DE112017001937T5

DE112017001937T5 - Probenform-Messverfahren und Probenform-Messvorrichtung

Info

Publication number: DE112017001937T5
Application number: DE112017001937.0T
Authority: DE
Inventors: Yoshimasa Suzuki
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2016-04-05
Filing date: 2017-02-21
Publication date: 2019-01-10
Also published as: US11175129B2; US20190041198A1; JPWO2017175495A1; WO2017175303A1; WO2017175495A1

Abstract

Ein Probenform-Messverfahren umfasst einem Schritt zum Vorbereiten eines Beleuchtungslichts, das durch einen vorbestimmten Beleuchtungsbereich hindurchtreten soll; einem Schritt zum Strahlen des Beleuchtungslichts auf eine Probe; und einem Schritt zum vorbestimmten Verarbeiten. Der vorbestimmt Beleuchtungsbereich wird so eingestellt, dass eine Fläche eines Bereichs des Beleuchtungslichts, das durch eine Pupille eines optischen Beobachtungssystems hindurchtritt, kleiner ist als eine Fläche der Pupille des optischen Beobachtungssystems. Das Beleuchtungslicht tritt durch die Probe hindurch, und das von der Probe austretende Licht trifft auf das optische Beobachtungssystem. Der Schritt zum vorbestimmten Verarbeiten umfasst einen Schritt zum Empfangen des von dem optischen Beobachtungssystem austretenden Lichts, einen Schritt zum Berechnen einer Position eines Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs aus dem empfangenen Licht, einen Schritt zum Berechnen eines Abstands zwischen der Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs und einer Referenzposition, und einen Schritt zum Berechnen eines Neigungsbetrags an einer Oberfläche der Probe, aus dem berechneten Abstand.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen einer Neigung und einer Form an einer Oberfläche einer Probe.
Stand der Technik
Als eine Vorrichtung zum Messen einer dreidimensionale Form einer Probe sind eine in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2014-109492 offenbarte Vorrichtung und eine in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2008-20498 offenbarte Vorrichtung bekannt.
In der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2014-109492 offenbarten Vorrichtung wird die dreidimensionale Form einer Probe durch ein Streifenprojektionsverfahren gemessen. In der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2014-109492 offenbarten Vorrichtung umfasst ein Bildaufnahmemittel einen Lichtprojektionsabschnitt, einen Lichtempfangsabschnitt, einen Beleuchtungslicht-Aussendeabschnitt, einen Objekttisch und einen Messregelungsabschnitt. Der Lichtprojektionsabschnitt umfasste einen Mustererzeugungsabschnitt, und ein in dem Mustererzeugungsabschnitt erzeugtes Muster wird auf eine Probe gestrahlt. Das zu der Probe gestrahlte Muster wird durch den Lichtempfangsabschnitt aufgenommen, woraus man ein Streifenbild erhält. In der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2014-109492 offenbarten Vorrichtung wird die dreidimensionale Form einer Probe unter Verwendung des Streifenbilds gemessen.
In der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2008-20498 offenbarten Vorrichtung ein Phänomen, in dem ein Kontrast eines Bildes an der defokusierten Position höher als an einer fokussierten Position wird. Dieses Phänomen tritt aufgrund einer Interferenz von nicht gebeugtem Licht und gebeugtem Licht auf. In der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2008-20498 offenbarten Vorrichtung wird ein Beugungsbild aus Bildern vor und hinter der Position des fokussierten Brennpunkts gewonnen. Anschließend wird ein Kontrastwert des Beugungsbilds berechnet, und eine Position, an der der Kontrastwert maximal wird, ist die Position des fokussierten Brennpunkts. In der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2008-20498 offenbarten Vorrichtung ist es durch Erfassen der Position des fokussierten Brennpunkts für jede Position auf der Probenoberfläche möglich, die dreidimensionalen Form der Probe zu messen.
Zitierliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2014-109492
Patentliteratur 2: Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2008-20498

Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
In der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2014-109492 offenbarten Vorrichtung wird das von einer Probe reflektierte Licht erfasst. Daher ist es schwierig, eine Form einer Probe wie etwa eine Zelle, die transparent ist und deren Oberfläche einen niedrigen Reflexionsgrad hat, mit hoher Genauigkeit zu messen.
In der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2008-20498 offenbarten Vorrichtung wird eine Interferenz des nicht gebeugten Lichts und des gebeugten Lichts ausgenutzt. In diesem Fall wird die Lichtintensität des gebeugten Lichts im Vergleich mit der Lichtintensität des nicht gebeugten Lichts in einer Probe mit glatter Oberflächenform wie etwa eine Zelle klein. Daher ist es in einer Probe mit glatter Oberflächenform schwierig, den Brennpunkt exakt zu finden. Daher ist es für eine Probe mit glatter Oberflächenform schwierig, eine Form mit hoher Genauigkeit zu messen.
Die vorliegende Erfindung ist vor dem Hintergrund solcher Probleme gemacht worden, und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Probenform-Messverfahren und eine Probenform-Messvorrichtung bereitzustellen, die dazu geeignet sind, eine Neigung und eine Form einer Probenoberfläche mit hoher Genauigkeit zu messen, selbst wenn der Reflexionsgrad der Probe niedrig und ihre Oberflächenform glatt ist.
Lösung des Problems
Um die oben genannten Probleme und die Aufgabe zu lösen, umfasst ein Probenform-Messverfahren:

einen Schritt zum Vorbereiten eines Beleuchtungslichts, das durch einen vorbestimmten Beleuchtungsbereich hindurchtreten soll;
einen Schritt zum Strahlen des Beleuchtungslichts auf eine Probe; und
einen Schritt zum vorbestimmten Verarbeiten, wobei
der vorbestimmte Beleuchtungsbereich so eingestellt wird, dass eine Fläche eines Bereichs des Beleuchtungslichts, das durch eine Pupille eines optischen Beobachtungssystems hindurchtritt, kleiner ist als eine Fläche der Pupille des optischen Beobachtungssystems, und
das Beleuchtungslicht durch die Probe hindurchtritt, und
ein von der Probe austretendes Licht auf das optische Beobachtungssystem trifft, und
der Schritt zum vorbestimmten Verarbeiten umfasst,
einen Schritt zum Empfangen des von dem optischen Beobachtungssystem austretenden Lichts,
einen Schritt zum Berechnen einer Position eines Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs aus dem empfangenen Licht,
einen Schritt zum Berechnen eines Abstands zwischen der Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs und einer Referenzposition, und
einen Schritt zum Berechnen eines Neigungsbetrags an einer Oberfläche der Probe, aus dem berechneten Abstand.

Ferner umfasst eine Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Erfindung:

ein optisches Beleuchtungssystem,
ein optisches Beobachtungssystem,
ein Halteelement,
ein Erfassungselement, und ein Verarbeitungseinheit, wobei
das optische Beleuchtungssystem eine Lichtquelle, eine Kondensorlinse und ein optisches Element, das einen vorbestimmten Beleuchtungsbereich bildet, umfasst und
das optische Beobachtungssystem eine Objektivlinse umfasst, und
das Halteelement eine Probe hält und zwischen dem optischen Beleuchtungssystem und dem optischen Beobachtungssystem angeordnet ist, und
das optische Element auf einer Lichtquellenseite der Kondensorlinse angeordnet ist, und
der vorbestimmte Beleuchtungsbereich so eingestellt ist, dass eine Fläche eines Bereichs eines Beleuchtungslichts, das durch eine Pupille des optischen Beobachtungssystems hindurchtritt, kleiner ist als eine Fläche der Pupille des optischen Beobachtungssystems, und
das durch das optische Beleuchtungssystem auf die Probe gestrahlte Beleuchtungslicht durch die Probe hindurchtritt, und
ein von der Probe ausgetretenes Licht auf das optische Beobachtungssystem trifft, und
das Erfassungselement das von dem optischen Beobachtungssystem ausgetretene Licht empfängt, und
die Verarbeitungseinheit
eine Position eines Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs aus dem empfangenen Licht berechnet, und
einen Abstand zwischen der Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs und einer Referenzposition berechnet, und
einen Neigungsbetrag an einer Oberfläche der Probe aus dem berechneten Abstand berechnet.

Ferner umfasst eine weitere Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Erfindung:

ein optisches Beleuchtungssystem,
ein optisches Beobachtungssystem,
ein Halteelement,
ein Erfassungselement, und
einer Verarbeitungseinheit, wobei
das optische Beleuchtungssystem eine Lichtquelle, eine Kondensorlinse und ein optisches Element, das einen vorbestimmten Beleuchtungsbereich bildet, umfasst und
das optische Beobachtungssystem eine Objektivlinse umfasst, und
das Halteelement eine Probe hält und zwischen dem optischen Beleuchtungssystem und dem optischen Beobachtungssystem angeordnet ist, und
das Erfassungselement an einer Pupillenposition des optischen Beobachtungssystems und einer zu der Pupillenposition des optischen Beobachtungssystems konjugierten Position angeordnet ist, und
das optische Element auf einer Lichtquellenseite der Kondensorlinse angeordnet ist, und
der vorbestimmte Beleuchtungsbereich so eingestellt wird, dass sich die optische Achse nicht an einer Pupillenposition des optischen Beleuchtungssystems befindet, und so eingestellt wird, dass ein Beleuchtungslicht zu einem Abschnitt an einer Innenseite einer Pupille an der Pupillenposition des optischen Beobachtungssystems und zu einem Außenrand der Pupille des optischen Beobachtungssystems, an der Pupillenposition des optischen Beobachtungssystems, gestrahlt wird, und
das Beleuchtungslicht, das durch das optische Beleuchtungssystem auf die Probe gestrahlt wird, durch die Probe hindurchtritt, und
das von der Probe ausgetretene Licht auf das optische Beobachtungssystem trifft, und
das Erfassungselement das von dem optischen Beobachtungssystem ausgetretene Licht empfängt, und
die Verarbeitungseinheit
eine Lichtmenge auf der Grundlage des empfangenen Lichts berechnet, und
entweder einen Abstand zwischen der Lichtmenge und einer Referenzlichtmenge oder ein Verhältnis der Lichtmenge zur einer Referenzlichtmenge berechnet, und
einen Neigungsbetrag an einer Oberfläche der Probe aus entweder dem Abstand oder dem Verhältnis berechnet.

Ferner umfasst noch eine weitere Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Erfindung:

ein optisches Beleuchtungssystem,
ein optisches Beobachtungssystem,
ein Halteelement,
ein Erfassungselement, und
eine Verarbeitungseinheit, wobei
das optische Beleuchtungssystem eine ebene Lichtquelle, eine Kondensorlinse und ein optisches Element, das einen vorbestimmten Beleuchtungsbereich bildet, umfasst, und
das optische Beobachtungssystem eine Objektivlinse, eine Sammellinse und ein Mikrolinsenfeld umfasst, und
das Halteelement eine Probe hält und zwischen dem optischen Beleuchtungssystem und dem optischen Beobachtungssystem angeordnet ist, und
das optische Element auf der Seite einer ebenen Lichtquelle der Kondensorlinse angeordnet ist, und
der vorbestimmte Beleuchtungsbereich so eingestellt ist, dass eine Fläche eines Bereichs des Beleuchtungslichts, das durch eine Pupille des optischen Beobachtungssystems hindurchtritt, kleiner ist als eine Fläche der Pupille des optischen Beobachtungssystems, und
das Mikrolinsenfeld an einer zu der Probe konjugierten Position angeordnet ist, und
das Erfassungselement an einer zu der Pupille des optischen Beobachtungssystems konjugierten Position angeordnet ist, und
das durch das optische Beleuchtungssystem auf die Probe gestrahlte Beleuchtungslicht auf die Probe gestrahlt wird, und
das von der Probe ausgetretene Licht auf das optische Beobachtungssystem trifft, und
durch das Mikrolinsenfeld mehrere optische Bereiche auf dem Erfassungselement gebildet werden, und
das Erfassungselement Licht des gesamten optischen Bereichs für jeden optischen Bereich empfängt, und
die Verarbeitungseinheit
eine Position des optischen Bereichs für jeden optischen Bereich berechnet, und
einen Abstand zwischen der Position des optischen Bereichs und einer Referenzposition für jeden optischen Bereich berechnet, und
einen Neigungsbetrag an einer Oberfläche der Probe aus dem berechneten Abstand berechnet.

Vorteilhafter Effekt der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Probenform-Messverfahren und eine Probenform-Messvorrichtung bereitzustellen, die dazu geeignet sind, eine Neigung und eine Form einer Probenoberfläche auch bei einer Probe, deren Oberfläche einen niedrigen Reflexionsgrad einer Oberfläche und eine glatte Form besitzt mit hoher Genauigkeit zu messen.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das ein Beleuchtungslicht und ein Bilderzeugungslicht in einem ersten Zustand zeigt;
2A ist ein Diagramm, das das Beleuchtungslicht in dem ersten Zustand zeigt;
2B ist ein Diagramm, das das Bilderzeugungslicht in dem ersten Zustand zeigt;
3 ist ein Diagramm, das ein Beleuchtungslicht und ein Bilderzeugungslicht in einem zweiten Zustand zeigt;
4A ist ein Diagramm, das das Bilderzeugungslicht in dem zweiten Zustand zeigt;
4B ist ein Diagramm, das das Bilderzeugungslicht in dem zweiten Zustand zeigt;
5 ist ein Diagramm, das ein Beleuchtungslicht und ein Bilderzeugungslicht in einem dritten Zustand zeigt;
6A ist ein Diagramm, das das Bilderzeugungslicht in dem dritten Zustand zeigt;
6B ist ein Diagramm, das das Bilderzeugungslicht in dem dritten Zustand zeigt;
7 ist ein Flussdiagramm eines Probenform-Messverfahrens der vorliegenden Ausführungsform;
8 ist ein Flussdiagramm des Probenform-Messverfahrens der vorliegenden Ausführungsform;
9 ist ein Diagramm, das eine Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform zeigt;
10 ist ein Diagramm, das eine Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform zeigt;
11 ist ein Diagramm, das eine Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform zeigt;
12 ist ein Flussdiagramm eines Probenform-Messverfahrens der vorliegenden Ausführungsform;
13 ist ein Diagramm, das eine Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform zeigt;
14 ist ein Diagramm, das eine Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform zeigt;
15 ist ein Flussdiagramm des Probenform-Messverfahrens der vorliegenden Ausführungsform;
16A ist ein Diagramm, das ein durch eine Probe hindurchtretendes Beleuchtungslicht zeigt;
16B ist ein Diagramm, das ein durch eine Probe hindurchtretendes Beleuchtungslicht zeigt;
17 ist ein Diagramm, das eine Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform zeigt;
18A ist ein Diagramm, das eine Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform zeigt;
18B ist ein Diagramm, das ein Bilderzeugungslicht zeigt;
19 ist ein Flussdiagramm eines Probenform-Messverfahrens der vorliegenden Ausführungsform;
20 ist ein Diagramm, das zeigt, wie die Messung mit Hilfe eines Probenform-Messverfahrens der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt wird;
21 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Neigungswinkel einer Oberfläche einer Probe und einem Zentralstrahl eines Bilderzeugungslichts zeigt;
22 ist ein Diagramm, das eine mittlere Position des Bilderzeugungslichts bei einer Neigung der Oberfläche der Probe von 0 Grad zeigt;
23 ist ein Diagramm, das eine mittlere Position des Bilderzeugungslichts bei einer Neigung der Oberfläche der Probe um θ1 Grad zeigt;
24 ist ein Diagramm, das eine mittlere Position des Bilderzeugungslichts bei einer Neigung der Oberfläche der Probe ist θ2 Grad zeigt;
25A ist ein Diagramm, das ein Bild einer Probe zeigt;
25B ist ein Diagramm, das ein Bild einer Probe zeigt;
26 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines optischen Beleuchtungssystems zeigt;
27 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel des optischen Beleuchtungssystems zeigt;
28A ist ein Diagramm, das ein modifiziertes Beispiel eines optischen Elements zeigt;
28B ist ein Diagramm, das ein modifiziertes Beispiel eines optischen Elements zeigt;
29 ist ein Diagramm, das eine Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform zeigt;
30 ist ein Diagramm, das ein Bilderzeugungslicht zeigt;
31 ist ein Diagramm, das eine Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform zeigt;
32 ist ein Diagramm, das ein axiales Bilderzeugungslicht zeigt;
33 ist ein Diagramm, das, aus Richtung der optischen Achse betrachtet, eine Position des axialen Bilderzeugungslichts zeigt;
34 ist ein Diagramm, das Bilder von Lichtaustrittspunkten eines Mikrolinsenfeldes zeigt;
35 ist ein Diagramm, das Bilder von Lichtaustrittspunkten eines Mikrolinsenfeldes zeigt;
36 ist ein Diagramm, das eine Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform zeigt;
37 ist ein Diagramm, das eine Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform zeigt; und
38 ist ein Diagramm, das, aus Richtung der optischen Achse betrachtet, Positionen von zwei Bilderzeugungslichtern zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachfolgend sind Ausführungsformen und Beispiele eines Probenform-Messverfahrens und einer Probenform-Messvorrichtung ausführlich mit Bezug auf die beigefügten Diagramme beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die unten beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele beschränkt.
Nachfolgend ist ein Messprinzip eines Probenform-Messverfahrens der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Zuerst ist eine Beziehung zwischen einem Beleuchtungslicht und einem Bilderzeugungslicht in einem ersten Zustand beschrieben. 1 ist ein Diagramm, das ein Beleuchtungslicht und ein Bilderzeugungslicht in dem ersten Zustand zeigt. In dem ersten Zustand ist eine Oberfläche einer Probe flach, und eine Normale auf der Oberfläche der Probe (nachfolgend als ‚Normale auf die Oberfläche‛ bezeichnet) ist parallel zu einer optischen Achse.
Wie es in 1 gezeigt ist, sind ein optisches Beleuchtungssystem 1 und ein optisches Beobachtungssystem 2 mit einem Objekttisch 3 dazwischen einander gegenüberliegend angeordnet. Das optische Beleuchtungssystem 1 umfasst ein Lichtabschirmungselement 4 und eine Kondensorlinse 5. Das optische Beobachtungssystem 2 umfasst eine Objektivlinse 6. Die Objektivlinse 6 umfasst eine Blende 7.
Eine rechteckige, metallische Platte wird für das Lichtabschirmungselement 4 verwendet. Das Lichtabschirmungselement 4 umfasst einen Lichtabschirmungsbereich 4a und ein Durchtrittsbereich 4b. Der Lichtabschirmungsbereich 4a ist durch eine metallische Platte gebildet, wobei sich nichts ist in dem Durchtrittsbereich 4b befindet.
Der Durchtrittsbereich 4b ist in einem mittleren Abschnitt des Lichtabschirmungselements 4 gebildet. Das Lichtabschirmungselement 4 ist so angeordnet, dass der mittlere Abschnitt eine optische Achse 10 enthält. Demzufolge enthält der Lichtabschirmungsbereich 4a die optische Achse 10 nicht, sondern nur der Durchtrittsbereich 4b.
Durch das Lichtabschirmungselement 4, das in einem optischen Pfad angeordnet ist, wird ein Beleuchtungslicht L_IL1 in ein durch den Lichtabschirmungsbereich 4a abgeschirmtes Licht und ein durch den Durchtrittsbereich 4b hindurchtretendes Licht geteilt. In dem Beleuchtungslicht L_IL1 wird eine gleichmäßige Lichtintensitätsverteilung in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse angenommen.
Es kann auch eine transparente Platte für das Lichtabschirmungselement 4 verwendet werden. In diesem Fall ist der Lichtabschirmungsbereich 4a durch Aufbringen einer Lichtabschirmungsfarbe oder durch Anbringen eines Lichtabschirmungselements gebildet. Wohingegen an dem Durchtrittsbereich 4b keine Lichtabschirmungsfarbe aufgebracht und keine Lichtabschirmungselement angebracht ist. Daher ist nur in dem Durchtrittsbereich 4b eine transparente Platte vorhanden.
Die Blende 7 umfasst einen Lichtabschirmungsabschnitt 7a und einen Durchtrittsabschnitt 7b. Eine kreisförmige, metallische Platte oder eine transparente Platte wird als die Blende 7 verwendet. Wenn eine metallische Platte für die Blende 7 verwendet wird, ist der Lichtabschirmungsabschnitt 7a eine metallische Platte und der Durchtrittsabschnitt 7b ist ein aus der metallischen Platte ausgeschnittenes Loch. Wenn eine transparente Platte für die Blende 7 verwendet wird, ist der Lichtabschirmungsabschnitt 7a durch Aufbringen einer Lichtabschirmungsfarbe oder Anbringen eines Lichtabschirmungselements gebildet. In dem Durchtrittsabschnitt 7b ist nur eine transparente Platte vorhanden.
Der Blende 7 ist optisch äquivalent zu einer Pupille der Objektivlinse 6. Daher kann kein Element wie etwa die oben erwähnte metallische oder transparente Platte, die einen Durchtritt eines Lichtstrahls begrenzt oder verhindert, an einer Position der Blende 7 vorhanden sein.
Eine Probe 8 ist auf dem Objekttisch 3 angeordnet. Ein Raum zwischen der Probe 8 und der Objektivlinse 6 ist mit einem flüssigen Immersionsmedium (nachfolgend bezeichnet als ‚flüssige Immersion 9‘ bezeichnet) gefüllt. Hier ist die Probe 8 eine Flüssigkeit mit einem Brechungsindex n und die flüssige Immersion 9 eine Flüssigkeit mit einem Brechungsindex n', wobei n größer als n' ist (n > n').
Das Beleuchtungslicht L_IL1 ist ein paralleler Lichtstrahl, in dem die optische Achse 10 enthalten ist. Das Beleuchtungslicht L_IL1 breitet sich in Richtung die Probe 8 aus, wobei es einem optischen Pfad des optischen Beleuchtungssystems 1 folgt. Das Lichtabschirmungselement 4 und die Kondensorlinse 5 sind in dem optischen Weg des optischen Beleuchtungssystems 1 angeordnet.
2A ist ein Diagramm, das ein Beleuchtungslicht in dem ersten Zustand zeigt. In 2A ist ein Bereich des Beleuchtungslichts L_IL1 durch einen in durchgezogener Linie gezeichneten Kreis dargestellt. Das Beleuchtungslicht L_IL1 ist in ein durch den Lichtabschirmungsbereich 4a abgeschirmtes Licht und ein durch den Durchtrittsbereich 4b hindurchtretendes Licht geteilt. Das Lichtabschirmungselement 4 ist so angeordnet, dass der Durchtrittsbereich 4b die optische Achse 10 enthält. Daher ist die optische Achse 10 nicht in dem Lichtabschirmungsbereich 4a enthalten. Das durch den Durchtrittsbereich 4b hindurchgetretene Beleuchtungslicht L_IL2 ist kreisförmig.
Die Position des Lichtabschirmungselements 4 ist durch die Kondensorlinse 5 und die Objektivlinse 6 zu der Position der Blende 7 konjugiert. Daher wird ein Bild der Blende 7 an der Position des Lichtabschirmungselements 4 erzeugt. In 2A ist ein Grenzlinienbild 7c', das an der Position des Lichtabschirmungselements 4 gebildet ist, als gestrichelte Linie dargestellt. Das Grenzlinienbild 7c' ist ein Bild einer Grenzlinie 7c zwischen dem Lichtabschirmungsabschnitt 7a und dem Durchtrittsabschnitt 7b. Das Grenzlinienbild 7c' ist ein kreisförmiges Bild, das durch die gestrichelte Linie dargestellt ist. Das Grenzlinienbild 7c' ist ferner ein Bild eines Außenrands der Pupille der Objektivlinse 6.
Wie es in 2A gezeigt ist, ist der Kreis, der den Bereich des Beleuchtungslichts L_IL2 darstellt, kleiner als der Kreis, der das Grenzlinienbild 7c' darstellt. Dies bedeutet, dass der Lichtstrahldurchmesser des Beleuchtungslichts L_IL2 einen Bereich beleuchtet, der kleiner als ein Bereich eines Bildes des Durchtrittsabschnitts 7b ist.
Wie es in 1 gezeigt ist, trifft das durch den Durchtrittsbereich 4b hindurchgetretene Beleuchtungslicht L_IL2 auf die Kondensorlinse 5. Das auf die Kondensorlinse 5 auftreffende Beleuchtungslicht L_IL2 wird durch die Kondensorlinse 5 gesammelt. Ein Beleuchtungslicht L_IL3 tritt aus der Kondensorlinse 5 aus. Das Beleuchtungslicht L_IL3 trifft auf einen Beobachtungspunkt 11 auf der Probe 8. Demzufolge wird der Beobachtungspunkt 11 beleuchtet.
Das Beleuchtungslicht L_IL3 tritt durch die Probe 8. Wie es oben erwähnt ist, ist in dem ersten Zustand die Normale auf die Ebene parallel zur optischen Achse. In einem Zustand, in dem die Normale auf die Ebene parallel zur optischen Achse ist, ist die Oberfläche der Probe nicht geneigt. Wenn die Oberfläche der Probe nicht geneigt ist, wird ein Lichtstrahl (nachfolgend als ‚mittlerer Lichtstrahl L_ILC‘ bezeichnet), der sich auf der optischen Achse 10 des Beleuchtungslichts L_IL3 ausbreitet, an der Oberfläche der Probe 8 nicht gebrochen.
Von der Probe 8 austretendes Licht (nachfolgend als ‚Bilderzeugungslicht L_IM1‘ bezeichnet) erreicht die Objektivlinse 6. Wie es in 2A gezeigt ist, ist der Bereich des Beleuchtungslichts L_IL2 schmaler als der Bereich des Bildes des Durchtrittsabschnitts 7b. In diesem Fall trifft das gesamte Bilderzeugungslicht L_IM1 , das die Objektivlinse 6 erreicht hat, auf die Objektivlinse 6. Das auf die Objektivlinse 6 auftreffende Bilderzeugungslicht L_IM1 tritt durch die Blende 7, ohne durch den Lichtabschirmungsabschnitt 7b abgeschirmt bzw. blockiert zu werden.
2B ist ein Diagramm, das ein Bilderzeugungslichts in dem ersten Zustand zeigt. Wie es in 2B gezeigt ist, ist eine Fläche des Bilderzeugungslichts L_IM1 kleiner als eine Fläche des Durchtrittsabschnitts 7b. Das Bilderzeugungslicht L_IM1 befindet sich auf der Innenseite des Durchtrittsabschnitts 7b.
Ferner ist in dem ersten Zustand die Oberfläche der Probe 8 nicht geneigt. In diesem Fall wird der mittlere Lichtstrahl L_ILC nicht an der Oberfläche der Probe 8 gebrochen. Daher breitet sich ein Lichtstrahl, der dem mittleren Lichtstrahl L_ILC (nachfolgend als ‚mittlerer Lichtstrahl L_IMC ‘ bezeichnet) entspricht, in dem Bilderzeugungslicht L_IM1 auf der optischen Achse 10 aus. Wenn in dem ersten Zustand der mittlere Lichtstrahl L_IMC eine Mitte des Bilderzeugungslichts L_IM1 ist, fällt eine Mitte des Bilderzeugungslichts L_IM1 mit der optischen Achse 10 zusammen.
Nachfolgend ist eine Beziehung zwischen dem Beleuchtungslicht und dem Bilderzeugungslicht in einem zweiten Zustand beschrieben. 3 ist ein Diagramm, das ein Beleuchtungslicht und ein Bilderzeugungslicht in dem zweiten Zustand zeigt. In dem zweiten Zustand ist die Oberfläche der Probe flach, aber eine Normale auf die Ebene ist nicht parallel zur optischen Achse.
Da, wie es in 3 gezeigt ist, ein Winkel zwischen einer Normalen 12 auf die Ebene und der optischen Achse 10 θ_s ist, ist die Oberfläche der Probe 8 um einen Neigungswinkel θ_s geneigt. Der Winkel zwischen der optischen Achse 10 und der Normalen 12 auf die Ebene, wenn die Normale 12 gegen den Uhrzeigersinn angeordnet ist, ist positiv, und negativ bei entgegengesetzter Neigung. In dem zweiten Zustand ist der Wert von θ_s positiv.
In dem zweiten Zustand erfolgt die Beleuchtung ähnlich wie in dem ersten Zustand. Das Beleuchtungslicht L_IL3 trifft auf den Beobachtungspunkt 11 auf der Probe 8. Demzufolge wird der Beobachtungspunkt 11 beleuchtet.
Das Beleuchtungslicht L_IL3 tritt durch die Probe 8 hindurch. Wie es oben erwähnt ist, ist in dem zweiten Zustand die Normale auf die Ebene nicht parallel zur optischen Achse. Wenn die Normale auf die Ebene nicht parallel zur optischen Achse ist, ist die Oberfläche der Probe geneigt. Wenn die Oberfläche der Probe geneigt ist, wird der mittlere Lichtstrahl L_ILC an der Oberfläche der Probe 8 gebrochen.
Das von der Probe 8 austretende Bilderzeugungslicht L_IM1 erreicht die Objektivlinse 6. Wie es in 2A gezeigt ist, ist der Bereich des Beleuchtungslichts L_IL2 schmaler als der Bereich des Bildes des Durchtrittsabschnitts 7b. In diesem Fall trifft das gesamte Bilderzeugungslicht L_IM1 , das die Objektivlinse 6 erreicht hat, auf die Objektivlinse 6. Das auf die Objektivlinse 6 auftreffende Bilderzeugungslicht L_IM1 tritt durch die Blende 7 hindurch, ohne an dem Lichtabschirmungsabschnitt 7b blockiert zu werden.
4A ist ein Diagramm, das ein Bilderzeugungslicht in dem zweiten Zustand zeigt. Zum Vergleich ist das Bilderzeugungslicht in dem ersten Zustand in 4B gezeigt. Wie es in 4A gezeigt ist, ist die Fläche des Bilderzeugungslichts L_IM1 kleiner als die Fläche des Durchtrittsabschnitts 7b. Das Bilderzeugungslicht L_IM1 befindet sich auf de Innenseite des Durchtrittsabschnitts 7b.
Ferner ist in dem zweiten Zustand die Oberfläche der Probe 8 um einen Neigungswinkel +θ_s geneigt. In diesem Fall wird der mittlere Lichtstrahl L_ILC an der Oberfläche der Probe 8 gebrochen. Daher breitet sich der mittlere Lichtstrahl L_IMC in eine Richtung von der optischen Achse 10 weg aus. Demzufolge fällt in dem zweiten Zustand die Mitte des Bilderzeugungslichts L_IM1 nicht mit der optischen Achse 10 zusammen.
Wie es aus dem Vergleich von 4A mit 4B ersichtlich ist, ist die Mitte des Bilderzeugungslichts L_IM1 in dem zweiten Zustand gegenüber der Mitte des Bilderzeugungslichts L_IM1 in dem ersten Zustand in eine Richtung von der optischen Achse 10 weg verschoben. Ferner erfolgt in dem zweiten Zustand die Verschiebung in der Zeichenebene nach rechts.
Nachfolgend ist eine Beziehung zwischen dem Beleuchtungslicht und dem Bilderzeugungslicht in einem dritten Zustand beschrieben. 5 ist ein Diagramm, das ein Beleuchtungslicht und ein Bilderzeugungslicht in dem dritten Zustand zeigt. In dem dritten Zustand ist die Oberfläche der Probe flach, aber eine Normale auf die Ebene ist nicht parallel zur optischen Achse.
Da, wie es in 5 gezeigt ist, der Winkel zwischen der Normalen 12 auf die Ebene und der optische Achse 10 θ_s ist, ist die Oberfläche der Probe 8 um den Neigungswinkel θ_s geneigt. Anders als in dem zweiten Zustand ist jedoch in der Wert von θ_s in dem dritten Zustand negativ.
In dem dritten Zustand erfolgt die Beleuchtung ähnlich oder gleich wie in dem ersten Zustand. Das Beleuchtungslicht L_IL3 trifft auf den Beobachtungspunkt 11 auf der Probe 8. Daher wird der Beobachtungspunkt 11 beleuchtet.
Das Beleuchtungslicht L_IL3 tritt durch die Probe 8 hindurch. Wie es oben erwähnt ist, ist in dem dritten Zustand die Normale auf die Ebene nicht parallel zur optischen Achse. In einem Zustand, in dem die Normale auf die Ebene nicht parallel zur optischen Achse ist, ist die Oberfläche der Probe geneigt. Wenn die Oberfläche der Probe geneigt ist, wird der mittlere Lichtstrahl L_ILC an der Oberfläche der Probe 8 gebrochen.
Das von der Probe 8 austretende Bilderzeugungslicht L_IM1 erreicht die Objektivlinse 6. Wie es in 2A gezeigt ist, ist der Bereich des Beleuchtungslichts L_IL2 kleiner als der Bereich des Bildes des Durchtrittsabschnitts 7b. In diesem Fall trifft das gesamte Bilderzeugungslicht L_IM1 , das die Objektivlinse 6 erreicht hat, auf die Objektivlinse 6. Das auf die Objektivlinse 6 auftreffende Bilderzeugungslicht L_IM1 tritt durch die Blende 7, ohne durch den Lichtabschirmungsabschnitt 7b blockiert zu werden.
6A ist ein Diagramm, das ein Bilderzeugungslichts in dem dritten Zustand zeigt. Zum Vergleich ist das Bilderzeugungslicht in dem ersten Zustand in 6B gezeigt. Wie es in 6A gezeigt ist, ist die Fläche des Bilderzeugungslichts L_IM1 kleiner als die Fläche des Durchtrittsabschnitts 7b. Das Bilderzeugungslicht L_IM1 befindet sich auf der Innenseite des Durchtrittsabschnitts 7b.
Ferner ist die Oberfläche der Probe 8 in dem dritten Zustand um einen Neigungswinkel -θ_s geneigt. In diesem Fall wird der mittlere Lichtstrahl L_ILC an der Oberfläche der Probe 8 gebrochen. Daher breitet sich der mittlere Lichtstrahl L_IMC in eine Richtung von der optischen Achse 10 weg aus. Demzufolge fällt in dem dritten Zustand die Mitte des Bilderzeugungslichts L_IM1 nicht mit der optischen Achse 10 zusammen.
Wie aus dem Vergleich von 6A mit 6B ersichtlich ist, ist die Mitte des Bilderzeugungslichts L_IM1 in dem dritten Zustand gegenüber der Mitte des Bilderzeugungslichts L_IM1 in dem ersten Zustand in eine Richtung von der optischen Achse 10 verschoben. Ferner ist in dem dritten Zustand die Verschiebungsrichtung in der Zeichenebene nach links.
In dem ersten Zustand, dem zweiten Zustand und dem dritten Zustand ist das Bilderzeugungslicht L_IM1 , wenn es aus dem optischen Beobachtungssystem 2 austritt, jeweils ein paralleler Lichtstrahl. Ferner bewegt sich in dem zweiten Zustand und dem dritten Zustand das Bilderzeugungslicht L_IM1 parallel in eine Richtung von der optischen Achse weg.
Auf diese Weise werden in dem Messprinzip gemäß dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform die nachfolgenden Merkmale (I) und (II) realisiert.

(I) Die mittleren Positionen des Bilderzeugungslichts L_IM1 bezüglich der optischen Achse 10, wenn die Oberfläche der Probe nicht geneigt ist bzw. wenn die Oberfläche geneigt ist, sind verschieden.
(II) Der Verschiebungsbetrag (nachfolgend als Verschiebungsbetrag Δ' bezeichnet) der mittleren Position des Bilderzeugungslichts L_IM1 bezüglich der optischen Achse 10 verändert sich in Abhängigkeit von dem Neigungsbetrag.

Ferner ist das Messprinzip des Probenform-Messverfahrens der vorliegenden Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche des Bereichs des Bilderzeugungslichts L_IM1 kleiner als die Fläche des Durchtrittsabschnitts 7b ist.
Nachfolgend ist ein Fall beschrieben, in dem die Fläche des Bereichs des Bilderzeugungslichts L_IM1 gleich der Fläche des Durchtrittsabschnitts 7b ist. In einer Probe, in der die Oberfläche nicht geneigt ist, ist der Durchtrittsabschnitt 7b mit dem Bilderzeugungslicht L_IM1 gefüllt. Daher ist der Bereich des Bilderzeugungslichts L_IM1 , das durch den Durchtrittsabschnitt 7b hindurchtritt, kreisförmig.
Wohingegen sich in einer Probe, in der die Oberfläche ist geneigt, das Bilderzeugungslicht L_IM1 in eine Richtung von der optischen Achse 10 weg verschiebt. In diesem Fall breitet sich ein Teil des Bilderzeugungslichts L_IM1 aus dem Durchtrittsabschnitt 7b heraus aus. Daher hat der Bereich des Bilderzeugungslichts L_IM1 , das durch den Durchtrittsabschnitt 7b hindurchtritt, die Form eines Kreises, bei dem ein Abschnitt fehlt (nachfolgend als ‚nicht kreisförmig‘ bezeichnet).
In dem nicht kreisförmigen Bilderzeugungslicht L_IM1 fällt die Mitte des Bilderzeugungslichts L_IM1 nicht mit der optischen Achse 10 zusammen. Daher sind selbst dann, wenn der Bereich des Bilderzeugungslichts L_IM1 nicht kreisförmig ist, Informationen über den Neigungsbetrag in dem Verschiebungsbetrag Δ enthalten. Jedoch wird der Neigungsbetrag durch den Verschiebungsbetrag Δ bestimmt, wenn die Form des Bereichs des Bilderzeugungslichts L_IM1 kreisförmig ist. Daher ist es nicht möglich, den genauen Neigungsbetrag aus dem Verschiebungsbetrag Δ zu berechnen, wenn die Form des Bereichs des Bilderzeugungslichts L_IM1 nicht kreisförmig ist.
Auf diese Weise unterscheidet sich, wenn die Fläche des Bereichs des Bilderzeugungslichts L_IM1 und die Fläche des Durchtrittsabschnitts 7b gleich sind, die Form des Bereichs des Bilderzeugungslichts L_IM1 bei nicht geneigter Oberfläche der Probe von der bei geneigter Oberfläche der Probe. Daher ist es, wenn die Fläche des Bereichs des Bilderzeugungslichts L_IM1 gleich der Fläche des Durchtrittsabschnitts 7b ist, schwierig, den Neigungsbetrag exakt zu messen.
Nachfolgend ist ein Fall beschrieben, in dem die Fläche des Bereichs des Bilderzeugungslichts L_IM1 größer als die Fläche des Durchtrittsabschnitts 7b ist. In einer Probe, in der die Oberfläche nicht geneigt ist, ist der Durchtrittsabschnitt 7b mit dem Bilderzeugungslicht L_IM1 ausgefüllt. Daher ist der Bereich des Bilderzeugungslichts L_IM1 , das durch den Durchtrittsbereich 7b hindurchtritt, kreisförmig.
Wohingegen sich in einer Probe, in der die Oberfläche geneigt ist, das Bilderzeugungslicht L_IM1 in eine Richtung von der optischen Achse 10 weg verschiebt. In diesem Fall breitet sich ein Teil des Bilderzeugungslichts L_IM1 durch den Durchtrittsabschnitt 7b aus. Jedoch ist, wenn die Fläche des Bereichs des Bilderzeugungslichts L_IM1 größer als die Fläche des Durchtrittsabschnitts 7b ist, das Bilderzeugungslicht L_IM1 auch außerhalb des Durchtrittsabschnitts 7b vorhanden. Daher verschiebt sich mit der Verschiebung des Bilderzeugungslichts L_IM1 das Bilderzeugungslicht L_IM1 außerhalb des Durchtrittsabschnitts 7b zur Innenseite des Durchtrittsabschnitts 7b. Demzufolge bleibt ein Zustand, in dem der Durchtrittsabschnitt 7b mit dem Bilderzeugungslicht LIM1 gefüllt ist, einige Zeit bestehen.
Der Zustand, in dem der Durchtrittsabschnitt 7b mit dem Bilderzeugungslicht LIM1 ausgefüllt ist, ist gleich einem Zustand, in dem eine Probe gemessen wird, in der die Oberfläche nicht geneigt ist. Daher ist es selbst bei einer Probe mit geneigter Oberfläche nicht möglich, den Neigungsbetrag an der Oberfläche der Probe zu messen, während der Zustand, in dem der Durchtrittsabschnitt 7b mit dem Bilderzeugungslicht L_IM1 gefüllt ist, andauert.
Ferner breitet sich, wenn der Zustand, in dem der Durchtrittsabschnitt 7b mit dem Bilderzeugungslicht LIM1 gefüllt ist, beendet ist, ein Teil des Bilderzeugungslichts L_IM1 durch den Durchtrittsabschnitt 7b aus. Daher ist es, wie es oben erwähnt ist, nicht möglich, den genauen Neigungsbetrag zu berechnen.
Auf diese Weise ist es selbst dann, wenn die Fläche des Bereichs des Bilderzeugungslichts L_IM1 größer als die Fläche des Durchtrittsabschnitts 7b ist, schwierig, den Neigungsbetrag exakt zu messen.
Wohingegen, wenn die Fläche des Bereichs des Bilderzeugungslichts L_IM1 kleiner als die Fläche des Durchtrittsabschnitts 7b ist, die Form des Bereichs des Bilderzeugungslichts L_IM1 bei nicht geneigter Oberfläche der Probe gleich ist wie bei geneigter Oberfläche der Probe. Daher ist es möglich, der Neigungsbetrag exakt zu messen. Ferner wird kein Zustand angenommen, in dem der Durchtrittsabschnitt 7b mit dem Bilderzeugungslicht LIM1 ausgefüllt ist. Daher ist es möglich, auf einen Zustand zu verringern, in dem der Neigungsbetrag an der Oberfläche der Probe nicht gemessen werden kann.
Wie es oben erwähnt ist, ist die Messprinzip der Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche des Bereichs des Bilderzeugungslichts L_IM1 kleiner als die Fläche des Durchtrittsabschnitts 7b ist. Dieses Merkmal kann dadurch erreicht werden, dass die Größe des Durchtrittsbereichs 4b in geeigneter Weise eingestellt wird.
Der Durchtrittsabschnitt 7b kann als eine Pupille des optischen Beobachtungssystems 2 angesehen werden. Daher ist die Fläche des Bereichs des Bilderzeugungslichts L_IM1 kleiner als die Fläche der Pupille des optischen Beobachtungssystems 2.
Der Fläche des Bereichs des Bilderzeugungslichts L_IM1 kann als die Fläche des Bilderzeugungslichts L_IM1 beim Durchtritt durch den Durchtrittsbereich 7b angesehen werden. Da, wie es oben erwähnt ist, der Durchtrittsabschnitt 7b die Pupille des optischen Beobachtungssystems 2 ist, wird die Fläche des Bereichs des Bilderzeugungslichts L_IM1 eine Fläche beim Durchtritt durch die Pupille des optischen Beobachtungssystems 2. Wenn keine Probe 8 vorhanden ist, ist das Bilderzeugungslicht L_IM1 das Beleuchtungslicht. Daher ist die Fläche des Bereichs des Bilderzeugungslichts L_IM1 eine Fläche des Beleuchtungslichts, das durch die Pupille des optischen Beobachtungssystems 2 hindurchtritt.
In diesem Fall ist es ein Merkmal des Messprinzips der Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform, dass die Fläche des Beleuchtungslichts, das durch die Pupille des optischen Beobachtungssystems 2 hindurchtritt, kleiner als die Fläche der Pupille des optischen Beobachtungssystems 2 ist.
Der Bereich des Bilderzeugungslichts L_IM1 wird durch die Größe des Durchtrittsbereichs 4b bestimmt. In diesem Fall wird die Fläche des Beleuchtungslichts, das durch die Pupille des optischen Beobachtungssystems 2 hindurchtritt, auch durch die Größe des Durchtrittsbereichs 4b bestimmt. Daher wird die Größe des Durchtrittsbereichs 4b so eingestellt, dass die Fläche des Beleuchtungslichts, das durch die Pupille des optischen Beobachtungssystems 2 hindurchtritt, kleiner als die Fläche der Pupille des optischen Beobachtungssystems 2.
Wenn der Durchtrittsbereich 4b ein vorbestimmter Beleuchtungsbereich ist, wird gemäß dem Messprinzip der Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform der vorbestimmte Beleuchtungsbereich so eingestellt, dass die Fläche des Beleuchtungslichts, das durch die Pupille des optischen Beobachtungssystems 2 hindurchtritt, kleiner ist als die Fläche der Pupille des optischen Beobachtungssystems 2.
Gemäß dem Messprinzip des Probenform-Messverfahrens der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, mit hoher Genauigkeit den Neigungsbetrag an der Oberfläche einer Probe zu messen. Ferner ist es unter Verwendung des gemessenen Neigungsbetrags möglich, eine Oberflächenform der Probe mit hoher Genauigkeit zu messen.
Die Fläche des Beleuchtungslichts, das durch die Pupille des optischen Beobachtungssystems 2 hindurchtritt, ändert sich nicht nur in Abhängigkeit von der Größe des Durchtrittsbereichs 4b, sondern auch in Abhängigkeit von einer Pupillenprojektionsvergrößerung. Daher ist es auch notwendig, die Pupillenprojektionsvergrößerung in geeigneter Weise einzustellen. Die Pupillenprojektionsvergrößerung wird durch die Brennweite der Objektivlinse 6 und die Brennweite der Kondensorlinse 5 bestimmt.
Nachfolgend sind das Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform und die Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung wird eine Pupille der Objektivlinse statt der Blende 7 verwendet.
Das Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Schritt zum Vorbereiten eines Beleuchtungslichts, das durch einen vorbestimmten Beleuchtungsbereich hindurchtreten soll, einen Schritt zum Strahlen des Beleuchtungslicht auf eine Probe und einen Schritt einer vorbestimmten Verarbeitung, wobei der vorbestimmte Beleuchtungsbereich so eingestellt wird, dass eine Fläche eines Bereichs des Beleuchtungslichts, das durch eine Pupille eines optischen Beobachtungssystems hindurchtritt, kleiner ist als eine Fläche der Pupille des optischen Beobachtungssystems, das Beleuchtungslicht durch die Probe hindurchtritt, ein von der Probe austretendes Licht auf das optische Beobachtungssystem trifft und der Schritt zum vorbestimmten Verarbeiten einen Schritt zum Empfangen des von dem optischen Beobachtungssystem austretenden Lichts, einen Schritt zum Berechnen einer Position eines Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs aus dem empfangenen Licht, einen Schritt zum Berechnen eines Abstands zwischen der Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs und einer Referenzposition und einen Schritt zum Berechnen eines Neigungsbetrags an einer Oberfläche der Probe aus dem berechneten Abstand umfasst.
7 ist ein Flussdiagramm des Probenform-Messverfahrens der vorliegenden Ausführungsform. Das Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Schritt S10 zum Vorbereiten eines Beleuchtungslichts, einen Schritt S20 zum Strahlen des Beleuchtungslichts und einen Schritt S30 der vorbestimmten Verarbeitung, wobei der Schritt S30 der vorbestimmten Verarbeitung einen Schritt S31 zum Empfangen des Bilderzeugungslicht, einen Schritt S32 zum Berechnen einer Position eines Bildes eines vorbestimmten Beleuchtungsbereichs, einen Schritt S33 zum Berechnen eines Abstands und einen Schritt S34 zum Berechnen eines Neigungsbetrags umfasst.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform wird zuerst Schritt S10 ausgeführt. Schritt S10 ist ein Schritt zum Vorbereiten des Beleuchtungslichts. In Schritt S10 wird der vorbestimmte Beleuchtungsbereich in dem optischen Beleuchtungssystem eingestellt. Der vorbestimmte Beleuchtungsbereich ist ein Bereich, durch den das Beleuchtungslicht hindurchtritt. Der vorbestimmte Beleuchtungsbereich wird so eingestellt, dass die Fläche des Bereichs des Beleuchtungslichts, das durch die Pupille des optischen Beobachtungssystems hindurchtritt, kleiner ist als die Fläche der Pupille des optischen Beobachtungssystems.
Der in 1 gezeigte Durchtrittsbereich 4b ist ein Beispiel des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs. Die Einstellung des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs erfolgt durch Anordnen des Lichtabschirmungselements 4 in dem optischen Weg des optischen Beleuchtungssystems 1.
Wenn Schritt S10 beendet ist, wird Schritt S20 ausgeführt. Schritt S20 ist ein Schritt zum Strahlen des Beleuchtungslichts. In Schritt S20 wird das Beleuchtungslicht auf die Probe gestrahlt. Durch Bestrahlen der Probe wird das Bilderzeugungslicht von der Probe ausgesendet. Das von der Probe ausgesendete Licht trifft auf das optische Beobachtungssystem.
Wenn Schritt S20 beendet ist, wird Schritt S30 ausgeführt. Schritt S30 ist ein Schritt zum Ausführen der vorbestimmten Verarbeitung. In Schritt S30 werden Schritt S31, Schritt S32, Schritt S33 und Schritt S34 ausgeführt.
In Schritt S30 wird zuerst Schritt S31 ausgeführt. Schritt S31 ist ein Schritt zum Empfangen des Bilderzeugungslichts. Das Bilderzeugungslicht ist ein von dem optischen Beobachtungssystem ausgesendetes Licht.
Wenn Schritt S31 beendet ist, wird Schritt S32 ausgeführt. Schritt S32 ist ein Schritt zum Berechnen der Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs aus dem Bilderzeugungslicht. Das Bilderzeugungslicht ist das in Schritt S31 empfangene Licht.
Das in Schritt S31 empfangene Bilderzeugungslicht kann als das Beleuchtungslicht angesehen werden, das durch die Pupille des optischen Beobachtungssystems hindurchtritt. Das Beleuchtungslicht, das durch die Pupille des optischen Beobachtungssystems hindurchtritt, ist ein Licht, das durch den vorbestimmten Beleuchtungsbereich hindurchgetreten ist. Daher kann der Bereich des Bilderzeugungslichts als das Bild des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs angesehen werden.
Wenn der Bereich des Bilderzeugungslichts kreisförmig ist, ist auch das Bild des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs kreisförmig. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn eine mittlere Position des Bilderzeugungslichts eine Position des Bildes des Beleuchtungsbereichs ist. Ferner muss, wenn der Bereich des Bilderzeugungslichts nicht kreisförmig ist, eine Position des Schwerpunkts aus der Form des Bereichs des Bilderzeugungslichts berechnet werden. Ferner kann die berechnete Position des Schwerpunkts die Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs sein.
Ferner ist in dem Bilderzeugungslicht eine Lichtintensitätsverteilung in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse manchmal gleichmäßig und manchmal nicht gleichmäßig. Daher kann die Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs unter Berücksichtigung der Verteilung der Lichtintensität berechnet werden.
Wenn Schritt S32 beendet ist, wird Schritt S33 ausgeführt. Schritt S33 ist ein Schritt zum Berechnen des Abstands. In Schritt S33 wird der Abstand zwischen der in Schritt S32 berechneten Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs und der Referenzposition berechnet.
Wenn Schritt S33 beendet ist, wird Schritt S34 ausgeführt. Schritt S34 ist ein Schritt zum Berechnen des Neigungsbetrags. In Schritt S34 wird der Neigungsbetrag an der Oberfläche der Probe aus dem Ergebnis der Berechnung in Schritt S33 berechnet.
Auf diese Weise umfasst das Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform das oben erwähnte Messprinzip. Daher ist es in dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform möglich, der Neigungsbetrag an der Oberfläche einer Probe mit hoher Genauigkeit zu messen. Ferner ist es möglich, wie es weiter unten beschrieben ist, unter Verwendung des gemessenen Neigungsbetrags, eine Oberflächenform einer Probe mit hoher Genauigkeit zu messen.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, das von dem optischen Beobachtungssystem in einem Zustand, in dem keine Probe vorhanden ist, ausgesendete Licht zu empfangen und die Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungslichts aus dem empfangenen Licht zu berechnen und die berechnete Position als die Referenzposition festzulegen.
Dadurch kann die Referenzposition leicht eingestellt werden.
Es ist vorteilhaft, dass das Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform vor dem Schritt zum Strahlen des Beleuchtungslichts auf die Probe einen Schritt zum Einstellen der Referenzposition umfasst.
8 ist ein Flussdiagramm des Probenform-Messverfahrens der vorliegenden Ausführungsform. Die gleichen Bezugszeichen sind Schritten zugeordnet, die gleichen Schritten in dem Flussdiagramm in 7 entsprechen, und die Beschreibung hiervon ist weggelassen. Das Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Schritt S40 zum Einstellen der Referenzposition zwischen dem Schritt S10 zum Vorbereiten das Beleuchtungslicht und dem Schritt S20 zum Strahlen des Beleuchtungslichts.
Wenn Schritt S10 beendet ist, wird Schritt S40 ausgeführt. In Schritt S40 wird die Referenzposition eingestellt. Die Referenzposition ist eine Position des Bildes des Beleuchtungsbereichs in dem Zustand, in dem keine Probe vorhanden ist.
Wenn Schritt S40 beendet ist, wird eine Probe auf dem Objekttisch angeordnet. Danach wird Schritt S20 ausgeführt.
In dem Flussdiagramm in 8 wird Schritt S40 nach Schritt S10 ausgeführt. Jedoch kann Schritt S40 auch vor Schritt S10 ausgeführt werden.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, den Schritt zum Einstellen der Referenzposition vor einer ersten Probenmessung auszuführen.
Bei einer solchen Anordnung wird die Referenzposition unmittelbar vor einer Messung der Probenform gemessen. Daher ist es möglich, die Genauigkeit des in Schritt S33 berechneten Abstands zu verbessern. Demzufolge ist es möglich, den Neigungsbetrag exakt zu berechnen.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform ist das Beleuchtungslicht zum Messen der Referenzposition notwendig. Daher wird Schritt S40 nach Schritt S10 ausgeführt.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, die Referenzposition im Voraus zu speichern und vor der Erstmessung der Probe durch Auslesen der zuvor gespeicherten Referenzposition einzustellen.
Bei einer solchen Anordnung ist es nicht länger notwendig, die Referenzposition jedesmal zu messen, wenn die Probenform gemessen wird. Demzufolge ist es möglich, die Messzeit zu verkürzen.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform ist das Beleuchtungslicht nicht notwendig, da die Referenzposition nicht gemessen wird. Schritt S40 wird vor oder nach Schritt S10 ausgeführt.
Nachfolgend ist die Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Die Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform umfasst ein optisches Beleuchtungssystem, ein optisches Beobachtungssystem, ein Halteelement, ein Erfassungselement und eine Verarbeitungseinheit. Das optische Beleuchtungssystem umfasst eine Lichtquelle, eine Kondensorlinse und ein optisches Element, das den vorbestimmten Beleuchtungsbereich bildet. Das optische Beobachtungssystem umfasst eine Objektivlinse. Das Halteelement hält eine Probe und ist zwischen dem optischen Beleuchtungssystem und dem optischen Beobachtungssystem angeordnet. Das optische Element ist lichtquellenseitig der Kondensorlinse angeordnet. Der vorbestimmte Beleuchtungsbereich ist so eingestellt, dass eine Fläche eines Bereichs des Beleuchtungslichts, das durch eine Pupille des optischen Beobachtungssystems hindurchtritt, kleiner ist als eine Fläche der Pupille des optischen Beobachtungssystems. Das durch das optische Beleuchtungssystem auf die Probe gestrahlte Beleuchtungslicht tritt durch die Probe hindurch, und das von der Probe ausgestrahlte Licht, trifft auf das optische Beobachtungssystem. Das Erfassungselement empfängt das von dem optischen Beobachtungssystem austretende Licht. Die Verarbeitungseinheit berechnet eine Position eines Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs aus dem empfangenen Licht und berechnet einen Abstand zwischen der Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs und der Referenzposition sowie aus dem berechneten Abstand einen Neigungsbetrag an einer Oberfläche der Probe.
9 ist ein Diagramm, das eine Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Eine Probenform-Messvorrichtung 20 ist zum Beispiel ein aufrechtes Mikroskop und umfasst ein optisches Beleuchtungssystem 21, ein optische Beobachtungssystem 22, ein Halteelement 23, ein Erfassungselement 24 und eine Verarbeitungseinheit 25. Das optische Beleuchtungssystem 21 umfasst eine Lichtquelle 26 und einen Kondensor 27. Das optische Beobachtungssystem 22 umfasst eine Objektivlinse 30. Eine Pupille 31 der Objektivlinse ist im Inneren der Objektivlinse 30 angeordnet.
Der Kondensor 27 umfasst eine Kondensorlinse 28 und ein Öffnungselement 29. Hier sind die Kondensorlinse 28 und das Öffnungselement 29 integriert und durch den Kondensor 27 gehalten. Jedoch kann sowohl die Kondensorlinse 28 als auch das Öffnungselement 29 separat gehalten sein. Eine metallische Platte wird als das Öffnungselement 29 verwendet.
Das Beleuchtungslicht L_IL1 tritt von der Lichtquelle 26 aus. Das Beleuchtungslicht L_IL1 ist ein paralleler oder im Wesentlichen paralleler Lichtstrahl. Das von der Lichtquelle 26 ausgetretene Beleuchtungslicht L_IL1 trifft auf den Kondensor 27. Das Beleuchtungslicht L_IL1 trifft auf das Öffnungselement 29.
Das Öffnungselement 29 umfasst einen Lichtabschirmungsabschnitt 29a und einen Durchtrittsabschnitt 29b. Der Durchtrittsabschnitt 29b ist kleiner als der Lichtstrahldurchmesser des Beleuchtungslichts L_IL1 . Daher wird ein Teil des Lichtstrahls des Beleuchtungslichts L_IL1 durch den Lichtabschirmungsabschnitt 29a abgeschirmt, und der restliche Lichtstrahl tritt durch der Durchtrittsabschnitt 29b hindurch. Das Beleuchtungslicht L_IL2 tritt aus dem Durchtrittsabschnitt 29b aus. Der Durchtrittsabschnitt 29b kann gleich groß wie der Lichtstrahldurchmesser des Beleuchtungslichts L_IL1 sein.
Das Öffnungselement 29 ist auf einer Seite der Lichtquelle 26 der Kondensorlinse 28 angeordnet. Ferner ist der Lichtdurchtrittsabschnitt 29b so eingestellt, dass eine Fläche des Bereichs des Beleuchtungslichts, das durch eine Pupille des optischen Beobachtungssystems 22 hindurchtritt, kleiner ist als eine Fläche der Pupille des optischen Beobachtungssystems 22. Auf diese Weise ist in der Probenform-Messvorrichtung 20 der vorbestimmte Beleuchtungsbereich durch der Durchtrittsabschnitt 29b gebildet. Daher entspricht das Öffnungselement 29 dem optischen Element, das den vorbestimmten Beleuchtungsbereich bildet.
Das Beleuchtungslicht L_IL2 trifft auf die Kondensorlinse 28. Das Beleuchtungslicht L_IL2 wird durch die Kondensorlinse 2 gesammelt. Das Beleuchtungslicht L_IL3 tritt aus der Kondensorlinse 28 aus. Das Beleuchtungslicht L_IL3 erreicht das Halteelement 23.
Das Halteelement 23 ist zwischen dem optische Beleuchtungssystem 21 und dem optischen Beobachtungssystem 22 angeordnet. Eine Probe 32 ist auf dem Halteelement 23 angeordnet. Die Probe 32 wird durch das Halteelement 23 gehalten.
Das von dem optischen Beleuchtungssystem 21 ausgetretene Beleuchtungslicht L_IL3 wird auf die Probe 32 gestrahlt. Das auf die Probe 32 gestrahlte Beleuchtungslicht L_IL3 tritt durch die Probe 32 hindurch. Das Bilderzeugungslicht L_IM1 tritt aus der Probe 32 aus.
Das von der Probe 32 ausgetretene Bilderzeugungslicht L_IM1 trifft auf das optische Beobachtungssystem 22. Das Bilderzeugungslicht L_IM1 trifft auf die Objektivlinse 30 und tritt durch die Pupille 31 der Objektivlinse.
Das Bilderzeugungslicht L_IM1 , das durch die Pupille der Objektivlinse hindurchgetreten ist, tritt aus dem optischen Beobachtungssystem 22 aus. Das von dem optischen Beobachtungssystem 22 ausgetretene Bilderzeugungslicht L_IM1 wird durch das Erfassungselement 24 empfangen. Ein Signal von dem Erfassungselement 24 wird zu der Verarbeitungseinheit 25 übertragen.
In der Verarbeitungseinheit 25 wird der oben genannte Schritt S30 der vorbestimmten Verarbeitung ausgeführt. Demzufolge ist es möglich, den Neigungsbetrag an der Oberfläche der Probe zu messen.
Nachfolgend ist ein Verfahren zum Berechnen der Position des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs beschrieben. Hier ist die Position des Schwerpunkts die Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs. Ferner sei angenommen, dass das Öffnungselement 29 für das optische Element verwendet wird, das den vorbestimmten Beleuchtungsbereich bildet. Wenn das Bild des optischen Elements 29 S (x, y) ist, ist es möglich, einen Schwerpunkt Rg (Xg, Yg) des Bildes des optischen Elements 29 mit Hilfe des folgendes Ausdrucks zu berechnen. $X g = \frac{\iint S (x, y) x d x d y}{\iint S (x, y) d x d y}$
$Y g = \frac{\iint S (x, y) y d x d y}{\iint S (x, y) d x d y}$
wobei

S (x, y) = 1 ist, wenn (x, y) auf einer Innenseite des Bildes des optischen Elements 29 liegt, und
S (x, y) = 0 ist, wenn (x, y) auf einer Außenseite des Bildes des optischen Elements 29 liegt.

Oben ist ein Verfahren zum Finden der Position des Schwerpunkts des Bildes des optischen Elements 29 beschrieben. Wenn das Bild des Durchtrittsabschnitts 29b kreisförmig ist, kann eine Mitte des Kreises der Schwerpunkt sein.
In der Probenform-Messvorrichtung 20 ist das Bilderzeugungslicht L_IM1 unabhängig davon, ob eine Oberfläche der Probe 32 geneigt ist oder nicht, ein paralleler Lichtstrahl, wenn er aus dem optischen Beobachtungssystem 22 austritt. Ferner bewegt sich das Bilderzeugungslicht L_IM1 , wenn die Oberfläche der Probe 32 geneigt ist, parallel in eine Richtung von einer optischen Achse 33 weg.
Daher kann das Erfassungselement 24 an einer beliebigen Position angeordnet sein, vorausgesetzt das Bilderzeugungslicht L_IM1 an dieser Position ist ein paralleler Lichtstrahl. Mit anderen Worten, das Erfassungselement 24 darf nicht an einer Pupillenposition des optischen Beobachtungssystems 22 oder einer zu der Pupillenposition des optischen Beobachtungssystems 22 konjugierten Position angeordnet sein. Ferner kann das Bilderzeugungslicht L_IM1 durch eine Linse gesammelt werden, und das Erfassungselement 24 kann an einer Sammelposition angeordnet sein.
In der Probenform-Messvorrichtung 20 ist die Fläche des Bereichs des Bilderzeugungslichts L_IM1 kleiner als eine Fläche der Pupille 31 der Objektivlinse. Daher ändert sich die Form des Bereichs des Bilderzeugungslichts L_IM1 selbst dann nicht, wenn sich das Bilderzeugungslicht L_IM1 in eine Richtung von der optischen Achse 10 weg verschiebt. Mit anderen Worten, ob die Oberfläche der Probe 32 geneigt oder nicht geneigt ist, die Form des Bereichs des Bilderzeugungslichts L_IM1 ist gleich. Daher ist es möglich, den Neigungsbetrag exakt zu messen. Ferner wird die Pupille 31 der Objektivlinse nicht mit dem Bilderzeugungslicht L_IM1 ausgefüllt. Demzufolge ist es möglich, einen Zustand zu verringern, in dem der Neigungsbetrag nicht gemessen werden kann.
Auf diese Weise umfasst die Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ein Merkmal des Messprinzips. Daher ist es in der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform möglich, der Neigungsbetrag an der Oberfläche einer Probe mit hoher Genauigkeit zu messen. Ferner ist es, wie es weiter unten beschrieben ist, durch Verwenden des gemessenen Neigungsbetrags möglich, die Oberflächenform der Probe mit hoher Genauigkeit zu messen.
In der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform, ist es vorteilhaft, dass das Erfassungselement mehrere Lichtempfangsflächen umfasst.
Durch eine solche Anordnung, ist es möglich die Position des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs zu berechnen. Ein CCD (charge coupled device) - Bildsensor und ein CMOS (complementary metal-oxide semiconductor) - Bildsensor können als der Erfassungssensor 24 verwendet werden.
In der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass das Erfassungselement eine einzige Lichtempfangsfläche und mehrere Ausgangsanschlüsse umfasst.
Durch eine solche Anordnung ist es möglich, die Position des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs zu berechnen. Ein PDS (semiconductor position) - Erfassungselement kann als das Erfassungselement 24 verwendet werden.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass das Licht an einer Pupillenposition des optischen Beobachtungssystems empfangen wird.
In der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform, ist es vorteilhaft, dass das Erfassungselement an der Pupillenposition des optischen Beobachtungssystems angeordnet ist.
10 ist ein Diagramm, das eine Anordnung einer Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Die gleichen Bezugszeichen sind Komponenten zugeordnet, die die gleichen wie die in der Anordnung in 9 sind, und auf eine Beschreibung von ihnen ist verzichtet.
Eine Probenform-Messvorrichtung 40 umfasst ein Erfassungselement 41. Das Erfassungselement 41 ist an der Position der Pupille 31 der Objektivlinse angeordnet. Der Pupille 31 der Objektivlinse ist auch die Pupille des optischen Beobachtungssystems 22. Daher ist in der Probenform-Messvorrichtung 40 das Erfassungselement 41 an der Pupillenposition des optischen Beobachtungssystems angeordnet 22. Demzufolge ist es möglich, das Bilderzeugungslicht L_IM1 an der Pupillenposition des optischen Beobachtungssystems zu empfangen.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass das Licht an einer Position empfangen wird, die zu der Pupille des optischen Beobachtungssystems konjugiert ist.
In der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass das Erfassungselement an einer Position angeordnet ist, die zu der Pupille des optischen Beobachtungssystems konjugiert ist.
11 ist ein Diagramm, das eine Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Die gleichen Bezugszeichen sind Komponenten zugeordnet, die die gleichen wie die in der Anordnung in 9 sind, und auf eine Beschreibung von ihnen ist verzichtet.
Eine Probenform-Messvorrichtung 50 umfasst ein Relaisoptiksystem 51. Der Relaisoptiksystem 51 umfasst eine Linse 52 und eine Linse 53. Ein Bild der Pupille 31 der Objektivlinse wird zwischen der Linse 52 und der Verarbeitungseinheit 25 durch die Linse 52 und die Linse 53 erzeugt. Das Erfassungselement 24 ist an einer Bildposition der Pupille 31 der Objektivlinse angeordnet.
Das Bild der Pupille 31 der Objektivlinse ist auch ein Bild der Pupille des optischen Beobachtungssystems 22. Daher ist in der Probenform-Messvorrichtung 50 das Erfassungselement 24 an einer Position angeordnet, die zu der Pupille des optischen Beobachtungssystems 22 konjugiert ist. Demzufolge ist es möglich, das Bilderzeugungslicht L_IM1 an der Position zu empfangen, die zu der Pupille des optischen Beobachtungssystems konjugiert ist.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, einen Schritt zum Bewegen das Beleuchtungslicht relativ zur Probe in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse zu umfassen.
Es ist vorteilhaft, dass die Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform einen Abtastmechanismus umfasst, der das Beleuchtungslicht relativ zu dem Halteelement in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse bewegt.
Durch eine solche Anordnung ist es möglich, den Neigungsbetrag an mehreren Positionen der Probe zu berechnen.
12 ist ein Flussdiagramm eines Probenform-Messverfahrens der vorliegenden Ausführungsform. Die gleichen Bezugszeichen sind Komponenten zugeordnet, die die gleichen wie die in der Anordnung in 7 sind, und auf eine Beschreibung von ihnen ist verzichtet. Das Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Schritt S50 zum Bewegen des Beleuchtungslichts relativ zur Probe vor Schritt S10 zum Vorbereiten des Beleuchtungslichts und nach Schritt S34 zum Berechnen des Neigungsbetrags.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform werden die Schritt S51 und Schritt S52 vor Schritt S10 ausgeführt. Schritt S51 ist ein Schritt zum Einstellen der Gesamtanzahl N an Bewegungen. Die Gesamtanzahl N an Bewegungen ist die Anzahl von Stellen, an denen die Messung des Neigungsbetrags ausgeführt wird. Schritt S52 ist ein Schritt zum Initialisieren der Anzahl an Bewegungen. Hier wird die Anzahl an Bewegungen unter Verwendung einer Variablen n gezählt. In Schritt S52 wird ein Wert der Variable n auf 1 gesetzt.
Wenn Schritt S52 beendet ist, wird Schritt S30 ausgeführt. Demzufolge ist eine erste Messung beendet. Wenn Schritt S30 beendet ist, wird Schritt S53 ausgeführt.
Schritt S53 ist ein Schritt zum Bestätigen eines Endes der Bewegung. Wenn der Wert der Variable n nicht identisch mit der Gesamtanzahl N an Bewegungen ist, erfolgt in Schritt S53 eine Beurteilung dahingehend, dass alle Bewegungen, die geplant waren, nicht abgeschlossen worden sind. In diesem Fall werden Schritt S54 und Schritt S55 ausgeführt.
Schritt S54 ist ein Schritt zum Bewegen des Beleuchtungslichts relativ zur Probe. Durch Ausführen des Schritts S54 wird eine Messung an einer neuen Stelle möglich. Die neue Stelle ist eine andere Stelle als die Stelle, bei der die erste Messung ausgeführt wurde.
Wenn Schritt S54 beendet ist, wird Schritt S55 ausgeführt. In Schritt S55 wird die Anzahl an Bewegungen gezählt. Hier wird 1 zu dem Wert der Variable n addiert. Wenn Schritt S55 beendet ist, wird erneut Schritt S30 ausgeführt.
Der Wert der Variablen n nimmt immer dann zu, wenn Schritt S30 ausgeführt wird, bis schließlich der Wert der Variablen n mit der Gesamtanzahl N an Bewegungen identisch ist. In diesem Fall erfolgt in Schritt S53 eine Beurteilung dahingehend, dass alle Bewegungen, die geplant waren, beendet wurden. Demzufolge ist die Bewegung des Beleuchtungslichts relativ zur Probe beendet.
Auf diese Weise werden in dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform das Beleuchtungslicht und die Probe in der Ebene senkrecht zur optischen Achse relativ zueinander bewegt. Demzufolge ist es möglich, den Neigungsbetrag an den mehreren Positionen der Probe zu berechnen.
In dem Flussdiagramm in 12 wird Schritt S53 nach Schritt S30 ausgeführt. Jedoch kann Schritt S53 auch nach Schritt S32 ausgeführt werden.
In diesem Fall wird die Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs für alle Stellen berechnet, an denen der Neigungsbetrag gemessen wird. Daher werden alle diejenigen Positionen des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs gespeichert, die berechnet wurden. Ferner muss, nachdem alle Bewegungen des Beleuchtungslichts relativ zur Probe berechnet wurden, der Neigungsbetrag für alle Stellen berechnet werden, an denen der Neigungsbetrag berechnet werden soll.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass die Bewegung des Beleuchtungslichts relativ zur Probe durch die Bewegung der Probe ausgeführt wird.
In der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform, ist es vorteilhaft, dass der Abtastmechanismus eine Antriebseinheit umfasst, die das Halteelement bewegt.
13 ist ein Diagramm, das eine Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Die gleichen Bezugszeichen sind Komponenten zugeordnet, die die gleichen wie die in der Anordnung in 9 sind, und auf eine Beschreibung von ihnen ist verzichtet.
Eine Probenform-Messvorrichtung 60 umfasst einen Abtastmechanismus 61. Der Abtastmechanismus 61 umfasst einen ersten Objekttisch 61a, einen zweiten Objekttisch 61b und eine Basis 61c. Der zweite Objekttisch 61b ist auf der Basis 61c angeordnet. Die Basis 61c umfasst einen Mechanismus, der den zweiten Objekttisch 61b bewegt. Der erste Objekttisch 61a ist auf dem zweiten Objekttisch 61b angeordnet. Der zweite Objekttisch 61b umfasst einen Mechanismus, der den ersten Objekttisch 61a bewegt.
Der erste Objekttisch 61a und der zweite Objekttisch 61b bewegen sich in zueinander senkrechten Richtungen. Zum Beispiel bewegt sich der erste Objekttisch 61a in einer Links-rechts-Richtung in einer Zeichenebene, und der zweite Objekttisch 61b bewegt sich in eine Richtung senkrecht zur Zeichenebene. Durch eine solche Anordnung ist es möglich, die Bewegung des Beleuchtungslichts relativ zur Probe durch die Bewegung der Probe auszuführen.
In der Probenform-Messvorrichtung 40 wird das Beleuchtungslicht L_IL3 fortwährend auf der optischen Achse 10 gesammelt. Daher ist die Probe 32 auf dem ersten Objekttisch 61a angeordnet, und der erste Objekttisch 61a und der zweite Objekttisch 61b werden bewegt. Bei einer solchen Anordnung schneiden verschiedene Stellen der Oberfläche der Probe 32 einen Sammelpunkt des Beleuchtungslichts L_IL3 . Demzufolge ist es möglich, den Neigungsbetrag an mehreren Positionen der Probe 32 zu berechnen.
Obwohl es möglich ist, den ersten Objekttisch 61a und den zweiten Objekttisch 61b manuell zu bewegen, ist es vorteilhaft, die Bewegung elektrisch auszuführen. Durch elektrisches Bewegen der Objekttische ist es möglich, sie mit hoher Geschwindigkeit und Genauigkeit zu bewegen und zu positionieren. Aus diesem Grund sind in der Probenform-Messvorrichtung 60 ein erstes Antriebselement 62 und ein zweites Antriebselement 63 an dem Abtastmechanismus 61 angeordnet. Ein Schrittmotor kann als das erste Antriebselement 62 und das zweite Antriebselement 63 verwendet werden.
Der erste Antriebsmotor 62 ist an dem zweiten Objekttisch 61b angeordnet. Es ist möglich, den ersten Objekttisch 61a mit Hilfe des ersten Antriebselements 62 zu bewegen. Das zweite Antriebselement 63 ist an der Basis 61c angeordnet. Es ist möglich, den zweiten Objekttisch 61b mit Hilfe des zweiten Antriebselements 63 zu bewegen.
Auch in der Probenform-Messvorrichtung 60 ist das Bilderzeugungslicht L_IM1 unabhängig davon, ob die Oberfläche der Probe 32 geneigt ist oder nicht, beim Austritt aus dem optischen Beobachtungssystem 22 ein paralleler Lichtstrahl. Ferner breitet sich das Bilderzeugungslicht L_IM1 bei geneigter Oberfläche der Probe 32 parallel in eine Richtung von der optischen Achse 33 weg aus.
Daher kann das Erfassungselement 24 an einer beliebigen Position angeordnet sein, vorausgesetzt das Bilderzeugungslicht L_IM1 an dieser Position ist ein paralleler Lichtstrahl. Mit anderen Worten, das Erfassungselement 24 darf nicht an der Pupillenposition des optischen Beobachtungssystems 22 oder der zu der Pupillenposition des optischen Beobachtungssystems 22 konjugierten Position angeordnet sein. Ferner kann das Bilderzeugungslicht L_IM1 durch eine Linse gesammelt werden, und das Erfassungselement 24 kann an der Sammelposition angeordnet sein.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass die Bewegung des Beleuchtungslichts relativ zur Probe durch die Bewegung des Beleuchtungslichts erfolgt.
In der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass der Abtastmechanismus eine Antriebseinheit umfasst, die das Beleuchtungslicht bewegt.
14 ist ein Diagramm, das eine Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Die gleichen Bezugszeichen sind Komponenten zugeordnet, die die gleichen wie die in der Anordnung in 11 sind, und auf eine Beschreibung von ihnen ist verzichtet.
Eine Probenform-Messvorrichtung 70 umfasst einen Abtastmechanismus 71. Der Abtastmechanismus 71 umfasst ein erstes Lichtablenkelement und ein zweites Lichtablenkelement. Als das erste Ablenkelement und das zweite Ablenkelement kann ein Galvano-Abtaster, ein Polygonspiegel oder ein akusto-optisches Ablenkelement (AOD) verwendet werden.
In der Probenform-Messvorrichtung 70 ist jeweils ein Galvano-Abtaster für das erste Lichtablenkelement und das zweite Lichtablenkelement verwendet. In 14 sind ein Spiegel eines ersten Galvano-Abtasters (nachfolgend als erster Spiegel 71a' bezeichnet) und ein Spiegel eines zweiten Galvano-Abtasters (nachfolgend als zweiter Spiegel 71b' bezeichnet) gezeigt.
Das von der Lichtquelle 26 austretende Beleuchtungslicht L_IL1 trifft auf den ersten Spiegel 71a. Das Beleuchtungslicht L_IL1 wird an dem ersten Spiegel 71a reflektiert und trifft dann auf den zweiten Spiegel 71b. Das Beleuchtungslicht L_IL1 wird an dem zweiten Spiegel 71b reflektiert.
In dem ersten Lichtablenkelement wird das Beleuchtungslicht L_IL1 durch Ändern einer Richtung des ersten Spiegels 71a abgelenkt. In dem zweiten Lichtablenkelement wird das Beleuchtungslicht L_IL1 durch Ändern einer Richtung des zweiten Spiegels 71b abgelenkt.
Das erste Lichtablenkelement ist so angeordnet, dass eine Drehachse parallel zur Zeichenebene ist. Das zweite Lichtablenkelement ist so angeordnet, dass eine Drehachse senkrecht zur Zeichenebene ist. Daher wird das Beleuchtungslicht L_IL1 durch Ändern der Richtung des ersten Spiegels 71a und der Richtung des zweiten Spiegels 71b in zwei senkrechten Richtungen abgelenkt. Durch eine solche Anordnung ist es möglich, die Bewegung des Beleuchtungslichts relativ zur Probe durch Bewegen des Beleuchtungslichts auszuführen.
Das von dem zweiten Lichtablenkelement austretende Beleuchtungslicht L_IL1 trifft auf ein Relaisoptiksystem 72. Das Relaisoptiksystem 72 ist ein afokales optisches System. Der Relaisoptiksystem 72 umfasst eine Linse 72a und eine Linse 72b. Das von dem Relaisoptiksystem 72 austretende Beleuchtungslicht L_IL1 tritt nach Reflexion an dem Spiegel 73 auf den Kondensor 27.
Der erste Spiegel 71a und der zweite Spiegel 71b sind in der Nähe angeordnet. Daher kann davon ausgegangen werden, dass das Beleuchtungslicht L_IL1 an einer Zwischenposition (nachfolgend als ‚Zwischenposition M‘ bezeichnet) des ersten Spiegels 71a und des zweiten Spiegels 71b abgelenkt wird.
Die Zwischenposition M ist durch das Relaisoptiksystem 72 zu der Position der Pupille des optischen Beleuchtungssystems 21 konjugiert. Insbesondere ist die Position des Durchtrittsabschnitts 29b zu der Zwischenposition M konjugiert. Daher wird das Beleuchtungslicht L_IL1 an der Position des Durchtrittsabschnitts 29b abgelenkt. In 14 ist das abgelenkte Beleuchtungslicht L_IL1 durch eine gestrichelte Linie dargestellt.
In der Probenform-Messvorrichtung 70 ist eine Position einer Probe 32' festgelegt. Daher müssen die Richtung des ersten Spiegels 71a und die Richtung des zweiten Spiegels 71b geändert werden. Durch eine solche Anordnung schneidet ein Sammelpunkt des Beleuchtungslichts L_IL3 verschiedene Stellen einer Oberfläche der Probe 32'. Demzufolge ist es möglich, den Neigungsbetrag an mehreren Positionen der Probe 32' zu berechnen.
In der Probenform-Messvorrichtung 70 wird das Beleuchtungslicht L_IL3 zur optischen Achse 33 oder zu einer Position von der optischen Achse 33 weg (nachfolgend als ‚Off-Achsen-Position‘ bezeichnet) gestrahlt.
Wenn das Beleuchtungslicht L_IL3 zu der optischen Achse 33 gestrahlt wird, wie es durch eine durchgezogene Linie gezeigt ist, tritt das Bilderzeugungslicht L_IM1 von der optischen Achse 33 aus. Wenn die Oberfläche der Probe 32 nicht geneigt ist, schneidet das Bilderzeugungslicht L_IM1 die optische Achse 33 nicht. Daher fällt auf der Seite des Erfassungselements 24 der Objektivlinse 30 an jeder Position auf der optischen Achse 33 die Mitte des Bilderzeugungslichts L_IM1 mit der optischen Achse 33 der Objektivlinse 30 zusammen.
Wohingegen das Bilderzeugungslicht L_IM1 , wenn das Beleuchtungslicht L_IL3 zu einer Off-Achsen-Position gestrahlt wird, von der Off-Achsen-Position austritt, wie es durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist. Selbst wenn die Oberfläche der Probe 32 nicht geneigt ist, schneidet das Bilderzeugungslicht L_IM1 die optische Achse 33. Daher stimmt auf der Seite des Erfassungselements 24 der Objektivlinse 30 die Mitte des Bilderzeugungslichts L_IM1 je nach Position auf der optischen Achse 33 nicht mit der optischen Achse 33 überein. Wenn das Erfassungselement 24 an einer solchen Position angeordnet ist, ist der berechnete Neigungsbetrag falsch.
Aus diesem Grund ist es in der Probenform-Messvorrichtung 70 vorteilhaft, das Erfassungselement 24 an der Pupillenposition des optischen Beobachtungssystems 22 oder einer zu der Pupillenposition des optischen Beobachtungssystems 22 konjugierten Position anzuordnen. An der Pupillenposition oder der zu der Pupillenposition konjugierten Position fallen selbst dann, wenn die Oberfläche der Probe 32 nicht geneigt ist, die Mitte des Bilderzeugungslichts L_IM1 , das von der Off-Achsen-Position und der optischen Achse 33 austritt, zusammen. Daher ist es möglich, einen genauen Neigungsbetrag zu berechnen.
Es ist vorteilhaft, dass das Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform einen Schritt zum Berechnen der Form der Probe aus den in dem Schritt zum Relativbewegen ermittelten mehreren Neigungsbeträgen und zum Umwandeln der Form der Probe aus der berechneten Form in ein Bild umfasst.
In der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass die Verarbeitungseinheit eine Bildumwandlungsschaltung umfasst, die die Form der Probe aus den durch die Relativbewegung ermittelten mehreren Neigungsbeträgen berechnet und die berechnete Form in ein Bild umwandelt.
Nachfolgend ist ein Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 15 ist ein Flussdiagramm des Probenform-Messverfahrens der vorliegenden Ausführungsform. Die gleichen Bezugszeichen sind Komponenten zugeordnet, die die gleichen wie die in der Anordnung in 7 sind, und auf eine Beschreibung von ihnen ist verzichtet. Das Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Schritt S60 zum Umwandeln der Form der Probe aus der berechneten Form in ein Bild.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform folgt Schritt S60 auf Schritt S34. In Schritt S60 wird die Form der Probe aus dem Neigungsbetrag berechnet, und die Form der Probe wir in ein Bild aus der berechneten Form umgewandelt. Durch eine solche Anordnung ist es möglich, die Form der Probe visuell herauszufinden. Schritt S30 kann Schritt S60 umfassen.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform und der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, den Neigungsbetrag auf der Grundlage einer im Voraus gewonnenen Korrespondenzbeziehung zu berechnen.
Wie es oben erwähnt ist, wird in dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform und der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform der Neigungsbetrag auf der Grundlage die Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs berechnet. Daher wird eine Korrespondenzbeziehung zwischen der Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs und dem Neigungsbetrag im Voraus gewonnen. Wenn eine solche Anordnung im Voraus gemacht wird, ist es möglich, den Neigungsbetrag sofort aus der Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs auf der Grundlage der Korrespondenzbeziehung zu berechnen.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass die Korrespondenzbeziehung in einer Nachschlagetabelle dargestellt ist, die die Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs und den Neigungsbetrag als Parameter enthält.
In der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass die Verarbeitungseinheit eine Nachschlagetabelle umfasst, die die Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs und den Neigungsbetrag als Parameter enthält, und den Neigungsbetrag unter Verwendung der Nachschlagetabelle berechnet.
In Schritt S33 wird ein Abstand zwischen der Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs und der Referenzposition berechnet. Damit wird ein Wert, der mit dem berechneten Wert identisch ist, aus der Nachschlagetabelle gesucht. Wenn es einen Wert gibt, der mit dem berechneten Wert identisch ist, wird ein Neigungswinkel, der diesem Wert entspricht, aus der Nachschlagetabelle ermittelt. Demzufolge ist es möglich, sofort den Neigungsbetrag an der Oberfläche der Probe zu berechnen.
Hingegen ist es auch möglich, dass ein Wert, der mit dem berechneten Wert identisch ist, nicht in der Nachschlagetabelle enthalten ist. In diesem Fall werden zwei Werte, die dem berechneten Wert am nächsten liegen, aus der Nachschlagetabelle extrahiert. Ferner kann der Neigungswinkel unter Verwendung der zwei Werte gewonnen werden, die extrahiert wurden. Demzufolge ist es möglich, der Neigungsbetrag an der Oberfläche der Probe zu berechnen.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform und der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, einen Korrekturkoeffizienten aus einem Verhältnis einer Größe des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs bei nicht vorhandener Probe zu einer Größe des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs bei vorhandener Probe zu berechnen und die Daten der Nachschlagetabelle unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten zu korrigieren.
Der Pupillenposition des optischen Beobachtungssystems und die Pupillenposition des optischen Beleuchtungssystems sind konjugiert. Daher wird die Pupille des optischen Beleuchtungssystems auf die Pupillenposition des optischen Beobachtungssystems projiziert. Zum Beispiel ist in der in 9 gezeigten Probenform-Messvorrichtung 20 das Öffnungselement 29 auf der Seite der Pupille der Kondensorlinse 28 angeordnet. Daher wird der Durchtrittsabschnitt 29b auf die Position der Pupille 31 der Objektivlinse projiziert.
Wenn die Probe 32 nicht auf dem Halteelement 23 angeordnet ist, wird der Durchtrittsabschnitt 29b durch die Kondensorlinse 28 und die Objektivlinse 30 projiziert. Eine Pupillenprojektionsvergrößerung zu diesem Zeitpunkt ist β_p .
Die Probe 32, in Abhängigkeit von ihrer Form, wirkt als Linse. Nachfolgend ist ein Fall beschrieben, in dem die Probe 32, die die Wirkung einer Linse hat (nachfolgend als ‚Probe S_L ‘ bezeichnet) auf dem Halteelement 23 angeordnet ist.
Wenn die Probe S_L auf dem Halteelement 23 angeordnet ist, fällt ein Hauptpunkt der Probe S_L (Hauptpunkt der Linse) mit einer Sammelposition des Beleuchtungslichts L_IL3 zusammen. In diesem Fall wirkt die Probe S_L nicht als Linse. Daher wird der Durchtrittsabschnitt 29b durch die Kondensorlinse 28 und die Objektivlinse 30 projiziert. Daher ist die Pupillenprojektionsvergrößerung in diesem Fall β_p .
Jedoch ist es schwierig, den Hauptpunkt der Probe S_L herauszufinden. Daher ergibt sich, wenn die Probe S_L auf dem Halteelement 23 angeordnet ist, ein Zustand, in dem der Hauptpunkt der Probe S_L und die Sammelposition des Beleuchtungslichts L_IL3 nicht zusammenfallen. Da in diesem Fall die Probe S_L als Linse wirkt, wird der Durchtrittsabschnitt 29b durch die Kondensorlinse 28, die Probe S_L und die Objektivlinse 30 projiziert. Die Pupillenprojektionsvergrößerung ist in diesem Fall β'_p .
Der Wert von β'_p und der Wert von β_p sind verschieden. Wenn sich die Pupillenprojektionsvergrößerung unterscheidet, unterscheidet sich die Größe des Bereichs des Bilderzeugungslichts L_IM1 . Wenn die Oberfläche der Probe S_L nicht geneigt ist, fällt die Mitte des Bilderzeugungslichts L_IM1 mit der optischen Achse 33 zusammen, selbst wenn sich die Größe des Bereichs des Beleuchtungslichts L_IM1 unterscheidet. Mit anderen Worten, wenn die Oberfläche der Probe S_L nicht geneigt ist, ändert sich die Position des Bildes des vorbestimmten Bereichs selbst dann nicht, wenn sich die Pupillenprojektionsvergrößerung unterscheidet.
Wohingegen sich auch die Mitte des Bilderzeugungslichts L_IMI unterscheidet, wenn die Oberfläche der Probe S_L geneigt ist, da sich die Größe des Bereichs des Bilderzeugungslichts L_IM1 unterscheidet. Mit anderen Worten, der Verschiebungsbetrag Δ unterscheidet sich. Daher ändert sich, wenn die Oberfläche der Probe S_L geneigt ist und sich die Pupillenprojektionsvergrößerung unterscheidet, die Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungslichts.
Wenn zum Beispiel die Daten der Nachschlagetabelle Daten bei der Pupillenprojektionsvergrößerung β_P sind, dann werden die Daten in einem Zustand vorbereitet, in dem keine Probe S_L vorhanden ist. Wenn die Probe S_L unter Verwendung dieser Nachschlagetabelle gemessen wird, wird trotz der Berechnung der Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs durch die Pupillenprojektionsvergrößerung β'_P der Neigungsbetrag unter Verwendung der Daten bei der Pupillenprojektionsvergrößerung β_P berechnet. Folglich ist der berechnete Neigungsbetrag falsch.
Daher werden eine Größe des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs (nachfolgend als Bereich Bild A' bezeichnet) in dem Zustand, in dem die Probe S_L nicht vorhanden ist, und eine Größe des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs (nachfolgend als ‚Bereich Bild B‘ bezeichnet) in dem Zustand, in dem die Probe S_L vorhanden ist, gewonnen. Danach wird der Korrekturkoeffizient aus einem Verhältnis der Größe des Bereichsbildes Azur Größe des Bereichsbildes B berechnet, und die Daten der Nachschlagetabelle werden unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten korrigiert. Durch eine solche Anordnung ist es möglich, den genauen Neigungsbetrag zu berechnen, ohne sich Gedanken über die Sammelposition des Beleuchtungslichts L_IL3 auf der Probe S_L zu machen.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass die Korrespondenzbeziehung durch einen Ausdruck ausgedrückt wird, der die Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs und den Neigungsbetrag als Parameter enthält.
In der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass die Verarbeitungseinheit einen Ausdruck verwendet, der die Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs und den Neigungsbetrag als Parameter enthält.
Wie es im Zusammenhang mit dem Messprinzip beschrieben ist, verändert sich der Verschiebungsbetrag Δ in Abhängigkeit von dem Neigungsbetrag. Daher ist es möglich, den Neigungsbetrag durch einen Ausdruck auszudrücken, der den Verschiebungsbetrag Δ als einen Parameter enthält. Der Verschiebungsbetrag Δ ist ein Verschiebungsbetrag der Mittenposition des Bilderzeugungslichts bezüglich der optischen Achse. Ferner bezeichnet die Mittenposition des Bilderzeugungslichts die Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungslichts. Daher ist es möglich, den Neigungsbetrag durch eine Ausdruck (nachfolgend als ‚relationaler Ausdruck‘ bezeichnet) mit der Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungslichts als Parameter auszudrücken.
Der relationale Ausdruck kann theoretisch oder praktisch gewonnen werden. Daher muss der relationale Ausdruck im Voraus gewonnen werden. Ferner wird in der Messung ein Neigungswinkel, der der Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs entspricht, aus dem relationalen Ausdruck berechnet. Demzufolge ist es möglich, den Neigungsbetrag an der Oberfläche der Probe schnell zu berechnen.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform und der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, den Korrekturkoeffizienten aus dem Verhältnis der Größe des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs bei nicht vorhandener Probe zu der Größe des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs bei vorhandener Probe zu berechnen und den Ausdruck, der die Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs und den Neigungsbetrag als Parameter enthält, unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten zu korrigieren.
Da die technische Bedeutung der Ermittlung des Korrekturkoeffizienten oben schon beschrieben ist, ist sie hier nicht erneut beschrieben.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, die Position der Probe entlang der optischen Achse so einzustellen, dass die Größe des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs bei vorhandener Probe mit der Größe des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs bei nicht vorhandener Probe zusammenfällt.
In der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, eine Position des Halteelements entlang der optischen Achse so einzustellen, dass die Größe des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs bei vorhandener Probe mit der Größe des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs bei nicht vorhandener Probe zusammenfällt.
Wie es oben erwähnt ist, ergibt sich, wenn die Probe S_L auf dem Halteelement 23 angeordnet ist, ein Zustand, in dem der Hauptpunkt der Probe S_L nicht mit der Sammelposition des Beleuchtungslichts L_IL3 zusammenfällt. Daher wird der berechnete Neigungsbetrag, wenn der Korrekturkoeffizient nicht verwendet wird, möglicherweise falsch.
Zum Berechnen des genauen Neigungsbetrags lässt man den Hauptpunkt der Probe S_L mit der Sammelposition des Beleuchtungslichts L_IL3 zusammenfallen. Bei einer solchen Anordnung wirkt die Probe S_L nicht länger als Linse. Mit anderen Worten, es ergibt sich ein Zustand ohne die Probe S_L .
Es ist möglich, die Größe des Bereichsbildes A im Voraus zu ermitteln. Damit werden die Größe des Bereichsbildes B und die Größe des Bereichsbildes A verglichen. Danach wird die Probe 32 entlang der optischen Achse bewegt, bis die Größe des Bereichsbildes B mit der Größe des Bereichsbildes A übereinstimmt. Zum Bewegen der Probe S_L muss das Halteelement 23 bewegt werden.
Wenn die Größe des Bereichsbildes B mit der Größe des Bereichsbildes A übereinstimmt, muss die Bewegung der Probe S_L gestoppt werden. Dadurch ist es möglich, den Hauptpunkt der Probe S_L mit der Sammelposition des Beleuchtungslichts L_IL3 zusammenfallen zu lassen. In diesem Zustand wird selbst dann, wenn die Probe S_L gemessen wird, die Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs durch die Pupillenprojektionsvergrößerung β_P berechnet.
Daher können die Daten auch dann, wenn sie in der Nachschlagetabelle in dem Zustand vorbereitet werden, in dem die Probe SL nicht vorhanden ist, ohne Korrektur verwendet werden. Selbst dann, wenn der relationale Ausdruck in dem Zustand vorbereitet wird, in dem die Probe SL nicht vorhanden ist, kann er ohne Korrektur verwendet werden.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform und der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass eine Grenze des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs einen konvexen Abschnitt oder einen konkaven Abschnitt umfasst, und dass der konvexe Abschnitt oder der konkave Abschnitt eine Grenze hat, die durch zwei gerade Linien gebildet ist, die sich in einem Winkel von nicht mehr als 90 Grad schneiden.
Wie es oben erwähnt ist, ist es durch Bewegen der Probe 32 entlang der optischen Achse, bis die Größe des Bereichsbildes B mit der Größe des Bereichsbildes A übereinstimmt, möglich, den Hauptpunkt der Probe S_L mit dem Sammelabschnitt des Beleuchtungslichts L_IL3 zusammenfallen zu lassen.
Daher besitzt die Grenze des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs entweder den konvexen Abschnitt oder den konkaven Abschnitt, und der konvexe Abschnitt oder der konkave Abschnitt besitzt eine Grenze, die durch zwei gerade Linien gebildet ist, die sich in einem Winkel von kleiner oder gleich 90 Grad schneiden. Durch eine solche Anordnung kann die Größe des Bereichsbildes B und die Größe des Bereichsbildes A leicht verglichen werden.
In der in 9 gezeigten Probenform-Messvorrichtung 20 ist der vorbestimmte Beleuchtungsbereich durch den Durchtrittsabschnitt 29b gebildet. Die Grenze der vorbestimmten Beleuchtung ist eine Grenze zwischen dem Lichtabschirmungsabschnitt 29a und dem Durchtrittsabschnitt 29b. Daher muss sich entweder der konvexe Abschnitt oder der konvexe Abschnitt an dem Öffnungselement 29 befinden.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform und der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass der folgende Bedingungsausdruck (1) erfüllt ist: $0 < σ < 0.9$
wobei, $σ = {NA}_{ill} / {NA}_{ob}$
ist,

NA_iII eine numerische Apertur des durch den vorbestimmten Bereich hindurchtretenden Beleuchtungslichts und
NA_ob eine probenseitige numerische Apertur des optischen Beobachtungssystems bezeichnet.

16A und 16B sind Diagramme, die das durch die Probe hindurchtretende Beleuchtungslicht zeigen. In 16A tritt das Beleuchtungslicht L_IL3 durch eine Mitte einer Oberfläche einer Probe 80. Ferner fallen die Oberfläche der Probe 80 und die Sammelposition des Beleuchtungslichts L_IL3 mit einem Fokussierungsposition FP zusammen. In diesem Fall treten ein Lichtstrahl L_L1 , ein Lichtstrahl L_L2 und ein Lichtstrahl L_L3 durch einen selben Punkt auf der Oberfläche der Probe 80.
Wenn das Beleuchtungslicht L_IL3 und die Probe 80 in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse relativ zueinander bewegt werden, ändert sich die Position des Beleuchtungslichts L_IL3 , das durch die Probe 80 hindurchtritt, wie es in 16B gezeigt ist. In 16B tritt das Beleuchtungslicht L_IL3 durch einen peripheren Abschnitt der Oberfläche der Probe 80. In diesem Fall fällt die Oberfläche der Probe 80 nicht mit der Fokussierungsposition FP an einer Position, durch die das Beleuchtungslicht L_IL3 hindurchtritt, zusammen. Daher treten der Lichtstrahl L_L1 , der Lichtstrahl L_L2 und der Lichtstrahl L_L3 nicht länger durch den gleichen Punkt auf der Oberfläche der Probe 80.
Wenn ein oberer Grenzwert von Bedingungsausdruck (1) überschritten wird, wird eine numerische Apertur des durch einen vorbestimmten Bereich hindurchtretenden Beleuchtungslichts groß. In diesem Fall unterscheidet sich auf der von der Fokussierungsposition verschobenen Probenoberfläche eine Durchtrittsposition durch die Probe für den Lichtstrahl L_L1 , den Lichtstrahl L_L2 und den Lichtstrahl L_L3 .
Wenn die Neigungswinkel der Oberfläche der Probe an der Position, durch die der Lichtstrahl L_L1 hindurchtritt, der Position, durch die der Lichtstrahl L_L2 hindurchtritt, und der Position, durch die der Lichtstrahl L_L3 hindurchtritt, verschieden sind, ist ein Brechungswinkel an jeder Position ein anderer. In diesem Fall wird das Bild des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs verformt. Demzufolge kann die Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs nicht exakt berechnet werden. Folglich nimmt die Messgenauigkeit ab.
Mit größer werdender numerischer Apertur des durch den vorbestimmten Bereich hindurchtretenden Beleuchtungslichts werden die Verschiebung der Position, durch die der Lichtstrahl L_L1 hindurchtritt, bezüglich der Position, durch die der Lichtstrahl L_L2 hindurchtritt, und die Verschiebung der Position, durch die der Lichtstrahl L_L3 hindurchtritt, bezüglich der Position, durch die der Lichtstrahl L_L2 hindurchtritt (nachfolgend als ‚Verschiebung der Durchtrittsposition‘ bezeichnet) größer. Ferner wird die Verschiebung der Durchtrittsposition mit größer werdender Verschiebung der Probenoberfläche von der Fokussierungsposition größer.
Wenn die numerische Apertur unter einen unteren Grenzwert von Bedingungsausdruck (1) fällt, wird sie auf der Probenseite des optischen Beleuchtungssystems klein und der Betrag des Beleuchtungslichts wird unzureichend. Ferner nimmt die Messgenauigkeit ab, wenn sich Schmutz auf der Probe oder in dem optischen Weg befindet.
Es ist vorteilhafter, wenn statt des Bedingungsausdrucks (1) der folgende Bedingungsausdruck (1') erfüllt ist. $0.02 < σ < 0.7$
Es ist sogar noch vorteilhafter, wenn statt des Bedingungsausdrucks (1) der folgende Bedingungsausdruck (1") erfüllt ist. $0.05 < σ < 0.5$
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform und der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass wenigstens entweder die Form des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs oder die Fläche des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs veränderlich ist.
Wie es oben erwähnt ist, wird mit größer werdender numerischer Apertur des durch den vorbestimmten Bereich hindurchtretenden Beleuchtungslichts in der von der Fokussierungsposition verschobenen Probenoberfläche die Verschiebung der Durchtrittsposition für jeden Lichtstrahl des Beleuchtungslichts größer. Daher muss wenigstens entweder die Form des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs oder die Fläche des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs veränderlich sein. Dadurch ist es möglich, die numerische Apertur des durch den vorbestimmten Bereich hindurchtretenden Beleuchtungslichts klein zu machen. Demzufolge ist es möglich, die Verschiebung der Durchtrittsposition selbst an der von der Fokussierungsposition verschoben Probenoberfläche klein zu machen.
In der in 9 gezeigten Probenform-Messvorrichtung 20 ist der vorbestimmte Beleuchtungsbereich durch den Durchtrittsabschnitt 29b gebildet. Daher muss der Durchtrittsabschnitt 29b so ausgelegt sein, dass wenigstens entweder die Form oder die Fläche veränderlich sein kann.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform und der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass die Form des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs achsensymmetrisch bezüglich der optischen Achse ist.
Wenn die Form des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs achsensymmetrisch bezüglich der optischen Achse ist, ist das Bild des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs kreisförmig. Daher kann die Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs leicht berechnet werden.
In der in 9 gezeigten Probenform-Messvorrichtung 20 ist der vorbestimmte Beleuchtungsbereich durch den Durchtrittsabschnitt 29b gebildet. Daher ist die Form des Durchtrittsabschnitts achsensymmetrisch bezüglich der optischen Achse 33.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform und der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass eine Lichtmengenverteilung des Beleuchtungslichts achsensymmetrisch bezüglich der optischen Achse ist.
Durch eine solche Anordnung muss eine Ungleichmäßigkeit des Beleuchtungslichts nicht berücksichtigt werden. Daher kann die Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungslichts leicht berechnet werden. Mit Lichtmengenverteilung ist eine Lichtintensitätsverteilung in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse gemeint.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform und der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass die Lichtmengenverteilung des Beleuchtungslichts so ist, dass eine Lichtmenge in eine Richtung von der optischen Achse weg allmählich kleiner wird.
Durch eine solche Anordnung ist es möglich, den durch das Beleuchtungslicht bestrahlten Bereich der Probenoberfläche zu verkleinern. Demzufolge ist es möglich, die Verschiebung der von der Fokussierungsposition verschobenen Durchtrittsposition auf der Probenoberfläche klein zu machen. Die Lichtmengenverteilung bedeutet die Lichtintensitätsverteilung in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform und der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass das Beleuchtungslicht monochromatisches Licht oder Licht mit einem schmaleren Wellenlängenbereich als der von weißem Licht ist.
Durch eine solche Anordnung ist es möglich, den Wellenlängenbereich des Beleuchtungslichts schmaler zu machen. Folglich ist es möglich, das Auftreten einer chromatischen Aberration in einem Bild der Pupille des optischen Beleuchtungssystems zu unterdrücken. In diesem Fall ist es möglich, einen Kontrast des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs zu verbessern. Demzufolge ist es möglich, den genauen Neigungsbetrag zu berechnen, da die Genauigkeit zum Berechnen der Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs verbessert ist.
Ferner werden durch Ändern einer Wellenlänge des Beleuchtungslichts wellenlängencharakteristische Informationen der Probe gewonnen.
In der in 9 gezeigten Probenform-Messvorrichtung 20 wird eine Lichtquelle, die monochromatisches Licht erzeugt, als die Lichtquelle 26 verwendet. Alternativ kann eine Lichtquelle, die monochromatisches Licht erzeugt, als die Lichtquelle 26 verwendet werden. In diesem Fall ist ein optisches Filter in einem Raum zwischen der Lichtquelle 26 und dem Halteelement 23 angeordnet. Ferner muss die spektrale Transmissionscharakteristik des optischen Filters so sein, dass Licht mit einem Wellenlängenbereich, der schmaler als der Wellenlängenbereich des weißen Lichts ist, hindurchtritt.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform und der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, nur Licht innerhalb eines Schärfetiefenbereichs des optischen Beobachtungssystems zu empfangen.
17 ist ein Diagramm, das eine Anordnung einer Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Die gleichen Bezugszeichen sind Komponenten zugeordnet, die die gleichen wie die in der Anordnung in 11 sind, und auf eine Beschreibung von ihnen ist verzichtet. In 17 ist das Bilderzeugungslicht L_IM1 in dem Fall, in dem die Oberfläche der Probe nicht geneigt ist, als durchgezogene Linien dargestellt, und das Bilderzeugungslicht L_IM1 in dem Fall, in dem die Oberfläche der Probe geneigt ist, ist als gestrichelte Linien dargestellt.
Das von der Probe 32 austretende Bilderzeugungslicht L_IM1 tritt durch die Objektivlinse 30 und wird durch die Linse 52 gesammelt. Die Sammelposition IP ist zu der Fokussierungsposition des optischen Beobachtungssystems 22 konjugiert. Wenn die Probe 32 an der Fokussierungsposition des optischen Beobachtungssystems 22 angeordnet ist, wird ein Bild der Probe 32 an der Sammelposition IP erzeugt. Daher wird sowohl das Bilderzeugungslicht L_IM1 in dem Fall, in dem die Oberfläche der Probe 32 nicht geneigt ist, als auch das Bilderzeugungslicht L_IM1 in dem Fall, in dem die Oberfläche der Probe 32 geneigt ist, an der Sammelposition IP gesammelt.
Wenn die Probe 32 eine lichtdurchlässige Probe ist, tritt das Bilderzeugungslicht auch aus dem Inneren der Probe 32 aus. Das von einer anderen Position als einer Schärfetiefenbereich des optischen Beobachtungssystems austretende Bilderzeugungslicht ist ein Bilderzeugungslicht, das keinen Effekt auf die Neigung der Oberfläche der Probe 32 hat (nachfolgend als ‚Rauschlicht‘ bezeichnet). Wenn das Rauschlicht zusammen mit dem Bilderzeugungslicht L_IM1 von der Oberfläche der Probe 32 empfangen wird, wird es schwierig, den genauen Neigungsbetrag zu berechnen.
Die Anordnung muss so ausgelegt sein, dass nur Licht von innerhalb des Schärfetiefenbereichs des optischen Beobachtungssystems empfangen wird. Dazu wird in einer Probenform-Messvorrichtung 90 eine Blende 91 an der Sammelposition IP angeordnet.
Das Rauschlicht stammt von einer Position außerhalb des Schärfentiefebereichs des optischen Beobachtungssystems 22. Daher wird das Rauschlicht in der Umgebung der Sammelposition IP gesammelt. Mit anderen Worten, an der Sammelposition wird das Rauschlicht bis zu einem gewissen Grad aufgeweitet. Hingegen stammt das Bilderzeugungslicht L_IM1 von der Oberfläche der Probe 32 von einer Position innerhalb des Schärfetiefenbereichs. Das Bilderzeugungslicht L_IM1 , das an der Sammelposition IP gesammelt wird, wird kaum aufgeweitet. Daher ist der Öffnungsabschnitt der Blende 91 so groß, dass das Bilderzeugungslicht L_IM1 von der Oberfläche der Probe hindurchtreten kann.
Durch eine solche Anordnung ist es möglich, das Rauschlicht zu beseitigen. Folglich ist es möglich, den genauen Neigungsbetrag zu berechnen. Demzufolge ist es möglich, die Messgenauigkeit zu verbessern.
Wie es in 14 gezeigt ist, bewegt sich in einer Anordnung, in der das Beleuchtungslicht L_IL1 bewegt wird, das Bilderzeugungslicht L_IM1 an der Sammelposition IP. Daher ist es, wenn die Blende 91 an der Sammelposition IP angeordnet ist, vorteilhaft, eine Anordnung zu verwenden, in der die Probe bewegt wird, wie sie in 13 gezeigt ist.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform und der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass eine Vergrößerung des optischen Beobachtungssystems veränderlich ist.
Durch eine solche Anordnung ist es möglich, die Erfassungsempfindlichkeit und den Erfassungsbereich zu ändern. Zum Beispiel muss in der in 11 gezeigten Probenform-Messvorrichtung 50 die Vergrößerung des Relaisoptiksystems 51 groß gemacht werden, um die Erfassungsempfindlichkeit groß zu machen. Ferner muss die Vergrößerung des Relaisoptiksystems 51 klein gemacht werden, um den Erfassungsbereich zu vergrößern. Die Erfassungsempfindlichkeit bezeichnet den minimalen Neigungsbetrag, der erfassbar ist, und der Erfassungsbereich bezeichnet den maximalen Neigungsbetrag, der erfassbar ist.
Zum Ändern der Vergrößerung des Relaisoptiksystems 51 muss wenigstens entweder die Linse 52 und die Linse 53 ersetzt werden. Durch Ersetzen der Linse 52 oder der Linse 53 wird die Lage des Brennpunkts geändert. Daher ist es notwendig, eine Position in Richtung der optischen Achse einzustellen. Das Relaisoptiksystem 51 kann als afokales Zoom verwendet werden.
Durch Ersetzen der Objektivlinse 30 durch eine andere Objektivlinse mit anderer Vergrößerung ist es möglich, die Erfassungsempfindlichkeit und den Erfassungsbereich zu ändern.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform und dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, eine Lichtmenge in einem peripheren Abschnitt eines von dem optischen Beobachtungssystem austretenden Lichts zu berechnen.
18A ist ein Diagramm, das eine Anordnung einer Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform zeigt. 18B ist ein Diagramm, das ein Bilderzeugungslicht zeigt.
Wenn die Oberfläche der Probe 32 keine Unebenheiten aufweist, enthält das Bilderzeugungslicht L_IM1 kein gebeugtes Licht und kein gestreutes Licht. Jedoch tritt, wenn die Oberfläche der Probe 32 Unebenheiten aufweist, gebeugtes Licht L_DEF von der Probe 32 aus. In diesem Fall umfasst das Bilderzeugungslicht L_IM1 sowohl nicht gebeugtes Licht L_NON als auch gebeugtes Licht L_DEF . Ferner ist das gebeugte Licht L_DEF um das nicht gebeugte Licht L_NON verteilt.
Die Größe eines Bereichs des nicht gebeugten Lichts L_NON ist die Größe des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs. Ein innerer Teil des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs wird der Bereich des nicht gebeugten Lichts L_NON , und ein äußerer Teil des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs wird der Bereich des gebeugten Lichts L_DEF . Es ist möglich, die Größe des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs durch vorherige Berechnung zu finden. Daher ist es möglich, das nicht gebeugte Licht L_NON und das gebeugte Licht L_DEF getrennt zu erfassen.
Der vorbestimmte Beleuchtungsbereich ist durch der Durchtrittsabschnitt 29b gebildet. Ein Bereich des Bildes des Durchtrittsabschnitts 29b an einer Position des Erfassungselements 24 wird aus einem Bereich des Durchtrittsabschnitts 29b und der Pupillenprojektionsvergrößerung des optischen Systems gewonnen. Es ist möglich, die Pupillenprojektionsvergrößerung durch der folgende Ausdruck zu berechnen. $\begin{array}{l} Pupillenprojektionsvergrößerung \\ = Brennweite der Objektivlinse/Brennweite der Kondensorlinse \end{array}$
Manchmal ist zu der Objektivlinse 30 noch eine weitere Linse in dem optischen Beobachtungssystem 22 vorgesehen. In diesem Fall ist es möglich, die Pupillenprojektionsvergrößerung durch der folgende Ausdruck zu berechnen. Dabei wird angenommen, dass das optische Beobachtungssystem 22 eine Bilderzeugungslinse und eine Pupillenprojektionslinse umfasst. In diesem Fall ist es möglich, die Pupillenprojektionsvergrößerung durch der folgende Ausdruck zu berechnen. $\begin{array}{l} Pupillenprojektionsvergrößerung \\ = (Brennweite der Objektivlinse \times Brennweite der Pupillenprojektionslinse) / \\ (Brennweite der Kondensorlinse \times Brennweite der Bilderzeugunglinse) \end{array}$
Der Bereich des Bildes des Durchtrittsabschnitts 29b zeigt ein Bild des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs. Daher wird ein Sensor wie etwa ein CCD-Bildsensor und ein CMOS-Bildsensor als das Erfassungselement 24 verwendet. Anschließend werden von den Informationen von von dem Erfassungselement 24 ausgelesenen Pixeln Informationen von Pixeln, die einem Bereich außerhalb des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs entsprechen, extrahiert. Auf diese Weise ist es möglich, Informationen über einen Bereich des gebeugten Lichts L_DEF zu ermitteln. Aus den ermittelten Informationen ist es möglich, optische Eigenschaften in Bezug auf Unebenheiten der Oberfläche der Probe 32 wie etwa optische Informationen, die Rauhigkeitsinformationen enthalten, zu gewinnen.
Informationen von Pixeln, die einer Innenseite des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs entsprechen, umfassen Informationen eines Bereichs des nicht gebeugten Lichts L_NON . Die Informationen über den Bereich des nicht gebeugten Lichts L_NON entsprechen Informationen über den Neigungsbetrag. Daher ist es durch Extrahieren nur der Informationen über den Bereich des nicht gebeugten Lichts L_NON möglich, den Neigungsbetrag exakt zu messen.
Die optische Intensität des nicht gebeugten Lichts L_NON ist im Vergleich zu der optischen Intensität des gebeugten Lichts L_DEF größer. Daher wird ein Schwellenwert in Bezug auf die optische Intensität eingestellt und nur Informationen von Pixeln, die Licht mit einer optischen Intensität aufgenommen haben, die höher als der Schwellenwert ist, werden extrahiert. Auf diese Weise ist es möglich, nur Informationen über den Bereich des nicht gebeugten Lichts L_NON zu extrahieren.
Ferner unterscheidet sich die Beugungseffizienz in Abhängigkeit von der Polarisationsrichtung des einfallenden Lichts. Daher ist es durch Anordnen eines Polarisators in einem optischen Pfad des optischen Beobachtungssystems 22 möglich, Polarisationsinformationen über den Bereich des gebeugten Lichts L_DEF zu extrahieren.
Es ist möglich, gestreutes Licht zu verhindern, indem die Blende 91 an der Sammelposition IP angeordnet wird, wie es in 17 gezeigt ist. Durch Beseitigen des gestreuten Lichts ist es möglich, den Neigungsbetrag exakt zu messen.
Es ist vorteilhaft, dass das Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform einen Schritt zum Bewegen des optischen Beobachtungssystems entlang der optischen Achse relativ zur Probe umfasst.
Es ist vorteilhaft, dass die Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform einen Antriebsmechanismus umfasst, der das optische Beobachtungssystem entlang der optischen Achse relativ zu dem Halteelement bewegt.
Nachfolgend ist ein Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 19 ist ein Flussdiagramm des Probenform-Messverfahrens der vorliegenden Ausführungsform. Die gleichen Bezugszeichen sind Komponenten zugeordnet, die die gleichen wie die in der Anordnung in 7 sind, und auf eine Beschreibung von ihnen ist verzichtet. Das Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Schritt S70 zum Bewegen des optischen Beobachtungssystems relativ zur Probe.
In dem Grundmessverfahren wird der Neigungsbetrag an der Oberfläche der Probe auf der Grundlage der Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs berechnet. Die Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs ändert sich in Abhängigkeit von dem Neigungsbetrag an der Oberfläche der Probe und ferner durch die Tatsache, dass die Probe von dem Brennpunkt des optischen Beobachtungssystems verschoben wird. In einem Zustand, in dem die Probe stark von dem Brennpunkt des optischen Beobachtungssystems verschoben wird, ist es nicht möglich, den Neigungsbetrag an der Oberfläche der Probe exakt zu berechnen. Ferner ist in diesem Zustand eine räumliche Auflösung in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse schlechter.
Auf diese Weise ist in dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform ein Bereich in Richtung der optischen Achse, in dem es möglich ist, den Neigungsbetrag an der Oberfläche der Probe exakt zu berechnen, beschränkt. Dieser Bereich wird durch λ / NA_ob ² ausgedrückt. Daher ist es in einem Fall, in dem eine Höhe der Probe über diesen Bereich hinausreicht, nicht möglich, die Form der Probe durch eine einmalige Messung zu messen. Aus diesem Grund umfasst das Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform den Schritt S70 zum Bewegen des optischen Beobachtungssystems relativ zur Probe.
Schritt S70 umfasst einen Schritt S71 zum Einstellen von Messgrößen, einen Schritt S72 zum Bestätigen der Messgrößen, einen Schritt S73 zum Einstellen der Anzahl von Messungen, einen Schritt S74 zum Bestätigen der Messgrößen, einen Schritt S75 zum Einstellen eines Bewegungsbetrags, einen Schritt S76 zum Initialisieren der Anzahl von Wiederholungen, einen Schritt S77 zum Bestätigen der Anzahl von Wiederholungen, einen Schritt S78 zum Ändern eines Abstands zwischen dem optischen Beobachtungssystem und der Probe, und einen Schritt S79 zum Vergrößern eines Werts der Anzahl von Wiederholungen.
In Schritt S70 wird Schritt S71 ausgeführt. Schritt S71 ist ein Schritt zum Einstellen der Messgrößen. In Schritt S71 werden zwei Größen von der Anzahl von Messungen N, einem Messbereich HR und einem Bewegungsbetrag ΔH eingestellt.
Nach Schritt S71 wird Schritt S72 ausgeführt. Schritt S72 ist ein Schritt zum Bestätigen der Messgrößen. Nach der Einstellung des Messbereichs HR und des Bewegungsbetrags ΔH wird Schritt S73 ausgeführt. Schritt S73 ist ein Schritt zum Einstellen der Anzahl von Messungen. In Schritt S73 wird die Anzahl von Messungen N von dem Messbereich HR und dem Bewegungsbetrag ΔH eingestellt. Wenn Schritt S73 beendet ist, wird Schritt S76 ausgeführt.
Wenn weder der Messbereich HR noch der Bewegungsbetrag ΔH eingestellt wurden, wird Schritt S74 ausgeführt. Schritt S74 ist ein Schritt zum Bestätigen der Messgrößen. Wenn der Messbereich HR und die Anzahl von Messungen N eingestellt sind, wird Schritt S75 ausgeführt. Schritt S75 ist ein Schritt zum Einstellen des Bewegungsbetrags ΔH. In Schritt S75 wird der Bewegungsbetrag ΔH von dem Messbereich HR und der Anzahl von Messungen N eingestellt. Nach Schritt S75 wird Schritt S76 ausgeführt.
Wenn weder die Anzahl von Messungen N noch der Messbereich HR eingestellt wurden, wurden der Bewegungsbetrag ΔH und die Anzahl von Messungen N eingestellt. Daher wird Schritt S76 ausgeführt.
Schritt S76 ist ein Schritt zum Initialisieren der Anzahl von Wiederholungen. In Schritt S76 wird die Anzahl von Wiederholungen initialisiert. Insbesondere wird ein Wert einer Variablen n, die die Anzahl von Wiederholungen bezeichnet, auf 1 gesetzt.
Wenn Schritt S76 beendet ist, werden die Schritte von Schritt S10 bis zu Schritt S30 ausgeführt und entsprechend eine erste Messung ausgeführt.
Nach Schritt S30 wird Schritt S77 ausgeführt. In Schritt S77 wird eine Bestätigung der Anzahl n von Wiederholungen durchgeführt. Wenn der Wert der Anzahl n von Wiederholungen nicht mit der Anzahl von Messungen N übereinstimmt, wird Schritt S78 ausgeführt. Schritt S78 ist ein Schritt zum Ändern des Abstands zwischen dem optischen Beobachtungssystem und der Probe. In Schritt S78 wird entweder die Probe bewegt, ohne dabei die Position des optischen Beobachtungssystems zu ändern, oder das optische Beobachtungssystem wird bewegt, ohne dabei die Position der Probe zu ändern.
Wenn Schritt S78 beendet ist, wird Schritt S79 ausgeführt. In Schritt S79 wird der Wert der Anzahl von Wiederholungen geändert. Insbesondere wird 1 zu dem Wert der Variable n, die die Anzahl von Wiederholungen ausdrückt, addiert. Wenn Schritt S78 beendet ist, kehrt die Verarbeitung zu Schritt S30 zurück. Danach wird erneut Schritt S30 ausgeführt.
In Schritt S30 wird eine zweite Messung ausgeführt. Hier wird eine Messposition zu einer anderen Position als die erste Messposition bewegt. Daher wird die zweite Messung auf einer anderen Höhe der Probe ausgeführt.
Die oben genannte Verarbeitung wird ausgeführt, bis der Wert der Variable n, die die Anzahl von Wiederholungen ausdrückt, mit der Anzahl von Messungen N übereinstimmt. Demzufolge ist es möglich, einen Bereich zu messen, der größer als der Messbereich ist.
20 ist ein Diagramm, das zeigt, wie die Messung durch ein Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt wird. Das Diagramm auf der linken Seite zeigt, wie die erste Messung durchgeführt wird, das Diagramm in der Mitte zeigt, wie die zweite Messung durchgeführt wird, und das Diagramm auf der rechten Seite zeigt, wie eine dritte Messung durchgeführt wird.
Von Messung zu Messung bewegt sich die Objektivlinse 30 nur um den Bewegungsbetrag ΔH in eine Richtung von der Probe 32 weg. Ferner bewegt sich mit der Bewegung der Objektivlinse 30 die Messposition der Probe 32 zu Positionen h0, h1 und einer Position h2.
Ferner bewegt sich der Bereich, in dem der Neigungsbetrag exakt berechnet werden kann, von unten nach oben von einem Bereich von der Position h0 zu der Position h1, zu einem Bereich von der Position h1 zu der Position h2 und einem Bereich von der Position h2 bis zu einer Position h3. Durch Summation der drei Messungen ist es möglich, den Neigungsbetrag auf der Oberfläche der Probe über einen weiten Bereich von der Position h0 bis zu der Position h3 exakt zu berechnen.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform und der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass es mehrere vorbestimmte Bereiche gibt.
21 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Neigungswinkel der Oberfläche der Probe und dem mittleren Lichtstrahl des Bilderzeugungslichts zeigt. In 21 sind die Kondensorlinse 28 und die Objektivlinse 30 durch Pfeile dargestellt. Eine Ebene 100 ist eine Ebene senkrecht zur optischen Achse 30. Eine Öffnung OP₀ , eine Öffnung OP₁ und eine Öffnung OP₂ befinden sich an einer Pupillenposition der Kondensorlinse 28.
In 21 ist zur Beschreibung der Lichtbrechung an der Oberfläche der Probe nur die vordere Oberfläche der Probe dargestellt. Daher ist eine hintere Oberfläche der Probe in dem Diagramm weggelassen. Ebenso ist die Lichtbrechung an der hinteren Oberfläche weggelassen. Auch in 22 bis 24 ist nur eine vordere Oberfläche der Probe ist dargestellt.
Ein mittlerer Lichtstrahl L_IL0C ist ein mittlerer Lichtstrahl des Beleuchtungslichts, der durch eine Mitte der Öffnung OP₀ hindurchtritt. Wenn der Neigungswinkel der Oberfläche der Probe 32 0 Grad ist, ist eine Ausbreitungsrichtung des mittleren Lichtstrahls L_IL0C parallel zu einer Normalen einer Ebene. Daher wird der mittlere Lichtstrahl L_IL0C an der Oberfläche der Probe 32 nicht gebrochen. Ein mittlerer Lichtstrahl _LIM0C tritt von der Probe 32 aus. Der mittlere Lichtstrahl L_IM0C erreicht eine Position P_OP0 in der Ebene 100.
Ein mittlerer Lichtstrahl L_IL1C ist ein mittlerer Lichtstrahl des Beleuchtungslichts, der durch eine Mitte der Öffnung OP₁ verläuft. Wenn der Neigungswinkel der Oberfläche der Probe 32 θ₁ Grad ist, ist eine Ausbreitungsrichtung des mittleren Lichtstrahls L_IL1C parallel zur Normalen auf die Ebene. Daher wird der mittlere Lichtstrahl L_IL1C an der Oberfläche der Probe 32 nicht gebrochen. Ein mittlerer Lichtstrahl L_IM1C tritt von der Probe 32 aus. Der mittlere Lichtstrahl L_IM1C erreicht eine Position P_OP1 in der Ebene 100.
Ein mittlerer Lichtstrahl L_IL2C ist ein mittlerer Lichtstrahl des Beleuchtungslichts, der durch eine Mitte der Öffnung OP₂ verläuft. Wenn der Neigungswinkel der Oberfläche der Probe 32 θ₂ Grad ist, ist eine Ausbreitungsrichtung des mittleren Lichtstrahls L_IL2C parallel zur Normalen auf die Ebene. Daher wird der mittlere Lichtstrahl L_IL2C an der Oberfläche der Probe 32 nicht gebrochen. Ein mittlerer Lichtstrahl L_IM2C tritt von der Probe 32 aus. Der mittlere Lichtstrahl L_IM2C erreicht eine Position P_OP2 in der Ebene 100.
Die nachfolgende Beschreibung betrifft die Position P_OP0 , die Position P_OP1 und die Position P_OP2 .
Ferner bezeichnet der mittlere Lichtstrahl L_IM0C eine Mitte eines Bildes der Öffnung OP₀ . Der mittlere Lichtstrahl L_IM1C bezeichnet eine Mitte eines Bildes der Öffnung OP₁ . Der mittlere Lichtstrahl L_IM2C bezeichnet eine Mitte eines Bildes der Öffnung OP₂ . Daher ist die nachfolgende Beschreibung unter Verwendung der ‚Mitte des Bildes der Öffnung gemacht‘.
22 ist ein Diagramm, das eine mittlere Position des Bilderzeugungslichts zeigt, wenn der Neigungswinkel der Oberfläche der Probe 0 Grad ist. Die gleichen Bezugszeichen sind Komponenten zugeordnet, die die gleichen wie die in der Anordnung in 21 sind, und auf eine Beschreibung von ihnen ist verzichtet.
Wenn der Neigungswinkel der Oberfläche der Probe 32 ist 0 Grad, fällt die Mitte des Bildes der Öffnung OP₀ mit der Position P_OP0 zusammen, wohingegen die Mitte des Bildes der Öffnung OP₁ nicht mit der Position P_OP1 zusammenfällt und die Mitte des Bildes der Öffnung OP₂ nicht mit der Position P_OP2 zusammenfällt.
23 ist ein Diagramm, das eine mittlere Position des Bilderzeugungslichts zeigt, wenn der Neigungswinkel der Oberfläche der Probe θ₁ Grad ist. Die gleichen Bezugszeichen sind Komponenten zugeordnet, die die gleichen wie die in der Anordnung in 21 sind, und auf eine Beschreibung von ihnen ist verzichtet.
Wenn der Neigungswinkel der Oberfläche der Probe 32 θ₁ Grad ist, fällt die Mitte des Bildes der Öffnung OP₁ mit der Position P_OP1 zusammen, wohingegen die Mitte des Bildes der Öffnung OP₀ nicht mit der Position P_OP0 zusammenfällt und die Mitte des Bildes der Öffnung OP₂ nicht mit der Position P_OP2 zusammenfällt.
24 ist ein Diagramm, das eine mittlere Position des Bilderzeugungslichts zeigt, wenn der Neigungswinkel der Oberfläche der Probe θ₂ Grad ist. Die gleichen Bezugszeichen sind Komponenten zugeordnet, die die gleichen wie die in der Anordnung in 21 sind, und auf eine Beschreibung von ihnen ist verzichtet.
Wenn der Neigungswinkel der Oberfläche der Probe 32 θ₂ Grad ist, fällt die Mitte des Bildes der Öffnung OP₂ mit der Position P_OP2 zusammen, wohingegen die Mitte des Bildes der Öffnung OP₀ nicht mit der Position P_OP0 zusammenfällt und die Mitte des Bildes der Öffnung OP₁ nicht mit der Position P_OP1 zusammenfällt.
Auf diese Weise, wenn es bekannt ist, dass die Mitte des Bildes der Öffnung OP₀ mit der Position P_OP0 zusammenfällt, ist klar, dass der Neigungswinkel der Oberfläche der Probe 32 0 Grad ist. Ferner ist klar, dass, wenn es bekannt ist, dass die Mitte des Bildes der Öffnung OP₁ mit der Position P_OP1 zusammenfällt, der Neigungswinkel der Oberfläche der Probe θ₁ Grad ist. Ferner ist klar, dass, wenn es bekannt ist, dass die Mitte des Bildes der Öffnung OP₂ mit der Position P_OP2 zusammenfällt, der Neigungswinkel der Oberfläche der Probe 32 θ₂ Grad ist.
Daher sind die mehreren Öffnungen vorgesehen, und eine Referenzposition wie etwa die Position P_OP0 bis die Position P_OP2 wird im Voraus für jede Öffnung festgelegt. Anschließend wird bei der Messung der Probe eine Öffnung, für die eine Mitte eines Bildes mit der Referenzposition zusammenfällt, von den mehreren Öffnungen extrahiert. Wie es oben erwähnt ist, ist jeder Öffnung genau ein Neigungswinkel zugeordnet und umgekehrt. Daher ist es möglich, den Neigungswinkel der Oberfläche der Probe von der Öffnung zu finden, die extrahiert wurde.
Die Öffnung OPo, die Öffnung OP₁ und die Öffnung OP₂ bilden jeweils einen vorbestimmten Beleuchtungsbereich. Daher können statt der mehreren Öffnungen die vorbestimmten Beleuchtungsbereiche vorgesehen sein.
Ferner kann der vorbestimmte Beleuchtungsbereich durch mehrere Lichtquellen gebildet sein. Zum Beispiel kann das optische Beleuchtungssystem eine LED (Leuchtdioden) -Anordnung umfassen, und eine LED, die Licht aussendet, kann geändert werden. Durch eine solche Anordnung ist es möglich, einen Bereich und eine Form des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs zu ändern.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform und der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass das optische Beobachtungssystem ein bildseitiges telezentrisches optisches System ist.
Da sich die Brennweite der Objektivlinse in Abhängigkeit von der Wellenlänge ändert, ändert sich eine Lage des Brennpunkts hinter der Objektivlinse, mit anderen Worten die Pupillenposition, in Abhängigkeit von der Wellenlänge. Demzufolge bewegt sich das Bild des vorbestimmten Bereichs in Richtung der optischen Achse in Abhängigkeit von der Wellenlänge. Wenn das optische Beobachtungssystem auf der Bildseite ein telezentrisches optisches System ist, ändert sich, selbst wenn die Wellenlänge geändert wird, obwohl sich eine Größe des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs ändert, die Mittenposition oder die Position des Schwerpunkts davon nicht. Daher ist es möglich, die Position des Bildes des vorbestimmten Lichts exakt zu berechnen, ohne die Wellenlänge des Beleuchtungslichts zu berücksichtigen.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform und der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass das optische Beleuchtungssystem austrittseitig ein telezentrisches optisches System ist.
Wenn das optische Beleuchtungssystem austrittseitig ein telezentrisches optisches System auf der Austrittsseite ist, ist es möglich, eine telezentrische Beleuchtung durchzuführen. In der telezentrische Beleuchtung wird sich selbst dann, wenn sich ein Verschiebungsbetrag der Probe bezüglich der Lage des Brennpunkts (nachfolgend bezeichnet als ‚Defokussierungsbetrag‘) ändert, eine laterale Vergrößerung des Bildes der Probe nicht ändern. Daher ist es möglich, die Berechnung der Form der Probe leicht auszuführen. In einer nicht telezentrischen Beleuchtung ändert sich die laterale Vergrößerung des Bildes der Probe in Abhängigkeit von einem Winkel eines Hauptlichtstrahls und des Defokussierungsbetrags. Daher kann die nicht telezentrische Beleuchtung nicht als vorteilhaft angesehen werden.
25A und 25B sind Diagramme, die ein Bild einer Probe zeigen. 25A zeigt einen Fall mit telezentrischer Beleuchtung, und 25B zeigt einen Fall ohne telezentrische Beleuchtung. In beiden Fällen ist die Probe kreisförmig.
Bei der telezentrischen Beleuchtung ist ein Bild IM_S1 der Probe kreisförmig. Wohingegen, wenn keine telezentrische Beleuchtung vorliegt, ein Bild IM_S2 die Form eines verformten Kreis hat.
In dem Probenform-Messverfahren der vorliegenden Ausführungsform und der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, die von dem optischen Beobachtungssystem austretende Gesamtlichtmenge zu berechnen.
Dadurch erhält man gleichzeitig Informationen über ein Hellfeld. Durch Berechnen einer Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs aus dem empfangenen Licht ist es möglich, den Neigungsbetrag der Oberfläche der Probe zu berechnen und die Form der Probe zu finden, und durch Finden der empfangenen Gesamtlichtmenge ist es möglich, ein Bild zu erhalten, das einem Bild entspricht, wenn die Probe in Hellfeld-Beleuchtung beobachtet wird. Es ist möglich, dieses Bild durch Berechnen der Gesamtmenge des bei dem Erfassungselement empfangenen Bilderzeugungslichts zu gewinnen und das Ergebnis der Berechnung in ein Bild umzuwandeln.
In der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass in dem optischen Beleuchtungssystem das optische Element zwischen der Lichtquelle und der Kondensorlinse angeordnet ist und eine Linse umfasst.
26 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des optischen Beleuchtungssystems zeigt. Die gleichen Bezugszeichen sind Komponenten zugeordnet, die die gleichen wie die in der Anordnung in 9 sind, und auf eine Beschreibung von ihnen ist verzichtet.
In dem optischen Beleuchtungssystem 110 ist ein optisches Element zwischen der Lichtquelle 26 und der Kondensorlinse 28 angeordnet. Das optische Element umfasst eine Linse 111. Die Lichtquelle 26 ist eine Punktlichtquelle. Die Lichtquelle 26 und die Linse 111 sind so angeordnet, dass die Lage des Brennpunkts der Linse 11 und eines Lichtaussendepunkts der Lichtquelle 26 verschieden sind.
In der in 9 gezeigten Probenform-Messvorrichtung 20 ist das Öffnungselement 29 zwischen der Lichtquelle 26 und der Kondensorlinse 28 angeordnet. Ferner wird das Beleuchtungslicht L_IL1 auf das Öffnungselement 29 gestrahlt. Dann wird eine durch das Beleuchtungslicht L_IL1 bestrahlte Fläche größer als die Fläche des Durchtrittsabschnitts 29b. Daher gibt es einen Verlust der Beleuchtungslichtmenge.
Wenn die durch das Beleuchtungslicht L_IL1 bestrahlte Fläche im Wesentlichen gleich der Fläche des Durchtrittsabschnitts 29b ist, ist es möglich, den Verlust der Beleuchtungslichtmenge zu verhindern. Ferner ist es möglich, das Öffnungselement 29 wegzulassen.
In dem optischen Beleuchtungssystem 110 fällt die Lage des Brennpunkts der Linse 111 mit einem Durchmesser des Beleuchtungslichts L_IL2 zusammen. Daher tritt kein Verlust der Beleuchtungslichtmenge auf, und darüber hinaus ist das Öffnungselement nicht notwendig. Ferner ist es durch Ändern der Lage des Brennpunkts der Linse 111 möglich, den Durchmesser des Beleuchtungslichts L_IL2 zu ändern.
Das optische Beleuchtungssystem 110 kann noch eine weitere Linse umfassen, die zwischen der Lichtquelle 26 und der Linse 111 angeordnet ist. In diesem Fall wird durch die weitere Linse ein Bild der Punktlichtquelle erzeugt. Ferner wird von dem Bild der Punktlichtquelle ausgehendes Licht durch die Linse 111 in einen parallelen Lichtstrahl umgewandelt.
Ferner kann ein afokales, optisches Zoomsystem zwischen der Linse 111 und dem Kondensor 27 angeordnet sein. Dadurch ist es möglich, den Durchmesser des Beleuchtungslichts L_IL2 zu ändern.
In der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass die Lichtquelle eine Laserlichtquelle ist und das optische Beleuchtungssystem eine Lichtleitfaser zwischen der Lichtquelle und dem optischen Element besitzt.
27 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel des optischen Beleuchtungssystems zeigt. Die gleichen Bezugszeichen sind Komponenten zugeordnet, die die gleichen wie die in der Anordnung in 26 sind, und auf eine Beschreibung von ihnen ist verzichtet.
Ein optisches Beleuchtungssystem 120 umfasst ein optisches Element zwischen der Lichtquelle 26 und der Kondensorlinse 28. Das optische Element umfasst die Linse 111. Ferner trifft von der Lichtquelle 26 ausgesendetes Laserlicht auf eine Lichtleitfaser 121. Das Laserlicht breitet sich durch die Lichtleitfaser 121 aus und tritt an einem Austrittsende 122 der Lichtleitfaser 121 aus.
Wenn die Lichtleitfaser 121 eine Singlemode-Lichtleitfaser ist, wird eine Punktlichtquelle an dem Austrittsende 122 gebildet. Daher sind das Austrittsende 122 und die Linse 111 so angeordnet, dass die Lage des Brennpunkts der Linse 111 mit dem Austrittsende 122 zusammenfällt. Demzufolge ist es möglich, einen Effekt zu erhalten, der gleich dem des oben erwähnten optischen Beleuchtungssystems 110 ist.
Das optische Beleuchtungssystem 120 kann noch eine weitere Linse umfassen, die zwischen der Lichtleitfaser 121 und der Linse 111 angeordnet ist. In diesem Fall wird ein Bild der Punktlichtquelle durch die weitere Linse erzeugt. Ferner wird von dem Bild der Punktlichtquelle ausgesendetes Licht durch die Linse 111 in einen parallelen Lichtstrahl umgewandelt.
Ferner kann ein afokales, optisches Zoomsystem zwischen der Linse 111 und dem Kondensor 27 angeordnet sein. Dadurch ist es möglich, den Durchmesser des Beleuchtungslichts L_IL2 zu ändern.
Nachfolgend sind modifizierte Beispiele des optischen Elements beschrieben. 28A und 28B zeigen modifizierte Beispiele des optischen Elements. Ein in 28A gezeigtes Öffnungselement 130 umfasst einen erste Lichtabschirmungsabschnitt 131, einen zweite Lichtabschirmungsabschnitt 132 und einen Durchtrittsabschnitt 133.
Der erste Lichtabschirmungsabschnitt 131 ist an einer Mitte des optischen Elements 130 angeordnet. Der Durchtrittsabschnitt 133 ist außerhalb des ersten Lichtabschirmungsabschnitts 131 angeordnet. Der zweite Lichtabschirmungsabschnitt 132 ist außerhalb des Durchtrittsabschnitts 133 angeordnet.
Der erste Lichtabschirmungsabschnitt 131 ist kreisförmig. Der Durchtrittsabschnitt 133 und der zweite Lichtabschirmungsabschnitt 132 sind jeweils ringförmig.
Das Öffnungselement 130 entspricht dem optischen Element, das den vorbestimmten Beleuchtungsbereich bildet. Der Durchtrittsabschnitt 133 ist so eingestellt, dass die Fläche des Bereichs des Beleuchtungslichts, das durch die Pupille des optischen Beobachtungssystems 22 hindurchtritt, kleiner ist als die Fläche der Pupille des optischen Beobachtungssystems 22.
Ein in 28 gezeigtes Öffnungselement 140 umfasst einen ersten Lichtabschirmungsabschnitt 141, einen zweiten Lichtabschirmungsabschnitt 142 und einen Durchtrittsabschnitt 143.
Der erste Lichtabschirmungsabschnitt 141 ist in einer Mitte des optischen Elements 140 angeordnet. Der Durchtrittsabschnitt 143 ist außerhalb des ersten Lichtabschirmungsabschnitts 141 angeordnet. Der zweite Lichtabschirmungsabschnitt 142 ist außerhalb des Durchtrittsabschnitts 143 angeordnet.
Der erste Lichtabschirmungsabschnitt 141 ist nicht kreisförmig. Der Durchtrittsabschnitt 143 und der zweite Lichtabschirmungsabschnitt 142 sind jeweils ringförmig.
Das Öffnungselement 140 entspricht dem optischen Element, das den vorbestimmten Beleuchtungsbereich bildet. Der Durchtrittsabschnitt 143 ist so eingestellt, dass die Fläche des Bereichs des Beleuchtungslichts, das durch die Pupille des optischen Beobachtungssystems 22 hindurchtritt, kleiner ist als die Fläche der Pupille des optischen Beobachtungssystems 22.
In dem Verfahren und der Vorrichtung, die oben beschrieben sind, werden der Neigungsbetrag an der Oberfläche der Probe und die Oberflächenform der Probe unter Verwendung der Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs gemessen. Jedoch ist es möglich, den Neigungsbetrag an der Oberfläche der Probe und die Oberflächenform der Probe unter Verwendung der Lichtmenge des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs zu messen.
Eine Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform umfasst ein optisches Beleuchtungssystem, ein optisches Beobachtungssystem, ein Halteelement, ein Erfassungselement und eine Verarbeitungseinheit, und das optische Beleuchtungssystem umfasst eine Lichtquelle, eine Kondensorlinse und ein optisches Element, das einen vorbestimmten Beleuchtungsbereich bildet, und das optische Beobachtungssystem umfasst eine Objektivlinse, und das Halteelement hält eine Probe und ist zwischen dem optischen Beleuchtungssystem und dem optischen Beobachtungssystem angeordnet, und das Erfassungselement ist entweder an einer Pupillenposition des optischen Beobachtungssystems oder einer zu der Pupillenposition des optischen Beobachtungssystems konjugierten Position angeordnet, und das optische Element ist auf einer Lichtquellenseite der Kondensorlinse angeordnet, und der vorbestimmte Beleuchtungsbereich so eingestellt, dass er nicht umfassen eine optische Achse an der Pupillenposition des optischen Beleuchtungssystems nicht enthält, und so eingestellt, dass das Beleuchtungslicht zu einem Abschnitt an einer Innenseite der Pupille an der Pupillenposition des optischen Beobachtungssystems und zu einer Außenrand der Pupille des optischen Beobachtungssystems, an der Pupillenposition des optischen Beobachtungssystems, gestrahlt wird, und das durch das optische Beleuchtungssystem auf die Probe gestrahlte Beleuchtungslicht tritt durch die Probe hindurch, und von der Probe austretendes Licht trifft auf dem optische Beobachtungssystem, und das Erfassungselement empfängt das von dem optischen Beobachtungssystem austretende Licht, und die Verarbeitungseinheit berechnet eine Lichtmenge auf der Grundlage des empfangenen Lichts und berechnet entweder eine Differenz zwischen der Lichtmenge und einer Referenzlichtmenge oder ein Verhältnis der Lichtmenge zu der Referenzlichtmenge, und berechnet eine Neigungsbetrag an einer Oberfläche der Probe, aus entweder der berechneten Differenz oder dem berechneten Verhältnis.
29 ist ein Diagramm, das eine Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Die gleichen Bezugszeichen sind Komponenten zugeordnet, die die gleichen wie die in der Anordnung in 24 sind, und auf eine Beschreibung von ihnen ist verzichtet.
Eine Probenform-Messvorrichtung 150 umfasst ein Öffnungselement 151. Das Öffnungselement 151 umfasst einen Lichtabschirmungsabschnitt 151a1, einen Lichtabschirmungsabschnitt 151a2 und einen Durchtrittsabschnitt 151b. Der Lichtabschirmungsabschnitt 151a1, der Lichtabschirmungsabschnitt 151a2 und der Durchtrittsabschnitt 151b sind jeweils aus einem transparenten Element, zum Beispiel einer Glasplatte oder einer Harzplatte, gebildet. Der Lichtabschirmungsabschnitt 151a1 und der Lichtabschirmungsabschnitt 151a2 sind jeweils zum Beispiel durch Aufbringen einer Lichtabschirmungsfarbe auf die Glasplatte gebildet. Wohingegen nichts auf den Durchtrittsabschnitt 151b aufgebracht ist. Daher ist der Durchtrittsabschnitt 151b einfach eine Glasplatte ohne etwas, das darauf aufgebracht wäre.
Das Öffnungselement 151 ist so angeordnet, dass der Lichtabschirmungsabschnitt 151a1 die optische Achse 33 enthält. Der Lichtdurchtrittsabschnitt 151b enthält die optische Achse 33 nicht. Der vorbestimmte Beleuchtungsbereich ist durch den Durchtrittsabschnitt 151b gebildet. Daher enthält der vorbestimmte Beleuchtungsbereich die optische Achse 33 an der Pupillenposition des optischen Beleuchtungssystems 21 nicht.
Das kreisförmige Beleuchtungslicht L_IL1 trifft auf das Öffnungselement 151. Der Durchtrittsabschnitt 151b des Öffnungselements 151 ist kreisförmig. Daher tritt das Beleuchtungslicht L_IL2 , das entweder im Wesentlichen ringförmig oder ringförmig (nachfolgend als 'ringförmig bezeichnet) aus dem Öffnungselement 151 aus.
Das von dem Öffnungselement 151 austretende Beleuchtungslicht L_IL2 trifft auf die Kondensorlinse 28. Das von der Kondensorlinse 28 austretende Beleuchtungslicht L_IL3 ist ebenfalls ringförmig. Das Beleuchtungslicht L_IL3 tritt so aus, dass es die optische Achse des optischen Beobachtungssystems (optische Achse des optischen Beleuchtungssystems) schneidet.
Das von der Kondensorlinse 28 austretende Beleuchtungslicht L_IL3 erreicht die Probe 32'. Das von der Probe 32 austretende Licht, mit anderen Worten das Bilderzeugungslicht L_IM1 , trifft auf die Objektivlinse 30.
Bei der Pupille 31 der Objektivlinse erreichen Lichtstrahlen, die an einem Innenrand des Durchtrittsabschnitts 151b vorbei verlaufen, das Innere der Pupille 31 der Objektivlinse. Lichtstrahlen, die an einem Außenrand des Durchtrittsabschnitts 151b vorbei verlaufen, erreichen einen Außenrand der Pupille 31 der Objektivlinse.
30 ist ein Diagramm, das ein Bilderzeugungslicht zeigt. Ein Bild 152 des Lichtabschirmungsabschnitts und ein Bild 153 des Durchtrittsabschnitts werden auf der Pupille 31 der Objektivlinse erzeugt. Ein Außenrand 154 des Bildes 153 des Durchtrittsabschnitts fällt mit dem Außenrand der Pupille 31 der Objektivlinse zusammen. Ein Innenrand 155 des Bildes 153 des Durchtrittsabschnitts ist an der Innenseite der Pupille 31 der Objektivlinse angeordnet. Wie es weiter unten beschrieben ist, kann der Innenrand 155 als ein Innenrand eines Bildes des optischen Elements 151 angesehen werden.
Der vorbestimmte Beleuchtungsbereich ist durch den Durchtrittsabschnitt 151b gebildet. Folglich ist der vorbestimmte Beleuchtungsbereich so eingestellt, dass das Beleuchtungslicht auf einen Außenrand der Pupille und einen Abschnitt der Innenseite der Pupille an der Pupillenposition des optischen Beobachtungssystems 21 gestrahlt wird.
Eine Position des Durchtrittsabschnitts 151b und die Position der Pupille 31 der Objektivlinse sind konjugiert. Folglich wird ein Bild des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs an der Position der Pupille 31 der Objektivlinse erzeugt.
Das von der Objektivlinse 30 austretende Licht L_IM1 trifft auf das Relaisoptiksystem 51. Ferner werden das Bild der Pupille 31 der Objektivlinse und das Bild des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs durch das von dem Relaisoptiksystem 51 austretende Bilderzeugungslicht L_IM1 auf dem Erfassungselement 24 erzeugt.
Wenn die Oberfläche der Probe 32' geneigt ist, ist das Bild des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs bezüglich der Pupille 31 der Objektivlinse verschoben. In diesem Fall bewegt sich ein Abschnitt des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungslichts zu einer Außenseite der Pupille 31 der Objektivlinse. Daher nimmt die Lichtmenge des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs ab. Der Neigungswinkel der Oberfläche der Probe 32' und die Lichtmenge des Bildes des vorbestimmten Bereichs entsprechen einander. Daher ist es möglich, den Neigungsbetrag der Oberfläche der Probe zu finden und durch Finden der Lichtmenge des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs die Form der Oberfläche der Probe zu messen.
In der Probenform-Messvorrichtung 150 erfolgt die Bewegung des Beleuchtungslichts relativ zur Probe durch die Bewegung des Beleuchtungslichts. Jedoch kann, wie es in 13 gezeigt ist, die Bewegung des Beleuchtungslichts relativ zur Probe auch durch die Bewegung der Probe erfolgen.
Nachfolgend ist ein Verfahren zum Berechnen der Position des Beleuchtungsbereichs beschrieben. Hier ist die Position des Schwerpunkts die Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs. Ferner ist das Öffnungselement 151 für das optische Element verwendet, das den vorbestimmten Beleuchtungsbereich bildet. Wenn der Innenrand 155 des Bildes des optischen Elements 151 L (x, y) ist, ist es möglich, den Schwerpunkt Rg (Xg, Yg) des optischen Elements 151 aus dem folgenden Ausdruck zu finden. $Xg = \frac{\iint L (x, y) xdxdy}{\iint L (x, y) dxdy}$
$Yg = \frac{\iint L (x, y) xdxdy}{\iint L (x, y) dxdy}$

wobei,

wenn (x,y) auf der Innenrand des optischen Elements 151 ist, L(x,y) = 1 ist, und
wenn (x,y) nicht auf der Innenrand des optischen Elements 151 ist, L(x,y) = 0 ist.

In der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass das optische Beleuchtungssystem eine Lichtaustrittspunktegruppe an einer zu der Probe konjugierten Position hat und die Lichtaustrittspunktegruppe mehrere Lichtaustrittspunkte umfasst und die Lichtaustrittspunkte diskret angeordnet sind und das optische Beobachtungssystem eine Sammellinse und ein Mikrolinsenfeld umfasst und das Mikrolinsenfeld an einer zu der Probe konjugierten Position angeordnet ist und das Erfassungselement an einer zu der Pupille des optischen Beobachtungssystems konjugierten Position angeordnet ist.
31 ist ein Diagramm, das eine Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Die gleichen Bezugszeichen sind Komponenten zugeordnet, die die gleichen wie die in der Anordnung in 14 sind, und auf eine Beschreibung von ihnen ist verzichtet.
In einer Probenform-Messvorrichtung 160 umfasst das optische Beleuchtungssystem 21 eine Lichtaustrittspunktegruppe 161. Die Lichtaustrittspunktegruppe 161 umfasst mehrere Lichtaustrittspunkte 161a. Die Lichtaustrittspunkte 161a sind diskret angeordnet.
Ein Beleuchtungslicht tritt aus dem Lichtaustrittspunkt 161a aus. Das Beleuchtungslicht tritt durch eine Linse 162 und trifft auf den Kondensor 27. Das Beleuchtungslicht wird über die Kondensorlinse 28 auf die Probe 32' gestrahlt.
In der Probenform-Messvorrichtung 160 sind durch die Linse 162 und die Kondensorlinse 28 die Lichtaustrittspunktegruppe 161 und die Probe 32' konjugiert. Daher werden mehrere Sammelpunkte des Beleuchtungslichts gleichzeitig auf der Probe 32' gebildet. Ferner werden die Sammelpunkte so gebildet, dass sie sich nicht überlappen.
Das Bilderzeugungslicht tritt aus den Sammelpunkten aus. Da die Sammelpunkte gleichzeitig gebildet sind, treten die mehreren Bilderzeugungslichter gleichzeitig von der Probe 32' aus. In 31 sind zwei Bilderzeugungslichter als durchgezogene Linien und gestrichelte Linien gezeigt.
Die durchgezogenen Linien zeigen das von axialen Lichtaustrittspunkten ausgetretene Beleuchtungslicht und das von den axialen Sammelpunkten ausgetretene Bilderzeugungslicht. Die gestrichelten Linien zeigen das von Off-Achsen-Lichtaustrittspunkten ausgetretene Beleuchtungslicht und das von Off-Achsen-Sammelpunkten ausgetretene Bilderzeugungslicht.
Das Bilderzeugungslicht trifft auf das optische Beobachtungssystem 22. Das optische Beobachtungssystem 22 umfasst eine Sammellinse 163 und ein Mikrolinsenfeld 164. Das von der Probe 32' austretende Bilderzeugungslicht tritt durch die Objektivlinse 30 und wird durch die Sammellinse 163 gesammelt. Das Mikrolinsenfeld 164 ist an einer Sammelposition angeordnet.
Das Mikrolinsenfeld 164 umfasst mehrere winzige Linsenelemente. Das Bilderzeugungslicht tritt durch das Mikrolinsenfeld 164 und wird von dem Erfassungselement 24 empfangen. Ein CCD-Bildsensor oder ein CMOS-Bildsensor wird für das Erfassungselement 24 verwendet.
Da das Bilderzeugungslicht an einer Position des Mikrolinsenfeldes gesammelt wird, tritt das Bilderzeugungslicht aus das Mikrolinsenfeld 164 aus, wobei es aufgeweitet wird. Daher bildet das Bilderzeugungslicht auf dem Erfassungselement 24 keinen Punkt, sondern eine Fläche. In der folgende Beschreibung ist ein Bereich des Bilderzeugungslichts auf dem Erfassungselement 24 als ‚optischer Bereich‘ bezeichnet.
Wie es oben erwähnt ist, ist der vorbestimmte Beleuchtungsbereich durch das Öffnungselement 29 gebildet. Das Öffnungselement 29 und die Pupille 31 der Objektivlinse sind konjugiert. Ferner ist das Erfassungselement 24 an einer zu dem optischen Beobachtungssystem 22 konjugierten Position angeordnet. Da die Pupille des optischen Beobachtungssystems als die Pupille 31 der Objektivlinse angesehen werden kann, sind das Erfassungselement 24 und das Öffnungselement 29 konjugiert. Dies bedeutet, dass der optische Bereich und der vorbestimmte Beleuchtungsbereich konjugiert sind.
Der Neigungsbetrag wird aus der Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs berechnet. Da der optische Bereich und der vorbestimmte Beleuchtungsbereich konjugiert sind, ist es möglich, den Neigungsbetrag aus einer Position des optischen Bereichs zu berechnen.
In der Probenform-Messvorrichtung 160 ist das Mikrolinsenfeld 164 an einer zu der Probe 32' konjugierten Position angeordnet. Mit anderen Worten, durch die Objektivlinse 30 und die Sammellinse 163 sind die Probe 32' und das Mikrolinsenfeld 164 konjugiert.
In der Probe 32' ist, obwohl sie diskret ist, ein Bereich von einer Mitte bis zu einem Umfang beleuchtet. Daher trifft selbst in dem Mikrolinsenfeld 164 Licht nicht nur auf ein in der Mitte angeordnetes Linsenelement, sondern auch auf ein peripher angeordnetes Linsenelement. Demzufolge sind mehrere optische Bereiche auf dem Erfassungselement 24 gebildet.
Ferner ist in der Probenform-Messvorrichtung 160 ein optisches System so angeordnet, dass jedem Lichtaustrittspunkt genau ein Linsenelement zugeordnet ist und umgekehrt. In diesem Fall ist jedem ein Bilderzeugungslicht genau ein Linsenelement zugeordnet und umgekehrt. Daher erreicht das Bilderzeugungslicht jedes Linsenelement.
In der Probe 32' tritt das Bilderzeugungslicht aus dem axialen Sammelpunkt und dem Off-Achsen-Sammelpunkt aus. Das Bilderzeugungslicht tritt von dem axialen Sammelpunkt aus (nachfolgend als ‚axiales Bilderzeugungslicht‘ bezeichnet), tritt durch das in einer Mitte des Mikrolinsenfeldes 164 angeordnete Linsenelement und erreicht einen mittleren Abschnitt des Erfassungselements 24. Ein optischer Bereich durch das axiale Bilderzeugungslicht ist auf dem mittleren Abschnitt des Erfassungselements 24 gebildet.
Das von dem Off-Achsen-Sammelpunkt austretende Bilderzeugungslicht (nachfolgend als ‚Off-Achsen-Bilderzeugungslicht‘ bezeichnet) tritt durch ein an peripher angeordnetes Linsenelement des Mikrolinsenfeldes 164 hindurch und erreicht einen peripheren Abschnitt des Erfassungselements 24. Ein optischer Bereich durch das Off-Achsen-Bilderzeugungslicht ist in dem peripheren Abschnitt des Erfassungselements 24 gebildet.
32 ist ein Diagramm, das ein axiales Bilderzeugungslichts zeigt. In 32 ist ein Abschnitt um die optische Achse 33 vergrößert. 33 ist ein Diagramm, das, aus Richtung der optischen Achse betrachtet, eine Position des axialen Bilderzeugungslichts zeigt.
Wenn es keine Neigung auf der Oberfläche der Probe gibt, erreicht das axiale Bilderzeugungslicht den mittleren Abschnitt des Erfassungselements 24, wie es mit durchgezogenen Linien gezeigt ist. Demzufolge ist in dem mittleren Abschnitt des Erfassungselements 24 ein optische Bereich LAa gebildet.
Wohingegen das axiale Bilderzeugungslicht, wenn es keine Neigung auf der Oberfläche der Probe gibt, den peripheren Abschnitt des Erfassungselements erreicht, wie es durch gestrichelte Linien gezeigt ist. Demzufolge ist der optische Bereich LAa in dem peripheren Abschnitt des Erfassungselements 24 gebildet.
Auf diese Weise ist der auf dem Erfassungselement 24 gebildete optische Bereich an verschiedenen Positionen angeordnet, je nachdem, ob es eine Neigung auf der Oberfläche der Probe gibt oder nicht. Daher ist es möglich, aus der Position des optischen Bereichs LAa den Neigungsbetrag an der Oberfläche der Probe zu berechnen.
Winzige Lichtempfangselemente sind zweidimensional auf dem Erfassungselement 24 angeordnet. In der Probenform-Messvorrichtung 160 ist die Fläche eines Lichtempfangselements kleiner als die Fläche des optischen Bereichs LAa. Demzufolge sind mehrere Lichtempfangselemente in einem Lichtempfangsbereich DAa, der Licht des optischen Bereichs LAa empfängt, enthalten.
Bei einer anderen Position des optischen Bereichs LAa auf dem Erfassungselement 24 sind die Lichtempfangselemente, die in dem optischen Bereich LAa angeordnet sind, auch andere. Unter Verwendung der in dem optischen Bereich LAa angeordneten Lichtempfangselemente ist es möglich, die Position des optischen Bereichs LAa zu identifizieren.
Die Lichtempfangselemente sind zweidimensional in Reihen in dem Erfassungselement 24 angeordnet. Folglich ist die Position des optischen Bereichs LAa durch die Position der Lichtempfangselemente bestimmt.
Wenn man zum Beispiel die Position des Schwerpunkts als die Position des optischen Bereichs LAa verwendet, muss der Schwerpunkt einer durch die Lichtempfangselemente in dem optischen Bereich LAa gebildeten Form gefunden werden. Ferner ist das Lichtempfangselement, das der Position des gefundenen Schwerpunkts entspricht, identifiziert. Die Position des Lichtempfangselements, das identifiziert wurde, entspricht der Position des optischen Bereichs LAa.
Es ist möglich, die Position des optischen Bereichs LAa durch eine Verschiebung relativ zur Referenzposition anzugeben. Zum Beispiel wird eine Position des Lichtempfangselements, das sich in der Mitte des optischen Bereichs DAa befindet, als die Referenzposition eingestellt. Wenn eine solche Einstellung gemacht wird, ist es durch Berechnen eines Abstands zwischen der Referenzposition und der Position des identifizierten Lichtempfangselements, mit anderen Worten eines Abstands zwischen der Referenzposition und der Position des optischen Bereichs LAa möglich, den Neigungsbetrag an der Oberfläche der Probe 32' zu berechnen.
In dem optischen Beleuchtungssystem 21 und dem optischen Beobachtungssystem 22 ist es wünschenswert, dass keine Aberration und kein Montagefehler auftreten. Wenn es in diesem Fall keine Neigung auf der Oberfläche der Probe gibt, fällt die Position des optischen Bereichs LAa mit einer Mitte des Lichtempfangsbereichs DAa zusammen.
In der Praxis gibt es jedoch sowohl Aberrationen als auch Montagefehler. Daher ist die Position des optischen Bereichs LAa in Abhängigkeit von der Größer der auftretenden Aberration und des auftretenden Montagefehlers gegenüber der Mitte des Lichtempfangsbereichs DAa verschoben, selbst wenn es keine Neigung auf der Oberfläche der Probe gibt.
In einem solchen Fall muss der Verschiebungsbetrag im Voraus berechnet werden. Anschließend muss der Neigungsbetrag an der Oberfläche der Probe aus dem berechneten Abstand und dem Verschiebungsbetrag berechnet werden.
Wenn das Lichtempfangselement, das die Referenzposition ist, ein Lichtempfangselement in dem Lichtempfangsbereich DAa ist, kann es ein Lichtempfangselement an einer beliebigen Position sein.
Auch für das Off-Achsen-Bilderzeugungslicht ist es durch Berechnen des Abstands zwischen der Referenzposition und der Position des optischen Bereichs LAa möglich, den Neigungsbetrag an der Oberfläche der Probe 32' zu berechnen.
Auf diese Weise befindet sich in der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform das Bilderzeugungslicht auf dem Erfassungselement an verschiedenen Positionen, je nachdem, ob es keine Neigung auf der Oberfläche der Probe gibt oder nicht. Ferner verändert sich der Verschiebungsbetrag der Position des Bilderzeugungslichts in Abhängigkeit von dem Neigungsbetrag. Daher ist es gemäß der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform möglich, den Neigungsbetrag an der Oberfläche der Probe zu messen. Ferner ist es möglich, die Form der Oberfläche der Probe unter Verwendung des gemessenen Neigungsbetrags zu messen.
Ferner ist die von der Lichtempfangselementegruppe empfangene Gesamtlichtmenge, die einem Bilderzeugungslicht entspricht, ein Maß für die Helligkeit der Probe an einem Punkt, von dem das Bilderzeugungslicht ausgeht. Daher ist es gemäß der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform möglich, Informationen über Licht und Schatten der Probe durch Berechnen der von der Lichtempfangselementegruppe empfangenen Gesamtlichtmenge zu gewinnen.
Ferner treten in der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform die mehreren Bilderzeugungslichter gleichzeitig von dem optischen Beobachtungssystem aus. Jedoch ist es möglich, da das Erfassungselement die mehreren Lichtempfangselemente umfasst, die mehreren Bilderzeugungslichter gleichzeitig zu empfangen. Daher ist es gemäß der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform in der Probenform-Messvorrichtung möglich, den Neigungsbetrag an der Oberfläche zu messen und die Informationen über Licht und Schatten für die gesamte Probe durch Messen auf einmal zu ermitteln.
In der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass der Lichtaustrittspunkt eine winzige Öffnung ist. Oder in der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass der Lichtaustrittspunkt ein winziger Lichtaussendeabschnitt ist.
Durch eine solche Anordnung ist es möglich, die Fläche des Sammelpunkts klein zu machen. Demzufolge kann eine hohe Auflösung in horizontaler Richtung an der Position der Probe erreicht werden. Die Auflösung in horizontaler Richtung ist eine Auflösung in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse.
Wenn der Lichtaustrittspunkt eine winzige Öffnung ist, ist ein winziges Durchgangsloch in einer metallischen Platte gebildet. Durch bilden mehrerer Durchgangslöcher ist es möglich, die Lichtaustrittspunktegruppe 161 auszubilden. Diese metallische Platte muss an der Position der Lichtaustrittspunktegruppe 161 angeordnet sein, und ein Bild der Lichtquelle muss auf der metallischen Platte erzeugt werden. Dadurch ist es möglich, mehrere Beleuchtungslichter diskret und gleichzeitig zu erzeugen.
Wenn der Lichtaustrittspunkt ein winziger Lichtaussendeabschnitt ist, wird eine LED verwendet. Wenn mehrere LEDs verwendet werden, ist es möglich, die Lichtaustrittspunktegruppe 161 zu bilden. Die mehreren LEDs müssen in gleichen Abständen der Lichtaustrittspunktegruppe 161 angeordnet sein. Dadurch ist es möglich, mehrere Beleuchtungslichter diskret und gleichzeitig zu erzeugen.
Gemäß der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die mehreren Beleuchtungslichter diskret und gleichzeitig zu erzeugen.
In der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass das Mikrolinsenfeld mehrere Linsenelemente umfasst und ein Bild des Lichtaustrittspunkts an einer Position des Linsenelements erzeugt wird und eine Größe des Bildes des Lichtaustrittspunkts kleiner als eine Größe des Linsenelements ist.
Wie es oben erwähnt ist, wird der Sammelpunkt auf der Probe 32' gebildet. Der Sammelpunkt ist ein Bild des Lichtaustrittspunkts. Ferner ist das Mikrolinsenfeld 164 an einer zu der Probe 32' konjugierten Position angeordnet. Demzufolge wird ein Bild des Lichtaustrittspunkts an der Position des Mikrolinsenfeldes 164 erzeugt.
Ferner ist in der Probenform-Messvorrichtung 160 das optische System so angeordnet, dass jeder Lichtaustrittspunkt genau einem Linsenelement entspricht und umgekehrt. Demzufolge wird ein Bild eines Lichtaustrittspunkts an der Position of eines Linsenelements erzeugt.
34 und 35 sind Diagramme, die Bilder von Lichtaustrittspunkten und ein Mikrolinsenfeld zeigen. 34 zeigt einen Fall, in dem das Bild des Lichtaustrittspunkts groß ist. 35 zeigt einen Fall, in dem das Bild des Lichtaustrittspunkts klein ist. Ferner zeigen die zwei Diagramme ein Bilderzeugungslicht, wenn es keine Neigung auf der Oberfläche der Probe gibt.
Linsenelemente 165b und 165c sind angrenzend an das Linsenelement 165a angeordnet. Ferner sind der Lichtempfangsbereich DAa, ein Lichtempfangsbereich DAb und ein Lichtempfangsbereich DAc entsprechend den Linsenelementen 165a, 165b bzw. 165c angeordnet.
Ein Bilderzeugungslicht 167a trifft auf das Linsenelement 165a. Ein Bild 166a eines Lichtaustrittspunkts wird an einer Position des Linsenelements 165a erzeugt. Ferner wird durch das Bilderzeugungslicht 167a der optische Bereich LAa auf dem Erfassungselement 24 gebildet. In 34 und 35 ist das Bilderzeugungslicht 167a mit durchgezogenen Linien gezeigt.
Ein Bilderzeugungslicht 167b trifft auf das Linsenelement 165b. Ein Bild 166b eines Lichtaustrittspunkts wird an einer Position des Linsenelements 165b erzeugt. Ferner wird auf der Grundlage des Bilderzeugungslichts 167b ein optische Bereich LAb auf dem Erfassungselement 24 gebildet. In 34 und 35 ist das Bilderzeugungslicht 167 durch gestrichelte Linien gezeigt.
Ein Bilderzeugungslicht 167c trifft auf das Linsenelement 165c. Ein Bild 166c eines Lichtaustrittspunkts wird an einer Position des Linsenelements 165c erzeugt. Ferner wird auf der Grundlage des Bilderzeugungslichts 167c ein optische Bereich LAc auf dem Erfassungselement 24 gebildet. In 34 und 35 ist das Bilderzeugungslicht 167c durch gestrichelte Linien gezeigt.
Nachfolgend ist der Fall, in dem ein Bild des Lichtaustrittspunkts im Wesentlichen gleich groß wie das Linsenelement ist, mit Bezug auf 34 beschrieben.
Wie es in 34 gezeigt ist, ist das Bild 166a des Lichtaustrittspunkts im Wesentlichen gleich groß wie das Linsenelement 165a. In diesem Fall erreicht ein Teil des Bilderzeugungslichts 167a den Lichtempfangsbereich DAb und den Lichtempfangsbereich DAc.
Demzufolge wird in dem optischen Bereich LAa der optische Bereich LAa nicht nur in dem Lichtempfangsbereich DAa, sondern auch in dem Lichtempfangsbereich DAb und dem Lichtempfangsbereich DAc gebildet. Dies bedeutet, dass ein Abschnitt des optischen Bereichs LAa in dem Lichtempfangsbereich DAb und dem Lichtempfangsbereich DAc gebildet wird.
Ein Phänomen ähnlich dem, das in dem optische Bereich LAa auftritt, tritt in dem optischen Bereich LAb und dem optischen Bereich LAc auf. Mit anderen Worten, ein Abschnitt des optischen Bereichs LAb (nachfolgend als ‚Teilbereich 168b‘ bezeichnet) wird in dem Lichtempfangsbereich DAa gebildet. Ferner wird ein Abschnitt des optischen Bereichs LAc (nachfolgend als ‚Teilbereich 168c‘ bezeichnet) in dem Lichtempfangsbereich DAa gebildet.
Der Neigungsbetrag wird aus der Position des optischen Bereichs berechnet. Es ist möglich, den genauen Neigungsbetrag zu berechnen, vorausgesetzt der in dem Lichtempfangsbereich gebildete optische Bereich ist ein optischer Bereich, der nur durch das Bilderzeugungslicht gebildet wird, das dem Lichtempfangsbereich entspricht.
Wenn der Lichtempfangsbereich DAa berücksichtigt wird, werden der optische Bereich LAa, der Teilbereich 168b und der Teilbereich 168c in dem Lichtempfangsbereich DAa gebildet.
Der optische Bereich LAa wird durch das Bilderzeugungslicht 167a gebildet. Das Bilderzeugungslicht 167a ist ein Bilderzeugungslicht, das dem Lichtempfangsbereich DAa entspricht. Demzufolge ist der optische Bereich LAa ein optischer Bereich, der durch das Bilderzeugungslicht gebildet wird, das dem Lichtempfangsbereich DAa entspricht.
Der Teilbereich 168b wird durch das Bilderzeugungslicht 167b gebildet. Das Bilderzeugungslicht 167b, das ein Bilderzeugungslicht ist, das dem Lichtempfangsbereich DAb entspricht, ist nicht das Bilderzeugungslicht, das dem Lichtempfangsbereich DAa entspricht. Demzufolge ist der Teilbereich 168b kein optischer Bereich, der durch das Bilderzeugungslicht gebildet wird, das dem Lichtempfangsbereich DAa entspricht.
Der Teilbereich 168c wird durch das Bilderzeugungslicht 167c gebildet. Das Bilderzeugungslicht 167c, das ein Bilderzeugungslicht, das dem Lichtempfangsbereich DAc entspricht, ist nicht das Bilderzeugungslicht, das dem Lichtempfangsbereich DAa entspricht. Demzufolge ist der Teilbereich 168c kein optischer Bereich, der durch das Bilderzeugungslicht gebildet wird, das dem Lichtempfangsbereich DAa entspricht.
Der optische Bereich LAa, der Teilbereich 168b und der Teilbereich 168c werden gleichzeitig erzeugt. Daher ist es nicht möglich, den Teilbereich 168b und den Teilbereich 168c von dem optischen Bereich LAb zu trennen, weder räumlich noch zeitlich.
Auf diese Weise wird der optische Bereich, der in dem Lichtempfangsbereich DAa gebildet wird, nicht nur durch das Bilderzeugungslicht 167a, das dem Lichtempfangsbereich DAa entspricht, sondern auch durch das Bilderzeugungslicht 167b und das Bilderzeugungslicht 167c, die nicht dem Lichtempfangsbereich DAa entsprechen, gebildet. Daher ist es nicht möglich, den genauen Neigungsbetrag zu berechnen.
Das Bilderzeugungslicht 167b und das Bilderzeugungslicht 167c sind nicht die einzigen Bilderzeugungslichter, die nicht dem Lichtempfangsbereich DAb entsprechen. Mehrere Linsenelemente sind um die Linsenelemente 165a angeordnet. Jedes beliebige Bilderzeugungslicht, das auf die Linsenelemente trifft, ist ein Bilderzeugungslicht, das nicht dem Lichtempfangsbereich DAb entspricht.
Der optische Bereich, der auf der Grundlage jedes Bilderzeugungslichts gebildet wird, umfasst mehrere optische Bereiche. In einigen der mehreren optischen Bereiche ist ein Teil davon auf dem Lichtempfangsbereich DAa gebildet. Daher ist es nicht möglich, den korrekten Neigungsbetrag zu berechnen.
Ferner ist ein Teil des optischen Bereichs LAa nicht in dem Lichtempfangsbereich enthalten. Daher ist selbst der optische Bereich LAa ein optischer Bereich, der nur durch den optischen Bereich gebildet ist, der dem Lichtempfangsbereich entspricht. Daher ist es nicht möglich, den korrekten Neigungsbetrag zu berechnen.
Die Berechnung des Neigungsbetrags in dem Lichtempfangsbereich DAb und die Berechnung des Neigungsbetrags in dem Lichtempfangsbereich DAc erfolgt ähnlich wie die oben beschriebene Berechnung des Neigungsbetrags in dem Lichtempfangsbereich DAa.
Wie es oben erwähnt ist, zeigt 34 das Bilderzeugungslicht in dem Fall, in dem es keine Neigung auf der Oberfläche der Probe gibt. Wenn es keine Neigung auf der Oberfläche der Probe gibt, ändert sich die Position des optischen Bereichs LAa. Mit zunehmendem Neigungsbetrag wird auch die Verschiebung der Position des optischen Bereichs LAa bezüglich der Referenzposition größer.
In 34 34 erstreckt sich der optische Bereich LAa nicht nur auf den Lichtempfangsbereich DAa verteilt, sondern auch auf den Lichtempfangsbereich DAb und den Lichtempfangsbereich DAc. Mit anderen Worten, ein Abschnitt des optischen Bereichs LAa erstreckt sich über den Lichtempfangsbereich DAa hinaus.
In einem solchen Zustand befindet sich der Lichtempfangsbereich DAa, selbst wenn sich der optische Bereich LAa in Richtung der Lichtempfangsbereich DAc bewegt, in einem Zustand, in dem er durch den optischen Bereich LAa verdeckt ist, bis der Bereich, der in Richtung des Lichtempfangsbereichs DAb heraussteht, in dem Lichtempfangsbereich DAa angeordnet ist.
Mit anderen Worten, während des im vorherigen Absatz genannten Zustands wird die Position des optischen Bereichs LAa auf dem Lichtempfangsbereich DAa nicht geändert, obwohl die Position des gesamten optischen Bereichs LAa geändert wird. Dies bedeutet, dass es während dieser Zeit nicht möglich ist, den Neigungsbetrag zu berechnen.
Auf diese Weise hat, wenn das Bild des Lichtaustrittspunkts im Wesentlichen gleich groß wie das Linsenelement ist, der Neigungsbetrag, der nicht gemessen werden kann, ein bestimmtes Verhältnis. Gleiches gilt für den optischen Bereich LAb und den optischen Bereich LAc.
Ferner ist das Mikrolinsenfeld 164 an einer zu der Probe 32' konjugierten Position angeordnet. Hier wird das Linsenelement 165a verkleinert auf die Probe 32' projiziert. Das Linsenelement 165 hat eine bestimmte Größe. Daher wird das auf der Probe 32' projizierte Bild des Linsenelements 165a kein Punktbild.
Das Bild 166a des Lichtaustrittspunkts wird an der Position des Linsenelements 165a erzeugt. Wie es in 34 gezeigt ist, ist das Bild 166a des Lichtaustrittspunkts im Wesentlichen gleich groß wie das Linsenelement 165a.
Wie es oben beschrieben ist, ist das auf die Probe 32' projizierte Bild des Linsenelements 165a kein Punktbild. Daher ist das projizierte Bild des Bildes 166a des Lichtaustrittspunkts auch kein Punktbild.
Das Bild 166a des Lichtaustrittspunkts zeigt den Beleuchtungsbereich auf der Probe 32'. Da das projizierte Bild des Bildes 166a des Lichtaustrittspunkts kein Punktbild ist, ist der Beleuchtungsbereich nicht punktförmig, sondern besitzt eine gewisse Ausdehnung.
Dieser Beleuchtungsbereich zeigt eine Auflösung in horizontaler Richtung an der Position der Probe. Daher ist im Vergleich mit einem Fall, in dem der Beleuchtungsbereich punktförmig ist, die Auflösung in horizontaler Richtung an der Position der Probe geringer. Die Auflösung in horizontaler Richtung ist eine Auflösung in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse.
Oben ist der Fall beschrieben, in dem das Bild des Lichtaustrittspunkts im Wesentlichen gleich groß wie das Linsenelement ist, und Fall, in dem die das Bild des Lichtaustrittspunkts größer als das Linsenelement ist, ist ähnlich. In beiden Fällen ist es nicht möglich, den genauen Neigungsbetrag zu berechnen, und ferner gibt es einen Neigungsbetrag, der nicht gemessen werden kann, und darüber hinaus wird nur eine geringe Auflösung erreicht.
Nachfolgend ist mit Bezug auf 35 ein Fall beschrieben, in dem das Bild des Lichtaustrittspunkts viel kleiner als das Linsenelement ist.
In 35 ist ein Fall gezeigt, in dem Bilder 169a, 169b und 169c von Lichtaustrittspunkten Punktbilder sind. In diesem Fall sind die Bilder 169a, 169b und 169c der Lichtaustrittspunkte im Vergleich zu den Linsenelementen 165a, 165b und 165c extrem klein.
In diesem Fall erreicht das gesamte Bilderzeugungslicht 170a die Lichtempfangsbereiche DAa. Mit anderen Worten, ein Teil des Bilderzeugungslichts 170a erreicht weder den Lichtempfangsbereich DAb noch den Lichtempfangsbereich DAc. Demzufolge wird der optische Bereich LAa nur in dem Lichtempfangsbereich DAa gebildet.
Ein Phänomen ähnlich wie in dem optischen Bereich LAa tritt in dem optischen Bereich LAb und dem optischen Bereich LAc auf. Das gesamte Bilderzeugungslicht 170b erreicht den Lichtempfangsbereich DAb, und das gesamte Bilderzeugungslicht 170c erreicht den Lichtempfangsbereich DAc. Demzufolge wird der optische Bereich LAb nur in dem Lichtempfangsbereich DAb gebildet und der optische Bereich LAc nur in dem Lichtempfangsbereich DAc gebildet.
Wenn der Lichtempfangsbereich DAa berücksichtigt wird, wird nur der optische Bereich LAa in dem Lichtempfangsbereich DAa gebildet. Der optische Bereich LAa wird durch das Bilderzeugungslicht 170a gebildet. Das Bilderzeugungslicht 170a ist ein Bilderzeugungslicht, das dem Lichtempfangsbereich DAa entspricht. Demzufolge ist der optische Bereich LAa ein optischer Bereich, der durch das Bilderzeugungslicht gebildet wird, das dem Lichtempfangsbereich DAa entspricht.
Auf diese Weise wird der optische Bereich, der in dem Lichtempfangsbereich DAa gebildet wird, nur durch das Bilderzeugungslicht 170a gebildet, das dem Lichtempfangsbereich DAa entspricht. Daher ist es möglich, den exakten Neigungswinkel zu berechnen.
Ferner ist der gesamte optische Bereich LAa in dem Lichtempfangsbereich DAa enthalten. Demzufolge kann der optische Bereich LAa als ein optischer Bereich aufgefasst werden, der nur durch das Bilderzeugungslicht gebildet wird, das dem Lichtempfangsbereich entspricht. Auch so gesehen ist es möglich, den korrekten Neigungsbetrag zu berechnen.
Die Berechnung des Neigungsbetrags des Lichtempfangsbereichs DAb und die Berechnung des Neigungsbetrags des Lichtempfangsbereichs DAc erfolgt in ähnlicher Weise wie die oben beschriebene des Berechnung Neigungsbetrags des Lichtempfangsbereichs DAa.
Wie es oben erwähnt ist, zeigt 35 das Bilderzeugungslicht in dem Fall, in dem es keine Neigung auf der Oberfläche der Probe gibt. Wie es oben erwähnt ist, ändert sich in dem Fall, in dem es keine Neigung auf der Oberfläche der Probe gibt, die Position des optischen Bereichs LAa. Mit zunehmendem Neigungsbetrag wird die Verschiebung der Position des optischen Bereichs LAa bezüglich der Referenzposition größer.
In 35 ist der optische Bereich LAa in einem Abschnitt des Lichtempfangsbereichs DAa verteilt. Mit anderen Worten, ein Teil des optischen Bereichs LAa, der den Lichtempfangsbereich DAa einnimmt, ist klein, und ferner existiert von dem optischen Bereich LAa bis zu einem Außenumfang des Lichtempfangsbereichs DAa ein Bereich, der nicht zu dem optischen Bereich LAa gehört.
Wenn sich in einem solchen Zustand der optische Bereich LAa auch nur geringfügig in Richtung der Lichtempfangsbereich DAc bewegt, ändert sich die Position des optischen Bereichs LAa auf dem Lichtempfangsbereich DAa. Daher ist es selbst bei kleinem Neigungsbetrag möglich, die Verschiebung der Position des optischen Bereichs LAa bezüglich der Referenzposition zu erfassen.
Auf diese Weise gibt es, wenn das Bild des Lichtaustrittspunkts viel kleiner als das Linsenelement ist, keinen Neigungsbetrag, der nicht gemessen werden kann. Der ‚Neigungsbetrag, der nicht gemessen werden kann‘ ist in diesem Fall der ‚Neigungsbetrag, der in einem bestimmten Verhältnis existiert‘ und der für den Fall beschrieben ist, in dem das Bild des Lichtaustrittspunkts im Wesentlichen gleich groß wie das Linsenelement ist. Entsprechendes gilt für den optischen Bereich LAb und den optischen Bereich LAc.
Ferner wird das Bild 169a des Lichtaustrittspunkts an der Position des Linsenelements 165a erzeugt. Wie es in 35 gezeigt ist, ist das Bild 169a viel kleiner als das Linsenelement 165a.
Wie es oben erwähnt ist, ist das auf der Probe 32' projizierte Bild der Linsenelement 165a kein Punktbild. Da jedoch das Bild 166a des Lichtaustrittspunkts ein Punktbild ist, ist das projizierte Bild des Bildes 166a des Lichtaustrittspunkts ein Punktbild.
Das Bild 166a des Lichtaustrittspunkts zeigt den Beleuchtungsbereich auf der Probe 32'. Da das projizierte Bild des Bildes 166a des Lichtaustrittspunkts ein Punktbild ist, ist der Beleuchtungsbereich punktförmig. Daher ist die Auflösung in horizontaler Richtung an der Position der Probe hoch.
Wie es oben beschrieben ist, ist es gemäß der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform möglich, den korrekten Neigungsbetrag zu berechnen, und ferner gibt es keinen Neigungsbetrag, der nicht gemessen werden kann, und darüber hinaus wird eine hohe Auflösung erreicht.
In der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, das Halteelement in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse zu bewegen.
36 ist ein Diagramm, das eine Anordnung einer Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Die gleichen Bezugszeichen sind Komponenten zugeordnet, die die gleichen wie die in der Anordnung in 31 sind, und auf eine Beschreibung von ihnen ist verzichtet.
In der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, das Halteelement in der Ebene senkrecht zur optischen Achse zu bewegen. Daher umfasst eine Probenform-Messvorrichtung 180 einen Abtastmechanismus 181 als das Halteelement. Der Abtastmechanismus 61 kann, wie es in 13 gezeigt ist, als der Abtastmechanismus 181 verwendet werden.
In 36 ist der Abtastmechanismus 181 durch zwei Elemente in Form einer flachen Platte dargestellt, weil eine Struktur in einem mittleren Abschnitt in dem Diagramm weggelassen ist, um es besser sichtbar zu machen.
In der Probenform-Messvorrichtung 180 umfasst die Lichtaustrittspunktegruppe 161 mehrere Lichtaustrittspunkte. Hier ist ein Licht, das von den einzelnen Lichtaustrittspunkten austritt, ein Licht, das von einer Punktlichtquelle ausgesendet wird.
Ein Sammelpunkt Pa auf der Probe 32' wird durch Beleuchtungslicht beleuchtet, das von einem axialen Lichtaustrittspunkt 161aa austritt. Axiales Bilderzeugungslicht, das von dem Sammelpunkt Pa austritt, erreicht den Lichtempfangsbereich DAa. Der optische Bereich LAa wird auf den Lichtempfangsbereich DAa gebildet.
Ein Sammelpunkt Pb auf der Probe 32' wird durch Beleuchtungslicht beleuchtet, das von einem Off-Achsen-Lichtaustrittspunkt 161ab austritt. Off-Achsen-Bilderzeugungslicht, das von dem Sammelpunkt Pb austritt, erreicht den Lichtempfangsbereich DAb. Der optische Bereich LAb wird auf dem Lichtempfangsbereich DAb gebildet.
Der Sammelpunkt Pa und der optische Bereich LAa entsprechen einander eins zu eins. Ferner entsprechen der Sammelpunkt Pb und der optische Bereich LAb einander eins zu eins. In diesem Fall existiert auf der Probe 32' ein Bereich DAa', der dem Lichtempfangsbereich DAa entspricht, und ein Bereich DAb', der dem Lichtempfangsbereich DAb entspricht. Ebenso existiert ein Bereich DAc', der dem Lichtempfangsbereich DAc entspricht.
Jeder der Lichtempfangsbereiche DAa, DAb und DAc hat eine gewisse Ausdehnung. Demzufolge hat der Bereiche DAa', DAb' und DAc' eine gewisse Ausdehnung.
Der Lichtaustrittspunkt 161aa und der Lichtaustrittspunkt 161ab sind zueinander beabstandet. In diesem Fall sind auch der Sammelpunkt Pa und der Sammelpunkt Pb zueinander beabstandet.
Daher existiert nur der Sammelpunkt Pa in dem Bereich DAa', obwohl der Bereich DAa' eine gewisse Ausdehnung besitzt. Mit anderen Worten, es wird nur der Neigungsbetrag an einem Punkt in dem Bereich DAa' berechnet.
Ebenso existiert nur der Sammelpunkt Pb in dem Bereich DAb', obwohl der Bereich DAb' eine gewisse Ausdehnung besitzt. Mit anderen Worten, es wird nur der Neigungsbetrag an einem Punkt in dem Bereich DAb' berechnet.
Wie es oben erwähnt ist, ist es in der Probenform-Messvorrichtung 160 möglich, den Neigungsbetrag an der Oberfläche und die Oberflächenform auf einmal zu messen. Jedoch erfolgen die Messungen nacheinander.
Mehrere Punkte existieren zwischen dem Sammelpunkt Pa und dem Sammelpunkt Pb. Zum Beispiel existiert ein Punkt Pa' in der Nähe des Sammelpunkt Pa. Nachfolgend ist ein Fall beschrieben, in dem der Sammelpunkt Pa und der Punkt Pa' beleuchtet werden.
Es sei angenommen, dass es keine Neigung auf der Oberfläche der Probe 32' gibt, weder beim Sammelpunkt Pa noch beim Punkt Pa'. In diesem Fall erreicht ein axiales Bilderzeugungslicht, das von dem Sammelpunkt Pa austritt, einen mittleren Abschnitt des Lichtempfangsbereichs DAa, wie es mit durchgezogenen Linien gezeigt ist. Demzufolge wird der optische Bereich LAa in dem mittleren Abschnitt des Lichtempfangsbereichs DAa gebildet.
Hingegen erreicht auch das Bilderzeugungslicht, das von dem Punkt Pa' austritt, den mittleren Abschnitt des optischen Bereichs LAa, wie es durch gestrichelte Linien gezeigt ist. Demzufolge wird ein optischer Bereich LAa' in dem mittleren Abschnitt des Lichtempfangsbereichs DAa gebildet.
In 36 ist, um zwischen dem optischen Bereich LAa und dem optischen Bereich LAa' unterscheiden zu können, eine Position des optischen Bereichs LAa' geringfügig gegenüber einer Position des optischen Bereichs LAa verschoben.
Es ist möglich, den Sammelpunkt Pa durch den Lichtaustrittspunkt 161aa zu beleuchten, aber es ist nicht möglich, den Punkt Pa' zu beleuchten. Ferner ist es möglich, den Sammelpunkt Pb durch der Lichtaustrittspunkt 161ab zu beleuchten, aber es ist nicht möglich, den Punkt Pa' zu beleuchten.
Zum Beleuchten des Punkts Pa' muss die Probe 32' in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse bewegt werden, wie es durch eine Pfeilmarkierung gezeigt ist. Die Probe 32' ist auf dem Halteelement angeordnet. Daher muss das Halteelement in der Ebene senkrecht zur optischen Achse bewegt werden.
Wie es oben erwähnt ist, umfasst die Probenform-Messvorrichtung 180 den Abtastmechanismus 181 als das Halteelement. Durch Bewegen der Probe 32' mit Hilfe des Abtastmechanismus 181 ist es möglich, den Punkt Pa' zu beleuchten. Zu diesem Zeitpunkt ist es möglich, da der Sammelpunkt Pa nicht beleuchtet wird, den Neigungsbetrag nur bei dem Punkt Pa' zu messen.
Der Sammelpunkt Pa befindet sich in dem Bereich DAa'. Daher muss ein Abtasten durch den Abtastmechanismus so durchgeführt werden, dass der gesamte Bereich DAa' durch den Sammelpunkt Pa abgetastet wird.
Ferner befindet sich der Sammelpunkt Pb in dem Bereich DAb'. Die Fläche des Bereichs DAa' ist gleich der Fläche des Bereichs DAb'. Daher wird, wenn der Bereich DAa' durch der Sammelpunkt Pa abgetastet wird, der Bereich DAb' durch den Sammelpunkt Pb automatisch abgetastet. Gleiches gilt für den Bereich DAc' und weitere Bereiche.
Gemäß der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es selbst dann, wenn die Lichtaustrittspunkte zueinander beabstandet angeordnet sind, möglich, den Neigungsbetrag an der Oberfläche und die Oberflächenform der gesamten Probe auf einmal zu messen.
In der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, eine Position des von der Lichtaustrittspunktegruppe ausgetretenen Beleuchtungslichts zu ändern.
Gemäß der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es selbst dann, wenn der Lichtaustrittspunkte zueinander beabstandet angeordnet sind diskret, möglich, den Neigungswinkel an der Oberfläche und die Oberflächenform der gesamten Probe kontinuierlich und auf einmal zu messen.
Zum Ändern der Position des von der Lichtaustrittspunktegruppe ausgetretenen Beleuchtungslichts muss ein digitaler Mikrospiegel, eine Nipkow-Scheibe oder eine LED-Anordnung an der Position der Lichtaustrittspunktegruppe 161 angeordnet sein.
Ein digitaler Mikrospiegel umfasst mehrere winzige Spiegel. Die winzigen Spiegel sind in Reihen zweidimensional angeordnet. Die winzigen Spiegel, mit einer diagonalen Linie als Achse, oszillieren nur um einen vorbestimmten Winkel um die Achse. Es ist möglich, eine Richtung einer Spiegeloberfläche durch die Oszillationen zu ändern.
Strahlt man zum Beispiel das Beleuchtungslicht auf die Probe 32', wenn die winzigen Spiegel nicht oszillieren und lässt man dann nur einen winzigen Spiegel oszillieren, ist es möglich, ein Punkt der Probe 32' zu beleuchten. Durch Ändern des Spiegels, der in Schwingungen versetzt wird und der Spiegel, die nicht in Schwingungen versetzt werden, ist es möglich, eine Position des von der Lichtaustrittspunktegruppe ausgetretenen Beleuchtungslichts zu ändern.
Ferner sind die winzigen Spiegel so vorbereitet, dass mehrere Bilder der winzigen Spiegel in dem Bereich DAa' erzeugt werden. Durch eine solche Anordnung ist es möglich, durch Ändern der Reihenfolge der oszillierenden Spiegel den Bereich DAa' mit dem Sammelpunkt Pa abzutasten.
Die Nipkow-Scheibe hat mehrere winzige Durchtrittsabschnitte. Die winzigen Durchtrittsabschnitte sind schraubenförmig auf einer undurchsichtigen, flachen Platte gebildet. Durch Drehen der Nipkow-Scheibe ist es möglich, die Position des von der Lichtaustrittspunktegruppe ausgetretenen Beleuchtungslichts zu ändern.
In der Nipkow-Scheibe muss ein winziger Durchtrittsabschnitt so angeordnet sein, dass mehrere Bilder des winzigen Durchtrittsabschnitts in dem Bereich DAa' erzeugt werden. Durch eine solche Anordnung ist es möglich, durch Drehen der Nipkow-Scheibe den Bereich DAa' mit dem Sammelpunkt Pa abzutasten.
Die LED-Anordnung umfasst mehrere LEDs mit einem winzigen Lichtaussendeabschnitt. Die LEDs sind in Reihen zweidimensional angeordnet. Durch Vorbereiten der gleichen Anzahl von LEDs wie die Lichtaustrittspunktegruppen und Ändern der LED, die Licht aussenden soll, ist es möglich, die Position des von der Lichtaustrittspunktegruppe ausgetretenen Beleuchtungslichts zu ändern.
In der LED-Anordnung müssen die LEDs so vorbereitet sein, dass mehrere Bilder des winzigen Lichtaussendeabschnitts in dem Bereich DAa' erzeugt werden. Durch eine solche Anordnung ist es möglich, den Bereich DAa' mit dem Sammelpunkt Pa durch Ändern der Reihenfolge der Licht aussendenden LEDs abzutasten.
Eine Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform umfasst ein optisches Beleuchtungssystem, ein optisches Beobachtungssystem, ein Halteelement, ein Erfassungselement und eine Verarbeitungseinheit, und das optische Beleuchtungssystem umfasst eine ebene Lichtquelle, eine Kondensorlinse und ein optisches Element, das einen vorbestimmten Beleuchtungsbereich bildet, und das optische Beobachtungssystem umfasst eine Objektivlinse, eine Sammellinse und ein Mikrolinsenfeld, und das Halteelement hält eine Probe und ist zwischen dem optische Beleuchtungssystem und dem optischen Beobachtungssystem angeordnet, und das optische Element ist auf der Seite der ebenen Lichtquelle der Kondensorlinse angeordnet, und der vorbestimmte Beleuchtungsbereich ist so eingestellt, dass die Fläche eines Bereichs des Beleuchtungslichts, das durch eine Pupille des optischen Beobachtungssystems hindurchtritt, kleiner als die Fläche der Pupille des optischen Beobachtungssystems ist, und das Mikrolinsenfeld ist an einer zu der Probe konjugierten Position angeordnet, und das Erfassungselement ist an einer zu der Pupille des optischen Beobachtungssystems konjugierten Position angeordnet, und ein von dem optischen Beleuchtungssystem ausgestrahltes Beleuchtungslicht wird auf die Probe gestrahlt, und ein von der Probe austretendes Licht trifft auf das optische Beobachtungssystem, und mehrere optischen Bereiche werden durch das Mikrolinsenfeld auf dem Erfassungselement gebildet, und das Erfassungselement empfängt Licht von dem gesamten optischen Bereich für jeden optischen Bereich, und die Verarbeitungseinheit berechnet eine Position jedes optischen Bereichs, einen Abstand zwischen der Position des optischen Bereichs und einer Referenzposition für jeden optischen Bereich und einen Neigungsbetrag an einer Oberfläche der Probe aus dem berechneten Abstand.
37 ist ein Diagramm, das eine Anordnung der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Die gleichen Bezugszeichen sind Komponenten zugeordnet, die die gleichen wie die in der Anordnung in 31 sind, und auf eine Beschreibung von ihnen ist verzichtet.
Eine Probenform-Messvorrichtung 190 ist zum Beispiel ein aufrechtes Mikroskop und umfasst das optische Beleuchtungssystem 21, das optische Beobachtungssystem 22, das Halteelement 23, das Erfassungselement 24 und die Verarbeitungseinheit 25.
Das optische Beleuchtungssystem 21 umfasst eine ebene Lichtquelle 191, eine Linse 162 und einen Kondensor 27. Das optische Beobachtungssystem 22 umfasst die Objektivlinse 30, die Sammellinse 163 und das Mikrolinsenfeld 164. Die Pupille 31 der Objektivlinse ist im Inneren der Objektivlinse 30 angeordnet.
Als die ebene Lichtquelle 191 stehen Lichtquellen wie etwa eine Halogenlampe, eine Xenonlampe, eine Quersilberlampe und eine Leuchtdiode (LED) zur Verfügung. Das Beleuchtungslicht tritt von der ebenen Lichtquelle 191 aus. Das Beleuchtungslicht tritt durch die Linse 162 hindurch und wird in Richtung des Öffnungselements 29 gerichtet.
Das Öffnungselement 29 umfasst den Lichtabschirmungsabschnitt 29a und den Durchtrittsabschnitt 29b. In der Probenform-Messvorrichtung 190 wird durch die Linse 162 ein Bild der ebenen Lichtquelle 191 (nachfolgend als ‚Lichtquellenbild 191‘ bezeichnet) an einer Position des Durchtrittsabschnitts 29b gebildet.
Das Lichtquellenbild 191' ist im Wesentlichen gleich groß wie der Durchtrittsabschnitt 29b. Das Lichtquellenbild 191' kann auch größer als der Durchtrittsabschnitt 29b sein. Jedoch ist in diesem Fall die Lichtmenge geringer. Um eine Verringerung der Lichtmenge zu verhindern, ist es vorteilhaft, dass das Lichtquellenbild 191' entweder im Wesentlichen gleich groß oder kleiner als der Durchtrittsabschnitts 29b ist.
Das Öffnungselement 29 ist an einer Pupillenposition des Kondensors 27 angeordnet. Da das Lichtquellenbild 191' an der Position des Durchtrittsabschnitts 29b gebildet ist, handelt es sich um eine Koehler'sche Beleuchtung. In der Koehler'schen Beleuchtung wird das von jedem Punkt der Lichtquellenbild 191' austretende Beleuchtungslicht als ein paralleler Lichtstrahl auf die Probe 32' gerichtet. Daher wird in der Probenform-Messvorrichtung 190 die gesamte Probe 32' beleuchtet.
Das Bilderzeugungslicht tritt von jedem Punkt der Probe 32' aus. Der Durchmesser des Lichtstrahls des Bilderzeugungslichts wird virtuell durch die numerische Apertur des von der Probe 32' austretenden Lichtstrahls bestimmt. Wenn die numerische Apertur des von der Probe 32' austretenden Lichtstrahls klein ist, ist der Durchmesser des Lichtstrahls des Bilderzeugungslichts, der durch die Objektivlinse 30 hindurchtritt, klein.
Wenn die Probe 32' das Licht nicht streut, ist die numerische Apertur des von der Probe 32' austretenden Lichtstrahls die numerische Apertur des Beleuchtungslichts.
Wenn das Lichtquellenbild 191' im Wesentlichen gleich groß wie oder größer als der Durchtrittsabschnitt 29b ist, ist die numerische Apertur des Beleuchtungslichts durch die Größe des Durchtrittsabschnitts 29b bestimmt.
Wenn das Lichtquellenbild 191' kleiner als der Durchtrittsabschnitt 29b ist, ist die numerische Apertur des Beleuchtungslichts durch die Größe der Lichtquellenbild 191' bestimmt.
In der Probenform-Messvorrichtung 190 ist die Größe des Durchtrittsabschnitts 29b oder die Größe des Lichtquellenbilds 191' so eingestellt, dass die numerische Apertur des Beleuchtungslichts kleiner als die numerische Apertur der Objektivlinse 30 ist.
Daher ist die numerische Apertur des Lichtstrahls, der von der Probe 32' austritt, kleiner als die numerische Apertur der Objektivlinse 30. Demzufolge ist der Durchmesser des Lichtstrahls des Bilderzeugungslichts, der durch die Pupille 31 der Objektivlinse tritt, kleiner als die Pupille 31 der Objektivlinse.
In der Probenform-Messvorrichtung 190 ist das Öffnungselement 29 auf der Seite der ebenen Lichtquelle 191 der Kondensorlinse 28 angeordnet. Ferner ist der Durchtrittsabschnitt 29b so eingestellt, dass die Fläche des Bereichs des Beleuchtungslichts, das durch die Pupille des optischen Beobachtungssystems 22 hindurchtritt, kleiner ist als die Fläche der Pupille des optischen Beobachtungssystems 22. Auf diese Weise wird in der Probenform-Messvorrichtung 190 der vorbestimmte Beleuchtungsbereich durch der Durchtrittsabschnitt 29b gebildet. Demzufolge entspricht das Öffnungselement 29 dem optischen Element, das den vorbestimmten Beleuchtungsbereich bildet.
Das von jedem Punkt der Probe 32' ausgetretene Bilderzeugungslicht tritt durch die Objektivlinse 30 und wird gesammelt durch die Sammellinse 163 gesammelt. Das Mikrolinsenfeld 164 ist angeordnet an der Sammelposition. Das Bilderzeugungslicht tritt durch das Mikrolinsenfeld 164 und wird durch das Erfassungselement 24 empfangen.
In der Probenform-Messvorrichtung 190 ist das Mikrolinsenfeld 164 an einer zu der Probe 32' konjugierten Position angeordnet. Mit anderen Worten, die Probe 32' und das Mikrolinsenfeld 164 sind durch die Objektivlinse 30 und die Sammellinse 163 konjugiert.
Ferner ist das Erfassungselement 24 an einer zu der Pupille des optischen Beobachtungssystems 22 konjugierten Position angeordnet. Mit anderen Worten, die Pupille 31 der Objektivlinse und das Erfassungselement 24 sind durch die Sammellinse 163 und das Mikrolinsenfeld 164 konjugiert.
Das Bilderzeugungslicht wird an der Position des Mikrolinsenfeldes 164 gesammelt. Daher tritt das Bilderzeugungslicht von dem Mikrolinsenfeld 164 aus, wobei es sich weitet. Demzufolge wird ein optischer Bereich auf dem Erfassungselement 24 gebildet.
Das Mikrolinsenfeld 164 umfasst mehrere winzige Linsenelemente. Wie es oben erwähnt ist, wird in der Probenform-Messvorrichtung 190 die Probe 32' durchgehend von der Mitte bis zum Umfang beleuchtet. Demzufolge erreicht das Bilderzeugungslicht jedes Linsenelement. Demzufolge werden mehrere optische Bereiche auf dem Erfassungselement 24 gebildet.
Das axiale Bilderzeugungslicht tritt durch ein Linsenelement, das in der Mitte des Mikrolinsenfeldes 164 angeordnet ist, und erreicht den mittleren Abschnitt des Erfassungselements 24. Ein optischer Bereich durch das axiale Bilderzeugungslicht ist in dem mittleren Abschnitt des Erfassungselements 24 gebildet.
Das Off-Achsen-Bilderzeugungslicht tritt durch das Linsenelement, das an dem peripheren Abschnitt des Mikrolinsenfeldes 164 angeordnet ist, und erreicht den peripheren Abschnitt des Erfassungselements 24. Ein optischer Bereich durch das Off-Achsen-Bilderzeugungslicht wird an dem peripheren Abschnitt des Erfassungselements 24 gebildet.
Wie es oben erwähnt ist, wird der Lichtempfangsbereich, da er die mehreren Lichtempfangselemente umfasst, etwas erweitert. Daher trifft auch in der Probenform-Messvorrichtung 190 das Bilderzeugungslicht, das von zwei benachbarten Punkte austritt, auf einen Lichtempfangsbereich.
Jedoch wird, wie es oben erwähnt ist, in der Probenform-Messvorrichtung 190 die Probe 32' durchgehend von der Mitte bis zum Umfang beleuchtet. Dieser Beleuchtungszustand ist äquivalent zu einem Zustand, in dem der Sammelpunkt Pa und der Sammelpunkt Pb in 36 beleuchtet gleichzeitig werden.
Wie es in 36 gezeigt ist, wird in ein Fall, in dem es keine Neigung auf der Oberfläche der Probe 32' gibt, sowohl bei dem Sammelpunkt Pa als auch dem Punkt Pa' der optische Bereich LAa und der optische Bereich LAa' in einem mittleren Abschnitt des Erfassungselements 24 gebildet.
Nachfolgend soll es bei dem Punkt Pa' eine Neigung geben, nicht jedoch bei dem Sammelpunkt Pa. 38 ist ein Diagramm, das, aus einer axialen Richtung betrachtet, Positionen der zwei Bilderzeugungslichter zeigt.
In diesem Fall erreicht ein axiales Bilderzeugungslicht, das von dem Sammelpunkt Pa austritt, den mittleren Abschnitt des Lichtempfangsbereichs DAa, wie es mit durchgezogenen Linien gezeigt ist. Demzufolge wird ein optischer Bereich LAa in dem mittleren Abschnitt des Lichtempfangsbereichs DAa gebildet.
Wohingegen erreicht ein von dem Punkt Pa' ausgetretenes Bilderzeugungslicht eine Position etwas von dem mittleren Abschnitt des Lichtempfangsbereichs DAa entfernt, wie es durch gestrichelte Linien gezeigt ist. Demzufolge ist ein optischer Bereich LAa' an einer Position etwas entfernt von dem mittleren Abschnitt des Lichtempfangsbereichs DAa gebildet.
Da sich der Sammelpunkt Pa und der Punkt Pa' nahe beieinander liegen, überlappt ein Abschnitt des Lichtempfangsbereichs LAa' den optischen Bereich LAa. Ferner werden der optische Bereich LAa und der optische Bereich LAa' gleichzeitig auf den Lichtempfangsbereich DAa gebildet. Daher ist es weder räumlich noch zeitlich möglich, das Licht des optischen Bereichs LAa und des optischen Bereichs LAa' zu empfangen.
Auf diese Weise werden in der Probenform-Messvorrichtung 190 der Bereich, in dem der optische Bereich LAa und der optische Bereich LAa' addiert werden, als ein einziger optischer Bereich erfasst. Daher muss eine Position des optischen Bereichs aus einem Lichtempfangselement, das in dem optischen Bereich LAa angeordnet ist, und einem Lichtempfangselement, das in dem optischen Bereich LAa' angeordnet ist, berechnet werden.
Die Neigung bei dem Sammelpunkt Pa und die Neigung bei dem Punkt Pa' spiegeln sich in der Position des berechneten optischen Bereichs wider. Demzufolge ist der gemessene Neigungsbetrag ein Mittelwert aus dem Neigungsbetrag bei dem Sammelpunkt Pa und dem Neigungsbetrag bei dem Punkt Pa'. Ferner ist die Summe der durch die Lichtempfangselemente empfangenen Lichtmenge eine mittlere Helligkeit aus der Helligkeit bei dem Sammelpunkt Pa und der Helligkeit bei dem Punkt Pa'.
Der Punkt Pa' nahe bei dem Sammelpunkt Pa angeordnet und ein Punkt zum Aussenden des Bilderzeugungslicht ist, das einen optischen Bereich in dem Lichtempfangsbereich DAa bilden kann. Es existieren zahllose Punkte wie der Punkt Pa'. Bilderzeugungslicht von diesen unzähligen Punkten trifft ebenfalls auf den Lichtempfangsbereich DAa.
Demzufolge ist der in dem Lichtempfangsbereich DAa gewonnene Neigungsbetrag ein Mittelwert der Neigungsbeträge an diesen unzähligen Punkten und des Neigungsbetrags bei dem Sammelpunkt Pa genommen wird. Ferner ist die an dem Lichtempfangsbereich DAa gewonnene Helligkeit der Probe ein Mittelwert der Helligkeiten bei diesen unzähligen Punkten und der Helligkeit bei dem Sammelpunkt Pa.
Die Größe des in 36 gezeigten Bereichs DAa' wird durch die Projektion des Lichtempfangsbereichs DAa auf die Seite der Probe 32' bestimmt. Der Bereich DAa' kann als ein Bereich bezeichnet werden, in dem Punkte wie etwa der Punkt Pa' enthalten sind. In der Probenform-Messvorrichtung 190 werden der Mittelwert des Neigungsbetrags bei dem Bereich DAa' und der Mittelwert der Helligkeit bei dem Bereich DAa' gewonnen.
Für die Bereiche DAb' und den Bereich DAc' werden der mittlere Neigungsbetrag und die mittlere Helligkeit in ähnlicher Weise wie für den Bereich DAa' gewonnen. Entsprechende Berechnungen können in den Bereichen DAa', DAb' und DAc' durchgeführt werden. Demzufolge werden durch zweidimensionales Verbinden des Neigungsbetrags und der Helligkeit bei den Bereichen der Neigungsbetrag und die Helligkeit an der Oberfläche der Probe gewonnen.
Der Neigungsbetrag an der Oberfläche der Probe und die Helligkeit der Probe müssen von jedem der Bereiche DAa', DAb' und DAc' berechnet werden. Demzufolge wird in der Probenform-Messvorrichtung 180 die Auflösung auf der Seite der Probe durch die Größe des Bereichs DAa' bestimmt.
Gemäß der Probenform-Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die Messung des Neigungsbetrags an der Oberfläche und die Messung der Probenform für die gesamte Probe in einem kontinuierlich auszuführen.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie es oben beschrieben ist, ist die vorliegende Erfindung für ein Probenform-Messverfahren und eine Probenform-Messvorrichtung geeignet, die eine Messung der Neigung und der Form an der Oberfläche der Probe mit hoher Genauigkeit zu messen, und zwar selbst bei einer Probe, deren Oberfläche einen niedrigen Reflexionsgrad und eine glatte Form besitzt.
Bezugszeichenliste

1: optisches Beleuchtungssystem
2: optisches Beobachtungssystem
3: Objekttisch
4: Lichtabschirmungselement
4a: Lichtabschirmungsbereich
4b: Durchtrittsbereich
5: Kondensorlinse
6: Objektivlinse
7: Blende
7a: Lichtabschirmungsabschnitt
7b: Durchtrittsabschnitt
7c: Grenzlinie
7c': Grenzlinienbild
8: Probe
9: flüssige Immersion
10: optische Achse
11: Beobachtungspunkt
12: Normale auf eine Ebene
20: Probenform-Messvorrichtung
21: optisches Beleuchtungssystem
22: optisches Beobachtungssystem
23: Halteelement
24: Erfassungselement
25: Verarbeitungseinheit
26: Lichtquelle
27: Kondensor
28: Kondensorlinse
29: Öffnungselement
30: Objektivlinse
31: Pupille einer Objektivlinse
32, 32': Probe
33: optische Achse
40, 50: Probenform-Messvorrichtung
41: Erfassungselement
51: Relaisoptiksystem
52, 53: Linse
60: Probenform-Messvorrichtung
61: Abtastmechanismus
61a: erster Objekttisch
61b: zweiter Objekttisch
61c: Basis
62: erstes Antriebselement
63: zweites Antriebselement
70: Probenform-Messvorrichtung
71: Abtastmechanismus
71a: erster Spiegel (Spiegel eines ersten Galvano-Abtaster)
71b: zweiter Spiegel (Spiegel eines zweiten Galvano-Abtaster)
72: Relaisoptiksystem
72a, 72b: Linse
73: Spiegel
80: Probe
90: Probenform-Messvorrichtung
91: Blende
100: Ebene
110, 120: optisches Beleuchtungssystem
111: Linse
121: Lichtleiter
122: Austrittsende
130, 140: Öffnungselement
131, 141: erster Lichtabschirmungsabschnitt
132, 142: zweiter Lichtabschirmungsabschnitt
133, 143: Durchtrittsabschnitt
150: Probenform-Messvorrichtung
151: Öffnungselement
151a1, 151a2: Lichtabschirmungsabschnitt
151b: Durchtrittsabschnitt
152: Bild des Lichtabschirmungsabschnitts
153: Bild des Durchtrittsabschnitts
154: Außenrand des Bildes des Durchtrittsabschnitts
155: Innenrand des Bildes des Durchtrittsabschnitts (Innenrand eines Bildes des optischen Elements)
160: Probenform-Messvorrichtung
161: Lichtaustrittspunktegruppe
161a: Lichtaustrittspunkte
161: aa axialer Lichtaustrittspunkt
161: ab Off-Achsen-Lichtaustrittspunkt
162: Linse
163: Sammellinse
164: Mikrolinsenfeld
165a, 165b, 165c: Linsenelement
166a, 166b, 166c: Bild eines Lichtaustrittspunkts
167a, 167b, 167c: Bilderzeugungslicht
168b, 168c: Teilbereich
169a, 169b, 169c: Bild eines Lichtaustrittspunkts
170a, 170b, 170c: Bilderzeugungslicht
180: Probenform-Messvorrichtung
181: Abtastmechanismus
190: Probenform-Messvorrichtung
191: ebene Lichtquelle (Lichtquellenbild)
191': Bild der ebenen Lichtquelle
L_IL1, L_IL2, L_IL3: Beleuchtungslicht
L_IM1,: Bilderzeugungslicht
FP: Fokussierungsposition
L_L1, L_L2, L_L3: Lichtstrahl
L_NON: nicht gebeugtes Licht
L_DEF: gebeugtes Licht
L_IL0C, L_IL1C, L_IL2C: mittlerer Lichtstrahl
L_IM0C, L_IM1C, L_IM2C: mittlerer Lichtstrahl
IP: Sammelposition
IM_S1, IM_S2: Bild der Probe
OP₀, OP₁, OP₂: Öffnung
P_OP0, P_OP1, P_OP2: Position
LAa, LAb, LAc: optischer Bereich
DAa, DAb, DAc: Lichtempfangsbereich
DAa', DAa', DAc': Bereich
Pa, Pb: Sammelpunkt
Pa': Punkt

Claims

Probenform-Messverfahren mit: einem Schritt zum Vorbereiten eines Beleuchtungslichts, das durch einen vorbestimmten Beleuchtungsbereich hindurchtreten soll; einem Schritt zum Strahlen des Beleuchtungslichts auf eine Probe; und einem Schritt zum vorbestimmten Verarbeiten, wobei der vorbestimmte Beleuchtungsbereich so eingestellt wird, dass eine Fläche eines Bereichs des Beleuchtungslichts, das durch eine Pupille eines optischen Beobachtungssystems hindurchtritt, kleiner ist als eine Fläche der Pupille des optischen Beobachtungssystems, und das Beleuchtungslicht durch die Probe hindurchtritt, und ein von der Probe austretendes Licht auf das optische Beobachtungssystem trifft, und der Schritt zum vorbestimmten Verarbeiten umfasst, einen Schritt zum Empfangen des von dem optischen Beobachtungssystem austretenden Lichts, einen Schritt zum Berechnen einer Position eines Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs aus dem empfangenen Licht, einen Schritt zum Berechnen eines Abstands zwischen der Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs und einer Referenzposition, und einen Schritt zum Berechnen eines Neigungsbetrags an einer Oberfläche der Probe, aus dem berechneten Abstand.
Probenform-Messverfahren nach Anspruch 1, wobei das von dem optischen Beobachtungssystem austretende Licht empfangen wird, wenn keine Probe vorhanden ist, und die Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs aus dem empfangenen Licht berechnet wird, und die berechnete Position die Referenzposition ist.
Probenform-Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, mit: einem Schritt zum Einstellen der Referenzposition vor dem Schritt zum Strahlen des Beleuchtungslichts auf die Probe.
Probenform-Messverfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt zum Einstellen der Referenzposition vor einer ersten Probenmessung ausgeführt wird.
Probenform-Messverfahren nach Anspruch 3, wobei die Referenzposition im Voraus gespeichert wird, und die Referenzposition wird beim Auslesen der gespeicherten Referenzposition, vor dem Ausführen einer ersten Probenmessung, eingestellt.
Probenform-Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Licht an einer Position der Pupille des optischen Beobachtungssystems empfangen wird.
Probenform-Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Licht an einer zu der Pupille des optischen Beobachtungssystems konjugierten Position empfangen wird.
Probenform-Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit: einem Schritt zum Bewegen des Beleuchtungslichts relativ zur Probe in einer Ebene senkrecht zu einer optischen Achse.
Probenform-Messverfahren nach Anspruch 8, wobei die Bewegung des Beleuchtungslichts relativ zur Probe durch eine Bewegung der Probe erfolgt.
Probenform-Messverfahren nach Anspruch 8, wobei die Bewegung des Beleuchtungslichts relativ zur Probe durch eine Bewegung des Beleuchtungslichts erfolgt.
Probenform-Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit: einem Schritt zum Berechnen einer Form der Probe aus mehreren, in dem Schritt zum relativen Bewegen ermittelten Neigungsbeträgen und zum Umwandeln der Form der Probe in ein Bild aus der berechneten Form.
Probenform-Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Neigungsbeträge auf der Grundlage einer im Voraus gewonnenen Korrespondenzbeziehung berechnet werden.
Probenform-Messverfahren nach Anspruch 12, wobei die Korrespondenzbeziehung in Form einer Nachschlagetabelle ausgedrückt wird, die die Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs und den Neigungsbetrag als Parameter enthält.
Probenform-Messverfahren nach Anspruch 13, wobei ein Korrekturkoeffizient aus einem Verhältnis einer Größe des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs bei nicht vorhandener Probe zu einer Größe des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs bei vorhandener Probe berechnet wird, und Daten der Nachschlagetabelle unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten korrigiert werden.
Probenform-Messverfahren nach Anspruch 12, wobei die Korrespondenzbeziehung durch einen Ausdruck ausgedrückt wird, die die Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs und den Neigungsbetrag als Parameter enthält.
Probenform-Messverfahren nach Anspruch 15, wobei ein Korrekturkoeffizient aus einem Verhältnis einer Größe des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs bei nicht vorhandener Probe zu einer Größe des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs bei vorhandener Probe berechnet wird, und ein Ausdruck, der die Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs und den Neigungsbetrag als Parameter enthält, unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten korrigiert wird.
Probenform-Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei eine Position der Probe entlang der optischen Achse so eingestellt wird, dass die Größe des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs bei vorhandener Probe mit der Größe des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs bei nicht vorhandener Probe zusammenfällt.
Probenform-Messverfahren nach Anspruch 17, wobei eine Grenze des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs entweder einen konvexen Abschnitt oder einen konkaven Abschnitt umfasst, und der konvexe Abschnitt oder der konkave Abschnitt eine Grenze hat, die durch zwei gerade Linien gebildet ist, die sich in einem Winkel von nicht mehr als 90 Grad schneiden.
Das Probenform-Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei der folgende Bedingungsausdruck (1) erfüllt ist: $0 < σ < 0.9$
wobei, $σ = {NA}_{ill} / {NA}_{ob}$
ist, wobei NA_iII die numerische Apertur des durch den vorbestimmten Bereich hindurchgetretenen Beleuchtungslichts bezeichnet, und NA_ob die probenseitige numerische Apertur des optischen Beobachtungssystems bezeichnet.
Probenform-Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei wenigstens entweder eine Form des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs oder eine Fläche des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs veränderlich ist.
Probenform-Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei die Form des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs achsensymmetrisch bezüglich der optischen Achse ist.
Probenform-Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei eine Lichtmengenverteilung des Beleuchtungslichts achsensymmetrisch bezüglich der optischen Achse ist.
Probenform-Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei die Lichtmengenverteilung des Beleuchtungslichts so ist, dass eine Lichtmenge in eine Richtung von der optischen Achse weg allmählich kleiner wird.
Probenform-Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei das Beleuchtungslicht monochromatisches Licht oder Licht eines kleineren Wellenlängenbereichs als der von weißem Licht ist.
Probenform-Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, wobei nur Licht innerhalb eines Schärfetiefenbereichs des optischen Beobachtungssystems empfangen wird.
Probenform-Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25, wobei eine Vergrößerung des optischen Beobachtungssystems veränderlich ist.
Probenform-Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, wobei die Lichtmenge in einem peripheren Abschnitt des von dem optischen Beobachtungssystem ausgetretenen Lichts berechnet wird.
Probenform-Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 27, mit: einem Schritt zum Bewegen des optischen Beobachtungssystems relativ zur Probe entlang der optischen Achse.
Probenform-Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 28, wobei es mehrere vorbestimmte Beleuchtungsbereiche gibt.
Probenbetrachtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 29, wobei das optische Beobachtungssystem bildseitig ein telezentrisches optisches System ist.
Probenbetrachtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 30, wobei das optische Beleuchtungssystem austrittseitig ein telezentrisches optisches System ist.
Probenform-Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 31, wobei eine von dem optischen Beobachtungssystem ausgetretene Gesamtlichtmenge berechnet wird.
Probenform-Messvorrichtung mit: einem optischen Beleuchtungssystem, einem optischen Beobachtungssystem, einem Halteelement, einem Erfassungselement, und einer Verarbeitungseinheit, wobei das optische Beleuchtungssystem eine Lichtquelle, eine Kondensorlinse und ein optisches Element, das einen vorbestimmten Beleuchtungsbereich bildet, umfasst und das optische Beobachtungssystem eine Objektivlinse umfasst, und das Halteelement eine Probe hält und zwischen dem optischen Beleuchtungssystem und dem optischen Beobachtungssystem angeordnet ist, und das optische Element auf einer Lichtquellenseite der Kondensorlinse angeordnet ist, und der vorbestimmte Beleuchtungsbereich so eingestellt ist, dass eine Fläche eines Bereichs eines Beleuchtungslichts, das durch eine Pupille des optischen Beobachtungssystems hindurchtritt, kleiner ist als eine Fläche der Pupille des optischen Beobachtungssystems, und das durch das optische Beleuchtungssystem auf die Probe gestrahlte Beleuchtungslicht durch die Probe hindurchtritt, und ein von der Probe ausgetretenes Licht auf das optische Beobachtungssystem trifft, und das Erfassungselement das von dem optischen Beobachtungssystem ausgetretene Licht empfängt, und die Verarbeitungseinheit eine Position eines Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs aus dem empfangenen Licht berechnet, und einen Abstand zwischen der Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs und einer Referenzposition berechnet, und einen Neigungsbetrag an einer Oberfläche der Probe aus dem berechneten Abstand berechnet.
Probenform-Messvorrichtung nach Anspruch 33, wobei das Erfassungselement mehrere Lichtempfangsflächen umfasst.
Probenform-Messvorrichtung nach Anspruch 33, wobei das Erfassungselement eine einzige Lichtempfangsfläche und mehrere Ausgangsanschlüsse umfasst.
Probenform-Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 35, wobei das Erfassungselement an einer Pupillenposition des optischen Beobachtungssystems angeordnet ist.
Probenform-Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 35, wobei das Erfassungselement an einer zu einer Pupille des optischen Beobachtungssystems konjugierten Position angeordnet ist.
Probenform-Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 37, mit: einem Abtastmechanismus, der das Beleuchtungslicht relativ zu dem Halteelement in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse bewegt.
Probenform-Messvorrichtung nach Anspruch 38, wobei der Abtastmechanismus eine Antriebseinheit umfasst, die das Halteelement bewegt.
Probenform-Messvorrichtung nach Anspruch 38, wobei der Abtastmechanismus eine Antriebseinheit umfasst, die das Beleuchtungslicht bewegt.
Probenform-Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 40, wobei die Verarbeitungseinheit eine Bildumwandlungsschaltung umfasst, die eine Form der Probe aus den mehreren, durch die Relativbewegung ermittelten Neigungsbeträgen berechnet und die Form der Probe in ein Bild aus der berechneten Form umwandelt.
Probenform-Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 41, wobei die Neigungsbeträge auf der Grundlage einer im Voraus gewonnenen Korrespondenzbeziehung berechnet werden.
Probenform-Messvorrichtung nach Anspruch 42, wobei die Verarbeitungseinheit eine Nachschlagetabelle umfasst, die die Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs und den Neigungsbetrag als Parameter enthält, und den Neigungsbetrag unter Verwendung der Nachschlagetabelle berechnet.
Probenform-Messvorrichtung nach Anspruch 43, wobei ein Korrekturkoeffizient aus einem Verhältnis einer Größe des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs bei nicht vorhandener Probe zu einer Größe des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs bei vorhandener Probe berechnet wird, und Daten der Nachschlagetabelle unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten korrigiert werden.
Probenform-Messvorrichtung nach Anspruch 42, wobei die Verarbeitungseinheit einen Ausdruck umfasst, der die Position des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs und den Neigungsbetrag als Parameter enthält.
Probenform-Messvorrichtung nach Anspruch 45, wobei eine Position des Halteelements entlang der optischen Achse so eingestellt wird, dass die Größe des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs bei vorhandener Probe mit der Größe des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs bei nicht vorhandener Probe zusammenfällt.
Probenform-Messverfahren nach einem der Ansprüche 33 bis 46, wobei eine Position des Halteelements entlang der optischen Achse so eingestellt wird, dass die Größe des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs bei vorhandener Probe mit der Größe des Bildes des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs bei nicht vorhandener Probe zusammenfällt.
Probenform-Messvorrichtung nach Anspruch 47, wobei eine Grenze des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs entweder einen konvexen Abschnitt oder einen konkaven Abschnitt umfasst, und der konvexe Abschnitt oder der konkave Abschnitt eine Grenze hat, die durch zwei gerade Linien gebildet ist, die sich in einem Winkel von nicht mehr als 90 Grad schneiden.
Probenform-Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 48, wobei der folgende Bedingungsausdruck (1) erfüllt ist: $0 < σ < 0.9$
wobei, $σ = {NA}_{ill} / {NA}_{ob}$
ist, wobei NA_iII die numerische Apertur des durch den vorbestimmten Bereich hindurchgetretenen Beleuchtungslichts bezeichnet, und NA_ob die probenseitige numerische Apertur des optischen Beobachtungssystems bezeichnet.
Probenform-Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 49, wobei wenigstens entweder eine Form des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs oder eine Fläche des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs veränderlich ist.
Probenform-Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 50, wobei die Form des vorbestimmten Beleuchtungsbereichs achsensymmetrisch bezüglich der optischen Achse ist.
Probenform-Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 51, wobei eine Lichtmengenverteilung des Beleuchtungslichts achsensymmetrisch bezüglich der optischen Achse ist.
Probenform-Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 52, wobei die Lichtmengenverteilung des Beleuchtungslichts so ist, dass eine Lichtmenge in eine Richtung weg von der optischen Achse allmählich kleiner wird.
Probenform-Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 54, wobei das Beleuchtungslicht monochromatisches Licht oder Licht mit schmalerem Wellenlängenbereich als weißes Licht ist.
Probenform-Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 54, wobei nur Licht von innerhalb eines Schärfetiefenbereichs des optischen Beobachtungssystems empfangen wird.
Probenform-Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 35, wobei eine Vergrößerung des optischen Beobachtungssystems veränderlich ist.
Probenform-Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 56, wobei eine Lichtmenge in einem peripheren Abschnitt des von dem optischen Beobachtungssystem ausgetretenen Lichts berechnet wird.
Probenform-Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 57, mit: einem Antriebsmechanismus, der das optische Beobachtungssystem entlang der optischen Achse relativ zu dem Halteelement bewegt.
Probenform-Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 59, wobei es mehrere vorbestimmte Beleuchtungsbereiche gibt.
Probenbeobachtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 59, wobei das optische Beobachtungssystem bildseitig ein telezentrisches optisches System ist.
Probenbeobachtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 60, wobei das optische Beleuchtungssystem austrittseitig ein telezentrisches optisches System ist.
Probenform-Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 61, wobei eine von dem optischen Beobachtungssystem ausgetretene Gesamtlichtmenge berechnet wird.
Probenform-Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 62, wobei in dem optischen Beleuchtungssystem das optische Element zwischen der Lichtquelle und der Kondensorlinse angeordnet ist, und das optische Element eine Linse umfasst.
Probenform-Messvorrichtung nach Anspruch 63, wobei die Lichtquelle eine Laserlichtquelle ist, und in dem optischen Beleuchtungssystem eine Lichtleitfaser zwischen der Lichtquelle und dem optischen Element angeordnet ist.
Probenform-Messvorrichtung mit: einem optischen Beleuchtungssystem, einem optischen Beobachtungssystem, einem Halteelement, einem Erfassungselement, und einer Verarbeitungseinheit, wobei das optische Beleuchtungssystem eine Lichtquelle, eine Kondensorlinse und ein optisches Element, das einen vorbestimmten Beleuchtungsbereich bildet, umfasst und das optische Beobachtungssystem eine Objektivlinse umfasst, und das Halteelement eine Probe hält und zwischen dem optischen Beleuchtungssystem und dem optischen Beobachtungssystem angeordnet ist, und das Erfassungselement an einer Pupillenposition des optischen Beobachtungssystems und einer zu der Pupillenposition des optischen Beobachtungssystems konjugierten Position angeordnet ist, und das optische Element auf einer Lichtquellenseite der Kondensorlinse angeordnet ist, und der vorbestimmte Beleuchtungsbereich so eingestellt wird, dass sich die optische Achse nicht an einer Pupillenposition des optischen Beleuchtungssystems befindet, und so eingestellt wird, dass ein Beleuchtungslicht zu einem Abschnitt an einer Innenseite einer Pupille an der Pupillenposition des optischen Beobachtungssystems und zu einem Außenrand der Pupille des optischen Beobachtungssystems, an der Pupillenposition des optischen Beobachtungssystems, gestrahlt wird, und das Beleuchtungslicht, das durch das optische Beleuchtungssystem auf die Probe gestrahlt wird, durch die Probe hindurchtritt, und das von der Probe ausgetretene Licht auf das optische Beobachtungssystem trifft, und das Erfassungselement das von dem optischen Beobachtungssystem ausgetretene Licht empfängt, und die Verarbeitungseinheit eine Lichtmenge auf der Grundlage des empfangenen Lichts berechnet, und entweder einen Abstand zwischen der Lichtmenge und einer Referenzlichtmenge oder ein Verhältnis der Lichtmenge zur einer Referenzlichtmenge berechnet, und einen Neigungsbetrag an einer Oberfläche der Probe aus entweder dem Abstand oder dem Verhältnis berechnet.
Probenform-Messvorrichtung nach Anspruch 33, wobei das optische Beleuchtungssystem eine Lichtaustrittspunktegruppe an einer zu der Probe konjugierten Position umfasst, und die Lichtaustrittspunktegruppe mehrere Lichtaustrittspunkte umfasst und die Lichtaustrittspunkte diskret angeordnet sind, und das optische Beobachtungssystem eine Sammellinse und ein Mikrolinsenfeld umfasst, und das Mikrolinsenfeld an einer zu der Probe konjugierten Position angeordnet ist, und das Erfassungselement an einer zu der Pupille des optischen Beobachtungssystems konjugierten Position angeordnet ist.
Probenform-Messvorrichtung nach Anspruch 66, wobei der Lichtaustrittspunkt eine winzige Öffnung ist.
Probenform-Messvorrichtung nach Anspruch 66, wobei der Lichtaustrittspunkt ein winziger Lichtaussendeabschnitt ist.
Probenform-Messvorrichtung nach Anspruch 66, wobei das Mikrolinsenfeld mehrere Linsenelemente umfasst, und ein Bild des Lichtaustrittspunkts an einer Position der Linsenelement erzeugt wird, und das Bild des Lichtaustrittspunkts kleiner als das Linsenelement ist.
Probenform-Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 66 bis 69, wobei das Halteelement in einer Ebene senkrecht zu einer optischen Achse bewegt wird.
Probenform-Messvorrichtung nach Anspruch 66, wobei eine Position des von der Lichtaustrittspunktegruppe ausgetretenen Beleuchtungslichts geändert wird.
Probenform-Messvorrichtung mit: einem optischen Beleuchtungssystem, einem optischen Beobachtungssystem, einem Halteelement, einem Erfassungselement, und einer Verarbeitungseinheit, wobei das optische Beleuchtungssystem eine ebene Lichtquelle, eine Kondensorlinse und ein optisches Element, das einen vorbestimmten Beleuchtungsbereich bildet, umfasst, und das optische Beobachtungssystem eine Objektivlinse, eine Sammellinse und ein Mikrolinsenfeld umfasst, und das Halteelement eine Probe hält und zwischen dem optischen Beleuchtungssystem und dem optischen Beobachtungssystem angeordnet ist, und das optische Element auf der Seite einer ebene Lichtquelle der Kondensorlinse angeordnet ist, und der vorbestimmte Beleuchtungsbereich so eingestellt ist, dass eine Fläche eines Bereichs des Beleuchtungslichts, das durch eine Pupille des optischen Beobachtungssystems hindurchtritt, kleiner ist als eine Fläche der Pupille des optischen Beobachtungssystems, und das Mikrolinsenfeld an einer zu der Probe konjugierten Position angeordnet ist, und das Erfassungselement an einer zu der Pupille des optischen Beobachtungssystems konjugierten Position angeordnet ist, und das durch das optische Beleuchtungssystem auf die Probe gestrahlte Beleuchtungslicht auf die Probe gestrahlt wird, und das von der Probe ausgetretene Licht auf das optische Beobachtungssystem trifft, und durch das Mikrolinsenfeld mehrere optische Bereiche auf dem Erfassungselement gebildet werden, und das Erfassungselement Licht des gesamten optischen Bereichs für jeden optischen Bereich empfängt, und die Verarbeitungseinheit eine Position des optischen Bereichs für jeden optischen Bereich berechnet, und einen Abstand zwischen der Position des optischen Bereichs und einer Referenzposition für jeden optischen Bereich berechnet, und einen Neigungsbetrag an einer Oberfläche der Probe aus dem berechneten Abstand berechnet.