[发明专利]表面检查系统和检查工件表面的方法

说明书

这一发明涉及表面检查系统和方法，尤其特别涉及对物品或工件的检查，如硅晶片，以探测物品表面的微粒、裂纹或缺陷。

在制造如硅或其它半导体微晶片这样的物品或工件的过程中，光往往被导向通过一个光栅掩蔽盘射向硅晶片来蚀刻电路。光栅掩蔽盘或硅晶片表面上存在的裂缝、缺陷、污物、灰尘、斑点或其它外来物质都是非常不希望有的，并且对最终电路有不利影响。因此，光栅和硅片必须在使用前受到检查。一种检查技术是由检查人员靠视觉在强光下并经过放大后来检查每一表面。那些小于能被人眼靠视觉检查出的碎片和缺陷，则会损害最终的微晶片或掩蔽盘。而且对检查过程，即使在同样的质量准则或标准下，人的判断仍会有很大差异。

所以，已经发展了激光检查系统来检查物品如硅晶片的表面，精确地探测出小颗粒或缺陷。这些激光检查系统往往建立在如下原理上：从一个物品表面反射回的照明光决定于照明壳相对于晶片表面的方向和表面的物理特征。例如，这些物理特征可能包括相对光滑的区域、起伏不平的区域、粗糙部分、微粒，和(或)其它在物品表面上的缺陷或裂缝。在这些传统的激光检查系统中，光是同时在物品表面镜面反射和散射的。镜面反射和散射的光均可指示出物品或工件表面微粒或缺陷的存在。从表面镜面反射的光，也就是亮道，和从表面散射的光，也就是暗道，被分别收集并分别传送到光探测器，比如光电倍增管(PMT)或电荷藕合器件(CCD)。从物品表面散射来的光也被理解为包括衍射光。

已经发展了几种激光检查系统，它们采用不同种类的扫描器和收集器来扫描一个正在平移的工件并且收集从物品表面反射和散射的光。这样的系统的例子可以在以下专利中见到：美国专利第4,630,276号，由Moran发明的“紧密激光扫描系统”；美国专利第5,108,176号，由Malin等人发明的“校准扫描器的方法和用于产生确定散射光波幅的装置”；美国专利第5,127,726号，由Moran发明的“小角度、高分辨率的表面检查的方法和装置”。

这些用于探测物品表面上存在的微粒或缺陷的激光检查系统的发展也已经包括了可以提供更多的关于被测表面及微粒的信息的不同的扫描技术。几种螺旋扫描系统的例子可以在以下专利中见到：美国专利第5,067,789号，由Tomoyasu发明的“激光束扫描系统”；美国专利第5,135,303号，由Uto等人发明的“检查表面缺陷的方法和装置”；美国专利第4,508,450号，由Ohshima等人发明的“用于检查物体平坦表面上的缺陷的系统”；美国专利第4,314,763号，由Steigmeier等人发明的“缺陷检查系统”；美国专利第5,189,481号，由Jann等人发明的“用于粗糙表面的微粒探测器”。然而，这些检查系统仅仅表明提供了一种对硅晶片表面的螺旋扫描模式。这些系统限制了检查物品表面所需的时间以及探测表面反射光的过程所提供的信息量。这些系统只是进一步针对表面检查过程的高的空间分辨率，或是高的完成速度。

基于以上的想法，本发明的一个目的就是提供一个可以密集而高效地扫描并收集工件表面的反射光和散射光的表面检查系统。

本发明的另一个目的就是提供一种对于表面检查过程高效的、有相对高的空间分辨率的，并且有相对高的完成速度的表面检查系统。

本发明的再一个目的就是提供一种具有高灵敏度的表面检查系统以便可以更容易地辨别并分类一个物品或工件的表面状况，包括工件表面内部及表面上的微粒、缺陷、划痕，或裂缝。

本发明的以上的和其它的目的是由被设置用来探测工件表面内部及表面上的微粒、缺陷，或其它表面特征的表面检查系统和的方法来实现的。表面检查系统最好包括一个当工件旋转并平移时沿着一个预先确定的最好相对较窄的扫描路径扫过工件表面的扫描器和一个具有分段光学部件以便更准确地从工件表面收集反射和散射光的集光器。因此这种表面检查系统提供了一种相对容易使用的、相对密集、高效的检查系统，提供了与该处表面上被探测的微粒或缺陷有关的高度精确的结果，并提供了在表面检查过程中对于检查物品的整个表面的高空间分辨率和高完成速度。

尤其是，这种表面检查系统最好有一个被设置用来沿着实际路径传送一个工件的传送器和一个与传送器相联接的被设置用来当工件沿着实际路径平移时旋转工件的旋转器。一个扫描器被配置并设置用来在工件沿着实际路径旋转并平移时扫描工件表面。该扫描器包括一个被设置用来产生一束光的光源和当工件沿着实际路径旋转并平移时被设置用来接收光束和使光束沿着一个预先确定的扫描路径扫描工件表面的装置。最好一个集光器也被设置用来收集当工件沿着实际路径旋转并平移时从工件表面反射和散射来的光。