本发明专利技术公开一种样品的检测装置，包括：辐射源，用于导引光辐射到样品的表面的区域上；多个图像传感器，被配置来接收从所述区域散射到不同的各角度范围内的辐射以形成所述区域的各图像；图像处理器，用于处理各图像中的至少一个以检测所述表面上的缺陷；汇聚光学装置，包括：多个物镜，分别与一个图像传感器关联从而捕获从所述表面散射的各自角度范围内的辐射并把捕获的辐射传送到所述一个图像传感器，其中物镜具有各自的光轴，光轴以各自的倾斜角度与所述表面相交；多个倾斜校正单元，分别与物镜关联并且所述多个校正单元用于校准各倾斜角度以产生实质上无畸变的中间图像；多个聚焦光学装置，光学地连接以将中间图像聚焦在所述图像传感器上。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光学检测，特别地涉及一种用于如半导体晶圆片的固态表面检测，以及固态表面上特征和缺陷检测的方法和装置。
技术介绍
在半导体设备制造中，光学检测通常被用来检测晶圆片表面的缺陷，如污染颗粒， 划伤以及材料层残留物。上述缺陷能导致设备失效，从而切实影响生产收益。因此，在生产过程的不同阶段中为确保清洁和质量，需要对图案化和未图案化的晶圆片进行仔细的检测。检测半导体晶圆片的一个通常使用的方法是用一束激光扫描晶圆片表面，测量从每一光束入射点散射回来的光。这样的一种基于暗场散射检测的方法在美国专利 6，366，690中由Smilansky等人提出，其阐述在这里被引用。Smilansky等人描述了一个基于光学检测头的晶圆片检测系统。该光学检测头包括一个激光头和许多由围绕激光头排列的光纤聚光器驱动的光传感器。此光学头被置于晶圆片上方，晶圆片被平移和旋转来使光束可以扫描到整个表面。传感器可检测同时从该表面散射到不同角方向的光，并被光纤的位置确定。这样，每次一个象素，沿螺旋路径，整个晶圆片表面被扫描。另一个在这里被引用的暗场晶圆片检测系统是Marxer等人在美国专利 6，271，916中所描述的。在此系统中，一激光束以法线方向射向晶圆片表面并沿螺旋路径扫描表面。一个椭圆形镜子被用来汇聚从表面散射出的远法线方向的激光射线。尤佳地，在第一个角范围内的散射光线被一个检测器汇聚，而在第二个角度范围内的散射光线被另一个检测器所汇聚。不同的检测器信号被用来区分大缺陷和小缺陷。一更进一步的基于此方法的缺陷检测系统是Vaez-Iravani等在美国专利 6，271，916中所描述的。其中，不同的宽/窄角度汇聚通道被采用。通过比较来自窄汇聚通道和宽汇聚通道的信号来区分微划伤和颗粒。前向散射也可以被汇聚并用于此目的。散射强度也可以进一步用具有单极化和多极化发射的顺序照明来测量。Chuang等在6，392，793号美国专利中描述了一个具有高数值孔径(NA)的成像系统，其阐述被本专利技术所引用。该系统基于一个用于汇聚一定角度内的反射、衍射、散射光线的反折射平面镜和透镜组。该系统有几种应用，包括用于暗场成像。Kinney等在5，909，276号美国专利中描述了一个用于检测颗粒和缺陷的光学检测模块和方法，其阐述被本专利技术所引用。该模块包括一个光源，其以入射余角照射待检表面。一透镜用于收集由表面缺陷引起的散射到光路外的非预期的反射光线。一个透镜焦平面上的光电检测器阵列来接收这些散射的光线。此阵列上的每一个象素对应表面上的一个区域，而这些大量的象素就构成了一个覆盖整个表面的视场。由于波束幅度的强自校正，光斑(speckle)效应在使用相干照射(coherentillumination)的成像系统中是人所共知的。在基于等波幅激光照射的典型相干照射系统中，激光束被通过一个旋转的扩散体，此扩散体减小了自校正，从而减小了相应的光斑。可以选择地，激光束可以被通过一个不等长的光纤束，正如Suganuma在6，249, 381号美国专利中所描述的，其阐述被本专利技术所引用。可以在光路上设置两束光纤来进一步增强去光斑效果，如Karpol等在美国专利申请发布US 2002/0067478A1中所述。Karpol等被指定为本专利申请的受让人，且他的阐述被本专利技术所引用。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了用于照射例如一个半导体晶圆片的样品表面的改进的方法和装置，其使这样的表面可以以高分辨率和高数据收集率被检测。在这些实施例中，一个检测系统包括一个用来照射待检表面区域的高强度光发射源，典型为一脉冲激射束。一个或多个检测器阵列被配置来接收表面区域的散射线并分别成像。在本专利技术的一些实施例中，在脉冲激光射束入射到表面之前要进行处理，以消弱通常由射束的相干性引起的光斑。在这些实施例中应用的光斑消弱子系统在可以短至IOns 的激光脉冲的持续时间内，以新颖的方法得到了非常低的光斑对比(在样品表面照射区域内的亮度变化低至1%)。在一些实施例中，光斑对比是通过使激光射束通过不同长度的光纤束而消弱的。 其中的一个实施例中，光线束中包含不同长度的多模光纤。在另一个实施例中，可以端对端地连接两束光纤。在获得想要的光斑消弱程度的情况下，与使用单一光纤束相比，这样的用法充分减少了每束光纤必需包含的光纤数量。在另一个实施例中，光斑消弱子系统包含一个高速扫描器，通常以高速声光变化器为基础，它可以以足够的速度扫描目标平面(如样品表面)上脉冲激光束的入射角度来获得想要的光斑消弱程度。在本专利技术的一些实施例中，激光源被配置为至少发射两种不同波长的射线，这样表面的散射特性可以同时用两种波长来评估。用一个光学开关把激光射束导引至所述表面，不同波长的射束可以同时导引或单独导弓丨，以同样的角度或不同的角度，入射到所述表面的同一区域。光学开关允许射束被以法线角度和倾斜角度聚焦在所述表面上。照射子系统对法线射束和倾斜射束进行整形，使两个射束照射在表面上的区域充分相同。根据本专利技术的一个实施例，产生光射线的装置包括一个激光器，同时以多横向振荡模式工作来产生一个以第一个光斑对比为特点的输入射束；以及用于混合输入射束的横向振荡模式的光学装置，来产生具有远小于第一光斑对比的第二光斑对比的输出射束。在一个上述的实施例中，所述的光学装置包括一个扩射器，和包括至少一束长度各自不同的多模光纤的光学装置。通常，其中的激光器的特点在于射束发散率为M2，且其中的第二光斑对比小于第一光斑对比M2倍。用一个扩射器使激光的横向振荡模式变得不规则之后，激光射束的光斑对比被减小了 M2倍。经过所述的光线束，光斑对比被进一步减小了激光纵模数和光纤数中较小的一个数值的平方根倍。根据本专利技术的一个实施例，进一步提供出激光射束的光斑消弱装置，包括一个光学扫描器，用于扫描目标平面上的射束的入射角；以及输出光学装置，用于引导从扫描器输出的射束以使此射束照射到一个包括不同角度的范围内的单一目标平面区域，以对射线进行去相关。通常，激光射线包含持续时间短于1μ s的脉冲，且其中的光学扫描器用足够的速度扫描射束来把所述区域上形成的光斑对比减小到小于10%。更佳地，光学扫描器用足够的速度扫描射束来把所述区域上形成的光斑对比减小到小于左右。在一些实施例中，所述的光学扫描器包含一个光电扫描器，其反射一部分发生衍射的激射束并扫描不同角度范围内的此部分反射过的射束。在其中的一个实施例中，所述的光电扫描器包含一个声光变化器；以及一个驱动电路，其给变化器提供被频率啁啾的脉冲来扫描反射的射束。根据本专利技术的一个实施例，另外提供一种样品光学检测装置，包括一个检测器组件，其被配置来捕获某区域的图像；一个激光源，用于产生分别具有第一波长和第二波长的第一射束和第二射束；以及—个照射模块，用来导引第一射束和第二射束照射所述样品的所述区域，照射模块包含一个光学开关，可以同时独立地控制第一射束和第二射束使每个射束以法线方向或倾斜方向照射所述区域。在一个实施例中，所述的光学开关被配置来导引第一射束以法向方向入射到所述表面，而导引第二射束以倾斜方向入射到所述表面。通常地，所述的照射模块包含中继光学装置，其用来导引倾斜入射到表面的射束以使第一射束和第二射束以充分相同的几何轮廓照射到所述表面的所述区域。另外本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：伦·纳弗塔立，艾麦夏·捷塔，翰·菲德门，都伦·休汉，吉尔·布莱，
申请(专利权)人：应用材料以色列公司，应用材料公司，
类型：发明
国别省市：
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