用于在衬底上产生多个空间分离的检验区域的方法、设备及系统与流程

文档序号:11142539
用于在衬底上产生多个空间分离的检验区域的方法、设备及系统与制造工艺

本发明大体来说涉及半导体晶片检验,且特定来说涉及在半导体晶片上产生多个空间分离的照明区域。



背景技术:

随着对集成电路的需求持续上涨,对用以检验晶片的经改善的更高效过程的需要持续增长。一种此类检验过程使用泛光照明系统。在泛光照明系统中,未使用的光在其到达晶片之前被阻挡在照明器中的某一点处。此外,一种此类系统可使用光圈来控制入射于晶片上的光的入射角或偏振状态。在一些情形中,对同一晶片运行多个检验,其中每一测试施加不同偏振状态或入射角。多遍次检验增加检验单个晶片所花费的时间量,这减少总体晶片检验吞吐量。因此,提供一种用于以比上文所识别的那些方式高效的方式检验晶片的系统及方法将是合意的。



技术实现要素:

根据本发明的说明性实施例揭示一种用于在衬底上产生两个或两个以上空间分离的检验区域的照明设备。在一个说明性实施例中,所述照明设备包含:照明源,其用于产生沿着初级照明方向引导的初级照明光束。在另一说明性实施例中,所述照明设备包含:一或多个偏振照明偏转元件,其定位于所述初级照明光束内,经配置以沿着第一照明方向引导所述初级光束的具有第一偏振的第一部分以便形成第一检验光束,且进一步经配置以沿着第二照明方向引导所述初级光束的具有正交于所述第一偏振的第二偏振的第二部分以便形成第二检验光束。在另一实施例中,所述照明设备包含:物镜,其经配置以将所述第一检验光束聚焦到衬底的第一区域上,且进一步经配置以将所述第二检验光束聚焦到所述衬底的第二区域上,其中所述第一衬底检验区域与所述第二区域空间分离。

根据本发明的说明性实施例揭示一种用于用不同数值孔径的光在衬底上产生两个或两个以上空间分离的检验区域的照明设备。在一个说明性实施例中,所述照明设备包含:照明源,其用于产生沿着初级照明方向引导的初级照明光束。在另一说明性实施例中,所述照明设备包含:一或多个角度选择元件,其定位于所述初级照明光束内,经配置以沿着第一照明方向传输所述初级照明光束的具有高于选定值的数值孔径值的一部分以便形成第一检验光束,且进一步经配置以使所述初级照明光束的具有低于所述选定值的数值孔径值的一部分沿着不同于所述第一照明方向的第二照明方向偏转以便形成第二检验光束。在另一实施例中,所述照明设备包含:物镜,其经配置以将所述初级照明光束的所述经传输部分聚焦到所述衬底的第一检验区域上,且进一步经配置以将所述初级照明光束的所述经偏转部分聚焦到所述衬底的第二检验区域上,其中所述第一衬底检验区域与所述第二区域空间分离。

根据本发明的说明性实施例揭示一种用于在衬底上产生两个或两个以上空间分离的检验区域的照明设备。在一个说明性实施例中,所述照明设备包含:照明源,其用于产生沿着初级照明方向引导的初级照明光束。在另一说明性实施例中,所述照明设备包含:一或多个角度选择元件,其定位于所述初级照明光束内,经配置以沿着第一照明方向传输所述初级照明光束的一部分以便形成第一检验光束,且进一步经配置以使所述初级照明光束的一部分沿着不同于所述第一照明方向的第二照明方向偏转以便形成第二检验光束。在另一实施例中,所述照明设备包含:物镜,其经配置以将所述初级照明光束的所述经传输部分聚焦到所述衬底的第一检验区域上,且进一步经配置以将所述初级照明光束的所述经偏转部分聚焦到所述衬底的第二检验区域上,其中所述第一衬底检验区域与所述第二区域空间分离。

根据本发明的说明性实施例揭示一种用于检验衬底的用不同偏振的光照明的两个或两个以上空间分离的区域的检验系统。在一个说明性实施例中,所述检验系统包含:照明源,其用于产生沿着初级照明方向引导的初级照明光束。在另一说明性实施例中,所述检验系统包含:一或多个偏振照明偏转元件,其定位于所述初级照明光束内,经配置以沿着第一照明方向引导所述初级光束的具有第一偏振的第一部分以便形成第一检验光束,且进一步经配置以沿着第二照明方向引导所述初级光束的具有正交于所述第一偏振的第二偏振的第二部分以便形成第二检验光束。在另一实施例中,所述检验系统包含:物镜,其经配置以将所述第一检验光束聚焦到衬底的第一区域上,且进一步经配置以将所述第二检验光束聚焦到所述衬底的第二区域上,其中所述第一衬底检验区域与所述第二区域空间分离。在另一实施例中,所述检验系统包含:第一图像传感器,其经配置以收集从所述衬底的所述第一区域反射的照明。在另一实施例中,所述检验系统包含:第二图像传感器,其经配置以收集从所述衬底的所述第二区域反射的照明,其中所述第一图像传感器及所述第二图像传感器定位于所述检验系统的共用图像平面中。

根据本发明的说明性实施例揭示一种用于用不同数值孔径的光检验衬底上的两个或两个以上空间分离的检验区域的检验系统。在一个说明性实施例中,所述检验系统包含:照明源,其用于产生沿着初级照明方向引导的初级照明光束。在另一说明性实施例中,所述检验系统包含:一或多个角度选择元件,其定位于所述初级照明光束内,经配置以沿着第一照明方向传输所述初级照明光束的具有高于选定值的数值孔径值的一部分以便形成第一检验光束,且进一步经配置以使所述初级照明光束的具有低于所述选定值的数值孔径值的一部分沿着不同于所述第一照明方向的第二照明方向偏转以便形成第二检验光束。在另一实施例中,所述检验系统包含:物镜,其经配置以将所述初级照明光束的所述经传输部分聚焦到所述衬底的第一检验区域上,且进一步经配置以将所述初级照明光束的所述经偏转部分聚焦到所述衬底的第二检验区域上,其中所述第一衬底检验区域与所述第二区域空间分离。在另一实施例中,所述检验系统包含:第一图像传感器,其经配置以收集从所述衬底的所述第一区域反射的照明。在另一实施例中,所述检验系统包含:第二图像传感器,其经配置以收集从所述衬底的所述第二区域反射的照明,其中所述第一图像传感器及所述第二图像传感器定位于所述检验系统的共用图像平面中。在另一实施例中,所述检验系统包含:光圈,其定位于收集光瞳处或附近,经配置以阻挡来自所有场点的具有与由角度偏转元件传输的所述检验光束的所述部分的所述数值孔径值共轭的一或多个数值孔径值的光,以使一或多个检验区域以明场或暗场模式中的一或多者成像。

根据本发明的说明性实施例揭示一种用于检验衬底上的两个或两个以上空间分离的检验区域的检验系统。在一个说明性实施例中,所述检验系统包含:照明源,其用于产生沿着初级照明方向引导的初级照明光束。在另一说明性实施例中,所述检验系统包含:一或多个角度选择元件,其定位于所述初级照明光束内,经配置以沿着第一照明方向传输所述初级照明光束的一部分以便形成第一检验光束,且进一步经配置以使所述初级照明光束的一部分沿着不同于所述第一照明方向的第二照明方向偏转以便形成第二检验光束。在另一实施例中,所述检验系统包含:物镜,其经配置以将所述初级照明光束的所述经传输部分聚焦到所述衬底的第一检验区域上,且进一步经配置以将所述初级照明光束的所述经偏转部分聚焦到所述衬底的第二检验区域上,其中所述第一衬底检验区域与所述第二区域空间分离。在另一实施例中,所述检验系统包含:第一图像传感器,其经配置以收集从所述衬底的所述第一区域反射的照明。在另一实施例中,所述检验系统包含:第二图像传感器,其经配置以收集从所述衬底的所述第二区域反射的照明,其中所述第一图像传感器及所述第二图像传感器定位于所述检验系统的共用图像平面中。

根据本发明的说明性实施例揭示一种用于在衬底上产生两个或两个以上空间分离的检验区域的方法。在一个实施例中,所述方法可包含:沿着初级照明方向产生初级照明光束。在另一实施例中,所述方法可包含:利用一或多个偏振照明偏转元件沿着第一照明方向引导所述初级照明光束的具有第一偏振的第一部分以便形成第一检验光束。在另一实施例中,所述方法可包含:利用所述一或多个偏振照明偏转元件沿着不同于所述第一照明方向的第二照明方向引导所述初级照明光束的具有正交于所述第一偏振的第二偏振的第二部分以便形成第二检验光束。在另一实施例中,所述方法可包含:将具有第一偏振的所述第一检验光束聚焦到所述衬底的第一检验区域上。在另一实施例中,所述方法可包含:将具有第二偏振的所述第二检验光束聚焦到所述衬底的与所述第一检验区域空间分离的第二检验区域上。

根据本发明的说明性实施例揭示一种用于在衬底上产生两个或两个以上空间分离的检验区域的方法。在一个实施例中,所述方法可包含:产生沿着初级照明方向引导的初级照明光束。在另一实施例中,所述方法可包含:沿着第一照明方向传输所述初级照明光束的具有高于选定值的数值孔径值的一部分。在另一实施例中,所述方法可包含:利用一或多个角度选择元件使所述初级照明光束的具有低于所述选定值的数值孔径值的一部分沿着不同于所述第一照明方向的第二照明方向偏转。在另一实施例中,所述方法可包含:将所述初级照明光束的所述经传输部分聚焦到所述衬底的第一检验区域上。在另一实施例中,所述方法可包含:将所述初级照明光束的所述经偏转部分聚焦到所述衬底的与所述第一检验区域空间分离的第二检验区域上。

根据本发明的说明性实施例揭示一种用于在衬底上产生两个或两个以上空间分离的检验区域的方法。在一个实施例中,所述方法可包含:产生沿着初级照明方向引导的初级照明光束。在另一实施例中,所述方法可包含:沿着第一照明方向传输所述初级照明光束的一部分。在另一实施例中,所述方法可包含:利用一或多个角度选择元件使所述初级照明光束的一部分沿着不同于所述第一照明方向的第二照明方向偏转。在另一实施例中,所述方法可包含:将所述初级照明光束的所述经传输部分聚焦到所述衬底的第一检验区域上。在另一实施例中,所述方法可包含:将所述初级照明光束的所述经偏转部分聚焦到所述衬底的与所述第一检验区域空间分离的第二检验区域上。

根据本发明的说明性实施例揭示一种用于在衬底上产生两个或两个以上空间分离的检验区域的方法。在一个实施例中,所述方法可包含:产生沿着初级照明方向引导的初级照明光束。在另一实施例中,所述方法可包含:沿着第一照明方向传输所述初级照明光束的具有高于选定值的数值孔径值的一部分。在另一实施例中,所述方法可包含:利用一或多个角度选择元件使所述初级照明光束的具有低于所述选定值的数值孔径值的一部分沿着不同于所述第一照明方向的第二照明方向偏转。在另一实施例中,所述方法可包含:将所述初级照明光束的所述经传输部分聚焦到所述衬底的第一检验区域上。在另一实施例中,所述方法可包含:将所述初级照明光束的所述经偏转部分聚焦到所述衬底的与所述第一检验区域空间分离的第二检验区域上。在另一实施例中,所述方法可包含:将从所述第一及第二检验区域反射的照明引导穿过定位于收集光瞳内的光圈,所述光圈经配置以阻挡具有选定数值孔径值范围的光以形成明场及暗场模式图像。

应理解,前述大体描述及以下详细描述两者均仅是示范性及解释性的且未必限制如所主张的本发明。并入于说明书中且构成说明书的一部分的附图图解说明本发明的实施例且连同大体描述一起用于解释本发明的原理。

附图说明

所属领域的技术人员可通过参考附图而更好地理解本发明的众多优点,在附图中:

图1A是根据本发明的一个实施例的适合用于在衬底上产生一或多个照明区域的照明子系统的高级示意图。

图1B是根据本发明的一个实施例的衬底平面的侧视图的高级示意图。

图1C是根据本发明的一个实施例的实施照明子系统的成像系统的图像平面的俯视图的高级示意图。

图1D是根据本发明的一个实施例的实施照明子系统的检验系统的高级示意图。

图2A是根据本发明的一个实施例的适合用于在衬底上产生一或多个照明区域的照明子系统的高级示意图。

图2B是根据本发明的一个实施例的衬底平面的侧视图的高级示意图。

图2C是根据本发明的一个实施例的实施照明子系统的成像系统的图像平面的俯视图的高级示意图。

图2D是根据本发明的一个实施例的实施照明子系统的检验系统的高级示意图。

图3A是根据本发明的一个实施例的照明子系统中的照明光瞳的概念视图。

图3B是根据本发明的一个实施例的照明子系统中的收集光瞳的概念视图。

图3C是根据本发明的一个实施例的照明子系统中的图像平面的概念视图。

图3D是根据本发明的一个实施例的实施照明子系统的检验系统的高级示意图。

图4是图解说明根据本发明的一个实施例的用于在衬底上产生两个或两个以上空间分离的检验区域的方法的过程流程图。

图5是图解说明根据本发明的一个实施例的用于在衬底上产生两个或两个以上空间分离的检验区域的方法的过程流程图。

图6是图解说明根据本发明的一个实施例的用于在衬底上产生两个或两个以上空间分离的检验区域的方法的过程流程图。

图7是图解说明根据本发明的一个实施例的用于在衬底上产生两个或两个以上空间分离的检验区域的方法的过程流程图。

具体实施方式

现在将详细参考附图中所图解说明的所揭示标的物。

大体参考图1A到3D,根据本发明描述用于在衬底表面上产生两个或两个以上空间分离的检验区域的照明子系统及检验系统。

本发明大体来说针对于经由以下方式在照明子系统内产生两个或两个以上光束:基于由给定光源产生的光的一或多个特性(例如,偏振、数值孔径等等)而使所述光的一或多个部分选择性地偏转。本发明进一步针对于将所述两个或两个以上光束引导到选定衬底(例如半导体晶片)的表面上。就此来说,本发明可提供:利用单个照明源来用具有不同特性(例如,偏振、数值孔径等等)的光同时照明衬底的两个或两个以上区域。认识到此方法可改善在给定检验系统中使用照明(例如,泛光照明)的效率。

图1A图解说明根据本发明的一个实施例的适合用于依据偏振而在衬底上产生多个照明区域的照明子系统100的简化示意图。

在一个实施例中,照明子系统100包含偏振照明偏转元件102、照明源104及一组物镜光学器件112。在一个实施例中,照明源104经配置以产生初级照明光束106。就此来说,光由照明源104产生且被引导沿着由初级照明方向界定的照明路径,如图1A中所展示。

在另一实施例中,偏振照明偏转元件102定位于初级照明光束106内或经设置使得整个初级光束106进入偏转元件102。在另一实施例中,偏振照明偏转元件102定位于照明子系统100的照明光瞳107处或附近。就此来说,偏振照明偏转元件102经配置以用于依据偏振(例如,s偏振或p偏振)而使初级照明光束106的初级照明的一或多个部分从初级照明方向沿着一或多个方向偏转。

在一个实施例中,偏振照明偏转元件102经配置以使初级照明光束106的具有第一偏振的第一部分沿着第一方向偏转。举例来说,偏振照明偏转元件102可使所述光束的具有第一偏振的一部分沿着由第一角度(相对于初级照明方向所测量)界定的第一方向偏转,如图1A中所展示。

在另一实施例中,偏振照明偏转元件102经配置以使初级照明光束106的具有不同于第一偏振的第二偏振的第二部分沿着第二方向偏转。举例来说,偏振照明偏转元件102可使所述光束的具有第二偏振的一部分沿着由第二角度(相对于初级照明方向所测量)界定的第二方向偏转,如图1A中所展示。在另一实施例中,第二偏振正交于第一偏振。例如,照明的第一部分可包含s偏振光,而照明的第二部分可包含p偏振光。

本文中应注意,沿着第一方向及第二方向偏转的照明可用于形成彼此空间分离且具有不同偏振的第一检验光束108及第二照明光束110。在另一实施例中,照明子系统100的照明源104及偏振照明偏转元件102经布置使得第一检验光束108及第二检验光束110照射于衬底116上。就此来说,第一检验光束108及第二检验光束110可分别形成空间分离的照明光点114a及114b。

在另一实施例中,所述组物镜光学器件(例如,一或多个物镜透镜)112经布置以便将第一检验光束108及第二检验光束110聚焦到衬底116的不同区域上。在一个实施例中,所述组物镜光学器件112可将第一检验光束108聚焦到衬底116的第一光点114a上。在一个实施例中,所述组物镜光学器件112可将第二检验光束110聚焦到衬底116的第二光点114b上,借此利用不同偏振形成两个分离的照明光点114a及114b。

在另一实施例中,照明子系统100包含一或多个准直光学元件105。举例来说,照明子系统100可包含适合用于在初级照明光束106进入照明子系统100的照明光瞳107之前基本上准直所述初级照明光束的准直透镜105。

图1B图解说明根据本发明的一个实施例的照明子系统102的晶片平面的侧视图118。如图1B中所展示,物镜透镜112将第一检验光束108及第二检验光束110聚焦到衬底116的不同区域上。在一个实施例中,所述物镜透镜将第一检验光束108聚焦到衬底116的第一光点114a上且将第二检验光束110聚焦到衬底116的第二光点114b上。

图1C图解说明根据本发明的一个实施例的实施照明子系统100的成像系统的图像平面的俯视图120。如图1C中所展示,与用第一偏振(例如,s偏振)的光照明的第一光点114a对应的图像122可成像到实施成像系统的图像平面上,如本文中进一步论述。同样地,与用第二偏振(例如,p偏振)的光照明的第二光点114b对应的图像124可成像到实施成像系统的图像平面上,本文中还进一步论述。

偏振照明偏转元件102可包含此项技术中已知的能够基于照明的偏振而使照明选择性地偏转的任何光学元件。在一个实施例中,偏振照明偏转元件102包含一或多个双折射光学元件。举例来说,偏振照明偏转元件102可包含由两个个别楔形件构造且包含单个光学接口的单渥拉斯顿(Wollaston)棱镜(如图1A中所展示)。以另一实例的方式,偏振照明偏转元件102可包含由三个个别楔形件构造且包含两个光学接口的双渥拉斯顿棱镜。在普通意义上,可利用其中实施任何数目个个别楔形件及光学接口的任何渥拉斯顿配置。以另一实例的方式,偏振照明偏转元件102可包含罗雄(Rochon)棱镜。在普通意义上,可利用其中实施任何数目个个别楔形件及光学接口的任何罗雄配置。以另一实例的方式,偏振照明偏转元件102可包含塞拿蒙(Senarmont)棱镜。在普通意义上,可利用其中实施任何数目个个别楔形件及光学接口的任何塞拿蒙棱镜配置。本文中应注意,以上双折射光学元件并非限制性的,且应解释为仅仅说明可在本发明的上下文内实施的双折射光学元件的类型。

本文中应注意,可通过控制偏振照明偏转元件102的一或多个物理参数及/或所利用的照明来控制由偏转元件102赋予的偏转的量值(即,角度或的大小)。举例来说,偏转角度可随偏振照明偏转元件102内所含的一(或多种)组成材料而变。以另一实例的方式,偏转角度可随偏振照明偏转元件102相对于初级照明光束106的定向而变。以另一实例的方式,偏转角度可随偏振照明偏转元件102内所含的组成棱镜(或棱镜接口的数目)而变。以另一实例的方式,偏转角度可随进入偏振照明偏转元件102的照明的光谱构成(例如,波长分量)而变。

本文中应进一步注意,虽然图1A将及描绘为非零,但本文中预期在一些实例中角度或可基本上等于零(即,与初级照明方向平行)。举例来说,第一偏振的光可以非零角度偏转,而第二偏振的光可未被偏振照明偏转元件102偏转(即,)。以另一实例的方式,第二偏振的光可以非零角度偏转,而第一偏振的光可未被偏振照明偏转元件102偏转(即,)。

一或多个照明源104可包含此项技术中已知的任何照明源。举例来说,照明源104可包含此项技术中已知的任何宽带源。例如,照明源104可包含激光产生的等离子体(LPP)源或放电产生的等离子体(DPP)源。以另一实例的方式,照明源104可包含此项技术中已知的任何窄带源。举例来说,一或多个照明源104可包含一或多个激光器。本文中进一步认识到,一或多个照明源104可包含多个个别光源。举例来说,在基于激光的照明子系统的情形中,一或多个照明源104可包含多个个别激光源。例如,基于激光的照明子系统的每一个别激光源可同时或以一高频率顺序脉冲列发射不同波长的光及/或不同偏振状态。

图1D图解说明根据本发明的一个实施例的实施照明子系统100的检验系统130。在一个实施例中,检验系统130经配置为明场(BF)检验系统,如图1D中所展示。在另一实施例中,检验系统130经配置为泛光照明检验系统。

如图1D中所展示,集成于检验系统130内的照明子系统100经布置以用不同偏振的光在两个或两个以上单独区域114a、114b处照明衬底(例如,半导体晶片)。

在一个实施例中,检验系统130包含经配置以收集与来自第一检验光束108及第二检验光束110(如本文中先前所论述)的光相关联的成像数据的两个或两个以上光学传感器132及134。就此来说,第一传感器132及第二传感器134可布置于检验系统130的图像平面中,使得其分别单独收集第一经照明区域114a的图像122及第二经照明区域114b的图像124(参见图1C)。例如,图像传感器132可经布置以便使来自第一区域114a的光成像,而图像传感器134可经布置以便使来自第二区域114b的光成像。

图像传感器132、134可包含此项技术中已知的任何图像传感器。举例来说,图像传感器132、134中的一者或两者可包含CCD传感器。以另一实例的方式,图像传感器132、134中的一者或两者可包含TDI-CCD传感器。

在一个实施例中,检验系统130包含用于将从偏振照明偏转元件102发射的第一检验光束(实射线)及第二检验光束(虚射线)朝向安置于衬底载台137上的衬底116的表面引导的一或多个光束导引光学器件136(例如,光束导引镜)。

在另一实施例中,检验系统130包含用于收集从衬底的表面反射的光且将来自每一光束108、110的光分别引导并聚焦到图像传感器132及134上的一组收集光学器件。在一个实施例中,检验系统130的收集光学器件包含一或多个收集透镜(未展示),其定位于检验系统130的收集臂146内,且经配置以将从第一区域114a反射的光聚焦到第一图像传感器132上,且进一步经配置以将从第二区域114b反射的光聚焦到第二图像传感器134上。

在另一实施例中,检验系统130包含布置于检验系统130的光学路径内的分束器131。在一个实施例中,分束器131经配置以允许来自从偏振照明偏转元件102射出(且由光束导引光学器件136中继)的第一检验光束108及第二检验光束110的照明通过以到达衬底116(经由物镜112)。此外,分束器131可经配置以将从第一区域114a反射的光引导到第一图像传感器132上,且进一步经配置以将从第二区域114b反射的光引导到第二图像传感器134上。

在另一实施例中,检验系统130包含用于在第一检验光束108及第二检验光束110的光从偏振照明偏转元件102发出之后即刻聚焦所述光的聚焦透镜144。在又一实施例中,检验系统130包含定位于偏振照明偏转元件102的离开表面与物镜112之间的场光阑142。

本文中应注意,检验系统130可以此项技术中已知的任何适合衬底检验(例如,半导体晶片检验)配置来布置。因此,图1D中所描绘的光学配置并非限制性的且应仅仅解释为说明性的。举例来说,检验系统130可经配置以在不具有图1D中所描绘的光束导引光学器件131的情况下操作。此外,检验系统130的分束器131可经布置以将光从偏转元件102引导到衬底116,同时允许从衬底116反射的光通过以到达定位于衬底116上面的传感器132及134(相比较于图1D中的传感器132及134的定位)。在普通意义上,适合用于执行反射模式检验的任何光学配置均适合用于本发明的上下文中的实施方案。

在另一实施例中,偏振照明偏转元件102的操作状态是可选择的。举例来说,偏转元件102可安置于经配置以选择性地致动偏转元件102以进出于照明路径106的致动载台(未展示)上。例如,所述致动载台可包含线性平移载台、旋转载台或其组合。在又一实施例中,所述致动载台以通信方式耦合到适合用于控制偏转元件102的致动状态的控制器(未展示)。就此来说,所述控制器可接收来自用户(经由用户接口)或来自预编程检验例程的指令且接着指导致动载台将偏转元件102插入到照明路径中。同样地,所述控制器可接收来自用户(经由用户接口)或来自预编程检验例程的指令且接着指导致动载台从照明路径移除偏转元件102。图1A及1D中用指示偏振照明偏转元件102的致动方向的一个实例的箭头描绘偏转元件102的插入及移除。

在另一实施例中,检验系统130可配备有适合用于在从照明路径106移除偏振偏转元件102时补偿路径106的补偿块。举例来说,在经由第一致动载台移除偏转元件102之后,第二致动载台(或所述第一致动载台的第二部分)可即刻将补偿块致动到照明路径106中。所述补偿块可包含任何适当光学补偿材料。例如,所述补偿块可由适当长度的玻璃材料形成以用于进行充足补偿。

现在参考图2A,根据本发明的一个实施例图解说明用于依据数值孔径而在衬底上产生多个照明区域的照明子系统。申请人应注意,除非另有注释,否则与照明子系统100及检验系统130以及其组件及实施例(参见图1A到1D)有关的描述应解释为扩展到照明子系统200及检验系统230(参见图2A到2D)。

在一个实施例中,照明子系统200包含一或多个角度选择元件202、照明源104及一组物镜光学器件112。在一个实施例中,照明源104经配置以产生初级照明光束204。就此来说,光由照明源104产生且被引导沿着由初级照明方向界定的照明路径,如图2A中所展示。

在另一实施例中,角度选择元件202定位于初级照明光束204内。举例来说,角度选择元件202经定位使得其基于进入角度选择元件202的光的数值孔径而使初级照明光束204的仅一部分偏转。在另一实施例中,角度选择元件202定位于照明子系统200的照明光瞳107处或附近。就此来说,角度选择元件202经配置以用于依据数值孔径而使初级照明光束204的初级照明的一或多个部分从初级照明方向沿着一或多个方向偏转。

在一个实施例中,角度选择元件202经设置使得其沿着第一照明方向205传输初级照明光束的具有高于选定值的数值孔径值的一部分以便形成第一检验光束206。在另一实施例中,角度选择元件202经配置以使初级照明光束的具有低于所述选定值的数值孔径值的一部分沿着不同于第一照明方向的第二照明方向207偏转以便形成第二检验光束208,如图2A中所展示。举例来说,角度选择元件202可使所述光束的具有低于选定值的数值孔径的一部分沿着由偏转角度θ(相对于初级照明方向所测量)界定的第二方向207偏转,如图2A中所展示。

本文中应注意,第一检验光束206及第二检验光束208彼此空间分离且由具有不同数值孔径的光形成。在另一实施例中,照明子系统200的照明源104及角度选择元件202经布置使得第一检验光束206及第二检验光束208照射于衬底116上。就此来说,第一检验光束206及第二检验光束208可分别形成空间分离的照明光点210a及210b。

在另一实施例中,所述组物镜光学器件(例如,一或多个物镜透镜)112经布置以便将第一检验光束206及第二检验光束208聚焦到衬底116的不同区域上。在一个实施例中,所述组物镜光学器件112可将第一检验光束206聚焦到衬底116的第一光点210a上。在一个实施例中,所述组物镜光学器件112可将第二检验光束208聚焦到衬底116的第二光点210b上,借此形成用不同数值孔径的光形成的两个分离的照明光点210a及210b。

图2B图解说明根据本发明的一个实施例的照明子系统202的晶片平面的侧视图212。如图1B中所展示,物镜透镜112将第一检验光束206及第二检验光束208聚焦到衬底116的不同区域上。在一个实施例中,所述物镜透镜将第一检验光束206聚焦到衬底116的第一光点210a上,而将第二检验光束208聚焦到衬底116的第二光点210b上。

图2C图解说明根据本发明的一个实施例的实施照明子系统200的成像系统的图像平面的俯视图220。如图2C中所展示,与用具有高于选定值的数值孔径(即,“高NA”)的光照明的第一光点210a对应的图像214可成像到实施成像系统的图像平面上,如本文中进一步论述。同样地,与用具有低于选定数值孔径的数值孔径(即,“低NA”)的光照明的第二光点210b对应的图像216可成像到实施成像系统的图像平面上,本文中也进一步论述。

角度偏转元件202可包含此项技术中已知的能够基于照明光束204的一或多个部分的数值孔径而使所述光束的照明选择性地偏转的任何光学元件。在一个实施例中,所述角度选择元件包含一或多个光学楔板,如图2A及2D中所展示。举例来说,如图2A及2D中所展示,角度选择元件202可包含单个楔形板。以另一实例的方式,虽然未展示,但角度选择元件202可包含多个楔形板。

本文中应注意,可通过控制角度选择元件202的一或多个物理参数来控制将偏转的光的偏转量值以及数值孔径水平。举例来说,可由角度选择元件202的离开面的角度控制具有低于选定值的数值孔径的光的偏转角度θ。此外,可通过控制角度选择元件202的进入面的大小来控制经由角度选择元件202偏转的光的数值孔径的值,如图1A中所展示。

图2D图解说明根据本发明的一个实施例的实施照明子系统200的检验系统230。在一个实施例中,检验系统230经配置为明场(BF)检验系统,如图2D中所展示。在又一实施例中,检验系统230经配置为泛光照明检验系统。

如图2D中所展示,集成于检验系统230内的照明子系统200经布置以用不同数值孔径的光在两个或两个以上空间分离的区域210a、210b处照明衬底116。

在一个实施例中,检验系统230的两个或两个以上光学传感器132及134经配置以收集与来自第一检验光束206及第二检验光束208的光相关联的成像数据,如本文中先前所论述。就此来说,第一传感器132及第二传感器134可布置于检验系统230的图像平面中使得其分别单独收集第一经照明区域210a的图像214及第二经照明区域210b的图像216(参见图2C)。例如,图像传感器132可经布置以便使来自第一区域210a的光成像,而图像传感器134可经布置以便使来自第二区域210b的光成像。

在一个实施例中,检验系统230包含用于将从角度偏转元件202发射的第一检验光束(实射线)及第二检验光束(虚射线)朝向安置于衬底载台137上的衬底116的表面引导的一或多个光束导引光学器件136(例如,光束导引镜)。

在另一实施例中,检验系统230包含用于收集从衬底116的表面反射的光且将来自每一光束206、208的光分别引导并聚焦到图像传感器132及134上的一组收集光学器件。在一个实施例中,检验系统230的所述收集光学器件包含一或多个收集透镜(未展示),其定位于检验系统230的收集臂146内,且经配置以将从第一区域210a反射的光聚焦到第一图像传感器132上,且进一步经配置以将从第二区域210b反射的光聚焦到第二图像传感器134上。

在另一实施例中,检验系统230包含布置于检验系统230的光学路径内的分束器131。在一个实施例中,分束器131经配置以允许来自从角度选择元件202射出(且由光束导引光学器件136中继)的第一检验光束206及第二检验光束208的照明通过以到达衬底116(经由物镜112)。此外,分束器131可经配置以将从第一区域210a反射的光引导到第一图像传感器132上,且进一步经配置以将从第二区域210b反射的光引导到第二图像传感器134上。

在另一实施例中,检验系统230包含用于在第一检验光束206及第二检验光束208的光从角度选择元件202发出之后即刻聚焦所述光的聚焦透镜144。在又一实施例中,检验系统230包含定位于角度选择元件202的离开表面与物镜112之间的场光阑142。

本文中应注意,检验系统230可以此项技术中已知的任何适合衬底检验(例如,半导体晶片检验)配置来布置。因此,图2D中所描绘的光学配置并非限制性的且应仅仅解释为说明性。举例来说,检验系统230可经配置以在不具有图2D中所描绘的光束导引光学器件131的情况下操作。此外,检验系统230的分束器131可经布置以将光从角度选择元件202引导到衬底116,同时允许从衬底116反射的光通过以到达定位于衬底116上面的传感器132及134(相比较于图2D中的传感器132及134的定位)。在普通意义上,适合用于执行检验的任何光学配置适合用于本发明的上下文中的实施方案。

在另一实施例中,角度选择元件202的操作状态是可选择的。举例来说,角度选择元件202可安置于经配置以选择性地致动角度选择元件202进出于照明路径204的致动载台(未展示)上。例如,所述致动载台可包含线性平移载台、旋转载台或其组合。在又一实施例中,所述致动载台以通信方式耦合到适合用于控制角度选择元件202的致动状态的控制器(未展示)。就此来说,所述控制器可接收来自用户(经由用户接口)或来自预编程检验例程的指令且接着指导致动载台将角度选择元件202插入到照明路径中。同样地,所述控制器可接收来自用户(经由用户接口)或来自预编程检验例程的指令且接着指导致动载台从照明路径移除角度选择元件202。图2A及2D中用指示角度选择元件202的致动方向的一个实例的箭头描绘角度选择元件202的插入及移除。

在另一实施例中,检验系统230可配备有适合用于在从照明路径204移除角度选择元件202时补偿路径204的补偿块。举例来说,在经由第一致动载台移除角度选择元件202之后,第二致动载台(或所述第一致动载台的第二部分)可即刻将补偿块致动到照明路径204中。所述补偿块可包含任何适当光学补偿材料。例如,所述补偿块可由适当长度的玻璃材料形成以用于进行充足补偿。

尽管本发明已集中于基于数值孔径值而使用角度选择元件202以便使两个或两个以上空间分离的区域210a、210b成像,但本文中进一步预期本发明可扩展到经配置以将来自照明光瞳107的任何部分的光引导到衬底116的空间分离的区域的角度选择元件202。在图2D的一个实施例(虽然未展示)中,角度偏转元件202的物理参数是可选择的。举例来说,可控制子系统230中的角度偏转元件的大小及位置。在一个实例中,角度偏转元件202可定位于准直透镜105及照明光瞳107附近。此外,可通过控制角度偏转元件202的大小而收集来自照明光瞳107的初级照明光束204的一部分。任何数目个检验系统收集光学器件(例如,聚焦透镜144、光束导引光学器件136、分束器131)可用于在初级照明光束204的一部分已通过角度偏转元件202到达物镜112之后传输所述初级照明光束,此将照明光束204聚焦到衬底116上。就此来说,初级照明光束204的一部分可投射到衬底116上的任何空间分离的区域上。

现在参考图3A到3D,根据本发明的一个实施例图解说明光圈334在收集光瞳332中的放置。申请人应注意,除非另有注释,否则与照明子系统100及200、检验系统130及230以及其组件及实施例(参见图1A到1D及2A到2D)有关的描述应解释为扩展到图3A到3D。

图3A图解说明照明光瞳107的俯视图300。在一个实施例中,角度偏转元件202定位于照明光瞳107处或附近。此外,照明光瞳107具有最小数值孔径值304及最大数值孔径值306。在另一实施例中,角度偏转元件202的物理参数经配置使得初级照明光束104的一部分保持未偏转且传输穿过照明光瞳107的开放区302。

图3B图解说明收集光瞳的俯视图310。在一个实施例中,角度偏转元件202定位于照明光瞳107处或附近。此外,照明光瞳107具有最小数值孔径值304及最大数值孔径值306。在另一实施例中,照明光瞳107光圈值范围与角度偏转元件202的大小及位置相关。

图3C图解说明根据本发明的一个实施例的实施照明子系统200的成像系统的具有场半径322的图像平面的俯视图320。如图3C中所展示,用具有超出由光圈334阻挡的范围的数值孔径值的光照明明场(BF)图像324。此外,在图像平面上照明暗场(DF)图像326。在一个实施例中,如果由光圈334阻挡的数值孔径范围与通过照明光瞳107的未被角度偏转元件202偏转的光的数值孔径值范围共轭,那么形成暗场图像326。

在另一实施例中,光圈334定位于检验光束206、208内或经设置使得检验光束206、208中的任一者的全部进入光圈334。在另一实施例中,光圈334定位于检验系统330的收集光瞳332处或附近。在另一实施例中,光圈334经定位使得检验光束206、检验光束208或两者的一部分通过光圈334。就此来说,光圈334经配置以用于阻挡检验光束206、208的一或多个部分。

光圈334可包含此项技术中已知的能够基于照明光束204或检验光束206、208的一或多个部分的数值孔径而选择性地阻挡所述光束中的一或多者的照明的任何光学元件。在一个实施例中,光圈334包含经配置以一致地移动(例如关闭)以形成一或多个数值孔径值的一或多个叶片的可调整系统。在一个实施例中,光圈334可由用户手动操纵以增加数值孔径值。同样地,光圈334可由用户手动操纵以减小数值孔径值。在另一实施例中,借助于控制器改变数值孔径值。例如,所述控制器可接收来自用户(经由用户接口)或来自预编程检验例程的指令且接着指导光圈334调整其调整机构且增加数值孔径值。同样地,所述控制器可接收来自用户(经由用户接口)或来自预编程检验例程的指令且接着指导光圈334调整其调整机构且减小数值孔径值。

在另一实施例中,光圈334的数值孔径值是固定的且可从图3D中所展示的检验系统330完全移除光圈334。例如,光圈334可由用户手动移除。以另一实例的方式,光圈334可安置于经配置以选择性地致动光圈334进出于检验光束206及208的路径中的任一者或两者的致动载台(未展示)上。例如,所述致动载台可包含线性平移载台、旋转载台或其组合。在又一实施例中,所述致动载台以通信方式耦合到适合用于控制光圈334的致动状态的控制器(未展示)。就此来说,所述控制器可接收来自用户(经由用户接口)或来自预编程检验例程的指令且接着指导所述致动载台将光圈334插入到照明路径中。同样地,所述控制器可接收来自用户(经由用户接口)或来自预编程检验例程的指令且接着指导所述致动载台从检验光束路径移除光圈334。图3D中用指示光圈334的致动方向的一个实例的箭头描绘光圈334的插入及移除。此外,固定数值孔径值光圈334可为一组至少两个可互换组件的一部分。

图3D图解说明根据本发明的一个实施例的实施照明子系统200的检验系统330。在一个实施例中,检验系统330经配置为明场检验系统。在另一实施例中,角度选择元件202经定位使得其基于进入角度选择元件202的光的数值孔径而使初级照明光束204的某一部分偏转。在另一实施例中,本文中先前所论述的光学装置的系统传输初级照明光束204的一部分以形成聚焦于空间分离的区域210a、210b上的检验光束206、208。就此来说,集成于检验系统330内的照明子系统200经布置以用不同数值孔径的光在两个或两个以上空间分离的区域210a、210b处照明衬底116。

在一个实施例中,检验系统330的两个或两个以上光学传感器132及134经配置以收集与来自第一检验光束206及第二检验光束208的光相关联的成像数据,如本文中先前所论述。在另一实施例中,检验系统330在检验光束206、208中的一或多者的一部分中包含一或多个光圈334。此外,光圈334经配置以阻挡所选择数值孔径值范围。就此来说,经阻挡数值孔径值形成衬底116的经传输照明的暗场图像326。

第一传感器132及第二传感器134可布置于检验系统330的图像平面中使得其单独收集明场图像324及暗场图像326(参见图3C)。例如,图像传感器132可经布置以便使光从明场图像324成像。同样地,图像传感器134可经布置以便使光从暗场图像326成像。

图1A到1D中所图解说明的系统100及130的实施例可如本文中所描述而进一步配置。另外,照明子系统100及检验系统130可经配置以执行本文中所描述的方法实施例中的任一者的任何其它步骤。

图4图解说明适合用于在衬底上产生两个或两个以上空间分离的检验区域的过程流程400。在步骤402中,产生沿着初级照明方向引导的初级照明光束。在步骤404中,利用一或多个偏振照明偏转元件沿着第一照明方向引导初级照明光束的具有第一偏振的第一部分以便形成第一检验光束。在步骤406中,利用一或多个偏振照明偏转元件沿着不同于第一照明方向的第二照明方向引导初级照明光束的具有正交于第一偏振的第二偏振的第二部分以便形成第二检验光束。在步骤408中,将具有第一偏振的第一检验光束聚焦到衬底的第一检验区域上。在步骤410中,将具有第二偏振的第二检验光束聚焦到衬底的与第一检验区域空间分离的第二检验区域上。在又一步骤中,使来自第一检验区域的图像成像到第一传感器上且使来自第二检验区域的图像成像到第二传感器上,所述第一传感器及所述第二传感器安置于共用图像平面处。

图2A到2D中所图解说明的系统200及230的实施例可如本文中所描述而进一步配置。另外,照明子系统200及检验系统230可经配置以执行本文中所描述的方法实施例中的任一者的任何其它步骤。

图5图解说明适合用于在衬底上产生两个或两个以上空间分离的检验区域的过程流程500。在步骤502中,产生沿着初级照明方向引导的初级照明光束。在步骤504中,沿着第一照明方向传输初级照明光束的具有高于选定值的数值孔径值的一部分。在步骤506中,利用一或多个角度选择元件使初级照明光束的具有低于选定值的数值孔径值的一部分沿着不同于第一照明方向的第二照明方向偏转。在步骤508中,将初级照明光束的经传输部分聚焦到衬底的第一检验区域上。在步骤510中,将初级照明光束的经偏转部分聚焦到衬底的与第一检验区域空间分离的第二检验区域上。在又一步骤中,使来自第一检验区域的图像成像到第一传感器上且使来自第二检验区域的图像成像到第二传感器上,所述第一传感器及所述第二传感器安置于共用图像平面处。

图6图解说明适合用于在衬底上产生两个或两个以上空间分离的检验区域的过程流程600。在步骤602中,产生沿着初级照明方向引导的初级照明光束。在步骤604中,沿着第一照明方向传输初级照明光束的一部分。在步骤606中,利用一或多个角度选择元件使初级照明光束的一部分沿着不同于第一照明方向的第二照明方向偏转。在步骤608中,将初级照明光束的经传输部分聚焦到衬底的第一检验区域上。在步骤610中,将初级照明光束的经偏转部分聚焦到衬底的与第一检验区域空间分离的第二检验区域上。在又一步骤中,使来自第一检验区域的图像成像到第一传感器上且使来自第二检验区域的图像成像到第二传感器上,所述第一传感器及所述第二传感器安置于共用图像平面处。

图3D中所图解说明的检验系统330的实施例可如本文中所描述而进一步配置。另外,检验系统330可经配置以执行本文中所描述的方法实施例中的任一者的任何其它步骤。

图7图解说明适合用于在衬底上产生两个或两个以上空间分离的检验区域的过程流程700。在步骤702中,产生沿着初级照明方向引导的初级照明光束。在步骤704中,沿着第一照明方向传输初级照明光束的具有高于选定值的数值孔径值的一部分。在步骤706中,利用一或多个角度选择元件使初级照明光束的具有低于选定值的数值孔径值的一部分沿着不同于第一照明方向的第二照明方向偏转。在步骤708中,将初级照明光束的经传输部分聚焦到衬底的第一检验区域上。在步骤710中,将初级照明光束的经偏转部分聚焦到衬底的与第一检验区域空间分离的第二检验区域上。在步骤712中,将来自检验区域的光引导穿过定位于收集光瞳处或附近的光圈,所述光圈经配置以阻挡具有选定数值孔径值范围的光以形成明场及暗场模式图像。在又一步骤中,使来自第一检验区域的图像成像到第一传感器上且使来自第二检验区域的图像成像到第二传感器上,所述第一传感器及所述第二传感器安置于共用图像平面处。

本文中所描述的所有系统及方法可包含:将方法实施例的一或多个步骤的结果存储于存储媒体中。所述结果可包含本文中所描述的结果中的任一者且可以此项技术中已知的任何方式来存储。所述存储媒体可包含本文中所描述的任何存储媒体或此项技术中已知的任何其它适合存储媒体。在已存储所述结果之后,所述结果可在所述存储媒体中存取且由本文中所描述的方法或系统实施例中的任一者使用、经格式化以用于显示给用户、由另一软件模块、方法或系统使用等。此外,所述结果可“永久地”、“半永久地”、暂时地或在某一时间段内被存储。举例来说,所述存储媒体可为随机存取存储器(RAM),且所述结果可未必无限期地保留于所述存储媒体中。

所属领域的技术人员将了解,存在可借以实现本文中所描述的过程及/或系统及/或其它技术的各种载具(例如,硬件、软件及/或固件),且优选载具将随其中部署过程及/或系统及/或其它技术的情境而变化。举例来说,如果实施者确定速度及准确度是最重要的,那么实施者可选择主要为硬件及/或固件的载具;替代地,如果灵活性是最重要的,那么实施者可选择主要为软件的实施方案;或者,再一次替代地,实施者可选择硬件、软件及/或固件的某一组合。因此,存在可借以实现本文中所描述的过程及/或装置及/或其它技术的数个可能载具,所述可能载具中无一者固有地优于其它者,因为待利用的任何载具为取决于其中将部署载具的情境及实施者的特定关注点(例如,速度、灵活性或可预测性)的选择,其中的任一者可变化。所属领域的技术人员将认识到,实施方案的光学方面通常将采用面向光学的硬件、软件及/或固件。

所属领域的技术人员将认识到,在此项技术内以本文中所陈述的方式描述装置及/或过程是常见的,且此后使用工程设计实践来将此些所描述的装置及/或过程集成到数据处理系统中。即,本文中所描述的装置及/或过程的至少一部分可经由合理实验量集成到数据处理系统中。所属领域的技术人员将认识到,典型数据处理系统通常包含以下各项中的一或多者:系统单元外壳;视频显示装置;存储器,例如易失性及非易失性存储器;处理器,例如微处理器及数字信号处理器;计算实体,例如操作系统、驱动器、图形用户接口及应用程序;一或多个交互装置,例如触摸垫或屏幕;及/或控制系统,其包含反馈回路及控制电动机(例如,用于感测位置及/或速度的反馈;用于移动及/或调整组件及/或数量的控制电动机)。可利用任何适合的可商购组件(例如通常发现于数据计算/通信及/或网络计算/通信系统中的那些可商购组件)实施典型数据处理系统。

本文中所描述的标的物有时说明容纳于不同其它组件内或与所述不同其它组件连接的不同组件。应理解,此些所描绘架构仅仅是示范性,且实际上可实施实现相同功能性的许多其它架构。在概念意义上,用以实现相同功能性的任何组件布置有效地“相关联”使得实现所要功能性。因此,本文中经组合以实现特定功能性的任何两个组件可被视为彼此“相关联”,使得实现所要功能性,而不论架构或中间组件如何。同样地,如此相关联的任何两个组件还可被视为彼此“连接”或“耦合”以实现所要功能性,且能够如此相关联的任何两个组件还可被视为彼此“可耦合”以实现所要功能性。可耦合的特定实例包含但不限于可物理上配合及/或物理上交互的组件,及/或可以无线方式交互及/或以无线方式交互的组件,及/或可逻辑上交互及/或逻辑上交互的组件。

尽管已展示并描述本文中所揭示的本发明标的物的特定方面,但所属领域的技术人员将明了,可在不背离本文中所描述的标的物及其较宽广方面的情况下基于本文中的教示而做出改变及修改,且因此,所附权利要求书将在其范围内涵盖所有此些改变及修改,如其属于本文中所揭示的标的物的真实精神及范围内。

虽然已图解说明本发明的特定实施例,但应明了所属领域的技术人员可在不背离前述揭示内容的范围及精神的情况下做出本发明的各种修改及实施例。因此,本发明的范围应仅受随其所附的权利要求书限制。

据信,通过前述描述将理解本发明及其伴随优点中的许多优点,且将明了,可在不背离所揭示的标的物的情况下或在不牺牲其材料优点中的所有优点的情况下做出组件的形式、构造及布置的各种改变。所描述的形式仅仅是解释性的,且所附权利要求书打算涵盖并包含此些改变。

此外,应理解,本发明由所附权利要求书界定。

再多了解一些
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