JP2007033381A - Optical inspection apparatus and its lighting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ウエハやマスクなどの半導体の検査に使用される光学式検査装置及びその照明方法に関し、特に共焦点光学系と通常の明視野光学系とを切換え可能に構成された光学式検査装置及びその照明方法に関する。 The present invention relates to an optical inspection apparatus used for inspecting a semiconductor such as a wafer or a mask, and an illumination method therefor, and more particularly, an optical inspection apparatus configured to be able to switch between a confocal optical system and a normal bright field optical system. And an illumination method thereof.
半導体ウエハ、半導体メモリ用フォトマスク、液晶表示パネルなどにおいては、所定のパターンが繰返し形成される。そこで、このパターンの光学像を捕らえ、隣接するパターン同士を比較することによりパターンの欠陥を検出することが行われている。比較の結果、2つのパターン間に差異がなければ欠陥のないパターンであり、差異があればいずれか一方のパターンに欠陥が存在すると判定する。
このような半導体ウエハ用外観検査装置では、パターンの光学像を捕らえるために一般に光学式顕微鏡が使用される。
A predetermined pattern is repeatedly formed on a semiconductor wafer, a semiconductor memory photomask, a liquid crystal display panel, or the like. In view of this, an optical image of this pattern is captured and a pattern defect is detected by comparing adjacent patterns. As a result of the comparison, if there is no difference between the two patterns, the pattern has no defect, and if there is a difference, it is determined that a defect exists in one of the patterns.
In such a semiconductor wafer appearance inspection apparatus, an optical microscope is generally used to capture an optical image of a pattern.
上記半導体ウエハ等に形成されるパターンは非常に微細であり、この微細なパターンに存在する微小な欠陥を見つけるためには、非常に高い分解能が必要とされる。このため半導体ウエハ用外観検査装置には、共焦点顕微鏡がしばしば使用される(例えば、下記特許文献1及び特許文献2)。また、波長を短波長化することによる分解能向上も進められている。
以下の説明では、半導体ウエハ上に形成されたパターンの欠陥を検査する半導体ウエハ用外観検査装置を例として説明する。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、光学式顕微鏡など様々な光学式検査装置に適用可能である。
A pattern formed on the semiconductor wafer or the like is very fine, and in order to find a minute defect existing in the fine pattern, a very high resolution is required. For this reason, a confocal microscope is often used for a semiconductor wafer appearance inspection apparatus (for example,
In the following description, a semiconductor wafer appearance inspection apparatus for inspecting a defect of a pattern formed on a semiconductor wafer will be described as an example. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to various optical inspection apparatuses such as an optical microscope.
共焦点顕微鏡は焦点深度が浅いため、光軸方向に多重構造を有する試料を一度の検査で調べることが難しい。そのため共焦点光学系と通常の明視野光学系とを両立して両者を切り替えることが可能な検査装置が好ましい。
共焦点光学系は、光源から試料を照明する照明光を絞り込む第1ピンホール板と、照明光が試料で反射した反射光を絞り込む第2ピンホール板と、を互いに共役な位置に設けることによって実現される。
しかし、これらピンホール板を着脱して共焦点光学系と通常の明視野光学系とを切り換えることができるように検査装置を構成すると、照明光を絞り込む第1ピンホール板によって大半の照明光が遮られるために、明視野観察時と比べて光量が大きく減衰して検査装置のスループットが低下するという問題があった。
Since the confocal microscope has a shallow depth of focus, it is difficult to examine a sample having a multiple structure in the optical axis direction by a single inspection. Therefore, an inspection apparatus capable of switching both the confocal optical system and the normal bright field optical system at the same time is preferable.
The confocal optical system includes a first pinhole plate that narrows down the illumination light that illuminates the sample from the light source, and a second pinhole plate that narrows the reflected light reflected by the sample from the illumination light at a conjugate position to each other. Realized.
However, when the inspection apparatus is configured so that the confocal optical system and the normal bright field optical system can be switched by attaching and detaching these pinhole plates, most of the illumination light is generated by the first pinhole plate that narrows the illumination light. Since the light is blocked, there is a problem that the amount of light is greatly attenuated as compared with the bright field observation and the throughput of the inspection apparatus is lowered.
上記問題点を鑑み、本発明では共焦点光学系と通常の明視野光学系とを両立させるとともに、通常の明視野光学系から共焦点光学系に切り替えたときに生じる光量低下を低減し、もってスループット低下を低減することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention makes the confocal optical system compatible with the normal bright field optical system, and reduces the light amount reduction that occurs when switching from the normal bright field optical system to the confocal optical system. The object is to reduce the throughput drop.
上記目的を達成するために、本発明による光学式検査装置では、光源から試料を照明する照明光を絞り込む第1ピンホール板と、照明光が試料で反射した反射光を絞り込む第2ピンホール板と、と互いに共役な位置に設け、これらピンホール板を着脱することにより共焦点光学系と通常の明視野光学系とを切換えることとし、第1ピンホール板上のピンホールに入射する照明光を集光する集光光学素子を第1ピンホール板と同時に着脱することとした。
このような集光光学素子を第1ピンホール板と同時に着脱することにより、通常の明視野光学系から共焦点光学系に切り替えたときに生じる光量低下を低減することが可能となる。
To achieve the above object, in the optical inspection apparatus according to the present invention, a first pinhole plate that narrows down the illumination light that illuminates the sample from the light source, and a second pinhole plate that narrows the reflected light reflected by the sample from the illumination light. And illuminating light incident on the pinhole on the first pinhole plate by switching between the confocal optical system and the normal bright field optical system by attaching and detaching these pinhole plates. The condensing optical element that condenses light is attached and detached simultaneously with the first pinhole plate.
By attaching and detaching such a condensing optical element at the same time as the first pinhole plate, it is possible to reduce a reduction in the amount of light that occurs when switching from a normal bright field optical system to a confocal optical system.
第1ピンホール板と光源との間に上記集光光学素子を挿入すると、ピンホールから見込んだ入射光束の立体角が変動するため照明NAが変動する。照明光学系にケーラー照明を使用する場合には、照明NAが変化すると可干渉性が変化しこれによって解像力、焦点深度、コントラストが影響を受ける。一方で最適な照明NAは観察対象によって異なるものであり、検査装置は開口NAを変更することができるように構成されることが好ましい。 If the condensing optical element is inserted between the first pinhole plate and the light source, the solid angle of the incident light beam seen from the pinhole changes, so that the illumination NA changes. When Koehler illumination is used in the illumination optical system, the coherence changes when the illumination NA changes, thereby affecting the resolution, depth of focus, and contrast. On the other hand, the optimal illumination NA varies depending on the observation target, and the inspection apparatus is preferably configured to be able to change the aperture NA.
そこで、本発明による光学式検査装置を、第1ピンホール板と光源との間に設けられるコンデンサレンズであって、その後側焦点位置又はこれと共役な位置に前記第1ピンホール板が位置するよう配置されるコンデンサレンズと、コンデンサレンズの前側焦点位置に光源の光源像を可変倍率で投影する可変倍率光学系と、可変倍率光学系の投影倍率を変更して照明開口数を変更する照明開口数変更手段と、をさらに備えて構成し、集光光学素子の着脱による開口照明の変動を照明開口数変更手段によって相殺してよい。 Therefore, an optical inspection apparatus according to the present invention is a condenser lens provided between a first pinhole plate and a light source, and the first pinhole plate is located at a rear focal position or a conjugate position thereof. A condenser lens, a variable magnification optical system that projects a light source image of the light source at a variable focal magnification at the front focal position of the condenser lens, and an illumination aperture that changes the illumination numerical aperture by changing the projection magnification of the variable magnification optical system And a numerical aperture changing means, and fluctuations in aperture illumination due to attachment / detachment of the condensing optical element may be offset by the illumination numerical aperture changing means.
さらに、光学式検査装置では観察対象の種類に応じて、光学式顕微鏡の観察倍率を変えることができれば好適である。このような観察倍率を切り替える手法としては、光学式顕微鏡の対物レンズの倍率を切り替える手法と、対物レンズにより投影された検査対象の像を結像するための結像レンズの倍率を切り替える手法がある。このうち結像レンズを切り替える手法は、倍率毎に対物レンズを用意する必要がなく、かつ対物レンズを動かす必要がないために光軸の再現性が容易に出せる。 Furthermore, in the optical inspection apparatus, it is preferable if the observation magnification of the optical microscope can be changed according to the type of observation object. As a method for switching the observation magnification, there are a method for switching the magnification of the objective lens of the optical microscope and a method for switching the magnification of the imaging lens for forming the image of the inspection object projected by the objective lens. . Among these, the method of switching the imaging lens does not require the preparation of an objective lens for each magnification, and it is not necessary to move the objective lens, so that the optical axis can be easily reproduced.
そこで本発明による光学式検査装置は、照明光が試料で反射した反射光を観察面に結像する結像光学系の倍率を変更する結像系倍率変更手段を備えて構成される。
このとき結像光学系で観察倍率を高くすると、観察視野のみが狭くなり試料を照射する照明光の照明範囲が変わらないため、投影面に導かれる光量が減少したり、また観察視野外の無駄な領域を照明するという問題がある。
そこで本発明による光学式検査装置を、結像光学系の倍率に応じて、第1ピンホール板に照明光を投影する投影倍率を変更して第1ピンホール板の位置における照明光の光束の断面寸法を変更し、ピンホールを通過する照明光の照明強度を変えることによって試料に照射される照明光の強度を変更する照明強度変更手段を備えて構成してよい。
Accordingly, the optical inspection apparatus according to the present invention includes an imaging system magnification changing unit that changes the magnification of the imaging optical system that forms an image of the reflected light reflected by the sample on the observation surface.
At this time, if the observation magnification is increased with the imaging optical system, only the observation field is narrowed, and the illumination range of the illumination light that irradiates the sample does not change. There is a problem of illuminating a difficult area.
Therefore, the optical inspection apparatus according to the present invention changes the projection magnification for projecting the illumination light on the first pinhole plate according to the magnification of the imaging optical system, and changes the luminous flux of the illumination light at the position of the first pinhole plate. You may comprise and comprise illumination intensity change means to change the intensity | strength of the illumination light irradiated to a sample by changing a cross-sectional dimension and changing the illumination intensity of the illumination light which passes a pinhole.
第1ピンホール板に照明光を投影する投影倍率を変更するために、倍率の異なる複数のフライアイレンズを備えて上記の可変倍率光学系を構成し、照明強度変更手段は、複数のフライアイレンズを切り替えることによって試料に照射される照明光の強度を変更することとしてよい。
または、照明強度変更手段は、上記コンデンサレンズの倍率を変更することによって試料に照射される照明光の強度を変更することとしてもよい。
In order to change the projection magnification at which the illumination light is projected onto the first pinhole plate, the above variable magnification optical system is configured by including a plurality of fly eye lenses having different magnifications, and the illumination intensity changing means includes a plurality of fly eye lenses. It is good also as changing the intensity | strength of the illumination light irradiated to a sample by switching a lens.
Alternatively, the illumination intensity changing means may change the intensity of the illumination light applied to the sample by changing the magnification of the condenser lens.
本発明によって、共焦点光学系と通常の明視野光学系とを両立するとともに、通常の明視野光学系から共焦点光学系に切り替えたときに生じる光量低下が低減される。 According to the present invention, both the confocal optical system and the normal bright field optical system are compatible, and the light amount reduction that occurs when the normal bright field optical system is switched to the confocal optical system is reduced.
以下、添付する図面を参照して本発明の実施例を説明する。図1は、本発明の第1実施例による光学式検査装置の概略構成図である。図示するように、試料15を保持するステージ16と、試料15を照明するための光源11と、試料15の表面の光学像を投影する対物レンズ14と、光源11から生じた照明光を対物レンズ14を介して試料15に照射する照明光学系12と、対物レンズ14により投影された試料15の像を結像する結像光学系18と、照明光学系12から入射した照明光を対物レンズ14へと反射するとともに、対物レンズ14による試料15の像の投影光を結像光学系18へと透過させるビームスプリッタ13と、結像光学系18により投影された半導体ウエハ2の表面の光学像を電気的な画像信号に変換する撮像装置19と、を備えている。光源11には、ランプ光源を用いてもよく、また、レーザー光源を用いてもよい。特に270nm以下の波長のレーザー光源を用いると、波長による分解能向上がプラスされて、なお一層効果的である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention. As shown in the figure, a
照明光学系12は、光源11からの光を集光してその後側焦点位置に明るさの一様な光源像を作るための可変倍率光学系20と、可変倍率光学系20の後側焦点位置に作られた光源像をさらにその後側焦点位置に結ぶコンデンサレンズ40と、コンデンサレンズ40の後側焦点位置に結ばれた光源像を無限遠に投影させるリレーレンズ81と、を備える。リレーレンズ81により無限遠に投影された光源像は、ビームスプリッタ13によって対物レンズ14へと反射され、その後対物レンズ14によって試料15へ集光される。これによってコンデンサレンズ40の後側焦点位置と共役である試料15面が、一様な明るさの照明光によって照明される。
一方、結像光学系18は、対物レンズ14により投影された試料15の像を結像する結像レンズ50と、結像レンズ50により結ばれた試料15の像をさらにイメージセンサ19上に結像するリレーレンズ82と、を備える。
The illumination
On the other hand, the imaging
さらに照明光学系12は、光源11からの照明光を通過させる微小ピンホールを多数備える第1ピンホール板30をコンデンサレンズ40の後側焦点位置に備える。一方で結像光学系18は、第1ピンホール板30が設けられる位置と共役な位置である結像レンズ50の焦点面に微小ピンホールを多数備える第2ピンホール板32が設けられる。
第2ピンホール板32に設けられる各微小ピンホールは、第1ピンホール板30に設けられた各微小ピンホールを通過した各照明光がリレーレンズ81、ビームスプリッタ13及び対物レンズ14を経由して試料15で反射し、その1次反射光が再度ビームスプリッタ13及び結像レンズ50を通って結像レンズ50の焦点面にて像を結ぶ位置に設けられている。このようにして第2ピンホール板32は、結像レンズ50の焦点面で焦点の合った光のみを通過させることによって、焦点が合っている部位以外からの光が重なって見えてしまうことによる像のぼやけを防ぐ。
Further, the illumination
Each minute pinhole provided in the
これら第1ピンホール板30と第2ピンホール板32は、それぞれ照明光学系12及び結像光学系18に着脱可能に設けられる。光学式検査装置1は、これらピンホール板を同時にそれぞれの光学系に挿入し及び抜き出すことによって、光学式検査装置1の光学系を共焦点光学系及び通常の明視野光学系のいずれかに切り替える光学系切換制御部91と、この光学系切換制御部91による命令信号に従って、第1ピンホール板30と第2ピンホール板32を照明光学系12及び結像光学系18に着脱可能に挿入及び抜き出すピンホール着脱機構92を備えている。
The
図2の(A)に、第1ピンホール板30における微小ピンホールP1〜P5…の2次元配置を示す。共焦点光学系における微小ピンホールの配置は様々な文献により既知でありここに詳しい説明は省略する。本実施例において微小ピンホールP1〜P5…間の配置間隔Psは例えば100μmであり、微小ピンホールそれぞれの直径Pdは25μmである。
ここでリレーレンズ81及び対物レンズ14の倍率を100倍とすると、微小ピンホールを通過した光束は、直径250nmのスポット光となって試料15を照射する。
一方、本実施例では対物レンズ14及び結像レンズ50の倍率をリレーレンズ81及び対物レンズ14の倍率と同様(100倍)とする。したがって第2ピンホール板32は、第1ピンホール板30上の微小ピンホールP1〜P5…の配置と同じ配置で微小ピンホールが設けられる。
2A shows a two-dimensional arrangement of minute pinholes P1 to P5... In the
Here, when the magnification of the
On the other hand, in this embodiment, the magnification of the
第2ピンホール板32を通過した光は、リレーレンズ82を経て撮像装置19の受光面に結像される。ここでリレーレンズ82の倍率を0.8倍とすれば、第2ピンホール板32上で直径25μmであった微小ピンホールを通過した像は、撮像装置19の受光面上で30μmの大きさに投影される。
本実施例では、撮像装置19としてTDIセンサーを用いる。そしてステージ16を移動させることによって第2ピンホール板32と試料15とを相対的に走査することによって試料15全面の撮像画像を得る。TDIセンサーの1画素の大きさが10μm角であるとすると、1つの第2ピンホール板32を通過した像は、3×3個の画素に投影される。
The light that has passed through the
In this embodiment, a TDI sensor is used as the
照明光学系12は、コンデンサレンズ40を通って第1ピンホール板30に照射される照明光を、第1ピンホール板30に設けられた微小ピンホールへと集光するマイクロレンズアレイ等の集光光学素子31を備える。図3に、図1に示す第1ピンホール板30及び集光光学素子31の斜視図を示す。図3では集光光学素子31にマイクロレンズアレイが使用される。
集光光学素子31は、第1ピンホール板30に設けられた微小ピンホールP1〜P5…と同じ間隔で配置される微小レンズ(マイクロレンズ)L1〜L5…を備えており、各マイクロレンズL1〜L5…は、その光軸がそれぞれ対応するピンホールP1〜P5…の中心を通過するように位置合わせされている。
The illumination
The condensing
このような集光光学素子31を、コンデンサレンズ40から見て第1ピンホール板30の手前に挿入すると、集光光学素子31がない場合には微小ピンホールP1〜P5…の周囲に照射されて第1ピンホール板30を通過することができない照明光まで、微小ピンホールP1〜P5内に集光されて第1ピンホール板30を通過させることが可能となる。この働きにより第1ピンホール板30による照明光の遮蔽量が低減され、第1ピンホール板30及び第2ピンホール板32が挿入される共焦点光学系時における光量低下が低減される。
When such a condensing
ここで、集光光学素子31は、ピンホール着脱機構92によって第一ピンホール板30と同時に挿入され及び抜き出される。このため集光光学素子31は、第一ピンホール板30と一体に形成されることとしてよい。このような集光光学素子31としては、上記マルチレンズアレイや透過型回折格子を使用することができる。また、例えばマルチレンズアレイはレンズ成形技術やエッチングにより作成することが可能である。
Here, the condensing
第1ピンホール板30及び第2ピンホール板31を抜き差しして、共焦点光学系と通常の明視野光学系を切り替える場合、第1ピンホール板30とともに集光光学素子31を抜き差しすると、微小ピンホールから見込んだ入射光束の立体角が変動するため照明開口数(照明NA)が変動する。具体的には集光光学素子31が光路から除かれた通常の明視野光学系時には、集光光学素子31が挿入される共焦点光学系時と比べて照明開口数が低下し、可干渉性σ(=照明NA/結像NA)が小さくなる。観察に最適な可干渉性σは観察対象によって異なるものであり、上記光学系の変更とは無関係に調整できることが好ましい。
When the
このため、光学式検査装置1では、可変倍率光学系20の投影倍率を変化させることによって、コンデンサレンズ40の前側焦点位置に投影される光源の光源像の寸法を変えて、照明開口数を変更する。光学式検査装置1は、光学系切換制御部91が光学系を切り替える際に、現在の光学系が共焦点光学系であるか通常の明視野光学系であるかに応じて、可変倍率光学系20の投影倍率を変化させ、集光光学素子31の着脱による開口照明の変動を相殺する照明開口数変更部93を備える。
Therefore, in the
照明開口数変更部93は、例えば、現在の光学系が共焦点光学系である場合には可変倍率光学系20の投影倍率を低下させてコンデンサレンズ40の前側焦点位置に投影される光源の光源像の寸法を小さくし、反対に通常の明視野光学系である場合には可変倍率光学系20の投影倍率を増大させてコンデンサレンズ40の前側焦点位置に投影される光源の光源像の寸法を大きくする、ことにより集光光学素子31の有無により生じる照明開口数の変動を相殺することとしてよい。
あるいは、照明開口数変更部93は、現在の光学系が共焦点光学系であるか通常の明視野光学系であるかに関わらず(すなわち集光光学素子31の有無に関わらず)、照明開口数を、観察対象に応じて自由に設定するために使用してもよい。
For example, when the current optical system is a confocal optical system, the illumination numerical
Alternatively, the illumination numerical
可変倍率光学系20は、2群以上のレンズ群を移動させることで、出射される光束の径φを連続的に変えることが可能なズーム光学系として構成してよい。または、これに変えて、投影倍率の異なる複数のビームエクスパンダを備えて、これを切り替えることにより、コンデンサレンズ40の前側焦点位置に投影される光源の光源像の寸法を段階的に変更することとしてもよい。
The variable magnification
このために図4に示すように、照明開口変更部93の制御に従って、ビームエクスパンダの投影倍率を切り替えるビームエクスパンダ機構20を備えてよい。ビームエクスパンダ機構20は、投影倍率が異なる複数のビームエクスパンダ21a〜21cが設けられた円盤22を有する。そして、照明開口変更部93からの制御に従ってモータ23を回転させて軸24を回転軸として円盤22を回転させ、照明光の光軸a2上に位置付けるビームエクスパンダ21a〜21cを切り替えることによって、投影倍率を切り替える。
For this purpose, as shown in FIG. 4, a
図5に、本発明の第2実施例による光学式検査装置の概略構成図を示す。本実施例の光学式検査装置1は、観察対象の種類に応じて光学式顕微鏡の観察倍率を変えることができるように、結像光学系18の倍率を変更する。例えば本実施例では、結像レンズ50により結ばれた試料15の像をさらにイメージセンサ19上に結像するリレーレンズ82の焦点距離を変更することによって結像光学系18の倍率を変更する。
このため、本実施例のリレーレンズ機構82は、図6に示すように焦点距離の異なる複数のリレーレンズ83a〜83cを、軸85を回転軸として回転可能な円盤84に設けたターレット構造を備えている。モータ86を回転させることによって、円盤84の回転位置を制御する。これによりレンズ83a〜83cのうち所望の焦点距離のレンズを対物レンズ14の光軸a1上に位置付けることによって、リレーレンズ82の焦点距離を切り替えることが可能である。
FIG. 5 shows a schematic configuration diagram of an optical inspection apparatus according to the second embodiment of the present invention. The
For this reason, the
図5に戻って光学式検査装置1は、結像光学系18の倍率を変更して観察倍率を変更するための観察倍率変更部94と、観察倍率変更部94による制御に従ってリレーレンズ82の焦点距離(倍率)を切り替える結像光学系倍率変更部95を備える。結像光学系倍率変更部95は、観察倍率変更部94による制御に従って図6に示すモータ86を駆動することによりリレーレンズ82の焦点距離を切り替える。
Returning to FIG. 5, the
上述の通り、観察倍率を切り替える手法としては、光学式顕微鏡の対物レンズの倍率を切り替える手法と、対物レンズにより投影された検査対象の像を結像するための結像レンズの倍率を切り替える手法があるが、結像光学系で観察倍率を高くすると、観察視野のみが狭くなり試料を照射する照明光の照明範囲が変わらないため、投影面に導かれる光量が減少したり、また観察視野外の無駄な領域を照明するという問題がある。
そこで本実施例の光学式検査装置1を、結像光学系18の焦点距離(倍率)に応じてコンデンサレンズ40の倍率を変更し、第1ピンホール板30の位置に照明光を投影する投影倍率を変更することによって試料15に照射される照明光の強度を変更する照明強度変更手段95を備える。
As described above, as a method of switching the observation magnification, there are a method of switching the magnification of the objective lens of the optical microscope and a method of switching the magnification of the imaging lens for forming an image of the inspection object projected by the objective lens. However, if the observation magnification is increased with the imaging optical system, only the observation field is narrowed, and the illumination range of the illumination light that irradiates the sample does not change. There is a problem of illuminating a useless area.
Therefore, the
図7に、照明強度変更部95に従って倍率を切り替えるコンデンサレンズ機構40の概略構成を示す。コンデンサレンズ機構40は、複数の焦点距離のレンズ41a〜41cを軸44を回転軸として回転可能な円盤42に設けたターレット構造を備えている。モータ43の回転させることによって円盤42の回転位置を制御する。これによりレンズ41a〜41cのうち、結像光学系18の倍率に対応するいずれかのレンズを照明光の光軸a2上に位置付けて、コンデンサレンズ40の倍率を切り替えることが可能である。
また、コンデンサレンズ機構40は、軸44を枢動可能に固定しかつモータ43を固定するハウジング45と、このハウジング45を光軸a2に沿ってガイドする直動ガイド46と、ハウジング45を直動ガイド46に沿って駆動するモータ47とを備える。
FIG. 7 shows a schematic configuration of the
The
照明強度変更部95はモータ43及び47を制御して、結像光学系18の倍率に対応して、コンデンサレンズ40の焦点距離及びその位置を制御することによって、観察倍率変更部94が変更する結像光学系18の倍率に応じて、コンデンサレンズ40の倍率を変更する。
なお、本実施例では、リレーレンズ機構82及びコンデンサレンズ機構40を、切換可能な複数の焦点距離のレンズにより構成したが、これらは2群以上のレンズ群を移動させてその焦点位置を保ったまま焦点距離を連続的に変える既知のズーム光学系として構成してもよい。
The illumination
In this embodiment, the
図8に、本発明の第3実施例による光学式検査装置の概略構成図を示す。本実施例では、照明光学系12は、図1に示す光学式検査装置と同様に光源11から順に可変倍率光学系20、コンデンサレンズ40及びリレーレンズ81を備え、さらにコンデンサレンズ40と可変倍率光学系20との間にフライアイレンズ60を備える。また、本実施例では光源11として波長が210nm程度の固体レーザーを用いた遠紫外(DUV)光のレーザー光源を用いる。
なお、結像光学系18は図5を参照して説明した光学式検査装置と同一の構成要素には同じ参照番号を付して説明を省略する。
FIG. 8 shows a schematic configuration diagram of an optical inspection apparatus according to a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the illumination
In the imaging
光源11からの照明光は、可変倍率光学系20、フライアイレンズ60、及びコンデンサレンズ40を経て第1ピンホール板30の位置に集光される。可変倍率光学系20は光源11の照明光(レーザー光線)の光束の寸法(直径)を拡大して光軸に平行な光線に変換してフライアイレンズ60に入射させる。
フライアイレンズ60は、小さな単位レンズを数個〜数十個だけ、それぞれの頂点が同一平面上に乗るように束ねて規則並べたもので、それぞれの単位レンズは、両面の曲率半径rが等しく、かつ両端の頂点がそれぞれ反対側から平行光を入れたときの焦点となっている。したがってその焦点距離ffは次式(1)にて与えられる。
ff=l=(nー1)×r/n (1)
ここに、lはフライアイレンズ60のレンズ厚(長さ)であり、rは各単位レンズの曲率半径であり、nは屈折率である。本実施例では硝材にフッ化カルシウムを用いており屈折率nは約1.5である。
The illumination light from the
The fly-
f f = l = (n−1) × r / n (1)
Here, l is the lens thickness (length) of the fly-
フライアイレンズ60は、その後側頂点部が、コンデンサレンズ40の開口絞り位置(前側焦点位置)とほぼ等しくなるように配置される。するとその前側頂点面が第1ピンホール板30の位置と共役になり、その結像倍率βは次式(2)で与えられる。
β=fc/ff (2)
fcは、コンデンサレンズ40の焦点距離である。
可変倍率光学系20によって光源11からの照明光を平行光に変換してフライアイレンズ60に入射すると、第1ピンホール板30の位置には、次式(3)で与えられる径Lの光束を有する一様な明るさの照明光の像が作られる。
L=βd=fc/ff×d (3)
ここでdは、フライアイレンズ60の各単位レンズの前側頂点面の開口の直径とする。
The fly-
β = f c / f f (2)
f c is the focal length of the
When the illumination light from the
L = βd = f c / f f × d (3)
Here, d is the diameter of the opening on the front apex surface of each unit lens of the fly-
上式(3)から明らかなとおり、フライアイレンズ60の焦点距離ffを変えることによって、第1ピンホール板30の位置における照明光の光束の直径が変動して微小ピンホールを通過する光束の照度が変わり、試料15に照射される照明光の強度を変更される。
そこで、照明強度変更部95は、観察倍率変更部94が変更する結像光学系18の倍率に応じてフライアイレンズ60の倍率を変更する。
As is clear from the above equation (3), by changing the focal length f f of the fly-
Therefore, the illumination
図9に、照明強度変更部95の制御に従って倍率を切り替えるフライアイレンズ機構60の概略構成を示す。フライアイレンズ機構60は、倍率及び寸法の異なる複数のフライアイレンズ61a〜61cを有する。これらフライアイレンズ61a〜61cは、円盤62に設けられる。モータ63を回転させて軸64を回転軸として円盤62を回転させ、円盤62の回転位置を制御することによって、フライアイレンズ61a〜61cのうち所望のレンズを可変倍率光学系20の光軸a2上に位置付けて、フライアイレンズ60の倍率を切り替える。
照明強度変更部95は、モータ63を制御して、結像光学系18の倍率に対応してフライアイレンズ60の倍率を制御する。
FIG. 9 shows a schematic configuration of a fly-
The illumination
一方で、フライアイレンズ60から射出してコンデンサレンズ40に入射する光束の断面寸法は、可変倍率光学系20から出射したときの平行光の光束の断面寸法と同様である。したがって、照明開口数変更部93は、可変倍率光学系20の投影倍率を変化させることによって、フライアイレンズ60に入射する平行光の断面寸法変えて照明開口数を変更することが可能となる。
On the other hand, the cross-sectional dimension of the light beam emitted from the fly-
したがって、本実施例においても、光学系切換制御部91が光学系を切り替える際に、照明開口数変更部93が現在の光学系が共焦点光学系であるか通常の明視野光学系であるかに応じて照明開口数を変化させて、集光光学素子31の着脱による開口照明の変動を相殺することが可能である。また、照明開口数変更部93は、現在の光学系が共焦点光学系であるか通常の明視野光学系であるかに関わらず(すなわち集光光学素子31の有無に関わらず)、照明開口数を、観察対象に応じて自由に設定することが可能である。
図8に示す実施例では、可変倍率光学系20をズーム光学系として構成したが、これに代えて、図4を参照して前述したビームエクスパンダ機構20を用いてもよい。
Therefore, also in the present embodiment, when the optical system switching
In the embodiment shown in FIG. 8, the variable magnification
本発明は、ウエハやマスクなどの半導体の検査に使用される光学式検査装置及びその照明方法に利用可能であり、特に共焦点光学系と通常の明視野光学系とを切換え可能に構成された光学式検査装置及びその照明方法に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for an optical inspection apparatus used for inspecting a semiconductor such as a wafer or a mask and an illumination method thereof, and is particularly configured to be able to switch between a confocal optical system and a normal bright field optical system. It can be used for an optical inspection apparatus and its illumination method.
11 光源
12 照明光学系
13 ビームスプリッタ
14 対物レンズ
15 試料
16 ステージ
18 結像光学系
19 撮像装置
20 可変倍率光学系
30 第1ピンホール板
31 マイクロレンズアレイ
32 第2ピンホール板
40 コンデンサレンズ
50 結像レンズ
81、82 リレーレンズ
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記第1ピンホール板と同時に着脱される、該第1ピンホール板上のピンホールに入射する前記照明光を集光する集光光学素子を備えることを特徴とする光学式検査装置。 An optical type in which a detachable first pinhole plate for narrowing illumination light for illuminating a sample from a light source and a second pinhole plate for narrowing reflected light reflected from the sample by the illumination light are provided at conjugate positions. In inspection equipment,
An optical inspection apparatus comprising: a condensing optical element that condenses the illumination light incident on a pinhole on the first pinhole plate, which is attached and detached simultaneously with the first pinhole plate.
前記コンデンサレンズの前側焦点位置に前記光源の光源像を可変倍率で投影する可変倍率光学系と、
前記可変倍率光学系の投影倍率を変更して照明開口数を変更する照明開口数変更手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の光学式検査装置。 A condenser lens provided between the first pinhole plate and the light source, the condenser lens disposed so that the first pinhole plate is located at a rear focal position or a conjugate position thereof;
A variable magnification optical system that projects a light source image of the light source at a variable focal magnification on the front focal position of the condenser lens;
An illumination numerical aperture changing means for changing an illumination numerical aperture by changing a projection magnification of the variable magnification optical system;
The optical inspection apparatus according to claim 1, further comprising:
前記光学式検査装置は、前記複数のフライアイレンズを切り替えることにより、前記試料に照射される照明光の強度を変更する照明強度変更手段を備えることを特徴とする請求項2に記載の光学式検査装置。 The variable magnification optical system includes a plurality of fly-eye lenses having different magnifications,
The optical inspection apparatus according to claim 2, wherein the optical inspection apparatus includes an illumination intensity changing unit that changes the intensity of illumination light irradiated on the sample by switching the plurality of fly-eye lenses. Inspection device.
前記コンデンサレンズの倍率を変更することにより、前記試料に照射される照明光の強度を変更する照明強度変更手段と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の光学式検査装置。 A condenser lens provided between the first pinhole plate and the light source, the condenser lens disposed so that the first pinhole plate is located at a rear focal position or a conjugate position thereof;
Illumination intensity changing means for changing the intensity of illumination light applied to the sample by changing the magnification of the condenser lens;
The optical inspection apparatus according to claim 1, further comprising:
前記可変倍率光学系の投影倍率を変更して照明開口数を変更する照明開口数変更手段と、
を備えることを特徴とする請求項4に記載の光学式検査装置。 A variable magnification optical system that projects a light source image of the light source at a variable focal magnification on the front focal position of the condenser lens;
An illumination numerical aperture changing means for changing an illumination numerical aperture by changing a projection magnification of the variable magnification optical system;
The optical inspection apparatus according to claim 4, further comprising:
前記照明強度変更手段は、前記結像光学系の倍率に応じて、前記第1ピンホール板に照射される照明光の照射範囲を変更する、ことを特徴とする請求項3〜5のいずれか一項に記載の光学式検査装置。 An imaging optical system that forms an image on the observation surface of the reflected light reflected by the sample with the illumination light, and an imaging system magnification changing unit that changes the magnification of the imaging optical system,
The illumination intensity changing means changes an irradiation range of illumination light applied to the first pinhole plate according to a magnification of the imaging optical system. The optical inspection apparatus according to one item.
前記第1及び第2ピンホールとともに、前記第1ピンホール板上のピンホールに入射する前記照明光を集光する集光光学素子を着脱することを特徴とする照明方法。 A first pinhole plate that narrows the illumination light that illuminates the sample from the light source and a second pinhole plate that narrows the reflected light reflected by the sample, which are provided at conjugate positions with each other, are attached and detached. By the illumination method of the optical inspection apparatus that switches between the confocal optical system and the normal bright field optical system,
The illumination method characterized by attaching and detaching the condensing optical element which condenses the said illumination light which injects into the pinhole on the said 1st pinhole board with the said 1st and 2nd pinhole.
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008256483A (en) * | 2007-04-04 | 2008-10-23 | Nikon Corp | Shape measuring system |
JP2011164158A (en) * | 2010-02-05 | 2011-08-25 | Olympus Corp | Illumination optical system having light diffusing element |
JP2016529876A (en) * | 2013-05-28 | 2016-09-29 | シェモメテック・アクティーゼルスカブChemometec A/S | Image forming cytometer |
KR101715470B1 (en) * | 2015-04-10 | 2017-03-14 | 충북대학교 산학협력단 | Integral Imaging Microscope Apparatus and the Method for Improving Depth of Focus thereof |
CN109270070A (en) * | 2017-07-18 | 2019-01-25 | 三星电子株式会社 | Imaging device and imaging method |
JP2019020585A (en) * | 2017-07-18 | 2019-02-07 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | Imaging device and imaging method |
JP2021524023A (en) * | 2018-04-27 | 2021-09-09 | アンシディスInsidix | Topographic measuring device |
WO2023018055A1 (en) * | 2021-08-11 | 2023-02-16 | 주식회사 나노바이오라이프 | Multi-channel optical diagnostic device |
-
2005
- 2005-07-29 JP JP2005220660A patent/JP2007033381A/en active Pending
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008256483A (en) * | 2007-04-04 | 2008-10-23 | Nikon Corp | Shape measuring system |
JP2011164158A (en) * | 2010-02-05 | 2011-08-25 | Olympus Corp | Illumination optical system having light diffusing element |
US10458896B2 (en) | 2013-05-28 | 2019-10-29 | Chemometec A/S | Image forming cytometer |
JP2016529876A (en) * | 2013-05-28 | 2016-09-29 | シェモメテック・アクティーゼルスカブChemometec A/S | Image forming cytometer |
US10921234B2 (en) | 2013-05-28 | 2021-02-16 | Chemometec A/S | Image forming cytometer |
KR101715470B1 (en) * | 2015-04-10 | 2017-03-14 | 충북대학교 산학협력단 | Integral Imaging Microscope Apparatus and the Method for Improving Depth of Focus thereof |
JP2019020585A (en) * | 2017-07-18 | 2019-02-07 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | Imaging device and imaging method |
CN109270070A (en) * | 2017-07-18 | 2019-01-25 | 三星电子株式会社 | Imaging device and imaging method |
JP7115826B2 (en) | 2017-07-18 | 2022-08-09 | 三星電子株式会社 | Imaging device and imaging method |
JP2021524023A (en) * | 2018-04-27 | 2021-09-09 | アンシディスInsidix | Topographic measuring device |
JP7254095B2 (en) | 2018-04-27 | 2023-04-07 | アンシディス | Topographic measuring device |
WO2023018055A1 (en) * | 2021-08-11 | 2023-02-16 | 주식회사 나노바이오라이프 | Multi-channel optical diagnostic device |
KR20230023968A (en) * | 2021-08-11 | 2023-02-20 | 주식회사 나노바이오라이프 | Multi channel optical diagnostic device |
KR102576472B1 (en) * | 2021-08-11 | 2023-09-11 | 주식회사 나노바이오라이프 | Multi channel optical diagnostic device |
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