JP3754164B2

JP3754164B2 - Sample inspection equipment

Info

Publication number: JP3754164B2
Application number: JP4356997A
Authority: JP
Inventors: 勝樹大橋; 明小野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-02-27
Filing date: 1997-02-27
Publication date: 2006-03-08
Anticipated expiration: 2017-02-27
Also published as: JPH10239014A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体ウエハを露光するためのフォトマスク等の試料の検査に際し、この試料に対する焦点の合ったところを検出して試料を検査する試料検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４はフォトマスク等の試料に対する検査装置の構成図である。
レーザ光源１から出力されるレーザ光の光路上には、照明光学系２としての拡散板３及び各光学レンズ４〜６が配置されている。なお、光学レンズ４により各光源像７が形成される。
【０００３】
この照明光学系２は、レーザ光源１から出力されたレーザ光をフォトマスク等の試料８に照射する。
この試料８は、試料ステージ９上に載置され、この試料ステージ９の駆動によりレーザ光の光軸方向に対して垂直方向に移動するものとなっている。
【０００４】
このようにレーザ光の照射された試料８の像は、対物レンズ１０及び結像レンズ１１から成る結像光学系１２によりＣＣＤラインセンサ１３上に結像する。
なお、試料８を試料ステージ９の駆動し、試料８の像がＣＣＤラインセンサ１３の各素子の並びと垂直な方向に走査されるようにし、試料８に対する２次元の画像を得る。
【０００５】
画像処理装置１４は、ＣＣＤラインセンサ１３により撮像された試料８の２次元画像データを処理して試料８の検査を行う。
このような検査装置でピントの合った画像を得るために焦点検出が行われている。
【０００６】
すなわち、レーザ光源２０が設けられ、このレーザ光源２０から出力される検出用のレーザ光を結像光学系１２内に配置されたミラー２１で反射し、対物レンズ１０を通して試料８に照射する。
【０００７】
この試料８で反射したレーザ光を、再び対物レンズ１０、ミラー２１を通して戻し、ハーフミラー２２で反射してセンサ２３に導く。
そして、このセンサ２３での受光量が最も高くなるところを画像のピントの合ったところとして検出し、これに応じて結像光学系１２やＣＣＤラインセンサ１３の位置を決めている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記焦点検出系では、試料８に対する検査系と全く別の光学系となっているため、例えば機械振動や空気の擾乱により、検査系の焦点と焦点検出系の焦点位置とが別々に変動を起こし、焦点検出系で得られた焦点情報により検査系をオートフォーカスしても、ＣＣＤラインセンサ１３で得られる２次元画像に焦点ぼけが生じる。
【００１０】
本発明は、機械振動や空気の擾乱などの影響を受けずに検査系の焦点を正確に検出して、焦点位置を常に安定して最適な状態に保って安定度の高い検査ができる試料検査装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光源から出力された照明光を照明光学系に通して試料に照射し、試料を透過した試料像を結像光学系に通して検査用センサに結像し、検査用センサから出力される画像信号に基づいて試料の検査を行う試料検査装置において、光源から出力された照明光の一部を検出用光として分岐し、検出用光を結像光学系に通して試料に照射する入射光学系と、検査用センサを保持し、かつ開口部が形成されたセンサ基板と、検査用センサの近傍に配置され、試料で反射して結像光学系により結像された検出用光を開口部に通して受光し、この受光量に応じた信号を出力するフォーカス用センサと、試料と共焦点の関係にあり、結像光学系により結像される検出用光を通過させてフォーカス用センサに入射させる微小なピンホールと、フォーカス用センサから出力される信号を入力し、フォーカス用センサの受光量が最も高くなるところを結像光学系による試料像のピントの合ったところとして検出する検出手段とを備えた試料検査装置である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１はフォトマスク等の試料に対する検査装置の構成図である。
レーザ光源１から出力されるレーザ光の光路上には、レーザ光源１から出力されたレーザ光をフォトマスク等の試料８に照射する照明光学系２として拡散板３及び各光学レンズ４〜６が配置されている。
【００２０】
試料８は、試料ステージ９上に載置され、この試料ステージ９の駆動によりレーザ光の光軸方向に対して垂直方向に移動するものとなっている。
又、試料８を透過した試料８の像の光路上には、結像光学系１２として対物レンズ１０及び結像レンズ１１が配置されている。
【００２１】
そして、この結像光学系１２の結像位置には、ＣＣＤラインセンサ１３が配置されている。このＣＣＤラインセンサ１３は、結像された試料８の画像信号を出力するもので、この画像信号は画像処理装置１４に送られている。
【００２２】
この画像処理装置１４は、ＣＣＤラインセンサ１３により撮像された試料８の２次元画像データを処理して試料８の検査を行う機能を有している。
一方、この検査装置には、ピントの合った画像を得るために焦点検出系が備えられている。
【００２３】
入射光学系３０は、試料８に対する照明光と同一波長の検出用光を結像光学系１２を通して試料８に照射するものである。
この入射光学系３０の具体的な構成は、レーザ光源１から出力されるレーザ光の光路上に第１のハーフミラー３１が配置されている。
【００２４】
この第１のハーフミラー３１は、レーザ光源１から出力されるレーザ光の一部を検出用光（以下、検出用レーザ光と称する）として分岐するものである。
この第１のハーフミラー３１の分岐光路上には、光学レンズ３２を介して光ファイバー３３の一端が配置されている。
【００２５】
この光ファイバー３３は、レーザ光源１から出力されて分岐された検出用レーザ光を検査装置の結像光学系１２の近傍、すなわち結像光学系１２を構成する対物レンズ１０と結像レンズ１１との間まで導くものである。
【００２６】
この光ファイバー３３の他端から出射される検出用レーザ光の光路上には、焦点検出投光光学系３４が配置されている。
この焦点検出投光光学系３４は、光ファイバー３３により導かれた検出用レーザ光を平行光に変換して対物レンズ１０と結像レンズ１１との間に送るものである。
【００２７】
これら対物レンズ１０と結像レンズ１１との間には、第２のハーフミラー３５が配置されており、この第２のハーフミラー３５は、焦点検出投光光学系３４により平行光に変換された検出用レーザ光を対物レンズ１０を通して試料８に照射するものである。
【００２８】
そして、検出用レーザ光を対物レンズ１０を通して試料８に照射され、その反射検出用レーザ光の結像光学系１２による結像位置は、ＣＣＤラインセンサ１３の近傍に設定されている。
【００２９】
この反射検出用レーザ光の結像光学系１２による結像位置には、フォーカス用センサ３６が配置されている。
このフォーカス用センサ３６は、試料８で反射して結像光学系１２により結像された検出用レーザ光を受光し、その受光量に応じた電気信号を出力する機能を有している。
【００３０】
このフォーカス用センサ３６の配置位置は、図２に具体的に示すようにＣＣＤラインセンサ１３の近傍で、かつこのＣＣＤラインセンサ１３を保持するセンサ基板３７に開口部３８を形成し、この開口部３８の結像光学系１２側に微小なピンホール３９を取り付け、かつその反対側にフォーカス用センサ３６を配置したものとなっている。
【００３１】
ここで、ピンホール３９の光軸方向の高さ位置は、ＣＣＤラインセンサ１３の光電面と略同一高さ位置となっている。
又、試料８とピンホール３９とは、共焦点の関係にあり、これによりフォーカス用センサ３６での受光量が最も高くなるところが試料８の像のピントが最も合ったところとなる。
【００３２】
このフォーカス用センサ３６の配置位置は、平面から見ると、図３に示すようにＣＣＤラインセンサ１３の長手方向を直径とする円の内側となっている。
検出装置４０は、フォーカス用センサ３６から出力される電気信号を入力し、フォーカス用センサ３６の受光量が最も高くなるところを試料８の像のピントの合ったところとして検出する機能を有している。
【００３３】
なお、この検出装置４０の機能は、画像処理装置１４内に備えるようにしてもよい。
次に上記の如く構成された装置の作用について説明する。
【００３４】
レーザ光源１から出力されたレーザ光は、第１のハーフミラー３１を透過して照明光学系２に入り、この照明光学系２の拡散板３及び各光学レンズ４〜６を通して試料ステージ９上の試料８に照射される。
【００３５】
このようにレーザ光の照射されたときの試料８の像は、対物レンズ１０及び結像レンズ１１から成る結像光学系１２によりＣＣＤラインセンサ１３上に結像する。
【００３６】
このとき試料８は、試料ステージ９上に載置され、この試料ステージ９の駆動によりレーザ光の光軸方向に対して垂直方向に移動する。
すなわち、試料８を試料ステージ９の駆動し、試料８の像がＣＣＤラインセンサ１３の各素子の並びと垂直な方向に走査されるようにし、試料８に対する２次元の画像を得る。
【００３７】
画像処理装置１４は、ＣＣＤラインセンサ１３により撮像された試料８の２次元画像データを処理して試料８の検査を行う。
このような検査装置でピントの合った画像を得るために焦点検出が行われている。
【００３８】
すなわち、レーザ光源１から出力されたレーザ光の一部は、第１のハーフミラー３１により検出用レーザ光として分岐される。
この検出用レーザ光は、光学レンズ３２を通して光ファイバー３３の一端に入射し、この光ファイバー３３内を伝搬し、結像光学系１２を構成する対物レンズ１０と結像レンズ１１との間まで導かれる。
【００３９】
この光ファイバー３３の他端から出射される検出用レーザ光は、焦点検出投光光学系３４により平行光に変換され、対物レンズ１０と結像レンズ１１との間に配置された第２のハーフミラー３５に送られる。
【００４０】
そして、検出用レーザ光は、第２のハーフミラー３５で反射し、対物レンズ１０を通して試料８に照射される。
この試料で反射した検出用レーザ光は、再び対物レンズ１０から第２のハーフミラー３５を通り、さらに結像レンズ１１を通ってＣＣＤラインセンサ１３の近傍に結像する。
【００４１】
そして、この検出用レーザ光は、図２に示すように微小なピンホール３９を通り、さらにセンサ基板３７に形成された開口部３８を通ってフォーカス用センサ３６に入射する。
【００４２】
このフォーカス用センサ３６は、試料８で反射して結像光学系１２により結像された検出用レーザ光を受光し、その受光量に応じた電気信号を出力する。
検出装置４０は、フォーカス用センサ３６から出力される電気信号を入力し、フォーカス用センサ３６の受光量が最も高くなるところを試料８の像のピントの最も合ったところとして検出する。
【００４３】
このように上記一実施の形態においては、レーザ光源１からのレーザ光で照明された試料８からの像を結像光学系１２を通してＣＣＤラインセンサ１３に結像し、その画像信号に基づいて試料８の検査を行う場合、試料８を照明するレーザ光の一部を検出用レーザ光として光ファイバー３３により焦点検出投光光学系３４に導き、ここで検出用光を平行光に変換し、この検出用光を結像光学系１２内に配置された第２のハーフミラー３５で反射して対物レンズ１０を通して試料８に照射し、この試料８で反射した検出用レーザ光を結像光学系１２により結像し、それをフォーカス用センサ３６で受光し、その受光量が最も高くなるところを試料８の像のピントの最もたったところとして検出するので、焦点検出での検出用レーザ光を試料８を照明するレーザ光の波長と同一にでき、かつ試料８からの反射検出用レーザ光を試料８の像を得る光路と同一の結像光学系１２を通すことができ、これにより焦点検出系と試料８の検査系とを共通して使用することができ、例えば機械振動や空気の擾乱、又、温度、気圧等の変動が生じても、同一条件で焦点検出と検査とができ、ＣＣＤラインセンサ１３で得られる２次元画像に焦点ぼけが生じることはない。
【００４４】
すなわち、機械振動や空気の擾乱、温度、気圧等の変動が焦点検出系と試料８の検査系とに対して同様に作用するので、焦点位置の変化も同様に変化するからである。
【００４５】
従って、機械振動や空気の擾乱などの影響を受けずに検査系の焦点を正確に検出でき、焦点位置を常に安定して最適な状態に保つことができ、安定度の高い試料８の検査ができる。
【００４６】
なお、本発明は、上記一実施の形態に限定されるものでなく次の通り変形してもよい。
例えば、試料８の検査は、試料８の透過画像により検査に限らず、試料８の反射光による画像等の焦点検出が必要な検査装置の全般に適用してもよい。
【００４７】
又、レーザ光源１から出力されるレーザ光と同一波長のレーザ光を出力する検出用のレーザ光源を別途設け、このレーザ光源から出力されるレーザ光を焦点検出投光光学系３４から第２のハーフミラー３５、対物レンズを通して試料８に照射してもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、同一条件で焦点検出と試料の検査とができ、かつ機械振動や空気の擾乱などの影響を受けずに検査系の焦点を正確に検出して、焦点位置を常に安定して最適な状態に保って安定度の高い検査ができる試料検査装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる焦点検出装置を適用した試料に対する検出装置の一実施の形態を示す構成図。
【図２】フォーカス用センサの配置位置を示す図。
【図３】フォーカス用センサの配置位置を平面的に見た示す図。
【図４】従来のフォトマスク等の試料に対する検査装置の構成図。
【符号の説明】
１…レーザ光源、
２…照明光学系、
８…試料、
１２…結像光学系、
１０…対物レンズ、
１１…結像レンズ、
１３…ＣＣＤラインセンサ、
１４…画像処理装置、
３０…入射光学系、
３１…第１のハーフミラー、
３３…光ファイバー、
３４…焦点検出投光光学系、
３５…第２のハーフミラー、
３６…フォーカス用センサ、
４０…検出装置。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sample inspection apparatus for inspecting a sample by detecting a focused position on the sample, for example, when inspecting a sample such as a photomask for exposing a semiconductor wafer.
[0002]
[Prior art]
FIG. 4 is a configuration diagram of an inspection apparatus for a sample such as a photomask.
On the optical path of laser light output from the laser light source 1, a diffusing plate 3 as an illumination optical system 2 and optical lenses 4 to 6 are arranged. Each light source image 7 is formed by the optical lens 4.
[0003]
The illumination optical system 2 irradiates a sample 8 such as a photomask with laser light output from the laser light source 1.
The sample 8 is placed on the sample stage 9 and is moved in a direction perpendicular to the optical axis direction of the laser beam by driving the sample stage 9.
[0004]
Thus, the image of the sample 8 irradiated with the laser light is imaged on the CCD line sensor 13 by the imaging optical system 12 including the objective lens 10 and the imaging lens 11.
The sample 8 is driven by the sample stage 9 so that the image of the sample 8 is scanned in a direction perpendicular to the arrangement of the elements of the CCD line sensor 13 to obtain a two-dimensional image of the sample 8.
[0005]
The image processing device 14 inspects the sample 8 by processing the two-dimensional image data of the sample 8 imaged by the CCD line sensor 13.
In order to obtain an in-focus image with such an inspection apparatus, focus detection is performed.
[0006]
That is, a laser light source 20 is provided, and a laser beam for detection output from the laser light source 20 is reflected by the mirror 21 disposed in the imaging optical system 12 and is irradiated onto the sample 8 through the objective lens 10.
[0007]
The laser beam reflected by the sample 8 is returned again through the objective lens 10 and the mirror 21, reflected by the half mirror 22, and guided to the sensor 23.
Then, the position where the amount of light received by the sensor 23 is the highest is detected as the focused image, and the positions of the imaging optical system 12 and the CCD line sensor 13 are determined accordingly.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the focus detection system is an optical system that is completely different from the inspection system for the specimen 8, the focus of the inspection system and the focus position of the focus detection system fluctuate separately due to mechanical vibration or air disturbance, for example. Even if the inspection system is autofocused by the focus information obtained by the focus detection system, the two-dimensional image obtained by the CCD line sensor 13 is defocused.
[0010]
The present invention accurately detects the focal point of an inspection system without being affected by mechanical vibrations or air disturbances, and maintains a stable and optimum state of the focal point so that a highly stable inspection can be performed. An object is to provide an apparatus .
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention irradiates a sample with illumination light output from a light source through an illumination optical system, forms an image of the sample transmitted through the sample through an imaging optical system, forms an image on an inspection sensor, and outputs the image from the inspection sensor. in the sample inspection apparatus for inspecting the sample based on an image signal, branches a part of the illumination light output from the light source as the detection light is irradiated to the sample through the detection light to the imaging optical system An incident optical system, a sensor substrate holding an inspection sensor and having an opening formed therein, and a detection light arranged near the inspection sensor and reflected by the sample and imaged by the imaging optical system A focusing sensor that receives light through the aperture and outputs a signal corresponding to the amount of light received, and has a confocal relationship with the sample, passes the detection light imaged by the imaging optical system, and is used for focusing Small pinholes that enter the sensor and focus Receives the signal outputted from the use sensor, is sample inspection apparatus equipped with a detector for detecting a place where the amount of light received by the focusing sensor is the highest as the place in focus of the sample image by the imaging optical system .
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of an inspection apparatus for a sample such as a photomask.
On the optical path of the laser light output from the laser light source 1, a diffusion plate 3 and optical lenses 4 to 6 are provided as an illumination optical system 2 that irradiates the sample 8 such as a photomask with the laser light output from the laser light source 1. Has been placed.
[0020]
The sample 8 is placed on the sample stage 9 and is moved in a direction perpendicular to the optical axis direction of the laser beam by driving the sample stage 9.
In addition, an objective lens 10 and an imaging lens 11 are disposed as an imaging optical system 12 on the optical path of the image of the sample 8 that has passed through the sample 8.
[0021]
A CCD line sensor 13 is disposed at the imaging position of the imaging optical system 12. The CCD line sensor 13 outputs an image signal of the imaged sample 8, and this image signal is sent to the image processing device 14.
[0022]
The image processing device 14 has a function of processing the two-dimensional image data of the sample 8 imaged by the CCD line sensor 13 to inspect the sample 8.
On the other hand, this inspection apparatus is provided with a focus detection system in order to obtain a focused image.
[0023]
The incident optical system 30 irradiates the sample 8 with detection light having the same wavelength as the illumination light for the sample 8 through the imaging optical system 12.
The specific configuration of the incident optical system 30 is such that the first half mirror 31 is disposed on the optical path of the laser light output from the laser light source 1.
[0024]
The first half mirror 31 branches a part of the laser light output from the laser light source 1 as detection light (hereinafter referred to as detection laser light).
One end of an optical fiber 33 is disposed on the branch optical path of the first half mirror 31 via an optical lens 32.
[0025]
The optical fiber 33 divides the detection laser beam output from the laser light source 1 into the vicinity of the imaging optical system 12 of the inspection apparatus, that is, between the objective lens 10 and the imaging lens 11 constituting the imaging optical system 12. It leads to the gap.
[0026]
A focus detection light projecting optical system 34 is disposed on the optical path of the detection laser light emitted from the other end of the optical fiber 33.
The focus detection light projecting optical system 34 converts the detection laser light guided by the optical fiber 33 into parallel light and sends it between the objective lens 10 and the imaging lens 11.
[0027]
A second half mirror 35 is disposed between the objective lens 10 and the imaging lens 11, and the second half mirror 35 is converted into parallel light by the focus detection light projecting optical system 34. The sample 8 is irradiated with a detection laser beam through the objective lens 10.
[0028]
Then, the sample 8 is irradiated with the detection laser beam through the objective lens 10, and the imaging position of the reflected detection laser beam by the imaging optical system 12 is set in the vicinity of the CCD line sensor 13.
[0029]
A focus sensor 36 is disposed at an imaging position of the reflection detection laser beam by the imaging optical system 12.
The focus sensor 36 has a function of receiving the detection laser beam reflected by the sample 8 and imaged by the imaging optical system 12 and outputting an electrical signal corresponding to the received light amount.
[0030]
As shown in FIG. 2 in detail, the focusing sensor 36 is disposed in the vicinity of the CCD line sensor 13 and in the sensor substrate 37 holding the CCD line sensor 13. A small pinhole 39 is attached to the imaging optical system 12 side of 38, and a focusing sensor 36 is arranged on the opposite side.
[0031]
Here, the height position of the pinhole 39 in the optical axis direction is substantially the same height position as the photoelectric surface of the CCD line sensor 13.
Further, the sample 8 and the pinhole 39 are in a confocal relationship, and accordingly, the point where the amount of light received by the focusing sensor 36 is the highest is the point where the image of the sample 8 is in focus.
[0032]
When viewed from the plane, the arrangement position of the focus sensor 36 is inside a circle whose diameter is the longitudinal direction of the CCD line sensor 13 as shown in FIG.
The detection device 40 has a function of inputting an electric signal output from the focus sensor 36 and detecting a position where the light reception amount of the focus sensor 36 is the highest as a position where the image of the sample 8 is in focus. Yes.
[0033]
The function of the detection device 40 may be provided in the image processing device 14.
Next, the operation of the apparatus configured as described above will be described.
[0034]
The laser light output from the laser light source 1 passes through the first half mirror 31 and enters the illumination optical system 2. The laser light on the sample stage 9 passes through the diffusion plate 3 of the illumination optical system 2 and the optical lenses 4 to 6. The sample 8 is irradiated.
[0035]
In this way, the image of the sample 8 when irradiated with the laser light is imaged on the CCD line sensor 13 by the imaging optical system 12 including the objective lens 10 and the imaging lens 11.
[0036]
At this time, the sample 8 is placed on the sample stage 9 and is moved in a direction perpendicular to the optical axis direction of the laser beam by driving the sample stage 9.
That is, the sample 8 is driven by the sample stage 9 so that the image of the sample 8 is scanned in a direction perpendicular to the arrangement of the elements of the CCD line sensor 13 to obtain a two-dimensional image of the sample 8.
[0037]
The image processing device 14 inspects the sample 8 by processing the two-dimensional image data of the sample 8 imaged by the CCD line sensor 13.
In order to obtain an in-focus image with such an inspection apparatus, focus detection is performed.
[0038]
That is, a part of the laser light output from the laser light source 1 is branched as detection laser light by the first half mirror 31.
The detection laser light is incident on one end of the optical fiber 33 through the optical lens 32, propagates in the optical fiber 33, and is guided between the objective lens 10 and the imaging lens 11 constituting the imaging optical system 12.
[0039]
The detection laser light emitted from the other end of the optical fiber 33 is converted into parallel light by the focus detection light projecting optical system 34, and a second half mirror disposed between the objective lens 10 and the imaging lens 11. 35.
[0040]
Then, the detection laser light is reflected by the second half mirror 35 and irradiated onto the sample 8 through the objective lens 10.
The detection laser light reflected by this sample passes through the second half mirror 35 from the objective lens 10 again, and further passes through the imaging lens 11 and forms an image in the vicinity of the CCD line sensor 13.
[0041]
The detection laser light passes through a small pinhole 39 as shown in FIG. 2 and then enters the focus sensor 36 through an opening 38 formed in the sensor substrate 37.
[0042]
The focus sensor 36 receives the detection laser beam reflected by the sample 8 and imaged by the imaging optical system 12, and outputs an electrical signal corresponding to the received light amount.
The detection device 40 receives the electrical signal output from the focus sensor 36 and detects the point where the light reception amount of the focus sensor 36 is the highest as the best focus of the image of the sample 8.
[0043]
As described above, in the above embodiment, an image from the sample 8 illuminated with the laser light from the laser light source 1 is imaged on the CCD line sensor 13 through the imaging optical system 12, and the sample is based on the image signal. When the inspection 8 is performed, a part of the laser light that illuminates the sample 8 is guided to the focus detection light projecting optical system 34 by the optical fiber 33 as the detection laser light, where the detection light is converted into parallel light and this detection is performed. The sample light is reflected by the second half mirror 35 disposed in the imaging optical system 12 and irradiated to the sample 8 through the objective lens 10, and the detection laser light reflected by the sample 8 is reflected by the imaging optical system 12. An image is formed, received by the focus sensor 36, and the point where the amount of received light is the highest is detected as the focus of the image of the sample 8, so that the laser beam for detection in the focus detection is detected on the sample 8. The wavelength of the bright laser beam can be made the same, and the reflection detection laser beam from the sample 8 can be passed through the same imaging optical system 12 as the optical path for obtaining the image of the sample 8, whereby the focus detection system and the sample 8 inspection system can be used in common. For example, even if mechanical vibration, air disturbance, fluctuation of temperature, pressure, etc. occur, focus detection and inspection can be performed under the same conditions. CCD line sensor No defocusing occurs in the two-dimensional image obtained in 13.
[0044]
That is, since changes in mechanical vibration, air disturbance, temperature, atmospheric pressure and the like act on the focus detection system and the inspection system of the sample 8 in the same manner, the change in the focus position also changes.
[0045]
Therefore, the focus of the inspection system can be accurately detected without being affected by mechanical vibrations or air disturbances, the focus position can always be kept stable and in an optimal state, and a highly stable sample 8 can be inspected. it can.
[0046]
In addition, this invention is not limited to the said one Embodiment, You may deform | transform as follows.
For example, the inspection of the sample 8 is not limited to the inspection using the transmission image of the sample 8, and may be applied to all inspection apparatuses that require focus detection such as an image using the reflected light of the sample 8.
[0047]
A laser light source for detection that outputs laser light having the same wavelength as the laser light output from the laser light source 1 is separately provided, and the laser light output from the laser light source is sent from the focus detection light projecting optical system 34 to the second light source. The sample 8 may be irradiated through the half mirror 35 and the objective lens.
[0049]
【The invention's effect】
As described in detail above , according to the present invention , focus detection and sample inspection can be performed under the same conditions, and the focus of the inspection system can be accurately detected without being affected by mechanical vibration or air disturbance, It is possible to provide a sample inspection apparatus capable of performing a highly stable inspection while keeping the focal position always stable and in an optimum state.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a detection apparatus for a sample to which a focus detection apparatus according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a diagram illustrating a position where a focus sensor is disposed.
FIG. 3 is a diagram showing the arrangement position of a focus sensor in a plan view.
FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional inspection apparatus for a sample such as a photomask.
[Explanation of symbols]
1 ... Laser light source,
2 ... Illumination optics,
8 ... Sample,
12: Imaging optical system,
10 ... objective lens,
11 ... Imaging lens,
13. CCD line sensor,
14 ... Image processing device,
30: Incident optical system,
31 ... first half mirror,
33 ... Optical fiber,
34: Focus detection and projection optical system,
35 ... Second half mirror,
36 ... Focus sensor,
40: Detection device.

Claims

Illumination light output from the light source passes through the illumination optical system to irradiate the sample, the sample image transmitted through the sample passes through the imaging optical system, forms an image on the inspection sensor, and is output from the inspection sensor. In a sample inspection apparatus that inspects the sample based on an image signal ,
Tap a portion of the illumination light output from the light source as the detection light, an incident optical system for irradiating the sample through the detection light to the imaging optical system,
A sensor substrate holding the inspection sensor and having an opening formed thereon;
The detection light, which is arranged in the vicinity of the inspection sensor, is reflected by the sample and imaged by the imaging optical system, is received through the opening, and a signal corresponding to the received light amount is output. A focus sensor;
A small pinhole that is in a confocal relationship with the sample and allows the detection light imaged by the imaging optical system to pass through and enter the focus sensor;
A detection means for inputting a signal output from the focus sensor and detecting the point at which the received light amount of the focus sensor is the highest as the focus of the sample image by the imaging optical system ;
A sample inspection apparatus comprising:

The incident optical system includes: a first half mirror that branches a part of the illumination light output from the light source as detection light;
An optical fiber for guiding the detection light branched by the first half mirror ;
And the focus detection light projecting system for converting the parallel light the detection light guided by said optical fiber,
Disposed within said imaging optical system, a second half mirror for irradiating the detection light converted into parallel light by the focus detection light projection system to the sample through the imaging optical system of the objective lens,
The sample inspection apparatus according to claim 1, further comprising: