表面檢測(cè)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其涉及一種表面檢測(cè)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體集成電路或平板顯示的制備工藝中，為提高產(chǎn)品良率，污染控制是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。掩模版、硅片或玻璃基板等在進(jìn)行曝光前，都需要進(jìn)行污染(包括外來(lái)顆粒、指紋、劃痕、針孔等)檢測(cè)。
[0003]基于空間約束、成本及產(chǎn)率的綜合考慮，集成在光刻設(shè)備中的顆粒檢測(cè)裝置通常采用暗場(chǎng)散射測(cè)量技術(shù)，例如美國(guó)專(zhuān)利US8634054B2、US4999510所披露的技術(shù)方案，其檢測(cè)原理如圖1所示。光源1提供照明光束11傾斜入射到待測(cè)表面9，如果照射區(qū)域沒(méi)有顆粒，則鏡面反射光13將進(jìn)入吸光裝置7，探測(cè)系統(tǒng)4檢測(cè)不到光信號(hào)；當(dāng)照射區(qū)域存在顆粒8時(shí)，產(chǎn)生的部分散射光12將進(jìn)入探測(cè)系統(tǒng)4，根據(jù)探測(cè)到的光信號(hào)強(qiáng)弱來(lái)判斷顆粒的大小。
[0004]暗場(chǎng)散射測(cè)量系統(tǒng)可以探測(cè)遠(yuǎn)小于成像分辨率的顆粒，并且具有較高的靈敏度和對(duì)比度，但該技術(shù)面臨的問(wèn)題是光能利用率很低，光源1提供的光束在被反射或散射后，大量光能被吸光裝置7吸收掉。
[0005]另外，當(dāng)被檢測(cè)到的顆粒過(guò)小時(shí)，會(huì)導(dǎo)致散射光過(guò)弱(10微米的顆粒散射光約入射光的0.01% )，影響探測(cè)系統(tǒng)4的檢測(cè)和判斷。對(duì)此，在暗場(chǎng)散射測(cè)量系統(tǒng)中，為檢測(cè)到更小尺寸的顆粒，通常的方法是增強(qiáng)光源能量或提高探測(cè)器的靈敏度，但如此會(huì)導(dǎo)致成本的升聞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)【背景技術(shù)】中光能利用率低，對(duì)小顆粒反應(yīng)不夠靈敏等問(wèn)題，本發(fā)明提供一種表面檢測(cè)系統(tǒng)及方法，包括
[0007]載物臺(tái)，用于承載一待檢測(cè)物，所述載物臺(tái)能夠帶動(dòng)所述待檢測(cè)物移動(dòng)；
[0008]光源，用于投射光束至所述待檢測(cè)物表面；
[0009]探測(cè)單元，用于探測(cè)來(lái)自所述待檢測(cè)物表面的散射光；以及
[0010]回收單元，用于收集所述待檢測(cè)物表面的鏡面反射光，并將所述鏡面反射光再次投射至所述待檢測(cè)物表面。
[0011]可選的，所述表面檢測(cè)系統(tǒng)，還包括吸光單元，用于吸收所述待檢測(cè)物表面檢測(cè)完成后剩余的鏡面反射光。
[0012]可選的，所述表面檢測(cè)系統(tǒng)還包括光調(diào)整單元，設(shè)置于所述光源與所述載物臺(tái)之間，用于對(duì)所述光束進(jìn)行整形、擴(kuò)束及準(zhǔn)直。
[0013]可選的，所述光調(diào)整單元由多個(gè)透鏡組成。
[0014]可選的，所述探測(cè)單元包括:
[0015]成像鏡組，用于對(duì)散射光進(jìn)行成像；以及
[0016]探測(cè)器，連接所述成像鏡組，用于分析成像以檢測(cè)待測(cè)物表面的缺陷。
[0017]可選的，所述缺陷為顆粒、指紋、油污、刮傷、針孔等。
[0018]可選的，所述表面檢測(cè)系統(tǒng)還包括偏振分束器，設(shè)置于所述光源與所述載物臺(tái)之間，所述光源產(chǎn)生能通過(guò)所述偏振分束器的線偏振光，經(jīng)所述回收單元再次投射至所述待檢測(cè)物表面的鏡面反射光經(jīng)所述待檢測(cè)物表面產(chǎn)生二次鏡面反射光，所述偏振分束器將所述二次鏡面反射光反射至所述吸光單元。
[0019]可選的，所述回收單元包括四分之一波片及可使所述鏡面光按原路返回的反射器。
[0020]可選的，所述反射器為角錐棱鏡。
[0021]可選的，所述反射器通過(guò)凸透鏡和反射鏡實(shí)現(xiàn)將光束按原方向返回。
[0022]可選的，所述反射器為平面反射鏡。
[0023]可選的，所述光源為線偏振激光器。
[0024]可選的，所述光源包括LED光源及起偏器，用于產(chǎn)生線偏振光。
[0025]可選的，所光源包括鹵素?zé)艄庠醇捌鹌?，用于產(chǎn)生線偏振光。
[0026]本發(fā)明還提供一種表面檢測(cè)系統(tǒng)，包括:
[0027]載物臺(tái)，用于承載待檢測(cè)物，所述載物臺(tái)能夠帶動(dòng)所述待檢測(cè)物移動(dòng)；
[0028]光源，用于投射光束至所述待檢測(cè)物表面，形成第一照明視場(chǎng)；
[0029]η-1個(gè)回收單元，將所述待測(cè)物表面第一次反射的鏡面反射光依序進(jìn)行n-1次反射以照射所述待測(cè)物表面形成第二照明視場(chǎng)或第二至第η照明視場(chǎng)，η為大于1的自然數(shù)；當(dāng)η等于2時(shí)，僅形成第二照明單元，而當(dāng)η大于2時(shí)，在所述待測(cè)物表面形成第二至第η照明視場(chǎng)；
[0030]η個(gè)探測(cè)單元，用于分別探測(cè)所述η個(gè)照明視場(chǎng)內(nèi)所述待測(cè)物表面的衍射光。
[0031]可選的，所述回收單元是全反射棱鏡。
[0032]可選的，所述探測(cè)單元包括用于防止鏡面反射光的減弱的光強(qiáng)測(cè)定儀和增益單元，均設(shè)置于所述探測(cè)單元的內(nèi)部。
[0033]可選的，所述回收單元包括反射鏡和設(shè)置于所述反射鏡兩側(cè)的透鏡。
[0034]可選的，所述表面檢測(cè)系統(tǒng)還包括吸光單元，用于吸收所述第η個(gè)照明視場(chǎng)內(nèi)經(jīng)所述待測(cè)物表面所反射的鏡面反射光。
[0035]本發(fā)明還提供一種表面檢測(cè)方法，通過(guò)所述的表面檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，其包括以下步驟:
[0036]將待檢測(cè)物上載到載物臺(tái)；
[0037]打開(kāi)光源，光束投射到所述待檢測(cè)物表面，探測(cè)單元收集所述待檢測(cè)物表面的散射光，回收單元收集所述待檢測(cè)物表面的鏡面反射光，并將所述鏡面反射光再次投射至所述待檢測(cè)物表面；
[0038]通過(guò)所述載物臺(tái)的水平移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)所述待檢測(cè)物表面不同區(qū)域的檢測(cè)；
[0039]所述探測(cè)單元根據(jù)探測(cè)的散射光確定缺陷的尺寸及位置信息。
[0040]本發(fā)明提供的表面檢測(cè)系統(tǒng)包括載物臺(tái)、光源、探測(cè)單元和回收單元，所述回收單元用于收集所述待檢測(cè)物表面的鏡面反射光，并將所述鏡面反射光再次投射至所述待檢測(cè)物表面。相比于現(xiàn)有技術(shù)，經(jīng)待檢測(cè)物表面反射而被吸收的光得以再次利用，提高了光能利用率的同時(shí)，對(duì)待檢測(cè)物表面的再次投射也能提高探測(cè)的靈敏度。
【附圖說(shuō)明】
[0041]圖1為【背景技術(shù)】中顆粒檢測(cè)裝置的示意圖。
[0042]圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例所述表面檢測(cè)系統(tǒng)的意圖。
[0043]圖3為本發(fā)明第二實(shí)施例所述表面檢測(cè)系統(tǒng)的示意圖。
[0044]圖4為本發(fā)明第二實(shí)施例中成像鏡組結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0045]圖5為本發(fā)明一實(shí)施例所述表面檢測(cè)方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。根據(jù)下面說(shuō)明和權(quán)利要求書(shū)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用以方便、明晰地輔助說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
[0047]本發(fā)明的表面檢測(cè)系統(tǒng)用于對(duì)待側(cè)物表面的缺陷進(jìn)行檢測(cè)，缺陷可以為待測(cè)物表面的顆粒、指紋、油污、刮傷、針孔等，以下實(shí)施例即以檢測(cè)待測(cè)物表面顆粒為例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明表面檢測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)作機(jī)理。
[0048]實(shí)施例一
[0049]如圖2所示，本實(shí)施例的表面檢測(cè)系統(tǒng)包含光源10、載物臺(tái)200、光調(diào)整單元20、偏振分束器203、回收單元30、探測(cè)單元40以及吸光單元70。
[0050]載物臺(tái)200用于承載待檢測(cè)物90，同時(shí)載物臺(tái)200還包含相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(圖中未示出)，可以實(shí)現(xiàn)水平移動(dòng)，比如通過(guò)步進(jìn)或掃描運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0051]吸光單元70用于吸收顆粒檢測(cè)完成后剩余的鏡面反射光。光源10優(yōu)選線偏振激光器，其可提供高質(zhì)量的線偏振光101，例如能產(chǎn)生線偏振光的半導(dǎo)體激光器、光纖激光器等。光源10也可以選擇其他類(lèi)型光源，例如發(fā)光二極管(LEDs, light emitting d1des),鹵素?zé)舻?，此時(shí)光源10還包括起偏器(圖中未示出)，設(shè)置于所述光源10與所述載物臺(tái)200之間，也可實(shí)現(xiàn)輸出線偏振光101。
[0052]光調(diào)整單元20設(shè)置于所述光源10與所述載物臺(tái)200之間，用于提高光的質(zhì)量，比如實(shí)現(xiàn)光束的整形、擴(kuò)束及準(zhǔn)直。光調(diào)整單元20由多個(gè)透鏡組成，在本實(shí)施例中僅以其包括凸透鏡201和202為示例進(jìn)行圖示說(shuō)明，兩個(gè)凸透鏡的設(shè)置即可增加光的平行度，并擴(kuò)寬光束。具體的透鏡數(shù)量和種類(lèi)本發(fā)明不作限制。
[0053]偏振分束器203設(shè)置于所述光源10與所述載物臺(tái)200之間，更具體的說(shuō)是設(shè)置于光調(diào)整單元20與所述載物臺(tái)200之間，所述光源10產(chǎn)生能通過(guò)所述偏振分束器203的線偏振光101a、101b (假設(shè)線偏振光101a、101b為S偏振光)，同時(shí)偏振分束器203能使與線偏振光101a、101b偏振方向不同的線偏振光反射，比如垂直于線偏振光101a、101b的線偏振光(P偏振光)。
[0054]線偏振光101a和101b經(jīng)過(guò)偏振分束器203后，入射到待檢測(cè)物90的表面，對(duì)應(yīng)的鏡面反射光102a和102b入射到回收單元30?；厥諉卧?0包括波片301和可將光束按原方向返回的反射器302。
[0055]在本實(shí)施例中，波片301為四分之一波片，即偏振光在兩次通過(guò)所述波片301后，其偏振方向垂直于初始方向，如此能達(dá)到最好的效果，即能完全被偏振分束器203反射。
[0056]反射器302優(yōu)選角錐棱鏡,其包含三個(gè)相互垂直的反射面，入射光束在各個(gè)表面發(fā)生內(nèi)反射后產(chǎn)生與入射光束方向相反的光束，并且角錐棱鏡不受入射光角度的影響。
[0057]反射器302也可采用“貓眼”反射器，即通過(guò)凸透鏡和反射鏡實(shí)現(xiàn)將光束按原方向返回。所述反射器302也可以采用簡(jiǎn)單的平面反射鏡或棱鏡反射鏡等，對(duì)此本發(fā)明并不對(duì)反射器302作限制，只要其能夠?qū)㈢R面非反射光束按原路返回再次照射待測(cè)物90表面即可。
[0058]從回收單元30出來(lái)的反射光束103a和103b分別兩次經(jīng)過(guò)波片301 (四分之一波片)，其線偏振方向相對(duì)于102a和102b偏振方向(S偏振)發(fā)生90度旋轉(zhuǎn)，變?yōu)镻偏振光。103a和103b再次回射到待檢測(cè)物90的表面，形成的鏡面反射光104a和104b亦為P偏振光，其通過(guò)偏振分束器203反射后，進(jìn)入吸光裝置70。
[0059]探測(cè)單元40設(shè)置于所述載物臺(tái)200的上方，或其他非鏡面反射光方向。探測(cè)單元40包括