CN117369107A - 一种基于折返式物镜的检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于折返式物镜的检测设备，属于半导体检测领域，检测设备包括成像单元、变倍镜组、半透半反镜、明场光入射镜筒组、折返式物镜组、补偿镜和载台，折返式物镜组包括开孔式、增透膜加补偿镜两种模式，并在暗场光的出射路径设置功率计，本申请提供了大数值孔径NA的暗场散射信号收集，以及提供明场和暗场可选的混合双通道，实现相同NA的明暗场图像融合，提高了检测精度和灵敏度。

Description

一种基于折返式物镜的检测设备

技术领域

本发明属于半导体检测领域，具体涉及一种基于折返式物镜的检测设备。

背景技术

集成电路芯片由于其制作工艺复杂、流程多，因此其芯片良率取决于其缺陷的检测和控制水平。

现有的图形晶圆缺陷检测的技术主要有两类，分别是明场缺陷检测技术和暗场缺陷检测技术。明场缺陷检测技术的主要原理是紫外宽光谱显微成像。通过不同紫外波段的检测实现好的工艺适应性。暗场缺陷检测技术是利用紫外激光以一定角度倾斜照明待测晶圆，通过显微镜收集其散射光信号实现缺陷的检测。

现有的明场缺陷检测技术由于受到光源亮度的限制，其测量速度较慢，无法实现快速的测量，其测量速度远低于光刻机的产率。在并线测量时，只能检测关键层或关键工艺。

现有的暗场缺陷检测技术虽然采用激光作为光源，解决了光源亮度的问题，提高了测量速度。但是现有暗场缺陷检测***的数值孔径小，为了实现大视场，增加感度，需要通过多个通道组合测量完成。数据拼接复杂和光学加工都较复杂，也无法实现二维方向高NA收集。

传统的物镜由于结构紧凑，工作距离短，斜入射照明角度往往需要控制到88°以上，此时散射信号较弱，失去了测量价值；而如果对传统物镜镜片开孔，则会破坏物镜的成像效果，带来严重的杂散光和像差，导致物镜无法使用。因此，上述两种传统物镜设置不可行。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于折返式物镜的检测设备，其能解决上述问题。

设计原理：通过设计一种预留斜入射激光照明空位的折返式物镜，将宽带明场的高分辨及激光暗场的高速结合起来，可以实现同时明暗场、单明场或单暗场测量。为了实现对晶圆的大视场快速测量效果，通过折返式物镜设计，前组采取折返式设计，通过对反射镜开孔或做特殊膜系，构建斜入射激光的照明和反射通道，以此达到暗场激光的照明，具体设计方案如下。

一种基于折返式物镜的检测设备，检测设备包括成像单元、变倍镜组、半透半反镜、明场光入射镜筒组和折返式物镜组。所述折返式物镜组包括依次布置的物镜筒、碗形镜和底透镜；在所述碗形镜上设置透光单元。

进一步的，所述透光单元包括在所述碗形镜上开设的两个通光孔，用于暗场光的入射和反射光的出射。

进一步的，对应出射用的通光孔外侧设置一个功率计。

进一步的，所述透光单元包括在所述碗形镜上的两个增透膜，并在暗场光入射的增透膜处设置一个补偿镜。

进一步的，对应暗场光出射用的增透膜外侧设置一个功率计。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：提供了大数值孔径NA的暗场散射信号收集，以及提供明场和暗场可选的混合双通道，实现相同NA的明暗场图像融合，提高了检测精度和灵敏度。

附图说明

图1为本发明第一实施例的检测设备示意图；

图2为第二实施例的检测设备示意图。

图中，1、成像单元；2、变倍镜组；3、半透半反镜；4、明场光入射镜筒组；51、物镜筒；52、碗形镜；53、底透镜；521、通光孔；522、增透膜；523、补偿镜；6、功率计；7、载台。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

第一实施例

一种基于折返式物镜的检测设备，参见图1，用于晶圆的缺陷检测，检测设备包括成像单元1、变倍镜组2、半透半反镜3、明场光入射镜筒组4和折返式物镜组。

其中，成像单元1采用TDI相机等成像传感器，其形成图像信息传给处理器，使其与标准图像对比实现缺陷的分类和位置确定。

其中，折返式物镜组包括依次布置的物镜筒51、碗形镜52和底透镜53。在所述碗形镜52上设置透光单元。

其中，透光单元包括在所述碗形镜52上开设的两个通光孔521，用于暗场光的入射和反射光的出射。

带有倾斜角度的暗场激光可以直接穿过其中一个通光孔521照射晶圆wafer表面，经过图形晶圆散射后，其零级反射光通过另一侧的通光孔521出射。

对于明场光，可以通过明场光入射镜筒组4和半透半反镜3并经过折返式物镜组照射向晶圆wafer。

进一步的，对应出射用的通光孔521外侧设置一个功率计6。

进一步的，待检测物、即晶圆wafer可以用载台7支撑定位以及姿态调节，载台7也可以在检测时按照预设轨迹移动实现晶圆wafer的表面遍历。

第二实施例

与第一实施例不同的是透镜单元的形式，参见图2，本实施例的透光单元包括在碗形镜52上的两个增透膜522，并在暗场光入射的增透膜522处设置一个补偿镜523。

镀的增透膜522根据暗场光的入射和出射角度设置，且增透膜522的设置适应暗场激光的波段，使得暗场激光可以顺利穿过折返式物镜组照明晶圆wafer表面，然后零级镜面反射光通过另一侧的增透膜522出射折返式物镜组。因为折返式物镜组前后表面不是平行表面，激光穿过后会有像差，需要在暗场激光入射处放置补偿镜523，使得入射的暗场光可以按照预定波长照明晶圆wafer面。

该实施例中，对应暗场光出射用的增透膜522外侧设置一个功率计6。功率计6有两个功能，一是可以通过照射标准反射率标定块实现激光能量的标定，二是可以监控测量过程中零级反射光的能量变化，结合暗场图像中的散射光信号，基于不同的晶圆wafer反射率或工艺膜层，调节照明激光功率，使得明暗场图像融合时，保持好的动态范围。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种基于折返式物镜的检测设备，其特征在于：检测设备包括成像单元（1）、变倍镜组（2）、半透半反镜（3）、明场光入射镜筒组（4）和折返式物镜组；

所述折返式物镜组包括依次布置的物镜筒（51）、碗形镜（52）和底透镜（53）；

在所述碗形镜（52）上设置透光单元。

2.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于：

所述透光单元包括在所述碗形镜（52）上开设的两个通光孔（521），用于暗场光的入射和反射光的出射。

3.根据权利要求2所述的检测设备，其特征在于：

对应出射用的通光孔（521）外侧设置一个功率计（6）。

4.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于：

所述透光单元包括在所述碗形镜（52）上的两个增透膜（522），并在暗场光入射的增透膜（522）处设置一个补偿镜（523）。

5.根据权利要求4所述的检测设备，其特征在于：

对应暗场光出射用的增透膜（522）外侧设置一个功率计（6）。

6.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于：

待检测产品由载台（7）支撑、定位以及姿态调节。