CN117723560A - 应用于无图晶圆缺陷检测的聚焦光斑测量方法及检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及应用于无图晶圆缺陷检测的聚焦光斑测量方法即检测装置，包括以下步骤：步骤1：将待测样品设置于载物台上，标定好检测样品的区域A与区域B的交界线与光斑中心的相对位置及角度；步骤2：通过控制系统使交界线通过光斑位置，并调整交界线角度与X轴方向垂直；步骤3：通过控制系统移动X轴，使得光斑在交界线附近运动，扫描交界线，当光斑从区域B完全扫描至区域A时，斜入射的光强均会产生改变；步骤4：根据改变的光强，计算光斑X方向的尺寸；步骤5：通过控制系统旋转载物台，使光斑横向扫过交界线，计算光斑Y方向的尺寸。本发明可实现对斜入射和正入射光斑尺寸的测量，同时满足系统仅存在X轴和旋转轴两个维度的需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于无图晶圆缺陷检测的聚焦光斑测量方法，尤其涉及一种应用于无图晶圆缺陷检测的聚焦光斑测量方法及检测装置。
背景技术
无图晶圆检测设备是一种应用于检测无图晶圆缺陷检测的重要工具，需要以正入射和斜入射两束光对缺陷进行检测，如下图1所示，1为斜入射模块，2为正入射模块，11为斜入射光源，12为斜入射聚焦透镜，21为正入射光源和22为正入射聚焦透镜，由于待测样品的缺陷非常小，最小可达到纳米级别，需要通过将光斑聚焦到非常小以获得更高的能量。因此，对无图晶圆检测设备的正入射和斜入射两束光的聚焦光斑进行测量非常有必要。
目前，现有技术是将光斜入射到一块带有两个不同反射率区域的物体(如下图2所示，1为斜入射模块，2为正入射模块，11为斜入射光源，12为斜入射聚焦透镜，21为正入射光源和22为正入射聚焦透镜，区域A和区域B反射率不同)，通过位移台在X和Y方向上扫描移动两不同反射率的交界处(如下图2中区域A1到B1)，同时使用探测器(如图2)接收扫描时的光强；在光斑扫描反射率分界线的过程中，探测器所接收的光强会随着扫描的步进而改变。通过计算光强改变的范围，可以推算出光斑的尺寸。但是上述的测量只能测量倾斜入射下的光斑尺寸；正入射的光会完全反射回去，不能被探测器所接收，因此不能测量正入射下的光斑尺寸。同时位移台必须需要可在X方向和Y方向两个维度上运动，无图晶圆检测设备中仅存在X方向和旋转两个运动维度，不存在Y方向的运动。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种应用于无图晶圆缺陷检测的聚焦光斑测量方法及检测装置。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种应用于无图晶圆缺陷检测的聚焦光斑测量方法，包括以下步骤：
步骤1：将待测样品设置于载物台上，标定好检测样品的区域A与区域B的交界线与光斑中心的相对位置及角度；
步骤2：通过控制系统使交界线通过光斑位置，并调整交界线角度与X轴方向垂直；
步骤3：通过控制系统移动X轴，使得光斑在交界线附近运动，扫描交界线，当光斑从区域B完全扫描至区域A时，斜入射的光强均会产生改变；
步骤4：根据改变的光强，计算光斑X方向的尺寸；
步骤5：通过控制系统旋转载物台，使光斑横向扫过交界线，计算光斑Y方向的尺寸。
优选地，所述的一种应用于无图晶圆缺陷检测的聚焦光斑测量方法，所述步骤1中，标定交界线位置与角度具体步骤如下：
A)、采集待测样品其采集的图像中心为光斑中心；
B)、提取边界线；
C)、对采集后图像进行radon变换；
radon变换公式如下：
R(θ，p)＝∫∫f(x，y)·δ(p-xcosθ+ysinθ)dxdy
其中，f(x，y)为原始二维数据，δ(p-xcosθ+ysinθ)为角度θ，与原点距离为p的直线；
D)、计算峰值位置与中间位置的偏差，可以得到边界线与光斑的相对偏差。
优选地，所述的一种应用于无图晶圆缺陷检测的聚焦光斑测量方法，所述步骤4和5中，计算光斑尺寸步骤如下：
1、使用Sigmoid函数拟合采集数据；
2、对采集数据进行微分；
3、取微分数据的半高宽(FWHM)。
优选地，所述的一种应用于无图晶圆缺陷检测的聚焦光斑测量方法，所述区域A为闪耀光栅，区域B为反射镜。
优选地，所述的一种应用于无图晶圆缺陷检测的聚焦光斑测量方法，所述闪耀光栅为周期性的阶梯式结构，阶梯之间的距离小于1um，同时闪耀光栅存在闪耀角，其角度为θ，
其中，θr为反射角。
优选地，所述的一种应用于无图晶圆缺陷检测的聚焦光斑测量方法，对于斜入射光，当光斑从区域B移动到区域A时，区域A会将光斑散射掉，能量会衰减；
对于正入射光，当光斑从区域B移动到区域A时，区域A会将光斑衍射到收集模块，能量会增加；
通过光斑在区域B和区域A进入收集模块的能量差计算光斑尺寸。
一种检测装置，包括斜入射模块、正入射模块、能量收集模块、待测样品、载物台和控制系统，所述载物台上连接有待测样品，所述载物台与控制系统相电控，所述待测样品的上方设有斜入射模块、正入射模块和能量收集模块，所述斜入射模块和正入射模块的光源通过待测样品将光源反射入量收集模块内；
其中，斜入射模块包括斜入射光源和斜入射聚焦透镜，斜入射光源通过斜入射聚焦透镜射入至待测样品上；
正入射模块包括正入射光源和正入射聚焦透镜，正入射光源通过正入射聚焦透镜射入至待测样品上；
能量收集模块包括探测器和收集透镜，待测样品反射的光源通过收集透镜射入探测器内。
优选地，所述的一种检测装置，所述斜入射模块设有斜入射角为θi，能量收集模块设有反射角为θr，其中，θi＝θr。
优选地，所述的一种检测装置，待测样品上设有区域A和区域B，其中，区域A为闪耀光栅，区域B为反射镜。
优选地，所述的一种检测装置，所述闪耀光栅为周期性的阶梯式结构，阶梯之间的距离小于1um，同时闪耀光栅存在闪耀角，其角度为θ，
其中，θr为反射角。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
本发明可实现对斜入射和正入射光斑尺寸的测量，同时满足系统仅存在X轴和旋转轴两个维度的需求，有效提高测量的适应性，达到降低成本的目的。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是激发光路示意图；
图2是现有技术的结构示意图；
图3是本发明的结构示意图；
图4是本发明的闪耀光栅部分结构示意图；
图5是本发明的X轴光斑的示意图；
图6是本发明的Y轴光斑的示意图
图7是本发明某一角度交界线的示意图；
图8是本发明的边界线提取的示意图；
图9是本发明的radon变换原理的示意图；
图10是本发明计算光斑尺寸的曲线图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例
如图3至4所示，一种检测装置，包括斜入射模块1、正入射模块2、能量收集模块3、待测样品4、载物台5和控制系统6，所述载物台5上连接有待测样品4，所述载物台5与控制系统6相电控，所述待测样品4的上方设有斜入射模块1、正入射模块2和能量收集模块3，所述斜入射模块1和正入射模块2的光源通过待测样品4将光源反射入量收集模块3内；
其中，斜入射模块1包括斜入射光源11和斜入射聚焦透镜12，斜入射光源11通过斜入射聚焦透镜12射入至待测样品4上；
正入射模块2包括正入射光源21和正入射聚焦透镜22，正入射光源21通过正入射聚焦透镜22射入至待测样品4上；
能量收集模块3包括探测器31和收集透镜32，待测样品4反射的光源通过收集透镜32射入探测器31内。
同时，所述斜入射模块1设有斜入射角为θi，能量收集模块3设有反射角为θr，其中，θi＝θr。而且在待测样品4上设有区域A和区域B，其中，区域A为闪耀光栅，区域B为反射镜。
其中，所述闪耀光栅为周期性的阶梯式结构，阶梯之间的距离小于1um，同时闪耀光栅存在闪耀角，其角度为θ，
其中，θr为反射角。
如图5至图10所示，一种应用于无图晶圆缺陷检测的聚焦光斑测量方法，包括以下两种情况，
其一，对于斜入射光，当光斑从区域B移动到区域A时，区域A会将光斑散射掉，能量会衰减；
其二，对于正入射光，当光斑从区域B移动到区域A时，区域A会将光斑衍射到收集模块，能量会增加；
通过光斑在区域B和区域A进入收集模块的能量差计算光斑尺寸；
它们的聚焦光斑测量方法，包括以下步骤：
步骤1：将待测样品设置于载物台上，标定好检测样品的区域A与区域B的交界线与光斑中心的相对位置及角度；
步骤2：通过控制系统使交界线通过光斑位置，并调整交界线角度与X轴方向垂直；
步骤3：通过控制系统移动X轴，使得光斑在交界线附近运动，扫描交界线，当光斑从区域B完全扫描至区域A时，斜入射的光强均会产生改变；
步骤4：根据改变的光强，计算光斑X方向的尺寸；
步骤5：通过控制系统旋转载物台，使光斑横向扫过交界线，计算光斑Y方向的尺寸。
其中，所述步骤1中，标定交界线位置与角度具体步骤如下：
A、采集待测样品其采集的图像中心为光斑中心；
B、提取边界线；
C、对采集后图像进行radon变换，
radon变换公式如下：
R(θ，p)＝∫∫f(x，y)·δ(p-xcosθ+ysinθ)dxdy
其中，f(x，y)为原始二维数据，δ(p-xcosθ+ysinθ)为角度θ，与原点距离为p的直线；
D、计算峰值位置与中间位置的偏差，可以得到边界线与光斑的相对偏差。
其中，radon变换的原理：图像不同角度下的投影数据分布不同，该算法中，只有角度与边界线角度相同时，其投影数据才会出现最高峰，
如图10所示，步骤4和5中，计算光斑尺寸步骤如下，
1、使用Sigmoid函数拟合采集数据；
2、对采集数据进行微分；
3、取微分数据的半高宽(FWHM)。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或竖直，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.应用于无图晶圆缺陷检测的聚焦光斑测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将待测样品设置于载物台上，标定好检测样品的区域A与区域B的交界线与光斑中心的相对位置及角度；
步骤2：通过控制系统使交界线通过光斑位置，并调整交界线角度与X轴方向垂直；
步骤3：通过控制系统移动X轴，使得光斑在交界线附近运动，扫描交界线，当光斑从区域B完全扫描至区域A时，斜入射的光强均会产生改变；
步骤4：根据改变的光强，计算光斑X方向的尺寸；
步骤5：通过控制系统旋转载物台，使光斑横向扫过交界线，计算光斑Y方向的尺寸。
2.根据权利要求1所述的一种应用于无图晶圆缺陷检测的聚焦光斑测量方法，其特征在于：所述步骤1中，标定交界线位置与角度具体步骤如下：
A)、采集待测样品其采集的图像中心为光斑中心；
B)、提取边界线；
C)、对采集后图像进行radon变换；
radon变换公式如下：
R(θ，p)＝∫∫f(x，y)·δ(p-xcosθ+ysinθ)dxdy
其中，f(x，y)为原始二维数据，δ(p-xcosθ+ysinθ)为角度θ，与原点距离为p的直线；
D)、计算峰值位置与中间位置的偏差，可以得到边界线与光斑的相对偏差。
3.根据权利要求1所述的一种应用于无图晶圆缺陷检测的聚焦光斑测量方法，其特征在于：所述步骤4和5中，计算光斑尺寸步骤如下：
1、使用Sigmoid函数拟合采集数据；
2、对采集数据进行微分；
3、取微分数据的半高宽(FWHM)。
4.根据权利要求1所述的一种应用于无图晶圆缺陷检测的聚焦光斑测量方法，其特征在于：所述区域A为闪耀光栅，区域B为反射镜。
5.根据权利要求4所述的一种应用于无图晶圆缺陷检测的聚焦光斑测量方法，其特征在于：所述闪耀光栅为周期性的阶梯式结构，阶梯之间的距离小于1um，同时闪耀光栅存在闪耀角，其角度为θ，
其中，θr为反射角。
6.根据权利要求1所述的一种应用于无图晶圆缺陷检测的聚焦光斑测量方法，其特征在于：对于斜入射光，当光斑从区域B移动到区域A时，区域A会将光斑散射掉，能量会衰减；
对于正入射光，当光斑从区域B移动到区域A时，区域A会将光斑衍射到收集模块，能量会增加；
通过光斑在区域B和区域A进入收集模块的能量差计算光斑尺寸。
7.一种检测装置，其特征在于：包括斜入射模块(1)、正入射模块(2)、能量收集模块(3)、待测样品(4)、载物台(5)和控制系统(6)，所述载物台(5)上连接有待测样品(4)，所述载物台(5)与控制系统(6)相电控，所述待测样品(4)的上方设有斜入射模块(1)、正入射模块(2)和能量收集模块(3)，所述斜入射模块(1)和正入射模块(2)的光源通过待测样品(4)将光源反射入量收集模块(3)内；
其中，斜入射模块(1)包括斜入射光源(11)和斜入射聚焦透镜(12)，斜入射光源(11)通过斜入射聚焦透镜(12)射入至待测样品(4)上；
正入射模块(2)包括正入射光源(21)和正入射聚焦透镜(22)，正入射光源(21)通过正入射聚焦透镜(22)射入至待测样品(4)上；
能量收集模块(3)包括探测器(31)和收集透镜(32)，待测样品(4)反射的光源通过收集透镜(32)射入探测器(31)内。
8.根据权利要求7所述的一种检测装置，其特征在于：所述斜入射模块(1)设有斜入射角为θi，能量收集模块(3)设有反射角为θr，其中，θi＝θr。
9.根据权利要求7所述的一种检测装置，其特征在于：待测样品(4)上设有区域A和区域B，其中，区域A为闪耀光栅，区域B为反射镜。
10.根据权利要求9所述的一种检测装置，其特征在于：所述闪耀光栅为周期性的阶梯式结构，阶梯之间的距离小于1um，同时闪耀光栅存在闪耀角，其角度为θ，
其中，θr为反射角。
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