TWI902575B - 同心圓陰影莫爾測量系統 - Google Patents

Abstract

本發明公開了一種同心圓陰影莫爾測量系統，該同心圓陰影莫爾測量系統包括向晶圓表面發射光線的照明模組以及在晶圓表面生成精確陰影圖案的同心圓光柵。影像感測器捕捉由同心圓光柵與陰影圖案相互作用所形成的重疊陰影莫爾圖樣。處理單元利用基於快速傅立葉轉換的相位解調處理捕捉到的莫爾圖樣，並以亞微米解析度重建晶圓表面形態的三維模型。該同心圓陰影莫爾測量系統實現了無需機械掃描的一次性全域測量，消除了與位移平台相關的幾何不準確性。同心圓光柵確保莫爾圖樣始終與晶圓上的任何方向性表面特徵垂直，減少由任意方向表面週期性結構引起的不準確性。

Description

同心圓陰影莫爾測量系統

本發明涉及光學測量系統領域，特別是關於準確測定大型未拋光半導體晶圓表面形態的技術。該技術結合了陰影莫爾圖樣與專門的光柵系統，以實現高解析度的三維表面型態測量。

在半導體產業中，維持半導體晶圓的嚴格表面品質標準相當重要。平整度、翹曲和粗糙度等特性顯著影響半導體晶圓的性能和良率。因此，對晶圓表面形態的精確測量和檢查是製造過程中不可或缺的一部分。

各種光學測量技術已被開發並應用於評估晶圓的表面特性，但每種方法都有其獨特的操作原理和限制。

雷射三角測量法涉及將雷射光束投射到晶圓表面，並檢測反射光束的位置以確定表面型態。此方法提供高解析度的測量，通常達到亞微米級精度。然而，其適用性受到需要逐步掃描表面的限制，這需要使用長行程位移平台。此類機械運動會引入幾何誤差，包括直線度和角度偏差，這在大面積晶圓測量中特別會影響測量精度。

共焦顯微鏡利用點光源照明和空間過濾技術獲取晶圓表面的高解析度三維影像。該技術提供深度亞微米解析度，適用於詳細的表面分析。類似於雷射三角測量法，共焦顯微鏡依賴機械掃描來覆蓋大面積，繼承了位移平台相關的幾何不準確性。

干涉測量法利用光波的干涉現象以奈米級精度測量表面偏差。干涉測量系統，如Zygo公司開發的系統，以其卓越的準確性著稱。然而，它們通常要求晶圓表面高度反射，使其不適用於未拋光或非反射性表面，這在晶圓早期加工階段尤為常見。

結構光系統將已知的光圖案（如格線或條紋）投射到晶圓表面，並分析圖案的變形以推斷表面型態。雖然結構光能在單一影像中捕捉大面積，但其解析度通常僅限於微米級，這一解析度不足以滿足半導體產業日益精密的需求。

莫爾測量技術通過將兩個或多個週期性圖案（如光柵）重疊生成干涉圖樣，以提取表面形態信息。這些技術可分為投影莫爾和陰影莫爾方法。投影莫爾涉及將光柵投射到晶圓表面並分析生成的莫爾條紋。雖然對表面變化具有高靈敏度，投影莫爾系統通常需要複雜的校準，並且對對準誤差敏感，限制了其在大規模高精度測量中的實用性。

相比之下，陰影莫爾利用置於光源與晶圓之間的光柵在晶圓表面投射陰影以生成莫爾圖樣，該莫爾圖樣編碼該晶圓表面的型態。陰影莫爾系統因其亞微米解析度、簡單的設置和簡化的校準過程而具有優勢。然而，傳統的陰影莫爾技術通常採用線性光柵，這使得莫爾條紋在固定方向對齊。當晶圓表面具有非垂直於光柵線的週期性結構（如絲鋸切割標記）時，這種對齊會導致測量不準確。

總之，儘管光學測量技術取得了進展，但在測量大型未拋光半導體晶圓方面仍存在若干挑戰。像雷射三角測量、共焦顯微鏡和干涉測量等掃描式技術受限於每次掃描的測量範圍。測量大面積晶圓表面需要多次掃描或將位移平台的數據拼接起來，這會引入累積的幾何誤差，降低測量精度。

此外，掃描系統中對位移平台的依賴會引入潛在的幾何不準確性，包括直線度和角度偏差。這些誤差在測量大面積時尤為嚴重，導致對半導體應用關鍵的表面形態數據不可靠。干涉測量方法需要高度反射的晶圓表面，這使其不適用於未拋光晶圓，這些晶圓在早期製造階段具有固有的表面粗糙度和非反射性特徵。此外，結構光技術雖然能在單一影像中捕捉大面積，但其微米級解析度無法滿足先進半導體製造過程中所需的亞微米到奈米級精度。

傳統採用線性光柵的陰影莫爾系統亦存在方向敏感性問題，如晶柱經線切割機切割後所獲得的晶圓表面會帶有週期性微結構（切割痕），當微結構的排列方向與生成的莫爾條紋方向一致(平行)或只存在些微夾角時，莫爾條紋可能會錯誤地反映晶圓的表面變化。這種錯誤會導致相位解調和表面形態重建的不準確，削弱測量的可靠性。

現有光學測量方法的限制凸顯了對創新技術的需求，這些技術能夠實現高解析度、支持大面積測量、適應非反射表面並減少方向敏感性。具體而言，需要一種新型光學測量系統，利用先進的光柵配置和強健的影像處理技術，為大型未拋光半導體晶圓提供精確、高解析度且可擴展的表面形態測量。

滿足這些需求需要開發一種測量系統，能夠在不依賴機械掃描或位移平台的情況下實現亞微米到奈米級精度。該測量系統較佳能夠在一次獲取中準確測量大面積晶圓表面，從而消除與機械運動相關的幾何誤差。此外，測量系統應能有效測量未拋光、非反射的晶圓表面，並能夠準確重建無論週期性表面結構方向如何的表面形態。本發明通過引入同心圓陰影莫爾測量技術，克服了現有方法的固有限制，提供了在半導體製造及其他高精度產業中具有更高精度、可靠性和適用性的解決方案。

本發明提供了一種同心圓陰影莫爾測量系統（以下或簡稱「測量系統」），旨在以高精度和高解析度準確測量大型未拋光半導體晶圓（以下或簡稱「晶圓」）的表面形態。該測量系統通過實現一次性全域測量，無需機械掃描或位移平台，從而克服了現有光學測量技術的限制，消除了與此類運動相關的幾何不準確性。

該測量系統包括以下元件： 1. 照明模組：一個可調式白光發光二極體，配置為向晶圓表面發射相干且穩定的光。其可調性允許對光強度和波長進行細微調整，在各種條件下提升測量精度。 2. 分光器：一個具有50:50反射比的平面分光器，置於接收來自照明模組的光線。它將發射光分成透射和反射兩部分，將反射部分導向光柵組件，以在晶圓表面生成陰影圖案。 3. 光柵組件：包括具有指定光柵週期（如50微米）的同心圓光柵。該同心圓光柵設計可確保莫爾圖樣始終與晶圓上任意方向排列的週期性微結構存在非連續性之0度夾角（如晶圓切割痕僅會與生成的同心圓莫爾圖樣於切點處相平行（夾角為0度），而其餘位置夾角皆不為0度），如此即可減少由任意方向表面週期性微結構引起的不準確性。當受到照明時，該光柵組件在晶圓表面生成精確的陰影圖案。 4. 影像感測器：一個高解析度的電荷耦合器件相機，配置為捕捉同心圓光柵與晶圓表面陰影圖樣相互作用所形成的重疊陰影莫爾圖樣。影像感測器在單一影像中捕捉整個晶圓表面，實現一次性測量。 5. 處理單元：配備先進的影像處理演算法，處理單元利用基於快速傅立葉轉換的相位解調來處理捕捉到的莫爾圖樣。它重建晶圓表面形態的三維模型，突出如翹曲和波紋等關鍵表面特徵，精度達到亞微米級。處理單元還可補償測量系統的對準誤差、相位計算不準確性和溫度引起的波動等潛在誤差。

一個可選的位移平台可被包含在測量系統中，以調整光柵組件與晶圓之間的距離。此調整改變光柵陰影的週期尺寸，允許對莫爾圖樣的尺度進行細微調整，並適應不同尺寸或表面特性的晶圓。

本案的同心圓陰影莫爾測量系統具有以下優勢： 高精度與高解析度：該測量系統達到亞微米級解析度，滿足半導體產業嚴格的精度要求。 一次性全域測量：通過在單一影像中捕捉整個晶圓表面，該系統消除了機械掃描或數據拼接的需求，避免了與位移平台相關的幾何不準確性。 方向不敏感性：採用同心圓光柵確保無論晶圓上週期性表面結構的方向如何，如絲鋸切割標記，測量都能保持準確。 適用於非反射表面：不同於需要高度反射表面的干涉測量方法，該系統能有效測量未拋光的非反射性半導體晶圓。

雖然主要設計用於半導體晶圓檢測，但該測量系統的高精度能力使其適用於各種高精度領域，包括光學與光電、材料科學、航空航太工程、微電子學和生物醫學工程。它提供了品質控制、缺陷檢測以及確保元件符合嚴格行業規範所需的詳細表面形態數據。

通過解決現有光學測量技術的限制，同心圓陰影莫爾測量系統提供了一種創新解決方案，提升了表面形態測量的精度、可靠性和可擴展性。它作為需要精密表面分析的產業中的關鍵工具，促進了更高的製造良率和生產符合下一代技術進步所需的高品質、無缺陷元件。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

本發明介紹了一種同心圓陰影莫爾測量系統，可適用於大型未拋光半導體晶圓表面形態的高精度分析。該同心圓陰影莫爾測量系統利用同心圓光柵來產生陰影莫爾圖樣。與傳統的線性光柵系統不同，同心圓光柵確保莫爾圖樣始終與任何方向性的表面特徵（如週期性切割標記）垂直，從而消除方向性測量誤差，提升表面型態重建的準確性。此技術能以亞微米級解析度重建三維表面輪廓，非常適合半導體產業對嚴格品質控制的需求。

請參照圖1，圖1所繪示為本發明之同心圓陰影莫爾測量系統之其中一實施例的架構示意圖。同心圓陰影莫爾測量系統100（以下或簡稱測量系統100）包括一照明模組110、一分光器120、一光柵組件130、一影像感測器140、一處理單元150、以及一位移平台160。其中，照明模組110作為測量系統100的光源。在本實施例中，照明模組110由可調式白光發光二極體(LED)組成，以發出穩定的光束。LED的可調性允許對光強度和波長進行精細調整，以適應各種測量條件並提升測量系統100的靈活性。

分光器120位於照明模組110與光柵組件130之間，在本實施例中，分光器120具有50:50反射比，負責將入射光束20分成兩個不同的部分：透射光（圖1中未示）和反射光22，反射光22被導向光柵組件130，以在晶圓10的表面產生陰影圖案。在本實施例中，光柵組件130是由同心圓光柵132（如圖2所示）構成，且此同心圓光柵132例如是由Meichip公司定制製作為半導體光罩。在其中一實施例中，同心圓光柵132由多個均勻間隔的同心圓組成，每一同心圓相隔λ約50微米(µm)。這種圓形排列確保陰影莫爾圖樣與晶圓10上的任何方向性表面特徵（如製造程序產生之週期性切割痕跡）存在非連續性之0度夾角，無論其方向如何。當反射光22與同心圓光柵132相互作用時，會在晶圓10表面形成精確的陰影圖案，將晶圓10的表面型態編碼為莫爾圖樣。

在本實施例中，影像感測器140是電荷耦合器件(Charge-Coupled Device, CCD)相機，負責捕捉在晶圓10表面形成的陰影圖樣及同心圓光柵132之圖樣相互作用所形成的陰影莫爾圖樣。在同心圓陰影莫爾測量系統100中，採用了Basler ace的U型CCD相機，因其高解析度的影像捕捉能力對於以亞微米精度檢測微妙的表面變化相當重要。影像感測器140置於分光器120後方，捕捉由同心圓光柵132 所產生的陰影與光柵組件130本身重疊產生的莫爾圖樣。捕捉影像的品質和解析度直接影響後續表面形態重建的準確性。

連接至影像感測器140的是處理單元150，其是一個配備有先進影像處理和相位解調演算法的計算模組。在本實施例中，處理單元150執行多項關鍵功能，例如：利用快速傅立葉轉換(Fast Fourier Transform, FFT)演算法從捕捉到的莫爾圖樣中提取相位信息，補償系統對準、相位計算不準確以及影像感測器140因溫度波動所產生的潛在誤差，並根據解調的相位信息重建晶圓表面的詳細三維模型。

在其中一實施例中，測量系統100中還包括位移平台160，以調整光柵組件130與晶圓10之間的距離。此調整改變同心圓光柵132 所產生的陰影的週期尺寸，允許對莫爾圖樣的尺度進行精細調整，以適應不同尺寸或表面特性的晶圓10。在此，位移平台160提升了測量系統100對不同測量場景的靈活性和適應性。

本發明之同心圓陰影莫爾測量系統的準確性基於一個堅實的數學框架，該數學框架建立了測量系統之物理參數與所產生的莫爾圖樣之間的關係。以下，將搭配圖3A與圖3B與方程式，說明了支配測量系統100運作的基本原理。

同心圓光柵的光強分布，I_G (x, y)，由影像感測器140捕捉，描述如下：                     其中：是背景光強度。是來自同心圓光柵132之光束的振幅。 λ是同心圓光柵132的週期。x和y分別是距離同心圓光柵132中心的水平和垂直距離。

反射光22穿過同心圓光柵132後與晶圓10表面相互作用產生光柵陰影，該光柵陰影之週期，，表示為： 其中：L是影像感測器140與同心圓光柵132之間的距離。D是等效光源140’與影像感測器140之間的距離。W(x,y)是同心圓光柵132與晶圓10表面在點 (x,y)的距離。

重疊處的光柵陰影的週期，，表示為：                   將前述式中的 代入可得下式：              

同心圓光柵132在晶圓10表面產生的陰影的光強分布，，由影像感測器140捕捉，表示為：   其中：是陰影的背景光強度。 ​是光柵陰影的振幅。是重疊處光柵陰影的週期。

重疊的同心圓光柵132和陰影莫爾圖樣的合成光強分布，，表示為： 其中：  是同心圓光柵132的相位。是光柵陰影的相位。 利用三角恆等式展開乘積項：         

低頻成分，，代表陰影莫爾相位，表示為：             ​重新排列方程式以表示 W(x,y)，即同心圓光柵132與晶圓10表面在點 (x,y)的距離，得：                      此數學框架有助於基於捕捉到的莫爾圖樣準確重建晶圓的三維表面形態。

同心圓陰影莫爾測量系統100通過一系列協調步驟運作，包括光的傳播、同心圓光柵132產生的陰影圖案與先進影像處理之間的相互作用。請參照圖4，圖4所繪示為本發明之同心圓陰影莫爾測量系統之其中一實施例的運作流程圖。首先，如步驟S105所示，測量系統100進入設置和校準階段，這包括將照明模組110、分光器120、光柵組件130和影像感測器140的精確對準，以確保最佳的光傳播和圖案生成。對準不正確可能導致相位計算誤差和測量不準確。在其中一實施例中，測量系統100採用高精度安裝架和可調節固定裝置，將各元件固定在精確位置，允許在校準期間進行細微調整。在調整照明模組110和影像感測器140的位置時，通常使用校準標準或參考圖案來驗證設置的準確性。此外，實施溫度穩定措施以維持關鍵元件（特別是CCD相機）的穩定工作溫度，防止因長時間曝光導致的相機過熱等溫度引起的誤差。

校準完成後，測量過程開始，如步驟S110所示，照明模組110發射一束光束20射向分光器120。接著，如步驟S120所示，此分光器120將此光束20分成透射光和反射光22兩部分，反射光22部分導向光柵組件130。再來，如步驟S130所示，反射光22與同心圓光柵132相互作用，在晶圓10表面產生精確的陰影圖案。這些陰影圖案與光柵本身的週期性重疊，產生陰影莫爾圖樣，這些陰影莫爾圖樣將晶圓10的表面型態編碼。

之後，如步驟S140所示，影像感測器140在單一高解析度影像中捕捉重疊的陰影莫爾圖樣，實現對整個晶圓表面的單次全域測量，無需機械掃描或數據拼接。這消除了傳統基於掃描的測量系統中與位移平台相關的幾何不準確性。接著，如步驟S150所示，捕捉到的莫爾影像隨後由處理單元150處理，該處理單元150採用基於快速傅立葉轉換演算法的相位解調來提取相位信息。這些相位數據隨後用於重建晶圓10表面的詳細三維模型，突顯出如翹曲和波紋等關鍵表面特徵，精度可達到亞微米級。

在測量系統100包含位移平台160的實施例中，則還可包括調整光柵組件130與晶圓10間之距離的步驟，以改變同心圓光柵132 所產生的陰影的週期尺寸。

在捕捉到莫爾影像後，影像感測器140將數據傳輸至處理單元150，該處理單元150利用快速傅立葉轉換演算法進行相位解調快速傅立葉轉換演算法將空間域的莫爾圖樣分解為其組成的頻率成分，便於提取相位信息。此過程始於將捕捉到的影像轉換至頻率域，隔離與陰影莫爾圖樣相關的頻率成分。對應於低頻莫爾圖樣的特定頻帶被隔離，而由同心圓光柵132和光柵陰影重疊產生的高頻成分則被過濾，以減少噪音和無關數據。

一旦相關頻率成分被隔離，代表陰影莫爾相位的相位信息 被提取。這些相位信息對於確定晶圓表面形態變化相當重要。利用已建立的數學框架，處理單元150計算晶圓10上每個點 (x,y)的表面與同心圓光柵132的距離 W(x,y)。這些計算結果被匯總以建立晶圓表面的型態圖，突顯出如翹曲、波紋及其他表面不規則性等特徵，精度達到亞微米級。

此外，三維表面模型透過專門的軟體進行視覺化，便於詳細分析和品質控制評估。此視覺化有助於識別和量化表面缺陷，確保晶圓符合半導體製造所需的嚴格品質標準。

確保測量系統100的準確性和可靠性涉及解決潛在的誤差來源並實施堅固的校準程序。測量系統100採用多種策略來最小化誤差，包括解決對準誤差、相位計算不準確性以及溫度引起的波動。

照明模組110、分光器120、光柵組件130和影像感測器140的精確對準對防止由對準不正確引起的相位誤差相當重要。測量系統100採用高精度安裝架和可調節固定裝置，將各元件固定在精確位置，允許在校準期間進行細微調整。逐步對準協議確保光路正確配置，最小化直線度和角度偏差，避免影響測量準確性。此外，精確的相位解調依賴於捕捉到的莫爾圖樣的完整性。為減輕相位計算誤差，測量系統100採用高解析度CCD相機捕捉詳細的莫爾圖樣，降低相位誤解的可能性。此外，使用基於快速傅立葉轉換的相位解調演算法提升了相位提取的精度，確保表面重建的準確性。

另外，溫度變化可能影響光學組件和影像感測器的性能，導致測量不準確。測量系統100通過熱管理策略解決這些問題，例如加入冷卻系統或隔熱裝置，以維持關鍵組件（特別是CCD相機）的穩定工作溫度。此外，處理單元150內實施溫度補償演算法，根據即時溫度數據調整相位計算，從而糾正任何因溫度引起的變形。

這些誤差最小化策略確保了同心圓陰影莫爾測量系統100在各種操作條件下提供一致且可靠的測量性能，維持高準確性和精度。

雖然在上述實施例中是採用50 µm週期的同心圓光柵，但同心圓陰影莫爾測量系統100可通過各種實施方式對其進行調整，以滿足特定應用需求。舉例來說，可使用不同的光柵週期來調整莫爾圖樣的尺度，以符合特定測量解析度或晶圓尺寸。例如，較細的光柵週期（如25 µm）可提升需要奈米級精度的應用解析度，而較粗的週期（如100 µm）則適用於較大晶圓或較低解析度的需求。另外，在光柵組件中可結合多個具有不同週期或方向的同心圓光柵，可實現多重表面屬性的同時測量，或增強圖樣複雜性以提升相位解調的準確性。此外，在其他實施例中，可使用更高解析度的影像感測器或整合多個相機，可提高系統的測量精度，並能捕捉更詳細的莫爾圖樣，特別適用於具有複雜表面型態的晶圓。另外，測量系統可整合至自動化製造工作流程中，以促進無縫的品質控制過程。採用機器手臂或自動化平台準確定位晶圓於測量區域內，提高產量並減少人工干預。將處理單元與製造執行系統(Manufacturing Execution Systems, MES)整合，可基於測量數據進行即時分析和決策，提升整體製造效率和產品品質。

綜上所述，本發明之同心圓陰影莫爾測量系統具有多項關鍵優勢，使其在高精度測量場景中優於現有技術，提升其效果和適用性。首先，同心圓光柵確保莫爾圖樣始終與任何方向性的表面特徵垂直，減少由任意方向表面週期性結構引起的不準確性。此特性在測量具有週期結構如絲鋸切割標記的晶圓表面時尤為有利。而且，同心圓陰影莫爾測量系統達到亞微米級解析度，系統滿足半導體行業的嚴格精度要求，實現對關鍵表面形態的詳細分析，對品質控制和缺陷檢測至關重要。

另外，不同於需要高度反射表面的干涉儀系統，同心圓陰影莫爾測量系統能有效測量未拋光的非反射矽晶圓。這擴大了其適用範圍，特別是在晶圓早期加工階段，表面粗糙和非反射性相當常見的情況下。而且， 通過實現無需機械掃描的一次性全域測量，避免了傳統掃描方法中位移平台相關的幾何不準確性。這使得在大範圍晶圓區域內的測量更加一致且可靠，且這樣的設計促進了簡單的校準程序，降低了設置的複雜性並提升了操作效率。另外，本發明還採用多種機制解決對準誤差、相位計算不準確性和溫度引起的波動，確保測量性能在不同操作條件下保持一致且可靠。

這些優勢使同心圓陰影莫爾測量系統成為高精度表面形態測量的卓越解決方案，特別適用於需要卓越準確性和可靠性的應用場景。

在上述實施例中，雖然同心圓陰影莫爾測量系統主要是應用在半導體晶圓檢測，但其多功能性和高精度能力為在各種高科技領域中的更廣泛應用開闢了途徑。舉例來說，在透鏡、鏡子和光電設備等光學元件的生產中，精確的表面測量對確保光學性能至關重要。該測量系統能準確測量表面型態，確保光學表面符合對平整度和曲率的嚴格規範。在材料研究與開發中，理解表面形態是研究材料性質和行為的關鍵。該測量系統為各種材料提供詳細的表面特徵資料，協助分析表面處理、塗層和材料性質。它還通過即時監測表面形態變化，協助優化製造程序。

因此，本發明同心圓陰影莫爾測量系統代表了光學表面形態測量技術的一大進步。通過在陰影莫爾框架中整合同心圓光柵，該測量系統實現了對大型未拋光半導體晶圓的高精度一次性全域測量，克服了傳統掃描和干涉儀方法的缺點。此外，該發明不僅滿足了半導體晶圓檢測的即時需求，隨著各行各業不斷推進技術和製造精度的邊界，同心圓陰影莫爾測量系統為在各種高科技領域中維持和提升品質標準提供了一個有效且可靠的工具。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10:晶圓 20:光束 22:反射光 λ:同心圓光柵的週期λ_S :光柵陰影的週期L:影像感測器與同心圓光柵之間的距離D:等效光源與影像感測器之間的距離W(x,y):同心圓光柵與晶圓表面在點 (x,y)的距離 100:同心圓陰影莫爾測量系統 110:照明模組 120:分光器 130:光柵組件 132:同心圓光柵 140:影像感測器 140’:等效光源 150:處理單元 160:位移平台 S110~S150:流程圖符號

圖1所繪示為本發明之同心圓陰影莫爾測量系統之其中一實施例的架構示意圖。 圖2所繪示為本發明之同心圓光柵的其中一實施例之結構示意圖。 圖3A所繪示圖1的同心圓陰影莫爾測量系統之光路示意圖，圖3B所繪示圖1的同心圓陰影莫爾測量系統之等效架構示意圖。 圖4所繪示為本發明之同心圓陰影莫爾測量系統之其中一實施例的運作流程圖。

10:晶圓

20:光束

22:反射光

100:同心圓陰影莫爾測量系統

110:照明模組

120:分光器

130:光柵組件

140:影像感測器

150:處理單元

160:位移平台

Claims (9)

1. 一種同心圓陰影莫爾測量系統，包含： 一照明模組，配置為向一物體表面發射光線； 一光柵組件，包含一個具有指定光柵週期的同心圓光柵，所述光柵組件置於接收來自所述照明模組所發射光線並在該物體表面生成陰影圖案； 一影像感測器，配置為捕捉由所述同心圓光柵與該物體表面的該陰影圖案相互作用所形成的重疊陰影莫爾圖樣；以及 一處理單元，配置為利用基於快速傅立葉轉換的相位解調處理所捕捉到的莫爾圖樣，以重建晶圓表面形態的三維模型。
2. 如請求項1所述的同心圓陰影莫爾測量系統，其中所述照明模組包含一個可調式白光發光二極體。
3. 如請求項1所述的同心圓陰影莫爾測量系統，更包括一分光器，該分光器配置於接收所述照明模組的光線並將光線分成透射和反射兩部分，且所述光柵組件置於接收來自所述分光器所反射部分的光線。
4. 如請求項1所述的同心圓陰影莫爾測量系統，其中，所述分光器以50:50將光線分成透射和反射兩部分。
5. 如請求項1所述的同心圓陰影莫爾測量系統，其中所述同心圓光柵的週期為50微米。
6. 如請求項1所述的同心圓陰影莫爾測量系統，其中所述影像感測器為電荷耦合器件相機。
7. 如請求項1所述的同心圓陰影莫爾測量系統，其配置為在單一影像中捕捉整個晶圓表面，無需機械掃描或晶圓或系統組件的位移。
8. 如請求項1所述的同心圓陰影莫爾測量系統，進一步包含一個位移平台，配置為調整光柵組件與晶圓之間的距離，以改變光柵陰影的週期尺寸。
9. 如請求項1所述的同心圓陰影莫爾測量系統，其中所述處理單元進一步配置為在處理所捕捉到的莫爾圖樣時，補償對準誤差、相位計算不準確性及溫度引起的波動。