[发明专利]光学检验系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学检验系统及方法。

受检验的对象大体上可为任何类型的对象；而且，特别地，可以是半导体晶片。在半导体晶片应用中，本发明针对所谓的宏缺陷检验。

背景技术

半导体电路是通过在平坦的半导体晶片基板上使用微影法形成微图案化结构而制成的。晶片基板的直径可以约为300毫米，其中，数百个电路会被排列在通常直径为数毫米至数十毫米量级的单个染料(dye)上，其中，半导体电路的该结构可以具有0.1微米以下的尺寸。希望在半导体制造的早期阶段检测出已制造的图案中的缺陷以及制造工艺的缺失。已知有数种技术用来检验半导体基板。

图1为旨在检测0.1微米及以下尺寸的最小图案化结构中的缺陷的微缺陷检验系统的示意性示意图。图1示意性地显示了晶片1，其具有形成在其表面上的矩形染料3的阵列。晶片1被安装在晶片平台5上，该晶片平台5被配置为相对于显微镜9的物镜7来平移与旋转该晶片。该显微镜包括图像传感器11、光源13以及分束器15。由该光源所产生的测量光束17的一部分从该分束器15处被反射，穿过物镜7，并由该物镜进行聚焦，用于照射晶片1的表面的一小部分。该晶片的被照射的这一小部分会进一步被成像在图像传感器11上，使得该晶片的表面的该一小部分的放大显微图像能够被检测到。将检测到的图像和该一小部分的所希望的图像相比较，便可检测该晶片上已制造的结构的缺陷或缺失。通过相对于该光学系统来平移该晶片，便可以检测该晶片表面的其它部分的图像。微缺陷检验方法(例如上面参考图1所示出的微缺陷检验方法)具有检测该已制造的半导体的小结构中的缺陷与缺失的优点；但是，由于要花费大量的时间来获得该晶片表面所有部分的图像，它们具有处理量低的缺点。其它已知的微缺陷检验方法包含激光扫描方法以及电子显微方法。

图2示出了宏缺陷检验系统，其中，晶片1表面上的包含多个染料3的较大部分或整个晶片表面被成像在图像传感器11上。由于可用图像传感器的大小通常小于该晶片上被成像区域的大小，所以，以19示意性示出的成像光学系统通常是缩小用光学系统。暗场光源21用来产生暗场照射光束22，其以锐角被导向该晶片表面，使得该入射的暗场照射光束的主要部分从该晶片表面处被反射，而被捕获到射束收集器23中。晶片表面上的缺陷(例如小颗粒或刮痕)会散射入射的暗场照射光，使得入射的暗场照射光被成像光学系统19收集并且可由图像传感器11检测到。另选地，或附加地，可以提供亮场光源25，用于产生入射到晶片表面上的亮场照射光束26，使得从晶片表面反射的亮场照射光束26的主要部分也由成像光学系统19收集并且由图像传感器11检测到。如上所示参照图2所解释的宏缺陷检验方法由于可以在短时间内获得晶片表面较大部分的图像，因此具有处理量高的优点；但是，由于可用图像传感器的有限的分辨率，它们具有无法检测晶片上的小的缺陷的缺点。再者，宏缺陷检验方法还能够检测在半导体晶片制造期间出现的大量可能的缺陷与缺失。

所以，需要一种可实现高处理量与高成像质量的光学宏缺陷检验系统及方法。

发明内容

本发明已经将上面的问题纳入考虑。

本发明的目的是提供一种可实现高处理量与高成像质量的光学检验系统与方法。

本发明的实施方式提供可实现高处理量与高成像质量的检验系统与方法。

本发明的特定实施方式提供用于光学检验已图案化和未图案化晶片的宏缺陷检验系统与方法。

本发明的实施方式提供了一种检验系统，其包括光学系统与图像检测器，该图像检测器具有设置在该光学系统的像平面的区域中的辐射敏感基板，其中，该光学系统与图像检测器被配置为：使得相对较大的物场被成像在辐射敏感基板上，其中，被成像在辐射敏感基板上的物场的直径大于晶片直径的0.6倍，其中，该晶片直径可以为300毫米或更大，如400毫米。在本文的其它实施方式中，该物场的直径可以大于晶片直径的0.7或0.8倍，或者相当于完整的晶片直径。

根据其它实施方式，物场的直径可以大于200毫米，大于250毫米，或是大于300毫米；而且从物平面到像平面的成像射束路径的总延伸长度小于1500毫米，小于1300毫米，小于1100毫米，或小于900毫米。根据其它实施方式，从物平面到像平面的成像射束路径的总延伸长度除以物场直径后可以小于6.0，尤其是，会小于5.0，而根据其它示例性实施方式，会小于4.0。