CN119880900A - 一种半导体检测装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种半导体检测装置及其控制方法，设置多个倍率的物镜，可根据检测精度的需求而灵活切换这些物镜，实现高检测精度低检测速度与低检测精度高检测速度的切换；且通过移动暗场狭缝的位置调控暗场照明光斑的分布，使暗场照明光斑匹配任一物镜倍率下的暗场采集视场，通过控制暗场照明光斑区域可避免明暗场采集视场之间的串扰。

Description

一种半导体检测装置及其控制方法

技术领域

本申请涉及半导体检测技术领域，特别涉及一种半导体检测装置及其控制方法。

背景技术

半导体检测领域内，明场检测是光学检测中的重要检测手段。但是，明场检测受限于衍射极限，最小检测缺陷仅为艾里斑半径；而暗场检测基于小尺寸颗粒的瑞利散射或米氏散射，只要能探测到小尺寸缺陷的散射信号，就可以提高检测灵敏度。因此，为了提升检测装置的检测灵敏度，通常会在明场检测装置中配置暗场检测装置，以构建明暗场检测装置。

明场信号光的光强远大于暗场信号光的光强，明场信号光对暗场信号光有很大的干扰，降低了暗场检测精度。为了解决上述问题，一些方案对被测样品分别进行明场及暗场检测，再进行数据融合，这种方式需要时间长，同时检测过程中振动会对两次检测对准产生误差，降低检测精度，也有一些方案明暗场使用不同波长照明光源，以区分明暗场信号光，被测晶圆在不同照明波长响应不同，分波段的方案限制了检测波段。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种半导体检测装置及控制方法，以提高半导体晶圆在明暗场下的检测精准度。

为解决现有方案中晶圆检测精度有待提高的技术问题，本申请采用下述技术方案：

本申请目的之一，提供了一种半导体晶圆明暗场缺陷检测装置，包括第一照明光源、物镜、第二照明光源、暗场狭缝、明场探测器及暗场探测器，所述物镜的倍率可切换，所述暗场狭缝的位置可移动；

所述第一照明光源出射的光束经所述物镜照射至被测晶圆的表面，反射产生的明场信号光经所述物镜的光轴一侧后形成的明场采集视场被所述明场探测器获取，成像得到明场图像；

所述第二照明光源出射的光束经所述暗场狭缝照射至被测晶圆的表面，散射产生的暗场信号光经所述物镜的光轴另一侧后形成的暗场采集视场被所述暗场探测器获取，成像得到暗场图像；其中：

通过移动所述暗场狭缝的位置以调控暗场照明光斑在所述被测晶圆表面的分布，使得所述暗场照明光斑覆盖所述物镜在任一倍率下对应的暗场采集视场且避免对所述明场采集视场的串扰。

所述明场图像和所述暗场图像被同时采集，且用于通过图像处理分别得到所述被测晶圆表面的明场缺陷特征和暗场缺陷特征。

在其中一些实施例中，所述第二照明光源出射的光束经暗场照明光路成像在所述被测晶圆的表面，所述暗场照明光路包括所述暗场狭缝，以及顺序设置的第一透镜组件及所述第二透镜组件，所述第一透镜组件和所述第二透镜组件后用于将透过所述暗场狭缝的光束直接汇聚投射至所述被测晶圆的表面。

在其中一些实施例中，所述第二照明光源为两个，所述第二照明光源出射的光束经过的暗场照明光路呈对称式分布，所述第二照明光源出射的光束经过暗场照明光路后入射至所述被测晶圆表面的入射平面与所述暗场照明光斑所在的平面不垂直。

在其中一些实施例中，所述第二照明光源为一个，且所述第二照明光源出射的光束经过暗场照明光路后入射至所述被测晶圆表面的入射平面与所述暗场照明光斑所在的平面呈倾斜设置状态。

在其中一些实施例中，还包括具有两个反射面的分光元件，在所述被测晶圆的表面产生的明场信号光和暗场信号光经过共同成像光路分别入射所述分光元件的两个反射面，所述分光元件的两个反射面将明场信号光、暗场信号光分别反射至所述明场探测器和所述暗场探测器。

在其中一些实施例中，所述明场探测器与所述暗场探测器分别为明场相机和暗场相机，所述明场相机和所述暗场相机各自的成像平面均与所述被测晶圆所在平面存共轭关系，所述明场相机的视场中心和所述暗场相机的视场中心关于光学中心视场呈对称分布。

在其中一些实施例中，所述暗场相机的偏轴量L、所述物镜的倍率M及所述暗场照明光斑相对所述光学中心视场的距离l，三者存在如下关系： l=L/M。

在其中一些实施例中，所述暗场照明光路中，在垂直于光轴的平面上移动所述暗场狭缝以适配所述物镜的倍率；当所述物镜的倍率为M1时，所述暗场照明光斑的位置需满足l₁，移动所述暗场狭缝的到l′₁，且满足l′₁₌l₁/M_D=L/M₁/M_D，所述M_D为所述暗场照明光路的放大倍率。在其中一些实施例中，若所述暗场相机的靶面长度为K，则最大成像视野为所述物镜在最小倍率下的视场长度K′=K/Mmin，所述暗场照明光斑的长度需满足C=K′+b，b为所述暗场照明光斑大于成像所需视野的范围，b为1~5mm，所述暗场狭缝的狭缝长度配置为C′=C/M_D。

在其中一些实施例中，所述第二照明光源的光源发光面大于所述暗场狭缝的移动范围。

在其中一些实施例中，还包括与所述暗场狭缝电性连接的驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述暗场狭缝移动，所述驱动装置包括步进电机、伺服电机或者压电驱动器。

本申请目的之二，还提供了一种控制方法，包括下述步骤：

切换所述物镜的倍率；

获取所述暗场狭缝的目标位置；

在垂直于暗场照明光路光轴的平面上移动所述暗场狭缝，使得暗场照明光斑覆盖物镜当前倍率下对应的暗场采集视场且避免对明场采集视场的串扰。

在其中一些实施例中，所述暗场照明光路中，在垂直于光轴的平面上移动所述暗场狭缝以适配所述物镜的倍率；当所述物镜的倍率为M1时，所述暗场照明光斑的位置需满足l₁，移动所述暗场狭缝的到l′₁，且满足l′₁₌l₁/M_D=L/M₁/M_D，所述M_D为所述暗场照明光路的放大倍率，L为暗场探测器相对光学中心视场的偏轴量。

在其中一些实施例中，若暗场探测器的靶面长度为K，则最大成像视野为所述物镜在最小倍率下的视场长度K′=K/Mmin，所述暗场照明光斑的长度需满足C=K′+b，b为所述暗场照明光斑大于成像所需视野的范围，b为1~5mm，所述暗场狭缝的狭缝长度配置为C′=C/M_D。

本申请采用上述技术方案，其有益效果如下：

本申请提供的半导体检测装置及控制方法，通过移动暗场狭缝的位置调控所述暗场视场中暗场照明光斑的分布，使暗场照明光斑覆盖物镜在所有倍率下对应的暗场视场，解决了物镜切换时暗场探测器对应暗场视野发生变化的问题；同时方案通过精准调控暗场照明光斑区域，避免其对明场视场的串扰，实现更好的明场成像和暗场成像的效果，利于提高检测精确度，也能覆盖不同光学倍率下的暗场成像视野，具有好的兼顾性能。

本申请提供的半导体检测装置及控制方法，可以实现明暗场共光路分视场的同时检测，且可支持物镜不同倍率下的切换以同步改变成像倍率，实现高检测精度低检测速度与低检测精度高检测速度的切换，更好满足不同应用需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。

图1为本申请实施例1提供的半导体晶圆明暗场缺陷检测装置的结构示意图；

图2为本申请实施例1提供的具体光路示意图；

图3为本申请实施例1提供的相机靶面在像方安装位置示意图；

图4为本申请实施例1提供的明暗场共光路视场分布示意；

图5为本申请实施例2提供的半导体检测装置的控制方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“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，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。

实施例1

请参阅图1，为本申请实施例1提供的半导体晶圆明暗场缺陷检测装置的结构示意图，包括第一照明光源100、物镜200、第二照明光源300、明场探测器400、暗场探测器500及暗场狭缝600，物镜200的倍率可切换，暗场狭缝600的位置可移动。以下详细说明其实现的技术方案。

第一照明光源100用于出射明场照明光束。第一照明光源100的具体结构并不限定，可以为单个光源或者多个光源，还通过对第一照明光源100出射的光束进行分束或者合束以满足光路需求，以保证整个系统的灵活性。

物镜200可设置为多个倍率可切换的物镜。在实际中，可根据检测精度的需求而灵活切换这些物镜，物镜切换后因成像系统显微放大倍率的改变，暗场探测器对应暗场视野也会发生变化。

在一些实施例中，物镜200可设置为包括多个不同倍率的物镜组合，如图1中所示物镜1、……及物镜n的组合，可根据实际检测精度的需求将相应倍率的物镜切换至光路中。

在一些实施例中，物镜200还可设置为包括单一物镜及物镜转换器，物镜转换器可以将物镜切换为不同的倍率，可根据实际检测精度的需求将相应倍率的物镜切换至光路中。

第二照明光源300用于出射暗场照明光束。第二照明光源300的具体结构并不限定，可以为单个光源或者多个光源，还通过对第二照明光源300出射的光束进行分束或者合束以满足光路需求，以保证整个系统的灵活性。

在本实施例中，第二照明光源300的可根据实际需要进行设置，例如可以根据需要对第二照明光源300的光束进行整形；或对第二照明光源300的光束位置进行调整，以满足检测需要。

明场探测器400及暗场探测器500分别用于获取第一照明光源的成像信号及第二照明光源的成像信号。

在一些实施例中，明场探测器400及暗场探测器500分别为明场相机及暗场相机。

暗场狭缝600用于调制暗场照明光路中光束，通过移动狭缝来动态调整暗场照明光斑的位置，能够始终与暗场成像视场重合。暗场狭缝600可以为矩形光阑。

本申请上述实施例提供的半导体晶圆明暗场缺陷检测装置的工作方式如下：

第一照明光源100出射的光束经物镜200照射至被测晶圆的表面，反射产生的明场信号光经物镜200的光轴一侧后形成的明场采集视场被明场探测器400获取，成像得到明场图像；

第二照明光源300出射的光束经暗场狭缝600照射至被测晶圆的表面，散射产生的暗场信号光经物镜200的光轴另一侧后形成的暗场采集视场被暗场探测器500获取，成像得到暗场图像；

通过移动暗场狭缝600的位置以调控暗场照明光斑在被测晶圆表面的分布，以使暗场照明光斑覆盖物镜300在任一倍率下对应的暗场采集视场且避免对明场采集视场的串扰；

明场图像和暗场图像被同时采集，且用于通过图像处理分别得到被测晶圆表面的明场缺陷特征和暗场缺陷特征。

本实施例提供的半导体检测装置，设置多个倍率的物镜，可根据检测精度的需求而灵活切换这些物镜，物镜切换后因成像系统显微放大倍率的改变，暗场探测器对应暗场视野也会发生变化，这会发生一些不期望的情况，比如暗场照明光斑过小而无法覆盖整个暗场成像视野，暗场照明光斑过大而对明场成像造成干扰，本申请对第二照明光源出射的光束通过移动暗场狭缝的位置进行光束调制，以调控暗场视场中暗场照明光斑的分布，使暗场照明光斑覆盖所需多个物镜下暗场探测器对应的暗场视场，同时控制暗场照明光斑区域，避免其对明场信号的串扰。

在一些实施例中，第二照明光源出射的光束经暗场照明光路成像在被测晶圆的表面，暗场照明光路包括暗场狭缝600，以及顺序设置的第一透镜组件710及第二透镜组件720，第二照明光源出射的光束经暗场狭缝600后再经第一透镜组件710及第二透镜组件720后以临界照明的方式成像至被测晶圆表面。当然，某些情况下还可以通过改变暗场照明光路的镜组结构，将光源光束以科勒照明的方式照射被测晶圆表面。

请参阅图2，为本申请实施例1提供的具体光路示意图，包括：第一照明光源100、反射镜10、分光镜20、二向色镜30、成像镜组40、检焦组件50、物镜200、第二照明光源300、明场探测器400、暗场探测器500及分光元件800，具体光路如下：

第一照明光源100出射的光束依次经反射镜10、分光镜20、二向色镜30及物镜200照射至被测晶圆表面，反射产生的明场信号光经物镜200后再经二向色镜30及成像镜组40后经分光元件800形成的明场视场被明场探测器400获取，成像得到明场图像。

第二照明光源300出射的光束经暗场狭缝600再经暗场照明镜头（由第一透镜组件710及第二透镜组件720组成）照射至被测晶圆表面，散射产生的暗场信号光经物镜200后再经二向色镜30及成像镜组40后经分光元件800形成的暗场视场被暗场探测器500获取，成像得到暗场图像。

在本实施例中，分光元件800为分光棱镜或多面反射镜，分光棱镜可为直角等腰棱镜，多面反射镜可为具有两反射面的等腰梯形结构，明场探测器400与暗场探测器500分别为明场相机和暗场相机。

可以理解，本申请上述实施例提供的主体光路在被测晶圆的表面产生的明场信号光和暗场信号光经过共同成像光路分别入射分光元件800的两个反射面，分光元件800的两个反射面将明场信号光、暗场信号光分别反射至明场探测器400和暗场探测器500。

进一步地，分光元件800的中心可与光轴重合，将光轴外的两个比较狭小的视场分别反射至明场相机与暗场相机的靶面上。明场相机与暗场相机均采用线扫相机，线扫相机的扫描维度视野非常小，因此本申请提供的分光元件所分发两个狭小视场满足扫描维度的视场宽度，在垂直示意图方向不分光，满足线扫相机靶面长度方向的所有视场需求。

请参阅图3，为本实施例1提供的相机靶面在像方安装位置示意图。

在本实施例中，明场相机和暗场相机各自的成像平面均与被测晶圆所在平面存共轭关系，明场相机的视场中心和暗场相机的视场中心关于光学中心视场呈对称分布，且距离光学中心视场的间距为L，明场视场和暗场视场对应在晶圆上的共轭位置与光学系统放大率相关。

可以理解，本申请通过切换物镜倍率（如1X至20X等）以改变系统放大倍率，也就是当切换其他倍率物镜时，明场视场和暗场视场采集位置将由实线（如图1所示）指引的位置内移至虚线指引的位置；如果是多个倍率，明场视场和暗场视场的采集位置会有多个，如图4所示，在明场信号光和暗场信号光经过的共同成像光路为最低倍率M_min下，明场采集视场和暗场采集视场距离中心视场的距离为L1=L/M_min；在明场信号光和暗场信号光经过的共同成像光路为最大倍率M_max下，明场和暗场的视场距离中心视场的距离为L2=L/M_max。相机靶面长度K，对应在物方的最大长度为K′=K/ M_min。

请再参阅图4，在光学成像视野内，由于明场相机和暗场相机围绕中心视场（光轴）对称分布，所以不同倍率下，明场与暗场的具体位置不同。对于现有技术而言，由于相机在视场中心，不存在该问题，所以暗场照明通常为一条很窄的线光斑，无需考虑覆盖多个视野，并且在扫描方向的均匀性也无需考虑；而本申请提供的暗场视场需要根据明暗场同时检测的光学系统要求，暗场照明光斑跟随倍率不同，会有精确的位置，始终保持照明光斑完全与暗场视野重合。

具体地，当物镜200切换倍率后，暗场照明光线跟随物镜倍率切换进行位移，理论位移量根据暗场相机设置的偏轴量L（即明场相机和暗场相机距离光学中心视场的间距L）和物镜倍率M确定，l=L/M，l为暗场照明光斑相对中心视场的位置。

进一步地，本实施例通过移动暗场狭缝的位置以控制暗场照明光斑的位置（如图1所示）。在暗场照明光路中，在垂直于光轴的平面上移动暗场狭缝以适配物镜的倍率。当物镜的成像倍率为M₁时，暗场照明光斑的位置需满足l₁，移动暗场狭缝的到l′₁，且满足l′₁₌l₁/M_D=L/M₁/M_D， M_D为暗场照明光路的放大倍率。按照此方法分别标定其他成像倍率下暗场狭缝600位置l′₁、l′₂、……l′_n。可以理解，在切换物镜后成像倍率为M₁时，暗场照明光路中调制光束的暗场狭缝应当移动到l′₁；在切换物镜后成像倍率为M₂时，暗场照明光路中调制光束的暗场狭缝应当移动到l′₂，以此类推。

可以理解，通过移动暗场狭缝600来动态调整暗场照明光斑的位置，能够始终与暗场成像视场重合，以保证暗场照明光斑覆盖所需多个物镜下暗场探测器对应的暗场视场，同时控制暗场照明光斑区域，避免其对明场信号的串扰。

需要说明的是：在实际中，为了方便操作，在移动暗场照明光斑及暗场狭缝的位置时，以暗场照明光斑的边缘及暗场狭缝的边缘为参考对象，即通过移动暗场照明光斑的边缘及暗场狭缝的边缘实现移动暗场照明光斑及暗场狭缝的位置移动。

需要说明的是：第二照明光源300的光源发光面应该大于狭缝的移动范围，以保证每个位置都有足够的光线通过狭缝。

进一步地，暗场照明光斑的长度无需跟进成像倍率变化，保证最大视野可覆盖就可以。若暗场相机的靶面长度为K，则对应成像视野的最大程度，也就是最大成像视野为物镜200在最小倍率下的视场长度需满足K′=K/Mmin。暗场照明光斑的长度C=K′+b，b为暗场照明光斑大于成像所需视野的范围，通常为了降低工程难度，流出一些冗余，本实施例优选b=1~5mm。暗场狭缝的狭缝长度配置为C′=C/M_D。

在本实施例中，暗场狭缝600还电性连接有驱动装置（图未示），驱动装置由高精度步进电机、伺服电机或者压电驱动器以带动暗场狭缝600位移，从而保证照明光斑与每一个倍率下的暗场视场重合。

在一些实施例中，为保证照明均匀度，本实施例提供的暗场照明方案采用外置斜入射照明，即两个第二照明光源300出射的光束入射至被测晶圆表面的入射平面与暗场照明光斑所在平面不垂直，也就是说，两个暗场照明光路设置于光学中心视场的同一侧，与光学中心视场的垂面呈对称关系，并且均以一定的倾斜角度出射照明光束至晶圆的表面，两路照明光束在晶圆表面重叠且重叠区域构成暗场照明光斑。可以理解，对均匀性较好的面光源投影成像在被测晶圆表面需要的照明位置，照明装置需要达到成像水平才能保证暗场照明轮廓清晰；此外，暗场照明光路采用的是临界照明的方式，即第二照明光源出射300的光束经过照明镜组后在晶圆表面成像的照明，该照明方式可以在晶圆表面形成狭而强的照明特点，此时均匀光源成像投影在暗场多个倍率对应的区域。

需要说明的是：由于入射平面与光斑不垂直，此时，光源到照明光斑上不同位置的光程差不同，单侧照明斜入射的拉伸效应导致光斑长度方向不均匀，为了保证长度方向均匀性良好，采用对称式照明设计，即第二照明光源300为2个，第二照明光源300出射的光束所在的光路呈对称式分布，且第二照明光源出射的光束入射至被测晶圆表面的入射平面与暗场照明光斑所在平面不垂直。

在另一些实施例中，可以提供单个暗场照明光源的方案，采用单个暗场照明光源设置于光学中心视场的一侧，光线的入射平面与暗场照明光斑所在平面为非垂直关系，即暗场照明光源出射的光束经过暗场照明光路入射至被测晶圆表面的入射平面与暗场照明光斑所在的平面呈倾斜设置状态，暗场照明光路与光学中心视场的垂面构成平行或重合关系，此时光源到照明光斑上各位置光程差会稍微不同，但对照明均匀性影响不大，可以理解，此时暗场照明系统采用单侧临界照明设计。

本申请上述实施例提供的半导体检测装置，设置多个倍率的物镜，可根据检测精度的需求而灵活切换这些物镜，实现高检测精度低检测速度与低检测精度高检测速度的切换；通过移动暗场狭缝的位置调控暗场视场中暗场照明光斑的分布，使暗场照明光斑覆盖任一倍率的物镜下暗场探测器对应的暗场视场，同时控制暗场照明光斑区域，避免其对明场信号的串扰。

实施例2

请参阅图5，为本申请实施例2提供的半导体检测装置的控制方法的步骤流程图，应用于如上任一实施例提供的半导体检测装置，包括下述步骤：

步骤S510：切换物镜的倍率。

步骤S520：获取暗场狭缝的目标位置。

在本实施例中，明场探测器与暗场探测器分别为明场相机和暗场相机，明场相机和暗场相机各自的成像平面均与被测晶圆所在平面存共轭关系，明场相机的视场中心和暗场相机的视场中心关于光学中心视场呈对称分布，暗场相机的偏轴量L、物镜的倍率M及暗场照明光斑相对光学中心视场的距离l，三者存在如下关系l=L/M。

本申请通过切换物镜倍率（如1X至20X等）以改变系统放大倍率，也就是当切换其他倍率物镜时，明场视场和暗场视场采集位置将由实线（如图1所示）指引的位置内移至虚线指引的位置；如果是多个倍率，明场视场和暗场视场的采集位置会有多个，如图4所示，在明场信号光和暗场信号光经过的共同成像光路为最低倍率M_min下，明场采集视场和暗场采集视场距离中心视场的距离为L1=L/M_min；在明场信号光和暗场信号光经过的共同成像光路为最大倍率M_max下，明场和暗场的视场距离中心视场的距离为L2=L/M_max。相机靶面长度K，对应在物方的最大长度为K′=K/ M_min。

请再参阅图4，在光学成像视野内，由于明场相机和暗场相机围绕中心视场（光轴）对称分布，所以不同倍率下，明场与暗场的具体位置不同。对于现有技术而言，由于相机在视场中心，不存在该问题，所以暗场照明通常为一条很窄的线光斑，无需考虑覆盖多个视野，并且在扫描方向的均匀性也无需考虑；而本申请提供的暗场视场需要根据明暗场同时检测的光学系统要求，暗场照明光斑跟随倍率不同，会有精确的位置，始终保持照明光斑完全与暗场视野重合。

具体地，当物镜200切换倍率后，暗场照明光线跟随物镜倍率切换进行位移，理论位移量根据暗场相机设置的偏轴量L（即明场相机和暗场相机距离光学中心视场的间距L）和物镜倍率M确定，l=L/M，l为暗场照明光斑相对中心视场的位置。

步骤S530：在垂直于暗场照明光路光轴的平面上移动暗场狭缝，使得暗场照明光斑覆盖物镜当前倍率下对应的暗场采集视场且避免对明场采集视场的串扰。

本实施例通过移动暗场狭缝的位置以控制暗场照明光斑的位置（如图 1所示）。在暗场照明光路中，在垂直于光轴的平面上移动暗场狭缝以适配物镜的倍率。当物镜的成像倍率为M₁时，暗场照明光斑的位置需满足l₁，移动暗场狭缝的到l′₁，且满足l′₁₌l₁/M_D=L/M₁/M_D， M_D为暗场照明光路的放大倍率。按照此方法分别标定其他成像倍率下暗场狭缝600位置l′₁、l′₂、……l′_n。可以理解，在切换物镜后成像倍率为M₁时，暗场照明光路中调制光束的暗场狭缝应当移动到l′₁；在切换物镜后成像倍率为M₂时，暗场照明光路中调制光束的暗场狭缝应当移动到l′₂，以此类推。

可以理解，通过移动暗场狭缝600来动态调整暗场照明光斑的位置，能够始终与暗场成像视场重合，以保证暗场照明光斑覆盖所需多个物镜下暗场探测器对应的暗场视场，同时控制暗场照明光斑区域，避免其对明场信号的串扰。

需要说明的是：在实际中，为了方便操作，在移动暗场照明光斑及暗场狭缝的位置时，以暗场照明光斑的边缘及暗场狭缝的边缘为参考对象，即通过移动暗场照明光斑的边缘及暗场狭缝的边缘实现移动暗场照明光斑及暗场狭缝的位置移动。

需要说明的是：第二照明光源300的光源发光面应该大于狭缝的移动范围，以保证每个位置都有足够的光线通过狭缝。

进一步地，暗场照明光斑的长度无需跟进成像倍率变化，保证最大视野可覆盖就可以。若暗场相机的靶面长度为K，则对应成像视野的最大程度，也就是最大成像视野为物镜200在最小倍率下的视场长度需满足K′=K/Mmin。暗场照明光斑的长度C=K′+b，b为暗场照明光斑大于成像所需视野的范围，通常为了降低工程难度，流出一些冗余，本实施例优选b=1~5mm。暗场狭缝的狭缝长度配置为C′=C/M_D。

本申请上述实施例提供的半导体检测装置的控制方法，设置多个倍率的物镜，可根据检测精度的需求而灵活切换这些物镜，实现高检测精度低检测速度与低检测精度高检测速度的切换；通过移动暗场狭缝的位置调控暗场视场中暗场照明光斑的分布，使暗场照明光斑覆盖所需多个物镜下暗场探测器对应的暗场视场，同时控制暗场照明光斑区域，避免其对明场信号的串扰。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，仅具体描述了本申请的技术原理，这些描述只是为了解释本申请的原理，不能以任何方式解释为对本申请保护范围的限制。基于此处解释，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进，及本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本申请的其他具体实施方式，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种半导体检测装置，其特征在于，包括第一照明光源、物镜、第二照明光源、暗场狭缝、明场探测器及暗场探测器，所述物镜的倍率可切换，所述暗场狭缝的位置可移动；

所述第一照明光源出射的光束经所述物镜照射至被测晶圆的表面，反射产生的明场信号光经所述物镜的光轴一侧后形成的明场采集视场被所述明场探测器获取，成像得到明场图像；

所述第二照明光源出射的光束经所述暗场狭缝照射至被测晶圆的表面，散射产生的暗场信号光经所述物镜的光轴另一侧后形成的暗场采集视场被所述暗场探测器获取，成像得到暗场图像；其中：

通过移动所述暗场狭缝的位置以调控暗场照明光斑在所述被测晶圆表面的分布，使得所述暗场照明光斑覆盖所述物镜在任一倍率下对应的暗场采集视场且避免对所述明场采集视场的串扰；

所述明场图像和所述暗场图像被同时采集，且用于通过图像处理分别得到所述被测晶圆表面的明场缺陷特征和暗场缺陷特征。

2.如权利要求1所述的半导体检测装置，其特征在于，所述第二照明光源出射的光束经暗场照明光路成像在所述被测晶圆的表面，所述暗场照明光路包括所述暗场狭缝，以及顺序设置的第一透镜组件及第二透镜组件，所述第一透镜组件和所述第二透镜组件用于将透过所述暗场狭缝的光束直接汇聚投射至所述被测晶圆的表面。

3.如权利要求2所述的半导体检测装置，其特征在于，还包括具有两个反射面的分光元件，在所述被测晶圆的表面产生的明场信号光和暗场信号光经过共同成像光路分别入射所述分光元件的两个反射面，所述分光元件的两个反射面将明场信号光、暗场信号光分别反射至所述明场探测器和所述暗场探测器。

4.如权利要求3所述的半导体检测装置，其特征在于，所述明场探测器与所述暗场探测器分别为明场相机和暗场相机，所述明场相机和所述暗场相机各自的成像平面均与所述被测晶圆所在平面存共轭关系，所述明场相机的视场中心和所述暗场相机的视场中心关于光学中心视场呈对称分布。

5.如权利要求4所述的半导体检测装置，其特征在于，所述暗场相机的偏轴量L、所述物镜的倍率M及所述暗场照明光斑相对所述光学中心视场的距离l，三者存在如下关系l=L/M。

6.如权利要求5所述的半导体检测装置，其特征在于，所述暗场照明光路中，在垂直于光轴的平面上移动所述暗场狭缝以适配所述物镜的倍率；当所述物镜的倍率为M1时，所述暗场照明光斑的位置需满足l₁，移动所述暗场狭缝的到l′₁，且满足l′₁₌l₁/M_D=L/M₁/M_D，所述M_D为所述暗场照明光路的放大倍率。

7.如权利要求6所述的半导体检测装置，其特征在于，若所述暗场相机的靶面长度为K，则最大成像视野为所述物镜在最小倍率下的视场长度K′=K/Mmin，所述暗场照明光斑的长度需满足C=K′+b，b为所述暗场照明光斑大于成像所需视野的范围，b为1~5mm，所述暗场狭缝的狭缝长度配置为C′=C/M_D。

8.如权利要求1所述的半导体检测装置，其特征在于，所述第二照明光源的发光面大于所述暗场狭缝的移动范围。

9.如权利要求1所述的半导体检测装置，其特征在于，还包括与所述暗场狭缝电性连接的驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述暗场狭缝移动，所述驱动装置包括步进电机、伺服电机或者压电驱动器。

10.如权利要求1所述的半导体检测装置，其特征在于，所述第二照明光源为两个，两个所述第二照明光源出射的光束所经过的暗场照明光路呈对称式分布，所述第二照明光源出射的光束经过暗场照明光路后入射至所述被测晶圆表面的入射平面与所述暗场照明光斑所在的平面不垂直。

11.如权利要求1所述的半导体检测装置，其特征在于，所述第二照明光源为一个，且所述第二照明光源出射的光束经过暗场照明光路后入射至所述被测晶圆表面的入射平面与所述暗场照明光斑所在的平面呈倾斜设置状态。

12.一种控制方法，应用于如权利要求1至11任一项所述的半导体检测装置，其特征在于，所述控制方法包括下述步骤：

切换所述物镜的倍率；

获取所述暗场狭缝的目标位置；

在垂直于暗场照明光路光轴的平面上移动所述暗场狭缝，使得暗场照明光斑覆盖所述物镜当前倍率下对应的暗场采集视场且避免对明场采集视场的串扰。

13.如权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述暗场照明光路中，在垂直于光轴的平面上移动所述暗场狭缝以适配所述物镜的倍率；当所述物镜的倍率为M₁时，所述暗场照明光斑的位置需满足l₁，移动所述暗场狭缝的到l′₁，且满足l′₁₌l₁/M_D=L/M₁/M_D，所述M_D为所述暗场照明光路的放大倍率，L为暗场探测器相对光学中心视场的偏轴量。

14.如权利要求13所述的控制方法，其特征在于，若暗场探测器的靶面长度为K，则最大成像视野为所述物镜在最小倍率下的视场长度K′=K/Mmin，所述暗场照明光斑的长度需满足C=K′+b，b为所述暗场照明光斑大于成像所需视野的范围，b为1~5mm，所述暗场狭缝的狭缝长度配置为C′=C/M_D。