本发明专利技术提供了一种显微镜照明系统、一种显微镜成像系统，以及一种硅片缺陷的检测装置及方法。所述显微镜照明系统包括原始光源、光学扩展量扩大模块以及柯勒照明模块。所述原始光源用于提供目标光谱范围的第一光束。所述光学扩展量扩大模块位于所述原始光源的后端，用于根据显微物镜所需的目标光学扩展量，对所述第一光束进行光学扩展量的扩大处理，以输出第二光束。所述柯勒照明模块位于所述光学扩展量扩大模块的后端，用于对所述第二光束进行匀光处理，以向后端的所述显微物镜提供所述目标光学扩展量的第三光束，并经由所述显微物镜向待测目标的表面提供符合目标照度分布的第四光束。目标的表面提供符合目标照度分布的第四光束。目标的表面提供符合目标照度分布的第四光束。
【技术实现步骤摘要】
显微镜照明系统、成像系统、硅片缺陷的检测装置及方法
[0001]本专利技术涉及明场显微检测
，尤其涉及一种显微镜照明系统、一种显微镜成像系统、一种硅片缺陷的检测装置，以及一种硅片缺陷的检测方法。
技术介绍
[0002]光源及同轴显微镜照明系统是明场显微硅片缺陷检测设备的重要组成部分。在显微物镜的数值孔径（Numerical Aperture，NA）不变的情况下，具有更大视场的显微物镜能够显著提升明场显微缺陷检测设备的吞吐率（Throughput），从而提升硅片缺陷的检测效率。激光驱动宽带光源（Laser Driven Light Source，LDLS）具有从深紫外至近红外宽光谱范围的均匀能量输出、高亮度、卓越的发光体时空稳定性和长工作寿命等诸多优良特性，能够显著提升明场显微硅片缺陷的检测精度，尤其适合作为半导体制造工艺缺陷检测的光源。
[0003]然而，同轴照明系统以最大NA均匀照明待测目标表面所需的光学扩展量会随显微物镜视场的扩大而提升，而LDLS通常由非常小而致密的发光体组成，其输出的光学扩展量远小于照明光束经大视场显微物镜以物镜设计NA值均匀照明待测目标表面所需的光学扩展量。因此，现有技术普遍无法兼顾LDLS等小尺寸光源对大视场显微物镜的照明均匀性问题，无法同时满足照明光束最大NA、照明光斑大小、照明均匀性和照明光束NA均匀分布的需求。
[0004]为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种显微镜照明技术，用于提升小尺寸光源对大视场显微物镜的照明均匀性，以实现LDLS等小尺寸光源与大视场显微物镜的兼容，从而全方位提高明场缺陷检测设备的检测效率、能量输出均匀性、亮度、时空稳定性、工作寿命、光束最大NA、照明光斑大小、照明均匀性、照明光束关于NA的分布均匀性等工作性能。
技术实现思路
[0005]以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。
[0006]为了克服现有技术存在的上述缺陷，本专利技术提供了一种显微镜照明系统、一种显微镜成像系统、一种硅片缺陷的检测装置，以及一种硅片缺陷的检测方法，能够提升小尺寸光源对大视场显微物镜的照明均匀性，以实现LDLS等小尺寸光源与大视场显微物镜的兼容，从而全方位提高明场缺陷检测设备的检测效率、能量输出均匀性、亮度、时空稳定性、工作寿命、光束最大NA、照明光斑大小、照明均匀性、照明光束关于NA的分布均匀性等工作性能。
[0007]具体来说，根据本专利技术的第一方面提供的显微镜照明系统包括原始光源、光学扩
展量扩大模块及柯勒照明模块。所述原始光源用于提供目标光谱范围的第一光束。所述光学扩展量扩大模块位于所述原始光源的后端，包括准直透镜及复眼透镜。所述准直透镜的焦距是根据所述准直透镜及所述复眼透镜的预设直径以及所述原始光源的第一数值孔径确定。所述复眼透镜中包括个单元透镜。所述单元透镜的数量、焦距及直径是根据显微物镜的设计物方半线视场HFOV、最大设计数值孔径及所述预设直径来确定。所述光学扩展量扩大模块用于将所述第一光束的原始光学扩展量扩大到满足所述显微物镜所需的目标光学扩展量，并输出第二光束。所述柯勒照明模块位于所述光学扩展量扩大模块的后端，用于对所述第二光束进行匀光处理，以向后端的所述显微物镜提供目标光学扩展量的第三光束，并经由所述显微物镜向待测目标的表面提供符合目标照度分布的第四光束。
[0008]进一步地，在本专利技术的一些实施例中，确定所述复眼透镜中单元透镜的数量、焦距及直径的步骤包括：根据所述设计物方半线视场HFOV及所述最大设计数值孔径，确定充分照明所述显微物镜所需的目标光学扩展量；根据所述预设直径，确定所述原始光源经过所述光学扩展量扩大模块处理后在其后焦面处形成的虚拟光源的半径；根据所述目标光学扩展量及所述虚拟光源的半径，确定所述复眼透镜的总数值孔径；以及根据所述总数值孔径及所述预设直径，确定所述单元透镜的数量、焦距和直径。
[0009]进一步地，在本专利技术的一些实施例中，所述柯勒照明模块中包括至少两个透镜。位于所述柯勒照明模块的输入端的第一透镜的前焦面与所述光学扩展量扩大模块的后焦面重合，而位于所述柯勒照明模块的输出端的第二透镜的后焦面与所述显微物镜的前焦面重合，以将所述光学扩展量扩大模块形成的第一光源转换成满足目标光学扩展量及目标照度分布的第二光源。
[0010]进一步地，在本专利技术的一些实施例中，所述柯勒照明模块中还包括第一光阑。所述第一光阑位于所述第一透镜的后焦面处，通过改变所述第二光束的通光孔径来调节所述第四光束在待测目标表面的照明范围。
[0011]进一步地，在本专利技术的一些实施例中，所述第一光阑中设有滤色镜轮，用于对所述第二光束进行工作波段的滤波，以产生属于所述工作波段的第三光束。
[0012]进一步地，在本专利技术的一些实施例中，所述柯勒照明模块中还包括第二光阑及第三透镜。所述第二透镜的后焦面与所述第三透镜的前焦面重合，而所述第三透镜的后焦面与所述显微物镜的前焦面重合。所述第二光阑位于所述第二透镜的后焦面处，其中配置有多个遮光图案。所述第二光阑通过切换遮光图案来改变所述第四光束在待测目标表面的入
射角度，以调节所述显微镜照明系统的数值孔径。
[0013]进一步地，在本专利技术的一些实施例中，所述柯勒照明模块中还包括第三光阑及第四透镜。所述第三透镜的后焦面与所述第四透镜的前焦面重合，而所述第四透镜的后焦面与所述显微物镜的前焦面重合。所述第三光阑位于所述第三透镜的后焦面处，通过改变所述第二光束的通光孔径来调节所述第四光束在待测目标表面的照明范围。
[0014]进一步地，在本专利技术的一些实施例中，所述第三光阑中设有滤色镜轮，用于对所述第二光束进行工作波段的滤波，以产生属于工作波段的第三光束。
[0015]进一步地，在本专利技术的一些实施例中，所述原始光源选用190nm~2500nm的宽光谱范围的LDLS光源，其发光体半径小于0.2mm。
[0016]此外，根据本专利技术的第二方面提供的显微镜成像系统包括分光片、显微镜照明系统以及相机。所述分光片以预设角度安装于所述相机、待测目标及本专利技术的第一方面提供的显微镜照明系统之间，用于将所述显微镜照明系统输出的第三光束引入所述相机对所述待测目标的成像光路。所述显微镜照明系统经由所述分光片的第一表面向所述显微物镜输出满足其所需的目标光学扩展量的第三光束，再经由所述显微物镜向所述待测目标输出符合其目标照度分布的第四光束。所述相机经由所述分光片的第二表面及所述显微物镜，获取所述第四光束在待测目标的反射光，以生成待测目标的图像。
[0017]进一步地，在本专利技术的一些实施例中，所述显微镜成像系统还包括二向色镜及自动对焦系统。所述二向色镜以预设角度安装于所述分光片、所述显微物镜及所述自动对焦系统之间，用于选择性透过成像波段的光束，并本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种显微镜照明系统，其特征在于，包括：原始光源，用于提供目标光谱范围的第一光束；光学扩展量扩大模块，位于所述原始光源的后端，包括准直透镜及复眼透镜，其中，所述准直透镜的焦距是根据所述准直透镜及所述复眼透镜的预设直径以及所述原始光源的第一数值孔径确定，所述复眼透镜中包括个单元透镜，所述单元透镜的数量、焦距及直径是根据显微物镜的设计物方半线视场HFOV、最大设计数值孔径及所述预设直径来确定，所述光学扩展量扩大模块用于将所述第一光束的原始光学扩展量扩大到满足所述显微物镜所需的目标光学扩展量，并输出第二光束；以及柯勒照明模块，位于所述光学扩展量扩大模块的后端，用于对所述第二光束进行匀光处理，以向后端的所述显微物镜提供所述目标光学扩展量的第三光束，并经由所述显微物镜向待测目标的表面提供符合目标照度分布的第四光束。2.如权利要求1所述的显微镜照明系统，其特征在于，确定所述复眼透镜中单元透镜的数量、焦距及直径的步骤包括：根据所述设计物方半线视场HFOV及所述最大设计数值孔径，确定充分照明所述显微物镜所需的目标光学扩展量；根据所述预设直径，确定所述原始光源经过所述光学扩展量扩大模块处理后在其后焦面处形成的虚拟光源的半径；根据所述目标光学扩展量及所述虚拟光源的半径，确定所述复眼透镜的总数值孔径；以及根据所述总数值孔径及所述预设直径，确定所述单元透镜的数量、焦距和直径。3.如权利要求1所述的显微镜照明系统，其特征在于，所述柯勒照明模块中包括至少两个透镜，其中，位于所述柯勒照明模块的输入端的第一透镜的前焦面与所述光学扩展量扩大模块的后焦面重合，而位于所述柯勒照明模块的输出端的第二透镜的后焦面与所述显微物镜的前焦面重合，以将所述光学扩展量扩大模块形成的第一光源转换成满足所述目标光学扩展量及所述目标照度分布的第二光源。4.如权利要求3所述的显微镜照明系统，其特征在于，所述柯勒照明模块中还包括第一
光阑，其中，所述第一光阑位于所述第一透镜的后焦面处，通过改变所述第二光束的通光孔径来调节所述第四光束在所述待测目标表面的照明范围。5.如权利要求4所述的显微镜照明系统，其特征在于，所述第一光阑中设有滤色镜轮，用于对所述第二光束进行工作波段的滤波，以产生属于所述工作波段的第三光束。6.如权利要求3所述的显微镜照明系统，其特征在于，所述柯勒照明模块中还包括第二光阑及第三透镜，其中，所述第二透镜的后焦面与所述第三透镜...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨浩哲，包建，相春昌，
申请(专利权)人：睿励科学仪器上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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