步包括以下步驟：藉由組合在該物件(10)的一所關注的區域中所獲得的強度資訊來建立一強度影像；及/或藉由組合在該物件(10)的一所關注的區域中所獲得的軸向距離資訊來建立一高度圖。
  14. 如申請專利範圍第2項之方法，其進一步包括一比較所獲得的軸向距離資訊與參考值的步驟。
  15. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其係被實施以用於檢測具有以下的類型中的至少一個的三維的結構(11)：凸塊、微凸塊、焊料凸塊、銅柱、銅釘、重分布層(RDL)、金屬圖案。
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