[发明专利]高NA大视场多接口显微物镜及晶圆缺陷检测系统

说明书

本发明公开了一种高NA大视场多接口显微物镜及晶圆缺陷检测系统，属于显微成像领域，高NA大视场多接口显微物镜包括集成壳体和内置于集成壳体末端的物镜本体；在集成壳体上设置照明光路接口、成像光路接口、自动对焦出入光路接口和照明能量检测光路接口；物镜本体采用高NA大视场平场超复消色差显微物镜。本申请的显微物镜采用带有多个外部光路接口的集成壳体与物镜本体，提高了光路接入的稳定性，减少了外部接线，采用高NA大视场的物镜，保证了成像质量，可以在晶圆级检测领域或光刻等领域推广应用。

技术领域

本发明属于显微物镜领域，具体涉及一种高NA大视场多接口显微物镜及晶圆缺陷检测系统。

背景技术

显微物镜是光学显微镜中最重要的部件，通过显微镜得到的样品信息很大程度上取决于显微物镜的成像性能。

随着科学技术的发展，对显微物镜提出了更大视场、更高像质的要求。如半导体领域的光刻机、晶圆量检测设备，均需用到高成像性能的显微物镜。然而，随着更高要求，传统显微物镜已不能满足当前需求。首先，传统物镜的图像采集及带来的后续时间长，常规NA不能打破这一局限；其次，某些元素设计只能在单个掩膜完成，对应常规NA物镜对成像窗口有所限制。

此外，对于晶圆级量检测设备，显微物镜需要连接多个光路，如照明光路、成像光路等，现有的显微物镜无此功能，导致连接端头复杂化。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高NA大视场多接口显微物镜及晶圆缺陷检测系统，其能解决传统显微物镜限制半导体量检测设备成像质量和产量受限的问题。

设计原理：显微物镜设计制造向着高数值孔径(NA)、大视场方向发展，其中共轭距离为无限远的显微物镜应用广泛。这类物镜由于镜筒透镜和前置透镜之间是平行光束，具有间距自由、装配调整方便，以及可任意加用滤光片、棱镜等一系列优点。本申请的方案基于高NA大视场显微物镜，结合平场复消色差显微物镜兼有平场物镜和复消色差物镜的特点，能够严格地校正轴上点的位置色差、球差和正弦差，又可以校正二级光谱，同时还能克服场曲缺陷，提高视场边缘成像质量，是晶圆量检测设计方案最理想的显微物镜。其次，对于外部光路的接入，采用集成化设计，将照明光路接口、成像光路接口、自动对焦光路接口、照明能量检测接口集成在显微物镜上，以此减少空间占用和外部接线。具体方案如下。

一种高NA大视场多接口显微物镜，包括集成壳体和内置于集成壳体末端的物镜本体；在所述集成壳体上设置照明光路接口、成像光路接口、自动对焦出入光路接口和照明能量检测光路接口；其中，所述物镜本体采用高NA大视场平场超复消色差显微物镜，其NA大于0.5；所述照明光路接口、成像光路接口、自动对焦出入光路接口和照明能量检测光路接口的内部设置对应的反射镜或半透半反镜，用于接入物镜本体的内部进出光路。

进一步的，在所述集成壳体的上与物镜本体内部的临接处设置外调单元，用于光阑调节或快接装配调节。

进一步的，在集成壳体的顶部或物镜本体与集成壳体的邻接处设置压电微调器，用于物镜本体或整个显微物镜的高度调节。

本发明还公开了一种晶圆缺陷检测系统，系统包括显微物镜、照明单元、成像单元、对焦单元、光强监测单元和晶圆运动台；所述显微物镜采用前述的高NA大视场多接口显微物镜，所述物镜本体的外部出入光路正对下方的晶圆运动台布置，所述照明光路接口与照明单元光路连接，所述成像光路接口与成像单元光路连接，所述自动对焦出入光路接口与所述对焦单元连接，所述照明能量检测光路接口与所述光强监测单元光路连接；其中，所述成像单元包括TD I传感器，所述光强监测单元采用能量探测器，用于检测成像光路的光照能量，照明单元采用宽光谱。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：本申请的显微物镜采用带有多个外部光路接口的集成壳体与物镜本体，提高了光路接入的稳定性，减少了外部接线，采用高NA大视场的物镜，保证了成像质量和图像采集的吞吐量，可以在晶圆级检测领域或光刻等领域推广应用。

附图说明