CN116300031A - 高na大视场多接口显微物镜及晶圆缺陷检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高NA大视场多接口显微物镜及晶圆缺陷检测系统，属于显微成像领域，高NA大视场多接口显微物镜包括集成壳体和内置于集成壳体末端的物镜本体；在集成壳体上设置照明光路接口、成像光路接口、自动对焦出入光路接口和照明能量检测光路接口；物镜本体采用高NA大视场平场超复消色差显微物镜。本申请的显微物镜采用带有多个外部光路接口的集成壳体与物镜本体，提高了光路接入的稳定性，减少了外部接线，采用高NA大视场的物镜，保证了成像质量，可以在晶圆级检测领域或光刻等领域推广应用。
Description
技术领域
本发明属于显微物镜领域，具体涉及一种高NA大视场多接口显微物镜及晶圆缺陷检测系统。
背景技术
显微物镜是光学显微镜中最重要的部件，通过显微镜得到的样品信息很大程度上取决于显微物镜的成像性能。
随着科学技术的发展，对显微物镜提出了更大视场、更高像质的要求。如半导体领域的光刻机、晶圆量检测设备，均需用到高成像性能的显微物镜。然而，随着更高要求，传统显微物镜已不能满足当前需求。首先，传统物镜的图像采集及带来的后续时间长，常规NA不能打破这一局限；其次，某些元素设计只能在单个掩膜完成，对应常规NA物镜对成像窗口有所限制。
此外，对于晶圆级量检测设备，显微物镜需要连接多个光路，如照明光路、成像光路等，现有的显微物镜无此功能，导致连接端头复杂化。
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高NA大视场多接口显微物镜及晶圆缺陷检测系统，其能解决传统显微物镜限制半导体量检测设备成像质量和产量受限的问题。
设计原理：显微物镜设计制造向着高数值孔径(NA)、大视场方向发展，其中共轭距离为无限远的显微物镜应用广泛。这类物镜由于镜筒透镜和前置透镜之间是平行光束，具有间距自由、装配调整方便，以及可任意加用滤光片、棱镜等一系列优点。本申请的方案基于高NA大视场显微物镜，结合平场复消色差显微物镜兼有平场物镜和复消色差物镜的特点，能够严格地校正轴上点的位置色差、球差和正弦差，又可以校正二级光谱，同时还能克服场曲缺陷，提高视场边缘成像质量，是晶圆量检测设计方案最理想的显微物镜。其次，对于外部光路的接入，采用集成化设计，将照明光路接口、成像光路接口、自动对焦光路接口、照明能量检测接口集成在显微物镜上，以此减少空间占用和外部接线。具体方案如下。
一种高NA大视场多接口显微物镜，包括集成壳体和内置于集成壳体末端的物镜本体；在所述集成壳体上设置照明光路接口、成像光路接口、自动对焦出入光路接口和照明能量检测光路接口；其中，所述物镜本体采用高NA大视场平场超复消色差显微物镜，其NA大于0.5；所述照明光路接口、成像光路接口、自动对焦出入光路接口和照明能量检测光路接口的内部设置对应的反射镜或半透半反镜，用于接入物镜本体的内部进出光路。
进一步的，在所述集成壳体的上与物镜本体内部的临接处设置外调单元，用于光阑调节或快接装配调节。
进一步的，在集成壳体的顶部或物镜本体与集成壳体的邻接处设置压电微调器，用于物镜本体或整个显微物镜的高度调节。
本发明还公开了一种晶圆缺陷检测系统，系统包括显微物镜、照明单元、成像单元、对焦单元、光强监测单元和晶圆运动台；所述显微物镜采用前述的高NA大视场多接口显微物镜，所述物镜本体的外部出入光路正对下方的晶圆运动台布置，所述照明光路接口与照明单元光路连接，所述成像光路接口与成像单元光路连接，所述自动对焦出入光路接口与所述对焦单元连接，所述照明能量检测光路接口与所述光强监测单元光路连接；其中，所述成像单元包括TD I传感器，所述光强监测单元采用能量探测器，用于检测成像光路的光照能量，照明单元采用宽光谱。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：本申请的显微物镜采用带有多个外部光路接口的集成壳体与物镜本体，提高了光路接入的稳定性，减少了外部接线，采用高NA大视场的物镜，保证了成像质量和图像采集的吞吐量，可以在晶圆级检测领域或光刻等领域推广应用。
附图说明
图1-图3为本发明高NA大视场多接口显微物镜不同视角的示意图；
图4为晶圆缺陷检测系统的示意图。
图中：
1、集成壳体；
2、物镜本体；
3、照明光路接口；
4、成像光路接口；
5、自动对焦出入光路接口；
6、照明能量检测光路接口；
7、外调单元；
8、备用空位；
100、显微物镜；
200、照明单元；
300、成像单元；
400、对焦单元；
500、光强监测单元；
600、晶圆运动台。
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。
应当理解，本说明书中所使用的“模块”、“单元”和/或“组件”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
一种高NA大视场多接口显微物镜，参见图1-图3，包括集成壳体1和内置于集成壳体1末端的物镜本体2；在所述集成壳体1上设置照明光路接口3、成像光路接口4、自动对焦出入光路接口5和照明能量检测光路接口6。
其中，所述物镜本体2采用高NA大视场平场超复消色差显微物镜，其NA大于0.5。
所述照明光路接口3、成像光路接口4、自动对焦出入光路接口5和照明能量检测光路接口6的内部设置对应的反射镜或半透半反镜，用于接入物镜本体2的内部进出光路。
具体示例中，物镜本体2采用反射折光式显微物镜结构(CMO)，NA采用0.75、0.8、0.85……1.5等。根据具体场景设计需要选择，但要考虑到其与单一数值的合成敏感度指标SSI的关系，SSI在1.6以内才能保证NA＞0.4。
进一步的，在所述集成壳体1上与物镜本体2内部的临接处设置外调单元7，用于光阑调节或快接装配调节。外调单元7的形式不限，用途不限，也可以设置多个分别用于快接装配和光阑调节。
其中，在集成壳体1的顶部或物镜本体2与集成壳体1的邻接处设置压电微调器，用于物镜本体2或整个显微物镜的高度调节。通过该设计，可以实现显微物镜自身与下方待测产品、如晶圆等的高度调节，实现焦距微调。
具体示例中，压电微调器包括压电块与压电控制器，压电控制器在接收到指令时，供电，使得压电块发生形变、即改变压电块的厚度，从而改变物镜本体2的高度，实现在电讯号的控制下伸缩驱动物镜本体2的焦距微调节。
进一步的，集成壳体1的顶端设置备用空位8，用于增加项光路的介入备用。
一种晶圆缺陷检测系统，参见图4，系统包括显微物镜100、照明单元200、成像单元300、对焦单元400、光强监测单元500和晶圆运动台600；所述显微物镜100采用前述的高NA大视场多接口显微物镜，所述物镜本体2的外部出入光路正对下方的晶圆运动台600布置，所述照明光路接口3与照明单元200光路连接，所述成像光路接口4与成像单元300光路连接，所述自动对焦出入光路接口5与所述对焦单元400连接，所述照明能量检测光路接口6与所述光强监测单元500光路连接；其中，所述成像单元300包括TD I传感器，所述光强监测单元500采用能量探测器，用于检测成像光路的光照能量。其中，照明单元200采用宽光谱，具体示例中，如对氙灯光源经匀光、滤光、准直、中继后取宽光谱段。
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)
1.一种高NA大视场多接口显微物镜，其特征在于：包括集成壳体(1)和内置于集成壳体(1)末端的物镜本体(2)；在所述集成壳体(1)上设置照明光路接口(3)、成像光路接口(4)、自动对焦出入光路接口(5)和照明能量检测光路接口(6)；
其中，所述物镜本体(2)采用高NA大视场平场超复消色差显微物镜，其NA大于0.5；
所述照明光路接口(3)、成像光路接口(4)、自动对焦出入光路接口(5)和照明能量检测光路接口(6)的内部设置对应的反射镜或半透半反镜，用于接入物镜本体(2)的内部进出光路。
2.根据权利要求1所述的高NA大视场多接口显微物镜，其特征在于：
所述物镜本体(2)采用反射折光式显微物镜结构。
3.根据权利要求1所述的高NA大视场多接口显微物镜，其特征在于：
在所述集成壳体(1)上与物镜本体(2)内部的临接处设置外调单元(7)，用于光阑调节或快接装配调节。
4.根据权利要求1所述的高NA大视场多接口显微物镜，其特征在于：
在集成壳体(1)的顶部或物镜本体(2)与集成壳体(1)的邻接处设置压电微调器，用于物镜本体(2)或整个显微物镜的高度调节。
5.根据权利要求1所述的高NA大视场多接口显微物镜，其特征在于：
集成壳体(1)的顶端设置备用空位(8)，用于增加项光路的介入备用。
6.一种晶圆缺陷检测系统，其特征在于：系统包括显微物镜(100)、照明单元(200)、成像单元(300)、对焦单元(400)、光强监测单元(500)和晶圆运动台(600)；所述显微物镜(100)采用权利要求1-5任一项所述的高NA大视场多接口显微物镜，所述物镜本体(2)的外部出入光路正对下方的晶圆运动台(600)布置，所述照明光路接口(3)与照明单元(200)光路连接，所述成像光路接口(4)与成像单元(300)光路连接，所述自动对焦出入光路接口(5)与所述对焦单元(400)连接，所述照明能量检测光路接口(6)与所述光强监测单元(500)光路连接；其中，所述成像单元(300)包括TDI传感器，所述光强监测单元(500)采用能量探测器，用于检测成像光路的光照能量；其中，照明单元(200)采用宽光谱。
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20230623 |
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |