JP2007033381A - Optical inspection apparatus and its lighting method - Google Patents

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哲男 ▲高▼橋
Tetsuo Takahashi
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical inspection apparatus capable of balancing both a confocal optical system and a normal bright-field optical system and reducing reductions in light intensity which occurs when the normal bright-field optical system is changed over to the confocal optical system. <P>SOLUTION: In the optical inspection apparatus 1, a first pinhole plate 30 for reducing illumination light illuminating a sample 15 from a light source 11 and a second pinhole plate 32 for reducing reflected light acquired by the reflection of the illumination light at a sample 15 are provided for positions conjugate to each other. The pinhole plates 30 and 32 are attached and removed to changed over between the confocal optical system and the normal bright-field optical system. A light condensing optical element 31 for condensing illumination light incident onto pinholes P1-P5 on the first pinhole plate 30 is simultaneously attached and removed with the first pinhole plate 30. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

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, Patent Document 1 and Patent Document 2 below). In addition, resolution is improved by shortening the wavelength.
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.

特開2000−92398号公報JP 2000-92398 A 特開2002−328099号公報JP 2002-328099 A

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 stage 16 that holds the sample 15, a light source 11 for illuminating the sample 15, an objective lens 14 that projects an optical image of the surface of the sample 15, and illumination light generated from the light source 11 as an objective lens The illumination optical system 12 that irradiates the sample 15 via 14, the imaging optical system 18 that forms an image of the sample 15 projected by the objective lens 14, and the illumination light incident from the illumination optical system 12 is the objective lens 14. A beam splitter 13 that reflects the projection light of the image of the sample 15 by the objective lens 14 to the imaging optical system 18 and an optical image of the surface of the semiconductor wafer 2 projected by the imaging optical system 18. And an imaging device 19 for converting into an electrical image signal. The light source 11 may be a lamp light source or a laser light source. In particular, when a laser light source having a wavelength of 270 nm or less is used, the resolution is improved by the wavelength, which is even more effective.

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 optical system 12 condenses the light from the light source 11 and creates a light source image with uniform brightness at the rear focal position, and the rear focal position of the variable magnification optical system 20. And a relay lens 81 for projecting the light source image connected to the rear focal position of the condenser lens 40 at infinity. The light source image projected at infinity by the relay lens 81 is reflected by the beam splitter 13 to the objective lens 14 and then condensed by the objective lens 14 onto the sample 15. As a result, the surface of the sample 15 which is conjugate with the rear focal position of the condenser lens 40 is illuminated with illumination light of uniform brightness.
On the other hand, the imaging optical system 18 forms an image of the sample 15 projected by the objective lens 14 and an image of the sample 15 connected by the imaging lens 50 on the image sensor 19. A relay lens 82 for 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 optical system 12 includes a first pinhole plate 30 having a number of minute pinholes that allow the illumination light from the light source 11 to pass therethrough at the rear focal position of the condenser lens 40. On the other hand, the imaging optical system 18 is provided with a second pinhole plate 32 having a number of minute pinholes on the focal plane of the imaging lens 50 which is a conjugate position with the position where the first pinhole plate 30 is provided.
Each minute pinhole provided in the second pinhole plate 32 has each illumination light passing through each minute pinhole provided in the first pinhole plate 30 via the relay lens 81, the beam splitter 13 and the objective lens 14. The primary reflected light passes through the beam splitter 13 and the imaging lens 50 again, and is provided at a position where an image is formed on the focal plane of the imaging lens 50. In this way, the second pinhole plate 32 allows only the light focused on the focal plane of the imaging lens 50 to pass therethrough, so that the light from other than the focused part appears to overlap. Prevent image blur.

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 first pinhole plate 30 and the second pinhole plate 32 are detachably provided on the illumination optical system 12 and the imaging optical system 18, respectively. The optical inspection apparatus 1 switches the optical system of the optical inspection apparatus 1 to either a confocal optical system or a normal bright-field optical system by simultaneously inserting and extracting these pinhole plates into the respective optical systems. In accordance with an optical system switching control unit 91 and a command signal from the optical system switching control unit 91, the first pinhole plate 30 and the second pinhole plate 32 are detachably inserted into the illumination optical system 12 and the imaging optical system 18. A pinhole attaching / detaching mechanism 92 is provided.

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 first pinhole plate 30. FIG. The arrangement of minute pinholes in the confocal optical system is known from various documents, and detailed description thereof is omitted here. In this embodiment, the arrangement interval Ps between the minute pinholes P1 to P5... Is 100 μm, for example, and the diameter Pd of each minute pinhole is 25 μm.
Here, when the magnification of the relay lens 81 and the objective lens 14 is set to 100, the light beam that has passed through the minute pinhole irradiates the sample 15 as spot light having a diameter of 250 nm.
On the other hand, in this embodiment, the magnification of the objective lens 14 and the imaging lens 50 is set to be the same as that of the relay lens 81 and the objective lens 14 (100 times). Therefore, the second pinhole plate 32 is provided with minute pinholes in the same arrangement as the arrangement of minute pinholes P1 to P5... On the first pinhole plate 30.

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 second pinhole plate 32 is imaged on the light receiving surface of the imaging device 19 via the relay lens 82. Here, if the magnification of the relay lens 82 is 0.8, the image passing through the minute pinhole having a diameter of 25 μm on the second pinhole plate 32 has a size of 30 μm on the light receiving surface of the imaging device 19. Projected on.
In this embodiment, a TDI sensor is used as the imaging device 19. Then, by moving the stage 16 and relatively scanning the second pinhole plate 32 and the sample 15, a captured image of the entire surface of the sample 15 is obtained. If the size of one pixel of the TDI sensor is 10 μm square, an image that has passed through one second pinhole plate 32 is projected onto 3 × 3 pixels.

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 optical system 12 is a collection of a microlens array or the like that condenses the illumination light irradiated to the first pinhole plate 30 through the condenser lens 40 into the minute pinholes provided in the first pinhole plate 30. An optical optical element 31 is provided. FIG. 3 is a perspective view of the first pinhole plate 30 and the condensing optical element 31 shown in FIG. In FIG. 3, a microlens array is used for the condensing optical element 31.
The condensing optical element 31 includes microlenses (microlenses) L1 to L5 arranged at the same intervals as the micropinholes P1 to P5 provided in the first pinhole plate 30, and each microlens L1. ˜L5... Are aligned so that their optical axes pass through the centers of the corresponding pinholes P1 to P5.

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 optical element 31 is inserted in front of the first pinhole plate 30 when viewed from the condenser lens 40, the light is irradiated around the minute pinholes P1 to P5. Thus, even the illumination light that cannot pass through the first pinhole plate 30 is condensed in the minute pinholes P1 to P5 and can pass through the first pinhole plate 30. With this function, the amount of illumination light shielded by the first pinhole plate 30 is reduced, and a reduction in the amount of light in the confocal optical system in which the first pinhole plate 30 and the second pinhole plate 32 are inserted is reduced.

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 optical element 31 is inserted and extracted simultaneously with the first pinhole plate 30 by the pinhole attaching / detaching mechanism 92. For this reason, the condensing optical element 31 may be formed integrally with the first pinhole plate 30. As such a condensing optical element 31, the multi-lens array or the transmission diffraction grating can be used. Further, for example, the multi-lens array can be formed by a lens molding technique or etching.

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 first pinhole plate 30 and the second pinhole plate 31 are inserted and removed to switch between the confocal optical system and the normal bright field optical system, when the condensing optical element 31 is inserted and removed together with the first pinhole plate 30, a minute amount is obtained. The illumination numerical aperture (illumination NA) varies because the solid angle of the incident light beam expected from the pinhole varies. Specifically, in the normal bright-field optical system in which the condensing optical element 31 is removed from the optical path, the illumination numerical aperture is lower than in the confocal optical system in which the condensing optical element 31 is inserted, and coherence is achieved. σ (= illumination NA / imaging NA) becomes small. The optimum coherence σ for observation differs depending on the observation target, and it is preferable that it can be adjusted regardless of the change in the optical system.

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 optical inspection apparatus 1, the illumination numerical aperture is changed by changing the projection magnification of the variable magnification optical system 20 to change the size of the light source image of the light source projected on the front focal position of the condenser lens 40. To do. When the optical system switching control unit 91 switches the optical system, the optical inspection apparatus 1 has a variable magnification optical system depending on whether the current optical system is a confocal optical system or a normal bright field optical system. An illumination numerical aperture changing unit 93 that changes the projection magnification of 20 and cancels fluctuations in aperture illumination due to the attachment / detachment of the condensing optical element 31 is provided.

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 aperture changing unit 93 reduces the projection magnification of the variable magnification optical system 20 and projects the light source of the light source projected onto the front focal position of the condenser lens 40. On the contrary, in the case of a normal bright field optical system, the size of the image is reduced, and the projection magnification of the variable magnification optical system 20 is increased to reduce the size of the light source image of the light source projected on the front focal position of the condenser lens 40. By making it large, it is good also as offsetting the fluctuation | variation of the illumination numerical aperture produced by the presence or absence of the condensing optical element 31. FIG.
Alternatively, the illumination numerical aperture changing unit 93 may determine whether the current optical system is a confocal optical system or a normal bright field optical system (that is, regardless of the presence or absence of the condensing optical element 31). The number may be used to set freely according to the observation object.

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 optical system 20 may be configured as a zoom optical system capable of continuously changing the diameter φ of the emitted light beam by moving two or more lens groups. Alternatively, a plurality of beam expanders having different projection magnifications are provided, and the dimensions of the light source image of the light source projected on the front focal position of the condenser lens 40 are changed stepwise by switching between them. It is good.

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 beam expander mechanism 20 that switches the projection magnification of the beam expander according to the control of the illumination aperture changing unit 93 may be provided. The beam expander mechanism 20 includes a disk 22 provided with a plurality of beam expanders 21a to 21c having different projection magnifications. Then, by rotating the motor 23 according to the control from the illumination aperture changing unit 93 and rotating the disk 22 around the axis 24 as a rotation axis, the beam expanders 21a to 21c positioned on the optical axis a2 of the illumination light are switched, thereby projecting. Switch the magnification.

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 optical inspection apparatus 1 of the present embodiment changes the magnification of the imaging optical system 18 so that the observation magnification of the optical microscope can be changed according to the type of observation object. For example, in this embodiment, the magnification of the imaging optical system 18 is changed by changing the focal length of the relay lens 82 that forms an image of the sample 15 connected by the imaging lens 50 on the image sensor 19.
For this reason, the relay lens mechanism 82 of this embodiment has a turret structure in which a plurality of relay lenses 83a to 83c having different focal lengths are provided on a disk 84 that can be rotated about an axis 85 as shown in FIG. ing. By rotating the motor 86, the rotational position of the disk 84 is controlled. Accordingly, the focal length of the relay lens 82 can be switched by positioning a lens having a desired focal length among the lenses 83a to 83c on the optical axis a1 of the objective lens 14.

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 optical inspection apparatus 1 changes the magnification of the imaging optical system 18 to change the observation magnification, and the focus of the relay lens 82 according to the control by the observation magnification change unit 94. An imaging optical system magnification changing unit 95 that switches the distance (magnification) is provided. The imaging optical system magnification changing unit 95 switches the focal length of the relay lens 82 by driving the motor 86 shown in FIG. 6 according to the control by the observation magnification changing unit 94.

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 optical inspection apparatus 1 of this embodiment changes the magnification of the condenser lens 40 in accordance with the focal length (magnification) of the imaging optical system 18 and projects the illumination light on the position of the first pinhole plate 30. Illumination intensity changing means 95 is provided for changing the intensity of illumination light applied to the sample 15 by changing the magnification.

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 condenser lens mechanism 40 that switches the magnification according to the illumination intensity changing unit 95. The condenser lens mechanism 40 includes a turret structure in which lenses 41a to 41c having a plurality of focal lengths are provided on a disk 42 that can be rotated about an axis 44 as a rotation axis. By rotating the motor 43, the rotational position of the disk 42 is controlled. As a result, of the lenses 41a to 41c, any lens corresponding to the magnification of the imaging optical system 18 can be positioned on the optical axis a2 of the illumination light, and the magnification of the condenser lens 40 can be switched.
The condenser lens mechanism 40 also includes a housing 45 that pivotally fixes the shaft 44 and fixes the motor 43, a linear motion guide 46 that guides the housing 45 along the optical axis a2, and a linear motion of the housing 45. And a motor 47 driven along the guide 46.

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 intensity changing unit 95 controls the motors 43 and 47 to control the focal length and the position of the condenser lens 40 corresponding to the magnification of the imaging optical system 18, thereby changing the observation magnification changing unit 94. The magnification of the condenser lens 40 is changed according to the magnification of the imaging optical system 18.
In this embodiment, the relay lens mechanism 82 and the condenser lens mechanism 40 are constituted by a plurality of switchable focal length lenses, but these two or more lens groups are moved to keep their focal positions. Alternatively, the zoom lens may be configured as a known zoom optical system that continuously changes the focal length.

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 optical system 12 includes a variable magnification optical system 20, a condenser lens 40, and a relay lens 81 in order from the light source 11, as in the optical inspection apparatus shown in FIG. A fly-eye lens 60 is provided between the system 20. In this embodiment, a laser light source of deep ultraviolet (DUV) light using a solid laser having a wavelength of about 210 nm is used as the light source 11.
In the imaging optical system 18, the same components as those in the optical inspection apparatus described with reference to FIG.

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。
f=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 light source 11 is condensed at the position of the first pinhole plate 30 through the variable magnification optical system 20, the fly-eye lens 60, and the condenser lens 40. The variable magnification optical system 20 enlarges the size (diameter) of the light beam of the illumination light (laser beam) of the light source 11, converts it into a beam parallel to the optical axis, and enters the fly-eye lens 60.
The fly-eye lens 60 is a regular array of several small unit lenses, such as several to several tens, which are bundled so that their vertices are on the same plane. Each unit lens has the same radius of curvature r on both sides. And the vertices at both ends are the focal points when parallel light enters from the opposite side. Therefore, the focal length f f is given by the following equation (1).
f f = l = (n−1) × r / n (1)
Here, l is the lens thickness (length) of the fly-eye lens 60, r is the radius of curvature of each unit lens, and n is the refractive index. In this embodiment, calcium fluoride is used for the glass material, and the refractive index n is about 1.5.

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)
c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-eye lens 60 is disposed such that the rear apex thereof is substantially equal to the aperture stop position (front focal position) of the condenser lens 40. Then, the front vertex surface becomes conjugate with the position of the first pinhole plate 30, and the imaging magnification β is given by the following equation (2).
β = f c / f f (2)
f c is the focal length of the condenser lens 40.
When the illumination light from the light source 11 is converted into parallel light by the variable magnification optical system 20 and is incident on the fly-eye lens 60, a light flux having a diameter L given by the following equation (3) is placed at the position of the first pinhole plate 30. An image of illumination light of uniform brightness having
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-eye lens 60.

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-eye lens 60, the diameter of the luminous flux of the illumination light at the position of the first pinhole plate 30 varies and passes through the minute pinhole. The illuminance changes, and the intensity of the illumination light applied to the sample 15 is changed.
Therefore, the illumination intensity changing unit 95 changes the magnification of the fly-eye lens 60 according to the magnification of the imaging optical system 18 changed by the observation magnification changing unit 94.

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-eye lens mechanism 60 that switches the magnification according to the control of the illumination intensity changing unit 95. The fly eye lens mechanism 60 includes a plurality of fly eye lenses 61a to 61c having different magnifications and dimensions. These fly eye lenses 61 a to 61 c are provided on the disk 62. By rotating the motor 63 and rotating the disk 62 about the axis 64 as a rotation axis and controlling the rotation position of the disk 62, a desired lens among the fly-eye lenses 61a to 61c is optical axis a2 of the variable magnification optical system 20. Positioned above, the magnification of the fly-eye lens 60 is switched.
The illumination intensity changing unit 95 controls the motor 63 to control the magnification of the fly-eye lens 60 corresponding to the magnification of the imaging optical system 18.

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-eye lens 60 and incident on the condenser lens 40 is the same as the cross-sectional dimension of the parallel light beam emitted from the variable magnification optical system 20. Therefore, the illumination numerical aperture changing unit 93 can change the illumination numerical aperture by changing the cross-sectional dimension of the parallel light incident on the fly-eye lens 60 by changing the projection magnification of the variable magnification optical system 20.

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 control unit 91 switches the optical system, the illumination numerical aperture changing unit 93 determines whether the current optical system is a confocal optical system or a normal bright field optical system. Accordingly, it is possible to cancel the fluctuation of the aperture illumination due to the attachment / detachment of the condensing optical element 31 by changing the illumination numerical aperture according to the above. Further, the illumination numerical aperture changing unit 93 does not depend on whether the current optical system is a confocal optical system or a normal bright field optical system (that is, regardless of the presence or absence of the condensing optical element 31). The number can be freely set according to the observation target.
In the embodiment shown in FIG. 8, the variable magnification optical system 20 is configured as a zoom optical system, but instead of this, the beam expander mechanism 20 described above with reference to FIG. 4 may be used.

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.

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。It is a schematic block diagram of the optical inspection apparatus by 1st Example of this invention. 図1に示す第1ピンホール板におけるピンホールの2次元配置を示す図である。It is a figure which shows the two-dimensional arrangement | positioning of the pinhole in the 1st pinhole board shown in FIG. 図1に示す第1ピンホール板及び集光光学素子の斜視図である。It is a perspective view of the 1st pinhole plate and condensing optical element which are shown in FIG. 図1に示す可変倍率光学系の他の実施例の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the other Example of the variable magnification optical system shown in FIG. 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である。It is a schematic block diagram of the optical inspection apparatus by 2nd Example of this invention. 図5に示す結像レンズ部の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the imaging lens part shown in FIG. 図5に示すコンデンサレンズ機構の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the condenser lens mechanism shown in FIG. 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である。It is a schematic block diagram of the optical inspection apparatus by 3rd Example of this invention. 図8に示すフライアイレンズ機構の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the fly eye lens mechanism shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

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 SYMBOLS 11 Light source 12 Illumination optical system 13 Beam splitter 14 Objective lens 15 Sample 16 Stage 18 Imaging optical system 19 Imaging device 20 Variable magnification optical system 30 1st pinhole plate 31 Micro lens array 32 2nd pinhole plate 40 Condenser lens 50 Connection Image lens 81, 82 Relay lens

Claims (12)

光源から試料を照明する照明光を絞り込む着脱可能な第1ピンホール板と、前記照明光が前記試料で反射した反射光を絞り込む第2ピンホール板と、が互いに共役な位置に設けられる光学式検査装置において、
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.
前記第1ピンホール板と前記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、
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:
前記可変倍率光学系は、倍率の異なる複数のフライアイレンズを備え、
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.
前記第1ピンホール板と前記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、
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:
前記照明光が前記試料で反射した反射光を観察面に結像する結像光学系と、前記結像光学系の倍率を変更する結像系倍率変更手段と、を備え、
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.
互いに共役な位置に設けられた、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、前記照明光が前記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光学式検査装置の照明方法において、
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.
前記第1ピンホール板と前記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を設け、前記コンデンサレンズの前側焦点位置に投影される前記光源の光源像の投影倍率を変更することにより照明開口数を変更することを特徴とする請求項7に記載の照明方法。   A condenser lens provided between the first pinhole plate and the light source, wherein a condenser lens is provided so that the first pinhole plate is located at a rear focal position or a conjugate position thereof; The illumination method according to claim 7, wherein the illumination numerical aperture is changed by changing a projection magnification of a light source image of the light source projected onto a front focal position of the condenser lens. 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投影する、倍率の異なる複数のフライアイレンズを設け、該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ことを特徴とする請求項8に記載の照明方法。   A plurality of fly-eye lenses with different magnifications are provided to project a light source image of the light source at the front focal position of the condenser lens, and the intensity of illumination light irradiated on the sample is changed by switching the plurality of fly-eye lenses The illumination method according to claim 8, wherein: 前記光学式検査装置に、前記第1ピンホール板と前記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を設け、該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ことを特徴とする請求項7に記載の照明方法。   The optical inspection apparatus is a condenser lens provided between the first pinhole plate and the light source, and is arranged so that the first pinhole plate is positioned at a rear focal position or a conjugate position thereof. The illumination method according to claim 7, further comprising: changing a magnification of the condenser lens by changing a magnification of the condenser lens. 前記コンデンサレンズの前側焦点位置に投影される前記光源の光源像の投影倍率を変更することにより照明開口数を変更することを特徴とする請求項10に記載の照明方法。   The illumination method according to claim 10, wherein the illumination numerical aperture is changed by changing a projection magnification of a light source image of the light source projected on a front focal position of the condenser lens. 前記試料に照射される照明光の強度を変更するために、前記光学式検査装置の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9〜11のいずれか一項に記載の照明方法。   In order to change the intensity of the illumination light applied to the sample, the illumination range of the illumination light applied to the first pinhole plate is changed according to the magnification of the imaging optical system of the optical inspection apparatus. The illumination method according to any one of claims 9 to 11, wherein
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