JP2010230405A - 自動焦点調節機構及び光学画像取得装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】自動焦点調節機構においては、パターンが形成された検査対象試料10が載置部12に載置され、検査対象試料10のパターン形成面に視野絞り16に形成されたスリット20を通過した観察用光ビームが照射される。反射して生じた反射光ビームが分岐される。分岐された反射光ビームの夫々の光路上には、略菱形状の開口26が形成された焦点調整用開口絞り24A,24Bが配置されている。略菱形状の開口26を通過した夫々の反射光ビームの光量が焦点調整用受光器28A,28Bで検出される。検出された検出光量の差に基づいて載置部12の位置が焦点調節装置36によって制御される。
【選択図】 図1
Description
パターン形成面を有する検査対象試料を光軸に沿って移動可能に載置保持する載置部と、
前記パターン形成面上の第1の領域に第1の観察用光ビームを照射し、長手方向及び短手方向を有する略矩形状に定められる前記パターン形成面上の第2の領域に第2の観察用光ビームを照射する光源と、
前記第1の領域から反射あるいは透過された第1の反射光ビームを検出して前記パターン形成面を撮像する光学画像取得部と、
前記第2の領域から反射された第2の反射光ビームを第1及び第2の分岐光ビームに分岐し、この第1及び第2の分岐光ビームを夫々第1及び第2光路に導き、前記パターン形成面が前記光学画像取得部の撮像位置に位置されて焦点合わせされた際に、前記第1及び第2の分岐光ビームが第1及び第2の結像面に結像される焦点合わせ光学系と、
前記第1光路において、前記第1の結像面から所定の距離だけ前記検査対象試料の側に離間して配置され、前記第2領域の像の長手方向に沿って延出される第1の中心軸及びこの第1の中心軸に直交する第1の直交軸を有する第1の開口を備える第1の開口絞りであって、
前記第1の中心軸に沿って第1の開口長を定め、当該第1の開口長が前記中心軸から前記第1の直交軸に沿って離間するのに従って減少される第1の開口絞りと、
前記第2光路において、前記第2の結像面から所定の距離だけ前記検査対象試料から離間する方向に配置され、前記第2領域の像の長手方向に沿って延出される第2の中心軸及びこの第2の中心軸に直交する第2の直交軸を有する第2の開口を備える第2の開口絞りであって、
前記第2の中心軸に沿って第2の開口長を定め、当該第2の開口長が前記中心軸から前記第2の直交軸に沿って離間するのに従って減少される第2の開口絞りと、
前記第1及び第2の開口を通過した前記第1及び第2の分岐光ビームを検出して第1及び第2の検出信号を出力する検出部と、
前記第1及び第2の検出信号に基づいて前記載置部の位置を制御する制御部と、
を具備することを特徴とする光学画像取得装置。
パターン形成面を有する検査対象試料を光軸に沿って移動可能に載置保持する載置部と、
前記検査対象試料に前記パターン形成面と対向する面側から入射され、パターン形成面上の第1の領域を透過する第1の観察用光ビームを照射する第1の光源と、
長手方向及び短手方向を有する略矩形状に定められる前記パターン形成面上の第2の領域に第2の観察用光ビームを照射する第2の光源と、
前記第1の領域を透過した透過光ビームを検出して前記パターン形成面を撮像する光学画像取得部と、
前記第2の領域から反射された反射光ビームを第1及び第2の分岐光ビームに分岐し、この第1及び第2の分岐光ビームを夫々第1及び第2光路に導き、前記パターン形成面が前記光学画像取得部の撮像位置に位置されて焦点合わせされた際に、前記第1及び第2の分岐光ビームが第1及び第2の結像面に結像される焦点合わせ光学系と、
前記第1光路において、前記第1の結像面から所定の距離だけ前記検査対象試料の側に離間して配置され、前記第2領域の像の長手方向に沿って延出される第1の中心軸及びこの第1の中心軸に直交する第1の直交軸を有する第1の開口を備える第1の開口絞りであって、
前記第1の中心軸に沿って第1の開口長を定め、当該第1の開口長が前記中心軸から前記第1の直交軸に沿って離間するのに従って減少される第1の開口絞りと、
前記第2光路において、前記第2の結像面から所定の距離だけ前記検査対象試料から離間する方向に配置され、前記第2領域の像の長手方向に沿って延出される第2の中心軸及びこの第2の中心軸に直交する第2の直交軸を有する第2の開口を備える第2の開口絞りであって、
前記第2の中心軸に沿って第2の開口長を定め、当該第2の開口長が前記中心軸から前記第2の直交軸に沿って離間するのに従って減少される第2の開口絞りと、
前記第1及び第2の開口を通過した前記第1及び第2の分岐光ビームを検出して第1及び第2の検出信号を出力する検出部と、
前記第1及び第2の検出信号に基づいて前記載置部の位置を制御する制御部と、
を具備することを特徴とする光学画像取得装置が提供される。
パターン形成面を有する検査対象試料を光軸に沿って移動可能に載置保持する載置部と、
長手方向及び短手方向を有する略矩形状に定められる前記パターン形成面上の領域に観察用光ビームを照射する光源と、
前記領域から反射された反射光ビームを第1及び第2の分岐光ビームに分岐し、この第1及び第2の分岐光ビームを夫々第1及び第2光路に導き、焦点合わせされた際に、前記第1及び第2の分岐光ビームが第1及び第2の結像面に結像される焦点合わせ光学系と、
前記第1光路において、前記第1の結像面から所定の距離だけ前記検査対象試料の側に離間して配置され、前記第2領域の像の長手方向に沿って延出される第1の中心軸及びこの第1の中心軸に直交する第1の直交軸を有する第1の開口を備える第1の開口絞りであって、
前記第1の中心軸に沿って第1の開口長を定め、当該第1の開口長が前記中心軸から前記第1の直交軸に沿って離間するのに従って減少される第1の開口絞りと、
前記第2光路において、前記第2の結像面から所定の距離だけ前記検査対象試料から離間する方向に配置され、前記第2領域の像の長手方向に沿って延出される第2の中心軸及びこの第2の中心軸に直交する第2の直交軸を有する第2の開口を備える第2の開口絞りであって、
前記第2の中心軸に沿って第2の開口長を定め、当該第2の開口長が前記中心軸から前記第2の直交軸に沿って離間するのに従って減少される第2の開口絞りと、
前記第1及び第2の開口を通過した前記第1及び第2の分岐光ビームを検出して第1及び第2の検出信号を出力する検出部と、
前記第1及び第2の検出信号に基づいて前記載置部の位置を制御する制御部と、
を具備することを特徴とする自動焦点調節装置が提供される。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る自動焦点調節機構を備える光学画像取得装置の概略構成を示している。この光学画像取得装置は、図1に示されるように、検査対象試料10、例えば、マスクが載置部12に載置されている。この検査対象試料10に形成されたパターンは、光学像受光部22によって撮像される。この光学画像取得装置に設けられる自動焦点調節機構は、検査対象試料10の表面に対物レンズ52の焦点を合わし、焦点が合った状態で両者間の距離を一定に保持するように、検査対象試料10が載置された載置部12の光軸上の位置を調節している。自動焦点調節機構では、後に説明されるように、観察用光源14から射出された観察用光ビームが検査対象試料10の表面で反射され、反射された反射光ビームの光量が焦点調整用受光器28A,28Bによって検出される。自動焦点調節機構は、焦点誤差に相当する検出光量の光量差に基づいてフィードバック処理を実施する。即ち、自動焦点調節機構は、載置部12の光軸上位置に応じて変化する検出光量に応じて載置部12の位置を調整し、載置部12を合焦位置に調節している。検査対象試料10が載置される載置部12が合焦位置に自動焦点調節装置によって維持されることから、光学像受光部22で焦点が合った検査対象試料10の表面の光学画像が撮像される。撮像された光学画像データは、パターン検査装置(図示せず)等へ出力され、このパターン検査装置によって検査対象試料の欠陥等が検査される。
第2の実施の形態に係る自動焦点調節機構を備える光学画像取得装置は、第1の実施の形態と同様の構成を備えている。第2の実施の形態では、焦点調整用開口絞り24A,24Bの開口26の形状は、図15(a)に示されるように、開口26を定める境界線(開口26の外形線)が直線及び曲線を組み合わせた形状に形成されている。この開口26を定める各曲線は、図15(b)に示されるような対数関数を上下或いは左右方向に圧縮した曲線によって定められる。図15(a)において点線で囲まれた部分に示される開口26を定める境界線は、図15(a)において点線で囲まれた部分に示される曲線の形状に従って定められている。
g(x)=A−Blog(|x|) 数式4
と定めることができる。従って、図15(a)に示される開口26は、この数式4に従った曲線で形成されればよい。しかしながら、この関数は、x→0でー∞に発散する。図15(b)に示されるように、開口26の上端及び下端が関数f(x/d)/dの変化に対して充分細い幅になるようにg(x)が有限の値を有する範囲を定め、この範囲における曲線に従って開口26の境界線を定める。これにより、実用的な開口26形状を得ることができる。図15(a)に示されるように、開口26は、上端及び下端が直線状に切り取られた形状に形成される。図14(a)に示される破線状の長方形に含まれる開口26の境界線は、図14(b)に示される破線状長方形を上下及び左右に拡大及び縮小して、上辺及び左辺が、夫々x軸及びy軸に接するように対応づけられて定められる。
Claims (6)
- パターン形成面を有する検査対象試料を光軸に沿って移動可能に載置保持する載置部と、
前記パターン形成面上の第1の領域に第1の観察用光ビームを照射し、長手方向及び短手方向を有する略矩形状に定められる前記パターン形成面上の第2の領域に第2の観察用光ビームを照射する光源と、
前記第1の領域から反射あるいは透過された第1の反射光ビームを検出して前記パターン形成面を撮像する光学画像取得部と、
前記第2の領域から反射された第2の反射光ビームを第1及び第2の分岐光ビームに分岐し、この第1及び第2の分岐光ビームを夫々第1及び第2光路に導き、前記パターン形成面が前記光学画像取得部の撮像位置に位置されて焦点合わせされた際に、前記第1及び第2の分岐光ビームが第1及び第2の結像面に結像される焦点合わせ光学系と、
前記第1光路において、前記第1の結像面から所定の距離だけ前記検査対象試料の側に離間して配置され、前記第2領域の像の長手方向に沿って延出される第1の中心軸及びこの第1の中心軸に直交する第1の直交軸を有する第1の開口を備える第1の開口絞りであって、
前記第1の中心軸に沿って第1の開口長を定め、当該第1の開口長が前記中心軸から前記第1の直交軸に沿って離間するのに従って減少される第1の開口絞りと、
前記第2光路において、前記第2の結像面から所定の距離だけ前記検査対象試料から離間する方向に配置され、前記第2領域の像の長手方向に沿って延出される第2の中心軸及びこの第2の中心軸に直交する第2の直交軸を有する第2の開口を備える第2の開口絞りであって、
前記第2の中心軸に沿って第2の開口長を定め、当該第2の開口長が前記中心軸から前記第2の直交軸に沿って離間するのに従って減少される第2の開口絞りと、
前記第1及び第2の開口を通過した前記第1及び第2の分岐光ビームを検出して第1及び第2の検出信号を出力する検出部と、
前記第1及び第2の検出信号に基づいて前記載置部の位置を制御する制御部と、
を具備することを特徴とする光学画像取得装置。 - パターン形成面を有する検査対象試料を光軸に沿って移動可能に載置保持する載置部と、
前記検査対象試料に前記パターン形成面と対向する面側から入射され、パターン形成面上の第1の領域を透過する第1の観察用光ビームを照射する第1の光源と、
長手方向及び短手方向を有する略矩形状に定められる前記パターン形成面上の第2の領域に第2の観察用光ビームを照射する第2の光源と、
前記第1の領域を透過した透過光ビームを検出して前記パターン形成面を撮像する光学画像取得部と、
前記第2の領域から反射された反射光ビームを第1及び第2の分岐光ビームに分岐し、この第1及び第2の分岐光ビームを夫々第1及び第2光路に導き、前記パターン形成面が前記光学画像取得部の撮像位置に位置されて焦点合わせされた際に、前記第1及び第2の分岐光ビームが第1及び第2の結像面に結像される焦点合わせ光学系と、
前記第1光路において、前記第1の結像面から所定の距離だけ前記検査対象試料の側に離間して配置され、前記第2領域の像の長手方向に沿って延出される第1の中心軸及びこの第1の中心軸に直交する第1の直交軸を有する第1の開口を備える第1の開口絞りであって、
前記第1の中心軸に沿って第1の開口長を定め、当該第1の開口長が前記中心軸から前記第1の直交軸に沿って離間するのに従って減少される第1の開口絞りと、
前記第2光路において、前記第2の結像面から所定の距離だけ前記検査対象試料から離間する方向に配置され、前記第2領域の像の長手方向に沿って延出される第2の中心軸及びこの第2の中心軸に直交する第2の直交軸を有する第2の開口を備える第2の開口絞りであって、
前記第2の中心軸に沿って第2の開口長を定め、当該第2の開口長が前記中心軸から前記第2の直交軸に沿って離間するのに従って減少される第2の開口絞りと、
前記第1及び第2の開口を通過した前記第1及び第2の分岐光ビームを検出して第1及び第2の検出信号を出力する検出部と、
前記第1及び第2の検出信号に基づいて前記載置部の位置を制御する制御部と、
を具備することを特徴とする光学画像取得装置。 - 前記制御部は、前記第1の検出信号と前記第2の検出信号とが一致するように前記載置部の位置を制御することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光学画像取得装置。
- 前記第2の観察用光ビームが波長λを有し、前記パターン形成面が前記光学画像取得部の撮像位置に位置されて焦点合わせされた際に、前記第1及び第2の結像面には、夫々前記第1及び第2の直交軸に沿って短手方向長a及び前記第1及び第2の中心軸に沿って長手方向長bを有する第1及び第2の結像が結像され、前記所定の距離がa2/2λ<d<b2/2λを満たす距離dに定められることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の光学画像取得装置。
- 前記光学結像系は、少なくとも前記載置部に対抗して配置される対物レンズを備え、
前記第2の観察用光ビームの光軸が前記第2の領域と第1の交点で交差し、前記第1の交点から前記対物レンズの前記短手方向に沿った両再外周点に向けて進む前記第2の反射光ビームの各々が、第1光路において、前記第1の開口絞りが配置される第1の平面と第2及び第3の交点で交差し、第2光路において、前記第2の開口絞りが配置される第2の平面と第4及び第5の交点で交差し、
前記第1及び第2の開口の各々が前記第1及び第2の直交軸に沿って第1及び第2の最大幅を有し、当該第1及び第2の最大幅が前記第2及び第3の交点間の距離、並びに前記第4及び第5の交点間の距離と比較して大きいことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の光学画像取得装置。 - パターン形成面を有する検査対象試料を光軸に沿って移動可能に載置保持する載置部と、
長手方向及び短手方向を有する略矩形状に定められる前記パターン形成面上の領域に観察用光ビームを照射する光源と、
前記領域から反射された反射光ビームを第1及び第2の分岐光ビームに分岐し、この第1及び第2の分岐光ビームを夫々第1及び第2光路に導き、焦点合わせされた際に、前記第1及び第2の分岐光ビームが第1及び第2の結像面に結像される焦点合わせ光学系と、
前記第1光路において、前記第1の結像面から所定の距離だけ前記検査対象試料の側に離間して配置され、前記第2領域の像の長手方向に沿って延出される第1の中心軸及びこの第1の中心軸に直交する第1の直交軸を有する第1の開口を備える第1の開口絞りであって、
前記第1の中心軸に沿って第1の開口長を定め、当該第1の開口長が前記中心軸から前記第1の直交軸に沿って離間するのに従って減少される第1の開口絞りと、
前記第2光路において、前記第2の結像面から所定の距離だけ前記検査対象試料から離間する方向に配置され、前記第2領域の像の長手方向に沿って延出される第2の中心軸及びこの第2の中心軸に直交する第2の直交軸を有する第2の開口を備える第2の開口絞りであって、
前記第2の中心軸に沿って第2の開口長を定め、当該第2の開口長が前記中心軸から前記第2の直交軸に沿って離間するのに従って減少される第2の開口絞りと、
前記第1及び第2の開口を通過した前記第1及び第2の分岐光ビームを検出して第1及び第2の検出信号を出力する検出部と、
前記第1及び第2の検出信号に基づいて前記載置部の位置を制御する制御部と、
を具備することを特徴とする自動焦点調節装置。
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