JP3613402B2 - Method and apparatus for imaging fine line width structure using optical microscope - Google Patents

Method and apparatus for imaging fine line width structure using optical microscope Download PDF

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本願発明は偏向光学顕微鏡に関し、さらに、その様な顕微鏡を操作して緻密な細片の配列の下方及びそれらの間の半導体基板を映像化する方法に関する。実施例においては、本願発明は共焦点走査型の偏向光学顕微鏡に関し、さらにその様な顕微鏡を操作して緻密な細片の配列の下方及びそれらの間の半導体基板を映像化する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
商業上重要な様々な操作において、光学顕微鏡を緻密な細片(0.7ミクロン以下の幅を持つ様な区域)の配列の下方及びそれらの間の半導体基板を映像化することに用いることが望まれていた。例えば、半導体製品を製造する際の微細なリソグラフィー段階の間に、基板上に堆積されたフォトレジストラインのある配列における1又は2以上のフォトレジストラインの幅を測定することが望ましい。典型的には、そのような構造は基板上の「1対1の緻密な配列ライン」(つまり、基板上で隣接して堆積されたライン間の空間がほぼ各ラインの幅と等しい構造)である。緻密なフォトレジストラインの配列に行われる測定は、孤立したライン幅の測定よりもより正確に微細なリソグラフィー工程を調べることにより行われる。
【0003】
緻密な配列(1対1緻密配列のような配列)が、約0.7ミクロン以下の幅を持つとすると、従来の光学顕微鏡はライン間にある基板から反射する光を受けとることはほとんどできないか又は全くできなかった。正確な線幅を測定することは、一旦ライン間の溝からの光信号を見失ってしまうと非常に困難である。このため、本願発明までは、半導体製造においては実際上0.7ミクロン以下の緻密な配列の線幅を測定するために電子顕微鏡の走査を用いざるをえなかった。
【0004】
本願発明の利点は、光学顕微鏡を改良して、本願発明により、その顕微鏡がライン幅の特徴を映像化できるような利便性及び経済性を提供する点にある。本願発明により改良できる光学顕微鏡の1つの型としては共焦点走査光学顕微鏡(CSOM)が知られている。ピンホールの配列を介して複数の試料を1点で1度に映像化するCSOMの第1の利点は、多くの他の光学顕微鏡よりも視界の深さが浅い点にある。従って、CSOMは高さ及び幅情報の両方を解像することができ、さらに、干渉が減少された波長により高さの異なる試料の(個別の)領域を映像化することができる。
【0005】
CMOSの例が、キノ(Kino)他に1990年5月22日付で発行された米国特許第4,927,254号、キノ(Kino)他に1991年6月11日付で発行された米国特許第5,022,743号およびジー・エス・キノおよびティー・アール・コール(G. S. Kino and T. R. Corle)による論文「共焦点走査光学顕微鏡検査」、フィジクス・トゥデイ(Physics Today)、42、55−62頁(1989年9月)に説明されている。
【0006】
後者の論文は、アークランプからの光が、回転する走査ニポー円盤(Nipkow disc)(多数の孔が、らせん状にドリルで孔を開けられ又は食刻された孔付き円盤)を介して伝わるCSOMを説明する。ニポー円盤の各々の照射された孔は試料上に映像化されるスポットを現す。試料から反射した光はその円盤を通過して戻って接眼レンズ又はカメラに到達する。試料上の多数の点は同時にニポー円盤を通過する光によって照射され、これにより、システムが非常に多数の共焦点顕微鏡として並列に効果的に作動する。試料は円盤が回転する間に走査され、回転するらせん状の孔パターンが試料を横切って照射された点パターンを掃引する。円盤が回転する間、システムは試料の実時間共焦点走査像を現す。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明は偏光光学顕微鏡を用いて緻密な細片の配列の下方(及びそれらの間)の半導体基板を映像化する方法及び装置である。細片は絶縁物又は他の材料(例えば、多結晶シリコン)から構成されている。本願発明は、半導体産業において用いられる一般的な基板(シリコン、多結晶シリコン、窒化珪素、BPSG,酸化シリコン及びアルミニウムのようなもの)上のフォトレジストラインの緻密な細片を映像化するとともに、他の種類の基板上の他の緻密な細片をも映像化する。
【0008】
本願発明の最適な実施例においては、本願発明の光学顕微鏡が偏光装置(光学照射を偏光するためのもの)、分析器(試料から反射した偏光された光がこの装置を通過して伝わる)、及び回転可能に取り付けられた遅延板(例えば、1/4波長板)を含み、遅延板は最適な方向に回転されていて、試料の検査領域内(そこでは試料は基板上に緻密な細片を有する)の基板から分析器を通過して伝達する光信号を強調(又は最大化)する。
【0009】
本願発明の最適な実施例においては、遅延装置は試料の近くに(偏光装置と試料との間において)置かれた1/4波長板であり、偏光装置からの直線状に偏光された放射の偏光軸線の試料上への投射は、試料の主たる直線状の形状に対して約45度の角度を形成する。1/4波長板の光学(遅速)軸線は試料の主たる直線状の形状に関して最適な角度(典型的な例としては約25度)の方向に向けられており、その方向において、1/4波長板は直線偏光照射を楕円偏光照射に変換し、この楕円偏光された照射は試料から反射されると偏光回転を受け、1/4波長板はその後試料から反射された楕円偏光照射を分析器によって伝達されることができるような向きに偏光された放射に変換する。
【0010】
本願発明に係る顕微鏡の遅延板が最適な方向に向けられ、顕微鏡が十分に短い波長の放射及び適切に選択された焦点距離を有する光学レンズを利用するものであれば、その顕微鏡は緻密で非常に狭い細片(各細片が0.7ミクロン又はそれ以下の幅を持つ)の下方及びそれらの間の基板を映像かすることができる。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本願発明に係る装置は、基板上に堆積された1(又はそれ以上)の細片からなる試料を映像化するのにも利用することができる。基板上に堆積された1つの細片のみを有する試料を映像化するためには、装置の可変遅延装置の遅延特性を制御して、細片に直ちに隣接した基板の領域から反射され、放射の遅延装置を通過した伝達を強調しなければならない。
【0012】
本願発明に係る方法は、緻密な絶縁物の細片(例えば、フォトレジスト細片)の下方又はそれらの間の基板を映像化するもので、分析器において、試料から反射され又はそれを通過して伝達され、偏光された放射を受け取る段階と、照射の経路に設けられた遅延板(例えば、1/4波長板)を最適な方向に回転して基板からの信号を強調する段階(つまり、試料の基板の検査対象の領域から分析器を通過して伝達された光信号を最大化する方向)とを含む。
【0013】
【実施例】
図1は、本願発明に係る、回転可能に取り付けられた遅延板を持つ実時間共焦点走査顕微鏡を示す。図1の光学顕微鏡は、ニポー円盤(Nipkow disc)1を軸線2の回りに回転させるモータ13を含む。光源3(アークランプ又は他の強光源)からの光は、集光レンズ5によって集束され、アパチャー9及びコリメートレンズ8を通過して伝達し、その後偏光器7によって偏光され、レンズ10によってビーム分割キューブ11に集束され、さらに、ビーム分割キューブ11によって円盤1に向けて反射される。円盤1に衝突した光の一部は円盤1の孔を通過して伝達し、その後視野レンズ26及びチューブレンズ15、遅延板17(1/4波長板である)及び対物レンズ19を通過して試料21に達する。
【0014】
遅延板17の外側の縁(又は板17が取付けられている部材)は歯車14と噛合する。ステップモータ12は歯車14を回転して軸線に対し、遅延板17を回転する。軸線22は試料21の表面とほぼ直交し、レンズ15、レンズ19及び板17の共通光軸となる。図1の実施例の変形として(以下に詳述するように)、板17は、光軸が試料の直交軸線22に対し非ゼロ傾斜角度で傾いた方向になるよう取付けられている。
【0015】
照射光の一部は試料21から反射してその後レンズ19、板17、レンズ15、レンズ26、円盤の孔の同一の位置を経由して戻り、そしてレンズ25を通過する。レンズ25を通過した反射した光の一部はその後ビーム分割キューブ11、分析器27及びレンズ31に伝達される。分析器27及びレンズ31を通過して伝達された偏光光は映像記録装置33(CCDカメラのようなカメラでよい)への入射光となる。又は、接眼レンズをその映像記録装置に置き換えてもよい。
【0016】
偏光器7、1/4波長板17及び分析器27は、ともに円盤1からの望ましくない反射からの干渉を減少させるように機能する。分析器27は、円盤1の上面から反射した光であって、1/4波長板17を通過して2回伝達しなかった反射光を遮る角度に向けられている。
【0017】
図2は、図1の試料の一部を拡大した側面の断面図である。図2に示すように、試料は基板100に堆積された緻密な1対1細片102を含む。各細片102はLにほぼ等しい幅を持ち、隣り合う細片102の間の各溝の幅もまた距離Lと等しい。細片102は絶縁材料又は他のいくつかの材料(例えば、多結晶シリコン)から構成することができる。実施例においては、細片102は基板100に堆積されたフォトレジストラインである。基板100は典型な例としては、シリコン、ガリウムひ素又は他の基板材料に堆積された、多結晶シリコン、窒化珪素、BPSG、酸化シリコン又は他の基板材料の薄いフィルムである。
【0018】
図3は図2の試料の一部の平面図である。本願発明によると、図3に示すように、遅延板17は、試料上の光学軸の投射「A」が、細片102の長手方向軸線に関して非ゼロの角度を向くまで、回転させられる。遅延板17の光学軸「A」はその速軸又は遅軸のいずれでもよい。
【0019】
再び図1を参照すると、実施例においては、偏光器7は、(システムから板17を除くとして)直線偏光された光照射が偏光器7から試料21に照射され、その偏光軸線が試料の主たる直線構造(細片102)に対し45度にほぼ等しい角度に向けられるように、傾けられ、1/4波長板17は、試料への(図3に示すように)その光学軸の投射「A」が、試料の主たる直線構造(細片102)に対する(図3に示すような)実験上求められた最適な角度「a」を向くように、傾けられる。最適な角度「a」は(0から90度の範囲において)、試料21の検査領域内の基板100から分析器27を経由して伝達された光信号を最大化する角度である。最適な角度「a」は試料の細片102の幅Lに依存するが、細片102及び基板100からなる材料の種類においては、典型的な例としては約25度である。
【0020】
最適な方向においては、1/4波長板17は偏光器7からの直線偏光照射を楕円偏光照射に変換し、その楕円偏光照射は試料21から反射されると偏光回転を受け、1/4波長板17は試料から反射された楕円偏光照射を分析器27によって伝達できる偏光照射に変換する。
【0021】
1/4波長板17の光学軸が、入射される直線偏光照射に対してほぼ45度に向けられてしまっていたとすると、そのときは、1/4波長板は直線偏光照射を円偏光照射に変換するであろうことを知るべきである。従来の偏光光学顕微鏡においては、試料は円偏光入射光を反射して円偏光の1/4波長板に戻すであろうと推測されており、また、そのような反射された円偏光照射は、1/4波長板を通過して伝達された後は純粋に直線偏光照射に再度変換されるであろうと推測されていた。しかし、現在においては、基板上に堆積された直線構造の緻密な細片を持つ試料は、反射とともに円偏光の入射光の偏光を概略偏光し、これにより、反射された照射は円ではなくて楕円偏光となることが認識されている。このため、本願発明の1/4波長板17の光学軸は、基板上に堆積された緻密な細片の直線構造を映像化する際には、直線偏光の入射光の偏光向きに対して45度とは異なる最適な角度に向けられている。
【0022】
図4においては、本願発明に係る顕微鏡は、ニポー円盤51を円盤軸線62の回りに回転させるモータ63を備える。光源53(ミラー53Aから反射された光源53からの光を含む)は、フィルター58Dを通過して伝達し、集光レンズ55によってピンホールアパチャーに集束されて孔が開けられた板56を通過し、その後、レンズ52、アイリス絞り54、予備偏光キューブ58A、ニュートラルフィルター58B、及びカラーフィルター58Cを経由して偏光ビーム分割キューブ57に伝達される。光源53はアークランプ又はその他の強度光源でもよい。
【0023】
図4の実施例において、キューブ57は、三角プリズム57A及び57B、これらの三角プリズム57A及び57Bの間に挟まれた絶縁フィルムインターフェース60並びに吸収層59を備える。層59は望ましくは構成要素57Bの後面に光学的に接合された黒色ガラスのシートである。
【0024】
キューブ57から照射された光の一部は、第2対物レンズ61を経由して円盤51に達し、円盤51の孔を通過して伝達し、その後、視野レンズ65、チューブレンズ67、遅延板69、補償板70及び対物レンズ71を通過して試料21に到達する。望ましくは、遅延板69は1/4波長板であり、ただし、本願発明の他の実施例においては第8波長板又は他の遅延板を用いることができる。試料21から反射した後、光はレンズ、71、構成要素69及び70、レンズ67、レンズ65、円盤51の孔の同一の位置並びにレンズ61を通過して伝達される。構成要素69を2度通過することによる回転されて偏光した後、この光はキューブ57の入射光となり、入射光の一部はフィルム60を通過し、構成要素57Bの表面を経由してキューブ57を出る。キューブ57を出た後、試料21からの偏光照射は、分析キューブ75、レンズ77、倍率制御器79及びカメラ中継レンズ80を経由してビデオカメラ83に到達する。本願発明の他の実施例においては、接眼レンズを映像を受信する装置(カメラ83の代わりに、又はカメラ83に追加して)として用いてもよい。
【0025】
1991年11月26日に発行された米国特許第5,067,985号は、図4に似た装置の実施例を説明しており(ただし、それは回転可能に取り付けられた遅延板69、モータ75及び歯車74を備えていない)、その実施例にはキューブ57の望ましい配置を含む。
【0026】
予備偏光キューブ58A、キューブ57、分析器75、及び遅延板69は、ともに以下の方法により、円盤51から望ましくない反射による干渉を減少するように機能する。キューブ57は、構成要素57Aの側面を出て円盤その側面に戻る照射光をブロックするように向けられている。従って、キューブ57は、構成要素58Aで予備偏光された照射光を偏光して試料21を照射するように機能し、さらに、試料21からの反射光を選択的に伝達する分析器としても機能する。
【0027】
分析キューブ75は、キューブ57を通過して伝達された光を受取り、試料21から反射された光を選択的に伝達する。ビーム分割キューブ57及び分析キューブ75の両者ともに、第2対物レンズ61とチューブレンズ77との間の平行化されたビーム通路に設けられている。
【0028】
第2対物レンズ61とチューブレンズ77との間の平行化されたビーム通路に設けられたビーム分割キューブ57は、ビーム分割キューブがニポー円盤と第2対物レンズ及び第2チューブレンズの両者との間に配置されている実施例に現れる色収差を実質的に減少させる。
【0029】
遅延板69の外側の縁は歯車94に噛合している。ステップモータ75は歯車74を回転してレンズ71及びレンズ67の光学的共軸に関して遅延板69を回転させる。
【0030】
図4の実施例においては、構成要素58A及び57が、望ましくは、(板69をシステムから除くとして)直線偏光された照射光がキューブ57から試料21に投射され、その偏光軸線が試料の主たる直線構造に対してほぼ45度の角度を向くように、向けられる。また、板69は1/4波長板であり、試料へのその光学軸の投影が、試料の主たる直線構造(細片102)に対して(図3にも示すように)実験的に求められた最適角度「a」であることが望ましい。そのような最適角度「a」は、試料21の基板100の検査領域からキューブ57を通過して伝達された光信号を最大化する(0から90度の範囲内の)角度である。まさに図1の実施例のように、その最適角度「a」は試料の細片102の幅Lに依存するが、基板材料は典型的な例として約25度となる。
【0031】
最適な方向においては、上記の実施例の1/4波長板69は、キューブ57からの直線偏光照射光を楕円偏光照射に変換し、その楕円偏光照射は試料21から反射すると偏光回転を受け、1/4波長板69は、反射された楕円偏光照射光を、偏光が直線偏光照射光の偏光に最も密接に整合して板69からキューブ57及び75の両方を通過して伝わることができるような照射光に変換する。
【0032】
本願発明に係る顕微鏡の遅延板が最適に傾けられて、顕微鏡が、十分に短い波長の照射光と適切に選択された焦点距離を持つ光学機器とを利用すると、顕微鏡は非常に狭い緻密な細片(各細片が0.7ミクロン又はそれ以下の幅を持つ)の下方又はそれらの間の基板を映像化することができる。
【0033】
図5は、本願発明の望ましい実施例に採用された、回転可能に取り付けられた遅延板の拡大断面図である。図5は、遅延板117、及び遅延板117を回転可能に保持する装置を示す。遅延板117は、その直交軸線Nが軸線122に対して角度Fで傾くように取り付けられており、このため、遅延板117の上面及び底面からの迷光反射が、遅延板117を通過し、試料から反射し、そして再び遅延板117を通過して伝わる照射光と干渉するのを防ぐことができる。角度Fは、本願発明の実施例においては、約3度に等しい。
【0034】
遅延板117が傾けられて取付けられると(つまり、遅延板117が図5に示すように角度Fの非ゼロ傾きで取付けられると)、遅延板117を通過して伝わるビームは、歯車115及び遅延板117が軸線122の回りを一体的に歳差運動をする。この歳差運動の影響は、補償傾斜角度に取付けられた第2伝達板128を設けることによって除去することができる。
【0035】
図5において、板128は、遅延板117の傾き角度と同じ大きさであるが、符号が逆であるように、取り付けられている。板117及び128は台124に固定されている。台124は、次に、リング状歯車115の中央オリフィスに取付けられており、これによって、台124の中央の長手方向軸線が歯車115の中央長方向軸線に整合する。板128は1/4波長板117の屈折率及び厚さと等しい材料で作ることができる(必要ではないが)。板128が板117と異なる厚さ又は屈折率を持つと、そのときは、板128の厚さ、屈折率及び位置は、ビームが板117及び128の他方を通過して伝達された結果として光軸から逸れてしまった後に、板117及び128の各々が、そのビームを図5の組み立て体を通過させてその組み立て体の光軸(図5における鉛直軸線122)に戻すように選択しなければならない。
【0036】
図5の組み立て体において、金属カバープレート120は、支持部材130の上面に固定的に取り付けられており、これにより、組み立てられたプレーと120及び部材130が組み立てられた構成要素115、124、117、128及び116を囲む。
【0037】
台118がプレート120の上面に取り付けられている。レンズハウジングを台118内に取り付けることが可能であり、レンズ(図1のレンズ15又は図4のレンズ67のようなもの)をレンズハウジング内に取り付けることが可能である。
【0038】
歯車115(望ましくは、ナイロンでできている)の外側の縁は、歯車114の歯と噛み合う歯の組を構成する。ステップモータ112が歯車114を駆動すると、歯車114の回転は次に構成要素115、119、及び124、プレート117及び128、並びにベアリング116からなる組み立て体を支持部材130に対して(図5の垂直軸線122の回りを)一体として回転する。ボールベアリング部材116の外側レースは部材130に載せられており、部材116の内側レースは支持部材130に対して小さな摩擦で自由に回転し、これにより、部材115、116、117、119、124及び128からなる組み立て体の全体が部材130と低い摩擦で回転することができる。
【0039】
ホール検出器ユニット126は、組み立て体がこのユニット126を回転させるときに、マグネット119(回転部材に固定的に取り付けられている)の周辺を検知する部材130のある位置に固定的に取り付けられている。ホール検出器126の出力は、マイクロプロセッサ(図示せず)にて処理され、これにより、歯車115(従って遅延板117)の初期の回転位置を明確にすることができる。システムが初期化されると、ステップモータ112は、ホール検出器ユニット126の出力が、歯車115が初期の位置にあることを示すまで、歯車115を回転するように作動することができる。図5の装置の変形においては、他の種類の検出器を用いて歯車115(従って遅延板117)の初期の回転位置を明確にすることができる。
【0040】
システムの初期化に続いて、ステップモータの駆動装置が、モータ112が(歯車115の初期の位置からの)歯車115を回転したステップ数を示す出力信号を発生する。この出力信号は、インターフェース回路(図示せず)においてデジタルデータ流れに変換され、そのデジタルデータはその後マイクロプロセッサ(図示せず)内で処理されて歯車115(従って遅延板117)の現在の回転位置を求める。
【0041】
本願発明の他の実施例は、光学軸の向きを機械的な回転によって変化させることができる回転可能に取付けられた遅延板よりも、固定的に取付けられた可変遅延板(その2重屈折は外部で生成された制御信号に応答して変化する)を採用する。図6は実時間共焦点走査顕微鏡を示しており、それは固定されて取付けられた可変遅延板17′を含む。図6の装置は図1の装置と同一であるが、ただし、図1の回転可能に取付けられた遅延板17、モータ12、及び歯車14は、(図6において)固定されて取付けられた可変遅延板17′及び駆動電圧信号を板17′に供給する電圧源18に置き換えられた点は除く。
【0042】
続く説明及び請求項において、「可変遅延器」という表現は、固定的に取り付けられた遅延器(その2重屈折率は外部で作られた制御信号に応答して変化する)と、回転可能に取り付けられ、固定された2重屈折率を持つ遅延板(その光学軸の向きは機械的に変更することができる)との両者を意味する。続く説明及び請求項において、「偏向特性」という表現は、遅延器を通過して伝達されるビームの偏向を求める遅延器の特性(速軸又は遅軸の向き、または2重屈折率のようなもの)を意味する。伝達されたビームの偏向は、遅延器の2重屈折率(遅延器がポッケルスセル又は液晶遅延器のようなものであれば)又は遅延器の光学軸のいずれかを変更することによって、変えることができる。
【0043】
図6において、可変遅延器17′は液晶可変遅延器(コロラドのロングモントのMeadowlark Optics社から入手可能であるPart No. LVR−0.7−STDのようなもの)、ポッケルスセル、又は商業上入手可能なものから選択された他の電子光学波長板を用いることができる。可変遅延器17′が電子光学波長板である実施例において、遅延器17′を通過して伝達された照射光の所望の偏向を電圧源18から可変遅延器17′を横切って印加された電圧を調整することによって達成することができる。
【0044】
本願発明の構造及び方法における種々の変形及び改造は、当業者には明白であり、本願発明の範囲及び精神から外れるものではない。本願発明を特定の望ましい実施例に関連して説明したが、請求項に記載の発明が特定の実施例に不当に限定されるべきではないことは理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明に係る実時間共焦点走査顕微鏡の第1実施例の簡略化した側面図である。
【図2】本願発明によって映像化できる種類の、基板上に堆積された緻密な1対1ライン構造を持つ試料の側面断面図である。
【図3】図2の試料の一部の平面図であり、本願発明に係る最適な実施例の遅延板の光学軸線の最適な方向を示す図である。
【図4】本願発明に係る実時間共焦点走査顕微鏡の第2実施例の簡略化した側面図である。
【図5】本願発明の最適な実施例に用いられる回転可能に取り付けられる遅延板の分解断面図である。
【図6】本願発明に係る実時間共焦点走査顕微鏡の第3実施例の簡略化した側面図である。
【符号の説明】
7 偏光器
17、69 遅延板
21 試料
27 分析器
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a deflection optical microscope and, more particularly, to a method of imaging such a microscope by operating such a microscope below a dense array of strips and between them. In an embodiment, the present invention relates to a confocal scanning deflection optical microscope, and further to a method of operating such a microscope to image a semiconductor substrate below and between dense strips.
[0002]
[Prior art]
In various commercially important operations, an optical microscope can be used to image a semiconductor substrate beneath and between arrays of dense strips (such as areas having a width of 0.7 microns or less). It was desired. For example, it may be desirable to measure the width of one or more photoresist lines in an array of photoresist lines deposited on a substrate during a fine lithography step in manufacturing a semiconductor product. Typically, such structures are “one-to-one dense array lines” on the substrate (ie, structures in which the space between adjacent deposited lines on the substrate is approximately equal to the width of each line). is there. Measurements made on a dense array of photoresist lines are made by examining the fine lithography process more accurately than measuring isolated line widths.
[0003]
If a dense array (such as a one-to-one dense array) has a width of about 0.7 microns or less, can a conventional optical microscope receive almost no light reflected from the substrate between the lines? Or it was not possible at all. Measuring the exact line width is very difficult once the optical signal from the groove between the lines is lost. For this reason, until the present invention, in the manufacture of semiconductors, scanning of an electron microscope had to be used in order to measure the line width of a dense array of 0.7 microns or less in practice.
[0004]
The advantage of the present invention is that the optical microscope is improved, and the present invention provides convenience and economy that the microscope can visualize the characteristics of the line width. One type of optical microscope that can be improved by the present invention is a confocal scanning optical microscope (CSOM). The first advantage of CSOM that images a plurality of samples at a time through a pinhole array is that the depth of field is shallower than many other optical microscopes. Thus, CSOM can resolve both height and width information, and can also image (individual) regions of samples of different heights at wavelengths with reduced interference.
[0005]
Examples of CMOS are U.S. Pat. No. 4,927,254 issued May 22, 1990 to Kino et al., U.S. Pat. No. 4,927,254 issued to Kino et al. 5,022,743 and the article “Confocal Scanning Optical Microscopy” by GS Kino and T. R. Corle, Physics Today, 42, 55-62 (September 1989).
[0006]
The latter paper describes a CSOM in which light from an arc lamp travels through a rotating scanning nippo disc (a perforated disc in which a number of holes are spirally drilled or etched). Will be explained. Each irradiated hole in the Nipo disk represents a spot that is imaged on the sample. The light reflected from the sample passes back through the disk and reaches the eyepiece or camera. Multiple points on the sample are illuminated by light passing through the Nipo disk at the same time, thereby effectively operating the system in parallel as a very large number of confocal microscopes. The sample is scanned as the disk rotates, and a rotating helical hole pattern sweeps the point pattern illuminated across the sample. While the disk rotates, the system presents a real-time confocal scan image of the sample.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention is a method and apparatus for imaging a semiconductor substrate below (and between) an array of dense strips using a polarizing optical microscope. The strip is made of an insulator or other material (eg, polycrystalline silicon). The present invention visualizes dense strips of photoresist lines on common substrates (such as silicon, polycrystalline silicon, silicon nitride, BPSG, silicon oxide and aluminum) used in the semiconductor industry, Other fine strips on other types of substrates are also imaged.
[0008]
In an optimal embodiment of the present invention, the optical microscope of the present invention is a polarizing device (for polarizing optical radiation), an analyzer (polarized light reflected from the sample is transmitted through this device), And a delay plate (eg, a quarter-wave plate) that is rotatably mounted, the delay plate being rotated in an optimal direction, and within the sample inspection area (where the sample is a dense strip on the substrate) The optical signal transmitted through the analyzer from the substrate (having the same) is enhanced (or maximized).
[0009]
In the most preferred embodiment of the present invention, the delay device is a quarter wave plate placed close to the sample (between the polarizing device and the sample), and the linearly polarized radiation from the polarizing device. Projection of the polarization axis onto the sample forms an angle of about 45 degrees with respect to the main linear shape of the sample. The optical (slow) axis of the quarter wave plate is oriented in the direction of the optimum angle (typically about 25 degrees) with respect to the main linear shape of the sample, in which direction the quarter wavelength The plate converts linearly polarized illumination into elliptically polarized illumination, and this elliptically polarized illumination undergoes polarization rotation when reflected from the sample, and the quarter-wave plate then receives the elliptically polarized illumination reflected from the sample by the analyzer. Converts radiation into an orientation that can be transmitted.
[0010]
If the microscope retardation plate according to the present invention is oriented in an optimal direction and the microscope uses an optical lens with sufficiently short wavelength radiation and a properly selected focal length, the microscope is dense and very The substrate below and between the narrow strips (each strip having a width of 0.7 microns or less) can be imaged.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The apparatus according to the present invention can also be used to image a sample consisting of one (or more) strips deposited on a substrate. In order to image a sample with only one strip deposited on the substrate, the delay characteristics of the variable delay device of the device are controlled so that it is reflected from the area of the substrate immediately adjacent to the strip, and the radiation The transmission that has passed through the delay device must be emphasized.
[0012]
The method of the present invention images a substrate below or between dense insulator strips (eg, photoresist strips) that is reflected from or passes through a sample in an analyzer. Receiving the polarized and transmitted radiation, and rotating a delay plate (e.g., a quarter wave plate) provided in the irradiation path in an optimal direction to enhance the signal from the substrate (i.e., A direction in which the optical signal transmitted through the analyzer from the region to be inspected on the sample substrate is maximized).
[0013]
【Example】
FIG. 1 shows a real-time confocal scanning microscope with a delay plate mounted rotatably according to the present invention. The optical microscope of FIG. 1 includes a motor 13 that rotates a Nipkow disc 1 about an axis 2. The light from the light source 3 (arc lamp or other strong light source) is focused by the condenser lens 5, transmitted through the aperture 9 and the collimating lens 8, then polarized by the polarizer 7, and beam split by the lens 10. The light is focused on the cube 11 and further reflected toward the disk 1 by the beam splitting cube 11. A part of the light colliding with the disk 1 is transmitted through the hole of the disk 1, and then passes through the field lens 26, the tube lens 15, the delay plate 17 (which is a quarter wavelength plate) and the objective lens 19. Sample 21 is reached.
[0014]
The outer edge of the delay plate 17 (or the member to which the plate 17 is attached) meshes with the gear 14. The step motor 12 rotates the gear 14 to rotate the delay plate 17 with respect to the axis. The axis 22 is substantially orthogonal to the surface of the sample 21 and serves as a common optical axis for the lens 15, the lens 19, and the plate 17. As a variation of the embodiment of FIG. 1 (as detailed below), the plate 17 is mounted so that the optical axis is in a direction inclined at a non-zero inclination angle relative to the orthogonal axis 22 of the sample.
[0015]
A part of the irradiation light is reflected from the sample 21 and then returns through the same position of the lens 19, the plate 17, the lens 15, the lens 26, and the hole of the disk, and passes through the lens 25. Part of the reflected light that has passed through the lens 25 is then transmitted to the beam splitting cube 11, the analyzer 27, and the lens 31. The polarized light transmitted through the analyzer 27 and the lens 31 becomes incident light to the video recording device 33 (which may be a camera such as a CCD camera). Alternatively, the eyepiece may be replaced with the video recording device.
[0016]
Polarizer 7, quarter wave plate 17 and analyzer 27 all function to reduce interference from unwanted reflections from disk 1. The analyzer 27 is directed to an angle that blocks light reflected from the upper surface of the disk 1 and that has not been transmitted twice through the quarter-wave plate 17.
[0017]
FIG. 2 is an enlarged side sectional view of a part of the sample shown in FIG. As shown in FIG. 2, the sample includes a dense one-to-one strip 102 deposited on a substrate 100. Each strip 102 has a width approximately equal to L, and the width of each groove between adjacent strips 102 is also equal to the distance L. The strip 102 can be composed of an insulating material or some other material (eg, polycrystalline silicon). Oite in the Examples, strips 102 is a photoresist line which is deposited on the substrate 100. Substrate 100 is typically a thin film of polycrystalline silicon, silicon nitride, BPSG, silicon oxide or other substrate material deposited on silicon, gallium arsenide or other substrate material.
[0018]
FIG. 3 is a plan view of a part of the sample of FIG. According to the present invention, as shown in FIG. 3, the retardation plate 17 is rotated until the projection “A” of the optical axis on the sample is oriented at a non-zero angle with respect to the longitudinal axis of the strip 102. The optical axis “A” of the delay plate 17 may be either the fast axis or the slow axis .
[0019]
Referring to FIG. 1 again, in the embodiment, the polarizer 7 irradiates the sample 21 with linearly polarized light irradiation (excluding the plate 17 from the system) from the polarizer 7 and its polarization axis is the main of the sample. The quarter-wave plate 17 is tilted so that it is oriented at an angle approximately equal to 45 degrees with respect to the straight structure (strip 102), and the quarter-wave plate 17 projects its optical axis onto the sample (as shown in FIG. 3) Is directed to the optimum experimentally determined angle “a” (as shown in FIG. 3) with respect to the main linear structure (strip 102) of the sample. The optimum angle “a” (in the range of 0 to 90 degrees) is an angle that maximizes the optical signal transmitted from the substrate 100 in the inspection region of the sample 21 via the analyzer 27. The optimum angle “a” depends on the width L of the sample strip 102, but is typically about 25 degrees for the type of material comprising the strip 102 and the substrate 100.
[0020]
In the optimum direction, the quarter wavelength plate 17 converts the linearly polarized light irradiation from the polarizer 7 into elliptically polarized light, and when the elliptically polarized light is reflected from the sample 21, it undergoes polarization rotation and becomes a quarter wavelength. The plate 17 converts the elliptically polarized light reflected from the sample into polarized light that can be transmitted by the analyzer 27.
[0021]
Assuming that the optical axis of the quarter-wave plate 17 is oriented at approximately 45 degrees with respect to the incident linearly polarized light, then the quarter-wave plate converts the linearly polarized light into circularly polarized light. You should know that it will convert. In a conventional polarizing optical microscope, it is speculated that the sample will reflect circularly polarized incident light back into the circularly polarized quarter wave plate, and such reflected circularly polarized illumination is 1 It was speculated that after being transmitted through a quarter wave plate, it would be converted back to purely linearly polarized radiation. At present, however, a sample with a fine strip of linear structure deposited on a substrate will substantially polarize the polarization of the circularly polarized incident light along with the reflection so that the reflected illumination is not a circle. It is recognized to be elliptically polarized. For this reason, the optical axis of the quarter wavelength plate 17 of the present invention is 45 with respect to the polarization direction of the linearly polarized incident light when imaging the linear structure of the dense strips deposited on the substrate. It is aimed at an optimal angle different from the degree.
[0022]
In FIG. 4, the microscope according to the present invention includes a motor 63 that rotates the Nipo disk 51 around the disk axis 62. The light source 53 (including the light from the light source 53 reflected from the mirror 53A) is transmitted through the filter 58D, and passes through the plate 56 which is focused on the pinhole aperture by the condenser lens 55 and perforated. Thereafter, the light is transmitted to the polarizing beam splitting cube 57 via the lens 52, the iris diaphragm 54, the preliminary polarizing cube 58A, the neutral filter 58B, and the color filter 58C. The light source 53 may be an arc lamp or other intensity light source.
[0023]
In the embodiment of FIG. 4, the cube 57 includes triangular prisms 57A and 57B, an insulating film interface 60 and an absorption layer 59 sandwiched between the triangular prisms 57A and 57B. Layer 59 is preferably a sheet of black glass optically bonded to the rear surface of component 57B.
[0024]
Part of the light emitted from the cube 57 reaches the disk 51 via the second objective lens 61 and is transmitted through the hole of the disk 51, and then the field lens 65, the tube lens 67, and the delay plate 69. The sample 21 passes through the compensation plate 70 and the objective lens 71. Desirably, the delay plate 69 is a quarter wave plate, although an eighth wave plate or other delay plate can be used in other embodiments of the present invention. After being reflected from the sample 21, the light is transmitted through the lens 71, the components 69 and 70, the lens 67, the lens 65, the same position of the hole in the disk 51 and the lens 61. After being rotated and polarized by passing through the component 69 twice, this light becomes the incident light of the cube 57, and part of the incident light passes through the film 60 and passes through the surface of the component 57B to the cube 57. Exit. After exiting the cube 57, the polarized light irradiation from the sample 21 reaches the video camera 83 via the analysis cube 75, the lens 77, the magnification controller 79 and the camera relay lens 80. In another embodiment of the present invention, the eyepiece may be used as a device for receiving an image (in place of the camera 83 or in addition to the camera 83).
[0025]
U.S. Pat. No. 5,067,985, issued on Nov. 26, 1991, describes an embodiment of the device similar to FIG. 4 (however, it is a rotatably mounted delay plate 69, motor 75 and gear 74), the embodiment includes a desired arrangement of cubes 57.
[0026]
The pre-polarization cube 58A, cube 57, analyzer 75, and retardation plate 69 all function to reduce interference due to unwanted reflections from the disk 51 in the following manner. The cube 57 is directed to block the illumination light that exits the side of the component 57A and returns to the side of the disk. Accordingly, the cube 57 functions to polarize the irradiation light preliminarily polarized by the component 58A to irradiate the sample 21, and further functions as an analyzer that selectively transmits the reflected light from the sample 21. .
[0027]
The analysis cube 75 receives the light transmitted through the cube 57 and selectively transmits the light reflected from the sample 21. Both the beam splitting cube 57 and the analysis cube 75 are provided in the collimated beam path between the second objective lens 61 and the tube lens 77.
[0028]
The beam splitting cube 57 provided in the collimated beam path between the second objective lens 61 and the tube lens 77 has a beam splitting cube between the Nipo disk and both the second objective lens and the second tube lens. The chromatic aberration appearing in the embodiment arranged in is substantially reduced.
[0029]
The outer edge of the delay plate 69 meshes with the gear 94. The step motor 75 rotates the gear 74 to rotate the delay plate 69 about the optical axis of the lens 71 and the lens 67.
[0030]
In the embodiment of FIG. 4, the components 58A and 57 preferably have linearly polarized illumination light projected from the cube 57 onto the sample 21 (assuming that the plate 69 is excluded from the system), whose polarization axis is the main axis of the sample. Oriented to face an angle of approximately 45 degrees with respect to the linear structure. Further, the plate 69 is a quarter wavelength plate, and the projection of its optical axis onto the sample is experimentally obtained (as also shown in FIG. 3) with respect to the main linear structure (strip 102) of the sample. The optimum angle “a” is desirable. Such an optimum angle “a” is an angle (in the range of 0 to 90 degrees) that maximizes an optical signal transmitted from the inspection region of the substrate 100 of the sample 21 through the cube 57. Just as in the embodiment of FIG. 1, the optimum angle “a” depends on the width L of the sample strip 102, but the substrate material is typically about 25 degrees.
[0031]
In the optimal direction, the quarter-wave plate 69 of the above embodiment converts the linearly polarized light from the cube 57 into elliptically polarized light, and the elliptically polarized light undergoes polarization rotation when reflected from the sample 21, The quarter wave plate 69 is able to transmit the reflected elliptically polarized illumination light from the plate 69 through both cubes 57 and 75 with the polarization most closely matched to the polarization of the linearly polarized illumination light. Converts to irradiating light.
[0032]
When the microscope retardation plate according to the present invention is tilted optimally and the microscope uses sufficiently short wavelength illumination light and an optical instrument with an appropriately selected focal length, the microscope is very narrow and dense. The substrate below or between the strips (each strip having a width of 0.7 microns or less) can be imaged.
[0033]
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a rotatably mounted delay plate employed in a preferred embodiment of the present invention. FIG. 5 shows a delay plate 117 and a device for holding the delay plate 117 rotatably. The delay plate 117 is mounted such that its orthogonal axis N is inclined with respect to the axis 122 at an angle F. For this reason, stray light reflection from the top and bottom surfaces of the delay plate 117 passes through the delay plate 117 and the sample It is possible to prevent interference with the irradiation light reflected from and transmitted again through the delay plate 117. The angle F is equal to about 3 degrees in the embodiment of the present invention.
[0034]
When the delay plate 117 is tilted and mounted (that is, when the delay plate 117 is mounted with a non-zero tilt of angle F as shown in FIG. 5), the beam transmitted through the delay plate 117 is transmitted through the gear 115 and the delay. The plate 117 precesses about the axis 122 as a unit. The effect of this precession can be eliminated by providing a second transmission plate 128 attached to the compensating tilt angle .
[0035]
In FIG. 5, the plate 128 has the same size as the inclination angle of the delay plate 117, but is attached so that the sign is reversed. The plates 117 and 128 are fixed to the base 124. The pedestal 124 is then attached to the central orifice of the ring gear 115 so that the central longitudinal axis of the pedestal 124 is aligned with the central longitudinal axis of the gear 115. The plate 128 can be made of a material equal to the refractive index and thickness of the quarter wave plate 117 (although not necessary). If the plate 128 has a different thickness or refractive index than the plate 117, then the thickness, refractive index, and position of the plate 128 will change as a result of the beam being transmitted through the other of the plates 117 and 128. After having deviated from axis , each of plates 117 and 128 must be selected to pass the beam through the assembly of FIG. 5 back to the optical axis of the assembly (vertical axis 122 in FIG. 5). Don't be.
[0036]
In the assembly of FIG. 5, the metal cover plate 120 is fixedly attached to the upper surface of the support member 130, whereby the assembled plate 120 and the components 115, 124, 117 in which the member 130 is assembled. , 128 and 116 are enclosed.
[0037]
A base 118 is attached to the upper surface of the plate 120. A lens housing can be mounted in the pedestal 118 and a lens (such as lens 15 in FIG. 1 or lens 67 in FIG. 4) can be mounted in the lens housing.
[0038]
The outer edge of the gear 115 (preferably made of nylon) constitutes a set of teeth that mesh with the teeth of the gear 114. When the step motor 112 drives the gear 114, the rotation of the gear 114 then causes the assembly of components 115, 119, and 124, plates 117 and 128, and the bearing 116 to move relative to the support member 130 (vertical in FIG. 5). Rotate as a unit (around the axis 122). The outer race of the ball bearing member 116 rests on the member 130, and the inner race of the member 116 is free to rotate with little friction against the support member 130, so that the members 115, 116, 117, 119, 124 and The entire assembly of 128 can rotate with the member 130 with low friction.
[0039]
The Hall detector unit 126 is fixedly attached to a position of the member 130 that detects the periphery of the magnet 119 (fixedly attached to the rotating member) when the assembly rotates the unit 126. Yes. The output of the Hall detector 126 is processed by a microprocessor (not shown), which can clarify the initial rotational position of the gear 115 (and hence the delay plate 117). When the system is initialized, the stepper motor 112 can operate to rotate the gear 115 until the output of the Hall detector unit 126 indicates that the gear 115 is in the initial position. In a variation of the apparatus of FIG. 5, other types of detectors can be used to clarify the initial rotational position of the gear 115 (and thus the delay plate 117).
[0040]
Following system initialization , the stepper motor drive generates an output signal indicating the number of steps that motor 112 has rotated gear 115 (from the initial position of gear 115). This output signal is converted into a digital data stream in an interface circuit (not shown), which is then processed in a microprocessor (not shown) to provide the current rotational position of the gear 115 (and hence the delay plate 117). Ask for.
[0041]
Another embodiment of the present invention provides a variable delay plate that is fixedly mounted rather than a rotatably mounted delay plate that can change the orientation of the optical axis by mechanical rotation. To change in response to an externally generated control signal. FIG. 6 shows a real-time confocal scanning microscope, which includes a variable delay plate 17 'fixedly mounted. The apparatus of FIG. 6 is the same as the apparatus of FIG. 1, except that the rotatably mounted delay plate 17, motor 12 and gear 14 of FIG. 1 are fixedly mounted (in FIG. 6). Except for the delay plate 17 'and the voltage source 18 that supplies the drive voltage signal to the plate 17'.
[0042]
In the description and claims that follow, the expression “variable delay device” refers to a fixedly mounted delay device whose dual refractive index changes in response to an externally generated control signal, and to be rotatable. It means both a mounted retardation plate with a fixed double refractive index (the direction of its optical axis can be changed mechanically). In the description and claims that follow, the expression “deflection characteristics” refers to the characteristics of the delay that determines the deflection of the beam transmitted through the delay (such as the direction of the fast or slow axis , or the double index of refraction). Stuff). The deflection of the transmitted beam can be changed by changing either the double index of the delay (if the delay is like a Pockels cell or a liquid crystal delay) or the optical axis of the delay Can do.
[0043]
6, the variable delay 17 'is a liquid crystal variable delay (such as a Part No. LVR-0.7-STD available from Meadowlark Optics, Longmont, Colorado), a Pockels cell, or commercially Other electro-optic wave plates selected from those available can be used. In an embodiment in which the variable delay 17 'is an electro-optic wave plate, a voltage applied across the variable delay 17' from the voltage source 18 to the desired deflection of the illumination light transmitted through the delay 17 '. Can be achieved by adjusting.
[0044]
Various modifications and alterations in the structure and method of the invention will be apparent to those skilled in the art and do not depart from the scope and spirit of the invention. Although the present invention has been described in connection with specific preferred embodiments, it should be understood that the invention as claimed should not be unduly limited to the specific embodiments.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a simplified side view of a first embodiment of a real-time confocal scanning microscope according to the present invention.
FIG. 2 is a side cross-sectional view of a sample having a dense one-to-one line structure deposited on a substrate of the type that can be imaged by the present invention.
3 is a plan view of a part of the sample in FIG. 2, and is a view showing an optimum direction of an optical axis of a delay plate of an optimum embodiment according to the present invention.
FIG. 4 is a simplified side view of a second embodiment of a real-time confocal scanning microscope according to the present invention.
FIG. 5 is an exploded cross-sectional view of a rotatably mounted delay plate used in an optimal embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a simplified side view of a third embodiment of a real-time confocal scanning microscope according to the present invention.
[Explanation of symbols]
7 Polarizers 17 and 69 Delay plate 21 Sample 27 Analyzer

Claims (26)

基板上の緻密な細片の配列を含む試料を映像化する偏光光学顕微鏡であって、
前記試料の近くに置かれ、遅延特性を持った可変遅延器と、
偏光照射を前記可変遅延器に向ける装置であって、前記可変遅延器が、照射ビームの一部を試料に伝え、さらに前記試料からの反射ビームを伝えるように配置されており、前記反射ビームが前記試料から反射された照射ビームからの照射光を含む指向装置と、
前記反射ビームを受取り、該反射ビームの一部を伝えるように配置されている分析器と、
前記可変遅延器に、楕円偏光させて前記照射ビームの一部を伝達させるとともに、前記反射されたビームに第2の偏光を生じさせ、前記基板から反射された光からなる前記反射ビーム成分の伝達を前記分析器を経由して強めるため、前記遅延特性を制御する手段と、
を備える偏光光学顕微鏡。
A polarizing optical microscope for imaging a sample including an array of dense strips on a substrate,
A variable delay device placed near the sample and having a delay characteristic ;
An apparatus for directing polarized light irradiation to the variable delay device, wherein the variable delay device is arranged to transmit a part of an irradiation beam to a sample and further transmit a reflected beam from the sample, and the reflected beam is A directing device including illumination light from an illumination beam reflected from the sample;
An analyzer arranged to receive the reflected beam and transmit a portion of the reflected beam;
The variable delay device is elliptically polarized to transmit a part of the irradiation beam, and the reflected beam is caused to generate a second polarization, and the reflected beam component consisting of light reflected from the substrate is transmitted. Means for controlling the delay characteristic in order to intensify via the analyzer ;
A polarizing optical microscope.
請求項1記載の偏光光学顕微鏡において、前記偏光された照射ビームが、前記可変遅延器に入射するときに直線偏光される偏光光学顕微鏡。2. The polarizing optical microscope according to claim 1, wherein the polarized irradiation beam is linearly polarized when entering the variable delay device. 請求項記載の偏光光学顕微鏡において、前記可変遅延器へ偏光された照射ビームを導く前記指向装置と前記分析器とを含み、前記試料に対して回転自在に取り付けた前記可変遅延器が1/4波長板である偏光光学顕微鏡。 3. The polarization optical microscope according to claim 2 , wherein the variable delay device includes the directing device that guides the polarized irradiation beam to the variable delay device and the analyzer, and the variable delay device is rotatably attached to the sample. A polarizing optical microscope that is a four-wavelength plate. 請求項1記載の偏光光学顕微鏡において、前記可変遅延器が外部において生成された制御信号の変化に応答して可変である2重屈折率を持つ遅延器に固定的に取付けられている偏光光学顕微鏡。2. The polarizing optical microscope according to claim 1, wherein the variable delay unit is fixedly attached to a delay unit having a double refractive index that is variable in response to a change in an externally generated control signal. . 請求項記載の偏光光学顕微鏡において、さらに、前記可変遅延器に前記制御信号を供給する装置を含む偏光光学顕微鏡。5. The polarizing optical microscope according to claim 4 , further comprising a device for supplying the control signal to the variable delay device. 請求項1記載の偏光光学顕微鏡において、前記可変遅延器が遅延板であり、さらに、
回転軸線の回りに前記試料に対して回転自在に前記遅延板を取付ける回転可能な取付け装置を含む偏光光学顕微鏡。
The polarizing optical microscope according to claim 1, wherein the variable delay device is a delay plate,
A polarization optical microscope including a rotatable attachment device for attaching the delay plate so as to be rotatable with respect to the sample around a rotation axis.
請求項記載の偏光光学顕微鏡において、さらに、
前記回転自在に取り付けられた遅延板を回転する装置を含み、これにより、前記遅延板の光学軸を前記回転軸線と直交する面内で所望の向きに向ける偏光光学顕微鏡。
The polarizing optical microscope according to claim 6 , further comprising:
A polarizing optical microscope comprising a device for rotating the delay plate attached in a freely rotatable manner, whereby the optical axis of the delay plate is directed in a desired direction within a plane orthogonal to the rotation axis.
請求項記載の偏光光学顕微鏡において、前記回転自在に取付けられた遅延板を回転する前記回転装置が、
モータと、
該モータと前記回転可能な取付け装置との間に接続された歯車装置とを含む偏光光学顕微鏡。
The polarizing optical microscope according to claim 7, wherein the rotating device that rotates the rotatable delay plate includes:
A motor,
A polarizing optical microscope comprising: a gear device connected between the motor and the rotatable mounting device.
基板上の少なくとも1つの細片を含む試料を映像化する偏光光学顕微鏡であって
前記試料の近くに置かれ、遅延板である可変遅延器と
偏光照射を前記可変遅延器に向ける装置であって、前記可変遅延器が、照射ビームの一部を試料に伝え、さらに前記試料からの反射ビームを伝えるように配置されており、前記反射ビームが前記試料から反射された照射ビームからの照射光を含む指向装置と
前記反射ビームを受取り、該反射ビームの一部を伝えるように配置されている分析器と
回転軸線の周りに回転自在に遅延板を取り付けるための回転可能取付け装置であって、 前記試料は直交軸線を持ち、前記回転軸線は実質的に該直交軸線と平行である回転可能取付け装置とを有し
該回転可能取付け装置は
前記直交軸線に対して非ゼロ傾斜角度の前記回転軸線を持つ前記遅延板を取付ける遅延板取付け装置と
伝達プレートと
前記伝達プレートを補償傾斜角度で取り付け、前記非ゼロ傾斜角度と該補償傾斜角度とが反対の符号を持つ、伝達プレート取り付け装置と
を備える偏光光学顕微鏡
A polarizing optical microscope for imaging a sample comprising at least one strip on a substrate ,
A variable delay device placed near the sample and being a delay plate ;
An apparatus for directing polarized light irradiation to the variable delay device, wherein the variable delay device is arranged to transmit a part of an irradiation beam to a sample and further transmit a reflected beam from the sample, and the reflected beam is A directing device including illumination light from an illumination beam reflected from the sample ;
An analyzer arranged to receive the reflected beam and transmit a portion of the reflected beam ;
A rotatable mounting device for mounting a delay plate rotatably about a rotation axis, wherein the sample has an orthogonal axis, and the rotation axis is substantially parallel to the orthogonal axis. Have
The rotatable mounting device comprises :
A delay plate mounting device for mounting the delay plate having the rotation axis with a non-zero inclination angle with respect to the orthogonal axis ;
A transmission plate ;
A transmission plate mounting device , wherein the transmission plate is mounted at a compensation tilt angle, and the non-zero tilt angle and the compensation tilt angle have opposite signs ;
A polarizing optical microscope .
請求項記載の偏光光学顕微鏡において、前記遅延板を回転自在に取付ける装置が、さらに、
前記回転軸線の回りの前記遅延板の回転位置を示す信号を生成する検知器を含む偏光光学顕微鏡。
The polarizing optical microscope according to claim 9 , further comprising a device for rotatably mounting the delay plate.
A polarization optical microscope including a detector that generates a signal indicating a rotation position of the delay plate around the rotation axis.
基板上の少なくとも1つの細片を含む試料を映像化する実時間共焦点走査顕微鏡であって、
回転自在に取付けられ、配列された孔が形成された円盤と、
該回転自在に取付けられた円盤と前記試料との間に配置され、遅延特性を持った可変遅延器と、
偏光照射ビームを前記可変遅延器に向けるビーム分割装置であって、前記可変遅延器が、前記照射ビームの一部を前記試料に伝えるとともに、前記試料からの反射ビームを受け取るように配置されており、前記反射されたビームが、前記試料から反射された照射ビームからの照射を含み、該ビーム分割装置が前記反射されたビームの映像部分を伝えるビーム分割装置と、
前記ビーム分割装置からの前記反射されたビームの前記映像部分を受信するように配置された映像受取り装置と、
前記ビーム分割装置と前記映像受取り装置との間に配置されていて、前記反射ビームを受け取るとともに、該反射ビームの映像部分を前記映像受取り装置に伝える分析器と
前記可変遅延器に、楕円偏光させて前記照射ビームの一部を伝達させるとともに、前記反射されたビームに第2の偏光を生じさせ、前記基板から反射された光からなる前記反射ビーム成分の伝達を前記分析器を経由して強めるため、前記可変遅延器の前記遅延特性を制御する手段と
を備える実時間共焦点走査顕微鏡。
A real-time confocal scanning microscope for imaging a sample comprising at least one strip on a substrate,
A disk mounted rotatably and formed with an array of holes;
A variable delay device disposed between the sample and the sample that is rotatably mounted, and having a delay characteristic;
A beam splitting device for directing a polarized irradiation beam toward the variable delay device, wherein the variable delay device is arranged to transmit a part of the irradiation beam to the sample and to receive a reflected beam from the sample. A beam splitting device in which the reflected beam includes illumination from an illumination beam reflected from the sample, the beam splitting device transmitting an image portion of the reflected beam;
A video receiver arranged to receive the video portion of the reflected beam from the beam splitter;
An analyzer disposed between the beam splitting device and the image receiving device for receiving the reflected beam and transmitting an image portion of the reflected beam to the image receiving device ;
The variable delay device is elliptically polarized to transmit a part of the irradiation beam, and the reflected beam is caused to generate a second polarization, and the reflected beam component consisting of light reflected from the substrate is transmitted. Means for controlling the delay characteristic of the variable delay device to enhance the power via the analyzer ;
Real-time confocal scanning microscope.
請求項11記載の実時間共焦点走査顕微鏡において、前記試料が基板上の緻密な細片の配列を含み、前記反射ビーム成分が、前記基板の下方及び細片の配列の間から反射された照射を含む実時間共焦点走査顕顕微鏡。12. The real-time confocal scanning microscope of claim 11 , wherein the sample includes an array of dense strips on a substrate, and the reflected beam component is reflected from below the substrate and between the array of strips. Real-time confocal scanning microscope. 請求項11記載の実時間共焦点走査顕微鏡において、前記可変遅延器が外部において生成された制御信号に応答して可変である2重屈折率を持つ遅延器に固定的に取付けられている実時間共焦点走査顕微鏡。12. The real time confocal scanning microscope according to claim 11 , wherein the variable delay is fixedly attached to a delay having a double refractive index that is variable in response to an externally generated control signal. Confocal scanning microscope. 請求項13記載の実時間共焦点走査顕微鏡において、さらに、前記可変遅延器に前記制御信号を供給する装置を含む実時間共焦点走査顕微鏡。The real-time confocal scanning microscope according to claim 13 , further comprising a device for supplying the control signal to the variable delay device. 請求項11記載の実時間共焦点走査顕微鏡において、前記可変遅延器が遅延板であり、さらに、
回転軸線の回りに前記試料に対して回転自在に前記遅延板を取り付ける回転可能な取付け装置を含む実時間共焦点走査顕微鏡。
The real-time confocal scanning microscope according to claim 11 , wherein the variable delay device is a delay plate;
A real-time confocal scanning microscope including a rotatable attachment device for attaching the delay plate to the sample so as to be rotatable about a rotation axis.
請求項15記載の実時間共焦点走査顕微鏡において、さらに、
前記回転自在に取り付けられた遅延板を回転する装置を含み、これにより、前記遅延板の光学軸を前記回転軸線と直交する面内で所望の向きに向ける実時間共焦点走査顕微鏡。
The real-time confocal scanning microscope of claim 15 , further comprising:
A real-time confocal scanning microscope including an apparatus for rotating the delay plate attached in a freely rotatable manner, thereby directing an optical axis of the delay plate in a desired direction in a plane orthogonal to the rotation axis.
請求項16記載の実時間共焦点走査顕微鏡において、前記回転自在に取付けられた遅延板を回転する前記回転装置が、モータと、該モータと前記回転可能な取付け装置との間に接続された歯車装置とを含む実時間共焦点走査顕微鏡。17. The real-time confocal scanning microscope according to claim 16, wherein the rotating device that rotates the rotatably mounted delay plate is a motor and a gear connected between the motor and the rotatable mounting device. A real-time confocal scanning microscope. 請求項11記載の実時間共焦点走査顕微鏡において、前記可変遅延器が、前記試料と前記ビーム分割装置に対して回転自在に取付けられた1/4波長板である実時間共焦点走査顕微鏡。The real-time confocal scanning microscope according to claim 11 , wherein the variable delay device is a quarter-wave plate rotatably attached to the sample and the beam splitting device. 基板上の少なくとも1つの細片を含む試料を映像化する実時間共焦点走査顕微鏡であって
回転自在に取付けられ、配列された孔が形成された円盤と
該回転自在に取付けられた円盤と前記試料との間に配置され、遅延特性を持った可変遅延器と
偏光照射ビームを前記可変遅延器に向けるビーム分割装置であって、前記可変遅延器が、前記照射ビームの一部を前記試料に伝えるとともに、前記試料からの反射ビームを受け取るように配置されており、前記反射されたビームが、前記試料から反射された照射ビームからの照射を含み、該ビーム分割装置が前記反射されたビームの映像部分を伝えるビーム分割装置と
回転軸線の周りに回転自在に遅延板を取り付けるための回転可能取付け装置であって、前記試料は直交軸線を持ち、前記回転軸線は実質的に該直交軸線と平行である回転可能取付け装置とを有し
当該回転可能取付け装置は
前記直交軸線に対して非ゼロ傾斜角度の前記回転軸線を持つ前記遅延板を取付ける遅延板取付け装置と
伝達プレートと
前記伝達プレートを補償傾斜角度で取り付け、前記非ゼロ傾斜角度と該補償傾斜角度とが反対の符号を持つ、伝達プレート取付け装置と
を備える実時間共焦点走査顕微鏡
A real-time confocal scanning microscope for imaging a sample comprising at least one strip on a substrate ,
A disk that is rotatably mounted and formed with aligned holes ;
A variable delay device having a delay characteristic, which is arranged between the disk and the sample which are rotatably mounted ;
A beam splitting device for directing a polarized irradiation beam toward the variable delay device, wherein the variable delay device is arranged to transmit a part of the irradiation beam to the sample and to receive a reflected beam from the sample. A beam splitting device, wherein the reflected beam includes illumination from an illumination beam reflected from the sample, the beam splitting device transmitting an image portion of the reflected beam ;
A rotatable mounting device for mounting a delay plate rotatably about a rotation axis, wherein the sample has an orthogonal axis, and the rotation axis is substantially parallel to the orthogonal axis. Have
The rotatable mounting device is
A delay plate mounting device for mounting the delay plate having the rotation axis with a non-zero inclination angle with respect to the orthogonal axis ;
A transmission plate ;
A transmission plate mounting device , wherein the transmission plate is mounted at a compensation tilt angle, and the non-zero tilt angle and the compensation tilt angle have opposite signs ;
Real-time confocal scanning microscope .
基板上に緻密な細片の配列を持つ試料を映像化する方法であって、
(a) 偏光光学顕微鏡を用いて試料を映像化し、該偏光光学顕微鏡が可変遅延器を備える映像段階と、
(b) 前記段階(a) を実施する間に、前記可変遅延器の遅延特性を変更して楕円器偏光照射ビームを前記可変遅延器から前記試料に向ける段階と、
を備える映像化方法。
A method of imaging a sample having a dense array of strips on a substrate,
(a) imaging a sample using a polarizing optical microscope, wherein the polarizing optical microscope comprises a variable delay; and
(b) changing the delay characteristics of the variable delay device while directing the step (a) and directing an elliptical polarized illumination beam from the variable delay device to the sample;
An imaging method comprising:
請求項20記載の映像化方法において、
前記段階(a) が、直線偏光照射ビームを出力する段階と、
該直線偏光照射ビームを前記可変遅延器に向けて、該直線偏光照射ビームが前記可変遅延器を通過して伝達された結果前記楕円偏光照射ビームに変換される、指向段階と、
を備える映像化方法。
The imaging method according to claim 20 , wherein
Said step (a) outputting a linearly polarized illumination beam;
A directing stage in which the linearly polarized illumination beam is directed to the variable delay, and the linearly polarized illumination beam is transmitted through the variable delay to be converted into the elliptically polarized illumination beam;
An imaging method comprising:
請求項21記載の映像化方法において、前記可変遅延器が1/4波長板である映像化方法。The imaging method according to claim 21 , wherein the variable delay device is a quarter-wave plate. 請求項20記載の映像化方法において、前記可変遅延器が、可変な2重屈折率を持つ遅延器に固定的に取付けられており、前記段階(b) が、前記固定的に取付けられた遅延器に制御信号を供給して該固定的に取付けられた遅延器の2重屈折率変更する段階を含む映像化方法。21. The imaging method according to claim 20 , wherein the variable delay is fixedly attached to a delay having a variable double refractive index, and the step (b) includes the fixedly attached delay. Providing a control signal to the detector to change the double refractive index of the fixedly attached delay device. 請求項20記載の映像化方法において、前記可変遅延器が遅延板に回転自在に取付けられており、前記段階(b) が回転軸線の回りに前記試料に対して前記遅延板を回転する段階を含む映像化方法。21. The imaging method according to claim 20 , wherein said variable delay device is rotatably attached to a delay plate, and said step (b) comprises the step of rotating said delay plate relative to said sample about a rotation axis. Including imaging methods. 請求項24記載の映像化方法において、前記段階(b) が前記遅延板を回転させて該遅延板の光学軸を前記回転軸線と直交する面内所望の向きに向ける段階を含む映像化方法。25. The imaging method according to claim 24 , wherein said step (b) includes the step of rotating said delay plate and directing the optical axis of said delay plate in a desired direction within a plane perpendicular to said rotation axis. . 基板上に緻密な細片の配列を持つ試料を映像化する方法であって
(a) 偏光光学顕微鏡を用いて試料を映像化し、該偏光光学顕微鏡が可変遅延器を備える映像段階と
(b) 前記段階 (a) を実施する間に、前記可変遅延器の遅延特性を変更して楕円器偏光照射ビームを前記可変遅延器から前記試料に向ける段階とを含み、ここで、前記偏光光学顕微鏡は分析器を有し
前記段階(a)は
前記試料から照射光を前記分析器を透過させて伝達する段階であって、前記照射光が、一度前記前記可変遅延器を透過して伝達され、前記試料から反射され、さらに前記分析器に到達する前に前記可変遅延器の2度目の伝達を行う伝達段階を含み
前記段階(b)は
前記可変遅延器の遅延特性を変更して最適に楕円変更された照射ビームを前記試料に向け、該最適に楕円変更された照射ビームが、前記試料の検知領域内の基板から反射され照射光の伝達を前記分析計を経由して強める結果となる、遅延特性の変更段階を含む
映像化方法
A method of imaging a sample having a dense array of strips on a substrate ,
(a) imaging a sample using a polarizing optical microscope, wherein the polarizing optical microscope comprises a variable delay ; and
(b) during the step (a) , changing the delay characteristics of the variable delay device to direct an elliptical polarized illumination beam from the variable delay device to the sample, wherein the polarization The optical microscope has an analyzer ,
Said step (a) comprises :
Transmitting irradiation light from the sample through the analyzer, wherein the irradiation light is transmitted once through the variable delay device, reflected from the sample, and further reaches the analyzer A transmission step of performing a second transmission of the variable delay before
Said step (b) comprises :
An irradiation beam that has been optimally changed to an ellipse by changing the delay characteristics of the variable delay device is directed to the sample, and the irradiation beam that has been optimally changed to an ellipse is reflected from the substrate in the detection region of the sample and reflected by the irradiation light. Including a step of changing the delay characteristic, which results in enhanced transmission via the analyzer ,
Visualization method .
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