CN107870511A - 基于双光路的快速扫描装置及应用其的扫描方法 - Google Patents

基于双光路的快速扫描装置及应用其的扫描方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于双光路的快速扫描装置及应用其的扫描方法，基于双光路的快速扫描装置用于检测被测物体，基于双光路的快速扫描装置包括物镜、数据采集成像单元、辅成像单元、第一分光镜、第二分光镜、第三分光镜、反射光源和透射光源；其中，当打开透射光源时，所述透射光源发出的光线透过被测物体并照射进物镜后，再经过第一分光镜的透射和第二分光镜的透射后进入数据采集成像单元；当打开反射光源时，反射光源发出的光线经过第一分光镜的反射进入物镜后照射至被测物体表面上再反射至物镜中，然后经过第一分光镜的透射后进入所述第二分光镜。本发明能够同时解决快速数据采集和对准的问题，特别适用于晶圆检测或掩膜版检测。

Description

基于双光路的快速扫描装置及应用其的扫描方法
技术领域
本发明涉及一种基于双光路的快速扫描装置及应用其的扫描方法，属于半导体光学检测技术领域。
背景技术
目前，基于光学的半导体缺陷检测，基本都会用到高倍物镜和工业相机，工业相机一般分为面阵和线阵相机，如果采用线阵相机进行数据采集，的确能有效利用镜头视场大小，但是对晶圆或者掩膜版来说，往往需要做对准操作，如果采用线阵处理对准操作，难度太高；如果采用面阵相机进行数据采集，的确可以解决对准问题，但是数据采集时，不能充分利用镜头视场，因为面阵相机只能发挥镜头视场的内接矩形大小，而线阵相机可以发挥到镜头视场的外接矩形大小，而且线阵相机还有一个特点就是曝光时间可以做的比较短，更适合快速扫描。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于双光路的快速扫描装置，它能够同时解决快速数据采集和对准的问题，特别适用于晶圆检测或掩膜版检测。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种基于双光路的快速扫描装置，用于检测被测物体，它包括物镜、数据采集成像单元、辅成像单元、第一分光镜、第二分光镜、第三分光镜、反射光源和透射光源；其中，
当打开透射光源时，所述透射光源发出的光线透过被测物体并照射进物镜后，再经过第一分光镜的透射和第二分光镜的透射后进入数据采集成像单元；
当打开反射光源时，反射光源发出的光线经过第一分光镜的反射进入物镜后照射至被测物体表面上再反射至物镜中，然后经过第一分光镜的透射后进入所述第二分光镜，进入第二分光镜的光经其反射后再经过第三分光镜的反射进入辅成像单元；进入第二分光镜的光还经其透射后进入数据成像成像单元。
进一步提供了一种数据采集成像单元的具体结构，所述数据采集成像单元包括数据采集相机和数据采集筒镜，所述数据采集筒镜和所述数据采集相机沿着光路方向依次设置。
进一步提供了一种数据采集相机的具体类型，所述数据采集相机为线阵相机。
进一步提供了一种辅成像单元的具体结构，所述辅成像单元包括辅成像相机和辅筒镜，所述辅筒镜和所述辅成像相机沿着光路方向依次设置。
进一步提供了以后中能够辅成像相机的具体类型，所述辅成像相机为面阵相机。
进一步为了在整个流程中实时聚焦，通过调节物镜高度，保证检测物一直在焦深范围里，保证采集的图片数据都是清晰有效的，基于双光路的快速扫描装置还包括第四分光镜和物镜聚焦控制模块，进入第三分光镜的光还经其透射后，再经过第四分光镜的反射进入物镜聚焦控制模块，所述物镜聚焦控制模块与所述物镜控制连接，以便所述物镜聚焦控制模块根据第四分光镜反射的光所形成的图像调节物镜的高度。
本发明还提供了一种应用基于双光路的快速扫描装置的扫描方法，所述方法用于检测半导体掩膜版，方法的步骤中含有：
(a)将半导体掩膜版置于透射光源和物镜之间；
(b)打开反射光源，关闭透射光源，利用辅成像单元完成半导体掩膜版的对准操作；
(c)对准操作完毕后，打开透射光源，同时关闭反射光源，利用数据采集成像单元完成对半导体掩膜版的数据采集工作。
本发明还提供了一种应用基于双光路的快速扫描装置的扫描方法，所述方法用于检测晶圆，方法的步骤中含有：
(a)将晶源置于透射光源和物镜之间；
(b)打开反射光源，关闭透射光源，利用辅成像单元完成晶圆的对准操作；
(c)对准操作完毕后，保持反射光源打开和透射光源关闭的状态，再利用数据采集成像单元完成对晶圆的数据采集工作。
采用了上述技术方案后，本发明的辅成像单元主要用来对准或用来做关键尺寸的测量，对于掩膜版检测来说，照明光源主要依赖透射光源，不过反射光源可以用来做对准操作；对晶圆检测来说，照明光源主要依赖反射光源，透射光源不起作用，对于掩膜版检测来说，先进行对准操作，打开反射光源，关闭透射光源，利用第一分光镜，第二分光镜和第三分光镜，把主光路的光分一部分到辅筒镜中，通过面阵相机完成对准操作，对准完毕后，打开透射光源，同时关闭反射光源，利用数据采集筒镜和线阵相机进行数据采集；对于晶圆检测来说，整个检测是不需要透射光源的，所以对准以及数据采集都是利用反射光源，其检测流程与掩膜版基本一致，也是先对准，然后根据检测划分区域进行数据采集；另外，在整个流程中，物镜聚焦控制模块实时聚焦，通过调节物镜高度，保证检测物一直在焦深范围里，保证采集的图片数据都是清晰有效的。
附图说明
图1为本发明的基于双光路的快速扫描装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种基于双光路的快速扫描装置，用于检测被测物体10，它包括物镜1、数据采集成像单元、辅成像单元、第一分光镜2、第二分光镜3、第三分光镜4、反射光源5和透射光源6；其中，
当打开透射光源6时，所述透射光源6发出的光线透过被测物体10并照射进物镜1后，再经过第一分光镜2的透射和第二分光镜3的透射后进入数据采集成像单元；
当打开反射光源5时，反射光源5发出的光线经过第一分光镜2的反射进入物镜1后照射至被测物体10表面上再反射至物镜1中，然后经过第一分光镜2的透射后进入所述第二分光镜3，进入第二分光镜3的光经其反射后再经过第三分光镜4的反射进入辅成像单元；进入第二分光镜3的光还经其透射后进入数据成像成像单元。
如图1所示，所述数据采集成像单元包括数据采集相机71和数据采集筒镜72，所述数据采集筒镜72和所述数据采集相机71沿着光路方向依次设置。
如图1所示，所述数据采集相机71为线阵相机。
如图1所示，所述辅成像单元包括辅成像相机81和辅筒镜82，所述辅筒镜82和所述辅成像相机81沿着光路方向依次设置。
如图1所示，所述辅成像相机81为面阵相机。
如图1所示，基于双光路的快速扫描装置还包括第四分光镜91和物镜聚焦控制模块92，进入第三分光镜4的光还经其透射后，再经过第四分光镜91的反射进入物镜聚焦控制模块92，所述物镜聚焦控制模块92与所述物镜1控制连接，以便所述物镜聚焦控制模块92根据第四分光镜91反射的光所形成的图像调节物镜1的高度。
一种应用基于双光路的快速扫描装置的扫描方法，方法用于检测半导体掩膜版，方法的步骤中含有：
(a)将半导体掩膜版置于透射光源6和物镜1之间；
(b)打开反射光源5，关闭透射光源6，利用辅成像单元完成半导体掩膜版的对准操作；
(c)对准操作完毕后，打开透射光源6，同时关闭反射光源5，利用数据采集成像单元完成对半导体掩膜版的数据采集工作。
一种应用基于双光路的快速扫描装置的扫描方法，方法用于检测晶圆，方法的步骤中含有：
(a)将晶源置于透射光源6和物镜1之间；
(b)打开反射光源5，关闭透射光源6，利用辅成像单元完成晶圆的对准操作；
(c)对准操作完毕后，保持反射光源5打开和透射光源6关闭的状态，再利用数据采集成像单元完成对晶圆的数据采集工作。
本发明的工作原理如下：
本发明的辅成像单元主要用来对准或用来做关键尺寸的测量，对于掩膜版检测来说，照明光源主要依赖透射光源6，不过反射光源5可以用来做对准操作；对晶圆检测来说，照明光源主要依赖反射光源5，透射光源6不起作用，对于掩膜版检测来说，先进行对准操作，打开反射光源5，关闭透射光源6，利用第一分光镜2，第二分光镜3和第三分光镜4，把主光路的光分一部分到辅筒镜82中，通过面阵相机完成对准操作，对准完毕后，打开透射光源6，同时关闭反射光源5，利用数据采集筒镜72和线阵相机进行数据采集；对于晶圆检测来说，整个检测是不需要透射光源的，所以对准以及数据采集都是利用反射光源5，其检测流程与掩膜版基本一致，也是先对准，然后根据检测划分区域进行数据采集；另外，在整个流程中，物镜聚焦控制模块92实时聚焦，通过调节物镜1高度，保证检测物一直在焦深范围里，保证采集的图片数据都是清晰有效的。
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于双光路的快速扫描装置，用于检测被测物体(10)，其特征在于，它包括物镜(1)、数据采集成像单元、辅成像单元、第一分光镜(2)、第二分光镜(3)、第三分光镜(4)、反射光源(5)和透射光源(6)；其中，
当打开透射光源(6)时，所述透射光源(6)发出的光线透过被测物体(10)并照射进物镜(1)后，再经过第一分光镜(2)的透射和第二分光镜(3)的透射后进入数据采集成像单元；
当打开反射光源(5)时，反射光源(5)发出的光线经过第一分光镜(2)的反射进入物镜(1)后照射至被测物体(10)表面上再反射至物镜(1)中，然后经过第一分光镜(2)的透射后进入所述第二分光镜(3)，进入第二分光镜(3)的光经其反射后再经过第三分光镜(4)的反射进入辅成像单元；进入第二分光镜(3)的光还经其透射后进入数据成像成像单元。
2.根据权利要求1所述的基于双光路的快速扫描装置，其特征在于：所述数据采集成像单元包括数据采集相机(71)和数据采集筒镜(72)，所述数据采集筒镜(72)和所述数据采集相机(71)沿着光路方向依次设置。
3.根据权利要求2所述的基于双光路的快速扫描装置，其特征在于：所述数据采集相机(71)为线阵相机。
4.根据权利要求1所述的基于双光路的快速扫描装置，其特征在于：所述辅成像单元包括辅成像相机(81)和辅筒镜(82)，所述辅筒镜(82)和所述辅成像相机(81)沿着光路方向依次设置。
5.根据权利要求4所述的基于双光路的快速扫描装置，其特征在于：所述辅成像相机(81)为面阵相机。
6.根据权利要求1所述的基于双光路的快速扫描装置，其特征在于：还包括第四分光镜(91)和物镜聚焦控制模块(92)，进入第三分光镜(4)的光还经其透射后，再经过第四分光镜(91)的反射进入物镜聚焦控制模块(92)，所述物镜聚焦控制模块(92)与所述物镜(1)控制连接，以便所述物镜聚焦控制模块(92)根据第四分光镜(91)反射的光所形成的图像调节物镜(1)的高度。
7.一种应用如权利要求1至6中任一项所述的基于双光路的快速扫描装置的扫描方法，其特征在于所述方法用于检测半导体掩膜版，方法的步骤中含有：
(a)将半导体掩膜版置于透射光源(6)和物镜(1)之间；
(b)打开反射光源(5)，关闭透射光源(6)，利用辅成像单元完成半导体掩膜版的对准操作；
(c)对准操作完毕后，打开透射光源(6)，同时关闭反射光源(5)，利用数据采集成像单元完成对半导体掩膜版的数据采集工作。
8.一种应用如权利要求1至6中任一项所述的基于双光路的快速扫描装置的扫描方法，其特征在于所述方法用于检测晶圆，方法的步骤中含有：
(a)将晶源置于透射光源(6)和物镜(1)之间；
(b)打开反射光源(5)，关闭透射光源(6)，利用辅成像单元完成晶圆的对准操作；
(c)对准操作完毕后，保持反射光源(5)打开和透射光源(6)关闭的状态，再利用数据采集成像单元完成对晶圆的数据采集工作。
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