本发明专利技术提供一种系统及方法，通过本发明专利技术提出以成像平面镜状物体（１０２），诸如：半导体晶圆。于实施例中，用于成像于平面镜状物体（１０２）的缺陷的一种成像系统（１００）包括远心透镜（１１０），其具有充分非球面表面，使远心透镜实质修正光学像差。成像系统（１００）还包括远心光圈（１１６），于其包括孔径，以阻断自平面镜状物体（１０２）所反射的光线而允许自缺陷所反射的光线为通过孔径。成像系统（１００）更包括透镜群组（１０８），其具有定位于远心光圈（１１６）与透镜群组（１０８）之间的系统光圈。透镜群组（１０８）无关于远心透镜（１１０）而实质修正光学像差。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于成像(imaging)光学组件及相关联的照明系统。尤其关于改善远心 轴上暗场照明的系统及方法。
技术介绍
存在一类半导体产品，其主要呈平面及镜面(specular)(扁平且磨光)，成像这类 组件经常必要的是(或希望的是)即使是平面镜状的微小偏差也以适当对比成像。一种此 类别的产品是半导体晶圆，其可以设有指示晶圆编号与制造商的标注(indicia)。此类标注 是在晶圆表面中的缺陷(defect)，且典型是一矩阵的雷射蚀刻凹点。此类标注在本领域中 被称作“软标记(soft mark)”。对此类标记成像以沿制程的各种步骤读取码。在半导体晶圆已经单一化(通常由锯子及/或雷射所切割成为个别的矩形组件) 之后，检查小芯片与裂缝的边缘可能是必要或希望的，其可能随着时间而增长且引起过早 的组件失效。此类检查过程是自动化的且该过程使用电子式成像相机及结合数字电子计算 机，对数字电子计算机进行程序设计以进行必要的检查、测量与识别。概括而言，暗场照明是本领域技术人员公知的一种技术且特别有用于检查在镜状 物体上的缺陷。暗场照明的定义取决于照明源的性质、相对于物体与观察者(或相机)照 明源的位置以及所照明的物体的性质。为了符合暗场照明的定义，必要的是沿着未进入观 察者或相机之光学孔径的一个或多个方向反射入射在物体上的大多数的照明。暗场照明可 与亮场照明相比较，在亮场照明中，大多数光线是直接反射至相机。暗场照明可通过放置一光源而获得，使光源以对于该相机与物体之间的直线的一 个角度而指向物体。此角度是选择为大于该物体将扩散光线的角度。若物体具有通常的扩 散反射性质，则该角度选择为大于物体将通过扩散反射来分布入射照明的角度的一半。若 物体是镜状(例如若物体是以小的角度、或以极低的效率、或是以以上二者而扩散入射照 明)，则该角度可选择为非常小的角。可能希望使照明源对称。在该情况，可以环状形状制造照明源且放置为与光轴同 轴，或可在环状形状中配置多个照明源。此环的直径与此环到物体的邻近性决定该照明入 射于物体的角度的范围。本领域技术人员将此类光源称作环光源，且以种种方式构成为“高 角度”或“低角度”。在成像某些物体中，希望强调表面中的极微小的特征，该表面是另外的完全的平 面及镜状。此类包括软标记与单一化的组件的边缘。为此，必须使得照明源尽可能接近同 轴于成像系统而并未致使照明源直接反射至成像系统(例如选择一窄角度)。如目前所公知的，为达成此目的的一种有效方式是借助于挡板(baffle)且在照明源、物体、挡板、与 成像系统之间提供特别对准。在机器视觉系统与晶圆识别(ID，identification)系统的设计中，设计者(例如 系统工程师)通常作出若干个设计折衷方案。举例而言，如果将透镜孔径(aperture)做大， 系统的限制分辨率系将通常为较高且系统将较为有效率。较有效率的系统要求来自影像传 感器的较少的灵敏度或增益，且系统要求来自照明系统的较少的光线。若照明系统要求较 少光线，较小的要求加诸于电源供应系统且较少的热量耗散。散热系通常为获得紧密封装 的设计目标的主要障碍。反之，若将系统孔径做小，系统的限制分辨率降低，一些像差可减小，焦点深度增 大，极重大的要求是影像传感器的灵敏度及/或增益，且该极重大的要求是加诸于照明系 统以提供实质较多的光线。照明系统上要求将要求加诸于电源供应系统，且因而加剧紧密 封装内的散热问题。迄今，包括由美国俄勒冈州波特兰市Electro Scientific Industries公司(此 件专利申请案的受让人)与业界(例如美国麻萨诸塞州Natick的Cognex公司与日本东京 的Kowa有限公司)的其它公司制造的前几代产品(例如=ScribeViewTM型号1至5P)的商 用晶圆ID读取系统，已经运用其具有约为士 1毫米或较小的工作距离范围(在物体空间的 焦点深度)的光学系统。虽然该种系统可以运作，但其需要用户调整该透镜的焦点位置和 /或调整晶圆ID读取器的位置以考虑对于工作距离的更微小的变化。工作距离可以改变， 例如，若物体的厚度改变，或若在将晶圆送至晶圆ID读取系统的机械手臂系统存在不精确 性。更可取地，若固定架构的晶圆ID系统的工作距离范围超过约为士 1毫米。若此范 围可通过数量的等级延伸，系统的聚焦及设定相比较于已有系统而将为繁琐。例如，目前的 系统通常需要该系统根据反复运作程序安装及聚焦于一供电状态，，其中，可以电子式监视 影像且用户可以在监视电子式呈现影像时改变焦点调整或位置。用户通常作调整而直到得 到满意影像。若工作距离范围可延伸至约为士 1毫米，当晶圆ID系统为未供电状态时可以 使用简单规尺以确定适当的工作距离来安装晶圆。另外，关于已有的系统，致使工作距离约为士 1毫米的改变的制程变化通常需要 用户介入以调整制程来重新达成先前的工作距离或是调整晶圆ID系统的焦点，例如，通过 转动透镜焦点筒或转动焦点调整螺丝。更可取地，若造成工作距离改变为仅数毫米的微小 制程变化系可由晶圆ID系统来调节而无需用户介入。
技术实现思路
为了解决上述问题，本文揭示的实施例提出一种用于对如半导体晶圆的平面镜状 物体成像的系统及方法。在一个实施例中，用于对平面镜状物体的缺陷成像的一种成像 系统包括远心透镜，其具有充分非球面表面，使该远心透镜充分地修正光学像差；远心光 圈，其包括孔径，以阻断自该平面镜状物体所反射的光线而允许自该缺陷所反射的光线通 过该孔径；及透镜群组，其具有定位于该远心光圈与该透镜群组之间的系统光圈，该透镜群 组无关于远心透镜而充分地修正光学像差。在一个实施例中，一种远心轴上暗场(TOAD，telecentricon-axis darkfield)照明(lighting)装置系包括第一圆形数组的照明源，其关于中心点径向配置，第一圆形数 组位于自该中心点的第一半径；及第二圆形数组的照明源，其关于该中心点切向配置，第二 圆形数组位于自该中心点的第二半径。在一个实施例中，第二半径大于第一半径。在一个实施例中，提出一种用于对准远心轴上暗场(TOAD)照明装置与实质镜状 表面的方法。TOAD照明装置具有多个同心照明数组，该方法包括在第一方向，调整在该 TOAD照明装置与物体平面之间的入射角度，直到将强亮度区域从该镜状表面的影像的第一 侧实质地移除；记录该调整的入射角度作为第一测量；在相比较于第一方向的相反方向， 调整在该TOAD照明装置与物体平面之间的入射角度，直到强亮度区域从该镜状表面的影 像的第二侧实质地移除；记录该重新调整的入射角度作为第二测量；及确定针对第一方向 的对准的入射角度作为在第一测量与第二测量之间的近似差。在一个实施例中，一种用于成像半导体晶圆的成像系统系包括用于照明晶圆的 部件；用于提供晶圆影像至感测部件的部件，工作距离是由介于该晶圆与用于提供影像至 感测机构的部件之间的距离所定义；及用于当工作距离改变于约士 10毫米的范围时维持 影像焦点的部件。另外的层面与优点将通过参照附图所进行的以下详细说明而显明。 附图说明图IA是一种用于成像平面物体的光学成像系统的部分绘制、部分截面图。图IB是在图IA所显示的光学成像系统可运用的一种现有技术照明源的平面图。图2是一种包括多个照本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种远心轴上暗场（ＴＯＡＤ）照明装置，包含：第一圆形数组的照明源，其关于中心点径向配置，第一圆形数组位于自该中心点的第一半径；及第二圆形数组的照明源，其关于该中心点切向配置，第二圆形数组位于自该中心点的第二半径。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：里欧鲍德温，约瑟J伊莫瑞，
申请(专利权)人：伊雷克托科学工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。