CN116067880B - 一种确定物镜遮光罩参数的方法和装置以及物镜遮光罩 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种确定物镜遮光罩参数的方法和装置以及物镜遮光罩。所述方法包括：获取当前显微系统的系统参数信息；根据所述系统参数信息，计算与当前显微系统相匹配的物镜遮光罩的参数信息，其中，所述物镜遮光罩为梯形圆柱体。本申请实施例具有以下优点：基于显微系统的系统参数来确定相匹配的物镜遮光罩的参数，从而能够针对不同的显微系统来装配相匹配的物镜遮光罩，使得装配的物镜遮光罩有效地降低照明光线在物镜端面镜面散射引入的杂光，提高了成像质量；根据本申请实施例的物镜遮光罩的外轮廓为大的斜面，有效照明光线将沿遮光罩中间孔进入物镜，而外围的照明光线将被遮光罩外轮廓的斜面吸收和反射，从而降低了系统杂光。

Description

一种确定物镜遮光罩参数的方法和装置以及物镜遮光罩

技术领域

本发明涉及半导体光学测量领域，尤其涉及一种确定物镜遮光罩参数的方法和装置以及物镜遮光罩。

背景技术

杂光是光学系统中除成像光线外，扩散于像面上的其它非成像光线。杂光的存在，影响光学系统的成像质量，使像的对比度和调制传递函数下降，使得整个画面的层次减少，清晰度变坏。在半导体缺陷检测领域，为满足不同检测需求，显微系统需配备多种倍率的物镜，可进行有选择的切换。物镜通常采用高亮度的光源对晶圆进行同轴照明，并且，不同倍率物镜的入瞳大小不同。

基于现有技术方案，照明光束需充满不同尺寸的物镜入瞳，如果物镜入瞳较小，则易在物镜端面发生散射，引入大量系统杂光，从而降低了系统的检测性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于确定物镜遮光罩参数的方法和装置以及物镜遮光罩。

根据本申请的实施例，提供了一种确定物镜遮光罩参数的方法，其中，所述方法包括：

获取当前显微系统的系统参数信息；

根据所述系统参数信息，计算与当前显微系统相匹配的物镜遮光罩的参数信息，其中，所述物镜遮光罩为梯形圆柱体。

根据本申请的实施例，所述物镜遮光罩的参数信息包括：

斜面倾斜角；

下底面直径；

下底面孔直径；

侧面截线与竖直方向夹角。

根据本申请的实施例，所述根据所述系统参数信息，计算与当前显微系统该相匹配的物镜遮光罩的参数信息包括：根据所述系统参数信息，分别基于预定的参数计算规则来计算遮光罩的斜面倾斜角、下底面直径、下底面孔直径和侧面截线与竖直方向夹角，作为相匹配的遮光罩的参数信息。

根据本申请的实施例，所述方法包括：

基于所确定的参数信息，装配相应的物镜遮光罩。

根据本申请的实施例，提供了一种确定物镜遮光罩参数的装置，其中，所述装置包括：

用于获取当前显微系统的系统参数信息的装置；

用于根据所述系统参数信息，计算与当前显微系统相匹配的物镜遮光罩的参数信息的装置，其中，所述物镜遮光罩为梯形圆柱体。

根据本申请的实施例，提供了一种物镜遮光罩，其特征在于，所述方法物镜遮光罩的参数信息基于本实施例的方法来确定。

与现有技术相比，本申请实施例具有以下优点：根据本申请实施例的方案基于显微系统的系统参数来确定相匹配的物镜遮光罩的参数，从而能够针对不同的显微系统来装配相匹配的物镜遮光罩，使得装配的物镜遮光罩有效地降低照明光线在物镜端面镜面散射引入的杂光，提高了成像质量；根据本申请实施例的物镜遮光罩的外轮廓为大的斜面，有效照明光线将沿遮光罩中间孔进入物镜，而外围的照明光线将被遮光罩外轮廓的斜面吸收和反射，从而降低了系统杂光，并且根据本申请实施例的物镜遮光罩结构简单实用，便于安装。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出了根据本申请实施例的一种确定物镜遮光罩参数的方法流程图；

图2示出了根据本申请实施例的光照原理示意图；

图3示出了根据本申请实施例的示例性的遮光罩的结构示意图；

图4示出了根据本申请实施例的配合螺纹和物镜遮光罩的示意图；

图5示出了根据本申请实施例的物镜遮光罩和物镜的示意图。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

后面所讨论的方法(其中一些通过流程图示出)可以通过硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或者其任意组合来实施。当用软件、固件、中间件或微代码来实施时，用以实施必要任务的程序代码或代码段可以被存储在机器或计算机可读介质(比如存储介质)中。(一个或多个)处理器可以实施必要的任务。

这里所公开的具体结构和功能细节仅仅是代表性的，并且是用于描述本申请的示例性实施例的目的。但是本申请可以通过许多替换形式来具体实现，并且不应当被解释成仅仅受限于这里所阐述的实施例。

应当理解的是，虽然在这里可能使用了术语“第一”、“第二”等等来描述各个单元，但是这些单元不应当受这些术语限制。使用这些术语仅仅是为了将一个单元与另一个单元进行区分。举例来说，在不背离示例性实施例的范围的情况下，第一单元可以被称为第二单元，并且类似地第二单元可以被称为第一单元。这里所使用的术语“和/或”包括其中一个或更多所列出的相关联项目的任意和所有组合。

应当理解的是，当一个单元被称为“连接”或“耦合”到另一单元时，其可以直接连接或耦合到所述另一单元，或者可以存在中间单元。与此相对，当一个单元被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一单元时，则不存在中间单元。应当按照类似的方式来解释被用于描述单元之间的关系的其他词语(例如“处于...之间”相比于“直接处于...之间”，“与...邻近”相比于“与...直接邻近”等等)。

这里所使用的术语仅仅是为了描述具体实施例而不意图限制示例性实施例。除非上下文明确地另有所指，否则这里所使用的单数形式“一个”、“一项”还意图包括复数。还应当理解的是，这里所使用的术语“包括”和/或“包含”规定所陈述的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在，而不排除存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。

还应当提到的是，在一些替换实现方式中，所提到的功能/动作可以按照不同于附图中标示的顺序发生。举例来说，取决于所涉及的功能/动作，相继示出的两幅图实际上可以基本上同时执行或者有时可以按照相反的顺序来执行。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

图1示出了根据本申请实施例的一种确定物镜遮光罩参数的方法流程图。所述方法包括步骤S1和步骤S2。

参照图1，在步骤S1中，获取当前显微系统的系统参数信息。

其中，所述显微系统包含于半导体制造工艺设备中的缺陷检测设备。优选地，所述显微系统用于进行明场检测。

其中，所述系统参数信息包括但不限于筒镜的口径、筒镜与物镜距离，以及照明光线最大入射角、物镜的倍率、物镜的数值孔径(NA)、物镜的配合螺纹等等。

在步骤S2中，根据所述系统参数信息，计算与当前显微系统相匹配的物镜遮光罩的参数信息。

其中，所述物镜遮光罩为梯形圆柱体。

其中，所述遮光罩的参数信息用于确定遮光罩的形状和尺寸。

图2示出了根据本申请实施例的光照原理示意图。

参照图2所示的光照原理图，照明光线入射到斜面后，其镜面反射光线入射到筒边缘，当遮光罩的斜面倾斜角A大于一定角度时，照明光线的镜面反射光线恰好入射到筒镜之外，由原理图可得倾斜角最小角度为A_min＝[arctan(k/2l)+B]/2，其中，k为筒镜直径，l为物镜安装端面与筒镜之间的距离，B为照明光线在水平面的入射角。

根据一个实施例，基于图2所示的光照原理图，为了减小物镜端面照明镜面反射光线进入筒镜和探测器，本实施例的遮光罩的外轮廓被设计成大的斜面，使得照明光的镜面反射光导向镜筒内壁。

图3示出了根据本申请实施例的示例性的遮光罩的结构示意图。

根据一个实施例，如图3所示，遮光罩的参数信息包括斜面倾斜角、下底面直径、下底面孔直径，以及侧面截线与竖直方向夹角，所述步骤S2包括步骤S201。

在步骤S201中，根据所述系统参数信息，分别基于预定的参数计算规则来计算遮光罩的斜面倾斜角、下底面直径、下底面孔直径和侧面截线与竖直方向夹角，作为遮光罩的参数信息。

基于斜面倾斜角、下底面直径、下底面孔直径和侧面截线与竖直方向夹角，可确定遮光罩的形状尺寸，从而得到与当前的显微系统相匹配的物镜遮光罩。

其中，所述参数计算规则包括：

规则一：计算遮光罩的斜面倾斜角时，为防止照明镜面反射光线进入筒镜，使得遮光罩的斜面倾斜角A满足：

A>[arctan(k/2l)+B]/2 (1)

其中，k表示筒镜直径，l表示物镜安装端面与筒镜间距离，B表示照明光线在水平面的入射角。基于已知的k，l和B，可基于上述公式(1)确定斜面倾斜角A的取值范围；

规则二：计算遮光罩的下底面直径时，照明光线在物面汇聚光束的数值孔径(NA)需匹配物镜的NA，即照明光束应充满物镜入瞳H，入瞳之外的光线需要被遮拦，则遮光罩的下底面孔直径n应等于H。接着，基于以下公式(2)来计算物镜入瞳H，进而得到下底面孔直径n：

H＝2f×NA (2)

其中，f表示物镜焦距，并且，f＝200/倍率。NA和倍率均是已知的；

规则三计算遮光罩的侧面截线与竖直方向夹角时，照明光线在入瞳面上的最大入射角需匹配物镜的最大视场，视场之外的光线需要被遮拦，则物镜半视场F满足F＝f×tanA，并基于以下公式(3)来计算侧面截线与竖直方向夹角D：

D＝arctan(F/f) (3)

其中，f表示物镜焦距，并且，f＝200/倍率，F表示物镜的成像半视场。由于照明光线在入瞳面上的最大入射角需匹配物镜的最大视场，视场之外的光线需要被遮拦，则物镜的成像半视场F满足F＝f×tanA，则可确定D的值；

规则四：计算遮光罩的下底面孔直径时，为使遮光罩易于装配，遮光罩需可以通过物镜的安装孔，则遮光罩的下底面孔直径m满足m≤M，其中，M表示物镜的配合螺纹尺寸。这里M是已知的，因而可得到m的取值。

根据一个实施例，所述方法还包括步骤S3。

在步骤S3中，基于所确定的参数信息，装配相应的物镜遮光罩。

可基于确定的参数信息，选择已有的形状和尺寸与参数信息相匹配的物镜遮光罩进行装配。或者，基于所确定的参数信息来制备相匹配的物镜遮光罩。

下面结合一个示例来对本申请的方法进行说明。

根据本申请的第一示例，基于图3所示的遮光罩和上图2所示的光照原理图，通过上述规则一至规则四的计算方式来计算遮光罩的斜面倾斜角A、下底面孔直径n、侧面截线与竖直方向夹角D和下底面直径m。

获取到当前显微系统的系统参数信息包括：物镜的倍率50X、物镜NA为0.55、物镜半视场0.25mm、物镜的配合螺纹M26、筒镜口径k＝25mm，筒镜与物镜距离l＝100mm，照明光线最大入射角B为90°

基于上述规则一，根据已知的筒镜口径k＝25mm，筒镜与物镜距离l＝100mm，照明光线最大入射角B为90°和公式(1)，得到遮光罩的斜面倾斜角A的取值范围，并在该取值范围内选择一个数值，得到A为53°。

基于上述规则二，根据已知的物镜规格为倍率50X、NA0.55、半视场0.25mm，得到物镜焦距f＝200/50mm＝4mm，入瞳尺寸H＝2f×NA＝4.4mm，则得到下底面孔直径n的值为4.4mm。

基于上述规则三，已知f＝200/50mm＝4mm，物镜的成像半视场F满足F＝f×tan53°，将f和F代入公式(3)，计算得到侧面截线与竖直方向夹角D为3.58°。

基于上述规则四，根据已知的物镜的配合螺纹尺寸M，得到遮光罩的下底面孔直径m为25mm。

综上，确定与当前显微系统的规格信息相匹配的遮光罩的参数信息包括：斜面倾斜角A＝53°，下底面孔直径n＝4.4mm，面截线与竖直方向夹角D＝3.58°，下底面直径m＝25mm。基于该四个参数，可确定遮光罩的形状和尺寸。

接着，基于以上参数信息，装配相应的遮光罩。

需要说明的是，上述举例仅为更好地说明本发明的技术方案，而非对本发明的限制，本领域技术人员应该理解，任何基于本申请实施例的确定物镜遮光罩的参数的实现方式，均应包含在本发明的范围内。

根据本申请实施例的方法，基于显微系统的系统参数来确定相匹配的物镜遮光罩的参数，从而能够针对不同的显微系统来装配相匹配的物镜遮光罩，使得装配的物镜遮光罩有效地降低照明光线在物镜端面镜面散射引入的杂光，提高了成像质量。

图4示出了根据本示例的配合螺纹和物镜遮光罩的示意图。图5示出了根据本示例的物镜遮光罩和物镜的示意图。

参照图4，为方便装配遮光罩，在遮光罩底面设计了M26的配合螺纹。在装配物镜遮光罩时，先将遮光罩旋进安装孔，再将物镜旋入，如图5所示。

根据本申请实施例的物镜遮光罩的外轮廓为大的斜面，有效照明光线将沿遮光罩中间孔进入物镜，而外围的照明光线将被遮光罩外轮廓的斜面吸收和反射，从而降低了系统杂光，并且根据本申请实施例的物镜遮光罩结构简单实用，便于安装。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (4)

1.一种确定物镜遮光罩参数的方法，其中，所述方法包括：

获取当前显微系统的系统参数信息；

根据所述系统参数信息，分别基于预定的参数计算规则来计算遮光罩的斜面倾斜角、下底面直径、下底面孔直径和侧面截线与竖直方向夹角，作为相匹配的遮光罩的参数信息；

其中，所述参数计算规则包括：

规则一：计算遮光罩的斜面倾斜角时，为防止照明镜面反射光线进入筒镜，使得遮光罩的斜面倾斜角A满足：

A>[arctan(k/2l)+B]/2 (1)

其中，k表示筒镜直径，l表示物镜安装端面与筒镜间距离，B表示照明光线在水平面的入射角；

规则二：计算遮光罩的下底面直径时，照明光线在物面汇聚光束的数值孔径NA需匹配物镜的NA，即照明光束应充满物镜入瞳H，入瞳之外的光线需要被遮拦，则遮光罩的下底面孔直径n应等于H；接着，基于以下公式(2)来计算物镜入瞳H，进而得到下底面孔直径n：

H＝2f×NA (2)

其中，f表示物镜焦距，并且，f＝200/倍率；

规则三：计算遮光罩的侧面截线与竖直方向夹角时，照明光线在入瞳面上的最大入射角需匹配物镜的最大视场，视场之外的光线需要被遮拦，则物镜半视场F满足F＝f×tanA，并基于以下公式(3)来计算侧面截线与竖直方向夹角D：

D＝arctan(F/f) (3)

其中，f表示物镜焦距，并且，f＝200/倍率，F表示物镜的成像半视场；

规则四：计算遮光罩的下底面孔直径时，为使遮光罩易于装配，遮光罩需可以通过物镜的安装孔，则遮光罩的下底面孔直径m满足m≤M，其中，M表示物镜的配合螺纹尺寸。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括：

基于所确定的参数信息，装配相应的物镜遮光罩。

3.一种确定物镜遮光罩参数的装置，其中，所述装置包括：

用于获取当前显微系统的系统参数信息的装置；

用于根据所述系统参数信息，计算与当前显微系统相匹配的物镜遮光罩的参数信息的装置，其中，所述物镜遮光罩为梯形圆柱体，所述物镜遮光罩的参数信息包括：

斜面倾斜角；

下底面直径；

下底面孔直径；

侧面截线与竖直方向夹角；

其中，用于根据所述系统参数信息，计算与当前显微系统相匹配的物镜遮光罩的参数信息的装置用于：

根据所述系统参数信息，分别基于预定的参数计算规则来计算遮光罩的斜面倾斜角、下底面直径、下底面孔直径和侧面截线与竖直方向夹角，作为相匹配的遮光罩的参数信息；

其中，所述参数计算规则包括：

规则一：计算遮光罩的斜面倾斜角时，为防止照明镜面反射光线进入筒镜，使得遮光罩的斜面倾斜角A满足：

A>[arctan(k/2l)+B]/2 (1)

其中，k表示筒镜直径，l表示物镜安装端面与筒镜间距离，B表示照明光线在水平面的入射角；

规则二：计算遮光罩的下底面直径时，照明光线在物面汇聚光束的数值孔径NA需匹配物镜的NA，即照明光束应充满物镜入瞳H，入瞳之外的光线需要被遮拦，则遮光罩的下底面孔直径n应等于H；接着，基于以下公式(2)来计算物镜入瞳H，进而得到下底面孔直径n：

H＝2f×NA (2)

其中，f表示物镜焦距，并且，f＝200/倍率；

规则三：计算遮光罩的侧面截线与竖直方向夹角时，照明光线在入瞳面上的最大入射角需匹配物镜的最大视场，视场之外的光线需要被遮拦，则物镜半视场F满足F＝f×tanA，并基于以下公式(3)来计算侧面截线与竖直方向夹角D：

D＝arctan(F/f) (3)

其中，f表示物镜焦距，并且，f＝200/倍率，F表示物镜的成像半视场；

规则四：计算遮光罩的下底面孔直径时，为使遮光罩易于装配，遮光罩需可以通过物镜的安装孔，则遮光罩的下底面孔直径m满足m≤M，其中，M表示物镜的配合螺纹尺寸。

4.一种物镜遮光罩，其特征在于，所述物镜遮光罩的参数信息基于如权利要求1所述的方法来确定。