| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; |
| 专利有效性 | 公开 | 当前状态 | 公开 |
| 申请号 | CN202410197299.8 | 申请日 | 2024-02-22 |
| 公开(公告)号 | CN118533837A | 公开(公告)日 | 2024-08-23 |
| 申请人 | 瑟米莱伯有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | Z·T·基斯; M·纳吉; Z·安塔; L·杜达斯; G·奈杜德瓦利; | 第一发明人 | Z·T·基斯 |
| 权利人 | 瑟米莱伯有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 瑟米莱伯有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份： | 城市 | 当前专利权人所在城市： |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：匈牙利 | 邮编 | 当前专利权人邮编： |
| 主IPC国际分类 | G01N21/88 | 所有IPC国际分类 | G01N21/88 ; G01N21/95 ; G01N21/63 ; G01N21/01 ; G03B15/02 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 19 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 北京市中咨律师事务所 | 专利代理人 | 曹彩秀; 万柳军; |
| 摘要 | 本 发明 公开了一种用于样品的 光致发光 成像的方法和设备。该设备包括用于保持所述样品的样品架、用于发射第一光束的第一 光源 、第一对称扩束器、用于将第一光束成形并聚焦为样品的表面上的线的光束成形光学元件、第一相机、以及用于将第一光束引导到物镜上的第一成像二向色光学元件。用于样品的光致发光成像的方法包括以下步骤：在样品架上提供样品，产生第一光束，扩展所述第一光束，使第一光束成形为第一线，将第一光束聚焦到样品表面上的检测 位置 上，从而照射所述检测位置，在 像素 行上捕获响应于第一光束的所述照射而由样品发射的光致发光，以及用所述第一线基本上扫描所述样品的整个表面。 | ||
| 权利要求 | 1.一种用于样品(W)的光致发光成像的设备，包括： |
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| 说明书全文 | 用于半导体样品的光致发光成像方法和设备技术领域背景技术[0002] 光致发光成像是用于检验半导体样品——即用于检测晶圆表面上或材料内的缺陷——的公知方法。存在多种可商购的用于晶圆光致发光检验的系统。成像可以通过使用光电探测器的2D阵列来执行，例如CCD(电荷耦合器件)相机，或者通过扫描方法来执行，例如通过在单个行上照射晶圆并且通过具有多个检测器像素的线性阵列的线扫描相机来对被照射区域进行成像。 [0003] 美国专利第9,035,267号描述了用于2D区域成像和线扫描成像的多个不同的成像布置。其中，提出了具有长度为156mm、宽度为165μm的照明线的线扫描解决方案，其中，照明线由激光器的准直光束通过一对柱面透镜产生。这种配置产生了沿着线具有近似高斯强度分布的照明线。 [0004] 不均匀的照射强度分布导致不均匀的光致发光强度分布，其仅可以在有限程度上经由校准来校正，例如，如果照射沿着整条照明线足够强以产生可测量的光致发光光量，但是不足以强到达到饱和阈值或损坏样品。因此，不均匀的照射强度可以适合于相对低的分辨率和具有相对强的光致发光响应的样品，例如用于生产光伏电池的晶圆。所提到的约1652 μm的分辨率和约0.1至100W/cm的照明强度足以检测切割晶圆或在光伏电池制造的后续阶段中使用的晶圆上的缺陷。 [0005] 然而，在本征半导体、非本征半导体及化合物半导体中的某些种类的材料产生弱得多的光致发光响应，并且因此它们的光致发光成像需要高得多的照明强度。这种材料通常用于制造微电子器件，例如微芯片或存储单元。检验这种晶圆还需要更高的分辨率(大约十倍)，如果要保持每单位面积的扫描时间，则这进一步增加了必要的照明强度。因此，用于2 制造微观半导体器件的晶圆的高分辨率和高速扫描最终需要几kW/cm 的相当高的照明强度。在这种高强度下，应当注意不要超过样品的损坏阈值，因此重要的是提供均匀的强度分布并避免沿着照明线的强度尖峰。 [0006] 通过将相同的照明功率聚焦到较小的区域，同时相应地容纳成像系统以对被照明区域的紧邻区域成像并减少曝光时间，即增加检测器的读出频率，可以实现线扫描系统的分辨率的增加，同时保持扫描速度，即照明线和样品表面的相对速度。这种改进的限制是样品可以承受而不损坏和不饱和的最大强度。因此，对于给定的线宽和最大的安全强度，减少获取样品的完整图所需的时间的唯一方法是增加扫描线的长度。同时，该装置应该尽可能紧凑，例如，安装在625mm×900mm×265mm的空间内，同时其成本也应该保持合理。 [0007] 现有技术文献都没有教导用于提供具有均匀强度分布的这种高强度线照明的解决方案。虽然存在用于产生均匀的线照明的一般装置，诸如Powell透镜或具有微观表面特征的线发生器，但是实际上这些装置中没有一个足以通过它们自身产生必要的照明。 发明内容[0008] 根据前述内容，本发明的目的是消除或至少改善现有技术解决方案的缺点。更具体地说，本发明的目的是提供一种用于半导体晶圆/半导体晶片的高分辨率和高速光致发光成像的方法和设备，该半导体晶圆用于制造半导体器件，如微芯片或存储单元。 [0009] 上述目的通过开发根据权利要求1所述的设备来实现，根据本发明的设备的优选示例性实施例在权利要求2‑10中阐述，上述目的通过开发根据权利要求11的方法来进一步实现，该方法的优选变型在权利要求11‑19中阐述。附图说明 [0010] 下面参照附图详细描述本发明的设备及其操作的优选实施例，其中 [0011] 图1示出了根据本发明的设备的示例性实施例的简化功能示意图； [0012] 图2示出了根据本发明的设备的优选示例性实施例的简化功能示意图； [0013] 图3A从侧面示出了根据本发明的设备的照明支路之一的光学布置； [0014] 图3B从顶部示出了与图3A相同的照明支路的一部分的光学布置。 具体实施方式[0015] 图1示出了根据本发明的设备的示例性实施例的简化功能示意图。该设备包括用于保持待检验样品W的样品架H(也称为“样品保持器”)。样品W优选是整个晶圆，因此样品架H是晶圆架。或者，样品可以是例如半导体晶锭、一片晶圆，例如半片晶圆，或更小的、断裂的一片晶圆。 [0016] 该设备还包括用于致使所述样品W相对于该设备的一个或多个光学部件的相对运动的移动装置。优选地，所述移动装置是用于使所述样品架H相对于设备的其余部分移动的可移动平台。该设备包括第一光源1a，其优选地是窄带光源，优选地是激光器，最优选地是单模激光器，其在适于激发样品材料以产生光致发光(即，荧光或磷光)的波长上工作。优选地，所述第一光源1a具有包括532nm、808nm和976nm的组中的任何一个的发射波长。所述第一光源1a优选地是光纤耦合激光器。第一光源1a优选产生具有圆形光束轮廓和近似高斯强度分布的第一光束。在下文中，从第一光源1a到样品W的第一光束的路径被称为第一照明光路。 [0017] 从第一光源1a发射的第一光束被引导通过第一对称扩束器2a到达线发生器/光学直线发生器(line generator)5，第一对称扩束器2a产生对称扩展的第一光束，即具有圆形光束轮廓、高斯强度分布和不同于第一光束直径的光束。根据线发生器5的最佳光束输入参数来调整扩展光束的直径，在本说明书中，术语“圆形光束轮廓”的含义是在垂直于所述光束传播方向的平面中，光束以圆为界，并且圆的内部也被照射。光束的边界被认为是光束的2 一部分，其中光强度是强度最大值的1/e部分(约13.5％)，其中e是欧拉数。 [0018] 所述第一对称扩束器2a优选地包括两个平凸透镜和布置在平凸透镜之间的双凹透镜，其中所述透镜的凸表面和凹表面优选地具有圆柱对称性，例如，所述表面可以是球面、抛物面或双曲面。可以通过沿着光轴移动第一对称扩束器2a的一个或多个光学元件来调整扩展的程度。根据光源‑及其准直器‑和所选的线发生器发出的光束的参数，扩展可以是负的，即从扩束器2A输出的光束的直径可以小于输入光束的直径。在本说明书中，离开扩束器的光束被认为是经扩展的光束，而不涉及扩展的符号，因此，术语“扩展”可以意味着被准直的光束的直径要么增加要么减小。 [0019] 所述被对称扩展的第一光束被引导到线发生器5上，用于将光束成形为线性形状，该线性形状具有沿着线的近似均匀的强度分布，即所谓的“平顶”或“顶帽”光束轮廓。由于所述线具有大于零的厚度，因此可以认为是矩形，矩形的短边的长度等于所述线的厚度或宽度，而矩形的长边等于线的长度。因此，线发生器5增加了入射圆形光束在第一方向上的尺寸，即线的长度，而不改变光束在垂直于第一方向的第二方向上的尺寸，也就是说，光束在第二方向上的尺寸(即，线的宽度)将等于入射光束的直径。线发生器5优选由Powell透镜(也可称为“鲍威尔棱镜”)形成，与具有微特征的线发生器相比，通过光学系统的精确调节，允许以更可靠和可重复的方式产生具有均匀强度分布的线。从线发生器5出射的光沿着垂直于传播方向的第一轴线发散，并且沿着垂直于第一轴线和传播方向的第二轴线保持准直。第一和第二轴线由线发生器5限定。准直器6，例如聚焦透镜，被布置在线发生器5之后，以便使光束沿所述第一轴线准直，同时使其沿第二轴线聚焦。 [0020] 已经发现，通过优选实施例可以显著地减小对于远离光轴的光线的成像像差，其中准直器6由两个透镜而不是一个透镜形成，优选地由平凸透镜形成，所述平凸透镜优选地被布置成使得它们的平面表面面向线发生器5并且它们的凸面面向光传播的方向。 [0021] 从准直器6出射、沿第一轴线准直并沿第二轴线聚焦的光束可以通过物镜10被引导到样品W上，以产生照明线。这种解决方案在本领域中是已知的，并且遵循在大多数光学系统的设计期间应用的通过最小化相互作用的光学元件的数量来最小化光损耗的一般设计原理。所述物镜10将沿着第一轴线将光束聚焦到第一位置，并且沿着第二轴线将光束聚焦到第二位置，根据物镜10和准直器6之间的距离以及它们各自的焦距，第二位置比第一位置更靠近或更远离物镜10。在这种布置中，样品将被放置到第二位置，在该位置，光束沿第一轴线散焦，因此它将沿由于线发生器5的作用而具有均匀强度分布的光线照射样品，这种设置可以产生宽度为大约10‑20μm、但长度仅为大约1.0‑1.5mm的照明线。这种照射适合于扫描样品的单个线，如果仅需要部分采样，则这是足够的，但是利用这种照射创建晶圆表面的完整图将花费很长时间，因为必须扫描多个条带，例如在晶圆直径为150mm的情况下，需要100～150个条带。因此，使用较长的照明线以减少映射晶圆的整个表面所需的时间将是有利的。 [0022] 已经发现，在准直器6和物镜10之间设置场透镜8，使得场透镜8的焦平面与准直器6的焦平面重合，场透镜8可以用于不寻常的双重目的。一方面，它与准直器6一起沿着第二轴线起到扩束器的作用，因此允许沿着第二轴线照射物镜10的更大部分、优选地整个入瞳，允许沿着第二轴线产生更紧密的焦斑，即更细的线，下至物镜10在照射波长的衍射极限。另一方面，它将光束沿第一轴线聚焦到物镜10的后焦平面，因此物镜10使光束沿第一轴线准直，有效地作为扩束器与场透镜8一起沿所述第一轴线工作，从而提供根据物镜的放大率而增加的线长度。换句话说，在根据本发明的设备中，在准直器6和物镜10之间使用适当选择的场透镜8允许产生宽度接近光学元件的衍射极限的照明线，同时具有显著更大的长度，并最终允许每单位面积更快的扫描，或更具体地，允许晶圆的整个表面更快的扫描，而不牺牲分辨率。在上述说明中，第一和第二轴线被认为与光束有关，因此当光束的传播方向改变时，所述轴线的相应变换是必要的。 [0023] 总之，由于其独特的光束成形光学元件，根据本发明的设备能够产生具有均匀强度分布的相对长且细的照明线，所述光束成形光学元件由线发生器5、准直器6、场透镜8和物镜10的布置形成。 [0024] 根据本发明的设备还包括第一相机11a，用于检测由样品W发射并由物镜10收集的光致发光的光，第一相机11a包括至少一行光电探测器像素，优选地正好是一行光电探测器像素。优选地，选择光电探测器像素以响应于由待检验的样品W发射的光致发光的波长。例如，光电探测器像素可以是传统的硅基CCD像素，或者更优选地由InGaAs基光电二极管形成。在下文中，从样品W到第一相机11a的光致发光的光路被称为第一成像光路。 [0025] 根据本发明的设备优选包括第一成像二向色光学元件4i，用于将第一光束导向物镜10并因此导向样品W，以及用于将样品W发射的光致发光光导向第一相机11a。第一成像二向色光学元件4i可由长通二向色板形成，并且布置成使得它反射较短波长照明光的大部分强度，并透射较长波长光致发光的光。该优选实施例在附图中示出。或者，第一成像二向色光学元件4i可由短通二向色板形成，该短通二向色板布置成使得照明光通过，而使光致发光的光向第一相机11a反射。 [0026] 注意，图1仅示出了根据本发明的光学系统的示例性实施例的一般布置，而不是它们的实际取向和距离。在实际的设置中，一些部件优选地布置在与其他部件不同的平面中，并且因此，该设备优选地包括若干另外的反射镜和/或其他光学元件以在它们各自的光路上引导光束。 [0027] 在每个图中，相同的附图标记表示相同的部件。 [0028] 图2示出了根据本发明的设备的优选实施例的简化功能示意图。根据该优选实施例，该设备包括第一光源1a和第二光源1b。第一光源1a和所述第二光源1b优选地是窄带光源，优选地是激光器，最优选地是不同波长的单模激光器，用于激发样品W以产生光致发光，即荧光或磷光。具有多于一个光源的优点在于，由于不同的材料可以响应于不同的激发波长，因此该设备可以研究更多种的样品W。在下文中，从第二光源1b到样品W的第二光束的路径被称为第二照明光路。 [0029] 根据优选的示例性实施例，所述第一光源1a和所述第二光源1b是具有选自包括532nm、808nm和976nm的组的发射波长的激光器，优选地为532nm和808nm。优选地，第一光源 1a和第二光源1b是光纤耦合激光器。第一光源1a和第二光源2b可以产生圆形光束轮廓的第一光束和第二光束，这两个光束都具有高斯强度分布。 [0030] 从第一光源1a发射的第一光束被引导通过第一对称扩束器2a，其优选地包括两个平凸透镜和一个双凹透镜。由第二光源1b发射的第二光束被引导通过优选地包括两个平凸透镜和一个双凹透镜的第二扩束器2b。 [0031] 第一照明二向色光学元件4a布置在第一光束和第二光束的光路中，使得第一照明二向色光学元件4a反射第一光束和第二光束中的一者并且透射第一光束和第二光束中的另一者，使得第一光束和第二光束在离开第一照明二向色光学元件4a之后重合。第一照明二向色光学元件4a优选地是二向色板或二向色立方体。 [0032] 沿着第一和第二光束的光路，在第一照明二向色光学元件4a之后，即在第一和第二准直光束重合的位置处，线发生器5被布置成将光束成形为具有沿着线的近似均匀强度分布的线性形状，即所谓的“平顶”或“顶帽”光束轮廓。线发生器5优选由Powell棱镜形成，其与具有微特征的线发生器相比，通过光学系统的精确调节，允许以更可靠和可重复的方式产生具有均匀强度分布的线。从线发生器5出射的光沿着垂直于传播方向的第一轴线发散，并且沿着垂直于第一轴线和传播方向的第二轴线保持准直。第一和第二轴线由线发生器5限定。准直器6(例如聚焦透镜)被布置在线发生器5之后，以便使光束沿第一轴线准直，同时使其沿第二轴线聚焦。 [0033] 已经发现，如果准直器6由两个透镜而不是一个透镜形成，更具体地由两个消色差透镜、优选地是平凸消色差透镜形成，则可以减小远离光轴的光线的成像像差，所述平凸消色差透镜优选地被布置成使得它们的平面表面面向线发生器5并且它们的凸面面向光传播的方向。 [0034] 离开准直器6、沿第一轴线准直并沿第二轴线聚焦的光束可以通过物镜10被引导到样品上以产生照明线。这种解决方案在本领域中是已知的，并且遵循在大多数光学系统的设计期间应用的通过最小化相互作用的光学元件的数量来最小化光损耗的一般设计原理。所述物镜10将沿着第一轴线将光束聚焦到第一位置，并且沿着第二轴线将光束聚焦到第二位置，根据物镜10和准直器6之间的距离以及它们各自的焦距，第二位置比第一位置更靠近或更远离物镜10。在这种布置中，样品将被放置到第二位置，在该位置，光束沿第一轴线散焦，因此它将沿由于线发生器5的作用而具有均匀强度分布的线照射样品，这种设置可以产生宽度为大约10‑20μm、但长度仅为大约1.0‑1.5mm的照明线。这种照射适合于扫描样品的单个线，但是利用这种照射创建晶圆表面的全图将花费较长时间，因为必须扫描多个条带，例如在晶圆直径为150mm的情况下，需要100～150个条带。因此，使用较长的照明线以减少映射晶圆的整个表面所需的时间将是有利的。 [0035] 已经发现，在准直器6和物镜10之间设置有场透镜8，使得场透镜8的焦平面与准直器6的焦平面重合，场透镜8可以用于不寻常的双重目的。一方面，它与准直器6一起沿着第二轴线起到扩束器的作用，因此允许沿着第二轴线照射物镜10的更大部分、优选地整个入瞳，允许沿着第二轴线产生更紧密的焦斑，即更细的线，下至物镜10在照射波长的衍射极限。另一方面，它将光束沿第一轴线聚焦到物镜10的后焦平面，因此物镜10使光束沿第一轴线准直，有效地作为扩束器与场透镜8一起沿所述第一轴线工作，从而提供根据物镜的放大率而增加的线长度。换句话说，在根据本发明的设备中，在准直器6和物镜10之间使用适当选择的场透镜8允许产生宽度接近光学元件的衍射极限的照明线，同时具有显著更大的长度，并最终允许每单位面积更快的扫描，或更具体地，允许晶圆的整个表面更快的扫描，而不牺牲分辨率。在上述说明中，第一和第二轴线被认为与光束有关，因此当光束的传播方向改变时，所述轴线的相应变换是必要的。 [0036] 总之，由于其独特的光束成形光学元件，根据本发明的设备能够产生具有均匀强度分布的相对长且细的照明线，所述光束成形光学元件由线发生器5、准直器6、场透镜8和物镜10的布置形成。 [0037] 根据本发明的设备优选包括第一成像二向色光学元件4i，用于将第一光束和第二光束导向物镜10并因此导向晶圆W，以及用于将样品W发射的光致发光光导向第一相机11a。第一成像二向色光学元件4i可由长通二向色板形成，并且布置成使得波长较短的照明光的大部分被第一成像二向色光学元件4i反射，而波长较长的光致发光光穿过第一成像二向色光学元件4i。该优选实施例在附图中示出。或者，第一成像二向色光学元件4i可由短通二向色板形成，该短通二向色板布置成使得照明光通过，而使光致发光的光朝向第一相机11a被反射。 [0038] 根据优选实施例，该设备还包括用于发射第三光束的第三光源1c、用于将第三光束耦合到第一和第二光束的公共光路中的第二照明二向色光学元件4b、以及用于将从样品W反射的第三光源的光引向第二相机11b的第二成像二向色光学元件4ii。第三光源1c优选地是用于发射处于可见波长范围的一部分中的光的发光二极管，例如485‑525nm。在下文中，从第三光源1c到样品W的第三光束的路径被称为第三照明光路。第二相机11b适于检测第三光源1c的工作波长的光，并因此适于捕获样品的反射图像，例如用于识别某种缺陷，如划痕或灰尘颗粒。例如，第二相机11b可以是传统的CCD相机，优选地是仅具有单个线性CCD像素阵列的行扫描相机(也称为“线扫描相机”)。在下文中，从样品W到第二相机11a的反射光的路径被称为第二成像光路。 [0039] 该设备优选地包括用于准直第三光源1c的光的另一准直器(图中未示出)，所述准直器优选地与第三光源1c集成。优选地，一狭缝布置在第三光源1c的准直光束的光路中，第二照明二向色光学元件4b优选地在第一和第二光束的光路中布置在准直器6与场透镜8之间，以及在第三光束的光路中布置在狭缝与场透镜8之间，并且最终，被均匀照明的所述狭缝通过场透镜8和物镜10被成像到样品W上，从而产生均匀照明的第三线。第三线的厚度通常不是问题，因为反射成像不需要如光致发光成像那样高的照明强度。 [0040] 优选地，第二成像二向色光学元件4ii由长通二向色板形成，使得光致发光的光朝向第一相机11a通过，并且从样品W反射的第三光源1c的光朝向第二相机11b反射。第一成像二向色光学元件4i优选地选择成使得它不完全反射处于第三光源1c的波长的光，例如它在所述波长下具有大约0.9的反射率，意味着它反射所述波长上的90％的光，并且透射其余的光。反射成像不受激发光致发光的光的极低效率的影响，并且因此在第三光束的照明光路或成像光路内，甚至高达90％的光损失是可容忍的。例如，图2所示的构造导致反射成像光路中较高的光损耗，因为由样品W反射的大部分光由第一成像二向色光学元件4i朝向光源反射，并且所述光中仅有较小部分朝向第二成像二向色光学元件4ii和朝向第二相机11b通过。 [0041] 第三光束通过与第一和第二光束相同的光路被引导到样品W的表面上，使得第三光源在第一和第二光束附近照射样品W。这适合于在反射光下研究样品。可选地，狭缝可以选择性地插入到第三光源的准直器和第二照明二向色光学元件4b之间的光路中。将所述狭缝插入光路中和从光路中移除允许在用于扫描和照明物镜10的整个视场的线照明之间切换，这可以适合于拍摄物镜的整个视场的2D图像，尤其是当第二相机11b是2D相机时。 [0042] 注意，图2仅示出了根据本发明的光学系统的示例性实施例的一般布置，而不是它们的实际取向和距离。在实际的设置中，一些部件优选地布置在与其他部件不同的平面中，并且因此，该设备优选地包括若干另外的反射镜和/或其他光学元件以在它们各自的光路上引导光束。 [0043] 图3A示出了根据本发明的设备的优选实施例的光学元件的示意性布置和第一照明光路中的光线的图示。从现在开始，将关于在各个图中指示的坐标系来解释本发明。在图3A所示的实施例中，从第一光源1A发射的光由一个或多个反射镜引导到第一对称扩束器 2A，用于在垂直于传播方向的每个方向上将入射光束对称扩展到相同的程度。当具有圆柱对称性的光束沿对称扩束器的光轴进入对称扩束器时，光束的扩展被认为是对称的，导致具有圆柱对称性的光束从对称扩束器出射。第一对称扩束器2a优选地由两个平凸透镜和位于其间的双凹透镜形成，其中这些透镜的每个曲面可以是球面的。对称的光束扩展确保线发生器5接收具有适当直径的光束，用于将其强度分布改变为均匀分布。所述合适的光束直径取决于所选择的线发生器5，并且通常是线发生器5的一个边缘、多个边缘或其它表面特征的宽度的函数。 [0044] 该设备可选地还包括第一非对称扩束器3a，用于第一光束的非对称扩展，即，用于将光束沿着Y轴比沿着X轴扩展到更大的程度，更优选地，仅沿着Y轴扩展光束而不沿着X轴扩展光束。例如，第一非对称扩束器3a可以由两个柱面透镜形成，一个具有一个或两个凹面，另一个具有一个或两个凸面。这种不对称的光束扩展允许沿着其边缘的较长部分照射线发生器5，并且因此，线发生器的输出沿着Y轴将更厚(但仍然准直)，允许照射准直器6的更大的入瞳，并且导致准直器6的有效地更大的数值孔径，其沿着Y轴聚焦光束，最终导致允许更好的成像分辨率的更薄的照明线。 [0045] 可选地，为了相同的目的和以与第一不对称扩束器3a相同的原理操作，在第二对称扩束器2b和第一照明二向色光学元件4a之间，在第二照明光路中布置第二不对称扩束器(图中未示出)。优选地，第二照明光路包括与第一照明光路类似的光学元件，具有类似的布置，并且为了简明起见，不再进一步详细讨论。 [0046] 优选地，设备的移动/运动装置适于使所述样品W和设备的光学元件相对于彼此沿着X、Y和Z轴线性地移动。优选地，所述移动装置是所谓的XYZ台，用于使所述样品架H相对于所述设备的其余部分沿X、Y和Z轴线性移动。可选地，所述移动装置还可以适于使所述样品架H绕Y轴旋转。 [0047] 图3B从图3A所示的Y轴方向示出了第一照明二向色光学元件4a和第一成像二向色光学元件4i之间的光路的部分。准直的第一和第二光束通过第一照明用二向色光学元件4a被引导到朝向线发生器5的相同光路上。线发生器5改变入射光束，使得输出光束沿X轴发散，同时沿Y轴保持准直。然后，这些光束沿X轴准直，并由准直器6沿Y轴聚焦，由准直器6获得的光束可以直接或通过物镜10用于照射样品W，相反，根据本发明，通过与准直器6一起使用场透镜8，使得准直器6和场透镜的焦斑重合，可以实现更有利的配置。这样，物镜的更大的光瞳在X方向(Z方向，如果第一成像二向色光学元件如图中所示偏转光束)上被照射，允许光线的更紧密聚焦，即，样品W上的更细的照明线。同时，进入物镜10的光将沿着Y轴会聚，这确保了在物镜内不发生由于渐晕引起的光损失，并且还增加了在物镜10的前焦点处的线的长度。 [0048] 在整个说明书中，指定某些光学部件的术语，如“准直器”、“物镜”、“场透镜”或“透镜”旨在包括单个透镜或多于一个透镜的布置，例如用于校正色差或用于校正任何其他光学像差。因此，准直器6、场透镜8和物镜10中的任何一个或多个可以由多于一个透镜形成。此外，其中关于二向色光学元件讨论光传播方向或光学元件的布置，术语“朝向”包括经由光与另外的光学元件的自由传播、反射、折射、衍射或其他光学相互作用而导致指定的光学元件的任何光传播方向，并且不限于指定的光学元件的实际直接空间方向。 [0049] 根据本发明的方法包括：提供优选为晶圆的样品W，优选在可移动的平台上，产生第一光束；扩展第一光束；使第一光束成形为样品W表面上的检验位置上的第一(光)线；在像素行上捕获由样品W发射的光致发光；利用所述第一线基本上扫描所述样品W的整个表面，其中通过使用线发生器5、准直器6、场透镜8和物镜10的组合来执行将第一光束整形为第一线，其中通过一对透镜执行准直，并且另一对透镜用作场透镜8。考虑所述样品W相对于设备的光学元件的移动，并且因此，可以通过相对于样品W移动光学元件来实现所述移动。 [0050] 所述扫描优选地通过所述样品W与检验位置处的所述第一线沿着第一方向的第一相对运动来执行，所述第一方向与所述样品W的表面上的所述第一线形成大于0°、优选地大约90°的角度。所述第一移动可以是连续的或间歇性的。所述第一移动优选地伴随有第二移动，该第二移动在与所述第一移动形成大于0°、优选地大约90°的角度的方向上。所述第二移动可以是连续的或间歇性的。所述样品W的所述线性尺寸可以是例如圆形晶圆的直径或矩形晶圆的边长。 [0051] 优选地，Powell棱镜被用作线发生器。优选地，一对聚焦透镜用作准直器6，一对聚焦透镜用作场透镜。 [0052] 根据本发明方法的优选变型，产生第二光束，其被对称地扩展，并形成为聚焦到样品表面上的检验位置上的光线。通过与第一光束相同的线发生器5、准直器6、场透镜8和物镜10的组合来执行第二光束的成形/整形，其中一对消色差透镜用作准直器6，一对消色差透镜用作场透镜8。 [0053] 可选地，在将第一光束和/或第二光束成形为线之前，例如通过一对柱面透镜将第一光束和/或第二光束非对称地扩展。 [0054] 第一线和第二线分别具有第一长度和第二长度，其中所述第一长度和所述第二长度可以小于所述样品的最小线性尺寸，例如小于圆形晶圆的直径。 [0055] 通过布置样品使得照明线与样品的半径重合，并且通过围绕其中心连续旋转样品来扫描样品表面，并且沿着照明线性移动样品，从而以同心扫描模式间歇地扫描随后的同心环，或者连续地扫描样品表面，从而以螺旋扫描模式扫描样品表面。这种同心或螺旋扫描图案可以提供更短的扫描时间，即圆形样品比矩形样品具有更好的吞吐量。环可以经受适当的变换并被缝合在一起以形成单个笛卡尔图像。螺旋扫描的输出也可以利用适当的变换转换成样品表面的单个笛卡尔图像。或者，可以将检测到的像素值存储在极坐标系中而不进行转换。 [0056] 还可以通过将样品布置在照明线下方使得照明线接触样品的边缘、在垂直于照明线的方向上线性移动样品、然后在沿着照明线的方向上移动样品达等于或略小于照明线的长度的距离、并且重复这些步骤直到映射整个表面来执行映射样品的整个表面。原始扫描条带可以被拼接在一起以获得整个样品表面的单个图像。 [0057] 对于每个扫描图案，图案优选地自身重叠，即螺旋图案的随后的圈、随后的环或随后的矩形条带彼此重叠到可靠图像拼接所需的程度。 [0058] 根据本发明的方法优选地还包括产生第三光束，将所述第三光束引导到所述样品W的表面上，其中所述第三光束至少部分地被反射以产生反射的第三光束，然后捕获所述反射的第三光束的至少一部分以产生所述样品的反射图像。优选地，所述第三光束通过与第一光束相同的透镜8和相同的物镜10被引导到所述样品W的表面上。优选地，以与第一光束相同的方式，用第三光束扫描样品W的整个表面。 [0059] 尽管已经关于半导体样品，更具体地说是晶圆详细地解释了本发明的使用，但是在此应当注意，本发明可以用于由能够产生光致发光的材料制成的任何种类的平面样品，例如，具有或不具有附加层或其他微观结构的平板显示器工业的衬底也可以由本发明检验。在本说明书中，术语“晶圆”以广义使用，包括任何种类的薄片半导体材料，掺杂或未掺杂的硅或其它半导体材料，具有圆形、矩形或其它形状，标准尺寸例如300mm、150mm或75mm，或者甚至可能仅是这种晶圆的不规则片。 [0060] 附图标记列表： [0061] 1 第一光源 [0062] 1b 第二光源 [0063] 1c 第三光源 [0064] 2a 第一对称扩束器 [0065] 2b 第二对称扩束器 [0066] 3a 第一非对称扩束器 [0067] 4a 第一照明二向色光学元件 [0068] 4b 第二照明二向色光学元件 [0069] 4i 第一成像二向色光学元件 [0070] 4ii 第二成像二向色光学元件 [0071] 5 线发生器 [0072] 6 准直器 [0073] 8 场透镜 [0074] 10 物镜 [0075] 11a 第一相机 [0076] 11b 反射相机 |
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