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TW201736900A - 晶圓缺陷檢查及審查系統 - Google Patents

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TW201736900A
TW201736900A TW106103685A TW106103685A TW201736900A TW 201736900 A TW201736900 A TW 201736900A TW 106103685 A TW106103685 A TW 106103685A TW 106103685 A TW106103685 A TW 106103685A TW 201736900 A TW201736900 A TW 201736900A
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時雨 張
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Abstract

本發明揭示成像物鏡及配備有此等成像物鏡之檢查系統。該成像物鏡可包含一前物鏡，該前物鏡經組態以產生一受繞射限制中間影像。該成像物鏡亦可包含一中繼器，該中繼器經組態以接收由該前物鏡產生之該中間影像。該中繼器可包含三個球形鏡，該等球形鏡經定位以將該中間影像之一投影傳遞至一固定影像平面。

Description

晶圓缺陷檢查及審查系統
本發明大體上係關於檢查之領域，且特定言之係關於半導體器件之檢查。
薄拋光板(諸如矽晶圓及類似者)係現代技術之一非常重要部分。例如，一晶圓可意指用於製造積體電路及其他器件之半導體材料之一薄片。薄拋光板之其他實例可包含磁碟基板、塊規及類似者。儘管此處所描述之技術主要意指晶圓，然應瞭解，本技術亦適用於其他類型之拋光板。術語晶圓及術語薄拋光板在本發明中可互換使用。 晶圓經受缺陷檢查。預期利用以執行此等檢查之工具係高效且有效。然而，應注意，在大規模電路整合及大小縮減的最近發展已挑戰該期望。即，隨著缺陷變得越來越小，既有檢查工具在偵測缺陷時變得較不高效及較不有效。 就此而言，需要不具有前述缺點之改良檢查系統。
本發明係關於一種成像物鏡。該成像物鏡可包含一前物鏡，該前物鏡經組態以產生一中間影像。該成像物鏡亦可包含一中繼器，該中繼器經組態以接收由該前物鏡產生之該中間影像。該中繼器可包含三個球形鏡，該等球形鏡經定位以將該中間影像之一投影傳遞至一固定影像平面。 本發明之一進一步實施例係關於一種檢查系統。該檢查系統可包含一偵測器，該偵測器係定位於該檢查系統內之一固定位置。該檢查系統亦可包含一前物鏡，該前物鏡經組態以產生一受繞射限制中間影像。該檢查系統可進一步包含一中繼器，該中繼器經組態以接收由該前物鏡產生之該中間影像。該中繼器可包含三個球形鏡，該等球形鏡經定位以將該中間影像之一投影傳遞至經定位於該固定位置之該偵測器。 本發明之一額外實施例係關於一種成像物鏡。該成像物鏡可包含一前物鏡，該前物鏡經組態以產生一受繞射限制中間影像。該成像物鏡亦可包含一中繼器，該中繼器經組態以接收由該前物鏡產生之該中間影像。該中繼器可包含三個球形鏡，該等球形鏡經定位以將該中間影像之一投影傳遞至一固定影像平面。該等三個球形鏡可均係實質上不遮光之反射鏡，且可經組態以相對於彼此具有不同曲率。 應瞭解，前述大體描述及下文詳細描述兩者皆僅係例示性及闡釋性，且未必限制本發明。併入本說明書中且構成本說明書之一部分之附圖繪示本發明之標的。該等描述及圖式一起用以解釋本發明之原理。
相關申請案之交叉参考 本申請案根據35U.S.C.§119(e)規定主張2016年2月3日申請之美國臨時申請案第62/290,586號之權利。該美國臨時申請案第62/290,586號之全文以引用之方式併入本文中。 本申請案係關於2016年2月26日申請之同在申請中之美國專利申請案第15/055,292號。該美國專利申請案第15/055,292號之全文以引用之方式併入本文中。 現將詳細參考所揭示之標的，該標的繪示於附圖中。 根據本發明之實施例係關於成像物鏡及配備有此等成像物鏡之檢查系統。根據本發明組態之一成像物鏡可以一完美(例如，受繞射限制)或不完美中間影像及一個三全反射鏡中繼器為特徵。以此方式組態之一成像物鏡可充當在美國專利案第6,894,834號(其之全文以引用之方式併入本文中)中描述之成像物鏡之一替代。應注意，在美國專利案第6,894,834號中描述之成像物鏡在一中間影像平面處不提供受繞射限制效能，使得其不可用於共焦應用。可預期根據本發明之實施例組態之成像物鏡可被用作用於未來寬頻帶成像物鏡之一基線設計。 大體上參考圖1，展示描繪根據本發明之一實施例組態之一檢查系統100之一方塊圖。檢查系統100可包含一照明源102、一照明鏡(或一透鏡系統)104、一目標基板106、一基板固持器107、一成像物鏡108、一感測器(偵測器)110，及一資料處理器112。 照明源102可包含(例如)一雷射誘導電漿源，該雷射誘導電漿源可輸出一光束122。照明鏡104可反射且引導光束122，使得朝向目標基板106可提供一入射光束124。可接著藉由可控制地平移基板固持器107而在光束124下掃描目標基板106(例如，一晶圓)，使得檢查系統100的視場(FOV)可覆蓋待檢查之基板上的區域。因此，可將輸出光126自目標基板106反射至成像物鏡108，成像物鏡108可接著將輸出光之一投影128輸出至感測器110上。 感測器110可包含一或多個電荷耦合器件(CCD)、CCD陣列、時間延遲積分(TDI)感測器、TDI感測器陣列、光倍增管(PMT)以及各種其他類型之光學感測器件。可將藉由感測器110捕捉之信號提供至資料處理器112以用於額外處理。在一些實施例中，資料處理器112可經組態以分析所感測光束之強度、相位及/或其他特性。資料處理器112亦可經組態以將分析結果提供至一或多個系統或使用者。 現參考圖2至4，展示描繪根據本發明組態之一成像物鏡108之一例示性實施方案之示意圖。成像物鏡108可包含一前物鏡130及一中繼器(其亦可充當一變焦光學器件，且可因此被稱作一變焦中繼器)132。在一些實施例中，前物鏡130係放置於如圖3中展示之中間影像前面且具有包含以下各者之一物鏡頭部：(1)一平凸透鏡130A，其具有亦充當反射表面之平面側；(2)一凹凸透鏡130B；及(3)一凹面鏡130C；以及一系列折射融合矽石及氟化鈣透鏡。 可預期在不脫離本發明之精神及範疇的情況下，前物鏡130可係不同於圖2至4中描繪之組態來組態。可預期儘管前物鏡130之特定實施方案可變化，然其仍可經調整(最優化)以在中間影像處提供受繞射限制效能(例如，具有0.9或更好之一Strehl比，且在一些實施例中，具有0.5或更好之一Strehl比)。中間影像可接著由一相當大之值(例如，50X)放大，使得在中間影像平面處之數值孔徑(NA)減小至一相對較小值(例如，0.2或更小)。可預期更小的NA藉由最優化在中間影像處之受繞射限制效能，而使達成該效能成為可能。在係中間影像平面之介面處之更小的NA亦使得前物鏡130及變焦中繼器132之耦合相對容易，使得可獨立設計前物鏡130及變焦中繼器132，而在中間影像處之介面可係遠心的。此外，應注意因為在介面處之NA小，變焦中繼器132及前物鏡130之對準容限相對鬆散，其可繼而容許以具成本效益之方式來設計及製造成像物鏡108。 在一些實施例中，較佳的係具有遠心中間影像，使得由變焦中繼器132引入之像差可被最小化。在中間影像無法係遠心之情況中，可考慮瞳孔位置之適當匹配，使得藉由變焦中繼器132引入之像差可被最優化。圖4係詳細繪示一例示性變焦中繼器132之一描繪。 如圖4中所展示，變焦中繼器132可包含三個(部分)球形鏡132A、132B及132C，其等可皆軸向及垂直(例如，以Y及Z方向)移動以維持一固定影像平面140。應注意，維持一固定影像平面140容許感測器110保持於一固定位置，其可由於各種原因被瞭解。亦應注意在一些實施例中，變焦中繼器132之鏡132A、132B及132C可均係不遮光之反射鏡。應注意遮光被消除係因為遮光可減小低至中頻率信號回應。 在一些實施例中，變焦中繼器132之鏡132A、132B及132C經組態具有不同曲率。應注意藉由以此方式組態變焦中繼器132，在影像路徑中產生相對於中間影像之一共軛影像平面。若將場光闌放置於自動校正像差之照明路徑中之共軛影像平面處，則不需要最優化自場光闌至晶圓共軛之照明。換言之，照明路徑設計現自動完成。 在一些實施例中，中繼器經設計以覆蓋一2X變焦範圍。若期望一大變焦範圍，則變焦範圍可被劃分為多個子變焦總成，其中各子變焦總成實施具有在該子變焦範圍內校正之像差之一個三鏡變焦中繼器132。此等變焦總成132可經組態為可切換且可一起利用以達到一更大變焦範圍。應注意由於用於中繼器之NA相對較小(如先前所描述)，變焦總成之傾斜及放置容限可相對鬆散，此使得可替換變焦可行。圖5係描繪如本文描述之重疊之多個子變焦總成之一示意圖。應注意，由於全反射設計，以此方式組態之鏡中繼器將能夠自動校正色像差。 如將自上文瞭解，根據本發明組態之成像物鏡可提供完美(受繞射限制)中間影像，從而使得有可能提供用於共焦應用之實施方案。受繞射限制亦意謂著指派至像差之邊限可因此減小，從而容許配備有根據本發明組態之成像物鏡之檢查系統在減小透鏡加熱及雜散光之情況下更高效。應注意，由於在中間影像處之NA相對較小，故整合容限相對較鬆散，從而容許獨立設計及測試變焦中繼器及前物鏡。此外，由於變焦中繼器經組態以利用經組態具有最小散射之全部鏡，故可減小取決於散射之雜散光(其係全反射中繼器設計之一額外優點)。此外，由於實施變焦中繼器所需要之鏡之數目減小，因此可顯著減小根據本發明組態之成像物鏡之製造成本(例如，相較於折射融合矽石及氟化鈣透鏡，低NA球形鏡之成本非常低)，從而提供可由於各種原因被瞭解之一特徵。 應瞭解，儘管上文之實例將晶圓稱為目標基板，然此等參考僅係例示性的且不意謂受限制。可預期在不脫離本發明之精神及範疇之情況下，成像物鏡及配備有根據本發明組態之成像物鏡之檢查系統亦可適用於其他類型之拋光板。用於本發明中之術語晶圓可包含用於製造積體電路及其他器件之半導體材料之一薄片，以及其他薄拋光板(諸如，磁碟基板、塊規及類似者)。 亦可瞭解，為繪示之目的，圖中描繪之各種方塊分開呈現。可預期，儘管圖中描繪之各種方塊可實施為單獨(及通信地耦合)器件及/或處理單元，然在不脫離本發明之精神及範疇之情況下，其等亦可整合在一起。 據信，藉由前述描述將瞭解本發明之系統及設備及其之許多隨附優點，且應明白在不脫離所揭示之標的或不犧牲所有其材料優點之情況下可對組件之形式、構造及配置作出各種改變。所描述形式僅係說明性。
100‧‧‧檢查系統
102‧‧‧照明源
104‧‧‧照明鏡(透鏡系統)
106‧‧‧目標基板
107‧‧‧基板固持器
108‧‧‧成像物鏡
110‧‧‧感測器(偵測器)
112‧‧‧資料處理器
122‧‧‧光束
124‧‧‧入射光束
126‧‧‧輸出光
128‧‧‧投影
130‧‧‧前物鏡
130A‧‧‧平凸透鏡
130B‧‧‧凹凸透鏡
130C‧‧‧凹面鏡
132‧‧‧變焦中繼器/變焦總成
132A‧‧‧(部分)球形鏡
132B‧‧‧(部分)球形鏡
132C‧‧‧(部分)球形鏡
140‧‧‧固定影像平面
熟習此項技術者藉由參考附圖可更好地理解本發明之許多優點，其中： 圖1係描繪根據本發明之一實施例組態之一檢查系統之一方塊圖； 圖2係描繪根據本發明之一實施例組態之一例示性成像物鏡之一光學佈局之一示意圖； 圖3係描繪圖2中展示之該光學佈局之一部分之一示意圖； 圖4係描繪圖2中展示之該光學佈局之另一部分之一示意圖；且 圖5係描繪展示用於圖2中展示之該光學佈局之各種放大率之多種變焦組態之重疊之一光學佈局之一示意圖。
100‧‧‧檢查系統
102‧‧‧照明源
104‧‧‧照明鏡(透鏡系統)
106‧‧‧目標基板
107‧‧‧基板固持器
108‧‧‧成像物鏡
110‧‧‧感測器(偵測器)
112‧‧‧資料處理器
122‧‧‧光束
124‧‧‧入射光束
126‧‧‧輸出光
128‧‧‧投影

Claims (22)

  1. 一種成像物鏡，其包括： 一前物鏡，其經組態以產生一中間影像；及 一中繼器，其經組態以接收由該前物鏡產生之該中間影像，該中繼器包括三個球形鏡，該等球形鏡經定位以將該中間影像之一投影傳遞至一固定影像平面。
  2. 如請求項1之成像物鏡，其中該中間影像受繞射限制。
  3. 如請求項1之成像物鏡，其中該中繼器係一個三鏡中繼器。
  4. 如請求項1之成像物鏡，其中該等三個球形鏡均係實質上不遮光之反射鏡。
  5. 如請求項1之成像物鏡，其中該等三個球形鏡具有不同曲率。
  6. 如請求項1之成像物鏡，其中該等三個球形鏡係至少可軸向或垂直移動，同時仍維持至該固定影像平面之該中間影像之該投影。
  7. 如請求項1之成像物鏡，其中該前物鏡經進一步組態以放大該中間影像。以減小在該前物鏡與該中繼器之間之一介面處之該中間影像之一數值孔徑。
  8. 如請求項1之成像物鏡，其中在該介面處之該中間影像之該數值孔徑係0.2或更小。
  9. 如請求項1之成像物鏡，其中由該前物鏡產生之該中間影像係遠心的。
  10. 如請求項1之成像物鏡，其中該前物鏡包括： 一透鏡，其具有充當一反射表面之一平面側； 一凹凸透鏡； 一凹面鏡；及 一系列折射融合矽石及氟化鈣透鏡。
  11. 如請求項1之成像物鏡，進一步包括： 至少一額外中繼器，其經組態以接收由該前物鏡產生之該中間影像，該至少一額外中繼器包括三個球形鏡，該等球形鏡經定位以將該中間影像之一第二投影傳遞至該固定影像平面，其中該至少一額外中繼器具有不同於該第一提及中繼器之一變焦範圍之一變焦範圍。
  12. 一種檢查系統，其包括： 一偵測器，其經定位於該檢查系統內之一固定位置； 一前物鏡，其經組態以產生一受繞射限制中間影像；及 一中繼器，其經組態以接收由該前物鏡產生之該中間影像，該中繼器包括三個球形鏡，該等球形鏡經定位以將該中間影像之一投影傳遞至經定位於該固定位置之該偵測器。
  13. 如請求項12之檢查系統，其中該等三個球形鏡均係實質上不遮光之反射鏡。
  14. 如請求項12之檢查系統，其中該等三個球形鏡具有不同曲率。
  15. 如請求項12之檢查系統，其中該等三個球形鏡係至少可軸向或垂直移動，同時仍維持至該偵測器之該中間影像之該投影。
  16. 如請求項12之檢查系統，其中該前物鏡經進一步組態以放大該中間影像，以減小在該前物鏡與該中繼器之間之一介面處之該中間影像之一數值孔徑。
  17. 如請求項12之檢查系統，其中在該介面處之該中間影像之該數值孔徑係0.2或更小。
  18. 如請求項12之檢查系統，其中由該前物鏡產生之該中間影像係遠心的。
  19. 如請求項12之檢查系統，其中該前物鏡包括： 一透鏡，其具有充當一反射表面之一平面側； 一凹凸透鏡； 一凹面鏡；及 一系列折射融合矽石及氟化鈣透鏡。
  20. 如請求項12之檢查系統，其中該偵測器係一時間延遲積分(TDI)偵測器。
  21. 如請求項12之檢查系統，進一步包括： 至少一額外中繼器，其經組態以接收由該前物鏡產生之該中間影像，該至少一額外中繼器包括三個球形鏡，該等球形鏡經定位以將該中間影像之一第二投影傳遞至經定位於該固定位置處之該偵測器，其中該至少一額外中繼器具有不同於該第一提及中繼器之一變焦範圍之一變焦範圍。
  22. 一種成像物鏡，其包括： 一前物鏡，其經組態以產生一受繞射限制中間影像；及 一中繼器，其經組態以接收由該前物鏡產生之該中間影像，該中繼器包括三個球形鏡，該等球形鏡經定位以將該中間影像之一投影傳遞至一固定影像平面，該等三個球形鏡均係實質上不遮光之反射鏡，該等三個球形鏡經進一步組態以相對於彼此具有不同曲率。
TW106103685A 2016-02-03 2017-02-03 晶圓缺陷檢查及審查系統 TWI697691B (zh)

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