[發(fā)明專(zhuān)利]一種寬譜線高分辨率光學(xué)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911394279.5
• 申請(qǐng)日: 2019-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113126311B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉鵬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 張家港中賀自動(dòng)化科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G02B27/58
• 分類(lèi)號(hào): G02B27/58;G02B27/00;G01N21/956
• 代理公司: 蘇州國(guó)誠(chéng)專(zhuān)利代理有限公司 32293
• 代理人: 楊淑霞

本發(fā)明提供一種寬譜線高分辨率光學(xué)系統(tǒng)，其包括：光源單元、照明單元、成像單元；光源單元包括：光源以及聚光元件，照明單元包括：勻光部件和第二照明鏡頭，經(jīng)過(guò)第二照明鏡頭的光束投射至第二照明面；成像單元包括：第一成像鏡頭，其包括依次設(shè)置的：第一成像鏡組、第二成像鏡組以及第三成像鏡組。本發(fā)明的寬譜線高分辨率光學(xué)系統(tǒng)區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，其檢測(cè)視場(chǎng)(FOV)較小時(shí)，數(shù)值孔徑(NA)比較大，接近于1，分辨率比較高；當(dāng)檢測(cè)視場(chǎng)(FOV)變大時(shí)，數(shù)值孔徑(NA)不會(huì)相應(yīng)減小，而是保持基本不變，其分辨率也會(huì)保持基本不變。(NA)*(FOV)會(huì)隨著(FOV)增大而按比例增大，實(shí)現(xiàn)高分辨率大視場(chǎng)的效果，最終實(shí)現(xiàn)高分辨率的快速檢測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種寬譜線高分辨率光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

LDSI(大規(guī)模集成電路)的半導(dǎo)體領(lǐng)域中，以光刻技術(shù)為核心的微細(xì)加工制造的技術(shù)難度最大。在LDSI的研發(fā)和制造過(guò)程中，需要對(duì)多種不同特性材質(zhì)的高精細(xì)線路圖形等實(shí)施多道高精度的光學(xué)檢測(cè)，而且在制造現(xiàn)場(chǎng)還有高穩(wěn)定性和高速檢測(cè)的需求。由于各類(lèi)光學(xué)檢測(cè)的信息量非常大，所以超大視野，高分辨率，及包括紫外波段在內(nèi)的寬譜線的光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，而且需求日益增強(qiáng)。

隨著半導(dǎo)體芯片及器件的集成密度提高，要求光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)具有更高的光學(xué)分辨率。決定光學(xué)分辨率主要因素是光波波長(zhǎng)和數(shù)值孔徑，所以為了提高光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的分辨率，光學(xué)系統(tǒng)的照明光源的波長(zhǎng)范圍日益變短，如近紫外光甚至是深紫外光；檢測(cè)物鏡的數(shù)值孔徑日益增大，趨近極限。在紫外波長(zhǎng)區(qū)域，尤其是200nm至450nm的深紫外波長(zhǎng)區(qū)域，普通光學(xué)材料的吸收很大，透光率很低，適用的光學(xué)材料受到很大限制，所以包括紫外波段在內(nèi)的寬譜線、大視場(chǎng)和高分辨率的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造變得非常困難。由于針對(duì)上述問(wèn)題的解決方案十分有限，所以急需提出切實(shí)的解決方案。普通的光學(xué)顯微鏡，檢測(cè)視場(chǎng)(FOV)較小時(shí)，數(shù)值孔徑(NA)比較大，接近于1，分辨率比較高；當(dāng)檢測(cè)視場(chǎng)(FOV)變大時(shí)，數(shù)值孔徑(NA)會(huì)相應(yīng)減小，分辨率也會(huì)隨之降低。(NA)*(FOV)基本保持大體不變。

同時(shí)，包括紫外在內(nèi)的寬譜線光源，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，輸出能量有限，尤其在選擇了波長(zhǎng)區(qū)域，或使用光瞳濾波器后，可以使用的能量進(jìn)一步減少。而且，包括紫外在內(nèi)的寬譜線圖像傳感器，同樣是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，靈敏度有限。

如何有效利用光源能量進(jìn)行檢測(cè)照明，如何設(shè)計(jì)制造高分辨率大視場(chǎng)寬譜線的光學(xué)成像系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)兩者的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，是業(yè)界亟待解決的重大課題。本發(fā)明為其提供解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種寬譜線高分辨率光學(xué)系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種寬譜線高分辨率光學(xué)系統(tǒng)，其適用于紫外波段，所述寬譜線高分辨率光學(xué)系統(tǒng)包括：光源單元、照明單元、成像單元；

所述光源單元包括：光源以及聚光元件，所述聚光元件將所述光源發(fā)出的光束匯聚到第一照明面，所述照明單元接受來(lái)自所述光源單元的光束，其包括：勻光部件和第二照明鏡頭，經(jīng)過(guò)所述第二照明鏡頭的光束投射至第二照明面；

所述第二照明鏡頭包括依次設(shè)置的：第一照明鏡組、照明孔徑光闌以及第二照明鏡組；

勻光部件包括可以相互切換的至少兩種，至少兩種勻光部件有不同幾何尺寸，對(duì)應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)物方視場(chǎng)FOV不同時(shí)，可獲得適配的照明條件；勻光部件切換時(shí)保持出口位置不變，勻光部件入口位置因?yàn)閹缀纬叽绮煌兓?/p>

來(lái)自所述光源單元的光束依次經(jīng)所述勻光部件和第二照明鏡頭投射于一物面上；

所述照明單元和成像單元之間還設(shè)置有光路分離元件；