JP7733751B2 - Lens penetration height measurement - Google Patents
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Description
本発明は、概して光学デバイスに関し、特に検査及び計測システム及び方法に関する。 The present invention relates generally to optical devices, and more particularly to inspection and metrology systems and methods.
プリント回路基板、半導体ウェハ、表示パネル及び集積回路などのワークピースの製造プロセスにおいて、ワークピースは、通常、回路基板の特徴を画像化するように構成された検査システムによって検査される。フィーチャの正確な撮像のために、ワークピースは、検査システムの光学系の焦点面に運ばれる。 During the manufacturing process of workpieces such as printed circuit boards, semiconductor wafers, display panels, and integrated circuits, the workpieces are typically inspected by an inspection system configured to image features on the circuit board. For accurate imaging of the features, the workpiece is brought to the focal plane of the inspection system's optical system.
以下で説明する本発明の実施形態は、検査システム内の光学系と検査中のワークピースとの間の距離の正確な評価を可能にする装置及び方法を提供する。 Embodiments of the present invention described below provide apparatus and methods that enable accurate assessment of the distance between an optical system in an inspection system and the workpiece being inspected.
本発明の実施形態によれば、所定のパターンを含むレチクルと、レチクルを照明する光放射を放射するように構成された放射源とを含む照明アセンブリを含む、検査光学系を含む光学検査装置が提供される。所与の瞳領域を有する瞳を有する集光光学系は、照射されたレチクルのパターンを含む放出された光学放射線をワークピース上に投影するように構成される。偏向要素は、集光光学系の瞳内に配置され、瞳領域の第1の部分にわたって延在するが、瞳領域の第2の部分にわたっては延在しない。撮像アセンブリは、瞳領域の第1の部分を通して投影されるパターンの第1の複製と、瞳領域の第2の部分を通して投影されるパターンの第2の複製とを含む、加工物の画像を捕捉するように構成される。プロセッサは、パターンの第1の複製と第2の複製との間の相違を測定し、測定された相違に応答して検査光学系とワークピースとの間の距離を評価するように、取り込まれた画像を処理するように構成される。 According to an embodiment of the present invention, an optical inspection apparatus is provided that includes an inspection optical system including an illumination assembly including a reticle including a predetermined pattern and a radiation source configured to emit optical radiation that illuminates the reticle. A collection optical system having a pupil with a given pupil area is configured to project the emitted optical radiation, including the illuminated reticle pattern, onto a workpiece. A deflection element is disposed within the pupil of the collection optical system and extends across a first portion of the pupil area but not across a second portion of the pupil area. An imaging assembly is configured to capture images of the workpiece including a first replica of the pattern projected through the first portion of the pupil area and a second replica of the pattern projected through the second portion of the pupil area. A processor is configured to process the captured images to measure a difference between the first and second replicas of the pattern and to estimate a distance between the inspection optical system and the workpiece in response to the measured difference.
いくつかの実施形態では、偏向要素は、透明ウェッジを含む。開示される実施形態では、瞳領域の第1の部分にわたって延在するウェッジは、第1のウェッジ方向を有する、第1のウェッジであり、検査光学系は、瞳領域の第2の部分にわたって延在し、第1のウェッジ方向と反対の第2のウェッジ方向を有する、第2のウェッジを含む。 In some embodiments, the deflecting element includes a transparent wedge. In disclosed embodiments, the wedge extending across a first portion of the pupil region is a first wedge having a first wedge direction, and the inspection optics includes a second wedge extending across a second portion of the pupil region and having a second wedge direction opposite the first wedge direction.
あるいは、偏向素子は回折光学素子を含む。一実施形態では、瞳領域の第1の部分にわたって延在する回折光学素子は、第1の偏向方向を有する第1の回折光学素子であり、検査光学系は、瞳領域の第2の部分にわたって延在し、第1の偏向方向と反対の第2の偏向方向を有する第2の回折光学素子を含む。 Alternatively, the deflection element includes a diffractive optical element. In one embodiment, the diffractive optical element extending across a first portion of the pupil region is a first diffractive optical element having a first deflection direction, and the inspection optics includes a second diffractive optical element extending across a second portion of the pupil region and having a second deflection direction opposite to the first deflection direction.
さらに代替的に、偏向要素はミラーを含む。開示される実施形態では、瞳領域の第1の部分にわたって延在するミラーは、軸の周囲の第1の傾斜角を有する、第1のミラーであり、検査光学は、瞳領域の第2の部分にわたって延在し、第1の傾斜角と反対の軸の周囲の第2の傾斜角を有する、第2のミラーを含む。 Further alternatively, the deflecting element includes a mirror. In a disclosed embodiment, the mirror extending across a first portion of the pupil region is a first mirror having a first tilt angle about an axis, and the inspection optics includes a second mirror extending across a second portion of the pupil region and having a second tilt angle about an axis opposite to the first tilt angle.
開示される実施形態では、装置は、検査光学系とワークピースとの間の距離を調整するように構成された運動アセンブリを含み、プロセッサは、測定された相違に応答して運動アセンブリを駆動するように構成される。 In a disclosed embodiment, the apparatus includes a motion assembly configured to adjust the distance between the inspection optics and the workpiece, and the processor is configured to drive the motion assembly in response to the measured difference.
いくつかの実施形態では、所定のパターンは、レチクル上の異なる位置に配置された複数のサブパターンを含む。一実施形態では、複数のサブパターンは、レチクル上に周期的配列で配置され、第1および第2の複製のそれぞれのサブパターンは、ワークピースの画像内でインターレースされる。代替的に又は追加的に、複数のサブパターンは、異なる第1及び第2のパターン特性を有する少なくとも第1及び第2のサブパターンを含む。 In some embodiments, the predetermined pattern includes multiple subpatterns arranged at different locations on the reticle. In one embodiment, the multiple subpatterns are arranged in a periodic array on the reticle, and the subpatterns of the first and second replicas are interlaced within the image of the workpiece. Alternatively or additionally, the multiple subpatterns include at least first and second subpatterns having different first and second pattern characteristics.
開示される実施形態では、パターンの第2の複製は、パターンの第1の複製から第1の方向にオフセットされ、複製のうちの少なくとも1つは、測定された相違に応答して、第1の方向に直交する第2の方向にシフトする。 In a disclosed embodiment, the second replica of the pattern is offset in a first direction from the first replica of the pattern, and at least one of the replicas shifts in a second direction orthogonal to the first direction in response to the measured difference.
本発明の実施形態によれば、所定のパターンを含むレチクルと、レチクルを照明する光放射を放射するように構成された放射源とを含む照明アセンブリを含む、検査光学系を含む光学検査装置も提供される。集光光学系は、照射されたレチクルのパターンを含む放射された光学放射線をワークピース上に投影するように構成される。画像センサと、所与の瞳領域を有する瞳を有する対物光学系とを含む撮像アセンブリは、ワークピースを画像センサ上に撮像するように構成される。偏向要素は、対物光学系の瞳内に配置され、瞳領域の第1の部分にわたって延在するが、瞳領域の第2の部分にわたっては延在しない。プロセッサは、画像センサによって捕捉された画像を処理して、瞳領域の第1の部分を通して結像されるパターンの第1の複製と、瞳領域の第2の部分を通して結像されるパターンの第2の複製とを検出し、パターンの第1の複製と第2の複製との間の相違を測定するように構成される。そして、測定された相違に応じて検査光学系とワークピースとの間の距離を評価する。加えて、本発明のある実施形態によると、光学検査のための方法が提供され、これは、所定のパターンを含有するレチクルと、レチクルを照明する、光学放射線を放出するように構成される放射線源とを含む、照明アセンブリを含む、検査光学を提供するステップを含む。照明されたレチクルのパターンを含む放射された光学放射線をワークピース上に投影するように構成された、所与の瞳領域を有する瞳を有する集光光学系と、撮像アセンブリとも提供される。偏向要素は、集光光学系の瞳内に配置され、瞳領域の第1の部分にわたって延在するが、瞳領域の第2の部分にわたっては延在しない。撮像アセンブリを使用して、瞳領域の第1の部分を通して投影されるパターンの第1の複製と、瞳領域の第2の部分を通して投影されるパターンの第2の複製とを含む、ワークピースの画像が捕捉される。捕捉された画像は、パターンの第1の複製と第2の複製との間の相違を測定するように処理される。検査光学系とワークピースとの間の距離は、測定された相違に応じて評価される。 An embodiment of the present invention also provides an optical inspection apparatus including an inspection optical system including an illumination assembly including a reticle including a predetermined pattern and a radiation source configured to emit optical radiation that illuminates the reticle. A collection optical system is configured to project the emitted optical radiation, including the illuminated reticle pattern, onto a workpiece. An imaging assembly including an image sensor and an objective optical system having a pupil with a given pupil area is configured to image the workpiece onto the image sensor. A deflection element is disposed within the pupil of the objective optical system and extends across a first portion of the pupil area but not across a second portion of the pupil area. A processor is configured to process the image captured by the image sensor to detect a first replica of the pattern imaged through the first portion of the pupil area and a second replica of the pattern imaged through the second portion of the pupil area, and to measure a difference between the first and second replicas of the pattern. The processor then evaluates the distance between the inspection optical system and the workpiece according to the measured difference. Additionally, in accordance with an embodiment of the present invention, a method for optical inspection is provided, comprising providing inspection optics including an illumination assembly including a reticle containing a predetermined pattern and a radiation source configured to emit optical radiation that illuminates the reticle. A collection optical system having a pupil with a given pupil area and configured to project the emitted optical radiation containing the illuminated reticle pattern onto a workpiece, and an imaging assembly are also provided. A deflection element is disposed within the pupil of the collection optical system and extends across a first portion of the pupil area but not across a second portion of the pupil area. Using the imaging assembly, an image of the workpiece is captured, including a first replica of the pattern projected through the first portion of the pupil area and a second replica of the pattern projected through the second portion of the pupil area. The captured image is processed to measure a difference between the first and second replicas of the pattern. The distance between the inspection optical system and the workpiece is evaluated according to the measured difference.
本発明のある実施形態によると、照明アセンブリを含み、所定のパターンを含有するレチクルと、レチクルを照明する、光学放射線を放出するように構成される放射線源とを含む、検査光学を提供するステップを含む、光学検査のための方法がさらに提供される。集光光学系は、照射されたレチクルのパターンを含む放射された光学放射線をワークピース上に投影するように構成される。画像センサ及び対物光学系を含む撮像アセンブリは、所与の瞳領域を有する瞳を有する。偏向要素は、対物光学系の瞳内に配置され、瞳領域の第1の部分にわたって延在するが、瞳領域の第2の部分にわたっては延在しない。撮像アセンブリを使用して、瞳領域の第1の部分を通して撮像されるパターンの第1の複製と、瞳領域の第2の部分を通して撮像されるパターンの第2の複製とを含む、ワークピースの画像が捕捉される。捕捉された画像は、パターンの第1の複製と第2の複製との間の相違を測定するように処理される。検査光学系とワークピースとの間の距離は、測定された相違に応じて評価される。 According to an embodiment of the present invention, there is further provided a method for optical inspection, comprising providing inspection optics including an illumination assembly, a reticle containing a predetermined pattern, and a radiation source configured to emit optical radiation that illuminates the reticle. The collection optics is configured to project the emitted optical radiation, including the illuminated reticle pattern, onto a workpiece. The imaging assembly, including an image sensor and an objective optics, has a pupil with a given pupil area. A deflection element is disposed within the pupil of the objective optics and extends across a first portion of the pupil area but not across a second portion of the pupil area. Using the imaging assembly, an image of the workpiece is captured, including a first replica of the pattern imaged through the first portion of the pupil area and a second replica of the pattern imaged through the second portion of the pupil area. The captured image is processed to measure a difference between the first and second replicas of the pattern. The distance between the inspection optics and the workpiece is evaluated according to the measured difference.
本発明は、図面と共に、その実施形態の以下の詳細な説明からより完全に理解されるであろう。 The present invention will be more fully understood from the following detailed description of its embodiments, taken in conjunction with the drawings.
概略
例えば製造プロセス中のワークピースの光学検査のための光学撮像システムの用途では、照明器が、ワークピース上の視野を光学放射で照明するために使用される。(本明細書および特許請求の範囲で使用される「光放射」、「放射」、および「光」という用語は、概して、可視、赤外、および紫外放射のいずれかを指す。)ワークピースの照明視野は、撮像光学系によって撮像され、画像センサによって検出される。
In applications of optical imaging systems, such as for optical inspection of workpieces during a manufacturing process, an illuminator is used to illuminate a field on the workpiece with optical radiation. (As used herein and in the claims, the terms "optical radiation,""radiation," and "light" generally refer to any of visible, infrared, and ultraviolet radiation.) The illuminated field on the workpiece is imaged by imaging optics and detected by an image sensor.
フラットパネルディスプレイ、半導体ウェハおよびプリント回路基板の検査などのいくつかの用途では、高品質検査は、画像センサ上に結像されるワークピースの視野を撮像光学系の正確な焦点にすることを必要とする。 In some applications, such as the inspection of flat panel displays, semiconductor wafers, and printed circuit boards, high-quality inspection requires that the field of view of the workpiece imaged onto the image sensor be precisely focused by the imaging optics.
本明細書に記載される本発明の実施形態は、撮像光学系の焦点からのワークピースの偏差を正確に感知する焦点センサを提供する。焦点センサは、例えば、運動アセンブリに信号を送信するために使用することができ、運動アセンブリは、ワークピースと撮像光学系との間の距離を調整して、ワークピースを光学系に対して焦点合わせする。焦点センサは、撮像光学系を通して伝送される光学放射線を利用し、したがって、ワークピースの焦点位置が、画像センサ上に結像されるのと同じ視野位置で測定されることを確実にする。このタスクを達成するために、焦点センサは、パターン化されたレチクルを照明し、集光光学系を通してパターンを投影する。検査光学系の瞳は集光光学系に中継される。いくつかの実施形態では、集光光学系の瞳領域は、瞳領域の異なる部分にわたって延在する2つの開口に分割され、したがって、レチクルから投影されるビームを2つの別個のビームに分割する。開口の横方向オフセットに起因して、これらの2つのビームは、異なる角度でワークピースに衝突し、各ビームは、ワークピース上にレチクルパターンの複製を生成する。少なくとも1つの開口に配置された偏向要素は、2つの複製をワークピース上で横方向に分離させる。ワークピースが撮像アセンブリに対して正確な焦点にあるとき、2つの複製は、相互整合しているが、デフォーカスされたワークピースに対して、複製は、相互に対して側方に偏移させられる。偏向要素は、2つの複製の横方向分離がデフォーカスによる複製シフトに直交するように配向される。いくつかの実施形態では、より大きな横方向の分離のために、対向する偏向方向を有する2つの偏向要素が、2つの開口内にそれぞれ配置される。 The embodiments of the invention described herein provide a focus sensor that accurately senses the deviation of a workpiece from the focus of the imaging optics. The focus sensor can be used, for example, to send a signal to a motion assembly, which adjusts the distance between the workpiece and the imaging optics to focus the workpiece relative to the optics. The focus sensor utilizes optical radiation transmitted through the imaging optics, thus ensuring that the focus position of the workpiece is measured at the same field of view as that imaged onto the image sensor. To accomplish this task, the focus sensor illuminates a patterned reticle and projects the pattern through collection optics. The pupil of the inspection optics is relayed to the collection optics. In some embodiments, the pupil region of the collection optics is split into two apertures that extend across different portions of the pupil region, thus splitting the beam projected from the reticle into two separate beams. Due to the lateral offset of the apertures, these two beams impinge on the workpiece at different angles, with each beam producing a replica of the reticle pattern on the workpiece. A deflection element disposed in at least one aperture laterally separates the two replicas on the workpiece. When the workpiece is in precise focus relative to the imaging assembly, the two replicas are aligned with each other, but for a defocused workpiece, the replicas are laterally shifted relative to each other. The deflection element is oriented so that the lateral separation of the two replicas is orthogonal to the replica shift due to defocus. In some embodiments, for greater lateral separation, two deflection elements with opposing deflection directions are disposed within the two apertures, respectively.
ワークピース上のレチクルパターンの2つの複製は、撮像光学系によって画像センサ上に結像される。プロセッサは、画像センサによって捕捉された複製の2つの並列画像を比較し、ワークピースのデフォーカスを検出し、ワークピースを正しい焦点位置に移動させるように運動システムに命令する。2つの瞳開口を集光光学系の光軸に対して対称に配置することによって、レチクルパターンの2つの複製は、デフォーカスに応答して等量であるが反対方向にシフトし、したがって、デフォーカスの高感度差動検出を可能にする。 Two replicas of the reticle pattern on the workpiece are imaged onto an image sensor by imaging optics. A processor compares the two parallel images of the replicas captured by the image sensor, detects defocus of the workpiece, and commands a motion system to move the workpiece to the correct focus position. By positioning the two pupil apertures symmetrically about the optical axis of the collection optics, the two replicas of the reticle pattern shift equal but opposite amounts in response to defocus, thus enabling highly sensitive differential detection of defocus.
これらの実施形態では、光学検査装置は、照明アセンブリと、集光光学系と、偏向要素と、撮像アセンブリとを備える検査光学系を含む。照明アセンブリは、所定のパターンを含むレチクルと、光学放射線を放出し、したがってレチクルを照明する放射線源とを備える。集光光学系は、照射されたレチクルのパターンを含む放射された光放射をワークピース上に投影する。偏向要素は、集光光学系の瞳内に配置され、瞳領域の第1の部分にわたって延在するが、瞳領域の第2の部分にわたっては延在しない。撮像アセンブリは、瞳領域の第1の部分を通して投影されるパターンの第1の複製と、瞳領域の第2の部分を通して投影されるパターンの第2の複製とを含む、加工物の画像を捕捉する。プロセッサは、パターンの第1の複製と第2の複製との間の相違を測定し、測定された相違に応答して検査光学系とワークピースとの間の距離を評価するように捕捉画像を処理する。代替実施形態では、分割瞳領域および偏向要素は、照明アセンブリ内ではなく、撮像アセンブリの対物光学系内に配置される。これらの実施形態では、集光光学系は、単一のレチクルパターンをワークピース上に投影し、偏向要素は、撮像アセンブリ内の画像センサ上にレチクルパターンの2つの異なる複製を作成する。デフォーカスは、上述の方法と同様の方法で測定され、補償される。 In these embodiments, the optical inspection apparatus includes an inspection optical system comprising an illumination assembly, a collection optical system, a deflection element, and an imaging assembly. The illumination assembly includes a reticle including a predetermined pattern and a radiation source that emits optical radiation, thereby illuminating the reticle. The collection optical system projects the emitted optical radiation, including the illuminated reticle pattern, onto a workpiece. The deflection element is disposed within the pupil of the collection optical system and extends across a first portion of the pupil region but not across a second portion of the pupil region. The imaging assembly captures an image of the workpiece, including a first replica of the pattern projected through the first portion of the pupil region and a second replica of the pattern projected through the second portion of the pupil region. A processor processes the captured image to measure a difference between the first and second replicas of the pattern and evaluate the distance between the inspection optical system and the workpiece in response to the measured difference. In an alternative embodiment, the split-pupil region and the deflection element are disposed within the objective optical system of the imaging assembly rather than within the illumination assembly. In these embodiments, the collection optics projects a single reticle pattern onto the workpiece, and the deflection elements create two distinct copies of the reticle pattern on the image sensor in the imaging assembly. Defocus is measured and compensated for in a manner similar to that described above.
いくつかの実施形態では、偏向要素は、透明光学ウェッジを備える。代替として、回折光学要素または傾斜鏡等の他の種類の偏向要素が使用されてもよい。そのような偏向要素の好適な組み合わせ、ならびに他の偏向モードは、当業者に明白であり、本発明の範囲内であると見なされる。 In some embodiments, the deflecting element comprises a transparent optical wedge. Alternatively, other types of deflecting elements, such as diffractive optical elements or tilting mirrors, may be used. Suitable combinations of such deflecting elements, as well as other deflection modes, will be apparent to those skilled in the art and are considered to be within the scope of the present invention.
集光光学系による複製分離
図1は、本発明の一実施形態によるワークピース12を検査するための光学検査装置10の概略側面図である。装置10は、照明アセンブリ16と、集光光学系18と、撮像アセンブリ20とを備える検査光学系14を備える。装置10は、運動アセンブリ22およびプロセッサ24をさらに備える。この図において、ならびに図2a~2b、3a~3b、4a~4b、および5において、描かれたアイテムの向きを定義するために、デカルト座標26が使用される。
Replica Separation with Collection Optics Figure 1 is a schematic side view of an optical inspection apparatus 10 for inspecting a workpiece 12 according to one embodiment of the present invention. The apparatus 10 includes inspection optics 14, which includes an illumination assembly 16, collection optics 18, and an imaging assembly 20. The apparatus 10 further includes a motion assembly 22 and a processor 24. In this figure, as well as in Figures 2a-2b, 3a-3b, 4a-4b, and 5, Cartesian coordinates 26 are used to define the orientation of the depicted items.
運動アセンブリ22は、例えば、プロセッサ24の制御下で、デカルト座標26のx方向、y方向、およびz方向にワークピース12を移動させることができる線形機械ステージ、ならびにz軸の周囲でワークピースを回転させることができる回転ステージを備える。図示の実施形態では、運動アセンブリ22は、静止検査光学系14に対してワークピース12を移動させる。代替として、運動アセンブリ22は、静止ワークピース12に対して検査光学14を(他の光学アセンブリとともに)移動させてもよい。z方向におけるワークピース12と検査光学系14の分離の調整は、高さ測定および焦点調整の目的で適用され、一方、x方向およびy方向の移動およびz軸の周りの回転は、ワークピース12の所望の領域を検査光学系14の視野に入れるために使用される。 The motion assembly 22 comprises, for example, a linear mechanical stage capable of moving the workpiece 12 in the x, y, and z directions of Cartesian coordinates 26, as well as a rotational stage capable of rotating the workpiece about the z-axis, under the control of the processor 24. In the illustrated embodiment, the motion assembly 22 moves the workpiece 12 relative to the stationary inspection optics 14. Alternatively, the motion assembly 22 may move the inspection optics 14 (along with other optical assemblies) relative to the stationary workpiece 12. Adjusting the separation between the workpiece 12 and the inspection optics 14 in the z-direction is applied for height measurement and focus adjustment purposes, while movement in the x- and y-directions and rotation about the z-axis is used to bring a desired region of the workpiece 12 into the field of view of the inspection optics 14.
照明アセンブリ16は、レチクル放射源28と、視野放射源30と、レチクルコリメータレンズ32と、レチクル放射源28によって照明される所定のパターンを含むレチクル34と、視野照明レンズ35と、ビームスプリッタ36とを備える。あるいは、2つの別個の放射源の代わりに、レチクル34からの寄与の有無にかかわらずワークピース12を照射するために、適切な可動光学系と組み合わされた単一の放射源が使用されてもよい。図示の実施形態では、ビームスプリッタ36(視野放射源30及び視野照明レンズ35と共に)は、開口アセンブリ48のすぐ右に位置する。代替として、ビームスプリッタ36は、例えば、ワークピース12と検査光学部品14との間に、またはいくつかの他の好適な場所に位置してもよい。 The illumination assembly 16 comprises a reticle radiation source 28, a field radiation source 30, a reticle collimator lens 32, a reticle 34 containing a predetermined pattern illuminated by the reticle radiation source 28, a field illumination lens 35, and a beam splitter 36. Alternatively, instead of two separate radiation sources, a single radiation source combined with appropriate movable optics may be used to illuminate the workpiece 12 with or without a contribution from the reticle 34. In the illustrated embodiment, the beam splitter 36 (together with the field radiation source 30 and the field illumination lens 35) is located immediately to the right of the aperture assembly 48. Alternatively, the beam splitter 36 may be located, for example, between the workpiece 12 and the inspection optics 14, or in some other suitable location.
集光光学系18は、集光レンズ38と、瞳リレー40と、ビームスプリッタ42と、焦点面45を有する対物レンズ44とを備える。集光光学系18は、開口アセンブリ48と、平面46内の集光光学系18の瞳の領域の各部分に配置された第1および第2の透明光学ウェッジ50および52とをさらに備える。平面46は、瞳リレー40によって対物レンズ44の瞳平面47に中継され、したがって平面46及び47は互いに共役である。集光光学系18は、照明されたレチクル34のパターンを含むレチクル放射源28によって放射された光学放射をワークピース12上に投影する。集光光学系18のサブセットは、視野放射源30によって放射された光学放射をワークピース12上に投影する。開口アセンブリ48ならびに光学ウェッジ50および52は、以下で図2a~2bにおいてさらに詳細に説明される。 The collection optics 18 include a collection lens 38, a pupil relay 40, a beam splitter 42, and an objective lens 44 having a focal plane 45. The collection optics 18 further include an aperture assembly 48 and first and second transparent optical wedges 50 and 52 positioned in respective portions of the pupil region of the collection optics 18 within a plane 46. The plane 46 is relayed by the pupil relay 40 to a pupil plane 47 of the objective lens 44, such that the planes 46 and 47 are conjugate to one another. The collection optics 18 projects optical radiation emitted by the reticle radiation source 28, including the pattern of the illuminated reticle 34, onto the workpiece 12. A subset of the collection optics 18 projects optical radiation emitted by the field radiation source 30 onto the workpiece 12. The aperture assembly 48 and the optical wedges 50 and 52 are described in further detail below in Figures 2a-2b.
撮像アセンブリ20は、集光光学18と共有される要素として、ビームスプリッタ42および対物レンズ44を備える。撮像アセンブリ20はさらに、チューブレンズ54と、画像センサ56とを備える。画像センサ56は、2次元画素化画像センサ、例えばCMOS(相補型金属酸化膜半導体)画像センサを含む。したがって、撮像アセンブリ20は、ウェッジ50および52を通して投影されるレチクルパターンのそれぞれの複製を含む、ワークピース12の画像を捕捉する。 The imaging assembly 20 includes, as shared elements with the collection optics 18, a beam splitter 42 and an objective lens 44. The imaging assembly 20 further includes a tube lens 54 and an image sensor 56. The image sensor 56 includes a two-dimensional pixelated image sensor, such as a CMOS (complementary metal-oxide semiconductor) image sensor. Thus, the imaging assembly 20 captures an image of the workpiece 12, including respective replicas of the reticle pattern projected through the wedges 50 and 52.
プロセッサ24は、運動アセンブリ22、放射線源28および30、ならびに画像センサ56に連結される。プロセッサ24は、典型的には、装置10の他の構成要素への好適なインターフェースを伴う汎用プログラマブルコンピュータプロセッサを備え、本明細書で説明される機能を行うようにソフトウェアおよび/またはファームウェアでプログラムされる。プロセッサ24は、単純化のために、単一のモノリシック機能ブロックとして図に示されているが、実際には、プロセッサは、単一のチップまたは2つ以上のチップのセットを備えてもよく、図に示され、本文で説明される信号を受信および出力するための好適なインターフェースを伴う。 Processor 24 is coupled to motion assembly 22, radiation sources 28 and 30, and image sensor 56. Processor 24 typically comprises a general-purpose programmable computer processor with suitable interfaces to the other components of device 10 and is programmed with software and/or firmware to perform the functions described herein. While processor 24 is shown in the figures as a single monolithic functional block for simplicity, in practice the processor may comprise a single chip or a set of two or more chips with suitable interfaces for receiving and outputting the signals shown in the figures and described herein.
以下、検査装置10の2つの機能について説明する。すなわち、ワークピースを対物レンズ44に対して正確な焦点にし、ワークピース12を画像センサ56上に結像する。 The following describes two functions of the inspection system 10: accurately focusing the workpiece relative to the objective lens 44 and imaging the workpiece 12 onto the image sensor 56.
ワークピース12を正確な焦点にするために、プロセッサ24は、視野放射源30がオフにされていることを確認しながら、レチクル放射源28をオンにする。以下で図2a~図2bおよび図3a~図3bを参照してさらに詳細に説明するように、レチクル34のパターン105は、レチクル上の点59がワークピース12上の検査中の視野58内の点60および62に結像されるように、ワークピース12上に2つの隣り合った複製を生成するように投影される。これらの2つの複製は、撮像アセンブリ20によって、それぞれ点60および62の画像64および66の周囲の画像センサ56上に撮像され、プロセッサ24によって捕捉される。プロセッサ24は、2つの捕捉された画像から対物レンズ44の焦点からのワークピース12の偏差を計算し、偏差を補正するようにデカルト座標26のz方向にワークピースを移動させるように運動アセンブリ22を駆動する。 To bring the workpiece 12 into precise focus, the processor 24 turns on the reticle radiation source 28 while ensuring that the field radiation source 30 is turned off. As described in more detail below with reference to Figures 2a-2b and 3a-3b, the pattern 105 of the reticle 34 is projected to generate two side-by-side replicas on the workpiece 12, such that point 59 on the reticle is imaged to points 60 and 62 within the field of view 58 under inspection on the workpiece 12. These two replicas are imaged by the imaging assembly 20 onto the image sensor 56 around images 64 and 66 of points 60 and 62, respectively, and captured by the processor 24. From the two captured images, the processor 24 calculates the deviation of the workpiece 12 from the focus of the objective lens 44 and drives the motion assembly 22 to move the workpiece in the z-direction of the Cartesian coordinate system 26 to correct the deviation.
検査の目的でワークピース12の画像を取り込むために、プロセッサ24は、レチクル放射源28がオフにされていることを確認しながら視野放射源30をオンにし、したがって、検査機能と集束機能とを時間的に多重化する。放射線源30によって放出された光学放射線は、視野照明レンズ35によって投影され、ビームスプリッタ36によって反射され、集光光学系18のサブセットを通して投影され、ワークピース12上の視野58を照明する。視野照明レンズ35と集光光学系18のサブセットとの組み合わせは、均一な照明を視野58上に投影するように構成される。次に、視野58は、対物レンズ44、ビームスプリッタ42、及びチューブレンズ54によって画像センサ56上に結像される。明確にするために、視野放射源30によって放射される光線は省略されている。 To capture an image of the workpiece 12 for inspection, the processor 24 turns on the field radiation source 30 while ensuring that the reticle radiation source 28 is turned off, thus time-multiplexing the inspection and focusing functions. The optical radiation emitted by the radiation source 30 is projected by the field illumination lens 35, reflected by the beam splitter 36, and projected through a subset of the collection optics 18 to illuminate a field of view 58 on the workpiece 12. The combination of the field illumination lens 35 and the subset of the collection optics 18 is configured to project uniform illumination onto the field of view 58. The field of view 58 is then imaged onto the image sensor 56 by the objective lens 44, the beam splitter 42, and the tube lens 54. For clarity, the light emitted by the field radiation source 30 has been omitted.
図2a~2bは、本発明の一実施形態による光学検査装置10の部分概略側面図である。図2bの図は、図2aに対して光軸68を中心に90°回転されている。これらの図の目的は、検査装置10の焦点合わせ機能を説明することにあるので、焦点合わせに必須ではない構成要素は、明確にするために省略されている。残りの成分は、図1のように標識されている。 Figures 2a-2b are partial schematic side views of an optical inspection apparatus 10 according to one embodiment of the present invention. The view in Figure 2b is rotated 90 degrees about optical axis 68 relative to Figure 2a. Because the purpose of these figures is to illustrate the focusing function of the inspection apparatus 10, components that are not essential for focusing have been omitted for clarity. The remaining components are labeled as in Figure 1.
第1の光学ウェッジ50および第2の光学ウェッジ52の位置および配向は、図2aおよび図2bの(それぞれ配向されたデカルト座標26によって示されるような)2つの直交方向から、ならびにインサート74の断面図において見られる。ウェッジ方向70および72はそれぞれ、ウェッジ50および52について、それぞれのウェッジの基部からその縁部に向けられたベクトルとして定義される。さらなる明確化のために、第1のウェッジ50のウェッジ方向70は、インサート76内の第1のウェッジの斜視図に示される。ウェッジ方向70は、第1のウェッジ50の基部78に対して垂直であり、第1のウェッジの縁部80の方を向いている。第1および第2の光学ウェッジ50および52は、開口アセンブリ48のそれぞれの第1および第2の開口90および92を覆って配置され、集光光学18の瞳領域の異なるそれぞれの部分を覆って延在する。 The positions and orientations of the first and second optical wedges 50 and 52 are viewed from two orthogonal directions (as indicated by the respective oriented Cartesian coordinates 26) in Figures 2a and 2b, as well as in a cross-sectional view of the insert 74. Wedge directions 70 and 72 are defined for the wedges 50 and 52, respectively, as vectors directed from the base of the respective wedges to their edges. For further clarity, the wedge direction 70 of the first wedge 50 is shown in a perspective view of the first wedge within the insert 76. The wedge direction 70 is perpendicular to the base 78 of the first wedge 50 and points toward the edge 80 of the first wedge. The first and second optical wedges 50 and 52 are positioned over respective first and second apertures 90 and 92 of the aperture assembly 48 and extend over different respective portions of the pupil region of the collection optics 18.
集束機能のために、光線はレチクル放射源28によってレチクルコリメータレンズ32に向かって放射される。レチクルコリメータレンズ32は、光学放射線をレチクル34上に投影し、そこからビームスプリッタ36、コレクタレンズ38、及び光学ウェッジ50及び52に投影する。図2aを参照すると、第1のウェッジ50および第1の開口90に衝突する点59からのこれらの光線は、第1のウェッジによってyz平面内で正のy軸に向かって光線94として屈折され、瞳リレー40および対物レンズ44によって点60に結像される。第2のウェッジ52及び第2の開口92に衝突する点59からの光線は、第2のウェッジによって同様にyz平面内で屈折されるが、ここでは負のy軸に向かって光線96として屈折され、点62に結像される。 For the focusing function, light rays are emitted by the reticle radiation source 28 toward the reticle collimator lens 32. The reticle collimator lens 32 projects the optical radiation onto the reticle 34 and from there to the beam splitter 36, the collector lens 38, and the optical wedges 50 and 52. Referring to FIG. 2a, these rays from point 59 striking the first wedge 50 and first aperture 90 are refracted by the first wedge in the yz plane toward the positive y-axis as ray 94 and imaged to point 60 by the pupil relay 40 and objective lens 44. The light rays from point 59 striking the second wedge 52 and second aperture 92 are similarly refracted in the yz plane by the second wedge, but now toward the negative y-axis as ray 96 and imaged to point 62.
第1および第2のウェッジ50および52のこれらの反対の動作は、ワークピース12上のレチクル34のパターン105の複製を2つの複製(以下、図3bにおいて、それぞれの第1及び第2の複製108及び110としてラベル付けされる)に分割する。xz平面(図2b)では、ウェッジ50および52は、同じ屈折特性を有するガラスの平行平面板として振る舞う。しかし、光軸68からの開口90および92の対向する横方向のオフセットは、それぞれの開口を通る光線束を、それぞれの光線98および100ならびに角度αおよびβによって示されるように、等しいが反対の斜角でワークピース12に衝突させる。したがって、点60で形成されたパターン105の複製は、角度αでワークピース12に衝突する斜めの光線によって形成され、点62で形成された複製は、角度βの符号と反対の符号を有する角度βでワークピースに衝突する斜めの光線によって形成される。角度αおよびβの反対の符号は、ワークピース12がz方向(対物レンズ44の焦点面45の内外)に移動されるとき、点60および62における2つの複製をそれぞれ反対のx方向にシフトさせる。平面102に対して距離Δzだけ移動するワークピース12の像シフトの例を、以下の図3bに示す。 These opposing actions of the first and second wedges 50 and 52 split the replica of the pattern 105 of the reticle 34 on the workpiece 12 into two replicas (hereafter labeled as first and second replicas 108 and 110, respectively, in FIG. 3b). In the xz plane (FIG. 2b), the wedges 50 and 52 behave as plane-parallel plates of glass with the same refractive properties. However, the opposing lateral offsets of the apertures 90 and 92 from the optical axis 68 cause the ray bundles passing through each aperture to impinge on the workpiece 12 at equal but opposite oblique angles, as indicated by the respective rays 98 and 100 and angles α and β. Thus, the replica of the pattern 105 formed at point 60 is formed by the oblique rays impinging on the workpiece 12 at angle α, and the replica formed at point 62 is formed by the oblique rays impinging on the workpiece at angle β, which has the opposite sign to the sign of angle β. The opposite signs of angles α and β cause the two copies at points 60 and 62 to shift in opposite x directions as workpiece 12 is moved in the z direction (into or out of focal plane 45 of objective lens 44). An example of the image shift for workpiece 12 moving a distance Δz relative to plane 102 is shown in Figure 3b below.
図3aおよび3bは、本発明の実施形態による、それぞれウェッジ50および52を通してワークピース12上に形成されるレチクル34のパターン105ならびにその複製108および110の概略正面図(z方向に見た)である。レチクル34は、透明基板106上に不透明線104のパターン105を含む。(あるいは、不透明な基板上の透明な線が使用されてもよい。) Figures 3a and 3b are schematic front views (viewed in the z-direction) of a pattern 105 of a reticle 34 and its replicas 108 and 110 formed on a workpiece 12 through wedges 50 and 52, respectively, according to an embodiment of the present invention. The reticle 34 includes a pattern 105 of opaque lines 104 on a transparent substrate 106. (Alternatively, transparent lines on an opaque substrate may be used.)
図3bでは、複製108および110は、y方向に互いに分離されている。複製108は、図2aを参照すると、点60の周囲に形成され、複製110は、点62の周囲に形成される。対物レンズ44の焦点面45におけるワークピース12に関して、線104は、第1の複製108内の線112および第2の複製110内の線114に結像し、線112および114は、x方向に相互に整列される。ワークピース12が平面102に対してΔzだけデフォーカスされると(図2a~2bを参照すると)、線112は、点線112'として示される正のx方向にシフトし、線114は、点線114'として示される負のx方向にシフトし、それぞれの線112'と114'との間の相対シフトΔxは、Δzに比例する。したがって、2つの複製108および110の相対的シフトは、それらの分離の方向に直交する方向に起こる。説明される実施形態は、ワークピース12が焦点面45にあるとき、線112および114が互いに位置合わせされるという意味で完全に位置合わせされるシステムを指す。しかしながら、ワークピース12が焦点面45にあるときに線112及び114が互いに整列していない誤整列システムであっても、デフォーカスΔzは線の相対シフトから推測することができる。 In Figure 3b, replicas 108 and 110 are separated from each other in the y-direction. Replica 108 is formed around point 60, as shown in Figure 2a, and replica 110 is formed around point 62. With respect to workpiece 12 at the focal plane 45 of objective lens 44, line 104 is imaged onto line 112 in first replica 108 and line 114 in second replica 110, with lines 112 and 114 aligned with each other in the x-direction. When workpiece 12 is defocused by Δz relative to plane 102 (as shown in Figures 2a-2b), line 112 shifts in the positive x-direction, indicated by dotted line 112', and line 114 shifts in the negative x-direction, indicated by dotted line 114', with the relative shift Δx between the respective lines 112' and 114' being proportional to Δz. Thus, the relative shift of the two replicas 108 and 110 occurs in a direction perpendicular to their direction of separation. The described embodiment refers to a perfectly aligned system in the sense that lines 112 and 114 are aligned with one another when workpiece 12 is in focal plane 45. However, even in a misaligned system in which lines 112 and 114 are not aligned with one another when workpiece 12 is in focal plane 45, the defocus Δz can be inferred from the relative shift of the lines.
図1に示されるように、複製108および110は、画像センサ56上に撮像され、プロセッサ24によって処理され、検査光学14とワークピース12との間の距離を評価する。この目的のために、プロセッサ24は、捕捉された画像から複製108と110との間の相対的相違Δxを測定し、Δxから対物レンズ44の焦点からのワークピース12の偏差Δzを計算し、偏差を補正するようにデカルト座標26のz方向にワークピースを移動させるように運動アセンブリ22を駆動する。 As shown in FIG. 1, replicas 108 and 110 are imaged on image sensor 56 and processed by processor 24 to estimate the distance between inspection optics 14 and workpiece 12. To this end, processor 24 measures the relative difference Δx between replicas 108 and 110 from the captured images, calculates from Δx the deviation Δz of workpiece 12 from the focus of objective lens 44, and drives motion assembly 22 to move the workpiece in the z direction of Cartesian coordinates 26 to correct the deviation.
図示の実施形態では、開口90及び92並びに関連するウェッジ50及び52は、光軸68に対して対称的に横方向にオフセットされる。あるいは、これらは非対称的に配置されてもよい。例えば、第1の開口90及び第1のウェッジ50は、光軸68を中心とし得るが、第2の開口92及び第2のウェッジ52は、軸から横方向にオフセットされる。そのような配列では、第1の複製108は、デフォーカスに対して静止しているが、第2の複製110は、デフォーカスとともにシフトする。別の代替案として、瞳領域の一部にウェッジを使用して、レチクルの複製の1つをシフトさせ、瞳領域の他の部分に平坦な透明な光学要素を伴う(または光学要素を伴わない)ことができる。描写される実施形態では、パターン105は、複数の平行線104を備えるものとして描写される。あるいは、パターンは、以下でさらに詳述されるように、固定されたまたは変化する空間周期および変化する配向を有する平行線のセット、ならびに異なるパターン特性を有するパターンを含んでもよい。 In the illustrated embodiment, the apertures 90 and 92 and associated wedges 50 and 52 are laterally offset symmetrically with respect to the optical axis 68. Alternatively, they may be arranged asymmetrically. For example, the first aperture 90 and first wedge 50 may be centered on the optical axis 68, while the second aperture 92 and second wedge 52 are laterally offset from the axis. In such an arrangement, the first replica 108 remains stationary with respect to defocus, while the second replica 110 shifts with defocus. As another alternative, wedges may be used in part of the pupil region to shift one of the reticle replicas, with a flat, transparent optical element (or no optical element) in the other part of the pupil region. In the depicted embodiment, the pattern 105 is depicted as comprising a plurality of parallel lines 104. Alternatively, the pattern may include a set of parallel lines with a fixed or varying spatial period and varying orientation, as well as patterns with different pattern characteristics, as described in further detail below.
図4a及び図4bは、本発明の代替的な実施形態による、ワークピース12上の複数のサブパターン122を含むレチクル120及びサブパターン122の複製の概略正面図である。各サブパターン122は、図3aのパターン105と同様である。 Figures 4a and 4b are schematic front views of a reticle 120 including multiple subpatterns 122 on a workpiece 12 and a replica of the subpatterns 122, according to an alternative embodiment of the present invention. Each subpattern 122 is similar to pattern 105 of Figure 3a.
レチクル120は、光学検査装置10において、図1及び図2a~図2bのレチクル34と同じ位置に配置される。サブパターン122は、上述の図3bと同様に、ワークピース12上に第1及び第2の複製124及び126を形成するように投影される。サブパターン122を同じ幅Wに設計し、同じ幅Wだけ分離することにより、また第1のウェッジ50及び第2のウェッジ52の光学特性の適切な選択により、複製124及び126がワークピース12上にインターレースされる。図3bと同様に、複製124と126との間の相対シフトΔxは、対物レンズ44の焦点からのワークピース12の偏差Δzに比例する。 Reticle 120 is positioned in the optical inspection system 10 in the same location as reticle 34 in Figures 1 and 2a-2b. Subpattern 122 is projected to form first and second replicas 124 and 126 on workpiece 12, similar to Figure 3b above. By designing subpatterns 122 to have the same width W and separating them by the same width W, and by appropriate selection of the optical properties of first wedge 50 and second wedge 52, replicas 124 and 126 are interlaced on workpiece 12. As in Figure 3b, the relative shift Δx between replicas 124 and 126 is proportional to the deviation Δz of workpiece 12 from the focus of objective lens 44.
加えて、または代替として、複製124と126との間の相対的シフトは、領域128内のシフトΔx'によって示されるように、プロセッサ24によって局所的に感知されてもよい。プロセッサ24は、複数の領域における相対画像シフトを比較することによってワークピースの局所トポグラフィを測定することができる。図4cは、本発明の別の代替的な実施形態による、複数のサブパターン131,132,133,134,135,および136を含むレチクル130の概略正面図である。 Additionally or alternatively, the relative shift between replicas 124 and 126 may be sensed locally by processor 24, as indicated by shift Δx' in region 128. Processor 24 can measure the local topography of the workpiece by comparing the relative image shifts in multiple regions. Figure 4c is a schematic front view of reticle 130 including multiple subpatterns 131, 132, 133, 134, 135, and 136, according to another alternative embodiment of the present invention.
ワークピース12を検査するために全視野画像(装置10の検査光学系14の全視野(FOV)を含む画像)が取り込まれるが、対物レンズ44の焦点からのワークピースの偏差Dzを評価する目的で、関心領域(ROI)の画像、すなわち部分FOVが取り込まれ得る。したがって、ROIをサブパターン131,132,133,134,135,または136の1つの近くに限定することによって、そのサブパターンの特定の品質を、別々に、または他のサブパターンと組み合わせて有益に利用することができる。例えば、サブパターン132の周期が大きいと、粗い測定精度のΔzの測定範囲を「サーチ・アンド・コンバージ」モードで使用することができ、サブパターン131の周期が小さいと、トポグラフィの追跡のための測定精度の細かい測定範囲を可能にし、周期の大小の組み合わせで両機能を可能にする。さらに、サブパターン133,134,および135などのレチクルフィーチャの様々な向きまたは形状を使用して、レチクルパターンをワークピースの同様のパターン上に投影することを回避し、したがってパターンエイリアシングを防止することができる。1つの走査方向に対してサブパターン131が利用され、反対の走査方向に対してサブパターン136が利用されるように、ワークピース12を前後に走査しながら、131および136などの2つのサブパターンの組み合わせを利用することができる。 While a full-field image (including the entire field of view (FOV) of the inspection optics 14 of the apparatus 10) is captured to inspect the workpiece 12, an image of a region of interest (ROI), i.e., a partial FOV, may be captured for the purpose of assessing the workpiece's deviation Dz from the focus of the objective lens 44. Thus, by confining the ROI to the vicinity of one of subpatterns 131, 132, 133, 134, 135, or 136, the specific qualities of that subpattern can be beneficially utilized, either separately or in combination with other subpatterns. For example, the large period of subpattern 132 allows a coarse Δz measurement range to be used in a "search and converge" mode, while the small period of subpattern 131 allows a fine Δz measurement range for topography tracking, with a combination of large and small periods enabling both functions. Additionally, different orientations or shapes of reticle features, such as subpatterns 133, 134, and 135, can be used to avoid projecting a reticle pattern onto a similar pattern on the workpiece, thus preventing pattern aliasing. A combination of two subpatterns, such as 131 and 136, can be used while scanning workpiece 12 back and forth, such that subpattern 131 is used for one scan direction and subpattern 136 is used for the opposite scan direction.
レチクル130内のサブパターン131,132,133,134,135,及び136と同様に、様々な特性を有する他のサブパターンが代替的に使用されてもよい。これらの特性は、パターンフィーチャの異なる解像度、異なる形状、及び異なる向きを含むことができる。加えて、または代替として、パターン特徴は、規則的、ランダム、および擬似ランダムパターン、ならびにそれらの組み合わせを含んでもよい。一般に、それぞれのレチクル内の異なるパターンは、検査光学系14のFOVの異なる領域に配置できる。これは、走査方向及び速度、測定結果、及びワークピースの材料特性などの動作基準に基づいて、プロセッサ24に視野内のROIを動的に変更させることによって、異なるパターンでワークピース12のデフォーカスを測定及び補正することを可能にする。 Similar to subpatterns 131, 132, 133, 134, 135, and 136 in reticle 130, other subpatterns having various characteristics may alternatively be used. These characteristics may include different resolutions, different shapes, and different orientations of the pattern features. Additionally or alternatively, the pattern features may include regular, random, and pseudo-random patterns, as well as combinations thereof. Generally, different patterns in each reticle may be located in different regions of the FOV of inspection optics 14. This allows the processor 24 to measure and correct defocus of the workpiece 12 with different patterns by dynamically changing the ROI within the field of view based on operational criteria such as scan direction and speed, measurement results, and material properties of the workpiece.
図5および図6は、それぞれ、本発明の代替的な実施形態による光学検査装置140および180の概略側面図である。装置140および180は、レチクル像の分割のための異なるそれぞれの実装を除いて、装置10(図1)と同様である。装置140および180では、装置10の対応する部分とは異なる部分のみが、図1とは異なってラベル付けされている。図5を参照すると、装置140において、装置10のウェッジ50及び52は回折光学素子(DOE)142に置き換えられており、装置140の他の全ての構成要素は装置10と同じである。DOE142は、2つの別個のサブ格子を備える。サブ格子144およびサブ格子146は、矢印145および147によって示される偏向方向をそれぞれ有する。DOE142は、開口アセンブリ48に対して正のz軸から見た断面図でインサート148内に示されている。サブ格子144および146は、それらの特定の回折特性により偏向要素として機能し、矢印145および147によって示される偏向方向でそれぞれの点60および62に向かって光線を偏向させる。 5 and 6 are schematic side views of optical inspection apparatuses 140 and 180, respectively, according to alternative embodiments of the present invention. Apparatuses 140 and 180 are similar to apparatus 10 (FIG. 1), except for their respective different implementations for splitting the reticle image. Only those parts of apparatuses 140 and 180 that differ from their counterparts in apparatus 10 are labeled differently from those in FIG. 1. Referring to FIG. 5, in apparatus 140, wedges 50 and 52 of apparatus 10 are replaced with a diffractive optical element (DOE) 142; all other components of apparatus 140 are the same as apparatus 10. DOE 142 comprises two separate subgratings. Subgratings 144 and 146 have deflection directions indicated by arrows 145 and 147, respectively. DOE 142 is shown within insert 148 in a cross-sectional view taken along the positive z-axis relative to aperture assembly 48. Subgratings 144 and 146 act as deflecting elements due to their specific diffractive properties, deflecting the light rays towards points 60 and 62, respectively, in the deflection directions indicated by arrows 145 and 147.
図6を参照すると、装置180において、装置10のウェッジ50および52は、集光光学系18の瞳領域またはその近くの平面46に配置されたミラー182および184に置き換えられている。ミラー182および184は、矢印183および185によって示されるそれぞれの偏向方向を有するように、x軸の周囲で反対方向に傾斜されている。さらに、装置10とは異なり、ミラー182および184は第1および第2の開口90および92のそれぞれの機能も果たすので、装置180は開口アセンブリ48を備えない。ミラー182および184は、平面46から正のz軸から見たときのインサート188の断面図に示されている。ミラー182および184は、それらのそれぞれの傾斜角に基づいて偏向要素として機能し、矢印183および185によって示されるように、それぞれの点60および62に向かって光線を偏向させる。 6, in apparatus 180, wedges 50 and 52 of apparatus 10 are replaced by mirrors 182 and 184 positioned in plane 46 at or near the pupil region of collection optics 18. Mirrors 182 and 184 are tilted in opposite directions about the x-axis to have respective deflection directions indicated by arrows 183 and 185. Furthermore, unlike apparatus 10, apparatus 180 does not include aperture assembly 48, as mirrors 182 and 184 also serve as first and second apertures 90 and 92, respectively. Mirrors 182 and 184 are shown in a cross-sectional view of insert 188 as viewed from plane 46 along the positive z-axis. Based on their respective tilt angles, mirrors 182 and 184 function as deflection elements, deflecting light rays toward points 60 and 62, respectively, as indicated by arrows 183 and 185.
図7は、本発明の代替的な実施形態による、ワークピース12を検査する光学検査装置200の概略側面図である。 Figure 7 is a schematic side view of an optical inspection apparatus 200 for inspecting a workpiece 12 in accordance with an alternative embodiment of the present invention.
光学検査装置200は、図1の装置10と同様であり、同様の構成要素には同じラベルが付されている。2つの装置の違いは、装置200内の集光アセンブリ218が、瞳リレー40を取り除くことによって、集光アセンブリ18と比較して変更されていることである。この場合、開口アセンブリ48ならびにウェッジ50および52は、対物レンズ44の瞳面47にまたはその近くに直接配置される。 Optical inspection apparatus 200 is similar to apparatus 10 of FIG. 1, with similar components labeled the same. The difference between the two apparatuses is that the focusing assembly 218 in apparatus 200 has been modified compared to focusing assembly 18 by removing pupil relay 40. In this case, aperture assembly 48 and wedges 50 and 52 are positioned directly at or near pupil plane 47 of objective lens 44.
第1および第2の光学ウェッジ50および52、ならびに開口アセンブリ48は、装置10のものと同様である。その結果、装置200は、装置10と同様に、レチクル34の点59をワークピース12上の点260および262上に結像し、これらの点はさらに、画像センサ56上のそれぞれの点264および266上に結像される。図3bのように、領域258内の第1及び第2の複製108及び110は、互いに横方向にオフセットされ、ワークピース12の焦点シフトに起因してシフトされる。 The first and second optical wedges 50 and 52, and the aperture assembly 48 are similar to those of the apparatus 10. As a result, like the apparatus 10, the apparatus 200 images point 59 of the reticle 34 onto points 260 and 262 on the workpiece 12, which are further imaged onto respective points 264 and 266 on the image sensor 56. As shown in FIG. 3b, the first and second replicas 108 and 110 within region 258 are laterally offset from one another and shifted due to the focus shift of the workpiece 12.
イメージングアセンブリによる複製分離
図8および9a~9bは、本発明のさらなる実施形態による、ワークピース312の検査のための光学検査装置310の概略側面図である。装置310は、照明アセンブリ316と、集光光学系318と、撮像アセンブリ319とを備える検査光学系314を備える。撮像アセンブリ319は、レチクル撮像サブアセンブリ320と、視野撮像サブアセンブリ321とを備える。装置310は、運動アセンブリ322およびプロセッサ324をさらに備える。この図および図9a~図9bでは、描かれたアイテムの向きを定義するために、デカルト座標326が使用される。運動アセンブリ322は、図1の運動アセンブリ22と同様に、例えば、プロセッサ324の制御下で、デカルト座標326のx、y、およびz方向にワークピース312を移動させることができる線形機械ステージ、ならびにz軸の周囲でワークピースを回転させることができる回転ステージを備える。
Replica Separation with Imaging Assembly Figures 8 and 9a-9b are schematic side views of an optical inspection apparatus 310 for inspection of a workpiece 312, according to a further embodiment of the present invention. The apparatus 310 includes inspection optics 314, which includes an illumination assembly 316, collection optics 318, and an imaging assembly 319. The imaging assembly 319 includes a reticle imaging subassembly 320 and a field imaging subassembly 321. The apparatus 310 further includes a motion assembly 322 and a processor 324. In this figure and in Figures 9a-9b, Cartesian coordinates 326 are used to define the orientation of the depicted items. Similar to motion assembly 22 of Figure 1, the motion assembly 322 includes, for example, a linear mechanical stage capable of moving the workpiece 312 in the x, y, and z directions of Cartesian coordinates 326, as well as a rotational stage capable of rotating the workpiece about the z-axis under the control of processor 324.
照明アセンブリ316は、図1の照明アセンブリ16と同様に、レチクル放射源328と、視野放射源330と、レチクルコリメータレンズ332と、レチクル334と、視野照明レンズ335と、ビームスプリッタ336とを備える。レチクル334は、レチクル34及び120と同様に、レチクル放射源328によって照明される単一のパターン又は複数のサブパターン(例えば図4aに示すような)のいずれかを含む。前述の実施形態のように、レチクルパターンは、周期的、準周期的、またはランダムであってもよい。 Illumination assembly 316, similar to illumination assembly 16 of FIG. 1, includes a reticle radiation source 328, a field radiation source 330, a reticle collimator lens 332, a reticle 334, a field illumination lens 335, and a beam splitter 336. Similar to reticles 34 and 120, reticle 334 includes either a single pattern or multiple subpatterns (e.g., as shown in FIG. 4a) illuminated by reticle radiation source 328. As in the previous embodiments, the reticle pattern may be periodic, quasi-periodic, or random.
集光光学系318は、コリメータレンズ338と、ビームスプリッタ341および342と、焦点面343を有する対物レンズ344とを備える。集光光学系318は、照明されたレチクル334のパターンを含むレチクル放射源328によって放射された光学放射をワークピース312上に投影する。 Collecting optics 318 includes a collimator lens 338, beam splitters 341 and 342, and an objective lens 344 having a focal plane 343. Collecting optics 318 projects the optical radiation emitted by reticle radiation source 328, including the pattern of the illuminated reticle 334, onto workpiece 312.
レチクル撮像サブアセンブリ320は、対物レンズ344と、集光光学系318と共有される要素としてのビームスプリッタ341および342とを備える。さらに、レチクル撮像サブアセンブリ320は、瞳リレー340と、レチクル撮像レンズ345と、レチクルイメージセンサ347とを備える。さらに、レチクル撮像サブアセンブリ320は、開口アセンブリ348と、対物レンズ344の瞳平面(明確にするために瞳平面は示されていない)に共役な平面346に位置する第1および第2の光学ウェッジ350および352とを備える。したがって、ウェッジ350および352は、対物レンズ344の中継瞳内に位置付けられ、瞳領域の別個のそれぞれの部分にわたって延在する。開口アセンブリ348ならびに光学ウェッジ350および352のさらなる詳細は、図9a-9bに示される。 The reticle imaging subassembly 320 includes an objective lens 344 and beam splitters 341 and 342 as elements shared with the collection optics 318. Additionally, the reticle imaging subassembly 320 includes a pupil relay 340, a reticle imaging lens 345, and a reticle image sensor 347. Additionally, the reticle imaging subassembly 320 includes an aperture assembly 348 and first and second optical wedges 350 and 352 located at a plane 346 conjugate to the pupil plane of the objective lens 344 (pupil plane not shown for clarity). Thus, the wedges 350 and 352 are positioned within the relay pupil of the objective lens 344 and extend across distinct respective portions of the pupil region. Further details of the aperture assembly 348 and the optical wedges 350 and 352 are shown in Figures 9a-9b.
視野撮像サブアセンブリ321は、集光光学系318およびレチクル撮像アセンブリ320と共有される要素として、対物レンズ344およびビームスプリッタ342を備える。加えて、視野撮像アセンブリ321は、チューブレンズ354と、視野画像センサ356とを備える。 The field imaging subassembly 321 includes an objective lens 344 and a beam splitter 342 as elements shared with the collection optics 318 and the reticle imaging assembly 320. In addition, the field imaging assembly 321 includes a tube lens 354 and a field image sensor 356.
画像センサ356及び347は、2次元画素化画像センサ、例えばCMOS(相補型金属酸化膜半導体)画像センサを含む。プロセッサ324は、上記のプロセッサ24と同様に、運動アセンブリ322、光源328および330、ならびに画像センサ356および347に結合される。 Image sensors 356 and 347 include two-dimensional pixelated image sensors, such as CMOS (complementary metal-oxide semiconductor) image sensors. Processor 324 is coupled to motion assembly 322, light sources 328 and 330, and image sensors 356 and 347, similar to processor 24 described above.
ワークピース312を正確な焦点にするために、プロセッサ324は、レチクル放射源328をオンにする(視野放射源330がオフにされていることを確認する)。レチクル334のパターンは、集光光学系318によって投影され、レチクル上の点359がワークピース上の点361上に投影された状態で、ワークピース312上の視野358上に単一の複製を形成する。ワークピース312上のレチクル334のパターンのこの単一の複製は、レチクル撮像光学系321によってウェッジ350および352を通して第1の光軸368に沿って結像され、レチクルイメージセンサ347上のレチクルパターンの2つの並列複製を形成し、その結果、ワークピース上の点361が点360および362に結像される。プロセッサ324は、画像センサ347によって捕捉された画像を処理し、パターンの2つの複製間の相違を測定し、したがって、検査光学部品と加工物312との間の距離を評価する。これに基づいて、プロセッサ324は、移動アセンブリ322を駆動して、ワークピースをデカルト座標326のz方向に移動させて、偏差を補正する。 To bring the workpiece 312 into precise focus, the processor 324 turns on the reticle radiation source 328 (ensuring that the field radiation source 330 is turned off). The pattern of the reticle 334 is projected by the collection optics 318 to form a single replica on the workpiece 312 in the field of view 358, with point 359 on the reticle projected onto point 361 on the workpiece. This single replica of the pattern of the reticle 334 on the workpiece 312 is imaged along a first optical axis 368 through wedges 350 and 352 by the reticle imaging optics 321 to form two parallel replicas of the reticle pattern on the reticle image sensor 347, resulting in point 361 on the workpiece being imaged to points 360 and 362. The processor 324 processes the image captured by the image sensor 347 and measures the difference between the two replicas of the pattern, thus estimating the distance between the inspection optics and the workpiece 312. Based on this, the processor 324 drives the movement assembly 322 to move the workpiece in the z-direction of the Cartesian coordinate system 326 to correct the deviation.
検査の目的でワークピース312上の構造の画像を捕捉するために、プロセッサ324は視野放射源330をオンにする(そしてレチクル放射源328がオフにされていることを確認する)。光源330によって放射された光放射は、視野照明レンズ335によって投影され、ビームスプリッタ336によって反射され、集光光学系318を通して投影されてワークピース312上の視野358を照明する。視野照明レンズ335と集光光学系318との組み合わせは、均一な照明を視野358に投影するように構成される。視野358は、その後、対物レンズ344、ビームスプリッタ342、及びチューブレンズ354によって第2の光軸369に沿って視野画像センサ356に結像される。明確にするために、視野放射源330によって放射される光線は省略されている。 To capture images of structures on workpiece 312 for inspection purposes, processor 324 turns on field radiation source 330 (and ensures that reticle radiation source 328 is turned off). Optical radiation emitted by light source 330 is projected by field illumination lens 335, reflected by beam splitter 336, and projected through collection optics 318 to illuminate field of view 358 on workpiece 312. The combination of field illumination lens 335 and collection optics 318 is configured to project uniform illumination onto field of view 358. Field of view 358 is then imaged along second optical axis 369 by objective lens 344, beam splitter 342, and tube lens 354 onto field of view image sensor 356. For clarity, the light rays emitted by field radiation source 330 have been omitted.
光学検査装置10(図1)における集束および結像の時間多重化と同様に、レチクル放射源328および視野放射源330を交互にオンにすることは、装置310のためのワークピース312の集束および結像を時間多重化する。代替として、レチクル放射源328および視野放射源330は、それぞれ、2つの放射源に別個の波長で放射させることによって、ならびに適切に構成されたダイクロイックビームスプリッタおよび/またはミラーを使用することによって、スペクトル多重化されてもよい。 Similar to the time-multiplexing of focusing and imaging in optical inspection apparatus 10 (FIG. 1), alternatingly turning on reticle radiation source 328 and field radiation source 330 time-multiplexes the focusing and imaging of workpiece 312 for apparatus 310. Alternatively, reticle radiation source 328 and field radiation source 330 may each be spectrally multiplexed by having the two radiation sources emit at distinct wavelengths and by using appropriately configured dichroic beam splitters and/or mirrors.
図9a~9bは、光学検査装置310の部分概略側面図である。図9bの図は、図9aに対して第1の光軸368を中心に90°回転されている。これらの図の目的は、検査装置310の焦点合わせ機能を説明することであるので、焦点合わせに必須ではない構成要素は、明確にするために省略されている。残りの成分は、図8のように標識されている。 Figures 9a-9b are partial schematic side views of the optical inspection system 310. The view in Figure 9b is rotated 90 degrees about the first optical axis 368 relative to Figure 9a. Because the purpose of these figures is to illustrate the focusing function of the inspection system 310, components that are not essential for focusing have been omitted for clarity. The remaining components are labeled as in Figure 8.
開口アセンブリ348は、対物光学系344の瞳領域の異なるそれぞれの部分にわたって延在する、第1および第2の開口390および392を備える。第1および第2のウェッジ350および352は、インサート374の断面図に示されるように、それぞれ、開口390および392を覆って位置付けられる。ウェッジ350および352は、対向するそれぞれのウェッジ方向351および353に配向される。図9aを参照すると、第1のウェッジ350を通過する点361からの光線は、負のy方向に屈折して点360に投影されるのに対し、第2のウェッジ352を通過する光線は、正のy方向に屈折して点362に投影され、したがって、視野358上のレチクル334のパターンの複製を、それぞれ2つの隣り合った複製408および410に分割する。挿入物420で示される。 Aperture assembly 348 includes first and second apertures 390 and 392 that extend across different respective portions of the pupil region of objective optics 344. First and second wedges 350 and 352 are positioned over apertures 390 and 392, respectively, as shown in the cross-sectional view of insert 374. Wedges 350 and 352 are oriented in opposite wedge directions 351 and 353, respectively. Referring to FIG. 9a, a ray from point 361 passing through first wedge 350 is refracted in the negative y-direction and projected to point 360, while a ray passing through second wedge 352 is refracted in the positive y-direction and projected to point 362, thus splitting the replica of the pattern of reticle 334 on field 358 into two adjacent replicas 408 and 410, respectively, as shown by insert 420.
図9bを参照すると、第1の開口390を通過する点361からの光線は、角度α'でレチクル画像センサ347に衝突し、第2の開口392を通過する光線は、角度α'と同じ大きさであるが、角度α'とは反対の符号を有する角度β'でレチクル画像センサに衝突する。前述の実施形態のように、角度α'およびβ'の反対の符号は、対物レンズ344の焦点面343から平面402へのワークピース312のΔzによる偏差に応答して、複製408および410を反対のx方向にシフトさせる。 Referring to FIG. 9b, a ray from point 361 passing through first aperture 390 strikes reticle image sensor 347 at angle α', while a ray passing through second aperture 392 strikes reticle image sensor 347 at angle β', which is the same magnitude as angle α' but has the opposite sign to angle α'. As in the previous embodiment, the opposite signs of angles α' and β' cause replicas 408 and 410 to shift in opposite x-directions in response to deviation of workpiece 312 from focal plane 343 of objective lens 344 to plane 402 by Δz.
プロセッサ324は、複製間の相違Δxを測定するために複製408および410の画像を処理し、Δxから偏差Δzを計算し、偏差を補正するようにデカルト座標326のz方向にワークピースを移動させるように運動アセンブリ322を駆動する。 Processor 324 processes the images of replicas 408 and 410 to measure the difference Δx between the replicas, calculates the deviation Δz from Δx, and drives motion assembly 322 to move the workpiece in the z direction of Cartesian coordinates 326 to correct the deviation.
撮像アセンブリ319(図1のような集光光学系18内ではなく、)内で分割されたパターンの複製を有することの1つの利点は、複製408および410がワークピース312上の単一の複製から導出されることである。これは次に、ワークピース上に並んで位置する2つの複製を比較するよりもむしろ、単一のより小さい領域からデフォーカス情報をもたらす。 One advantage of having separate pattern replicas within the imaging assembly 319 (rather than within the collection optics 18 as in FIG. 1) is that replicas 408 and 410 are derived from a single replica on the workpiece 312. This in turn provides defocus information from a single, smaller area, rather than comparing two replicas located side-by-side on the workpiece.
図8および図9a~9bに示される実施形態では、ウェッジ350および352は、図5および図6に示され、上で説明されたものと同様に、DOEまたはミラーなどの他の種類の偏向要素によって置き換えられ得る。 In the embodiment shown in Figures 8 and 9a-9b, wedges 350 and 352 may be replaced by other types of deflecting elements, such as DOEs or mirrors, similar to those shown in Figures 5 and 6 and described above.
当然のことながら、上述の実施形態は例として挙げたものであり、本発明は、上記に具体的に示し説明したものに限定されない。むしろ、本発明の範囲は、上述の様々な特徴の組み合わせおよび部分的組み合わせの両方、ならびに前述の説明を読めば当業者に思い浮かぶであろう、先行技術に開示されていないその変形および修正を含む。
It is to be understood that the above-described embodiments are given by way of example, and that the present invention is not limited to what has been particularly shown and described above. Rather, the scope of the present invention includes both combinations and sub-combinations of the various features described above, as well as variations and modifications thereof not disclosed in the prior art that will occur to those skilled in the art upon reading the foregoing description.
Claims (50)
検査光学系であって、
所定のパターンを含むレチクルと、前記レチクルを照明する光放射を放射するように構成される放射源とを備える照明アセンブリと、
所与の瞳領域を有する瞳を有し、照射されたレチクルのパターンを含む放出された光学放射線をワークピース上に投影するように構成される集光光学系と、
前記集光光学系の瞳内に配置され、前記瞳領域の第1の部分にわたって延在するが、前記瞳領域の第2の部分にわたって延在しない偏向要素と、
前記瞳領域の第1の部分を通して投影されるパターンの第1の複製と、前記瞳領域の第2の部分を通して投影されるパターンの第2の複製とを含むワークピースの画像を捕捉するように構成される撮像アセンブリと、
を備える検査光学系と、
捕捉された前記画像を処理して、前記パターンの前記第1の複製と前記第2の複製との間の相違を測定し、測定された相違に応答して前記検査光学系と前記ワークピースとの間の距離を評価するように構成されるプロセッサと、
を備える光学検査装置。 An optical inspection device,
An inspection optical system,
an illumination assembly comprising a reticle including a predetermined pattern and a radiation source configured to emit optical radiation that illuminates the reticle;
a collection optic having a pupil with a given pupil area and configured to project the emitted optical radiation containing the pattern of the illuminated reticle onto a workpiece;
a deflection element disposed in a pupil of the collection optics, the deflection element extending across a first portion of the pupil area but not across a second portion of the pupil area;
an imaging assembly configured to capture an image of a workpiece including a first replica of a pattern projected through a first portion of the pupil area and a second replica of the pattern projected through a second portion of the pupil area;
an inspection optical system comprising:
a processor configured to process the captured images to measure a difference between the first and second copies of the pattern and to estimate a distance between the inspection optics and the workpiece in response to the measured difference;
An optical inspection device comprising:
を備え、前記プロセッサは、測定された相違に応答して前記運動アセンブリを駆動するように構成されることを特徴とする請求項1に記載の装置。 10. The apparatus of claim 1, further comprising a motion assembly configured to adjust a distance between the inspection optics and the workpiece, the processor configured to drive the motion assembly in response to a measured difference.
検査光学系であって、
所定のパターンを含むレチクルと、前記レチクルを照明する光放射を放射するように構成された放射源とを備える照明アセンブリと、
照明された前記レチクルのパターンを含む放射された光学放射線をワークピース上に投影するように構成された集光光学系と、
画像センサと、所与の瞳領域を有する瞳を有し、前記ワークピースを前記画像センサ上に撮像するように構成される対物光学系とを備える撮像アセンブリと、
前記対物光学系の瞳内に配置され、前記瞳領域の第1の部分にわたって延在するが、前記瞳領域の第2の部分にわたっては延在しない偏向要素と、
を備える検査光学系と、
前記画像センサによって捕捉された画像を処理して、前記瞳領域の前記第1の部分を通して結像されるパターンの第1の複製と、前記瞳領域の前記第2の部分を通して結像されるパターンの第2の複製とを検出し、パターンの前記第1の複製と前記第2の複製との間の相違を測定するように構成され、測定された相違に応じて前記検査光学系と前記ワークピースとの間の距離を評価するプロセッサと、
を備える光学検査装置。 An optical inspection device,
An inspection optical system,
an illumination assembly comprising a reticle including a predetermined pattern and a radiation source configured to emit optical radiation that illuminates the reticle;
a collection optical system configured to project the emitted optical radiation containing the illuminated reticle pattern onto a workpiece;
an imaging assembly comprising an image sensor and an objective having a pupil with a given pupil area and configured to image the workpiece onto the image sensor;
a deflection element disposed in a pupil of the objective optical system, the deflection element extending across a first portion of the pupil area but not across a second portion of the pupil area;
an inspection optical system comprising:
a processor configured to process images captured by the image sensor to detect a first replica of a pattern imaged through the first portion of the pupil region and a second replica of the pattern imaged through the second portion of the pupil region, measure a difference between the first replica and the second replica of the pattern, and estimate a distance between the inspection optics and the workpiece in response to the measured difference;
An optical inspection device comprising:
前記検査光学系は、第2の光軸に沿って前記ワークピース上の構造の画像を捕捉するように構成された第2の撮像アセンブリと、前記ワークピースから反射された光放射を前記第1の光軸と前記第2の光軸との間で分割するように構成されたビームスプリッタとを備えることを特徴とする請求項13に記載の装置。 the imaging assembly having the deflection element disposed at a pupil of the objective optical system is a first imaging assembly having a first optical axis;
14. The apparatus of claim 13, wherein the inspection optics comprises: a second imaging assembly configured to capture an image of a structure on the workpiece along a second optical axis; and a beam splitter configured to split optical radiation reflected from the workpiece between the first optical axis and the second optical axis.
を備え、前記プロセッサは、測定された前記相違に応答して前記運動アセンブリを駆動するように構成されることを含む請求項13に記載の装置。 14. The apparatus of claim 13, further comprising a motion assembly configured to adjust a distance between the inspection optics and the workpiece, the processor configured to drive the motion assembly in response to the measured difference.
検査光学系を提供するステップであって、前記検査光学系は、
所定のパターンを含むレチクルと、前記レチクルを照明する光放射を放射するように構成された放射源とを備える照明アセンブリと、
所与の瞳領域を有する瞳を有し、照射されたレチクルのパターンを含む放出された光学放射線をワークピース上に投影するように構成される集光光学系と、
撮像アセンブリと、
を備え、
集光光学系の瞳内に偏向要素を配置するステップであって、前記瞳領域の第1の部分にわたって延在するが、前記瞳領域の第2の部分にわたって延在しない、ステップと、
撮像アセンブリを使用して、前記瞳領域の第1の部分を通して投影されるパターンの第1の複製と、前記瞳領域の第2の部分を通して投影されるパターンの第2の複製とを含む、ワークピースの画像を捕捉するステップと、
捕捉された画像を処理して、前記パターンの前記第1の複製と前記第2の複製との間の相違を測定するステップと、
測定された相違に応じて、前記検査光学系と前記ワークピースとの間の距離を評価するステップと、
を備える方法。 1. A method for optical inspection, comprising:
Providing an inspection optical system, the inspection optical system comprising:
an illumination assembly comprising a reticle including a predetermined pattern and a radiation source configured to emit optical radiation that illuminates the reticle;
a collection optic having a pupil with a given pupil area and configured to project the emitted optical radiation containing the pattern of the illuminated reticle onto a workpiece;
an imaging assembly;
Equipped with
disposing a deflection element in a pupil of the collection optics, the deflection element extending across a first portion of the pupil region but not across a second portion of the pupil region;
capturing an image of a workpiece using an imaging assembly, the image including a first replica of a pattern projected through a first portion of the pupil region and a second replica of the pattern projected through a second portion of the pupil region;
processing the captured images to measure differences between the first and second copies of the pattern;
assessing the distance between the inspection optics and the workpiece in response to the measured difference;
A method for providing the above.
を備えることを特徴とする請求項26に記載の方法。 27. The method of claim 26, comprising adjusting the distance between the inspection optics and the workpiece in response to the measured difference.
を備え、前記偏向要素を配置することにより、前記第1および第2の複製のそれぞれのサブパターンが前記ワークピースの画像内でインターレースされる請求項34に記載の方法。 35. The method of claim 34, further comprising arranging the plurality of sub-patterns in a periodic arrangement on the reticle, and arranging the deflection elements such that the sub-patterns of the first and second replicas are interlaced within the image of the workpiece.
検査光学系を提供するステップであって、前記検査光学系は、
所定のパターンを含むレチクルと、前記レチクルを照明する光放射を放射するように構成された放射源とを備える照明アセンブリと、
照明された前記レチクルのパターンを含む放射された光学放射線をワークピース上に投影するように構成された集光光学系と、
所与の瞳領域を有する瞳を有する、画像センサおよび対物光学系を備える撮像アセンブリと、
を備え、
前記対物光学系の瞳内に偏向要素を配置するステップであって、前記瞳領域の第1の部分にわたって延在するが、前記瞳領域の第2の部分にわたっては延在しない、ステップと、
前記撮像アセンブリを使用して、前記瞳領域の前記第1の部分を通して撮像されるパターンの第1の複製と、前記瞳領域の前記第2の部分を通して撮像されるパターンの第2の複製とを含む、ワークピースの画像を捕捉するステップと、
捕捉された画像を処理して、前記パターンの前記第1の複製と前記第2の複製との間の相違を測定するステップと、
測定された前記相違に応じて、前記検査光学系と前記ワークピースとの間の距離を評価するステップと、
を備える方法。 1. A method for optical inspection, comprising:
Providing an inspection optical system, the inspection optical system comprising:
an illumination assembly comprising a reticle including a predetermined pattern and a radiation source configured to emit optical radiation that illuminates the reticle;
a collection optical system configured to project the emitted optical radiation containing the illuminated reticle pattern onto a workpiece;
an imaging assembly including an image sensor and an objective optical system, the imaging assembly having a pupil with a given pupil area;
Equipped with
disposing a deflection element in a pupil of the objective optical system, the deflection element extending across a first portion of the pupil area but not across a second portion of the pupil area;
capturing an image of a workpiece using the imaging assembly, the image including a first replica of a pattern imaged through the first portion of the pupil area and a second replica of the pattern imaged through the second portion of the pupil area;
processing the captured images to measure differences between the first and second copies of the pattern;
assessing the distance between the inspection optics and the workpiece in response to the measured difference;
A method for providing the above.
前記検査光学系を提供するステップは、第2の光軸に沿って前記ワークピース上の構造の画像を捕捉するように構成される第2の撮像アセンブリと、前記ワークピースから反射される光学放射線を前記第1および第2の光軸の間で分割するように位置付けられるビームスプリッタとを提供するステップを含むことを特徴とする請求項38に記載の方法。 the imaging assembly having the deflection element disposed at the pupil of the objective optical system is a first imaging assembly having a first optical axis;
39. The method of claim 38, wherein providing the inspection optics step includes providing a second imaging assembly configured to capture an image of a structure on the workpiece along a second optical axis, and a beam splitter positioned to split optical radiation reflected from the workpiece between the first and second optical axes.
を備えることを特徴とする請求項38に記載の方法。 adjusting the distance between the inspection optics and the workpiece in response to the measured difference;
39. The method of claim 38, comprising:
を備え、前記偏向要素を配置することにより、前記第1および第2の複製のそれぞれのサブパターンが前記ワークピースの画像内でインターレースされる請求項47に記載の方法。 48. The method of claim 47, further comprising arranging the plurality of sub-patterns in a periodic arrangement on the reticle, and arranging the deflection elements such that the sub-patterns of the first and second replicas are interlaced within the image of the workpiece.
47. A method according to any one of claims 38 to 46, wherein the second replica of the pattern is offset in a first direction from the first replica of the pattern, and at least one of the replicas is shifted in a second direction orthogonal to the first direction in response to the measured difference.
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