JP3388285B2 - Inspection device - Google Patents

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JP3388285B2 JP35436593A JP35436593A JP3388285B2 JP 3388285 B2 JP3388285 B2 JP 3388285B2 JP 35436593 A JP35436593 A JP 35436593A JP 35436593 A JP35436593 A JP 35436593A JP 3388285 B2 JP3388285 B2 JP 3388285B2
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一実 芳賀
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】この発明は、試料の表面状態を2
次元的に観測するための検査装置に関するもので、例え
ば、試料表面に形成された指標を検出するのに適した検
査装置に関するものである。 【0002】 【従来の技術】半導体集積回路の製造に用いられる鏡面
ウェーハ等の表面状態(うねり、ディンプル、突起、洗
浄不良またはバフダメージなど)を検出する検査装置と
して、従来、シュリーレン光学系を用いた検査装置が知
られている。 【0003】この検査装置で用いられるシュリーレン光
学系は、試料表面の凹凸による屈折率変化や反射率変化
を明暗の差として表す代表的な光学系の1つである。こ
の光学系は、点光源からの照射光をレンズによって平行
光束にし、その平行光束を試料表面にその法線方向から
照射し、その反射光をレンズによって集束し、その後像
空間焦平面に設置されたナイフエッジによって散乱光の
一部を遮断するようにしているとともに、その後方にお
いて肉眼やカメラ等によって反射像を観測するようにし
たものである。 【0004】この光学系によれば、試料表面に凹凸があ
るとその部分で光が散乱されるが、この散乱光のうちナ
イフエッジに当たった部分は遮断され、観測部に到達し
ない。その結果、ナイフエッジの後方では、そのナイフ
エッジで遮られた散乱光に対応する部分は暗くなり、そ
れ以外の部分は相対的に明るくなる。この明暗パターン
は試料の表面状態に対応しているので、その明暗パター
ンから試料の表面状態が観測できることになる。 【0005】なお、ちなみに言えば、このシュリーレン
光学系において、ナイフエッジを用いず散乱光成分を全
く遮断しないものでは、光量が大きいと全体が明るくな
ってしまうため、光量を小さくして明暗パターンを現出
させて観測を行うようになっているが、この明暗パター
ンでは若干のコントラストしか得られないために明暗パ
ターンが極めて見にくいという問題がある。 【0006】一方、前記シュリーレン光学系において、
ナイフエッジを設置しないで、ピントを僅かにずらすこ
とにより(ピントがあっている場合は、シュリーレン光
学系でナイフエッジを設けないときと同じとなる。)、
比較的コントラストの高い場所で試料の表面状態を観測
するようにした検査装置も知られている。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】しかし、これら従来の
検査装置にあっては下記のような問題があった。 【0008】すなわち、前者のシュリーレン光学系を用
いた検査装置では、ナイフエッジ後方で、試料の表面状
態に応じた明暗パターンはできるものの、この明暗パタ
ーンにはナイフエッジによって遮断されなかった散乱光
成分が多く含まれるため、コントラストがまだ低い。ま
た、ナイフエッジ後方で観測できる範囲は試料表面の一
部であって試料表面全体ではないことから、試料表面全
体の状態を観測するためには、試料を光軸を中心に1回
転しなければならない。 【0009】一方、後者の検査装置のように観測点を光
軸方向に動かすものでは、散乱光がほとんど遮断されな
いことから、コントラストが極めて低く、しかも、凹凸
が生じているエリアをおおよそは判別できるものの、そ
れがどれだけの深さ・高さを持っているのかの判別がで
きないという問題があった。 【0010】本発明は、かかる点に鑑みなされたもの
で、試料表面の状態が実時間で正確に観測でき、装置配
置の自由度の高い検査装置を提供することを目的として
いる。 【0011】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明の検査装置は、点光源からの照射光を平行光束とし
て試料表面に導くとともに、その試料表面から戻って来
た反射光を集束する凹面反射鏡と、その凹面反射鏡の後
像空間焦平面に対応する位置またはその近傍に配設され
た開口絞りとを備え、試料の表面状態の観測をするため
の検査装置であって、前記点光源と前記凹面反射鏡との
間の光路に凸面の副反射鏡を設け、前記照射光を前記副
反射鏡で角度を付けて反射させて前記凹面反射鏡に導
き、前記副反射鏡に入射する前記照射光の光路と、前記
凹面反射鏡から出射して前記試料表面に入射する照射光
の光路とをほぼ平行としたことを特徴とする【0012】 【作用】上記した手段によれば、試料表面からの反射光
のうち、その入射方向と逆方向に反射される戻り光は、
凹面反射鏡の後像空間焦平面に対応する位置またはその
近傍に配設された開口絞りを通過し、それ以外の方向に
反射される散乱光は、この開口絞りによってそのほとん
どが遮断される。したがって、開口絞りの後方には、試
料表面からの反射光のうちの上記戻り光によって2次元
的な明暗パターンが形成される。この明暗パターンは、
試料表面の凹凸、反射率等の状態を反映しており、この
明暗パターンの測定により試料表面の2次元的状態を一
時に観測することができる。この場合、試料にピントを
合わせて観測できる上、開口絞りによって散乱光のほと
んどが除去できるため、得られる明暗パターンの鮮明度
が著しく向上されることになる。また、点光源からの照
射光を試料表面に導いてこれからの反射光を集束する光
学素子として、凹面反射鏡を用いているので、コリメー
トレンズを用いる場合に比較して、比較的大きな半径の
領域を簡易に低収差で観測することができ、かつ検査装
置を安価なものとすることができる。【0013】 また、副反射鏡を設け、前記照射光を前記
副反射鏡で角度を付けて反射させて前記凹面反射鏡に導
いているので、凹面反射鏡と試料表面との間にハーフミ
ラー等の光路偏向用の障害物を配置する必要がなくな
り、試料表面の2次元的状態に対応する良好な明暗パタ
ーンを得ることができる。しかも、凹面反射鏡に対する
光源側の照射光の光路と凹面反射鏡に対する試料側の照
射光の光路とが比較的近接した状態で折り重なる構造と
なっているので、検査装置を小型なものとし、なおかつ
凹面反射鏡と試料表面との間の距離(ワークディスタン
ス)を凹面反射鏡の焦点距離程度までに簡易に長くする
ことができる。【0014】 さらに、前記副反射鏡に入射する前記照射
光の光路と、前記凹面反射鏡から出射して前記試料表面
に入射する照射光の光路とをほぼ平行としたので、試料
を載置すべきステージ側でなく凹面反射鏡側に開口絞り
や光源を配置することができるので、検査装置を比較的
小型に保ったままで、試料載置用のステージ、開口絞
り、光源等の装置配置の自由度を増すことができる。【0015】 【実施例】まず、本発明に係る検査装置の参考例につい
て説明する。【0016】 図1には参考例の検査装置が示されてい
る。この装置について簡単に説明すれば、図面下方の光
源部2から出射する照射光は、図面上方の凹面反射鏡3
で反射されて一旦平行光束に変換された後、図面下方の
試料4の表面(以下試料表面と称す)4aにその法線方
向から照射される。この試料表面4aからの反射光は、
照射光とは逆方向に進んで凹面反射鏡3で再び反射され
て集束され、ペリクルハーフミラー5で照射光側の光路
に対して分岐(図面左方向へ反射)された後、凹面反射
鏡3の後像空間焦平面に対応する位置に開口絞り6を内
蔵する検出装置7で画像として検出される。【0017】 この装置の動作について簡単に説明する
と、検出装置7内の開口絞り6の存在によって、試料表
面4aでその法線方向に反射されなかった散乱光のほと
んどが遮断されるので、開口絞り6の後方に、試料表面
4aでその法線方向に反射された戻り光(正反射光)の
鮮明な画像が形成されることとなる。この画像の明暗パ
ターンは、試料表面4aの凹凸等の状態を反映したもの
となっているので、検出装置7の画像出力を観察するこ
とにより、試料表面4aの状態の微小な変化の2次元的
分布を観測することができる。この場合、照射光の平行
化と反射光の集束のために凹面反射鏡3を用いているの
で、この代わりにコリメートレンズを用いている場合に
比較して、試料表面4aが比較的大きなものであっても
その全体を簡易に低収差で観察することができ、かつ検
査装置の光学系部分のコストを下げることができる。【0018】 続いて、図1の参考例の検査装置について
詳細に説明する。【0019】 光源部2は、100Wまたは150Wのハ
ロゲンランプ21を発光源として用いている。ハロゲン
ランプ21は、DC電源22によってその出力が制御さ
れている。このハロゲンランプ21の前方からの出射光
は、コンデンサレンズ24によって直径2mmのピンホ
ール25に集光される。ハロゲンランプ21の後方から
の出射光も、楕円リフレクタであるダイクロイックミラ
ー26で反射された後、コンデンサレンズ24を通過し
てピンホール25に投影される。このピンホール25
は、試料表面4aを照明するため照射光の点光源とな
る。ピンホール25の図面上方の近接した位置には、各
種干渉フィルタを備えるターレット状の波長選択フィル
タ27が設けられており、試料表面4aを照明する照射
光の波長を適宜変更することを可能にする。この波長選
択フィルタ27は検査装置の光学系部分の感度調節に用
いられ、試料表面4aの凹凸のピークツーバレーが小さ
い場合には波長の短い領域が選択される。【0020】 ハロゲンランプ21の後方に出射した照射
光のうち、ダイクロイックミラー26を透過した成分
は、フォトダイオード28で検出される。フォトダイオ
ード28のドライバ29で検出された光電流は、DC電
源22の制御信号としてフィードバックされ、ハロゲン
ランプ21の輝度を一定に保つために用いられる。【0021】 ハロゲンランプ21からの照射光のうち、
ピンホール25に集光されてここを通過したものは、光
軸に対して45°傾けられた直径50mmのペリクルハ
ーフミラー5を透過し、アパーチャ31を通過した後、
凹面反射鏡3に入射する。この凹面反射鏡3は、光源部
2のピンホール25からの照射光を平行光束に変換して
試料表面4aに入射させる。すなわち、この凹面反射鏡
3は、その前像空間焦平面の位置に点光源であるピンホ
ール25の開口が位置するように設置されている。凹面
反射鏡3は、同軸の放物面ミラーで、有効直径φが約1
00mm、焦点距離fが1000mmとなっている。ま
た、凹面反射鏡3の光軸は鉛直軸に対して僅かに傾いて
おり、光源部2から凹面反射鏡3に入射する照射光の光
軸は、凹面反射鏡3の光軸に対して角度θ/2をなし、
凹面反射鏡3を出射して試料表面4aに入射する照射光
の光軸も、凹面反射鏡3の光軸に対して角度θ/2をな
す。したがって、凹面反射鏡3に入射する照射光の光軸
と、凹面反射鏡3を出射する照射光の光軸とは、角度θ
をなす。なお、この角度θは、収差の原因になり、また
大きくなると検査装置のレイアウトを困難にする場合も
あるので、0°〜20°の範囲とする必要があるが、実
施例ではθ=5°とした。【0022】 凹面反射鏡3からの平行光束が入射する平
板状の試料4は、チルトステージ33上に載置されてい
る。このチルトステージ33は、照射光の平行光束が試
料表面4aに垂直に入射するように、試料4の傾きを微
調整する。試料表面4aで反射された反射光は、再度凹
面反射鏡3に入射してビーム径を絞られる。この際、ア
パーチャ32によって、試料表面4aからの大きな散乱
角の反射光がカットされる。なお、試料4を載置したチ
ルトステージ33と、光源部2および検出装置7との間
には、迷光防止のための遮蔽板8が設けてある。【0023】 凹面反射鏡3で反射されてビーム径を絞ら
れた反射光は、ペリクルハーフミラー5に入射して、直
角方向に偏向され、入射光の光路から分岐される。この
際、ペリクルハーフミラー5は極めて薄い膜からなるの
で、ゴースト光の影響は殆ど無視できるものとなる。【0024】 ペリクルハーフミラー5で偏向された反射
光は検出装置7に設けられたカメラレンズ72に入射す
る。このカメラレンズ72は、ズームレンズとなってい
て、必要に応じて焦点距離10〜100mm(F/1.
4)と9.5〜152mm(F/1.8)との2タイプ
の使用が可能となっている。カメラレンズ72内部の集
光位置には、開口絞り6が配置されている。すなわち、
開口絞り6は凹面反射鏡3の後像空間焦平面に対応する
位置に配置されていることになる。したがって、試料表
面4aで散乱された散乱光のほとんどがこの開口絞り6
で遮断される。この開口絞り6は10枚羽根からなるア
イリス絞りで、可動調節部を動かすことによりその円形
開口の直径を連続的に変化できるようになっている。こ
の円形開口の直径を変化させることにより、検査の種別
(うねりの検査、ディンプルの検査、傷の検査など)に
適した光像が得られる。【0025】 カメラレンズ72からの光は、拡大率2倍
のエクステンダレンズ73を経て512×512画素の
CCD74上に投影される。CCD74からの画像信号
は、一旦電気信号に変換され、適当な信号処理装置で処
理された後、再構成された画像としてモニター(図示せ
ず)に逐次表示される。CCD74上に投影される画像
は、試料表面4aの状態に対応する2次元的な明暗パタ
ーンとなっている。【0026】 詳細に説明すると、CCD74上に投影さ
れる画像の明暗パターンは、試料表面4aからの反射光
のうち、開口絞り6を通過したもののみによって構成さ
れる。すなわち、試料表面4aでその法線方向に反射さ
れなかった散乱光のほとんどは、開口絞り6によって遮
断され、試料表面4aでその法線方向に反射された戻り
光は、この開口絞り6を通過する。しかも、かかる戻り
光によって構成される明暗パターン中の各位置に投影さ
れる光は、試料表面4aの各位置に1対1で対応したも
のとなっている。したがって、CCD74上に投影され
る画像の明暗パターンは試料表面4aの凹凸等の微小な
変化を反映したものとなっており、検出装置7の画像出
力を観察することにより、試料表面4aの状態の微小な
変化の2次元的分布を実時間で正確に観測することがで
きる。【0027】 この場合、照射光の平行化と反射光の集束
のために、コリメータレンズでなく、凹面反射鏡3を用
いているので、コリメータレンズの場合のような色収差
が全く生じない。また、コリメータレンズの場合のよう
に複数の屈折面若しくは不要な反射面が存在しないので
収差が減少する。さらに、コリメータレンズは、構成要
素が多いこと等から、加工が複雑で、一般に高価なもの
となるが、反射鏡は比較的低価格であり、特に大口径試
料用の検査装置の光学系部分のコストを効果的に下げる
ことができる。【0028】 図2には第1実施例 の検査装置が示されて
いる。この装置は、参考例の装置のペリクルハーフミラ
ー5の位置に双曲凸面ミラーである副反射鏡435を配
置して光源部2や検出装置7の配置を変更したものであ
る。【0029】 副反射鏡435は、水平から僅かに傾いて
おり、光源部2から副反射鏡435に入射する照射光の
光軸は、副反射鏡435の光軸に対して角度θ/2をな
し、副反射鏡435を出射して凹面反射鏡3に入射する
照射光の光軸も、副反射鏡435の光軸に対して角度θ
/2をなす。したがって、光源部2から副反射鏡435
に入射する照射光の光軸と、凹面反射鏡3から試料表面
4aに入射する照射光の光軸とは、互いに平行となって
いる。このように副反射鏡435を設けることで、凹面
反射鏡3側に光源部2や検出装置7を配置できるので、
検査装置の光学系部分を比較的小型に保ったままで、光
源部2や検出装置7のみならず、チルトステージ33等
の配置の自由度を増すことができる。なお、迷光の影響
を防ぐため、アパーチャを備える遮蔽体431が光源部
2や検出装置7を覆っている。【0030】 図3には第2実施例 の検査装置が示されて
いる。この装置は、第1実施例の装置の凹面反射鏡3や
副反射鏡435を変更したものである。【0031】 光源部2からの照射光は、ペリクルハーフ
ミラー5で偏向されて双曲凸面ミラーである副反射鏡5
35の周辺部(図面右端)に入射し、ここで反射された
後、軸外放物面ミラーの凹面反射鏡503に入射し、こ
こで平行光束に変換され、試料表面4aに入射する。こ
の場合、副反射鏡535と凹面反射鏡503の光軸が互
いに一致し、これら副反射鏡535および凹面反射鏡5
03の光軸上に開口絞り6が配置されているので、理論
上、試料表面4aに入射する照射光は、完全な平行光束
となっており、かつ試料表面4aを出射する照射光は、
開口絞り6の開口の中心の一点に完全に集束される。た
だし、試料表面4aに入射する照射光の光軸と光源部2
および検出装置7の光軸とが厳密には平行でなくなり、
調整等が困難となる。【0032】 図4 に、参考のため、図3の検査装置の光
学系のモデルを示す。凹面反射鏡503の焦点距離をf
1 とし、副反射鏡435の焦点距離をf2 とし、これら
反射鏡の間隔をdとすると、全体としての合成焦点距離
fは、f=f1 ・f2 /(f1 +f2 −d)となる。な
お、副反射鏡435の図面左右の像距離をp、p’とし
た場合、この副反射鏡435の焦点距離f2 =p・p’
/(p−p’)、その離心率e=p+p’/(p−
p’)、その長半径a=(p−p’)/2となってい
る。【0033】 ここで近似のため、近軸域での結像につい
て考える。凹面反射鏡503の曲率半径をr1 (−)と
し、副反射鏡435の曲率半径をr2 (−)とした場
合、f1 =r1 /2、f2 =−r2 /2関係を考慮し
て、実像を得る条件は、(r1 −2d)・r2 /2(r
1 −r2 −2d)>0である。ここで、r2 <0を考慮
して、−(r1 )/2>−d>−(r1 /2)+(r2
/2)−(2/r1 )>(1/f)>0の条件を得る。【0034】 以上、本発明を具体的実施例に即して説明
したが、本発明は、かかる実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能で
あることはいうまでもない。【0035】 上記実施例の検査装置では 、ペリクルハー
フミラー5を光源部2と凹面反射鏡3との間に配置する
場合について説明したが、ペリクルハーフミラー5を凹
面反射鏡3と試料4との間に配置することもできる。こ
の場合、ペリクルハーフミラー5の直径をアパーチャ3
2、すなわち試料4の直径以上に大きくしなければ、均
質な画像を得ることができない。【0036】 さらに、上記実施例の検査装置では、光源
部2の発光源としてハロゲンランプ21を用いる場合に
ついて説明したが、発光源としてキセノンランプなどを
用いることもできる。発光源として何を用いるかは、検
査対象物(試料4)の性質によって決定される。例え
ば、半導体ウェーハなどのように反射率の比較的高いも
のを検査する場合には、ハロゲンランプまたはキセノン
ランプのいずれを用いることとしても良いが、ガラス基
板のように反射率の比較的低いものを検査する場合に
は、輝度の大きいキセノンランプを用いることが好まし
い。したがって、検査対象物の性質によって発光源を適
宜変更できるような構成にしておいてもよい。【0037】 また 、上記実施例の検査装置では、光源部
2にコンデンサレンズ24を組み込んだ場合について説
明したが、コンデンサレンズ24を除いた構成とするこ
ともできる。この場合、楕円リフレクタ26の一方の焦
点にハロゲンランプ21が設置され、その他方の焦点に
ピンホール25が設置される。その結果、楕円ミラーの
性質から楕円リフレクタ26で反射された光はピンホー
ル25の位置で集束され、この集束点に点光源を置いた
のと同じ状態となる。なお、楕円リフレクタ26の代わ
りにパラボラリフレクタを用いても良い。この場合に
は、パラボラリフレクタを出た光はその光軸に平行に進
むので、コリメートレンズを別途設け、このコリメート
レンズによりピンホール25の位置に集束するようにす
ればよい。【0038】 さらに 、上記以外の光源部2として、ロッ
ドガラス228a、228bを用いないで、ライトガイ
ドファイバ229の出射端側から凹面反射鏡3に直接照
射するタイプのものも使用可能である。【0039】 また 、上記実施例の検査装置では、点光源
形成のためにピンホール25を用いたが、これをスリッ
トとすることもできる。この場合、光源からの照射光の
出射角度を広くとることができる。【0040】 さらに、上記実施例の検査装置では、波長
選択フィルタ27として干渉フィルタを用いる場合につ
いて説明したが、波長選択フィルタ27として例えば色
ガラスフィルタを用いることもできる。また、波長選択
フィルタ27は不可欠の要素ではなく、その設置場所は
ペリクルハーフミラー5と凹面反射鏡3との間であって
もよい。【0041】 また 、上記実施例の検査装置では、波長選
択フィルタ27のみを用いる場合について説明したが、
波長選択フィルタ27とともに、或いは波長選択フィル
タ27の代わりに、NDフィルタを設置してもよい。N
Dフィルタは入射光の分光特性を変化させずに減光する
目的で使用されるものである。この場合の減光は、例え
ば試料表面4aのうねりなどの検出において必要とな
る。うねりなどなだらかな表面の形状変化の場合には、
光の正反射成分が極めて多くなることから試料表面4a
の輝度が高過ぎて、減光しないと反射像全体が明るくな
り過ぎ観測しにくくなるからである。なおこの場合、ハ
ロゲンランプ21を輝度の小さいものに代えてもよい
が、NDフィルタを用いる方が作業が簡単である。【0042】 さらに、上記実施例の検査装置では、ペリ
クルハーフミラー5を用いているが、これに代えて、ウ
ェッジタイプの平板ビームスプリッタを用いることがで
きる。この場合、平板ビームスプリッタの2平面間に所
定の微小角αを設ける。これにより、平板ビームスプリ
ッタの透過面での反射によって生じるゴースト光を、そ
の反射面で反射される必要な反射光の光路から外し、ゴ
ースト光が検出装置7内で検出されることを防止でき
る。【0043】 また 、上記実施例の検査装置では、凹面反
射鏡3の口径および焦点距離を100mmおよび100
0mmとしたが、これに限定されるものではなく、検査
装置の用途に応じて各種口径及び焦点距離の凹面反射鏡
3を用いることができる。例えば、大口径(〜1000
mm程度)の液晶デバイス等の試料であっても、これに
対応させて凹面反射鏡3の直径を大きくすることによ
り、試料全体を一度に観測することもできる。また、凹
面反射鏡3の焦点距離も任意に設定できるが、原理上
は、焦点距離が長いほど検出性能が高まる。さらに、検
査精度を維持するため、凹面反射鏡3の研磨面精度は限
界値としてλ/4よりも良い方が望ましい。さらに、同
軸の放物面ミラーを用いる場合、斜めから入射させるこ
とに起因する非点収差、コマ収差等を除去することがで
きないので、F値を10以上として収差が極端に増大す
ることを防止する必要がある。【0044】 さらに、凹面反射鏡3と試料表面4aとの
間隔も任意に設定できる。ただし、この間を凹面反射鏡
3の焦点距離以下の範囲で相当短くした場合、照射光を
斜めから入射させる角度を大きくする必要が生じ、収差
の原因が増大する。なお、原理上、凹面反射鏡3の焦点
距離凹面反射鏡3と試料表面4aとの間隔が長いほど光
学系部分の検出性能(感度)が高まるが、装置の光学系
部分が大型化してしまうといった問題がある。【0045】 また、第1および第2実施例 で使用する副
反射鏡435、535の焦点距離も任意である。ただ
し、凹面反射鏡3との合成焦点距離を長くした方が、光
学系部分をコンパクトにしたままでその検出性能(感
度)を高めることができる。なぜなら、この合成焦点距
離の大きさに比例して試料表面4aの凹凸の検出能力が
高まるからである。また、副反射鏡435、535から
離れた位置に集光する方が、光源部2、検出装置7の配
置設計、遮光が簡単となる。【0046】 さらに、第5実施例で使用する凹面反射鏡
503は、軸外放物面ミラーであるが、ドーナッツ型の
同軸の放物面ミラーとすることもできる。この際、ドー
ナッツ型の放物面鏡の光軸と副反射鏡535の光軸とは
一致させる。【0047】 また 、ペリクルハーフミラー5と開口絞り
6との間に格子状フィルタを設けることができる。この
格子状フィルタは縞格子状の溝が形成されたものであっ
て、光を回折する働きをする。この格子状フィルタによ
って比較的大きな散乱角をもって散乱された光が開口絞
り6の開口に導かれることになる。同様の目的を達成す
るため、格子状フィルタを用いずに、開口絞り6および
必要ならばCCD74を光軸に対して偏心させるように
してもよい。【0048】 さらに、上記実施例の検査装置では、CC
D74で観測するものとしたが、スクリーンやカメラあ
るいは肉眼で観測するような光学系としてもよい。さら
に、CCD74のかわりにフォトマルなどの光電管を用
いてもよい。【0049】 また 、CCD74から入力したビデオ信号
に含まれる映像信号(原映像信号)を微分し、得られた
微分信号と原映像信号とを加算して新たな映像信号とす
るなどの微分処理によって、微弱なコントラスト差を強
調して映像表示することができる。さらに、加算された
新たな映像信号の輝度を任意に設定可能な輝度調整回路
を設けることもできる。この輝度調整により、例えば凹
凸部等の輪郭部分の内側の状態や輪郭部分自体を観察す
る場合、映像を見易い輝度で観察することができること
となる。【0050】 さらに、上記実施例の検査装置では、開口
絞り6としてアイリス絞り等を用いたが、固定的な円形
開口部が設けられた開口絞りを設け、この開口絞りを光
軸方向に移動させるようにして使用するようにしてもよ
い。【0051】 また 、上記実施例の検査装置では、後像空
間焦平面に対応する位置そのものに開口絞り6を設けた
が、その設置位置は後像空間焦平面に対応する位置の近
傍であってもよい。【0052】 さらに、上記実施例の検査装置では、一組
の光源部2、凹面反射鏡3および検出装置7を用いて検
査装置を構成しているが、さらに別の一組以上の光源
部、凹面反射鏡および検出装置を併設して検査装置を構
成することができる。さらに、試料表面4aの局所を観
測する等の場合には、新たな凹面反射鏡にかえて、照射
光の平行化と反射光の集束のため小径で高精度のコリメ
ートレンズを用いることもできる。この場合、凹面反射
鏡3からの照射光が投影される位置と、別設のコリメー
トレンズからの照射光が投影される位置との間でチルト
ステージ33を移動させる必要を生じる。或いは、一組
の光源部2、凹面反射鏡3および検出装置7と、別の一
組の光源部、凹コリメートレンズおよび検出装置とを必
要に応じてチルトステージ33に対向させる必要が生じ
る。 【0053】 【発明の効果】本発明によれば、副反射鏡を設け、前記
照射光を前記副反射鏡で角度を付けて反射させて前記凹
面反射鏡に導いているので、凹面反射鏡と試料表面との
間にハーフミラー等の光路偏向用の障害物を配置する必
要がなくなり、試料表面の2次元的状態に対応する良好
な明暗パターンを得ることができる。しかも、凹面反射
鏡に対する光源側の照射光の光路と凹面反射鏡に対する
試料側の照射光の光路とが比較的近接した状態で折り重
なる構造となっているので、検査装置を小型なものと
し、なおかつ凹面反射鏡と試料表面との間の距離(ワー
クディスタンス)を凹面反射鏡の焦点距離程度までに簡
易に長くすることができる。 【0054】 さらに、前記副反射鏡に入射する前記照射
光の光路と、前記凹面反射鏡から出射して前記試料表面
に入射する照射光の光路とをほぼ平行としたので、試料
を載置すべきステージ側でなく凹面反射鏡側に開口絞り
や光源を配置することができるので、検査装置を比較的
小型に保ったままで、試料載置用のステージ、開口絞
り、光源等の装置配置の自由度を増すことができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
It relates to inspection equipment for dimensional observation, such as
Suitable for detecting indices formed on the sample surface.
It relates to an inspection device. [0002] 2. Description of the Related Art A mirror surface used for manufacturing a semiconductor integrated circuit.
Surface condition of wafer, etc. (undulation, dimple, protrusion, wash
Inspection equipment to detect poor cleaning or buff damage)
Conventionally, inspection devices using schlieren optical systems have been known.
Have been. [0003] Schlieren light used in this inspection device
In the scientific system, changes in the refractive index and reflectivity due to irregularities on the sample surface
Is one of the typical optical systems that expresses the difference between light and dark. This
Optical system parallels the irradiation light from a point light source with a lens.
Into a light beam, and the parallel light beam is applied to the sample surface from its normal direction.
Illuminate, focus the reflected light with a lens, and then
Scattered light by the knife edge installed in the spatial focal plane
Some parts are cut off, and behind it
And observe the reflected image with the naked eye or a camera.
It is a thing. According to this optical system, the sample surface has irregularities.
When this occurs, light is scattered in that area.
The part hitting the if edge is cut off and reaches the observation area.
Absent. As a result, behind the knife edge, the knife
The part corresponding to the scattered light blocked by the edge is darkened,
Other parts become relatively bright. This light and dark pattern
Corresponds to the surface condition of the sample.
The surface condition of the sample can be observed from the sample. Incidentally, by the way, this Schlieren
In the optical system, all scattered light components are
If the light intensity is large, the whole
To reduce the amount of light to create a light and dark pattern
To make observations.
Light and darkness
There is a problem that turns are extremely difficult to see. On the other hand, in the Schlieren optical system,
Slightly shift the focus without setting the knife edge.
And (by focusing on the schlieren light
It is the same as when no knife edge is provided in the academic system. ),
Observe the surface condition of the sample in a place with relatively high contrast
There is also known an inspection apparatus for performing the inspection. [0007] However, these conventional techniques
The inspection apparatus has the following problems. That is, the former schlieren optical system is used.
Inspection equipment used to inspect the surface of the sample behind the knife edge
Although it is possible to create a light and dark pattern according to the condition, this light and dark pattern
Light that was not blocked by the knife edge
Contrast is still low because of many components. Ma
The area that can be observed behind the knife edge is
Part and not the entire sample surface.
In order to observe the state of the body, the sample should be taken once around the optical axis.
Must be turned over. On the other hand, as in the latter inspection device, the observation point is
When moving in the axial direction, almost no scattered light is blocked.
The contrast is extremely low, and
Although it is possible to roughly determine the area where
How much depth and height they have
There was a problem that can not be. The present invention has been made in view of the above points.
The state of the sample surface in real timeAccurate observations and equipment distribution
High degree of freedomFor the purpose of providing inspection equipment
I have. [0011] Means for Solving the Problems In order to achieve the above object,
The inspection apparatus of the inventionThe irradiation light from the point light source is converted into a parallel light flux.
To the sample surface and return from the sample surface.
Mirror that focuses reflected light, and the back of the concave mirror
Located at or near the position corresponding to the image space focal plane
To observe the surface condition of the sample
Inspection apparatus, wherein the point light source and the concave reflecting mirror
A convex sub-reflector is provided in the optical path between
The light is reflected at an angle by the reflector and guided to the concave reflector.
Optical path of the irradiation light incident on the sub-reflector,
Irradiation light emitted from the concave reflecting mirror and incident on the sample surface
Characterized in that the optical path is almost parallel to.[0012] According to the above means, the reflected light from the sample surface
Of the return light reflected in the direction opposite to the incident direction,
The position corresponding to the rear image space focal plane of the concave reflecting mirror or its position
After passing through the aperture stop located in the vicinity, in the other direction
Most of the reflected scattered light is
Throat is cut off. Therefore, behind the aperture stop,
Two-dimensional by the above-mentioned return light of the reflected light from the material surface
A bright and dark pattern is formed. This light and dark pattern
It reflects the state of sample surface irregularities, reflectance, etc.
Measure the two-dimensional state of the sample surface by measuring the light and dark patterns.
Sometimes it can be observed. In this case, focus on the sample
In addition to being able to observe along with the aperture stop, almost
Since most of them can be removed, the sharpness of the resulting light and dark patterns
Will be significantly improved. In addition, illumination from a point light source
Light that guides the emitted light to the sample surface and focuses the reflected light from here
Since a concave reflecting mirror is used as the
Compared to using torens, a relatively large radius
The area can be easily observed with low aberration and the inspection equipment
The arrangement can be inexpensive.[0013] Also,A sub-reflector is provided, and the irradiation light is
The light is reflected at an angle by the sub-reflector and guided to the concave reflector.
BecauseHalf the distance between the concave reflector and the sample surface
There is no need to place obstacles for light path deflection such as
Good light / dark pattern corresponding to the two-dimensional state of the sample surface
Can be obtained. Moreover, for concave reflectors
Light path of illumination light on the light source side and illumination of the sample side on the concave reflecting mirror
A structure in which the optical path of the emitted light is folded relatively close to each other
The inspection equipment is small, and
Distance between concave reflector and sample surface (work distance
Simply increase the distance to about the focal length of the concave reflector.
be able to.[0014] further,The irradiation incident on the sub-reflector
The optical path of light, and the surface of the sample emitted from the concave reflecting mirror
Since the optical path of the irradiation light incident on thesample
Aperture on the concave reflector side, not on the stage side where
And light sources can be arranged, making inspection equipment relatively
The stage for mounting the sample and the aperture stop
Thus, the degree of freedom in arranging devices such as light sources can be increased.[0015] DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, an inspection apparatus according to the present invention will be described.Reference exampleAbout
Will be explained.[0016] Figure 1Reference exampleThe inspection equipment is shown
You. Briefly describing this device, the light below the drawing
Irradiation light emitted from the source unit 2 is reflected by a concave reflecting mirror 3 above the drawing.
After being reflected by and once converted to a parallel light flux,
The normal direction is applied to the surface 4a of the sample 4 (hereinafter referred to as the sample surface).
Irradiated from direction. The reflected light from the sample surface 4a is
The light travels in the opposite direction to the irradiation light and is reflected again by the concave reflecting mirror 3.
And the optical path on the irradiation light side by the pellicle half mirror 5
After reflecting (reflecting to the left in the drawing)
An aperture stop 6 is set inside the mirror 3 at a position corresponding to the rear image space focal plane.
The image is detected as an image by the detection device 7 which stores the data.[0017] Brief description of the operation of this device
And the presence of the aperture stop 6 in the detection device 7, the sample table
Most of the scattered light not reflected in the normal direction on the surface 4a
The sample surface is blocked behind the aperture stop 6
4a, the return light (specular reflection light) reflected in the normal direction
A clear image is formed. The light and shade of this image
The turn reflects the state of the irregularities on the sample surface 4a.
Observe the image output of the detection device 7
With this, the two-dimensional change of the minute change of the state of the sample surface 4a
The distribution can be observed. In this case, the parallel
The concave reflector 3 is used for focusing and focusing the reflected light.
So if you are using a collimating lens instead
By comparison, even if the sample surface 4a is relatively large
The whole can be easily observed with low aberration, and
The cost of the optical system portion of the inspection device can be reduced.[0018] Then, in FIG.Reference exampleInspection equipment
This will be described in detail.[0019] The light source unit 2 has a 100 W or 150 W
A log lamp 21 is used as a light source. halogen
The output of the lamp 21 is controlled by a DC power supply 22.
Have been. Light emitted from the front of the halogen lamp 21
Is a pinhole having a diameter of 2 mm by the condenser lens 24.
The light is condensed on a rule 25. From behind the halogen lamp 21
Outgoing light is also a dichroic mirror that is an elliptical reflector
After passing through the condenser lens 24,
Projected onto the pinhole 25. This pinhole 25
Is a point light source for illuminating light to illuminate the sample surface 4a.
You. Each of the pinholes 25 is located at
Turret-shaped wavelength selective filter with seed interference filter
A light source 27 for illuminating the sample surface 4a.
It is possible to appropriately change the wavelength of light. This wavelength selection
Filter 27 is used to adjust the sensitivity of the optical system of the inspection device.
The peak-to-valley of the irregularities on the sample surface 4a is small.
In this case, a region having a short wavelength is selected.[0020] Irradiation emitted behind the halogen lamp 21
Component of light that has passed through dichroic mirror 26
Is detected by the photodiode 28. Photodio
The photocurrent detected by the driver 29 of the
Is fed back as a control signal of the
It is used to keep the brightness of the lamp 21 constant.[0021] Of the irradiation light from the halogen lamp 21,
What is condensed on the pinhole 25 and passes through it is light
Pellicle with a diameter of 50 mm inclined 45 ° to the axis
After passing through the aperture mirror 5 and passing through the aperture 31,
The light enters the concave reflecting mirror 3. The concave reflecting mirror 3 includes a light source unit
2 from the pinhole 25 into a parallel light beam
The light is incident on the sample surface 4a. That is, this concave reflecting mirror
Reference numeral 3 denotes a pin light source which is a point light source at the position of the focal plane in the front image space.
It is installed so that the opening of the ruler 25 is located. Concave
The reflecting mirror 3 is a coaxial parabolic mirror having an effective diameter φ of about 1
00 mm and the focal length f is 1000 mm. Ma
The optical axis of the concave reflecting mirror 3 is slightly inclined with respect to the vertical axis.
And the light of the irradiation light incident on the concave reflecting mirror 3 from the light source unit 2
The axis forms an angle θ / 2 with respect to the optical axis of the concave reflecting mirror 3,
Irradiation light emitted from the concave reflecting mirror 3 and incident on the sample surface 4a
Also forms an angle θ / 2 with the optical axis of the concave reflecting mirror 3.
You. Therefore, the optical axis of the irradiation light incident on the concave reflecting mirror 3
And the optical axis of the irradiation light emitted from the concave reflecting mirror 3 has an angle θ
Make Note that this angle θ causes aberration, and
In some cases, the layout of the inspection equipment becomes difficult as the size increases
Therefore, it is necessary to set it in the range of 0 ° to 20 °.
In the embodiment, θ = 5 °.[0022] The plane on which the parallel light beam from the concave reflecting mirror 3 is incident
The plate-shaped sample 4 is placed on the tilt stage 33.
You. The tilt stage 33 tests the parallel light flux of the irradiation light.
The inclination of the sample 4 so that it is perpendicularly incident on the sample surface 4a.
adjust. The reflected light reflected on the sample surface 4a becomes concave again.
The beam diameter is reduced by entering the surface reflecting mirror 3. At this time,
Large scattering from the sample surface 4a by the aperture 32
The reflected light at the corner is cut. The sample 4 on which the sample 4 was placed
Between the tilt stage 33 and the light source unit 2 and the detection device 7
Is provided with a shielding plate 8 for preventing stray light.[0023] The beam diameter is reduced by being reflected by the concave reflecting mirror 3.
The reflected light enters the pellicle half mirror 5 and is directly reflected.
The light is deflected in the angular direction and is branched from the optical path of the incident light. this
In this case, the pellicle half mirror 5 is made of an extremely thin film.
Thus, the effect of the ghost light is almost negligible.[0024] Reflection deflected by pellicle half mirror 5
Light enters a camera lens 72 provided in the detection device 7.
You. This camera lens 72 is a zoom lens.
And a focal length of 10 to 100 mm (F / 1.
4) and 9.5-152mm (F / 1.8)
Can be used. Collection inside camera lens 72
An aperture stop 6 is arranged at the light position. That is,
The aperture stop 6 corresponds to the rear image space focal plane of the concave reflecting mirror 3.
It will be located at the position. Therefore, the sample table
Most of the scattered light scattered by the surface 4a
Is shut off by This aperture stop 6 has an aperture composed of 10 blades.
By moving the movable adjustment unit with the iris diaphragm, its circular shape
The diameter of the opening can be changed continuously. This
By changing the diameter of the circular opening of the
(Swell inspection, dimple inspection, scratch inspection, etc.)
A suitable light image is obtained.[0025] Light from the camera lens 72 is twice as large
Of 512 × 512 pixels through the extender lens 73
The image is projected on the CCD 74. Image signal from CCD 74
Is once converted to an electrical signal and processed by a suitable signal processor.
After processing, the monitor (shown
Are displayed one after another. Image projected on CCD 74
Is a two-dimensional light / dark pattern corresponding to the state of the sample surface 4a.
It has become.[0026] More specifically, the image projected on the CCD 74 is
The light and dark pattern of the image to be obtained is the reflected light from the sample surface 4a.
Out of the aperture stop 6
It is. That is, the light is reflected on the sample surface 4a in the normal direction.
Most of the unscattered light is blocked by the aperture stop 6.
Is returned and is reflected on the sample surface 4a in the normal direction.
Light passes through the aperture stop 6. Moreover, such a return
Projected at each position in the light-dark pattern composed of light.
The light to be emitted corresponds to each position of the sample surface 4a on a one-to-one basis.
It has become. Therefore, it is projected on the CCD 74
The light and dark pattern of the image is very small, such as irregularities on the sample surface 4a.
It reflects the change, and the image
By observing the force, a minute
Observing the two-dimensional distribution of change accurately in real time
Wear.[0027] In this case, collimation of the irradiation light and focusing of the reflected light
Use a concave reflector 3 instead of a collimator lens
Chromatic aberration like a collimator lens
Does not occur at all. Also, as in the case of a collimator lens,
Since there are no multiple refraction surfaces or unnecessary reflection surfaces in
Aberration is reduced. In addition, the collimator lens is
Processing is complicated due to the large number of elements, and generally expensive
However, reflecting mirrors are relatively inexpensive, especially for large-diameter
The cost of the optics part of the material inspection equipment effectively
be able to.[0028] FIG. 2 shows the first embodiment. Inspection equipment shown
I have. This device isReference example devicePellicle Half Mira
Sub-reflector 435, which is a hyperbolic convex mirror,
And the arrangement of the light source unit 2 and the detection device 7 is changed.
You.[0029] The sub-reflector 435 is slightly inclined from horizontal
Of the irradiation light entering the sub-reflecting mirror 435 from the light source unit 2
The optical axis forms an angle θ / 2 with the optical axis of the sub-reflector 435.
Then, the light exits the sub-reflecting mirror 435 and enters the concave reflecting mirror 3.
The optical axis of the irradiation light also has an angle θ with respect to the optical axis of the sub-reflection mirror 435.
/ 2. Therefore, the sub-reflector 435 from the light source 2
The optical axis of the irradiation light incident on the surface and the concave mirror 3
4a are parallel to the optical axis of the incident light
I have. By providing the sub-reflecting mirror 435 in this way, the concave surface
Since the light source unit 2 and the detection device 7 can be arranged on the reflecting mirror 3 side,
While keeping the optical system of the inspection device relatively small,
Not only the source unit 2 and the detection device 7, but also the tilt stage 33, etc.
The degree of freedom of arrangement can be increased. The effect of stray light
In order to prevent the occurrence of light, a shield 431 having an aperture is
2 and the detection device 7.[0030] FIG. 3 shows a second embodiment. Inspection equipment shown
I have. This device isApparatus of the first embodimentConcave reflector 3
The sub-reflector 435 is modified.[0031] Irradiation light from the light source unit 2 is a pellicle half
Sub-reflector 5 which is deflected by mirror 5 and is a hyperbolic convex mirror
It was incident on the periphery of 35 (right end in the drawing) and was reflected here
After that, it is incident on the concave reflecting mirror 503 of the off-axis parabolic mirror, and
Here, the light beam is converted into a parallel light beam and enters the sample surface 4a. This
In this case, the optical axes of the sub-reflecting mirror 535 and the concave reflecting mirror 503 are mutually
The secondary reflecting mirror 535 and the concave reflecting mirror 5
Since the aperture stop 6 is arranged on the optical axis 03,
Above, the irradiation light incident on the sample surface 4a is a perfect parallel light beam.
And the irradiation light emitted from the sample surface 4a is
It is perfectly focused at one point at the center of the aperture of the aperture stop 6. Was
However, the optical axis of the irradiation light incident on the sample surface 4a and the light source unit 2
And the optical axis of the detection device 7 is no longer strictly parallel,
Adjustment becomes difficult.[0032] FIG. For your reference,Inspection device of FIG.Light of
This shows a model of the academic system. Let the focal length of the concave reflecting mirror 503 be f
1 and the focal length of the sub-reflector 435 is f2.
Assuming that the distance between the reflecting mirrors is d, the composite focal length as a whole
f is f = f1 · f2 / (f1 + f2−d). What
The image distances of the sub-reflector 435 on the left and right in the drawing are p and p '.
In this case, the focal length f2 of this sub-reflector 435 = p.p '
/ (P-p ') and its eccentricity e = p + p' / (p-
p '), and its major radius a = (p-p') / 2
You.[0033] Here, for approximation,
Think. The radius of curvature of the concave reflecting mirror 503 is represented by r1 (-).
When the radius of curvature of the sub-reflector 435 is r2 (-),
Considering the relation f1 = r1 / 2, f2 = -r2 / 2,
The condition for obtaining a real image is (r1 -2d) .r2 / 2 (r
1−r2−2d)> 0. Here, considering r2 <0
Then,-(r1) / 2> -d>-(r1 / 2) + (r2
/ 2)-(2 / r1)> (1 / f)> 0.[0034] The present invention has been described with reference to specific examples.
However, the present invention is not limited to such an embodiment.
And various modifications are possible without changing the gist.
Needless to say, there is.[0035] In the inspection device of the above embodiment, , Pellicle her
Mirror 5 is arranged between the light source unit 2 and the concave reflecting mirror 3
As described above, the pellicle half mirror 5 is recessed.
It can be arranged between the surface reflecting mirror 3 and the sample 4. This
, The diameter of the pellicle half mirror 5 is
2, that is, if it is not larger than the diameter of sample 4,
Quality images cannot be obtained.[0036] Further, in the inspection apparatus of the above embodiment, the light source
When using the halogen lamp 21 as the light source of the unit 2
As described above, a xenon lamp was used as a light source.
It can also be used. What to use as the light source
It is determined by the properties of the inspection object (sample 4). example
If the reflectance is relatively high, such as a semiconductor wafer,
If you are testing a halogen lamp or xenon
Any of the lamps may be used,
When inspecting objects with relatively low reflectance, such as plates
Use a high-brightness xenon lamp.
No. Therefore, depending on the nature of the inspection object,
You may make it the structure which can be changed suitably.[0037] Also In the inspection apparatus of the above embodiment, the light source unit
2 when condenser lens 24 is incorporated
As described above, the configuration excluding the condenser lens 24 is adopted.
Can also be. In this case, one focus of the elliptical reflector 26 is
Halogen lamp 21 is installed at the point and focuses on the other side
A pinhole 25 is provided. As a result, the elliptical mirror
Due to the nature, the light reflected by the elliptical reflector 26 is
And a point light source is placed at this focusing point.
It becomes the same state as. The elliptical reflector 26 is replaced with
Alternatively, a parabolic reflector may be used. In this case
The light exiting the parabolic reflector travels parallel to its optical axis.
Therefore, a separate collimating lens is
The lens should focus on the pinhole 25.
Just do it.[0038] further The light source unit 2 other than the above
Do not use glass 228a, 228b
Directly from the exit end side of the fiber 229 to the concave reflecting mirror 3.
A type that emits light can also be used.[0039] Also In the inspection apparatus of the above embodiment, a point light source
The pinhole 25 was used for formation, but this was slipped.
Can also be. In this case, the irradiation light from the light source
The emission angle can be widened.[0040] Further, in the inspection apparatus of the above embodiment, the wavelength
When an interference filter is used as the selection filter 27,
As described above, the wavelength selection filter 27 is, for example, a color filter.
A glass filter can also be used. Also, wavelength selection
The filter 27 is not an essential element,
Between the pellicle half mirror 5 and the concave reflecting mirror 3
Is also good.[0041] Also In the inspection apparatus of the above embodiment, the wavelength selection
Although the case where only the selection filter 27 is used has been described,
Together with the wavelength selection filter 27 or the wavelength selection filter
Instead of the filter 27, an ND filter may be provided. N
D filter dims without changing spectral characteristics of incident light
It is used for the purpose. The dimming in this case is
This is necessary for detecting undulations on the sample surface 4a.
You. In the case of smooth surface changes such as undulations,
Since the specular reflection component of light becomes extremely large, the sample surface 4a
If the brightness of the image is too high and the light is not
This is because observation becomes too difficult. In this case, c
The logen lamp 21 may be replaced with a lamp with low luminance.
However, the work is simpler with the ND filter.[0042] Further, in the inspection apparatus of the above embodiment, the
The half mirror 5 is used.
Edge type flat beam splitter can be used.
Wear. In this case, the position between the two planes of the plate beam splitter is
A certain minute angle α is provided. This allows the flat beam split
Ghost light generated by reflection from the transmission surface of the
From the optical path of the necessary reflected light reflected by the reflective surface of
Can be prevented from being detected in the detecting device 7.
You.[0043] Also In the inspection apparatus of the above embodiment,
The diameter and the focal length of the projection mirror 3 are set to 100 mm and 100 mm.
0 mm, but is not limited to this.
Concave reflectors of various diameters and focal lengths depending on the application of the device
3 can be used. For example, large diameter (~ 1000
mm) for liquid crystal devices etc.
By correspondingly increasing the diameter of the concave reflecting mirror 3
Thus, the entire sample can be observed at once. Also concave
The focal length of the surface reflecting mirror 3 can be set arbitrarily, but in principle,
The detection performance increases as the focal length increases. In addition,
In order to maintain the inspection accuracy, the accuracy of the polished surface of the concave reflecting mirror 3 is limited.
It is desirable that the threshold is better than λ / 4. In addition,
When using a parabolic mirror with an axis,
And astigmatism, coma, etc. caused by
The aberration increases extremely when the F-number is set to 10 or more.
Need to be prevented.[0044] Further, the distance between the concave reflecting mirror 3 and the sample surface 4a is
The interval can also be set arbitrarily. However, a concave reflecting mirror
When the distance is considerably shortened within the focal length range of 3,
It is necessary to increase the angle of incidence from an oblique angle, and aberration
Causes increase. Note that, in principle, the focal point of the concave reflecting mirror 3
The longer the distance between the concave concave reflecting mirror 3 and the sample surface 4a, the more light
Although the detection performance (sensitivity) of the scientific system is improved, the optical system
There is a problem that the portion becomes large.[0045] Further, the first and second embodiments Vice used in
The focal lengths of the reflecting mirrors 435 and 535 are also arbitrary. However
The longer the combined focal length with the concave reflecting mirror 3 is,
Its detection performance (feeling
Degree) can be increased. Because this synthetic focal length
The ability to detect irregularities on the sample surface 4a increases in proportion to the size of the separation.
Because it increases. Also, from the sub-reflectors 435 and 535
It is better to collect light at a distant position.
Installation and shading are simplified.[0046] Further, a concave reflecting mirror used in the fifth embodiment
Reference numeral 503 denotes an off-axis parabolic mirror.
It can also be a coaxial parabolic mirror. At this time,
What is the optical axis of the nut-shaped parabolic mirror and the optical axis of the sub-reflector 535?
Match.[0047] Also , Pellicle half mirror 5 and aperture stop
6, a lattice filter can be provided. this
The lattice filter has a stripe lattice groove formed.
Work to diffract light. This lattice filter
Light scattered with a relatively large scattering angle
6 will be led to the opening. Achieve similar objectives
Therefore, the aperture stop 6 and the aperture stop 6
If necessary, make the CCD 74 eccentric to the optical axis.
May be.[0048] Further, in the inspection apparatus of the above embodiment, CC
It was assumed to be observed at D74.
Alternatively, an optical system for observing with the naked eye may be used. Further
Use a phototube such as a photomultiplier instead of the CCD74
May be.[0049] Also Video signal input from the CCD 74
Of the video signal (original video signal) contained in
Add the differentiated signal and the original video signal to create a new video signal
A small contrast difference by differential processing such as
Image can be displayed. In addition,
Brightness adjustment circuit that can arbitrarily set the brightness of a new video signal
Can also be provided. With this brightness adjustment, for example,
Observe the state inside the contour part such as a convex part and the contour part itself.
The video can be viewed at an easy-to-view brightness
Becomes[0050] Furthermore, in the inspection apparatus of the above embodiment,
Although an iris diaphragm or the like is used as the diaphragm 6, a fixed circular shape is used.
An aperture stop provided with an aperture is provided, and the aperture stop is
It may be used by moving it in the axial direction.
No.[0051] Also In the inspection apparatus of the above embodiment,
An aperture stop 6 is provided at a position corresponding to the focal plane.
However, its installation position is near the position corresponding to the back image space focal plane.
It may be beside.[0052] Further, in the inspection apparatus of the above embodiment, one set
Using the light source unit 2, the concave reflecting mirror 3 and the detecting device 7
A light source that constitutes the
Section, concave reflecting mirror, and detecting device
Can be achieved. Further, the local of the sample surface 4a is observed.
Measurement, etc., use a new concave reflector instead of
Small diameter and high precision collimation for collimating light and focusing reflected light
A lens can also be used. In this case, concave reflection
The position where the light from the mirror 3 is projected and the collimation
Tilt between the position where the illumination light from the lens is projected
It becomes necessary to move the stage 33. Or one set
Light source unit 2, concave reflecting mirror 3, and detecting device 7
Pair of light source, concave collimating lens and detector
It is necessary to face the tilt stage 33 as necessary.
You. [0053] According to the present invention,Providing a sub-reflector,
The irradiation light is reflected at an angle by the sub-reflecting mirror, and
Since the light is guided to the surface reflecting mirror, the concave reflecting mirror and the sample surface
An obstacle for optical path deflection such as a half mirror must be
Eliminates necessity, good for two-dimensional state of sample surface
A bright and dark pattern can be obtained. Moreover, concave reflection
Light path on the light source side for the mirror and for the concave reflecting mirror
Folds when the optical path of the irradiation light on the sample side is relatively close
The inspection system has a small size.
The distance between the concave reflecting mirror and the sample surface
Distance) to about the focal length of a concave reflector.
It can be easily lengthened. [0054] Further, the irradiation incident on the sub-reflector
The optical path of light, and the surface of the sample emitted from the concave reflecting mirror
Since the optical path of the irradiation light entering the
Aperture on the concave reflector side, not on the stage side where
And light sources can be arranged, making inspection equipment relatively
The stage for mounting the sample and the aperture stop
Thus, the degree of freedom in arranging devices such as light sources can be increased.

【図面の簡単な説明】 【図1】参考例の検査装置の概略構成図である。 【図2】第1実施例の検査装置の概略構成図である。 【図3】第2実施例の検査装置の概略構成図である。 【図4】図3の検査装置の光学系のモデルを示す図であ
る。 【符号の説明】 2 光源 3 凹面反射鏡 4a 試料表面 5 ペリクルハーフミラー 6 開口絞り 7 検出装置
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an inspection apparatus of a reference example . FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the inspection device of the first embodiment . FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an inspection device according to a second embodiment . FIG. 4 is a diagram showing a model of an optical system of the inspection device of FIG . 3 ; [Description of Signs] 2 light source 3 concave reflecting mirror 4a sample surface 5 pellicle half mirror 6 aperture stop 7 detector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/84 - 21/958 G02B 27/54 H01L 21/64 - 21/66 G01B 11/00 - 11/30 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 21/84-21/958 G02B 27/54 H01L 21/64-21/66 G01B 11/00-11 / 30

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 点光源からの照射光を平行光束として試
料表面に導くとともに、その試料表面から戻って来た反
射光を集束する凹面反射鏡と、その凹面反射鏡の後像空
間焦平面に対応する位置またはその近傍に配設された開
口絞りとを備え、試料の表面状態の観測をするための検
査装置であって、前記点光源と前記凹面反射鏡との間の
光路に凸面の副反射鏡を設け、前記照射光を前記副反射
鏡で角度を付けて反射させて前記凹面反射鏡に導き、前
記副反射鏡に入射する前記照射光の光路と、前記凹面反
射鏡から出射して前記試料表面に入射する照射光の光路
とをほぼ平行としたことを特徴とする検査装置。
(1) A concave reflector for guiding irradiation light from a point light source to a sample surface as a parallel light flux, and converging reflected light returning from the sample surface, and the concave surface thereof. An inspection device for observing a surface state of a sample, comprising: an aperture stop disposed at or near a position corresponding to a rear image space focal plane of a reflecting mirror, wherein the point light source and the concave reflecting mirror are provided. Providing a convex sub-reflector in the optical path between, and the irradiation light is reflected at an angle by the sub-reflection mirror and guided to the concave reflection mirror, and the optical path of the irradiation light incident on the sub-reflection mirror An inspection apparatus, wherein an optical path of irradiation light emitted from the concave reflecting mirror and incident on the sample surface is substantially parallel.
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