CN102016554A - 光学检验系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种晶片检验系统，其具有亮场成像射束路径与暗场成像射束路径，用于获得完整300毫米晶片的亮场图像与暗场图像。该光学系统可用于进行远心成像并且具有低光学像差。所述亮场射束路径与暗场射束路径折叠，使得该系统能够被整合而用于占据具有小覆盖范围的小体积。

Description

光学检验系统及方法
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。
利用此种配置，可以使用沿其光轴具有较短纵向延伸长度的光学系统而获得晶片表面中大部分或完整晶片表面的图像。因而可以将该检验系统中的必要光学系统并入相对较小的体积之中，使得该系统能够轻易地被整合在半导体制造设施的既有工具链中。
根据本发明的实施方式，从晶片到检测器的成像是放大倍数小于1.0的缩小成像或缩减成像。
在具体实施方式中，该放大倍数小于0.25或小于0.20。
根据检验系统的某些实施方式，该系统包括亮场光源，而该光学系统包括被排列成用于提供成像射束路径与亮场照射射束路径的物镜与分束器。为此，这些组件会被排列成使得该物平面、物镜、分束器以及辐射敏感基板依此顺序被排列在该成像射束路径中，以及使得该分束器、物镜以及物平面依此顺序被排列在该亮场照射射束路径中。
利用此种设计，可以整合亮场照射光学系统或成像光学系统而不会显著增加被该系统占据的总体积；而且与整合了大型场成像与亮场照射的常规排列(例如图2中所示)相比，被该系统占据的总体积也不会显著增加。在本申请所使用的术语“亮场照射”表示这样的结构，其中，入射到平坦的基板表面上并且以相对于其镜面反射方向小于20°的角度在该表面处被散射的照射光线可以由该成像光学系统收集。另一方面，在本申请所使用的术语“暗场照射”表示这样的结构，其中，入射照射光线则必须以相对于它们的镜面反射方向大于30°被散射，以便由该成像光学系统收集。
根据本发明的实施方式，该检验系统包括：成像光学系统，用于将物场成像在图像检测器的辐射敏感基板上，且其中，该成像光学系统由具有正屈光力的物镜、具有负屈光力的第一透镜组、以及具有正屈光力的第二透镜组所组成，其中，该物镜、第一透镜组、以及第二透镜组依此顺序被排列在共同光轴中，且其中，该成像射束路径的光瞳平面位于第一透镜组和第二透镜组之间。
根据本文的实施方式，该物镜为具有两个透镜表面的单个非接合式透镜元件，其中，具有较大表面曲率的表面符合下面关系：透镜的自由直径除以具有较大曲率的表面的曲率半径后大于0.5，大于0.7，或大于0.9。此物镜具有高屈光力。需要高成像质量的常规成像应用会使用包括二个或多个透镜元件及/或接合式透镜元件的物镜来减少透镜的高屈光力所产生的色差和球面误差。根据本发明的该实施方式，大直径与高功率非接合式透镜元件产生的相对高的色差和非常高的球面误差由第一透镜组补偿。利用此种配置，可以保持高成像质量，同时让物镜有简易的结构。尤其是，在物场直径很大(例如300毫米及更大)以及物镜的直径必须略大于物场的直径的应用中，具有该尺寸的接合式透镜元件可能非常昂贵。由于物镜引入的色差及/或球面误差获得补偿，可以使用重量轻且廉价的单个透镜元件作为物镜。
根据本文的示例性实施方式，单个非接合式透镜元件具有球形透镜表面，并且，根据具体实施方式，其具有一个球形表面与一个平坦表面(具有无限大的曲率半径)。根据本文的具体实施方式，该单个透镜元件的弯曲表面朝向对象，而该平坦表面朝向图像检测器。
根据本发明的实施方式，该检验系统包括：对象支撑体，用于安装具有预定外周形状的对象；图像检测器与光学系统，用于将包含其外周的对象成像在图像检测器的辐射敏感基板上。该检验系统进一步包括亮场光源，用于供应入射在对象上的亮场照射光束，使得该对象的外周接收亮场照射光。该光学系统包括：物镜；第一透镜组、第二透镜组、以及第三透镜组；以及场开口。下面的元件会依照顺序被排列在成像射束路径中：物平面、物镜、第二透镜组、以及该图像检测器的辐射敏感基板。被成像在该辐射敏感基板上的物场具有大于300毫米的直径。进一步地，下面的元件会依照顺序被排列在亮场照射射束路径中：亮场光源、第三透镜组、第一场开口、第二透镜组、物镜、以及物平面。该亮场照射射束路径中的元件会被排列成让该对象的外周会接收低强度的亮场照射光，而该对象表面的内部则会接收高强度的亮场照射光。利用此种配置，还可以让该对象的外周在被检测的图像中非常明显，使得能够精确地决定该对象在该图像内的位置。接着，还可以建立该图像里面的位置和被附接至该对象的坐标系统中的对应位置之间精确的对应关系或转换。不过，对象外周通常会产生非常高的反射辐射强度，所以，本发明希望防止亮场照射光入射在对象的外周，用于避免过多的光强度入射在检测器上并且避免可能会劣化该对象表面的内部部分的图像质量的高杂散光强度。根据本发明此实施方式，外周会接收实质上很低的光强度，其足以在该被检测图像里面决定该对象的外周，而且光强度会在与该外周相隔一经过谨慎选择的距离内上升至其完全强度。
根据本发明的示例性实施方式，在3毫米至6毫米长度内，照射光强度会从被照射场外周处介于最大照射强度0.001与0.010倍之间的数值上升至大于最大照射强度0.900倍的数值。
根据本发明的实施方式，该检验系统提供成像射束路径与暗场照射射束路径，其中，该成像射束路径与该暗场照射射束路径会被设计成让物平面上的各射束路径的光线的角度变化非常低。这意味着，在该物平面上的给定位置处，入射暗场照射光会看来好像来自比较狭窄的锥体，而该锥体对该物平面里面的所有位置来说具有基本上相同的定向。同样地，在给定位置处从物平面发出的所有光线中，仅比较狭窄的锥体会被用来将物平面成像于检测器上，对物平面上的所有可能位置来说，对该锥体的定向基本上相同。
根据本文的示例性实施方式，整个物场的照射射束路径的主要光线的方向的变化小于5°。如本文中所使用的，主要光线代表射束路径中穿越其光轴上各个光学系统的光瞳平面的那些光线。
根据进一步的示例性实施方式，成像射束路径中主要光线的方向变化小于5°。
根据进一步的示例性实施方式，成像射束路径在物平面一侧上的数值孔径小于0.1，小于0.08，小于0.06，小于0.04，或小于0.02。本文所使用的术语“数值孔径”表示入射在所考虑的平面或从所考虑的平面处发出并且穿越各个光学系统的光线的最大锥体的顶角的正弦。
根据进一步的示例性实施方式，照射射束路径在物平面的一侧上的数值孔径小于0.1，小于0.08，小于0.06，小于0.04，或小于0.02。
具有远心暗场光源照射与远心成像射束路径的检验系统的优点是适合检验承载周期性结构的大型对象表面。该周期性结构可能会形成入射暗场照射光的布拉格光栅，使得入射光被衍射到成像光学系统所接收的方向中。该对象的多个区域会相对于照射射束路径满足布拉格条件，而成像射束路径接着会显示为亮度超过受检对象的特征的多个超广区域。这意味着位于满足布拉格条件的位置处的受检对象的特征元件并无法被检测。由于远心照射与成像射束路径，对于受检对象的整个表面，在入射光和用于成像的光之间实行基本上相同的角度调整。所以，实质上整个受检表面会符合或不符合布拉格条件。接着，绕着成像射束路径的光轴来旋转对象便可以改变该暗场照射光所看见的周期性结构的晶格周期，使得能够避免整个受检对象符合布拉格条件。因此，便能够检测到该受检对象的暗场图像，而不会因布拉格衍射遭到破坏。
根据本发明的示例性实施方式，该暗场照射射束路径包含射束收集器，用于吸收从该对象表面处被反射的暗场照射光。
根据本文的具体实施方式，该射束收集器包括第一光吸收部分与第二光吸收部分，其中，该第一光吸收部分被设置成在其表面上接收从受检对象处被反射的照射射束的一部分。射束收集器的第二光吸收部分则会被设置成使其会(在其表面上)接收从该第一光吸收部分的表面处被反射的照射光的一部分。该第一光吸收部分由透明的光吸收材料(例如暗玻璃)所制成。根据本发明的示例性实施方式，该吸收材料被配置成当强度I0的光入射在厚度为1毫米的平板上时，在200毫米至800毫米的波长范围内，透射过该平板的光的强度It满足下面的关系：1·10-7≤It/I0≤0.8。
根据进一步的示例性实施方式，第二光吸收部分同样由光吸收材料制成。根据进一步的示例性实施方式，第一光吸收部分及/或第二光吸收部分的光接收表面会承载抗反射涂层。
利用这种射束收集器，可以有效地吸收从对象处被反射的暗场照射光并且防止该检验系统的隔室里面有杂散光。入射在该第一光吸收部分上的光的主要部份会在该吸收材料的本体内被吸收，而且这些光中仅有一小部分从第一光吸收部分的表面处被反射并且接着由第二光吸收部分吸收。
根据本发明的进一步的实施方式，光学系统提供成像射束路径、亮场照射射束路径、以及暗场照射射束路径，其中，一个或更多个折叠式反射镜表面被设置在每一条射束路径中，用于实现整个系统占据小的总体积的目的。
根据示例性实施方式，成像射束路径包含物平面、物镜、第一折叠式反射镜、分束器、以及检测器的辐射敏感表面；亮场照射射束路径包含亮场光源、分束器、第一折叠式反射镜、物镜、以及物平面；而暗场照射射束路径包含暗场光源、投射透镜、第二折叠式反射镜、物平面、以及射束收集器。根据本文的示例性实施方式，当被投射在平行于物平面的平面来看时，在位于第一反射镜与分束器之间的部分中的成像射束路径的光轴和位于第二反射镜与射束收集器之间的部分中的暗场照射射束路径的光轴之间的角度小于70°。
根据本文的示例性实施方式，分束器位于离投射透镜比离射束收集器更近的位置。根据本文的进一步示例性实施方式，暗场光源位于离射束收集器比离分束器更近的位置。
根据进一步示例性实施方式，该系统包括对象供应设备，用于将对象加载到该系统中。此供应设备被配置成用于在装载方向平移该对象，其中，当从被投射在平行于物平面的平面看时，该装载方向和暗场照射射束路径中位于第三反射镜与射束收集器之间的部分之间的角度小于装载方向和成像射束路径中位于第一折叠式反射镜与分束器之间的部分之间的角度。
根据本发明的进一步实施方式，该检验系统在存在可能由该检验系统本身的组件诱发或是由该检验系统外部的振动源诱发的振动的情况下仍会保持高成像质量。
根据本文的实施方式，该检验系统包括用于支撑该系统所有组件的共同基底结构，其中，光学系统会提供包含物平面、物镜、第一折叠式反射镜、分束器、以及检测器的辐射敏感表面的成像射束路径，以及包括亮场光源、分束器、第一折叠式反射镜、物镜、以及物平面的亮场照射射束路径，且其中，物镜的框架与第一折叠式反射镜的框架中至少之一会被安装于第一光学系统载体并且由其承载，该第一光学系统载体则会被安装于该基底并且由其承载。
根据本文的示例性实施方式，该图像检测器会被安装于该物镜的框架及/或该第一反射镜的框架并且由其承载。其优点是可以形成坚固的支撑链，用于支撑从该物镜与该第一折叠式反射镜经过该分束器至该检测器的成像射束路径中的器件的结构。
根据进一步示例性实施方式，光学系统会提供包含暗场光源的暗场照射射束路径，该暗场光源会被安装于第二光学系统载体并且由其承载，该第二光学系统载体则会被安装于该基底并且由其承载。该第一载体与第二载体会被共同安装于该基底上，但却是不会彼此连接的分离机械式结构。此种排列的优点可以是源自于该暗场光源的冷却系统的振动将不会直接诱发物镜及/或第一折叠式反射镜的振动。
根据进一步示例性实施方式，被排列成用于安装待检验对象的对象支撑体会被安装于该共同基底并且由其承载，而不会进一步机械连接至第一载体或第二载体。
附图说明
本发明的前述和其它有益地特征将从如下参照附图对本发明示例性实施方式的详细说明中变得更加明显。应该注意的是，并非本发明的所有可能的实施方式都必须呈现经本文确定的每一项优点或某一项优点。
图1为常规的微缺陷检验系统的示意性示意图；
图2为常规的宏缺陷检验系统的示意性示意图；
图3为根据本发明实施方式的宏缺陷检验系统的示意性示意图；
图4为图3中示意性示出的实施方式的成像射束路径的示意图；
图5为图3中示意性示出了实施方式中的亮场照射射束路径的示意图；
图6为利用图5中所示的射束路径所实现的亮场光强度的示意性示意图；
图7为图3中示意性示出的系统中的暗场照射射束路径的示意图；
图8为图3中示意性示出的系统中的成像射束路径与暗场照射射束路径的特性的示意性示意图；
图9为可利用常规的检验系统得到的暗场图像；
图10为利用根据本发明实施方式的检验系统得到的暗场图像；
图11为图3中示意性示出的系统的示意性侧视图；
图12为图3中示意性示出的系统的示意性立视图(elevational view)；以及
图13为图3中示意性示出的系统的示意性透视图。
具体实施方式
在下面描述的示例性实施方式中，具有相同功能与结构的组件会尽可能以相同的参考标号的表示。所以，为了解特定实施方式中单个组件的特征，应该参考本发明其它实施方式和发明内容的说明。
图3为根据本发明实施方式的宏缺陷检验系统的示意性示意图。
系统31被设计为获得半导体晶片35表面33的图像。在该实施方式中，晶片35为当前半导体制造中所使用的、直径约300毫米的晶片。不过，本发明并不受限于这样的晶片直径，可以应用其它晶片直径，例如未来可能使用的400毫米或更大。并且，本发明通常可用于检验其它对象，该其它对象可以不同于半导体晶片，并可包括如数据载体、生物样本、化学处理系统等的对象。
晶片35被安装在对象支撑体36上，使得其表面33被设置在系统31的成像射束路径39的物平面37中。该成像射束路径39被配置且被设计成将晶片35的整个表面33成像在图像检测器43的辐射敏感基板41上。为此目的，成像射束路径39包括：物镜45；折射镜(folding mirror)47；以49总括表示的第一透镜组；分束器51；以53总括表示的第二透镜组以及图像检测器43的辐射敏感表面41。成像射束路径39在物平面37侧上为远心的，而且在其与辐射敏感表面41一致的像平面侧上同样为远心的。由于物平面37侧上的远心特性，物镜45的直径会大于晶片表面33的直径。但是，在不需要物平面37侧上的远心特性的实施方式中，则可以使用直径减小的物镜。进一步地，在图3中示意性示出的实施方式中，物镜45被表示为单个的非接合式透镜元件，其具有朝向物平面37的凸表面55以及朝向像平面41的大致平坦的表面57。应该注意的是，本发明的其它实施方式可以包括其它类型物镜，所述其它类型物镜可以包括具有两个弯曲表面的单个透镜元件并可能包括接合式透镜元件；而且其它物镜还可以包括二个或更多个透镜元件。
虽然物镜45具有正屈光力，透镜组49却具有负屈光力，透镜组53则具有正屈光力，而分束器51则被设置在第一透镜组49与第二透镜组53之间的空间中。
分束器51具有将成像射束路径39与亮场照射射束路径59分开的功能。该亮场照射射束路径59包括：亮场光源61，可以包括一个或更多个单独的透镜元件的准直透镜63，以及反射镜65。该示例性实施方式中的光源61为氙弧灯，其具有35瓦的功率并且会发出宽光谱范围的光。灯61具有窗口，该窗口具有IR滤镜功能，使得波长在800纳米以上的光基本上不会朝着晶片35透射。从反射镜65反射后的光被耦合至光纤67中，光纤67是挠性的并且允许安装亮场照射光源61，使得由光源61的冷却系统所诱发的振动从亮场照射系统的其余部分与成像系统中消除。
从光纤67发出的亮场照射光在其进入光学元件组73之前先由透镜组69进行准直，并从两个反射镜70、71处反射。光学元件组73具有对亮场照射光束进行成形的功能，使得开口(aperture)75会被均匀地照射。为此目的，透镜组73包括透镜以及一个或更多个光学积分器，该一个或更多个光学积分器可以包括复眼透镜(fly eye lens)和/或玻璃棒。开口75为场开口，限定了物平面37的用亮场照射光照射的部分。为此目的，亮场照射光学系统被配置成使得场开口75在晶片表面33(晶片表面33与成像射束路径的物平面37相一致)上成像。已经穿过场开口75的亮场照射光由透镜组77进行操纵，从反射镜79被反射，穿过分束器51与透镜组49，并且从反射镜47反射且穿过物镜45，以入射到物平面37上。
在图3中所示的实施方式中，亮场照射射束路径59穿过分束器51，而成像射束路径39从分束器51被反射。并且，分束器51由具有两个光学表面的平板制成，其中，一个表面载有半反射涂层，用于反射成像射束路径。这样确定分束器51的平板的方向：使得反射表面朝向物平面37。这样的优点是成像射束路径从分束器被反射，而不穿越或进入分束器51的平板，使得平板的透明介质或在其表面处的折射不损害成像质量。
但是，在本发明的其它实施方式中，可以将亮场照射射束路径与成像射束路径排列成让成像射束路径穿越分束器，而亮场照射射束路径从分束器处被反射。
检验系统31的光学系统进一步提供了暗场照射射束路径81。该暗场照射射束路径包括高功率宽波段光源83，在本实施方式中，该高功率宽波段光源83为具有1500瓦电功率的氙弧灯。从光源83处发出的光由一个或更多个透镜85准直并且从反射镜87和88处被反射，反射镜87与88具有下面两项功能：折叠射束路径，以及通过使频谱中的长波长成分(例如红外光)穿过反射镜87使得它们不再包含在提供给对象表面33的暗场照射光中来对暗场照射光的频谱进行成形。
暗场照射射束路径81还包括光操纵光学系统89以及反射镜91与92，用于均匀地照射开口93。为此目的，光学系统89包括透镜以及诸如复眼透镜及玻璃棒的光学积分器。开口93限定了物平面37的用暗场照射光照射的部分。为此目的，使用透镜组95与投射透镜97将开口93成像在靠近晶片表面33的区域内，其中，该射束路径再次由反射镜99、101、以及103折叠。
从图3可以明显看出，当暗场照射射束入射到物平面37上时，晶片表面33或成像射束路径的物平面37被定向成相对于暗场照射射束路径的光轴形成锐角。此外，晶片表面33的由最大强度的暗场照射射束照射的部分应该不包含晶片的外周，因为这会产生可观的量的杂散光，该杂散光可能会进入图像检测器43并且劣化由该图像检测器检测的暗场图像。因此，虽然希望晶片的内部表面被均匀地照射，但是，却应该避免高强度的暗场照射光入射在晶片的外周。这可以通过使开口93的形状最优化使其具有非圆形的弯曲形状来实现。进行此最优化的细节在US2005/0146719 A1中作过解释，本文以引用的方式将其完整公开并入。
由于暗场照射射束路径81的光学系统被设计成使以约30°的角度α入射在该晶片35的圆形表面33上的暗场照射光基本上均匀地照射晶片35的圆形表面33，所以，显见的是，穿过投射透镜97的暗场照射光束具有椭圆形的剖面。该投射透镜97也具有非圆形的形状，其中，对暗场照射光束的成形没有作用的部分已经从原来圆形的透镜中切除，以避免不必要的重量和对可用空间的浪费。
本示例中，暗场照射射束路径81的投射透镜97和成像射束路径39的物镜45具有相同的光学数据。具体地说，透镜97的朝向物平面37的表面105和物镜45的表面55具有相同的曲率半径，透镜97的朝向暗场光源83的表面106则具有平坦的表面。在暗场照射射束路径与成像射束路径中使用相同类型的透镜非常适合节省该检验系统的制造成本。
图4为成像射束路径39的详细示意图，其中，图4中并未显示分束器51，但由附图标记51来指示该分束器的位置。很明显的是，分束器51被设置在成像射束路径39中的、形成有物平面37到像平面41的成像的光瞳面(pupil plane)的区域。
成像射束路径39中的组件的光学数据显示在下面的表1中，其中，“玻璃”一列表示根据SCHOTT与OHARA命名的光学材料。
表1
Figure BPA00001252752600131
上面示出的成像系统特别适用于暗场成像。在暗场成像结构中，晶片上的缺陷，即使小于成像系统的成像分辨率，也会产生可由图像传感器检测到的杂散光。为此，希望将产生的杂散光集中在图像传感器的少量像素上，用于产生高于像素检测器的噪声水平的可检测的光强度。这意味着从晶片上的一点发出的光在图像传感器上生成尽可能小的被照射区。此被照射区在本技术中称为模糊斑。由于成像像差和色彩运算均会导致模糊斑放大，因此无法产生无限小的模糊斑。
下面表2示出了在上面表1中所展示的实施方式的成像光学系统中各个位置处的模糊斑尺寸。表2的模糊斑尺寸是利用位于美国华盛顿州贝尔维尤市的ZEMAX Development Corporation于2008年6月24日作出的光学设计软件ZEMAX所计算出来的。
表2
Figure BPA00001252752600141
表2中各行与从晶片上无限小的点处发出的光有关，其中，第一列表示各斑距晶片中心的、以毫米为单位的径向位置。第2列表示在大透镜45之后立即产生的、以微米为单位的模糊斑几何直径。第3列表示在射束路径中第一透镜组49之后所产生的、以微米为单位的模糊斑直径。第5列表示在检测器表面上的第二透镜组53之后所产生的模糊斑直径。第4列示出了分别在第2列与第3列中给出的数值的比率；而第6列示出了分别在第3列与第5列中给出的数值的比率。
从表2明显可以看出，模糊斑尺寸沿着经过大透镜45到第一透镜组49的射束路径而增大；并且第二透镜组53在缩减图像传感器上的模糊斑尺寸方面非常有效。所示出的实施方式中图像传感器的像素的直径为13微米。从而，在图像传感器的所有位置处，模糊斑尺寸小于像素直径的四倍，并且特别地，小于像素直径的三倍。
图5为亮场照射射束路径的详细示意图，其中，图5中并未显示光纤67上游的亮场照射系统。
亮场照射系统中所包含的组件的光学数据在下面表3中示出：
表3
Figure BPA00001252752600151
Figure BPA00001252752600161
该亮场照射系统被配置成以亮场照射光基本上均匀地照射晶片表面33，其中，晶片的外周以降低的光强度照射。这会在下面参照图6作进一步解释。
图6的下方部分示意性地示出了晶片35的剖面，其中，晶片35为300毫米的晶片，其具有平坦的上表面33以及从晶片35中心测量的约149毫米的半径r2处开始的斜面部分131。晶片35的最大半径r1以及斜面部分131的外端在约150.5毫米处。晶片的这些几何数据仅为示例性数据，其中，晶片的几何形状大体上遵循图6以及被称为SEMI-M1-11/6的文件的表3中所定义的标准。
图6的上方部分为表示入射到物平面37上的亮场照射光强度I和半径r的相依性曲线的示意性性示意图。晶片表面33的达到半径r3＝147毫米的内部部分用于在该区域内制造半导体电路。该区域由基本上相同的、高的光强度照射。该内部部分内的最大光强度表示为图6中的Imax，而该部分内的最小光强度则表示为Imin。半径r3处的强度I2应该为最大强度Imax的至少0.900倍，以便确保高的图像质量。进一步地，半径r1处的光强度I1应该在最大强度Imax的0.001倍至最大强度Imax的0.010倍的范围内，以允许在图像检测器43记录的图像中检测晶片33的外周，同时避免在晶片的外周处产生过量的杂散光。
图7a与7b为暗场照射射束路径81的更详细的示意图，其中，用于提供暗场照射射束路径的组件的光学数据在下面表4中示出：
表4
Figure BPA00001252752600171
该暗场照射射束路径为折叠的射束路径，其中，图7中并未显示出所有的折叠式反射镜。该暗场照射光入射在晶片表面33与物平面37上的角度为α＝30°。射束路径的介于折叠式反射镜101与103之间的部分被定向为正交于物平面37，而在折叠式反射镜101的紧接的上游的射束路径部分则被定向成与物平面37形成角度β＝10°。
从晶片表面33处反射的暗场照射光入射到射束收集器141上，射束收集器141具有吸收被反射照射光的功能。射束收集器141包括具有表面144第一部分143，该表面144被排列成使得从晶片表面33被反射的所有暗场照射光均入射到射束收集器141的第一光吸收部分143的表面144上。部分143由暗玻璃(例如可从SCHOTT得到的N9)制成。对波长范围从200纳米至800纳米的光来说，该材料在1毫米厚度处的透射系数T在0.02至0.14的范围内，且其中，T为入射光强度与透射光强度的比率。表面144具有抗反射涂层。玻璃的厚度约为5毫米，其足以基本上完全地吸收光的入射到表面144上且进入部分143的本体材料中的部分。但是，少量的光从表面144处被反射，这些量的光接着入射到射束收集器141的第二部分145的表面146。射束收集器的第二部分145同样由吸收材料(例如暗玻璃)制成，而且其表面146具有抗反射涂层。利用射束收集器的这种两级设置，可以充分吸收从晶片表面33处被反射的暗场照射光。
如图7a中所示，射束收集器141的第一部分143的表面144为弯曲的表面，以使得必须接收从表面144处被反射的基本上所有光的第二部分145的表面146与表面144相比能够具有减小的尺寸。这可以让射束收集器141有相对小的总尺寸。在示出的实施方式中，以多个具有平面的矩形玻璃板片148(显示在图13中)来近似图7a中示意性显示的弯曲的表面144。
图7a还示出了将开口93成像至靠近晶片表面33的区域的细节。一般来说，可能无法将开口93和成像光学系统95、97设计成使得开口93的图像与晶片表面33完全一致。图7a中的附图标记94代表在其上产生开口93的图像的(弯曲)表面。该表面94与晶片表面33并不一致。但是，成像光学系统被设计成使得晶片表面33与开口93的图像94之间的距离在晶片的沿着暗场照射射束路径更靠近暗场照射光源的一侧比较小。具体地说，图7a显示出了开口93的图像94和晶片表面33上最靠近暗场照射光源的点961之间的距离d1，以及开口93的图像94和晶片表面上比较远离暗场照射光源的点962之间的距离d2。
为实现解释的目的，图7a中的示意图被放大，图中所示的设备的示例性实施方式满足下面的关系：d1/d2＜0.8；且根据具体的实施方式，d1/d2可以小于0.5或0.2。
由于开口93的图像94和晶片表面33在内部并未完全一致，所以，被投射在晶片表面上的开口93的图像并不是清晰的图像。但是，与比较远离暗场光源的那些部分相比，在晶片的更靠近暗场光源的部分，开口在晶片表面上的成像质量比较好。利用这样的设置，可以实现高强度照射晶片表面，同时避免利用会产生杂散光(其可能被检测到并且劣化所希望的暗场图像)的暗场照射光来照射晶片中更靠近暗场光源的边缘。
图8为与成像射束路径39及暗场照射射束路径81的数值孔径及远心特性有关的几何关系的示意图。图8示出了从晶片表面33上的三个示例性位置1521、1522、1523处发出的三个光锥1511、1512、1513。虽然光从这些位置152被发射至晶片表面33上方半个空间中的基本上所有方向中；不过仅有落在锥体151中的光线被成像光学系统接受并且用来将晶片表面成像在图像检测器43的辐射敏感基板41上。光锥151的半张开角δ的正弦亦称为成像光学系统的物侧上的数值孔径。在示出的实施方式中，成像光学系统的数值孔径NA的值为约0.015。
图8还示出了光锥151的主要光线153和晶片表面33的表面法线154之间的角度γ。本实施方式的成像光学系统具有远心特性，其使得用于成像的所有光锥151的角度γ中的最大值小于约4°。
图8还示出了被引导至两个示例性位置1524与1525的暗场照射光线的两个锥体1514与1515。在本实施方式中，暗场照射光学系统的物侧上的数值孔径的数值为约0.02。此外，在本实施方式中，暗场照射射束的主要光线1534、1535偏离了共同方向1544、1545，角度分别为小于约4°的γ4、γ5。图8中的附图标记155表示正交于共同方向的线。
成像射束路径39与暗场照射射束路径81两者的远心特性具有这样的结果：使得晶片表面33上的所有位置均接收来自基本相同角度方向的光，而且仅有发射到基本相同方向的光被用于这些位置的成像。入射到特定位置的暗场照射光线和从该位置发出且用于成像的光线之间的角ε在(90°-α)-4δ≤ε≤(90°-α)+4δ的范围内，其中，该范围由该成像与暗场照射光学系统的数值孔径确定。由于成像光学系统与暗场照射光学系统的远心特性，对晶片上的所有位置来说，该角ε的范围基本上相同。
角ε的狭幅范围对晶片上所有部分相同在检验图案化的晶片方面有优势，下面将参照图9与10来解释。
图案化晶片具有周期性结构，该周期性结构具有落在暗场照射光的波长及以下的区域中的性能尺寸。这种周期性结构对入射光可能有反向光栅效应，其使得入射光中显著的部分被衍射某个角度而使其被成像光学系统接受。
图9为根据对照示例的检验系统获得的图案化晶片的示例性暗场图像，与本发明的实施方式相比，其具有低质量的远心特性。图9显示出多个亮区161，其中，图案化晶片的原本可接受的图像已遭到严重劣化。亮区161是在图案化到晶片上的周期性结构处由入射的暗场照射光的布拉格衍射所产生的。因为用于产生图9中所示图像的检验系统对成像射束路径和暗场照射射束路径两者仅具有很低的远心特性，因而对晶片表面的所有部分来说，入射光和用于成像的光之间的角度关系并不相同。所以，仅在晶片表面的、入射光线和用于成像的光线之间满足布拉格条件的某些部分处产生亮布拉格反射。
在根据对照示例的该系统中，可以绕着晶片中心来旋转该晶片，其改变由暗场照射光所见的晶片上的周期性结构的周期性。因此，通过旋转晶片可以避免在图9中所示的位置161处的图像中产生亮布拉格反射。然而，同样的反射却会因光学系统的非远心特性而破坏满足布拉格条件的其它区域中的图像。所以，使用远心特性质量低的暗场检验系统难以取得图案化晶片的令人满意的暗场图像。
对暗场照射光学系统和成像光学系统两者来说，根据本发明实施方式的检验系统的远心特性的质量都比较高，其使得上面所解释的角ε的角范围对晶片上的所有位置基本上相同。因此，倘若产生了由晶片上周期性结构所造成的布拉格反射，其将同样地产生在该晶片中基本上所有的位置处，以使得晶片的整个图像由于这样反射而被破坏。但是，接着可以绕着晶片的中央轴线来将该晶片旋转足够的角度，以使得可见布拉格反射在该晶片的完整图像中得到抑制。使用根据本发明该实施方式的系统，可以取得图案化晶片的暗场图像，该图像基本上没有因布拉格反射所造成的劣化。
图10示出了由根据本发明该实施方式的检验系统取得的图案化晶片的示例性暗场图像。该图像没有因布拉格衍射所产生的人为的反射，而看得见的结构均是由晶片的图案化以及缺陷(例如晶片上的刮痕)所造成的。
图4、图5、以及图7为成像射束路径39、亮场照射射束路径59、以及暗场照射射束路径81的分开的示意图。使用包含用于光学组件的框架在内的安装结构将这三条分开的射束路径相结合，以形成检验系统31，而且折叠这些射束路径，使得该检验系统中的组件能够被容纳在尺寸为505毫米x700毫米x900毫米(高度)的长方形外壳中。
图11、图12、以及图13为用于图解光学组件和射束路径的安装结构的三维排列的示意性示图。图11、图12、以及图13为检验系统31的简化示意图，其中，在图11至图13的其中一个或其他附图中省略了对了解该三维排列来说为非必要的组件与安装结构。
光学检验系统31的光学器件全部安装在共同基底171上并且最后由其承载，该基底可以是合适的平板或插槽。光学系统中最重的组件为物镜45与折射镜47，两者都安装框架上，这些框架被安装在一体成形公用安装结构173上，该一体成形公用安装结构形成为铸铝主体。物镜45与折射镜47的安装结构173受到左支柱175和右支柱176支撑，左支柱175和右支柱176被支撑在基底171上，使得该左支柱175和右支柱176承载物镜145、反射镜47、以及安装在安装结构173上的其它光学与结构性组件的重量。
分束器51与透镜组49被容纳在安装管179中，安装管179通过适当的凸缘181安装到安装结构173，使得该安装结构173安装且承载分束器51与透镜组49的重量。此外，亮场照射系统中的组件，例如反射镜79、透镜组77、73与69、以及反射镜70、71被连接至管179并且最后由安装结构173支撑与承载。
暗场照射光源83安装到支柱183并且由该支柱183承载，支柱183则直接被支撑在基底171上，使得亮场光源的安装结构183与框架结构173两者除了安置在共同的基底171上之外，两者基本上不直接机械连接。
图12显示了包括具有多个开口189的圆盘188的色轮187，在该开口189中可以安装各种滤镜，使得可以通过绕着轴191来旋转圆盘188来将滤镜中的一个插入成像射束路径39中透镜组53和图像检测器43的辐射敏感表面41之间的位置处。
现在参照图12，图12中示意性地显示出从上方看时，或者，换言之，在投射到平行于物平面37的平面来看时，检验系统31中的组件。195处表示物场的中心。当将晶片安装在处于检验位置的对象安装架上时，晶片的中心与物平面的中心195一致。图12中以圆形线45代表物镜45的外周，而且晶片(图12中未示出)的直径略小于透镜45的直径。晶片供应设备(图12中未示出)被配置成用于在箭头197所指示的方向来平移晶片，以便沿着支柱175、176之间的路径来移动该晶片，使得该晶片能够从系统39移除以及能够插入到系统39中。
当投射在平行于物平面37的平面上时，图12中所示的轴201与成像射束路径39及亮场照射射束路径59的光轴的介于折射镜47与分束器51之间的部分一致。
当投射在平行于物平面37的平面上时，图12中所示的轴203与暗场照射射束路径的在折射镜103与射束收集器141之间的一部分一致。在示出的实施方式中，轴201与203之间的角Θ为约47°，而方向197与轴203之间的角Γ为23°，其小于方向197与轴201之间的角。
现在参照图11，该图为从侧边看时系统31中的组件的立视图。从图11中可以明白，暗场照射射束路径81中反射镜99的中心211的位置实质上高于反射镜101的中心213，使得反射镜99与101之间的暗场照射射束路径的光轴的部分被定向为与像平面反射镜37成角度β(参见图7a)，在本实施方式中，该角度为10°。
利用上面参照图11至图13所示的结构，可以将检验系统31的组件容纳在比较小的体积内并且可以安装光学组件，使得该系统的图像质量不会因从亮场光源或暗场光源的冷却系统引入到该系统中的振动或是经由基底71从外界引入到该系统中的振动而受到严重破坏。
虽然本文已经针对本发明的具体示例性实施方式描述了本发明，但是，应当明白，多种替代例、修正例、以及变化例对本领域技术人员是很明显的。因此，本文所提出的本发明的示例性实施方式的用意在于解释，而不具有任何限制意义。可以在不脱离所附的权利要求所定义的本发明的精神与范围的前提下作出各种改变。

Claims (49)

1.一种晶片检验系统，所述晶片检验系统包括：
光学系统；
晶片支撑体，其用于将具有预定晶片直径的晶片安装在所述光学系统的物平面的区域中；
亮场光源；以及
图像检测器，所述图像检测器具有设置在所述光学系统的像平面的区域中的辐射敏感基板；
其中，所述光学系统提供成像射束路径和亮场照射射束路径，并且包括物镜以及分束器，所述物镜以及所述分束器被设置成：
a)使得如下元件按以下顺序设置在所述成像射束路径中：所述物平面、所述物镜、所述分束器和所述辐射敏感基板，以及
b)使得如下元件按以下顺序设置在所述亮场照射射束路径中：所述亮场光源、所述分束器、所述物镜和所述物平面；以及
其中，满足如下关系中的至少一个：
i)被成像到所述辐射敏感基板上的物场的直径大于200毫米，而且从所述物平面到所述像平面的成像射束路径的总延伸长度小于1100毫米；
ii)从所述物平面到所述像平面的成像射束路径的总延伸长度除以所述物场直径后小于6.0；以及
iii)所述物场直径大于所述晶片直径的0.6倍。
2.一种检验系统，所述检验系统包括：
光学系统；
对象支撑体，用于将对象安装在所述光学系统的物平面的区域中；以及
亮场光源；以及
图像检测器，其具有设置在所述光学系统的像平面的区域中的辐射敏感基板；以及
其中，所述光学系统提供成像射束路径和亮场照射射束路径，并且包括物镜以及分束器，所述物镜以及所述分束器被设置成：
a)使得如下元件按以下顺序设置在所述成像射束路径中：所述物平面、所述物镜、所述分束器和所述辐射敏感基板，其中，所述物平面成像至所述像平面的放大倍数的绝对值小于0.25，以及
b)使得如下元件按以下顺序设置在所述亮场照射射束路径中：所述亮场光源、所述分束器、所述物镜和所述物平面。
3.一种检验系统，所述检验系统包括：
光学系统；
对象支撑体，用于将对象安装在所述光学系统的物平面的区域中；
暗场照射光源；以及
图像检测器，其具有设置在所述光学系统的像平面的区域中的辐射敏感基板；以及
其中，所述光学系统提供成像射束路径和暗场照射射束路径，并且包括物镜以及投射透镜，所述物镜以及所述投射透镜被设置成：
a)使得如下元件按以下顺序设置在所述成像射束路径中：所述物平面、所述物镜和所述辐射敏感基板，以及
c)使得如下元件按以下顺序设置在所述暗场照射射束路径中：所述暗场光源、所述投射透镜和所述物平面，
其中，所述照射射束路径的主要光线的方向跨越被成像在所述辐射敏感基板上的物场的变化小于5°；
其中，所述成像射束路径的主要光线的方向跨越所述物场的变化小于5°；
其中，所述成像射束路径在所述物平面一侧上的数值孔径小于0.1；
其中，所述照射射束路径在所述物平面一侧上的数值孔径小于0.1；以及
其中，满足如下关系中的至少一个：
i)所述物场直径大于200毫米，而且从所述物平面到所述像平面的成像射束路径的总延伸长度小于1100毫米；
ii)从所述物平面到所述像平面的成像射束路径的总延伸长度除以所述物场直径后小于6.0；以及
iii)所述物场的直径大于所述晶片直径的0.6倍。
4.一种暗场成像系统，所述暗场成像系统包括：
成像光学系统，用于将物平面成像至像平面中；以及
图像检测器，其具有位于所述像平面中的像素的阵列，所述像素具有像素直径，
其中，所述成像光学系统被配置成用于将所述物平面上的斑点成像为所述像平面中对应的模糊斑，以及
其中，各所述模糊斑的直径均小于所述像素直径的四倍。
5.一种检验系统，所述检验系统包括：
成像光学系统，其用于将物平面成像到像平面中并且包括沿共同光轴的、依照以下顺序排列的具有正屈光力的物镜、具有负屈光力的第一透镜组、以及具有正屈光力的第二透镜组，其中，所述成像光学系统的光瞳平面位于所述第一透镜组和第二透镜组之间；
其中，所述成像光学系统被配置成满足如下关系中的至少一个：
i)其中，沿着所述光轴测得的从所述物镜的最靠近所述像平面的透镜表面到所述第一透镜组的最靠近所述物平面的透镜表面的第一长度比沿着所述光轴所测得的从所述第一透镜组的最靠近所述物平面的透镜表面到所述第二透镜组的最靠近所述像平面的透镜表面的第二长度大1倍、或大3倍、或大5倍；
ii)其中，沿着所述光轴测得的从所述物镜的最靠近所述像平面的透镜表面到所述第一透镜组的最靠近所述物平面的透镜表面的所述第一长度比被成像到所述像平面中的物场的直径大1倍或是大1.4倍；以及
iii)其中，沿着所述光轴测得的从所述物镜的最靠近所述像平面的透镜表面到所述第一透镜组的最靠近所述物平面的透镜表面的所述第一长度比沿着所述光轴测得的从所述物平面至所述物镜的最靠近所述物平面的透镜表面的第三长度大1倍、大2.0倍、或是大2.5倍。
6.一种检验系统，所述检验系统包括：
光学系统；
对象支撑体，用于将具有预定外周形状的对象安装在所述光学系统的物平面的区域中；
亮场光源；以及
图像检测器，其具有设置在所述光学系统的像平面的区域中的辐射敏感基板；
其中，所述光学系统提供成像射束路径和亮场照射射束路径，并且包括物镜、第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组以及第一场开口，所述物镜、所述第一透镜组、所述第二透镜组和所述第三透镜组以及所述第一场开口被设置成：
a)使得如下元件按以下顺序设置在所述成像射束路径中：所述物平面、所述物镜、所述第二透镜组、以及所述辐射敏感基板，其中，直径大于300毫米的物场被成像到所述辐射敏感基板上，以及
b)使得如下元件按以下顺序设置在所述亮场照射射束路径中：所述亮场光源、所述第三透镜组、所述第一场开口、所述第二透镜组、所述物镜、以及所述物平面，其中，所述亮场照射射束路径的照射场位于所述物场内并具有大于290毫米的直径，其中，在所述照射场的外周，在3毫米至6毫米的长度内，照射强度从介于所述物场内最大照射光强度的0.0005与0.010倍之间的数值上升到所述最大照射光强度的0.800倍以上、0.900倍以上、或是0.950倍以上的数值。
7.一种检验系统，所述检验系统包括：
光学系统；
对象支撑体，用于将具有预定外周形状的对象安装在所述光学系统的物平面的区域中；以及
暗场照射光源；
图像检测器，其具有设置在所述光学系统的像平面的区域中的辐射敏感基板；
其中，所述光学系统提供成像射束路径和暗场照射射束路径，并且包括物镜、投射透镜、第四透镜组与第五透镜组、以及第二场开口，并被排列成：
a)使得如下元件按以下顺序设置在所述成像射束路径中：所述物平面、所述物镜以及所述辐射敏感基板，其中，具有预定直径的物场被成像在所述辐射敏感基板上，以及
b)使得如下元件按以下顺序设置在所述暗场照射射束路径中：所述暗场光源、所述第四透镜组、所述第二场开口、所述第五透镜组、所述投射透镜、以及所述物平面，其中，所述第二场开口的图像形成在所述物平面的区域中；
其中，满足下面的关系：
d1/d2＜0.2
其中，
d1代表所述物平面中的沿所述暗场照射射束路径最靠近所述暗场光源的被照射点与所述第二场开口的所述图像的相隔距离，以及
d2代表所述物平面中的沿所述照射射束路径最远离所述暗场光源的被照射点与所述第二场开口的所述图像的相隔距离。
8.一种检验系统，所述检验系统包括：
光学系统；
对象支撑体，用于将对象安装在所述光学系统的物平面的区域中；
暗场照射光源；
射束收集器；以及
图像检测器，其具有设置在所述光学系统的像平面的区域中的辐射敏感基板；
其中，所述光学系统提供成像射束路径和暗场照射射束路径，并且包括物镜以及投射透镜，所述物镜以及投射透镜被设置为：
a)使得如下元件按以下顺序设置在所述成像射束路径中：所述物平面、所述物镜、以及所述辐射敏感基板，以及
b)使得如下元件按以下顺序设置在所述暗场照射射束路径中：所述暗场光源、所述投射透镜、所述物平面、以及所述射束收集器，其中，照射射束以锐角入射在所述物平面上，且其中，所述照射射束的、从所述对象处被反射的部分由所述射束收集器接收，
其中，所述射束收集器包括第一光吸收部分与第二光吸收部分，
其中，所述射束收集器的第一光吸收部分由1毫米厚度提供1·10-7至0.8范围内的入射光透射系数的吸收材料制成，并且被设置成用于在一表面上接收从所述对象处被反射的照射射束部分，该表面的形状被成形成使得在分隔位置处与所述表面相交的多对表面法线会聚，以及
其中，所述射束收集器的第二光吸收部分被设置成用于接收从所述第一组件处被反射的照射射束部分。
9.一种检验系统，所述检验系统包括：
光学系统；
对象支撑体，用于将对象安装在所述光学系统的物平面的区域中；
亮场光源；
暗场光源；
图像检测器，其具有设置在所述光学系统的像平面的区域中的辐射敏感基板；以及
射束收集器；
其中，所述光学系统包括提供成像射束路径、亮场照射射束路径以及暗场照射射束路径的物镜、投射透镜、第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜以及分束器，并被设置成：
a)使得如下组件按以下顺序设置在所述成像射束路径中：所述物平面、所述物镜、所述第一反射镜、所述分束器以及所述辐射敏感表面，
b)使得如下组件按以下顺序设置在所述亮场照射射束路径中：所述亮场光源、所述分束器、所述第一反射镜、所述物镜以及所述物平面，以及
c)使得如下组件按以下顺序设置在所述暗场照射射束路径中：所述暗场光源、第二反射镜、投射透镜、第三反射镜、所述物平面以及所述射束收集器，
其中，当被投射在平行于所述物平面的平面来看时，在成像射束路径的位于所述第一反射镜与所述分束器之间的部分的光轴和暗场照射射束路径的位于所述第三反射镜与所述射束收集器之间的部分的光轴之间的角度小于70°，小于60°，或小于50°。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，当被投射在所述平行于所述物平面的平面来看时，所述分束器位于离所述投射透镜比离所述射束收集器更近的位置。
11.根据权利要求9或10所述的系统，其中，当被投射在所述平行于所述物平面的平面看时，所述暗场光源位于离所述射束收集器比离所述分束器更近的位置。
12.根据权利要求9到11任一项所述的系统，该系统还包括对象供应设备，所述对象供应设备用于向着所述物平面与远离所述物平面移动所述对象，并且被配置成在被投射在所述平行于所述物平面的平面来看时，用于在装载方向平移对应于至少为所述物场的直径的距离，所述装载方向被定向成与所述暗场照射射束路径的部分形成一角度，所述角度小于所述成像射束路径的所述部分与所述暗场照射射束路径的所述部分之间的角度。
13.一种检验系统，所述检验系统包括：
基底；
光学系统；
对象支撑体，用于将对象安装在所述光学系统的物平面的区域中；
亮场光源；
图像检测器，其具有设置在所述光学系统的像平面的区域中的辐射敏感基板；以及
其中，所述光学系统提供成像射束路径和亮场照射射束路径，并且包括物镜、投射透镜、第一反射镜以及分束器，所述物镜、所述投射透镜、所述第一反射镜以及所述分束器被设置成：
a)使得如下组件按以下顺序设置在所述成像射束路径中：所述物平面、所述物镜、所述第一反射镜、所述分束器、以及所述辐射敏感表面，以及
b)使得如下组件按以下顺序设置在所述亮场照射射束路径中：所述亮场光源、所述分束器、所述第一反射镜、所述物镜以及所述物平面，以及
其还包括第一光学系统载体，所述第一光学系统载体被安装到所述基底并且由所述基底承载；
其中，所述物镜的框架和所述第一反射镜的框架中的至少一个被安装到所述第一载体并且由所述第一载体承载；以及
其中，所述分束器被安装到所述物镜的框架和所述第一反射镜的框架中至少一个并且由该至少一个承载。
14.根据权利要求13所述的系统，所述系统还包括暗场光源以及射束收集器，其中，所述光学系统还包括第二反射镜、投射透镜以及第三反射镜，所述第二反射镜、投射透镜以及第三反射镜被排列成用于使得如下组件按以下顺序设置在所述暗场照射射束路径中：所述暗场光源、所述第二反射镜、所述投射透镜、所述第三反射镜、所述物平面、以及所述射束收集器。
15.根据权利要求14所述的系统，所述系统还包括第二载体，所述第二载体被安装到所述基底并且由所述基底承载，其中，所述暗场光源被安装到所述第二载体并且由所述第二载体承载。
16.根据权利要求14或15所述的系统，其中，所述第二反射镜、所述投射透镜、以及所述第三反射镜被安装到所述物镜的框架和所述第一反射镜的框架中的至少一个并且受所述至少一个支撑。
17.根据权利要求13至16中任意一项所述的系统，其中，所述图像检测器被安装到所述物镜的框架和所述第一反射镜的框架中的至少一个并且受所述至少一个支撑。
18.根据权利要求13至17中任意一项所述的系统，其中，所述物镜的框架和所述第一反射镜的框架由一体成形的主体提供。
19.根据权利要求13至18中任意一项所述的系统，其中，对象支撑体被安装到所述基底并且受该基底支撑。
20.根据前述权利要求中任意一项所述的系统，其中，所述分束器包括在其一个表面上具有反射性涂层的透明基板并且被排列成用于使得所述亮场照射射束路径穿过所述基板，而所述成像射束路径从所述反射性涂层处被反射而不穿过所述基板。
21.根据前述权利要求中任意一项所述的系统，其中，所述分束器位于所述成像射束路径的光瞳平面的区域中。
22.根据前述权利要求中任意一项所述的系统，其中，所述分束器与所述成像射束路径的光瞳平面交叉。
23.根据前述权利要求中任意一项所述的系统，其中，所述第二场开口包括包含钻孔的平板，所述钻孔具有用于界定所述开口的外周，其中，所述平板的表面为弯曲表面，其具有至少一个小于4米的曲率半径。
24.根据前述权利要求中任意一项所述的系统，其中，所述射束收集器的第一结构的材料的表面承载抗反射性涂层。
25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述射束收集器的第一结构的材料的表面的反射系数小于0.01。
26.根据前述权利要求中任意一项所述的系统，其中，所述投射透镜为具有两个表面的单个非接合式透镜元件，其中，具有较大表面曲率的表面满足下面关系：透镜的自由直径除以所述等透镜表面的曲率半径后大于0.5。
27.根据前述权利要求中任意一项所述系统，其中，最靠近所述物平面的投射透镜的透镜表面为凹表面，其具有小于2米的曲率半径。
28.根据前述权利要求中任意一项所述的系统，其中，最靠近所述暗场光源的投射透镜的透镜表面为基本上平坦的表面，其具有大于10米的曲率半径。
29.根据前述权利要求中任意一项所述的系统，其中，所述物镜的第一表面和所述投射透镜的第一表面具有相同的曲率半径，并且其中，所述物镜的第二表面和所述投射透镜的第二表面具有相同的曲率半径。
30.根据前述权利要求中任意一项所述的系统，其中，所述投射透镜的透镜表面具有旋转对称性。
31.根据前述权利要求中任意一项所述的系统，其中，所述投射透镜具有穿过所述暗场照射射束路径的第一方向上的延伸长度，其为所述投射透镜穿过所述暗场照射射束路径且正交于所述第一方向的第二方向上的延伸长度的1.5倍以上。
32.根据前述权利要求中任意一项所述的系统，其中，所述暗场照射射束路径在所述第二反射镜处偏离小于80°的角度。
33.根据前述权利要求中任意一项所述的系统，其中，所述第二反射镜具有平坦的反射镜表面。
34.根据前述权利要求中任意一项所述的系统，其中，所述第三反射镜具有平坦的反射镜表面。
35.根据前述权利要求中任意一项所述的系统，其中，所述光学系统包括光导纤维，该光导纤维被设置在所述亮场光源与所述分束器之间的亮场照射射束路径中。
36.根据前述权利要求中任意一项所述的系统，其中，所述光学系统包括光导纤维，所述光导纤维被设置在所述亮场光源与所述第三透镜组之间的亮场照射射束路径中。
37.根据前述权利要求中任意一项所述的系统，其中，所述暗场照射射束入射在所述物平面上的方向和所述物平面的表面法线之间的角度大于40°。
38.根据前述权利要求中任意一项所述的系统，其中，所述射束收集器的第二部分由1毫米厚度提供1·10-7至0.8范围内的入射光透射系数的材料制成。
39.根据前述权利要求中任意一项所述的系统，其中，所述射束收集器的第二部分被排列成用于接收从所述射束收集器的第一部分处被反射的照射射束部分。
40.根据前述权利要求中任意一项所述的系统，其中，所述射束收集器包括第三部分，所述第三部分由1毫米厚度提供1·10-7至0.8范围内的入射光透射系数的材料制成，并且被排列成用于接收从所述射束收集器的第二部分处被反射的一部分照射射束。
41.根据前述权利要求中任意一项所述的系统，其中，所述射束收集器的第一部分包括具有由所述吸收材料制成的平坦表面的多个平板，其中，所述多个平板被排列成用于让多对不同平板的表面法线会聚。
42.根据权利要求41所述的系统，其中，多对直接相邻的平板被排列在所述暗场照射射束路径中，以使得边缘面向所述表面的物平面，每一对的第一平板被该对的第二平板的表面遮蔽。
43.根据前述权利要求中任意一项所述的系统，其中，所述物镜的自由直径大于所述晶片的直径。
44.一种检验对象的方法，所述对象具有由外周所限定的基本上平坦的表面，所述方法包括：
将所述对象的表面及其外周成像在检测器上；
利用亮场照射光照射所述对象的表面及其外周，其中，在所述外周的至少一部分处的照射光强度大于所述表面内的最大照射光强度的0.001倍且小于所述表面内的最大照射光强度的0.01倍，且其中，在与所述外周的所述部分相隔2毫米至7毫米距离处的照射光强度大于所述最大照射光强度的0.900倍。
45.根据权利要求44所述的方法，其中，所述外周的所述部分包含所述对象全部外周的90％以上。
46.一种检验对象的方法，所述对象具有基本上平坦的表面，所述表面的直径大于250毫米并且承载周期性结构，所述方法包括：
将所述对象放置在检验设备的测量位置处；
利用暗场照射光来照射所述对象的表面，使得所述暗场照射光的单条光线的入射方向跨越所述对象的表面的变化小于5°；
利用跨越所述对象的表面的变化小于5°的方向的从所述对象的表面处发出的成像光来对所述对象的表面进行成像。
47.根据权利要求46所述的方法，所述方法还包括以对所述表面的图像的分析为基础旋转在所述测量位置处的所述对象。
48.根据权利要求46所述的方法，其中，将所述对象放置在所述测量位置处包括将所述表面旋转至预定的旋转位置。
49.一种检验对象的方法，所述方法包括利用权利要求1至43中任意一项的检验系统来取得所述对象的至少一个图像。
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