CN109900717A - 使用斜率数据的用于半导体衬底的检查方法及检查装置 - Google Patents

Abstract

提供了使用斜率数据的用于半导体衬底的检查方法及检查装置。检查方法包括通过使用检查装置（300）记录来自半导体衬底（110）的主表面（111）的检查区域（120）中的测量点的第一数据（810），其中检查区域（120）旋绕主表面（111）的中心点（105）且其中第一数据（810）包括关于主表面（111）在测量点处沿第一方向的斜率的信息，第一方向偏离与包含测量点且使其中心在中心点（105）的圆相切的方向不超过±60°。数据处理装置（400）分析第一数据（810）以获得主表面（111）上的在其处第一数据（810）满足预定准则的地方的位置数据（830）。通过数据接口单元（490）输出位置数据（830）。

Description

使用斜率数据的用于半导体衬底的检查方法及检查装置

技术领域

本公开涉及用于集成电路和功率半导体器件的制造的对诸如半导体晶片之类的半导体衬底的检查，其中非接触式方法用于对诸如毛细裂缝和边缘破裂之类的结构缺陷的检测。

背景技术

半导体器件的小型化伴随有半导体器件厚度的减小和从中获得半导体器件的变薄的半导体晶片。随着厚度减小，半导体晶片变得更易于有机械损坏，并且适用于半导体晶片的电测试方法变得更加精细（delicate）。最后定下来的半导体晶片的多种多样的表面结构和组分以及沿晶片边缘的通常未限定的边缘排除区域通常阻碍通过自动化的光学检查方法可靠地检测结构缺陷，这在晶片表面上的粒子检测的领域中增加一些重要性。到目前为止，对经处理和图案化的半导体晶片上的诸如毛细裂缝之类的结构缺陷的光学检查通常涉及手动检查。

本公开旨在用于以高可靠性检测半导体衬底中的结构缺陷的自动化的检查方法和检查装置。

发明内容

本公开与一种用于半导体衬底的检查方法有关。通过使用检查装置，从半导体衬底的主表面的检查区域中的测量点获得第一数据，其中检查区域旋绕（wind around）主表面的中心点，并且其中第一数据包括关于主表面在相应测量点处沿第一方向的斜率（slope）的信息。第一方向是围绕中心点并且通过该测量点的圆的切线方向，或者偏离切线方向不超过±60°。数据处理装置处理第一数据以获得主表面上的在其处第一数据满足预定准则的这样的地方的位置数据。数据接口单元至少输出位置数据。

半导体衬底可以是半导体晶片，例如在晶片制造的任意阶段（例如，在将半导体衬底变薄至最终厚度的过程之后或者在切割之前，即在将半导体管芯与半导体衬底分离之前）的具有200mm或300mm直径的硅晶片。半导体衬底的主表面是两个基本水平且平行的基础表面中的暴露的一个。

检查区域是为检查选择的主表面的一部分。检查区域可与中心点间隔开，并且可以是由具有不同半径的两个同心圆限制的圆形环，或者可以是由具有不同最大直径的两个不同的同心正多边形限制的多边形环。替代地，检查区域可以是具有围绕中心点的至少一个完整转弯的螺旋形区域，或者可包括不止一个环。

为了检测毛细裂缝，检查区域可直接邻接主表面的外边缘，或者可至少接近外边缘。检查区域可包括或可不包括边缘排除区域。

在检查期间，半导体衬底可被布置在衬底载体（例如切割胶带）上，并且检查区域也可包括切割胶带的一部分。

关于主表面关于水平参考平面的斜率的信息在下面被称为斜率信息。斜率信息涉及主表面在测量点处并且针对每个测量点沿在下面被称为“第一方向”的某个方向的斜率。

参考径向坐标系，第一方向可以是与包含相应测量点并且使其中心在主表面上的中心点的圆相切的方向，或者是与相应的切线方向偏离不超过±60°（例如不超过±7.5°）的方向。第一方向不命名平面中的一个单个方向，而是为每个测量点标记斜率被沿其进行评估的方向。在正交参考平面中，测量点的“第一方向”可指向不同方向。

针对在到中心点的相同径向线上的测量点定义的“第一方向”可指向相同方向。对于某些方法，“第一方向”对于相同检查视场（inspection field）中的测量点组是相同的。

第一数据包括上面针对检查区域中的测量点定义的斜率信息，并且在下面被称为斜率数据。斜率数据可被分成行式数据集（line data set），其中每个行式数据集包括沿围绕半导体衬底的中心点的一条检查线的测量点的斜率信息。检查线可平行于检查区域的边界线延伸。

例如，斜率数据包括针对围绕中心点的闭合检查线上的测量点和针对与检查线相切的方向上的每个测量点的斜率信息。环形检查区域内的检查线可以是不同直径的圆，并且围绕中心点的多边形环内的检查线可以是多边形线。

检查装置可以是被适配成获得包含斜率信息的数据的任何装置。检查装置可包括能够记录包含斜率信息的数据的光学测量设备，其中所记录的数据可直接表示斜率数据，或者其中所记录的数据可以是初步数据，可以通过数据处理从所述初步数据导出斜率数据。例如，所记录的数据包含地形（topography）数据，所述地形数据包含主表面在测量点处相对于水平参考平面的高度或深度的信息。

检查装置可包括CWL（有色（chromatic）白光）传感器、白光干涉仪、激光条纹传感器、光度立体装置或偏折（deflectometry）装置。所记录的地形数据可被转换成斜率数据，其中斜率信息是通过关于测量点的高度和沿第一方向的测量点之间的距离的知识获得的。分析第一数据还可包括另外的数据处理，诸如用于抑制噪声、寄生效应和外层的数字滤波。

数据处理装置可评估斜率数据。例如，数据处理装置针对某些准则沿每条检查线进行搜索，检查相邻检查线中的准则的一致性，并获得主表面上的地方的位置数据，在所述地方处斜率信息满足预定准则。

数据接口单元输出至少包括位置数据的检查数据。检查数据可包括诸如明视场图像和暗视场图像之类的另外的数据，其可包含用于缺陷分类并且用于估计检测到的缺陷对半导体衬底的有关部分的影响的另外的信息。

该方法利用观察：半导体衬底的某些结构缺陷（例如毛细裂缝）在总体斜率数据的特定子集中示出典型的识别标志（signature），所述识别标志可以可靠地与使用图案（pattern）、非关键伪像（artefact）的识别标志分离并且甚至与边缘排除区域的强烈改变的识别标志分离。

根据实施例，从第一数据获得第二数据，其中第二数据描述沿相应的第一方向的斜率的改变，并且其中获得针对主表面的地方的位置数据，在所述地方处第二数据超过预定阈值。

接近衬底边缘的毛细裂缝通常在主要径向方向上从外边缘传播。可以示出：沿与毛细裂缝几乎正交地相交的线（例如沿上面描述的检查线）评估斜率数据导致第二数据中的特定识别标志。换言之，检查方法选择性地记录和评估包含关于典型结构缺陷的重要信息的特定种类的斜率数据。

根据实施例，第一数据包括关于主表面在测量点处沿与围绕中心点并且通过相应测量点的圆相切的方向的斜率的信息。换言之，第一数据包括沿圆形检查线的轮廓（profile）信息，所述圆形检查线在检查区域的所有部分中与径向方向正交地相交，使得所记录的第一数据提供第二数据中的针对最常见类型的毛细裂缝的强信号。

根据实施例，检查装置记录地形数据，并且处理第一数据包括将地形数据转换成斜率数据，其中通过关于测量点的高度和沿第一方向的距离的知识而获得斜率信息。将地形数据转换成斜率数据还可包括用于抑制噪声、寄生效应和外层的数字滤波。

根据另一实施例，检查装置包括偏折装置，所述偏折装置沿第一方向直接记录斜率信息并直接输出斜率数据。偏折装置可包括滑动形（slid-shaped）辐射源和检测设备，其中辐射源和检测设备被布置成使得检测设备接收由辐射源发射并在检查区域中从半导体衬底反射的辐射的径向投影。

辐射源可发射红外辐射、紫外辐射和/或可见光，其中辐射源至少具有纵向延伸，发射特性（例如辐射锥）沿所述纵向延伸近似均匀。辐射源可以是例如直的加热丝（heatedwire）。根据另一实施例，辐射源包括平坦发射表面和狭缝形孔径。通过孔径发射的辐射在下面被也称为“发光线”，不管发射的辐射的波长如何。

根据实施例，发光线的纵向轴平行于主表面，并且与辐射源和检测设备之间的直接连接线正交。根据另一实施例，发光线的纵向轴在与主表面正交并且通过辐射源和检测设备之间的直接连接线的平面中。

偏折装置可被布置成沿多边形检查线记录斜率数据。例如，第一数据包括数量为n的数据子集，并且针对检查区域的n个区域部分中的一个区域部分中的测量点，每个数据子集包含关于主表面在测量点处在与从该区域部分到中心点的一条径向线恰好正交的方向上的斜率的斜率信息。数字n表示大于2的自然数，例如24。确定所述方向的径向线可与相应区域部分的中心相交，沿所述方向为完整区域部分记录斜率。

根据该实施例，斜率数据的评估包括评估沿围绕中心点的正多边形检查线的轮廓。而且，多边形检查线以接近90°的角度与典型的毛细裂缝相交，并且允许通过使用辐射源沿与辐射的传播方向正交的方向的线性运动来直接记录斜率数据，并且以该方式将对毛细裂缝的高灵敏度与相对简单的偏折装置结合。

例如，发光线被定向成平行于半导体衬底的主表面，并且利用与辐射源和检测设备之间的直接连接线正交的纵向轴来定向。通过沿关于中心点的基本切线方向移动辐射源，检测设备可以从评估反射强度最大值的位置获得测量点处的斜率。与用于半导体衬底的通常偏折方法（其使用光图案而不是单个发光线并且其沿不止一个方向捕获斜率信息）相比，根据该实施例的偏折方法使用仅记录和评估总体斜率信息的一部分的更简单设置。

根据另一实施例，半导体衬底被布置在衬底载体（例如切割胶带）的载体表面上，并且检查区域延伸超出半导体衬底的横向（lateral）外表面。在该实施例中，第一数据不仅包括关于在半导体衬底的主表面上的测量点处的斜率的信息，而且包括关于在横向直接邻接半导体衬底的衬底的载体表面的一部分中的测量点处的斜率的信息，使得可以检测到衬底载体中的关键缺陷，例如切割胶带中的裂缝或褶皱。

根据另一实施例，除了斜率数据之外，还记录另外的辅助数据。例如，辅助数据包括由辅助辐射源发射并在主表面处反射或穿过主表面的辐射的强度数据。辅助数据可与第一数据结合使用，以获得主表面上的地方的位置数据，在所述地方处第一数据满足预定准则。例如，辅助数据可包括关于半导体衬底上的使用图案的信息，并且确定位置数据的过程使用辅助数据来选择性地滤出斜率数据中的与使用图案有关的偏差。

本公开还涉及一种检查装置，其包括被适配成临时固定至少包括半导体衬底的DUT的支撑设备。测量设备记录来自DUT的可以被布置在支撑设备上的DUT表面的检查视场中的测量点的第一数据，其中第一数据包括关于DUT表面在测量点处沿与包含相应测量点并且使其中心在DUT的中心点的圆相切的方向的斜率的信息。定位设备促进测量设备和支撑设备之间的旋转相对运动。控制设备与定位设备信号连接，并且控制测量设备和支撑设备之间的相对运动以使得检查视场围绕中心点移动。

本公开进一步涉及一种偏折装置，其包括被适配成限定发光线的辐射源。检测组件包括被适配用于临时固定至少包括半导体衬底的DUT的支撑设备。检测设备检测由辐射源发射并在DUT的可以被布置在支撑设备上的DUT表面处反射的辐射。定位设备被机械地耦合到辐射源和检测组件中的至少一个，并且促进发光线和检测组件之间的相对运动。

附图说明

附图被包括以提供对实施例的进一步理解，并且被合并在本说明书中并构成本说明书的一部分。附图图示了本公开的实施例，并且与描述一起用来解释实施例的原理。将容易领会其它实施例和预期的优点，因为通过参考以下具体实施方式，它们变得更好理解。

图1A是用于讨论对理解实施例有用的背景的半导体衬底的一部分的示意性横截面图。

图1B是用于讨论对理解实施例有用的背景的具有毛细裂缝的半导体衬底的一部分的示意性横截面图。

图1C是用于讨论对理解实施例有用的背景的具有另一毛细裂缝的半导体衬底的一部分的示意性横截面图。

图2A示意性地图示了用于讨论对理解实施例有用的背景的包括在背光照明下的边缘破裂的半导体衬底的边缘部分的强度图像。

图2B示意性地图示了在有色白光照明下的图2A的衬底边缘部分。

图2C示意性地图示了从图2A的衬底边缘部分所记录的地形数据。

图2D示意性地图示了从图2A的衬底边缘部分所记录的斜率数据。

图3是用于图示根据实施例的用于半导体衬底的检查方法的简化流程图。

图4A是用于描述根据实施例的检查方法的半导体衬底的主表面的示意性平面图，所述检查方法获得斜率数据并沿环形检查区域中的圆形检查线评估斜率数据。

图4B示出了将图4A的环形检查区域变换成线性条纹。

图4C示出了沿图4A的检查区域内的圆形检查线的示意性高度轮廓。

图4D示出了示意性地图示沿图4C的检查线的斜率数据的图。

图5是根据其它实施例的用于图示检查线的半导体衬底的主表面的示意性平面图。

图6A是根据实施例的检查系统的示意性框图。

图6B是根据实施例的具有辅助检查设备的检查系统的示意性框图。

图7A是根据实施例的具有记录地形数据的测量设备的检查装置的示意性框图。

图7B是根据实施例的具有用于支撑设备的旋转电机驱动器的检查装置的示意性框图。

图7C是根据实施例的具有辅助检测设备的检查装置的示意性框图。

图8A和8B示出了用于讨论对理解实施例有用的背景的DUT的检查区域的图像。

图9A至9E示出了用于图8A和8B的检查区域并且用于不同处理阶段的单个检查线的地形和斜率数据。

图10A是根据实施例的偏折装置的示意性框图，所述偏折装置具有发光线并具有用于包括半导体衬底的DUT的支撑设备。

图10B是图示了根据图10A的实施例的发光线、DUT和检测设备的布置的示意性框图，其中发光线的纵向轴被定向成平行于DUT表面。

图10C是用于讨论发光线的细节的在发光线的第一位置中的图10B的实施例的示意性侧视图。

图10D是在发光线的第二位置中的图10B的实施例的示意性侧视图。

图10E是图示了根据图10A的实施例的发光线、DUT和检测设备的布置的示意性框图，其中发光线的纵向轴在与DUT表面正交并通过检测设备和发光线之间的直接连接线的平面中。

图10F是用于讨论发光线的细节的在发光线的第一位置中的图10E的实施例的示意性侧视图。

图10G是在发光线的第二位置中的图10E的实施例的示意性侧视图。

图10H是用于图示图10A的偏折装置的检查视场的半导体衬底的主表面的示意性平面图。

图11是用于图示图10A的偏折装置的操作模式的示意图。

图12A示出了根据实施例的与发光线和检测组件之间的线性运动有关的示意性图示的偏折装置的垂直横截面。

图12B是用图12A的偏折装置检查的DUT的简化平面图。

图13A示出了根据实施例的与传感器平面和透镜平面的Scheimpflug配置有关的示意性图示的偏折装置的垂直横截面。

图13B示出了根据实施例的与具有可移动透镜的检测设备有关的示意性图示的偏折装置的垂直横截面。

图13C示出了根据实施例的具有分束器单元的示意性图示的偏折装置的垂直横截面。

图13D是用图13C的偏折装置检查的DUT的简化平面图。

图14A示出了用根据实施例的具有两个检测设备和两个耦合发光线的示意性图示的偏折装置检查的DUT的平面图。

图14B示出了用根据实施例的具有两个检测设备和一个长发光线的示意性图示的偏折装置检查的DUT的平面图。

图15A示出了根据实施例的具有沿通过DUT的中心点的径线布置的发光线和检测设备的示意性图示的偏折装置的垂直横截面。

图15B是用图15A的偏折装置检查的DUT的简化平面图。

图16A示出了根据实施例的具有沿通过DUT的中心点的径线布置的发光线和检测设备并具有传感器平面和透镜平面的Scheimpflug配置的示意性图示的偏折装置的垂直横截面。

图16B是用图16A的偏折装置检查的DUT的简化平面图。

图17A示出了根据实施例的示意性图示的偏折装置的垂直横截面，其中检测设备的透镜被布置在DUT的中心点上方。

图17B是用图17A的偏折装置检查的DUT的简化平面图。

图18示出了用根据实施例的具有围绕DUT的中心点或在DUT的中心点径向上定位的多个检测设备的示意性图示的偏折装置检查的DUT的平面图。

图19A示出了根据实施例的具有中心透镜和多个图像传感器单元的示意性图示的偏折装置的垂直横截面。

图19B是用图19A的偏折装置检查的DUT的简化平面图。

图20A示出了根据实施例的具有中心透镜和环形图像传感器单元的示意性图示的偏折装置的垂直横截面。

图20B是用图20A的偏折装置检查的DUT的简化平面图。

图21A示出了用于讨论对理解实施例有用的背景的在毛细裂缝区中的发光线反射处捕获的图像。

图21B示出了用于讨论对理解实施例有用的背景的在划痕（scratch）区中的发光线反射处捕获的图像。

具体实施方式

在以下具体实施方式中，参考附图，所述附图形成其一部分并且在所述附图中通过图示的方式示出了可在其中实践实施例的特定实施例。要理解，可利用其它实施例并且可以在不脱离本公开的范围的情况下做出结构或逻辑改变。例如，针对一个实施例图示或描述的特征可以在其它实施例上使用或与其它实施例结合使用，以又产生另一实施例。意图本公开包括这样的修改和变型。使用特定语言来描述示例，所述特定语言不应当被解释为限制所附权利要求书的范围。附图未按比例缩放，并且仅用于说明性目的。如果没有另外陈述，则对应的元件在不同附图中由相同的参考标记指明。

术语“具有”、“含有”、“包含”、“包括”等是开放的，并且所述术语指示存在所陈述的结构、元件或特征，但不排除存在附加元件或特征。除非上下文另外清楚地指示，否则冠词“一”、“一个”和“该”旨在包括复数和单数。

图1A至1C示出了半导体衬底110，其可以部分是或是在切割之前（即在将单个半导体管芯与半导体衬底110分离之前）的最后定下来的半导体晶片。

半导体衬底110可包括若干个水平分层的层或层堆叠，例如支撑层118和在支撑层118上形成的表面层119，其中表面层119和支撑层118中的每个可包括一个或多个同质的或图案化的层。支撑层118的材料组分与表面层119的材料组分不同，使得表面层119与支撑层118的物理属性之间的不匹配（例如，不同的热膨胀系数或不同的晶格常数）可引起半导体衬底110中的机械应变。

在图1B中，表面层119施加拉应力。当半导体衬底110中形成毛细裂缝时，拉应力在毛细裂缝的两侧上在半导体衬底110的前侧处形成局部凸起。

在图1C中，表面层119施加压缩应变。当半导体衬底110中形成毛细裂缝时，压缩应力在毛细裂缝的两侧上在半导体衬底110的背面处形成局部凸起。

在两种情况下，在毛细裂缝954的形成之前形成的局部凸起持续存在。在毛细裂缝的两侧上，凸起引起垂直于毛细裂缝的方向上的斜率的显著改变。下面描述的检查方法和检查系统利用通常伴随诸如毛细裂缝之类的机械缺陷的形成的独特种类的晶片变形。

图2A至2D图示了半导体衬底110的边缘部分的物理属性，其包括沿半导体衬底110的外表面113的边缘破裂952和从边缘破裂952扩散到半导体衬底110的内部中的毛细裂缝954，其中传播方向取决于半导体衬底110的晶体类型。

图2A示意性地示出了在背光照明下拍摄的边缘部分的背光图像，其中在半导体衬底110的前侧处的光检测器记录由照射半导体衬底110的后侧的光源发射的光的强度图像。背光图像没有示出多于边缘破裂952。

图2B示意性地示出了有色白线传感器针对同一边缘部分所检测的强度图像。有色白线传感器接收在半导体衬底110的前侧处反射的色散的白线。在有色白光中，在前侧处的使用图案是可见的，其可包括图案化的表面层和掩埋结构，例如从前侧延伸到半导体衬底110中并填充有折射率与周围材料的折射率不同的材料的沟槽结构。虽然毛细裂缝954看起来可感知，但是与来自使用图案955的信号相比，来自毛细裂缝954的光信号较弱。在强度图像中，毛细裂缝954不是可靠地可检测的。

在图2C中，有阴影线区域反映了例如通过使用用于图2B的有色白线传感器获得的高度数据。有阴影线区域中的阴影线越密集，局部高度与水平参考平面的偏差就越大。

虽然高度数据可表明晶片表面的相关部分中的不规则，但是高度数据不一定标识诸如毛细裂缝之类的关键缺陷，因为所检查的晶片表面可以是包括具有阶梯的使用图案的结构化表面。

图2D图示了沿与径向方向基本垂直的方向的斜率。画阴影线区域指示负斜率，其中斜率越高，阴影线就越密集。有点区域指示正斜率，其中正斜率的量越高，点密度就越高。沿着将有点区域与画阴影线区域分离的线的斜率的显著变化提供了针对沿同一线存在毛细裂缝的强有力证据。

检查方法基于记录和分析在相对于晶片边缘的一致方向上的斜率数据。平行于衬底缘边（rim）的方向，换言之，半导体衬底的边缘的切线方向，是最适合于斜率测量以便检测毛细裂缝的方向。

图3涉及用于有效的自动化检查策略的在存在如图2D中图示的毛细裂缝的情况下使用所选斜率数据中的独特改变的检查方法。

通过使用检查装置，从半导体衬底的主表面的检查区域中的测量点获得第一数据（902）。检查区域围绕主表面的中心点延伸。第一数据包括描述主表面在测量点处沿第一方向的斜率的信息，对于相应测量点，所述第一方向偏离与包含相应测量点并且使其中心在中心点的圆相切的方向不超过±60°。数据处理装置分析第一数据，以获得主表面上的地方的位置数据（904），在所述地方处第一数据满足预定准则。数据接口单元输出位置数据（906）。

记录第一数据在前侧处的非接触式光学检查方面有进展，使得该方法可以应用于安装在衬底载体（例如切割胶带）上的半导体衬底。在具有或不具有衬底载体的情况下，该检查方法也适用于半导体衬底的后侧。

由于在特定方向上的斜率数据的选择性记录，该方法可以处理大量不同的晶片技术、种类繁多的使用图案、材料组合。该方法可以处理具有不同地限定的表面粗糙度的半导体衬底，并且对边缘排除区域内的变化相对不敏感，并且允许自动化的检查方法。

该方法避免关于毛细裂缝对半导体衬底的边缘的宏观和微观手动检查的主观性和劳动强度。该方法促进对半导体衬底的完整外缘边的检查，而电测试仅瞄准有源芯片，即外缘边的仅一部分。

与用一个相机同时从整个主表面捕获数据的常规相位测量偏折（PMD）相比，对于用一个检测设备的实施例，根据实施例的检查方法沿半导体衬底的缘边接连地扫描相对小的检查区域，并且因此促进甚至在图案化的表面上和相对粗糙的表面上的毛细裂缝的较高分辨率和检测。

图4A至4D参考环形检查区域120、沿环形检查区域120内的圆形检查线181的高度轮廓171以及沿圆形检查线181的示意性斜率轮廓172图示了检查方法。

图4A示出了至少包括半导体衬底110的DUT（被测器件）100。半导体衬底110可以是在任意处理阶段处的硅晶片、锗晶片、SiGe晶片、碳化硅晶片或基于A_IIIB_V化合物半导体的晶片，例如GaN或GaAs晶片、SOG（玻璃上硅）晶片或SOI（绝缘体上硅）晶片。半导体衬底110可以是具有中心点105的圆盘，其中半导体衬底110可沿外表面113具有凹口或平坦部分。半导体衬底110可以是标准晶片，例如具有200mm直径和725μm厚度的标准晶片、具有300mm直径和775μm厚度的标准晶片，或者可以是具有标准直径但具有小于700μm（例如，小于200μm）的厚度的晶片。

检查装置记录第一数据，第一数据包含被暴露表面处的主表面111（例如半导体衬底110的前侧处的主表面）在环形检查区域120内的测量点处的斜率信息，其中对于每个测量点，斜率信息可给出沿切线方向（即，与围绕中心点105并通过相应测量点的圆相切的方向）的斜率。

检查装置可沿环形检查区域120的内边界线128和外边界线129之间的数个圆形检查线记录斜率信息。检查区域120的宽度w1可以在从500μm至60mm的范围中，例如在从4mm至40mm的范围中。根据另一实施例，宽度w1可对应于单个敏感单元的视野的扩展。检查装置可包括基于辐射传感器的测量设备，所述辐射传感器具有在距彼此一定距离处的沿被定向成与径向方向平行的线所布置的数量m的敏感单元，所述距离确定检查装置的径向分辨率。每个敏感单元可包括被布置成与m个敏感单元的该线正交的多个子单元。每个敏感单元可沿圆形检查线181记录高度数据。作为示例，敏感单元的数量m可在从10至1000的范围中。

图4B沿点A和点A'之间的切线方向展开图4A的环形检查区域120，其中在展开的检查区域122中，圆形检查线的长度被标准化为圆形检查线中的一个的长度。沿环形检查区域120的内边界线128，相邻测量点之间的距离小于沿外边界线129的距离。

图4C示出了针对具有毛细裂缝的假想半导体衬底110的高度轮廓171，其指示主表面111沿圆形检查线181关于水平参考平面的高度z，所述毛细裂缝向内延伸至少直到圆形检查线181的位置。高度轮廓171包括通过如图1B中图示的凸起的横截面。

针对同一圆形检查线181的斜率轮廓172指示斜率z'，其在相对窄的距离内从正值变成负值。斜率轮廓172可被从高度轮廓171导出，或者可被例如通过使用偏折装置从主表面111直接记录。

从图4C的斜率轮廓172，数据处理装置可导出指示沿圆形检查线181的斜率的改变的数据。

图4D中的线173图示了斜率的改变zz。在位置109处，线173示出超过正阈值和负阈值二者的强峰值。斜率改变数据的进一步分析可比较针对相邻圆形检查线获得的结果，以决定图4D中图示的信号是否示出外层或者是否是具有1mm或更大的最小长度延伸的线的一部分。

在评估指向位置109处的毛细裂缝的情况下，该方法继续参考半导体衬底110上的凹口、平坦部分或标记而生成标识位置109的位置数据并输出位置数据。

替代地或除了图4A的圆形检查线之外，其它实施例可沿非圆形检查线扫描主表面111。

图5示出了针对具有正多边形内边界线和正多边形外边界线的检查区域获得的多边形检查线182、183、184。多边形检查线可以是来自使用偏折装置的方法的结果，所述偏折装置具有沿线性轨迹移动以用于检查一段检查区域的发光线。检查线189是具有围绕中心点105的一条绕线的螺旋线。

图6A示出了用于执行上面描述的检查方法的检查系统960的实施例。

检查装置300（例如，光学检查装置）沿第一方向记录来自至少包括半导体衬底110的DUT 100的DUT表面101的检查区域120的第一数据810。第一数据810可以是地形数据或斜率数据。检查装置300将第一数据810传输到数据处理装置400，该数据处理装置400评估接收的第一数据810并且输出指示主表面111上斜率数据表明其处结构缺陷的这样的位置的位置数据830。数据接口单元490输出位置数据830。数据接口单元490可以是用户接口，例如使位置数据830可视化的监视器，或者可以是用于将位置信息馈送到数据系统中的数据传输接口。

图6B涉及检查系统960的实施例的细节，该检查系统960包括输出地形数据815的检查装置300。数据处理装置400的第一功能块410可将地形数据815变换成表示斜率数据的第二数据820，并且通过分析第二数据820，第二功能块420获得位置数据830。

辅助检查设备390可以记录来自检查区域120的辅助数据860，并且可将辅助数据860传输到数据处理装置400的第一和/或第二功能块410、420。功能块410、420可使用辅助数据860从地形数据815和/或第二数据820中滤出关键信息，例如被链接到特定类型的半导体衬底110上的使用图案的信息。

图7A示出了用于DUT 100的检查装置300，所述DUT 100包括在衬底载体190上布置的半导体衬底110。衬底载体190可以是切割胶带或锯切箔，其在将单个半导体管芯与半导体衬底110分离的过程期间使半导体衬底110稳定。半导体衬底110被布置在衬底载体190的第一表面部分1911上，并且衬底载体190的暴露的第二表面部分1912横向包围半导体衬底110。圆形框架195可夹紧衬底载体190。

检查装置300包括用于临时固定DUT 100的支撑设备312。例如，支撑设备312可包括DUT 100搁在其上的卡盘。

被布置在支撑设备312上方的测量设备320从DUT 100的DUT表面101的检查视场125中的测量点获得第一数据，所述DUT 100被临时布置在支撑设备312上并由支撑设备312固定。例如，测量设备320沿与包含相应测量点并且使其中心在DUT 100的中心点105的圆相切的方向记录地形数据815，所述地形数据815固有地包括关于DUT表面101在测量点处的斜率的信息。

测量设备320可以是相对于支撑设备312可移动的，或者支撑设备312可以是相对于测量设备320可移动的。定位设备330与测量设备320和支撑设备312中的至少一个机械地连接，例如力锁定（force-locked）连接，并且促进测量设备320和支撑设备312之间的旋转相对运动。控制设备340控制定位设备330，使得检查视场125沿围绕中心点105的圆形轨道移动。圆形轨道限定DUT表面101上的环形检查区域，并且地形数据815包括沿圆形检查线的高度轮廓。从沿同一检查线的接连地获得的高度值之间的高度差以及从检查线到中心点105的距离，可以获得斜率数据，其描述DUT表面101在切线方向上的斜率。

在图7B中，定位设备330包括与支撑设备312机械连接并且与控制设备340信号连接的旋转电机驱动器335。旋转电机驱动器335可围绕通过中心点105并与DUT表面101正交的旋转轴106旋转支撑设备312和固定在上面的DUT 100。测量设备320针对围绕中心点105的圆形检查线记录高度轮廓。

图7C示出了包括辅助检查设备390的检查装置300，所述辅助检查设备390记录穿过DUT 100或由DUT 100反射的辐射的强度。例如，辅助检查设备390包括辅助辐射源392和辅助检测单元394，所述辅助辐射源392可从背面照射DUT 100，所述辅助检测单元394检测由辅助辐射源392发射并且穿过DUT 100或由DUT 100反射的辐射的强度。辅助检查设备390可至少扫描检查区域120或DUT表面101的更大部分。辅助检查设备390记录辅助数据860，所述辅助数据860可用于从地形数据815中滤出非关键高度或斜率信息。

定位设备330可包括与测量设备320机械连接并与控制设备340信号连接的旋转电机单元336。旋转电机单元336可围绕通过中心点105并与DUT表面101正交的旋转轴106旋转测量设备320。

图8A至9E涉及用于从沿环形检查区域获得的地形数据确定机械缺陷的位置数据的过程的进一步细节。

图8A示出了展开的检查区域的强度图像。图8B的强度图像包括用于每个传感器单元P1至PN的水平检查线。检查区域120沿径向方向的宽度约为4.8mm。

图8B示出了图8A的检查区域120内的放大的感兴趣区域的强度图像，其示出了区域1）中的晶片凹口、区域2）中的毛细裂缝、以及区域3）中的边缘破裂。

图9A示出了针对图8A的像素Px的从由测量设备针对图8A的检查区域记录的地形数据所获得的高度轮廓。

数据处理装置通过消除明显的外层，例如通过考虑针对相邻像素获得的相邻高度轮廓，以及通过使用例如中值滤波器对高度轮廓进行滤波，来处理地形数据，其中中值滤波器的滤波器系数在不同类型的DUT之间可能不同。

图9B示出了在移除外层和滤波之后的沿像素Px的高度线。

通过数学运算，例如通过沿检查线形成高度函数的偏差来获得针对相应检查线的斜率数据。

图9C示出了由像素Px所记录的沿检查线的斜率轮廓。进一步的过程从针对每条检查线的斜率数据获得示出沿检查线的斜率数据的值的改变程度的数据。

图9D使沿像素Px的检查线的斜率数据的改变的值可视化。在三个位置处，斜率数据的改变的值超过预定阈值th+和th-。

图9E是地图，其中对于每条检查线，斜率改变的值超过正阈值或降到负阈值之下的位置被标记。x=x1处的特征具有晶片凹口的延伸，并且表示图8B的凹口。x=x2处的特征比x=x1处的特征长，并且指示毛细裂缝。x=x3处的特征指示边缘破裂。

图10A至10H涉及可以用于将斜率数据记录为图6A和6B的检查系统960的第一数据810的偏折装置600。

辐射源610发射条纹形辐射束，其中纵向轴与辐射束的传播方向正交。

辐射源610可发射红外辐射、紫外辐射和/或可见光。由辐射源610发射的辐射通过具有单个纵向狭缝的孔径。发射长窄辐射线的辐射源610在下面被称为“发光线”611，而不管根据实施例，发射的辐射仅可以包含可见范围外的辐射。

辐射源610可以以红外线发射能量，并且可包括例如加热丝，所述加热丝在机械张力下以便使加热丝保持笔直。根据其它实施例，例如在基于玻璃的衬底载体190的情况下，辐射源610可以发射UV范围中的光以便减少由后表面处的反射产生的影响。

检测组件620包括支撑设备312和检测设备622。支撑设备312临时固定包括半导体衬底110的DUT 100。检测设备622检测由辐射源610发射并在支撑设备312上固定的DUT 100的DUT表面101处反射的辐射。检测设备622可包括相机，其中相机在对应于辐射源610的发射光谱的波长范围中是敏感的。检测设备622可包括用于引导由辐射源610发射并在DUT表面101（例如镜子或分束器）处反射的辐射的另外的光学元件。

检测设备622检测在DUT表面101的检查视场125中反射的辐射。在检测组件620的静态状态下检测设备622的视野对应于或包括检查视场125。

辐射源610和检测组件620被参考彼此布置，使得检测设备622接收发光线611在DUT表面101上的条纹反射612，其中条纹反射612被近似定向成在关于DUT表面101的中心点105的径向方向上。

被机械地耦合到辐射源610和检测组件620中的至少一个的定位设备330能够引起辐射源610和检测组件620之间的相对运动。相对运动可包括旋转运动、线性运动或二者。

控制设备340控制定位设备330在第一时间段中以一种方式实现辐射源610和检测组件620之间的相对运动，所述方式为：从检测设备622的角度看，发光线611的条纹反射612在切线方向上从检查视场125的一侧向相对侧移动。第一时间段中的相对运动可以是线性的或旋转的。

在两个连续的第一时间段之间的第二时间段中，控制设备340可控制定位设备330实现一方面支撑设备312与DUT 100和另一方面辐射源610和检测设备622的组合之间的相对运动。在第二时间段中，支撑设备312可旋转预限定的角度，使得针对连续的第一时间段限定的检查视场125重叠并且在一系列第一时间段中使用的检查视场125覆盖具有多边形内边界线和外边界线的环形检查区域120。

图10B和10C示出了针对辐射源610、支撑设备312和检测设备622相对于彼此的布置的不同实施例。

在图10B中，发光线611的纵向轴615平行于DUT表面101。DUT表面101与和DUT表面101正交并且被检测设备622和发光线611之间的直接连接线614跨越的平面之间的相交线是圆形DUT表面101的割线。在检测设备622的视野中，发光线611在DUT表面101上的反射包括被定向在近似径向方向上的条纹反射612。

在第一时间段中，沿线性轨迹691移动发光线611，使得条纹反射612在切线方向上跨过检测设备622的视野和检查视场125。

图10C和10D示出了由辐射源610发射的光在最小角度范围613内具有近似均匀的辐射发射，使得检测设备622可以跨图10B的设置中的完整检查视场125检测毛细裂缝附近反射的辐射。

在图10E中，发光线611的纵向轴615在与DUT表面101正交的平面中，并且被检测设备622和发光线611之间的直接连接线614跨越。DUT表面101上的在DUT表面101和由直接连接线614跨越的平面之间的相交线是圆形DUT表面的直径。在检测设备622的视野中，发光线611在DUT表面101上的反射包括被定向在近似径向方向上的条纹反射612。

在第一时间段中，可沿在相对于围绕中心点105的圆的切线方向上的线性轨迹691或者沿旋转轨迹692移动发光线611，使得条纹反射612在切线方向上跨过所述视野和检查视场125。

图10F和10G示出了由辐射源610发射的光在最小角度范围613内具有近似均匀的辐射发射，使得检测设备622可以跨图10E的设置中的完整检查视场125检测毛细裂缝附近反射的辐射。

图10H示出了针对一系列第一时间段的检查视场125。连续的第一时间段的检查视场125可能重叠并覆盖具有多边形内边界线128和外边界线129的环形检查区域120。检查区域120的宽度可以在从2mm至60mm的范围中，例如在从20mm至40mm的范围中。外边界线129与半导体衬底110的周界之间的距离可小于4mm，例如小于1mm。根据实施例，检查区域120可沿完整的周界横向延伸超出半导体衬底110的外表面113。

箔型衬底载体190中的毛细裂缝和褶皱通常沿半导体衬底110的周界并在框架195和半导体衬底110之间的箔型衬底载体190的一部分中出现，并且在周界的切线方向上所记录的表面斜率中产生突然或不连续的改变或特性。

偏折装置600能够在与半导体衬底110的周界基本相切的方向上选择性地记录接近半导体衬底110的周界或与半导体衬底110的周界重叠的环形检查区域120中的表面斜率。

偏折装置600促进对图案化表面的检查和对被安装在任意类型的衬底载体上的半导体衬底的检查。毛细裂缝可以容易地区别于其它缺陷类别，比如磨削槽，并且区别于在不同高度层处的结构过渡处出现的边缘。该方法适用于相对宽范围的表面粗糙度并且对薄膜的存在相对不敏感。通过在切线方向上直接记录斜率，可以省略针对正交坐标系获得的数据的精细评估。检查区域可覆盖边缘排除区域。

一般地，利用偏折原理，可以在x方向和y方向上在单向反射面（specularsurface）上测量斜率，并且因此必须在平面光发生器上编码x和y坐标。对于PMD，该编码是用在监视器上显示的水平和垂直正弦条纹图案或者用屏幕上的投影仪（beamer）完成的。

相反，偏折装置600仅在单个坐标方向上编码辐射。这可以由图10B和10C的单个直的发光线611来实现，所述发光线611被机械地移动以使得对于检测设备622而言，发光线611的反射沿与检查区域120相切的方向移动通过检测设备622的视野。

图11图示了在反射的相机射线的方向被多达一个自由度地测量的情况下针对表面点P1测量x方向上的斜率的方式。反射的相机射线的自由度沿发光线L1。例如，反射的相机射线可以与发光线L1在P2、P3或P4处相交，并且因此分别与线r1、r2或r3对应。表面法线仅剩一个自由度，因为包含表面点P1并且具有与表面法线相同的方向的所有线与线L2相交。例如，对于与线r1、r2或r3对应的反射的相机射线，点P1处的表面法线分别在n1、n2或n3的方向上。图11示出了表面法线n1、n2和n3在点P5、P6和P7处与线l1、l2和l3相交，所述点P5、P6和P7还位于与线L1平行的线L2上。

由于在图10A的偏折装置600的几何校准系统中通过测量获得分量Δx和Δz，因此可以计算由Δx/Δz定义的x方向上的斜率，如果发光线L1平行于笛卡尔坐标系的y坐标的话。

图12A和12B涉及偏折装置600的实施例，其具有与图10B中示出的布置类似的发光线611、支撑设备312和检测设备622的布置。辐射源610和检测设备622被布置在检查视场125的相对侧上。

包括至少半导体衬底110的DUT 100搁在支撑设备312上，其中半导体衬底可以是具有200mm直径的经处理的硅晶片。半导体衬底110的背面被附接到切割胶带194，该切割胶带194由框架195固定。定位设备330被机械地耦合到辐射源610，并且促进发光线611沿线性轨迹691的运动，该线性轨迹691可垂直于发射的辐射的传播方向。定位设备330被进一步机械地耦合到支撑设备312，并且促进支撑设备312和半导体衬底110围绕通过半导体衬底110的中心点105的旋转轴106的旋转运动。支撑设备312可包括卡盘。

例如，定位设备330包括使支撑设备312围绕中心点105旋转的旋转电机驱动器335。旋转电机驱动器335和支撑设备312可被集成在旋转卡盘中。支撑设备312可具有有着比半导体衬底110小的直径的圆形区域，其中半导体衬底110在检查期间被定位在预对准状态中。支撑设备312可包括由支撑臂314保持的支撑环313，所述支撑臂314可以被布置成彼此成120°角。框架195可搁在支撑环313上。

支撑设备312可例如通过静电力或通过负压来临时固定DUT。例如，支撑环313可通过静电力或负压来固定框架195，而在半导体衬底110下方，DUT 100仅搁在支撑设备312上。根据另一实施例，支撑设备312可仅在总区域的小部分中施加静电力或负压，在所述小部分中DUT 100搁在支撑设备312上。

在检查期间，切割胶带194面向下并且半导体衬底110的主表面111面向上。控制设备340（例如PLC（可编程逻辑控制器））可控制旋转电机驱动器335。

检测设备622可被定向到半导体衬底110，使得检测设备622的视野完全在主表面111上或者延伸超出半导体衬底110的外表面113。数个相同尺寸和形状的检查视场125形成环形检查区域120，其具有由图中的圆形线接近的规则的、同心的多边形内边界线128和外边界线129。

检查区域120包括半导体衬底110的前侧的外部，并且可包括切割胶带194的一部分。内边界线128和外边界线129的公共中心位于半导体衬底110的中心。检查区域120的平均内径可在从50mm至80mm的范围中，例如约65mm。检查区域120的平均内径可在90mm和110mm之间，例如约105mm。

检测设备622可包括黑白相机，所述黑白相机包括图像传感器单元，例如具有约2500x2000像素的传感器尺寸的CMOS传感器。单个像素的尺寸可以是6x6μm。检测设备622可包括被安装在相机前面的具有例如90mm焦距的透镜。以使检测设备622在主表面111上的横向分辨率约为每像素15μm的这样的方式选择放大率。

检测设备622在DUT表面101上的视野可对应于或包括至少约40mmx35mm的矩形检查视场125，其中在径向方向上，检测设备622使近似35mm的半导体衬底110和5mm的切割胶带成像。在第一时间段期间，检查单个检查视场125。在连续的第一时间段之间的第二时间段中，半导体衬底110旋转15°，以便将平行于半导体衬底110的周界的轨道上的另一检查视场125移动到检测设备622的视野中。在24个第二时间段之后，每个检查视场125被带到检测设备622的视野中。旋转的步长可小于视野的角度覆盖范围，以确保检测设备622沿检查区域120接连地获取的图像中的充分重叠。例如，旋转运动的步长为15°，并且视野在晶片的周界处覆盖20°。

辐射源610可包括LED（发光器件），其具有约150x35mm的有效照明区域和有着约1mm的宽度和约150mm的长度的第一狭缝孔径。狭缝孔径将光的发射区域变窄成窄线。与第一狭缝孔径对称地安装的第二狭缝孔径将光的辐射角度限制到限定的角度，以便在不完全防光的检查模块的情况下减少干扰光以及直接和间接的眩光。例如，第二狭缝孔径的宽度可以是约5mm，并且到第一狭缝孔径的距离可以是约5mm。在本公开的上下文中，由辐射源610发射的窄光线被称为发光线611。发光线611的发射在约30°的角度范围内近似均匀。

辐射源610可被安装在滑动台337上，滑动台337促进辐射源610沿与辐射的传播方向正交的线性轨迹691的运动。布置发光线611的纵向轴615，使得发光线611在被安装在支撑设备312上的半导体衬底110的平坦主表面111上的反射是被近似定向在半导体衬底110的中心点105的径向方向上的条纹反射612。

当沿与辐射的传播方向垂直的线性轨迹691移动发光线611时，发光线611在平坦主表面111上的反射近似在半导体衬底110的周界的切线方向上在检测设备622的视野中移动。以如下这样的方式调整沿线性轨迹的运动的开始和结束位置：甚至在存在可容忍的晶片弯曲的情况下发光线在平坦晶片上的反射也到达检测设备622的视野内的所有位置。

当发光线611沿线性轨迹691移动时，检测设备622可记录图像的序列。从单个检查视场125获得的图像信息表示可被传输到如图6A中图示的数据处理装置400的第一数据810的子集。

数据处理装置可分析每个数据子集，其中图像的序列可被解释为图像的堆叠。图像堆叠的水平轴表示图像坐标系内的图像像素的位置。图像堆叠的垂直轴表示用于定义图像序列中的图像的位置的图像索引。第一个图像索引为零，并且最后一个图像索引等于图像序列内的图像数减一。在每个图像像素位置处，搜索在该像素位置处具有最高强度值的那个图像的图像索引。

可生成与图像中的单个图像具有相同尺寸的第一辅助图像。在第一辅助图像的每个图像位置处，可写入图像堆叠内的在该像素位置处具有最高强度值的那个图像的图像索引。

可根据图像序列内的图像的数量来选择第一辅助图像的位深度。例如，8位的位深度可以用于多达256个图像的图像序列，并且10位的位深度可以用于多达1024个图像的图像序列。

在下面，第一辅助图像被称为“索引图像”。索引图像包含已经与晶片边缘的切线方向上的局部斜率有关的数据。该图像的缩放和偏移校正版本可用于检测表现为突然或不连续的斜率改变或其它种类的斜率特性的缺陷。

另外，数据处理装置可分析每个数据子集中的检测到的图像强度的绝对值。

例如，可生成具有图像堆叠的单个图像的尺寸的第二辅助图像，其中在第二辅助图像的每个图像位置处，写入图像堆叠内的在该像素位置处具有最高强度值的那个图像的图像强度。第二辅助图像的位深度可与单个图像的位深度相同。第二辅助图像表示“明视场图像”。

可生成具有图像堆叠的单个图像的尺寸的第三辅助图像，其中在第三辅助图像的每个图像位置处，写入图像堆叠内的在该像素位置处具有最低强度值的那个图像的图像强度。第三辅助图像的位深度可与单个图像的位深度相同。第三辅助图像表示“暗视场图像”。

在明视场图像和暗视场图像中包含的信息可与在索引图像中包含的信息组合以改进缺陷检测。

为了计算半导体衬底的边缘的切线方向上的真实斜率数据，该数据仍然需要被进行缩放、偏移校正和坐标变换。为此目的，对包括检测设备622、支撑设备312和发光线611的整个设置进行几何校准。可以固有地和非固有地校准检测设备622。在固有校准之后，可通过在支撑设备312上放置校准DUT 100来非固有地校准检测设备622，其中该校准DUT 100包括在检测设备622的视野中的校准目标。校准DUT的位置和定向还限定三维笛卡尔坐标系。基于非固有校准，检测设备622的位置和定向与该三维坐标系有关。

可通过将具有单向反射面和尽可能平坦的表面的校准DUT 100放置在支撑设备312上来对用于发光线611的设置进行几何校准。用支撑设备312上的校准DUT 100，以与针对检查所做的相同的方式用检测设备622获取图像序列。基于该图像序列以及检测设备622的校准参数，可以校准发光线611。

基于几何校准，计算一组变换参数。对于每个检查，基于该组变换参数来变换索引图像。该变换导致斜率图像，其中每个像素对应于晶片边缘的切线方向上的斜率值。这些斜率值是参考图像坐标系所定义的。可以将斜率值进一步变换到晶片坐标系或变换到极坐标系。在极坐标系的情况下，在晶片边缘的切线方向上的斜率值也可以被视为平面投影图像。对于上面描述的所有几何变换，斜率将始终在与晶片边缘平行的方向上。可以在任何经变换的斜率图像中完成缺陷检测。可以基于突然或不连续的斜率改变或者某些斜率特性在这些图像中检测缺陷。

所有明视场图像和暗视场图像也可以从图像坐标系几何变换到晶片坐标系或变换到极坐标系。在极坐标系的情况下，明视场和暗视场图像也可以被视为平面投影图像。除了经几何变换的斜率图像之外，经几何变换的明视场和暗视场图像也可以用于缺陷检测。

可以通过为检测设备622提供快速数据接口来减少图像获取和处理时间。

图12A和12B的检测设备622包括集成处理设备629，所述集成处理设备629可包括例如集成FPGA（现场可编程门阵列）、处理器或处理器板。例如，检测设备622可以是智能相机。处理设备629可生成索引图像、明视场图像和暗视场图像。第一数据810可仅包括关于三个图像的信息，而不是关于数百个图像的信息。因此可以大大减小图6A的检测设备622和数据处理装置400之间的数据传输速率。

根据其它实施例，处理设备629体现图6A的数据处理装置400的另一部分，并且可变换图像坐标并且可执行进一步的处理，例如位置数据的评估。

在图13A中，偏折装置600的检测设备622包括图像传感器单元625，例如被布置在传感器平面635中的CMOS传感器，以及透镜624，所述透镜624被定位在图像传感器单元625前面的透镜平面634中。传感器平面635和透镜平面634与物体平面631相交，所述物体平面631是沿相同横截面线的假想平坦主表面111的平面，使得Scheimpflug规则被满足。

在满足Scheimpflug规则的条件下，甚至在检测设备622的光轴623与物体平面631之间的相对平的检查角α下，检测设备622的完整视野或视野的至少大部分也可以是清晰的。平的检查角α允许对例如仅在光的红外范围中看起来是镜面的表面（例如具有高的表面粗糙度的表面）的检查。另外，具有相对小孔径（即具有高的孔径数和相对高的焦点数）的透镜可用于增加检测设备622和主表面111之间的距离，以便增加焦深。检测设备622可被布置成满足Hinge规则，而不是Scheimpflug规则。

根据实施例，也可以至少以使发光线611的反射沿完整线长度出现在具有相同模糊的图像中的这样的方式根据这些规则中的一个来布置发光线611。这可以与被适配用于该布置的发光线611的发光角度组合。可以针对选择的检查角α固定用于Scheimpflug或Hinge规则的机械设置并且电机驱动器或用户可以改变所述机械设置，其中特定设置可被存储在给每个检查角α分配特定机械设置的查找表中。

图13B示出了具有透镜624和透镜电机单元626的检测设备622，所述透镜电机单元626在第一时间段期间沿检测设备622的光轴623移动透镜624以补偿跨检查视场125的不同分辨率距离。可移动透镜624可与Scheimpflug或Hinge规则组合。替代地或除了可移动之外，透镜624可以是焦点可变的、放大率可变的和/或孔径可变的。

在图13C中，偏折装置包括至少一个分束器单元628。检测设备622的主体被布置在DUT表面101上方，使得检测设备622的光轴与DUT表面101正交。被定位在DUT表面101和检测设备622之间的分束器设备628将在平行于DUT表面101的方向上的从发光线611发射的辐射偏转到与DUT表面101正交的方向上，其中偏转的辐射在检查视场125中到达DUT表面101。反射的辐射可未偏转地通过分束器单元628，并且被检测设备622检测到。发光线611在垂直方向上的线性运动导致条纹反射在切线方向上从检查视场125的一侧移动到相对侧。

图13D是在包括四个检查组的偏折装置中检查的DUT的简化平面图，其中每个检查组包括分束器单元628、检测设备622和发光线611。所有四个检查组的发光线611可由同一电机台（stage）移动。

图14A和14B涉及具有两个检测设备622的偏折装置，所述两个检测设备622具有平行的光轴但是被与物体平面平行地向彼此移动，使得这两个检测设备622的视野与彼此分离180°的角距离。这两个检测设备622可以并行地记录图像，使得总体图像检查时间减少到一半时间。

图14A示出了两个发光线611，它们中的每个被分配给检测设备622中的一个。发光线611可被分配给公共辅助载体616，并且辅助载体616的运动实现这两个发光线611的平行运动。

图14B示出了具有两个检测设备622和一个发光线611的偏折装置600，所述发光线611具有足够的纵向延伸以同时照射在中心点105的相对侧上的两个检查视场125。

图15A和15B涉及根据图10C的方法的偏折装置。发光线611的纵向轴615在与DUT表面101正交的平面中，并且被检测设备622和发光线611之间的直接连接线614跨越。在DUT表面101和被直接连接线614跨越的平面之间的相交线是直径的一部分。在检测设备622的视野中，发光线611在DUT表面101上的反射包括被定向在近似径向方向上的条纹反射612。

在第一时间段中，可沿在相对于围绕中心点105的圆的切线方向上的线性轨迹691或者沿旋转轨迹692移动发光线611，使得条纹反射612在切线方向上跨所述视野和检查视场125。

图15A和15B的偏折装置600可用于各种类型的DUT 100，其示出取决于DUT 100的旋转定向的干涉图案，例如具有包括薄透明膜的半导体衬底110的DUT 100。在某些旋转角度下，这样的干涉图案可在索引图像中产生噪声。可以示出：可通过以使与物体平面631正交并被检测设备622的光轴623跨越的平面在中心点105的径向方向上延伸的方式放置检测设备622来减轻干涉图案的问题。

在图16A和16B的偏折装置中， Scheimpflug规则被满足，其中传感器平面635和透镜平面634沿同一横截面线与物体平面631相交。而且根据该实施例，发光线611的纵向轴615被定向成平行于半导体衬底110的主表面111。

图17A和17B图示了偏折装置600，其中检测设备622的透镜624的中心被布置在与物体平面631正交并且通过DUT 100的中心点105的线中。另外，Scheimpflug和Hinge规则中的一个可被满足。

图18涉及偏折装置600，其包括围绕DUT 100的中心点105以规则角距离布置的检测设备622的阵列。检测设备622的视野可覆盖完整的环形检查区域120。以使环形检查区域120中反射的发光线611的条纹反射612被近似定向在环形检查区域120的径向方向上的这样的方式来定位至少一个发光线611。

检测设备622的阵列可被功能耦合到可集成在旋转卡盘中的支撑设备。功能耦合可以是刚性机械连接，可包括齿轮和轴组件，或者可包括与旋转卡盘同步旋转的另一旋转台。

在图像获取期间，DUT以及检测设备622的阵列可围绕中心点105旋转，而所述至少一个发光线611不移动。只有在发光线611在DUT表面101上反射的方向上的这样的检测设备622捕获图像。可以在不具有离散角位置处的停止的一个稳定旋转运动期间捕获所有图像。

根据另一实施例，两个或更多个发光线611被关于彼此径向对称地定位，即，以相等的角距离定位。

图19A和19B涉及偏折装置600，其包括具有相对大的图像圆的中心透镜627，所述图像圆被用其在DUT 100的中心点105上方的中心点来定位。在中心透镜627的图像平面中布置至少一个图像传感器单元625，其可被安装在传感器板上或相机中。根据实施例，多个图像传感器单元625以使得传感器阵列使形成环形检查区域120的所有检查区域成像的这样的方式形成传感器阵列。

例如，可以以使得图像传感器单元625使物体平面中的环形检查区域120尽可能多地成像的这样的方式沿中心透镜627的图像平面中的环形区域来布置图像传感器单元625。传感器阵列被功能耦合到可集成在旋转卡盘中的支撑设备312。功能耦合可以是刚性机械连接，可包括齿轮和轴组件，或者可包括与旋转卡盘同步旋转的另一旋转台。

另外，可相对于支撑设备312旋转传感器阵列，使得在传感器阵列的第二角位置处，图像传感器单元625被定位在传感器阵列的第一角位置处的图像传感器单元625之间的间隙中。例如，传感器阵列可被旋转相邻图像传感器单元之间的角距离的一半的角度。

中心透镜627可被机械地连接到传感器阵列，并且可与传感器阵列一起旋转，或者它可以是稳定安装的。以使在环形检查区域120中反射的发光线611的条纹反射612被近似定向在环形检查区域120的径向方向上的这样的方式来定位发光线611。

通过并行化，可以减少整个环形检查区域120的总图像获取时间。根据另一实施例，附加的发光线611可被关于发光线611径向对称地定位，即，以到彼此相等的角距离来定位。

根据另一实施例，（多个）发光线611可以是可移动的，而传感器阵列和具有大图像圆的中心透镜627是稳定安装的。

图20A和20B涉及具有替代图19A和19B的传感器阵列的大图像传感器或环形图像传感器单元625的实施例。

图10A至20B中图示的偏折装置600可包括如图7C中图示的辅助检查设备。旋转卡盘的机械旋转可以用于为另外的基于扫描的传感器提供扫描运动，所述传感器例如是激光三角测量传感器、光片（light sheet）传感器、线扫描相机、有色白光传感器或光度立体传感器。

图21A和21B示意性地示出了来自已经用于计算明视场图像和斜率图像的图像序列的两个单个图像。

图21A涉及其中在毛细裂缝的地方处反射发光线的图像。

图21B涉及其中在划痕的地方处反射发光线的图像。

虽然本文中已经图示和描述了特定实施例，但本领域普通技术人员将领会：可用多种替代和/或等同实现来代替示出和描述的特定实施例，而不脱离本发明的范围。本申请旨在覆盖本文中讨论的特定实施例的任何改编或变型。因此，意图本发明仅由权利要求及其等同物限制。

Claims (20)

1.一种用于半导体衬底的检查方法，所述方法包括：

通过使用检查装置（300），记录来自半导体衬底（110）的主表面（111）的检查区域（120）中的测量点的第一数据（810），其中检查区域（120）旋绕主表面（111）的中心点（105），并且其中第一数据（810）包括关于主表面（111）在测量点处沿第一方向的斜率的信息，所述第一方向偏离与包含相应测量点并且使其中心在中心点（105）的圆相切的方向不超过±60°；

通过数据处理装置（400）分析第一数据（810），其中获得主表面（111）上的地方的位置数据（830），在所述地方处第一数据（810）满足预定准则；以及

通过数据接口单元（490）输出位置数据（830）。

2.根据权利要求1所述的检查方法，进一步包括：

从第一数据（810）获得第二数据（820），所述第二数据（820）描述沿如针对相应测量点所定义的第一方向的测量点处的斜率的改变，并且其中位置数据（830）标识斜率的改变的值超过预定阈值的地方。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的检查方法，其中

第一数据（810）包括关于主表面（111）在测量点处沿与包含所述测量点并且使其中心在中心点（105）的圆相切的方向的斜率的信息。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的检查方法，其中

第一数据（810）包括数量为n的数据子集，并且针对检查区域（120）中的n个检查视场（125）中的一个中的测量点，每个数据子集包括关于主表面（111）在测量点处在与到中心点（105）并且通过检查视场（125）的一条径向线正交的方向上的斜率的信息，其中n表示大于2的整数。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的检查方法，其中

记录第一数据（810）包括记录地形数据（815）和将地形数据（815）转换成斜率数据，其中转换地形数据（815）包括数字滤波方法。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的检查方法，其中

检查装置（300）包括偏折装置（600），所述偏折装置（600）包括限定发光线（611）的辐射源（610）以及检测设备（622），所述检测设备（622）被布置成使得检测设备（622）接收发光线（611）的反射，其中反射包括被近似定向在关于中心点（105）的径向方向上的条纹反射（612）。

7.根据权利要求6所述的检查方法，其中

第一数据（810）包括数量为n的数据子集，并且针对检查区域（120）中的n个检查视场（125）中的一个中的测量点，每个数据子集包括关于主表面（111）在测量点处在与到中心点（105）并且通过检查视场（125）的一条径向线正交的方向上的斜率的信息，其中n表示大于2的整数，并且其中为了获得数据子集，移动发光线（611）以使得条纹反射（612）基本上沿与那一条径向线正交的方向移动。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的检查方法，其中

半导体衬底（110）被布置在衬底载体（190）的载体表面（191）的第一表面部分（1911）上，检查区域（120）延伸超出半导体衬底（110）的横向外表面（113），并且第一数据（810）包括关于载体表面（191）的第二表面部分（1912）在测量点处的斜率的信息，其中第二表面部分（1912）横向邻接半导体衬底（110）。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的检查方法，进一步包括：

记录从由辅助辐射源（392）发射并在主表面（111）处反射或穿过主表面（111）的辐射获得的辅助数据（860），其中分析第一数据（810）包括分析辅助数据（860）。

10.一种检查装置，包括：

支撑设备（312），其被适配成临时固定包括半导体衬底（110）的DUT（100）；

测量设备（320），其被适配用于记录来自可布置在支撑设备（312）上的DUT（100）的DUT表面（101）的检查视场（125）中的测量点的第一数据（810），其中第一数据（810）包括关于DUT表面（101）在测量点处沿与包含相应测量点并且使其中心在DUT（100）的中心点（105）的圆相切的方向的斜率的信息；

定位设备（330），其被配置成促进测量设备（320）和支撑设备（312）之间的旋转相对运动；以及

控制设备（340），其与定位设备（330）信号连接并且被配置成控制测量设备（320）和支撑设备（312）之间的相对运动以使得检查视场（125）围绕中心点（105）移动。

11.根据权利要求10所述的检查装置，其中

定位设备（330）包括旋转电机驱动器（335），其与支撑设备（312）机械连接，与控制设备（340）信号连接，并且被配置成围绕通过中心点（105）的旋转轴（106）旋转支撑设备（312）。

12.根据权利要求10或11中任一项所述的检查装置，其中

测量设备（320）被配置成记录来自检查视场（125）的地形数据（815）。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的检查装置，进一步包括：

辅助检查设备（390），其被配置成记录由辅助辐射源（392）发射并在可布置在支撑设备（312）上的DUT（100）的DUT表面（101）处反射或穿过所述DUT表面（101）的辐射的强度。

14.一种用于半导体衬底的检查系统，包括：

如权利要求10至13中任一项中要求保护的检查装置（300）；

数据处理装置（400），其被配置成分析通过检查装置（300）获得的第一数据（810）以获得DUT表面（101）上的地方的位置数据（830），在所述地方处第一数据（810）满足预定准则；以及

数据接口单元（490），其被配置成输出位置数据（830）。

15.一种偏折装置（600），包括：

辐射源（610），其被适配成限定发光线（611）；

检测组件（620），其包括

支撑设备（312），其被适配用于临时固定包括半导体衬底（110）的DUT（100），以及

检测设备（622），其被适配成检测由辐射源（610）发射并在可布置在支撑设备（312）上的DUT（100）的DUT表面（101）处反射的辐射；以及

定位设备（330），其被机械地耦合到辐射源（610）和检测组件（620）中的至少一个，并且能够引起发光线（611）和检测组件（620）之间的相对运动。

16.根据权利要求15所述的偏折装置，其中

检测组件（620）和辐射源（610）被布置成使得检测设备（622）接收在检查视场（125）中从DUT表面（101）反射的并且被基本上定向在关于DUT表面（101）的中心点（105）的径向方向上的发光线（611）的条纹反射（612）。

17.根据权利要求16所述的偏折装置，其中

定位设备（330）被配置成促进条纹反射（612）在基本上与径向方向正交的方向上通过检查视场（125）的移动。

18.一种检查装置（300），包括：

根据权利要求15至17中任一项所述的偏折装置（600）；以及

控制设备（340），其与定位设备（330）信号连接，并且被配置成控制一侧的支撑设备（312）与另一侧的发光线（611）和检测设备（622）之间的相对运动以使得可沿围绕中心点（105）的轨道引导检查视场（125）。

19.根据权利要求18所述的检查装置（300），其中

偏折装置（600）被布置成使得检查视场（125）延伸超出半导体衬底（110）的横向外表面（113）。

20.一种用于半导体衬底的检查系统，包括：

如权利要求18或19中任一项中要求保护的检查装置（300）；

数据处理装置（400），其被配置成处理通过检查装置（300）获得的第一数据（810）以获得DUT表面（101）上的地方的位置数据（830），在所述地方处第一数据（810）满足预定准则；以及

数据接口单元（490），其被配置成输出位置数据（830）。