用于旋转光学物镜的设备及方法技术

一种暗场光学系统可包含旋转物镜组合件，所述旋转物镜组合件具有：暗场物镜，其在集光数值孔径内从样本收集光，其中所述暗场物镜包含相对于光学轴成对称相对方位角的入口孔隙及出口孔隙；旋转轴承，其允许包含所述入口孔隙及所述出口孔隙的所述暗场物镜的至少一部分绕所述光学轴旋转；及旋转驱动器，其控制所述入口孔隙的旋转角度。所述系统还可包含使用以两个或更多个照明方位角穿过所述入口孔隙的照明光束来照明所述样本的多角度照明子系统，其中所述照明光束在所述样本上的方位角可通过将所述物镜旋转到所述两个或更多个照明方位角中的任何者而选择。方位角中的任何者而选择。方位角中的任何者而选择。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于旋转光学物镜的设备及方法
[0001]相关申请案的交叉参考
[0002]本申请案根据35U.S.C.
§
119(e)主张2020年5月15日申请的标题为用于旋转光学物镜的设备及方法(APPARATUS AND METHOD TO ROTATE AN OPTICAL OBJECTIVE)的以阿纳托利
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罗曼诺夫斯基(Anatoly Romanovsky)、廖振坤(Jenn
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Kuen Leong)、丹尼尔
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卡瓦德捷夫(Daniel Kavaldjiev)、王春海(Chunhai Wang)、布雷特
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怀特塞德(Bret Whiteside)及史蒂夫
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徐(Steve Xu)为专利技术人的第63/025,192号美国临时申请案的权利，所述申请案的全文以引用的方式并入本文中。


[0003]本公开大体上涉及光学度量衡且更特定来说，涉及使用旋转光学物镜的光学度量衡。

技术介绍

[0004]在半导体产业中使用的暗场光学检验或度量衡系统通常基于从样本收集的光(其排除照明光束的镜面反射)产生测量，其中镜面反射照明位于集光数值孔径(NA)之外或在到达检测器之前经阻挡。此外，许多光学检验或度量衡技术利用基于使用不同方位角对样本的照明的测量。
[0005]在此类系统中，通常可期望利用具有高集光NA的物镜以从样本收集光以有效地在广泛范围的角度内从样本收集光。然而，增加物镜的NA通常导致样本与物镜之间的越来越小之间隙，这可限制使用在集光NA之外的入射角照明样本的能力。此外，通过阻挡镜面反射照明而产生的暗场测量可遭受通过阻挡元件的非所要散射镜面反射光。因此，可期望提供用于使用高NA物镜的暗场照明的系统及方法。

技术实现思路

[0006]根据本公开的一或多个说明性实施例，公开一种暗场光学系统。在一个说明性实施例中，所述系统包含照明源。在另一说明性实施例中，所述系统包含旋转物镜组合件。在另一说明性实施例中，所述旋转物镜组合件包含用于在集光数值孔径内从样本收集测量光的暗场物镜，其中所述暗场物镜包含相对于所述暗场物镜的光学轴成对称相对方位角的入口孔隙及出口孔隙。在另一说明性实施例中，所述旋转物镜组合件包含用于允许包含所述入口孔隙及所述出口孔隙的所述暗场物镜的至少一部分绕所述光学轴旋转的旋转轴承。在另一说明性实施例中，所述旋转物镜组合件包含用于控制所述入口孔隙的旋转角度的旋转驱动器。在另一说明性实施例中，所述系统包含用于使用以两个或更多个照明方位角穿过所述入口孔隙的照明光束来照明所述样本的多角度照明子系统，其中所述照明光束由所述样本反射的一部分通过所述出口孔隙离开所述物镜作为反射照明光束，且其中所述照明光束在所述样本上的方位角可通过使用所述旋转物镜组合件将所述物镜旋转到所述两个或更多个照明方位角中的任何者而选择。在另一说明性实施例中，所述系统包含经配置以将
所述测量光的至少一部分从所述暗场物镜收集引导到一或多个检测器的集光子系统。
[0007]根据本公开的一或多个说明性实施例，公开一种旋转物镜组合件。在一个说明性实施例中，所述旋转物镜组合件包含用于在集光数值孔径内从样本收集测量光的暗场物镜，其中所述物镜包含相对于所述暗场物镜的光学轴成对称相对方位角的入口孔隙及出口孔隙，且其中所述物镜经配置以接受穿过所述入口孔隙的照明光束，其中所述照明光束由所述样本反射的一部分通过所述出口孔隙离开所述物镜作为反射照明光束。在另一说明性实施例中，所述旋转物镜组合件包含用于允许包含所述入口孔隙及所述出口孔隙的所述暗场物镜的至少一部分绕所述光学轴旋转的旋转轴承。在另一说明性实施例中，所述旋转物镜组合件包含用于控制所述入口孔隙的旋转角度的旋转驱动器，其中所述照明光束在所述样本上的方位角可通过使用所述旋转物镜组合件将所述物镜旋转到选定旋转角度而选择。
[0008]根据本公开的一或多个说明性实施例，公开一种暗场测量方法。在一个说明性实施例中，所述方法包含将样本对准到暗场物镜的视场，其中所述暗场物镜包含相对于所述暗场物镜的光学轴成对称相对方位角的入口孔隙及出口孔隙。在另一说明性实施例中，所述方法包含旋转所述物镜以沿着用于测量的选定方位角对准所述入口孔隙。在另一说明性实施例中，所述方法包含使用以所述选定方位角穿过所述入口孔隙的照明光束来照明所述样本，其中所述照明光束由所述样本反射的一部分通过所述出口孔隙离开所述暗场物镜作为反射照明光束。在另一说明性实施例中，所述方法包含在所述暗场物镜的集光数值孔径内从所述样本收集测量光。在另一说明性实施例中，所述方法包含基于所述测量光产生与所述样本相关联的一或多个测量。
[0009]应理解，前文一般描述及下文详细描述两者仅是示范性及说明性的且未必限制如主张的本专利技术。并入本说明书中且构成本说明书的一部分的附图说明本专利技术的实施例且与一般描述一起用于解释本专利技术的原理。
附图说明
[0010]所属领域的技术人员通过参考附图可更好理解本公开的多个优点，其中：
[0011]图1A是说明根据本公开的一或多个实施例的暗场光学系统的概念框图。
[0012]图1B是根据本公开的一或多个实施例的暗场物镜的概念轮廓视图，其说明用于暗场测量的照明及集光路径。
[0013]图1C是根据本公开的一或多个实施例的形成为外壳中的孔的暗场物镜的概念轮廓视图。
[0014]图1D是根据本公开的一或多个实施例的形成为外壳中的缺口的暗场物镜的概念轮廓视图。
[0015]图1E是根据本公开的一或多个实施例的包含两个暗场孔隙以在集光NA内提供暗场照明路径的暗场孔隙的透镜元件的横截面视图。
[0016]图1F是根据本公开的一或多个实施例的具有暗场孔隙的暗场物镜的轮廓视图，所述暗场孔隙形成为穿过外壳的一部分的孔以提供在暗场孔隙的集光NA之外的暗场照明路径。
[0017]图1G是根据本公开的一或多个实施例的暗场光学系统的概念图解视图，其说明以单一方位角提供照明的单一照明源。
[0018]图2A是根据本公开的一或多个实施例的包含以分开90度的两个方位角提供照明光束的两个照明通道的暗场光学系统的概念俯视图。
[0019]图2B是根据本公开的一或多个实施例的包含可旋转照明通道的多角度照明子系统的轮廓概念视图。
[0020]图3是说明根据本公开的一或多个实施例的在暗场测量方法中执行的步骤的流程图。
具体实施方式
[0021]现将详细参考在附图中说明的所公开主题。已关于某些实施例及其特定特征特别展示且描述本公开。将本文中阐述的实施例视为说明性而非限制性。所属领域的一般技术人员将容易了解，可作出形式及细节上的各种改变及修改而不脱离本公开的精神及范围。
[0022]本公开的实施例涉及用于适用于使用可选择方位入射角的暗场光学测量的旋转物镜组合件的系统及方法。
[0023]通常可通过使用常具有有限角范围的照明光束来照明样本且基于以排除照明光束的镜面反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种暗场光学系统，其包括：照明源；旋转物镜组合件，其包括：暗场物镜，其经配置以在集光数值孔径内从样本收集测量光，其中所述暗场物镜包含相对于所述暗场物镜的光学轴成对称相对方位角的入口孔隙及出口孔隙；旋转轴承，其允许包含所述入口孔隙及所述出口孔隙的所述暗场物镜的至少一部分绕所述光学轴旋转；及旋转驱动器，其控制所述入口孔隙的旋转角度；多角度照明子系统，其经配置以使用以两个或更多个照明方位角中的任何者穿过所述入口孔隙的照明光束来照明所述样本，其中所述照明光束由所述样本反射的一部分通过所述出口孔隙离开所述暗场物镜作为反射照明光束，其中所述照明光束在所述样本上的方位角能通过使用所述旋转物镜组合件将所述暗场物镜旋转到所述两个或更多个照明方位角中的任何者而选择；及集光子系统，其经配置以将所述测量光的至少一部分从所述暗场物镜引导到一或多个检测器。2.根据权利要求1所述的暗场光学系统，其中所述入口孔隙提供以在所述集光数值孔径内的极角到所述样本的暗场照明路径。3.根据权利要求2所述的暗场光学系统，其中所述入口孔隙延伸穿过所述暗场物镜的外壳的一部分及所述暗场物镜的至少一个透镜元件。4.根据权利要求1所述的暗场光学系统，其中所述入口孔隙提供以在所述集光数值孔径之外的极角到所述样本的暗场照明路径。5.根据权利要求4所述的暗场光学系统，其中所述入口孔隙延伸穿过所述暗场物镜的外壳的一部分及所述暗场物镜的至少一个透镜元件。6.根据权利要求1所述的暗场光学系统，其中所述测量光包括：来自所述样本的散射或衍射光中的至少一者。7.根据权利要求1所述的暗场光学系统，其中所述多角度照明子系统包括：相对于所述光学轴成两个或更多个固定方位角的两个或更多个照明通道，其中所述旋转驱动器经配置以选择性地旋转所述暗场物镜以将所述入口孔隙对准到用于使用所述两个或更多个照明通道进行测量的所述两个或更多个固定方位角中的任何者。8.根据权利要求1所述的暗场光学系统，其中所述多角度照明子系统包括：与所述入口孔隙对准的一或多个可旋转光束递送光学器件，其中所述一或多个可旋转光束递送光学器件与所述暗场物镜一起旋转。9.根据权利要求8所述的暗场光学系统，其中所述一或多个可旋转光束递送光学器件包括：光纤，其与所述入口孔隙对准。10.根据权利要求1所述的暗场光学系统，其进一步包括：控制器，其通信地耦合到所述一或多个检测器，所述控制器包含经配置以执行程序指令的一或多个处理器，所述程序指令引起所述一或多个处理器：从所述一或多个检测器接收测量数据；及
基于所述测量数据产生与所述样本相关联的一或多个测量。11.根据权利要求1所述的暗场光学系统，其进一步包括：样本载物台，其用于调整所述样本的角位置。12.根据权利要求11所述的暗场光学系统，其进一步包括：调平传感器，其提供指示所述样本相对于所述光学轴的角位置的测量，其中所述控制器经配置以基于来自所述调平传感器的所述测量来调整所述测量期间所述样本载物台的位置以规定所述照明光束由所述样本反射的所述部分离开所述出口孔隙。13.根据权利要求12所述的暗场光学系统，其中所述调平传感器包括：样本位置传感器，其提供所述样本的角位置的测量。14.根据权利要求12所述的暗场光学系统，其中所述调平传感器包括：一或多个光学检测器，其经定位以接收所述反射照明光束。15.根据权利要求1所述的暗场光学系统，其中所述暗场物镜包含以对称方位角定向的额外入口孔隙及额外出口孔隙，其中所述多角度照明子系统进一步经配置以通过所述额外入口孔隙照明所述样本。16.根据权利要求1所述的暗场光学系统，其中所述旋转轴承包括：滚珠轴承、空气轴承或磁性轴承中的至少一者。17.根据权利要求1所述的暗场光学系统，其中所述旋转轴承包括：可旋转部分及固定部分。18.根据权利要求17所...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：科磊股份有限公司，
类型：发明
国别省市：