DE19903486A1 - Verfahren und Vorrichtung zur optischen Untersuchung von strukturierten Oberflächen von Objekten - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur optischen Untersuchung von strukturierten Oberflächen von Objekten

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Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur optischen Untersuchung von strukturierten Oberflächen von Objekten, insbesondere von Wafern und/oder Masken, beschrieben. Die optische Einrichtung weist einen Beobachtungsstrahlengang (6), dessen Mittelachse (42) senkrecht auf die Oberfläche des Objektes (16) gerichtet ist, ein Beleuchtungsstrahlenbündel (2), dessen Mittelstrahl (40) senkrecht auf die Oberfläche des Objektes (16) fällt und ein Beleuchtungstrahlenbündel (3), dessen Mittelstrahl (41) schräg auf die Oberfläche des Objektes (16) fällt, auf. Im Beobachtungsstrahlengang (6) wird das Bild der Oberfläche des Objektes (16) beobachtet und/oder detektiert. Im Beobachtungsstrahlengang (6) ist dazu eine Filtereinrichtung (38) und/oder Detektoreinrichtung (18) angeordnet. Die optische Einrichtung weist eine Beleuchtungseinrichtung (39) zur simultanen Erzeugung einer Hellfeld- und einer Dunkelfeldbeleuchtung auf, wobei dem Hellfeld- (2) und/oder dem Dunkelfeld-Beleuchtungsstrahlenbündel (3) eine Einrichtung zur Kennung (11) der Beleuchtungsstrahlenbündel (2, 3) zugeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optischen Untersuchung von strukturierten Oberflächen von Objekten, insbesondere von Wafern und/oder Masken, mit einem Beobachtungsstrahlengang, dessen Mittelachse senkrecht auf die Oberfläche des Objektes gerichtet ist, mit einem Beleuchtungsstrahlenbündel, dessen Mittelstrahl senkrecht auf die Oberfläche des Objektes fällt und mit einem Beleuchtungsstrahlenbündel, dessen Mittelstrahl schräg auf die Oberfläche des Objektes fällt, wobei im Beobachtungsstrahlengang das Bild der Oberfläche des Objektes beobachtet und/oder detektiert wird, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.
In der optischen Inspektionstechnik werden komplexe Strukturen auf flachen Substraten bildfeldweise inspiziert. Dies ist insbesondere in der Halbleiterindustrie zur optischen Untersuchung der strukturierten Oberflächen von Wafern und Masken der Fall. Dabei sollen beispielsweise vorhandene Defekte detektiert und klassifiziert und/oder kleinste Strukturbreiten ("critical dimensions") überprüft und gemessen werden. Als Defekte auf den strukturierten Oberflächen können beispielsweise Staubkörner, kleine Lufteinschlüsse im Resist, Resistrückstände auf den Wafern, Ausbrüche an Kanten, etc. auftreten.
Die Untersuchung wird z. B. mit einer optischen Einrichtung und einer Beleuchtung realisiert, bei der der Mittelstrahl des Beleuchtungsstrahlenbündels senkrecht auf die Oberfläche des Objektes trifft. Eine derartige Inspektionsanordnung ist beispielsweise in einem Mikroskop mit einer Köhler'schen Hellfeld-Beleuchtungsanordnung verwirklicht.
Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die Detektion von defekten Kanten, Punktdefekten, Defekten an Ecken und Umgrenzungen von erhabenen und vertieften Strukturen mit einer Hellfeld-Beleuchtung oft nicht ausreicht. Aus diesem Grund ist man dazu übergegangen eine zusätzliche Inspektion mit einem Beleuchtungsstrahlenbündel durchzuführen, dessen Mittelstrahl schräg auf die Oberfläche des Objektes trifft. Eine derartige Beleuchtung ist z. B. in einem Mikroskop mit einer Dunkelfeld-Beleuchtungseinrichtung realisiert. Diese Beleuchtung ist besonders für die Detektion der geschilderten defekten Strukturen geeignet. Bei dieser Dunkelfeld-Beleuchtung werden jedoch keine Oberflächen sichtbar. Die Kanten und Strukturen erscheinen kontrastreich als helle Linien auf dunklem Untergrund. Unregelmässigkeiten in diesen Linien deuten auf eine defekte Kante bzw. Struktur hin.
Aus der DE-OS 20 21 784 und der DE 23 31 750 C3 sind Beleuchtungseinrichtungen für ein Mikroskop bekannt, bei der wahlweise von einer Hellfeld- auf eine Dunkelfeld-Beleuchtung umgeschaltet werden kann. Bei den beiden Beleuchtungseinrichtungen sind im Beleuchtungsstrahlengang u. a. eine Lichtquelle, regelbare Blenden, eine Ringblende mit einem ein- und aus­ schwenkbarem Mittenstop und ein Objektiv mit einem das Objektiv umschließenden Ringspiegel vorgesehen. Die Ringblende ist transparent und der Mittenstop opak ausgebildet. Durch Einschwenken des Mittenstops wird von einer Hellfeld- auf eine Dunkelfeldbeleuchtung umgeschaltet. Das Beleuchtungslicht wird jetzt nicht mehr durch das Objektiv auf das Objekt, sondern nur über den Ringspiegel auf das Objekt gelenkt. Die Mittelstrahlen des Beleuchtungsstrahlenbündel treffen nicht mehr senkrecht auf die Oberfläche des Objektes, sondern treffen schräg auf. Beide Mikroskope sind jeweils mit einem gemeinsamen Beobachtungsstrahlengang für die Hellfeld- bzw. Dunkelfeld- Beleuchtung ausgestattet.
In den beiden Druckschriften ist jedoch keine simultane Hellfeld-Dunkelfeld- Beleuchtung vorgesehen.
Aus der EP 0 183 946 B1 ist eine kombinierte Hellfeld- Dunkelfeld- Beleuchtungseinrichtung mit zwei Lichtquellen bekannt, bei der die Umschaltung von Hellfeld- auf Dunkelfeldbeleuchtung über mechanische Verschlüsse erfolgt. Dazu ist jeder Lichtquelle ein Verschluß zugeordnet. Bei dieser Einrichtung ist es außerdem vorgesehen, daß beide Beleuchtungsarten gleichzeitg angewendet werden. Dazu werden beide Verschlüsse geöffnet. Es bleibt in dieser Schrift jedoch völlig offen, welche besonderen Vorteile sich aus dieser Mischbeleuchtung ergeben. Eine Kodierung und spätere Dekodierung des Hellfeld- und/oder des Dunkelfeld-Beleuchtungsstrahlengangs findet nicht statt.
Aus der DE 37 14 830 A1 ist eine kombinierte Hellfeld- Dunkelfeld- Auflichtbeleuchtungseinrichtung für ein Mikroskop bekannt, bei der die Umschaltung von Hellfeld- auf Dunkelfeldbeleuchtung über einen einbringbaren Mittenstop erfolgt. Ferner ist hier im Dunkelfeldstrahlengang ein ringförmig ausgebildetes optisches Element mit einzelnen, nebeneinander angeordneten Linsenkranzflächen vorgesehen. Diese Linsenkranzflächen können eine unterschiedliche spektrale Durchlässigkeit aufweisen. Bei dieser Beleuchtungseinrichtung ist jedoch keine gleichzeitige Hellfeld-Dunkelfeld- Beleuchtung vorgesehen. Auch hierbleibt offen, welche besonderen Vorteile sich aus einer derartig farbigen Beleuchtung ergeben.
Ein optimiertes Inspektionsverfahren zur optischen Untersuchung von strukturierten Oberflächen von Objekten mit einem Mikroskop mit einer kombinierten Hellfeld-Dunkelfeld-Beleuchtung wendet beide Beleuchtungsverfahren nacheinander an. Aus der daraus resultierenden manuellen Umschaltung der Beleuchtungsbedingungen folgt nicht nur eine verdoppelte Aufnahme- bzw. Inspektionszeit für das Objekt, sondern auch eine zusätzliche manuelle Bedienung des Mittenstops am Mikroskop.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur optischen Untersuchung von strukturierten Oberflächen von Objekten zu entwickeln, bei dem die Meß- und Inspektionszeit mit einem Hellfeld-Beleuchtungsstrahlenbündel und einem Dunkelfeld- Beleuchtungsstrahlenbündel minimiert wird.
Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens eines der beiden Beleuchtungsstrahlenbündel mit einer Kennung versehen und die Oberfläche des Objektes mit beiden Beleuchtungsstrahlenbündeln simultan beaufschlagt wird und im Beobachtungsstrahlengang die von den unterschiedlichen Beleuchtungsstrahlenbündeln erzeugten Bilder voneinander getrennt und der Beobachtung und/oder Auswertung zugeführt werden.
Diese Aufgabe wird bei der Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine optische Einrichtung mit einer im Beobachtungsstrahlengang angeordneten Filtereinrichtung und/oder Detektoreinrichtung und eine Beleuchtungseinrichtung zur simultanen Erzeugung einer Hellfeld- und einer Dunkelfeldbeleuchtung vorgesehen ist, wobei dem Hellfeld- und/oder dem Dunkelfeld- Beleuchtungsstrahlenbündel eine Einrichtung zur Kennung der Beleuchtungsstrahlenbündel zugeordnet ist.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Mit der Erfindung wurde erreicht, daß das Objekt simultan mit einem Hellfeld- und einem Dunkelfeld-Beleuchtungstrahlenbündel beleuchtet wird. Mindestens eines der beiden Strahlenbündel ist dabei über Farbe, Polarisation oder Modulation kodiert. Die Trennung der vom Objekt reflektierten Beleuchtungsstrahlen findet im gemeinsamen Beobachtungsstrahlengang über eine entsprechende Filtereinrichtung und/oder eine entsprechende Detektoreinrichtung statt.
So kann beispielsweise das Präparat im Dunkelfeld unter einem flachen Einfallswinkel, z. B. mit rotem Licht, und gleichzeitig innerhalb des Aperturkegels des Objektivs mit dem restlichen, sichtbaren Farbspektrum grünblau beleuchtet werden. Da das Licht im gemeinsamen Beobachtungsstrahlengang wieder in den Farben gemischt wird, erfolgt eine Separation nach Farben im Beobachtungsstrahlengang, z. B. durch eine dichroitische Teilung und eine anschließende Abbildung auf getrennte Schwarz/Weiß-CCD-Kameras.
Im Beobachtungsstrahlengang kann natürlich auch direkt eine RGB-CCD- Kamera vorgesehen sein. Die beiden Strahlengänge werden dabei über eine PC­ basierte Bearbeitung der RGB-Kanäle getrennt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Beleuchtungseinrichtung zur simultanen Erzeugung der Hellfeld- und Dunkelfeldbeleuchtung eine gemeinsame Lichtquelle oder mindestens zwei voneinander getrennte Lichtquellen aufweist.
In einer einfachen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Oberfläche des Objektes im Hellfeld mit normalem Weißlicht beleuchtet wird und die schräg auftreffenden Beleuchtungsstrahlen des Dunkelfelds durch eine einzelne, seitlich am Objekt positionierte Lichtquelle, die rotes Licht emittiert, realisiert sind. Die anschließende Trennung der beiden Bilder erfolgt im Beobachtungsstrahlengang über eine Filter- und /oder Detektoreinrichtung.
Die Einrichtung zur Kennung der Beleuchtungsstrahlenbündel kann beispielsweise ein Farbfilter, ein Polarisationsfilter, ein Modulationsfilter oder einen dichroitischen Teiler aufweisen. Es ist jedoch auch vorgesehen, daß farbige Lichtquellen bzw. Lichtquellen mit einer monofarbigen oder monochromen Emissionscharakteristik verwendet werden. Die zugehörige Filtereinrichtung kann beispielsweise mit einem Farbfilter, einem Polarisationsfilter, einem Demodulationsfilter oder einem dichroitischen Teiler ausgestattet sein.
Die Detektoreinrichtung kann auch so ausgebildet sein, daß mindestens ein CCD-Element vorhanden ist, das beispielsweise als Schwarz/Weiß- oder Farb- Kamera ausgebildet ist. Im Falle einer RGB-Kamera und einer farbigen Kennung der Beleuchtungsstrahlen kann auf eine zusätzliche Filtereinrichtung bei der Trennung in ein Hellfeld- und ein Dunkelfeld-Bild verzichtet werden, da die R,G,B- Kanäle getrennt ausgelesen werden können.
Die Detektoreinrichtung ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mit einer Rechnereinrichtung elektrisch/elektronisch verbunden. Die Rechnereinrichtung weist dabei zur gleichzeitigen Erfassung und/oder Auswertung der Bilder mehrere parallel arbeitende Rechner auf. Mit den parallel arbeitenden Rechnern lassen sich verschiedene Verarbeitungsstufen der Bilderfassung, Bildanalyse bzw. Inspektion, Fehleranalyse, Fehlerklassifizierung und Metrology (Strukturbreiten-Messung) gleichzeitig durchführen. Durch die Parallelverarbeitung verringert sich die Inspektionszeit für ein einzelnes Objekt entsprechend.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die optische Einrichtung als Mikroskop ausgebildet sein. Im Mikroskop ist dabei vorteilhafterweise eine Köhler'sche Beleuchtungsanordnung vorgesehen. Diese Beleuchtungsanordnung kann als Auflicht- und/oder Durchlicht- Beleuchtungseinrichtung ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können auch mehrere, unterschiedlich kodierte Dunkelfeld-Strahlengänge vorgesehen sein. Die unterschiedlich kodierten Dunkelfeld-Strahlengänge können das Objekt auch mit voneinander abweichenden Winkeln beleuchten.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine simultane Hellfeld-/Dunkelfeld-Beleuchtungseinrichtung eines Mikroskops im Auflicht und mit zugehörigem Beobachtungsstrahlengang
Fig. 2 eine Beleuchtungseinrichtung mit zwei Lichtquellen und zugehöriger Kenneinrichtung für die Beleuchtungsstrahlenbündel
Fig. 3 eine Detektoreinrichtung mit zwei CCD-Elementen und vorgeschalteter Filtereinrichtung
Fig. 4 einen Farbfilter der Filtereinrichtung
Fig. 5 eine simultane Hellfeld-/Dunkelfeld-Beleuchtungseinrichtung eines Mikroskops im Auflicht und mit extern angeordneten Lichtquellen für die Dunkelfeldbeleuchtung
Fig. 6 eine kombinierte Aperturblende
Die Fig. 1 zeigt eine Beleuchtungseinrichtung eines Mikroskops 1 im Auflicht, mit einem Beleuchtungsstrahlengang 4 und einem Beobachtungsstrahlengang 6. Im Beleuchtungsstrahlengang 4 sind, ausgehend von einer Lichtquelle 7 und einem nachgeordneten Kollektor 8, ein Hellfeld-Beleuchtungsstrahlenbündel 2 und ein Dunkelfeld-Beleuchtungsstrahlenbündel 3 dargestellt. Beide Strahlenbündel 2, 3 werden über eine Beleuchtungslinse 9, eine Aperturblendenebene AP mit regelbarer Aperturblende, eine Leuchtfeldblendenebene LF mit regelbarer Feldblende und eine Kondensorlinse 10 geführt. Bevor beide Strahlenbündel auf eine Kenneinrichtung 11 treffen, wird das Dunkelfeld-Beleuchtungsstrahlenbündel 3 über eine Dunkelfeld-Ringlinse 47 geleitet.
Diese Kenneinrichtung 11 ist so ausgebildet, daß die beiden Strahlenbündel 2, 3 eine unterschiedliche Kennung erhalten: Dazu ist die Kenneinrichtung 11 mit einem Farbfilter oder einem Polarisationsfilter oder einem Modulationsfilter oder einem dichroitischen Teiler ausgestattet.
Alternativ zur Kenneinrichtung 11 kann die Kennung der Dunkelfeld- und/oder Hellfeld-Beleuchtungsstrahlen bereits am Ort der Aperturblendenebene AP erfolgen, wenn die Aperturblende z. B. aus Farbglas und/oder einem Dünnschicht-Farbfilter beschaffen ist.
Im weiteren Verlauf des Beleuchtungsstrahlengangs 4 ist ein Teilerspiegel 12 angeordnet. Der Tellerspiegel 12 weist einen äußeren, vollverspiegelten Ring 20 zur Umlenkung des Dunkelfeld-Strahlenbündel 3 und einen inneren, teildurchlässigen Kreis 21 zur Umlenkung des Hellfeld-Strahlenbündels 2 und zur Transmission des Beobachtungsstrahlenbündels 5 auf.
Das umgelenkte Hellfeld-Beleuchtungsstrahlenbündel 2 wird über ein Objektivlinsensystem 14 eines Dunkelfeld-Objektivs 13 geführt und beleuchtet dabei die Oberfläche eines Objekts 16. Der Mittelstrahl des Hellfeld- Strahlenbündels 2 trifft dabei senkrecht auf die Oberfläche des Objektes 16 auf. Die Achse des Mittelstrahls 40 des Hellfeld-Strahlenbündels 2 und die Achse des Mittelstrahls 42 des Beobachtungs-Strahlenbündel 5 haben eine gleiche Ausrichtung.
Das vom Tellerspiegel 12 umgelenkte Dunkelfeld-Strahlenbündel 3 wird am Objektivlinsensystem 14 des Dunkelfeld-Objektivs 13 vorbeigeführt und trifft auf den im Objektivgehäuse vorgesehenen Ringspiegel 15. Von dort wird das Dunkelfeld-Strahlenbündel 3 auf das Objekt 16 umgelenkt. Dabei trifft der Mittelstrahl 41 des Dunkelfeld-Strahlenbündels 3 schräg auf die Oberfläche des Objektes 16 auf. Da der Querschnitt des Dunkelfeld-Strahlenbündels 3 ringförmig ausgebildet ist, treffen hier alle Mittelstrahlen 41 aus dem Ring schräg auf die Oberfläche des Objektes 16 auf.
Das vom Objekt 16 ausgehende Beobachtungs-Strahlenbündel 5 wird im Beobachtungsstrahlengang 6 über das Objektivlinsensystem 14, den Tellerspiegel 12 und die Tubuslinse 17 geführt und trifft auf eine Filter- 38 und/oder Detektoreinrichtung 18. Diese Detektoreinrichtung 18 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als CCD-Farb-Kamera 19 ausgebildet. Die Detektoreinrichtung 18 ist elektrisch mit einer Rechnereinrichtung 25 verbunden.
Die beiden Beleuchtungsstrahlenbündel 2, 3 werden im Beleuchtungsstrahlengang 4 über die Kenneinrichtung 11 geführt. Diese kann beispielsweise aus einem kombinierten Farbfilter mit einem blauen inneren Kreis für das Hellfeld-Strahlenbündel 2 und einen roten, den blauen Kreis umgebenden Ring für das Dunkelfeld-Beleuchtungsstrahlenbündel 3 ausgebildet sein (vgl. Fig. 4). Die beiden Strahlenbündel werden hier mit einer unterschiedlichen Kennung versehen und treffen entsprechend kodiert simultan auf das Objekt 16. Im gemeinsamen Beobachtungs-Strahlenbündel 5 sind beide farbigen Strahlenbündel gemischt. Über die Detektoreinrichtung 18 mit der Farbkamera 19 und die Rechnereinrichtung 25 werden die beiden Bilder elektronisch getrennt. In diesem speziellen Ausführungsbeispiel kann die Filtereinrichtung 38 entfallen.
Durch Auslesen des blauen Farbanteils wird das Hellfeld-Bild des Objektes 16 und durch Auslesen des roten Farbanteils wird das Dunkelfeld-Bild des Objektes 16 erzeugt. Diese beiden Bilder werden dann zur Fehleranalyse, Fehlerklassifizierung und Strukturvermessung mit der Rechnereinrichtung 25 parallel verarbeitet.
Es versteht sich von selbst, daß die Kenneinrichtung nicht auf ein kombiniertes rotes und blaues Filter beschränkt ist. Es läßt sich jede Art von Kennung bei den Beleuchtungs-Strahlenbündeln einsetzen, wenn eine entsprechende Decodiereinrichtung in Form einer Filter- und/oder Detektoreinrichtung zur Verfügung steht.
Die in der Fig. 1 dargestellte Kenneinrichtung 11 ist nicht an einen bestimmten Ort innerhalb des Beleuchtungsstrahlenganges 4 gebunden. Die Kenneinrichtung 11 kann auch im Bereich der Aperturblende AP, im Bereich der Schnittstelle S1 oder auch als dichroitische Schicht auf dem teildurchlässigen Spiegel 12 oder dem Ringspiegel 15 des Dunkelfeld-Objektivs 13 vorgesehen sein.
Die Erfindung ist auch nicht auf eine einzige Lichtquelle 7 beschränkt. An der Schnittstelle S1 kann beispielsweise auch eine Beleuchtungseinrichtung mit zwei oder mehr Lichtquellen angeordnet werden.
Die Fig. 2 zeigt eine derartige Beleuchtungseinrichtung mit zwei Lichtquellen 26 und 27. Der Lichtquelle 26 ist zur Erzeugung des Dunkelfeld-Strahlenbündels 3 eine Blende 29 zugeordnet, wobei das Beleuchtungslicht über einen zusätzlichen Teilerspiegel 30 in den Beleuchtungsstrahlengang 4 eingespiegelt wird. Der Lichtquelle 27 ist zur Erzeugung des Hellfeld-Strahlenbündels 3 eine Blende 29 mit opakem Mittenstopp 37 zugeordnet, wobei das Beleuchtungslicht über den zentralen Teil des zusätzlichen Teilerspiegels 30 in den Beleuchtungsstrahlengang 4 eingebracht wird.
Die Kenneinrichtung 11 kann hier auch Bestandteil der beiden Blenden 28 und 29 sein und dabei auch eine oder beide Blenden ersetzen. Es kann außerdem vorgesehen sein, den zusätzlichen Tellerspiegel 30 als Kenneinrichtung auszubilden und dabei beispielsweise eine dichroitische Schicht auf dem Teilerspiegel zu verwenden.
Die Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Filtereinrichtung 38 und einer nachgeordneten Detektoreinrichtung 18 mit zwei Schwarz-Weiß-Kameras 32 und 33, mit einem weiteren Tellerspiegel 31, der auch hier als dichroitischer Spiegel ausgebildet sein kann. Über die gemeinsame Schnittstelle S2 läßt sich die Detektoreinrichtung mit der Filtereinrichtung in den Beobachtungsstrahlengang der Fig. 1 integrieren. Die beiden Schwarz-Weiß-Kameras 32, 33 sind jeweils mit der Rechnereinrichtung 25 verbunden. Die Filtereinrichtung 38 ist entsprechend der Kenneinrichtung 11 mit einem Farbfilter, einem Polarisationsfilter, einem Demodulationsfilter oder einem dichroitischen Teiler ausgestattet.
Es ist bei der vorliegenden Erfindung auch nicht notwendig, daß beide Beleuchtungsstrahlengänge über eine Kenneinrichtung, beispielsweise mit roten und blauem Licht, kodiert werden. In vielen Anwendungen reicht es aus, wenn beispielsweise nur das Dunkelfeld-Strahlenbündel mit einer Kennung versehen wird und das Hellfeld-Strahlenbündel weiterhin Weißlicht enthält.
Es sind jedoch auch Anwendungen möglich, bei denen eine einzige Kennung für das Dunkelfeld- oder das Hellfeld-Beleuchtüngsstrahlenbündel nicht ausreicht. In diesen Fällen kann das einzelne Dunkelfeld- und/oder der Hellfeld- Beleuchtungsstrahlenbündel beispielsweise sowohl mit einer Farb- als auch mit einer Polarisations-Kennung versehen werden. Es ist jedoch auch denkbar, das Dunkelfeld- und/oder das Hellfeld-Beleuchtungsstrahlenbündel über einen Chopper oder dgl. mit einer Frequenz-Modulation auszubilden.
Die Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Kenneinrichtung mit einem kombinierten Farbfilter 34, das mit einem blauen inneren Kreis 35 für das Hellfeld-Strahlenbündel und mit einem äußeren roten Ring 36 für das Dunkelfeld- Strahlenbündel ausgestattet ist. Das Filter 34 kann jedoch auch andere Kombinationen aus Modulator und/oder Farbfilter und/oder Polarisationsfilter aufweisen.
Die Fig. 5 zeigt eine Beleuchtungseinrichtung des Mikroskops gemäß der Fig. 1. Die im Mikroskop 1 integrierte Beleuchtungseinrichtung mit der Lichtquelle 7 ist als normale Hellfeld-Beleuchtungseinrichtung ausgebildet. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist hier auch ein Hellfeld-Objektiv 22 eingesetzt. Das Hellfeld-Strahlenbündel verläuft in diesem Ausführungsbeispiel analog zum beschriebenen Hellfeld-Strahlenbündel der Fig. 1. Das Dunkelfeld- Strahlenbündel 3 wird hier von zwei extern am nicht mit dargestellten Mikroskopstativ angeordneten Lichtquellen 23 und 24 erzeugt: Beiden Lichtquellen 23, 24 ist eine Kenneinrichtung 11 zugeordnet.
Der Beobachtungsstrahlengang 6 ist analog zum bereits beschriebenen Strahlengang mit der Filter- 38 und/oder Detektoreinrichtung 18 ausgebildet, der die Rechnereinrichtung 25 nachgeordnet ist. Die Lichtquelle für das Dunkelfeld- Strahlenbündel muß also nicht in der optischen Einrichtung integriert sein. Auch reicht es zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aus, wenn nur eine einzige, extern angeordnete Lichtquelle 23 oder 24 für das Dunkelfeld- Beleuchtungsstrahlenbündel 3 vorgesehen ist.
Die Fig. 6 zeigt eine kombinierte Aperturblende 43 mit einem kreisförmigen Durchlass 44 für die Hellfeld-Beleuchtung und mit einem ringförmigen Durchlass 45 für die Dunkelfeld-Beleuchtung: Zur Halterung des opak ausgebildeten Teils zwischen den beiden Durchlässen 44, 45 sind Stege 46 vorgesehen. Beide Durchlässe 44, 45 können dabei einen Glas- oder Kunststoff-Farbfilter aufweisen. Diese kombinierte Aperturblende kann in der Ebene AP (Fig. 1 und 5) angeordnet werden.
Bezugszeichenliste
AP Aperturblendenebene
LF Leuchtfeldblendenebene
S1 1. Schnittstelle
S2 2. Schnittstelle
1
Mikroskop
2
Hellfeld-Beleuchtungsstrahlenbündel
3
Dunkelfeld-Beleuchtungsstrahlenbündel
4
Beleuchtungsstrahlengang
5
Beobachtungs-Strahlenbündel
6
Beobachtungsstrahlengang
7
Lichtquelle
8
Kollektor
9
Beleuchtungslinse
10
Kondensorlinse
11
Kenneinrichtung
12
Teilerspiegel
13
Dunkelfeld-Objektiv
14
Objektivlinsensystem
15
Ringspiegel
16
Objekt
17
Tubuslinse
18
Detektoreinrichtung
19
Farbkamera
20
vollverspiegelter Ring
21
teildurchlässiger Kreis
22
Hellfeld-Objektiv
23
1. externe Lichtquelle
24
2. externe Lichtquelle
25
Rechnereinrichtung
26
Lichtquelle für
2
27
Lichtquelle für
3
28
Blende für
27
29
Blende für
26
30
zusätzlicher Teilerspiegel
31
weiterer Tellerspiegel
32
1. Schwarz-Weiß-Kamera
33
2. Schwarz-Weiß-Kamera
34
Farbfilter
35
blauer Kreis von
34
für
2
36
roter Ring von
34
für
3
37
opaker Mittenstop von
28
38
Filtereinrichtung
39
Beleuchtungseinrichtung
40
Mittelstrahl des Hellfeld-Beleuchtungsstrahlenbündels
41
Mittelstrahl des Dunkelfeld-Beleuchtungsstrahlenbündels
42
Mittelachse des Beobachtungs-Strahlengangs
43
kombinierte Aperturblende
44
Durchlass für Hellfeld-Beleuchtung
45
Durchlass für Dunkelfeld-Beleuchtung
46
Stege
47
Dunkelfeld-Ringlinse

Claims (24)

1. Verfahren zur optischen Untersuchung von strukturierten Oberflächen von Objekten, insbesondere von Wafern und/oder Masken, mit einem Beobachtungsstrahlengang, dessen Mittelachse senkrecht auf die Oberfläche des Objektes gerichtet ist, mit einem Beleuchtungsstrahlenbündel, dessen Mittelstrahl senkrecht auf die Oberfläche des Objektes fällt und mit einem Beleuchtungsstrahlenbündel, dessen Mittelstrahl schräg auf die Oberfläche des Objektes fällt, wobei im Beobachtungsstrahlengang das Bild der Oberfläche des Objektes beobachtet und/oder detektiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der beiden Beleuchtungsstrahlenbündel mit einer Kennung versehen und die Oberfläche des Objektes mit beiden Beleuchtungsstrahlenbündeln simultan beaufschlagt wird und im Beobachtungsstrahlengang die von den unterschiedlichen Beleuchtungsstrahlenbündeln erzeugten Bilder voneinander getrennt und der Beobachtung und/oder Auswertung zugeführt werden.
2. Verfahren zur optischen Untersuchung von strukturierten Oberflächen von Objekten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilder gleichzeitig erfasst und parallel ausgewertet werden.
3. Verfahren zur optischen Untersuchung von strukturierten Oberflächen von Objekten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennung des Beleuchtungsstrahlenbündels durch eine Frequenz- oder Amplitudenmodulation oder eine Polarisation oder eine Spektralauswahl erfolgt.
4. Verfahren zur optischen Untersuchung von strukturierten Oberflächen von Objekten nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsstrahlenbündel im Auflicht und/oder im Durchlicht auf das Objekt gerichtet sind.
5. Verfahren zur optischen Untersuchung von strukturierten Oberflächen von Objekten nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichzeitig erfassten Bilder durch eine der Kennung zugeordnete Filterung getrennt werden.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur optischen Untersuchung von strukturierten Oberflächen von Objekten, insbesondere von Wafern und/oder Masken, mit einem Beobachtungsstrahlengang, dessen Mittelachse senkrecht auf die Oberfläche des Objektes gerichtet ist, mit einem Beleuchtungsstrahlenbündel, dessen Mittelstrahl senkrecht auf die Oberfläche des Objektes fällt und mit einem Beleuchtungsstrahlenbündel, dessen Mittelstrahl schräg auf die Oberfläche des Objektes fällt, wobei im Beobachtungsstrahlengang das Bild der Oberfläche des Objektes beobachtet und/oder detektiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Einrichtung mit einer im Beobachtungsstrahlengang (6) angeordneten Filtereinrichtung (38) und/oder Detektoreinrichtung (18) und mit einer Beleuchtungseinrichtung (39) zur simultanen Erzeugung einer Hellfeld- und einer Dunkelfeldbeleuchtung vorgesehen ist, wobei dem Hellfeld- (2) und/oder dem Dunkelfeld- Beleuchtungsstrahlenbündel (3) eine Einrichtung zur Kennung (11) der Beleuchtungsstrahlenbündel (2, 3) zugeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung (39) zur simultanen Erzeugung der Hellfeld- und Dunkelfeld-Beleuchtung eine gemeinsame Lichtquelle (7) aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung (39) zur simultanen Erzeugung der Hellfeld- und Dunkelfeldbeleuchtung mindestens zwei voneinander getrennte Lichtquellen (7, 23, 24; 26, 27) aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Lichtquellen (23; 24; 27) als Ringlichtquelle ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Lichtquellen (7; 23; 24; 26; 27) mit einem Lichtleit-Faserbündel ausgestattet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Kennung (11) des Beleuchtungsstrahlenbündels (2; 3) ein Farbfilter (34) oder ein Polarisationsfilter oder ein Modulationsfilter oder einen dichroitischen Teiler aufweist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Lichtquellen (7; 23; 24; 26; 27) eine farbige Emissionscharakteristik aufweist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (38) mindestens ein Farbfilter oder ein Polarisationsfilter oder ein Demodulationsfilter oder einen dichroitischen Teiler aufweist.
14. Vorrichtung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung (18) mit mindestens einer Rechnereinrichtung (25) elektrisch verbunden ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechnereinrichtung (25) zur gleichzeitigen Erfassung und/oder Auswertung der Bilder mehrere parallel arbeitende Rechner aufweist.
16. Vorrichtung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung (18) mindestens ein CCD-Element aufweist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das CCD- Element als Schwarz/Weiß- (32, 33) oder Farbkamera (19) ausgebildet ist.
18. Vorrichtung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einrichtung als Mikroskop (1) ausgebildet ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung (39) eine Köhler'sche Beleuchtungsanordnung aufweist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß am Mikroskop (1) eine Auflicht-Beleuchtungseinrichtung und/oder eine Durchlicht- Beleuchtungseinrichtung vorgesehen ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Dunkelfeld-Beleuchtungsstrahlenbündel (3) mindestens eine am Mikroskop (1) extern angeordnete Lichtquelle (23; 24) vorgesehen ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Demodulationsfilter als Einrichtung zur frequenzselektiven Abbildung des Objektes (16) ausgebildet ist.
23. Vorrichtung nach mindestens einem der vorherigen Anspüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung (39) mehrere Dunkelfeld- Beleuchtungsstrahlengänge aufweist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Dunkelfeld-Beleuchtungsstrahlengänge so angeordnet sind, daß die zugehörigen Mittelstrahlen (41) der Strahlenbündel unter unterschiedlichen Einfalls-Winkeln auf das Objekt (16) treffen.
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