TW555954B

TW555954B - Confocal microscope, optical height-measurement method, automatic focusing method

Info

Publication number: TW555954B
Application number: TW091103711A
Authority: TW
Inventors: Yukio Eda
Original assignee: Olympus Optical Co
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2003-10-01
Also published as: CN1511248A; KR20030080039A; JPWO2002068903A1; JP4150592B2; WO2002068903A1; US20040149883A1

Description

555954 五、發明說明（1) 發明之背景级子光自、之鏡用微點顯焦焦整共調式動學自光中用鏡物微象顯對焦定共測及域關、領有法之係方明明定。發發測法 1·本度方高焦式對 2 ·背景技術說明近來，Pic著LSI的高度集積化，LSI(大型積體電路）晶片的電極數也不斷增加。LSI的實裝密度也進而不斷提高。在此背景下，凸塊電極逐漸被用作!^ I晶片的電極。圖一為這類凸塊電極所構成LS I晶片的概略構成圖。如圖一所示，LSI晶片1〇〇上形成了多個半球形凸塊1〇1。這時’凸塊1 0 1的大小與凸塊1 〇 1之間的間距也各有不同。例如採用半徑50 //ra，間距2 0 0 //m等的凸塊。這時，如lsi 晶片100為l〇mm X 10mm，會形成高達數千個數量龐大的凸塊。進而，有這類凸塊形成1 0 1的LS I晶片1 〇〇，如圖二所示，與基板102上面反向相接時，基板上的電極（圖中未顯示）會與凸塊1 0 1接合，亦即進行所謂的覆晶接合。這時，基板1 0 2上的電極（圖中未顯示）與凸塊丨〇 1之間的正確連接，當然很重要。因此，所形成的凸塊丨〇 1形狀與高度務必正確。另外’LSI晶片1〇〇上的凸塊101，如圖三所示，在設

555954 五、發明說明（2) 計上雖然須將高度的尺寸調整到以點線所示的高度值為前提’但實際上因製造上的誤差等，如塗黑的凸塊^丨，所1 示’會存在著比設計高度高或低的凸塊。因此，如在這樣| 的L SI晶片1 〇〇上進行上述的覆晶接合，可能會發生與基板 1 0 2的接觸不良。因此’在這類有凸塊101形成的LSI晶片1〇〇上，須口 ί 用高度在特定誤差範圍内的凸塊101。在此背景下，進^ 覆aa接合之前，會要求以數# m的精度針對所有凸塊的高度進行線上檢查。 ^ 因此，會考慮採共焦光學組的高度測定裝置（參照特開平9- 1 3235號公報、特開平9- 1 26 739號公報）。這時共焦光學組已知有雷射掃瞄方式與圓盤方式（Nipkow圓盤），且兩種方式都具有將高度方向（光轴方向）的分佈轉換成檢出光ΐ的功能。

圖四為上述共焦光學組的原理顯示圖。從光源2 ί ί射出的光，會通過針孔212、分光片213、對物鏡214，集中在試料215上。且試料215的反射光會通過對物鏡214、分光片213，集中在針孔2 16上，再用CCD (光電耦合裝置）等光檢出器接收光。其中，試料2 1 5設定為在光轴方向上有 △ Ζ的偏移。試料2 1 5的反射光會透過圖中虛線所示的路線，在針孔2 1 6上放大。因此，可通過檢出針孔2 1 6的光量極小，實際的通過光量可視為〇。圖五為試料215在Ζ方向的移動位置與通過檢出針孔 2 1 6的光量I兩者間（I - ζ特性）的關係圖。具體而言，圖五

555954 五、發明說明（4) 測定NA = 〇對物鏡的12曲線實測ιζ曲線的固定視野二^1不圖。從圖六可看出，狀散亂。因此，進行曲Γ二對物鏡的像差’造成其形亂問題部份的數據.。！ z曲線：$合f用1 Z曲線上不會有散 ^ ^ , ： Ϊ ^ - 设採用強度在〇 · 5以上的數擔 y = 3早來谠，假點數（進行2次元曲線密人日±有最低限度的必要數據在u以上的範圍ΛνΛ’Λ Λ3個），才能在強度抽樣間隔最大值。假設強声二 4 ，會限制Ζ方向的為W0.5，。又了、，、=時，Ζ方向的ΙΖ曲線全幅此，在圖六的IZ曲線上，z方τ^超匕β01〆3:2· 67 。因 //m。 z方向的抽樣間隔不得大於2.67 如上述邊進行曲線密人， —一 z方向抽樣間隔最大值的，、|疋问又恰，基於對上述

方向抽樣，因此產題無法進行超過此限制值的Z 例如’進行凸塊高度定的精度，仍須採大測定範s '，即使夕少會影響高度測這時，為了不要加圍’…想加長檢查時間。隔，並控制剖以：；？：，以加大ζ方向的抽樣間面影像的Ζ方向抽樣間#張數取為有效°但如上述，剖大高度測定範圍口間^有^ 制。因此，為了對應凸塊高度的檢查時間力:‘，口：：影？的張數。結果，不但加這項問題。 θ 口、，也導致每片晶片的檢查成本增

555954 五、發明說明（5) 為了解決這倜問題，可考慮切換使用NA不同的多個對物鏡。但凸塊南度檢查所用的低倍率（廣視野）且N a大 (ΝΑ = 0·3、^ = 0.25專）對物鏡’不但體積龐大且造價昂貴。而且對物鏡的切換機構也非常複雜。因此，這時會導致每片晶片的檢查成本增加遑項問題。【發明之簡要說明本發、光學發明第光源照光電轉形的試前述光與前述剖面效本發透過共料的反影像的相連，顯像的在光轴鏡本的由圖在或向光試面式行端明t目的在於提供可降1檢查成本的共焦顯微式南度測定方法及自動對焦方法。 “ 1層面所述的共焦顯微鏡，具備讓通過共焦圖形 :::透過對物鏡在試料上進行掃晦的手段；藉 J手& :取付由透過前述對物鏡，通過前述共焦源與前述對物=間：！2焦光學組；以及對物鏡瞳孔位置妓輛的述對物鏡的瞳孔位置视的位置，配置可改變井軸方果的可變光圈為其特徵者。 η文艾光軸方明第2層面所述的共隹焦圖形與對物鏡，鏡：具備讓光源照射射光，透過，i Μ 進行掃瞒，並讓前述 °月’边對物鏡與前述丘隹圄报 mr Λ1 第1顯像光學組；鱼俞、+1 t、焦圖形’取付剖透過顯像鏡將前述刊面：像光學組以光學方方向相對移動的移削述试料與前述對物鏡的- 手&，以及在前述光源與前

第8頁第2顯像光學组.將。1面+衫像利用光電轉換手段進 555954 五、發明說明（5 ~〜^---- 述對物鏡之間，在前迆對物大約瞳孔位鏡曈孔位置大約共輛的位置，配置可改變=與前述對物件的可變光圈為其特徵者。忐輛方向剖面條針對第1層面與第2 下述實施形熊可單'L貝也形態較適切。且 ⑴前述共有^^合使用。 r :形所形成的回轉光線與穿透線的週期線狀 s:e可變光圈可依測定範圍與精 (3)則述可變光圈支。彳面條件。數據。文°]面條件，以便可取得至少3個 (4^可依剖面條件改變光源光量。本發明第3層面所述的并風古將試料與對物鏡的一端在先予式/度測定方法，具備邊焦、圖形的光源照射光，對移動，邊讓通過共作，面影像；在前圖形的試料反射光，面衫像測定前述試料 :、夕固位置，利用前述剖述對物鏡大約瞳孔位=定精度，利用配置在前 =位置的光圈，改變前述對二J物鏡瞳孔位置大約共輕者。對物鏡的開口徑等功能為其特徵本發明第4層面所述的自動射Α 的、^物鏡的—端在光軸方向相對轉“氣方法，具備邊將試料此:源照射光，透過對物气，邊讓通過共焦圖形則處對物鏡，再通過前述掃猫；取得透過〜〜一― 的4料反射光，作為剖 555954 五、發明說明（7) —----------------------------------〜_ 面影像；在前述光車由方6沾夕櫝，剎珀招—τ鉍+、向的夕個位置’根據前述剖面麥像，利用規定函數求出對隹叫〜位置時，可利用配置在以2功能，且無法取得對焦對物鏡瞳孔位置大約共軛的：:巧j:述特徵者。後反覆彳呆作直到求出對焦位置為其圖面之簡單說明氧 A 形成的LS I晶片的概略構成圖/ 圖二為SI晶片與基板的接合狀態顯示圖。圖二為不良凸塊的狀態說明圖。圖四為一般共焦光學組的概略構成圖。圖五為以ΝΑ為參數的12曲線顯示圖。圖六為實測對物鏡的ΙΖ曲線顯示圖。圖七^本^明第1實施形態適用的共焦顯微鏡概略構成圖0 Ϊ 治及够圖八β為說明第1實施形態的共焦影像顯示圖。圖九為第1實施形態說明圖。圖十為可變光圈之實例顯示圖。圖十一為可變光圈之實例顯示圖。圖十一為可變光圈之實例顯示圖。圖十二為可變光圈之實例顯示圖。圖十四為本發明第1實施形態的概略構成圖。

第ίο頁五、發明說明（8) 圖十五：採用本發明的雷二圖。〜顯微鏡適用例續亍圖十六為i兒明第4實施形g 圖十七A到十七f A夫路0B结π 4對焦動作的流程圖。 _ 為本i明第3實施形態適用的共焦圓盤况明圖。【符號之說明】 1 .........•光源 2 .........·.鏡頭 4 .........· · ·共焦圓盤 5 ............馬達 6 ............•顯微鏡 7 ............. 1/4波長板 8 ............•對物鏡 9 ............•試料 9 a............·晶片 9b...........·.凸塊 10 ............••鏡頭 11 ............…鏡頭 12 ............. ·攝影機 12，.......·····.入射光感應器 13 ..............可變光圈 14 ............· · ·電腦 555954 五、發明說明（9) 15..............焦點移動裝置 16…··..........試料鏡台 40 ................二次元掃描鏡 41 ................針孔 10 0...... .........晶片 1(Π …···…··· ····凸塊 10 2................基板 130...............· · ·固定光圈 141 ..................光圈 211 ..................••光源 212 ..................•針孔 213 ..................分光鏡 214 ..................對物鏡 215 ..................試料 216 ..................針孔 51 ..................· · ·步驟 52 ................... · 步驟 53 .......... 步驟 54 .....................步驟 55 ..................…步驟 56 .....................步驟 57 .....................步驟 58 .....................步驟

第12頁 555954 '〜〜、〜—___— 五、發明娜（1()) 〜— 【發明之詳細說明】、下參如、圖面說明本發明的實施形態。 (第1實施形態）成圖圖七為本發明第1實施形態適用的共焦顯微鏡概略構徑上圖酉七丄源或水銀光源等光源1的照射光光極分光片先共同構成照明光學組的鏡頭2、pbs(偏圓盤之自h iL ί在PBS3的反射光光徑上，配置例如Nipk〇W =鏡 6:1/4 波長板 7, 的第1顯像光學H 6中4料9。廷些構成了具有剖面效果可=轴ί:;Γ13可採用可改變口徑的葉片光圈八匕3所有故類先圈並統稱為「可變光電腦的·： - w在圖七所示的實例中’採用可依後述 ::Λ二分段控制光圈口徑的葉片光圈。且在試料直線排列，穿媒透:BS3的光徑上，配置了肖第1顯像光學組呈妒I ，冓成第2顯像光學組的鏡頭10、光圈141、合诱過鏡頭11的CCD攝影機12。園^透呈螺= HM4^iPkQW圓盤’針孔在圓盤上的排列 =4盘二間的距離為針孔直徑的10倍左右4 焦因f與馬達5的軸相連，以-定的回轉速度回轉。如^ 了用來產生剖面效果，以焦圓盤4也可採轉〜為

IIH 第13頁 555954 五、發明說明（11) —— 號第97/3 1 282號中所開示的Tony Wils〇n圓盤等，或交互形成呈直線狀的穿透圖形與遮光圖形的線狀圖性圓盤共焦圓盤4不限定使用會在玻璃圓盤上以薄膜形成圖21形者，也可用可將共焦圖形映像化的穿透型液晶圓盤。試料9上，在LSI晶片上形成半球形凸塊，試料9則放料鏡台1 6上。隹忒 CCD攝影機1 2與電腦1 4相連。可依電腦丨4的指示，制CCD攝影機12上拍攝的開始與結束、拍得影像的傳= 動=。電腦14會讀取CCD攝影機12拍到的影像數據，演算處理後，顯示在圖中未顯示的螢幕上。電腦14會丁向焦點移動裝置1 5下達驅動指令。焦點移動裝置丨5會電腦1 4的驅動指令，讓試料鏡台丨6或對物鏡8往光轴θ南、、移動，並取得多張影像。 ° 在此構成中’光源的照射光會通過鏡頭2，形成平— 光。平行光再被PBS3反射。pBS3的反射光會射入以一定^ 度回轉的共焦圓盤4。通過共焦圓盤4針孔的光，會通過j 像鏡6，利用1 波長板7轉換成圓偏光。圓偏光^通=1 變光圈1 3，利用對物鏡8進行顯像，再射入試料9。試的反射光會透過對物鏡8、可變光圈丨3，利用i /4波再射入時會形成垂直相交偏光方向。然後，利用顯& 到共焦圓盤4上。然後，投影在共焦圓盤上的a式枓衫‘中對焦的部份，會通過共焦圓盤&上的孔，再透過PBS3，經由鏡頭10、光圈141、鏡頭u被“ 影機12拍到。CCD攝影機12拍到的共焦影像，會由電腦14

555954 五、發明說明（12) 讀取，並顯示在圖中未顯示的螢幕上。其中，在圖七中為求簡要，只重點圖示出通過共焦圓盤4上多個針孔中其中2個針孔的光。且共焦圓盤4的針孔與對物鏡8的焦點面形成共輛關係，顯像鏡6、對物鏡8、可變光圈1 3構成兩側電央（T e 1 e c e n t r i c )組的配置。且光源1與可’k光圈1 3也开> 成共輛關係，構成可均勻照到試料9 的Ke 1 1 er照明。力汴穴恭圓迸兮兴攝影機12，藉由鏡頭1〇、ln ΐίί”，頭10、u、CCD攝影機12所構成的第 :員，士干組，也猎由鏡頭10、u、光圈14】的存在，„構兩側電央（Telecentric)組的配置。此第2 電央（Telecentric)亦可。^ 口硕像先予、，且不7 有問題，最好選擇四周光量V不容易組的長^ (Telecentric) Μ 〇里敉不-易降低的電央藉由這類第1顯像光學組與第2顯與機Κ便可只拍到對物鏡8焦點面附近H予叙，CCD攝影到的剖面影像在螢幕上顯示，只的::面衫像。如將拍往光轴方向偏離的部份則看起、來:Ϊ起來明亮，利用焦點移動裝置15將試料鏡台 ϋ陰暗。然後，如移動，取得多張影像，便可取：對物鏡8往光軸方向測定範圍為ccd攝影機;2的Γ攝 1見元#料。且此為焦點拍到剖面影像的範圍。攝視野，Z測定範 9a上，：ί照圖八A與圖八β，說明作為n 所形成多個凸塊扑所觀察到的：：成料9的LSI晶片 555954 五、發明說明（13) ^ -------s、、首先，圖八A顯示血1ST曰, 的共焦影像。假設圖八Λ凸，對焦時 _ τ仕凸塊9 b中心泛白且看起來明 =域為0，可觀察到此部份，亦即凸塊 =現明亮的影像。且在圖八A中，⑶晶片以表面“ 份’顯示不同濃度，這只是為了方便說明， iiii! 部份只有凸塊9bTi點附近，其餘部份幾 ηίΐϊί可看出’對焦位置越接近m晶片9a表面， / f ϊ二IcT的剖面效果，凸塊9b的頂點附近會逐漸變 ::最j凸塊9b會變成完全陰暗。且對焦位置越接魟si ’,LSI晶片以表面會看起來逐漸變亮。與lsi晶幾車：入2到對焦狀態時’如圖八18所示，凸塊9b會變成成子二王陰暗的狀態，LSI晶片9a表面看起來最亮。 ’圖八A與圖八Bl1示的影像’因為將用⑽攝假觸書匕；;0在數/:〜io#m左右。為求簡便， innrw ίπ^為"m 方晝素，則價格上較便宜的如假設光風? 000萬畫素）的CCD大小為1〇x 10_。因此， 1 〇二二且的綜合倍率為1倍，則可一次觀察到10 x 學組的綜合倍率可、二“1: J達到高速檢查，必須有光产：兄下θ P #革可達到乜的廣視野光學組。但鑒於這種 s::〗1顯像光學組的倍率為3倍，第2顯像光學組率；定為2位3倍的組合’且在實用化時，冑時也將綜合倍 ' σ ’或設定為1 / 2等縮小倍率。

第16頁 555954 五、發明說明（14)

接著，說明利用第1顯像光學組的^來決定的剖面效果’取得剖面影像的Z方向抽樣間隔。 n ί圖五所不’咅,J面效果，亦、即1 Ζ曲線的陡峭度是由N A :^疋。在圖五中，以理論以曲線代表^分別為〇· 3、 · 〇·2°其中’圖不出這種ΝΑ的ΙΖ曲線的理由，在於顯像光學組的倍率為3倍左右的低倍率，預料可貫用化的最大NA對物鏡⑽㈣· 3左右。且na減少到 .· 2 ’其汉什與製作上的難度會降低-些。但要達

種低倍率，®為以高，所以對物鏡8會變得成本咼且體積大。，，的产^者二t ^使用NA = ()·、3左右的對物鏡，進行高度測定、月/ 在此情況下’因為圖五顯干的曰搜^入τ 7曲綠新以呈現與焦點位置疋理論12曲線’所離散抽；Ψ現散亂狀怨。因此，以△ z的間隔在2方向上斯（GaUsW出j艮據12曲線的剖面影像，以2次元曲線或高的高度J料進行密合，取得其峰點位置Z作為凸塊

:以工為了:提高測定精度，W ((sin(x)八伤式;數：：且？行密合時，理論IZ曲線 2 /2* σ 2，σ . 抱兰°以與高斯曲線（exp( 一（X — a) 比起2-欠开// :平均值）相當近似。因此， i可:作2，：高斯曲線較有利。且高斯密合如取自然 ^ “乍2次兀曲線來處理，計算起來也不會那麼麻

555954 五、發明說明（15) ' 曰且&CCD量子雜音（oc(亮度）1 /2)等S/N方面來考量’也建議不要用從焦點位置大幅偏離的陰暗數據來進行岔合。基於這類理由，建議將在規定臨界值丨th以上的數據視為有效，將在臨界值丨th以下的數據視為無效較好。不論選擇高斯或2次元曲線密合，都須有至少3個以數學方式算出在臨界值以上的數據。最低限度的必要數據數，與用於密合的函數中所含係數數相同。但基於上述理由，用' 於後、合的函數採高斯分佈便足夠。因此，以下說明是用高斯分佈為前提。但即使是用高斯分佈來說明，並不改發明主旨。 „ 且臨界值I th的判定方法，只要綜合判斷影像的s /N 或所用對物鏡8的I Z曲線固定視野散亂等，並適切選擇即可。在此，根據圖六的實測IZ數據的散亂，可考慮Ith = 〇, 5 貫際上’因到〇·4左右為止，圖五中να = 0·3的理論ιζ與圖六的實測ΙΖ非常一致，故lth = 0· 5較妥當。 ” 圖六的實測IZ在lth = 0· 5的Z方向全幅w〇. 5，為全幅㈣· 5 = 8 //m。因此，因存在著至少3個離散的12數據，z方向的抽樣間隔△ Z為△ Z = 8 // m / 3 = 2 · 6 7 /z m。如將抽樣間隔 △ Z以2 · 6 7 // m細分，且通常使用4個以上的數據，檢查時間會拉長。但峰點推測位置的精度也可更提高。實際上，如以△ Z = 2 · 6 7 // m取得離散的IZ數據來進行密合，高度測定精度可控制在約± 1 // m。另外’預期今後會產生各種凸塊大小與形狀。因此預期凸塊的高度檢查範圍也會變大。例如，截至目前，最小

第18頁 555954 五、發明說明（16)

的LSI晶片面的高度也有5〇，左纟。但最近高度約1&〜2〇者不斷4皮#用化。在此情況下，凸塊越小一般會越要求问精度的ν度檢查。反觀，在大凸塊部份，並不要求像微小凸塊：樣的高度檢查精度。如使用者有要求，有時須達到凸塊高度1 /20的高度檢查精度。檢查微小凸塊時，只要以上述高精度檢查方式來因應即可，但2查大凸塊時檢查方法如下。以目前一個例子來說明，檢查高度5〇 micr〇n的凸塊時，要求的檢查精度為100 ，即± 5以爪，如對

物鏡和前述同樣NA = 0· 3，Z方向的抽樣間隔ΔΖ最大也不超過3· 37 //in。因此值已能充份滿足所要求的精度，所以在精度上不會有問題。但在△ Ζ部份，因尺寸過大，所以在檢查裝置上會產生浪費太多檢查時間的問題。亦即，每一晶片的檢查成本會有無謂的浪費。由此來看，也要求檢查装置除了須滿足所需檢查精度外，更須能縮短檢查時間，才能控制每一晶片的檢查成本。

為了因應此高度測定範圍的變化，遂考慮具有多個不同ΝΑ的對物鏡8，可配合測定範圍，切換到“最適合的對物鏡8，來選擇IZ曲線陡峭度的方法。但凸塊檢查所用的低倍率對物鏡8，如上述成本高且體積大。因此會造成成本上的問題。且為了自動切換對物鏡，須配備電動轉換機構，加上對物鏡8的體積大，電動轉換機構本身也是體積大且複雜，所以成本相當高。加上轉換機構因在構成上剛性偏低，所以容易被振動等外力因素影響，造成測定精度

第19頁 555954 五、發明說明（17) 劣化。

因此，本發明只在光軸上固定配置i個低倍率物鏡8」並可依電腦14的指示，隨著改變可變光圈丨央圈口徑，來改變對物鏡8的NA。藉此便可以簡便的構成盘低成本，選擇多個IZ曲線。亦即，如可變光圈13為最大口徑時ΝΑ = 0·3，將可變光圈13的口徑減為1/12 ,便可得 ΝΑ = 0·25。將可變光圈13的口徑減為2/3，便可得到一〇 2。藉此，可改變取得剖面影像的條件，得到與切換到1^八· 最適合的對物鏡8同樣的效果。

這時，不同對物ΝΑ(0. 3、0· 25、〇· 2)的條件下；為了在ΙΖ曲線的lth = 0· 5、W0· 5内取得至少3個數據的Ζ抽樣間隔ΔΖ、對顯像鏡6圓盤的射出ΝΑ’ 、共焦圓盤4上airy圓盤直徑0 a的關係圖，如圖九所示。但如第1光學組的倍率為 3倍，則NA，=NA/3、0a = 1.22木ΝΑ， / λ、光波長；^0·55 β m 〇

因此，在圖九中，例如分別在ΝΑ = 0· 3與ΝΑ = 0· 2時，比較為了在W0· 5内取得至少3個數據的Ζ抽樣間隔ΔΖ，相較於ΝΑ = 0· 3 時 ΔΖ = 2· 67，ΝΑ = 0· 2 時因 ΔΖ = 5· 87，所以ΝΑ = 〇· 2 時比起ΝΑ = 0·3時，如5·87/2·67 = 2·2所示，可進行大2倍以上的抽樣。因此，可減少因測定範圍擴大造成的測定時間增加。 ' 且使用理想的共焦光學組時，雖然共焦圓盤4的針孔無限小，但也因此透過光會變成零，所以須在共焦圓盤4 上的a i ry圓盤直徑0 a以下。實際上，很多時候也考慮到s

第20頁 555954 五、發明說明（18) /N，6又计在0a的2/3左右。且如透過可變光圈來改變 NA，也須嚴格控制共焦圓盤4最適針孔徑的變化，以及圓盤的切換。為了避免這道手續，只要將^ = 〇· 3時的針孔徑設定為=“*2/3 = 6.71*2/3 = 4.5，則不論ΝΑ = 〇·25 或 N A 0 · 2 Β守，共焦圓盤4皆可共用。但這時，因ν a越小，共焦圓盤4上的airy圓盤直徑0a會越大，會造成影像變暗、。因此，已改變對物鏡8的“時，須調整光源i的光量，以配達到最適亮度。观縮小時，即代表須測定大範圍，亦即大凸塊。在此條件下，CCD攝影機12所點影像也會變*，總檢出光量會增力” 二兒頁

NA，也可具有彌補光量減少的效果。精由細J ，，、二’二？實施形態，可改變可變光圈的光圈口 "擇最適a咼度測疋的對物鏡8 ΝΑ。因此，口要]Α 裝置，便可因應即使犧似測定範圍，精、口_ 查時間。進而可大幅降低每一晶片的产u t可旎鈿紐檢需1個對物鏡8，也可大幅降都裝 :―成本。且因為只對物鏡8的轉動切換機構，也可避成本。加上因也不需要性劣化，造成高度測定精度的劣避化免因對物鏡固定部的剛且在第1實施形態中，可變. 雖然是透過電腦14來控制，但也可將的作光圈調整動作，動、手動電動皆可、或光圈口徑固為手出以下例子。具體而έ ，可舉 555954 五、發明說明（19) (1)驅動葉片，型快門，連綠 (2)具有多個不同〇後開=(參照圖十）。所需開口徑（參照圖十一）/、圓盤，藉由回轉圓盤選擇 (3 )具有多個不同口秤由直線移動滑板選擇所需y 口‘(灸以圈;滑板）’藉 (4)切換具有不同口徑開口 >圖十一）。照圖十三）。 '、夕個板狀光圈（滑板）（參 (第2實施形態）圖：四為本發明第2實施形態闰且在對物鏡8的瞳孔位置，酉己置固定光圈13〇，ΐ為月w (Telecentric)光圈。在此構成中，剖面效果由照·明央反射光接收NA兩個來決定。在第2實施形態中，藉由改= 光源1前面的可變光圈13，改變照明的NA，來改變 = 果。 °效如採用第2實施形態，可變光圈1 3的光圈口徑越小，投影在對物鏡8瞳孔的可變光圈1 3影像會越小。在試料9 i 的照明光ΝΑ也會越小。因此，因可改變剖面效果，可達至^ 與第1實施形態相同的效果。

555954 五、發明說明（20) (第3實施形態） ^ ^ ,1 If^1 情況。卜本t明也適用於使用雷射光作為照明的子號 40 且圖&十„五指出本發明適用於雷射掃目苗型顯微鏡的例沛f f ΐ五中，與圖七和圖十四相同部份標示相同符亚’略洋細說明。二、光，1射出的光會透過PBS3,射入二次元掃瞄鏡 /4波mf晦鏡40的反射光’再透過瞳孔投影鏡6ϊ、1 的反射、光合：z變光圈13、對物鏡8，射入試料9。試料9 孔41，向光徑，通過PBS3，再經由鏡頭11與針效果。λ感應益12 °且加裂針孔41是為了達到共焦 ^上述構成中，以對物鏡8的 =取代可變光圈13，也可在二次元掃_置』= 間，配置可變光圈13,。在：：;:pBS3之圈13“iU3，），來改變NA。因此，：可變光形態和第2實施形態相同效：二予也可達到具有與第1實施 ^❿^ I U效果的雷射掃瞄型顯微鏡。 (第4實施形態）在第4實施形態中’句日日乂土 r…；况明使用第1實施形態到第3與妳形悲中所用的顯微鏡，達到自』弟3貝施因此 %巧自動對焦的實施形態 555954 五、發明說明（21) ~ ~~—--------------- :5的ί f第1貫施形態到第3實施形態中所用的顯微鏡相同’故在此省略圖示與說明。首先圖ΐ二7為^兄明第4實施形態所述對焦動作的流程圖。可根據二的抽樣間隔（步驟S1)。此抽樣間隔例如了根據LSI的設計數據來設定。 si餅ί Ϊ二在規定位置（例如已設定的基準位置），以步驟所扠疋的抽樣間隔取得影像（在中順 =得3張影像（步驟S3)，則根據所取得心，，:中」價 ^ ^ ® 1 r A开山居、點位置，再利移動Ϊ動f置15 ’將試料鏡台16或對物鏡8往光軸"方向例如：無法取得3張影* ’將可變光圈13的· 干，因ιζ曲j Α=〇.25(步驟S4)。藉此，如圖五所得更多』：起伏不大’故即使抽樣間隔相㈤，仍可取後：Ϊ爱小NA後再次嘗試取得影像(步驟⑻。缺 =)。一直反覆步賴觸，直到取得3張以上影像（步驟’、、、整。取得3張以上影像後’依照步驟S7_，進行焦點調行隹_可依“取得3張影像來進 =:2 δ周正，但因必要的影像張數依密合曲線而显，八ft依所選的密合曲線取得影像張數。、’，、斤从且如圖六所示，固定視野部份因像差呈須判定是否使用因像差造成散亂的固定視野；

第24頁 555954 五、發明說明（22) 如使用固定視野部份的數據，只需進一步縮小NA並取得影 '像。 ’、 (第5實施形態）在第1實施形態與第2實施形態中，使用共焦圓盤4。之前已說明使用由多個針孔呈螺旋狀排列的N i pk〇w圓盤，作為共焦圓盤4的例子。在本發明中，如採用具有會產生剖面效果圖形的圓盤，任何圖形皆可。例如’可用如圖十七A所示，具有直線狀遮光線“與穿透線呈相交的周期線狀圖形領域32的圓盤33。也可用如圖十七B所示’具有與線狀圖形32垂直相交的其他線狀圖形領域34的圓盤35。在此情況下，這些圖形如圖十七C所示，相對於圖形間距P ’光牙透部的開口兔度S在1 / 2以下為其特徵。苴中’開口寬度S大多以對第1顯像光學組中顯像鏡6的圓盤的射出NA’來決定，並設計成圓盤上airy圓盤直徑的2 /;3 左右。其中，S / P = 0 · 5時，所取得影像中所含非共焦影像的比例為0.5 〇S/P = 0.1時，非共焦影像的比例為/丨'^^、理’ s /p = 0 · 0 5時，非共焦影像的比例為〇 · 〇 5。藉此，口要將S /P控制在〇· 1以下左右，便可達到實質上^用的^ 面效果。且如s/p=o.oi，因非共焦影像的比例為〇〇1°，故可達到與用N i pkow圓盤所取得影像中所含非此 '焦^像比

555954 五、發明說明（23) 例，實質上大致相同的比例。但因S /P越小，影像當然越

暗，故只需配合應用設定最適合的S /P。如採用這類具有單向周期線狀圖形領域32 (及與其垂直相交的線狀圖形領域34)的圓盤3 3 ( 35 )，因比較Nipkow 圓盤，更容易形成圖形，且製造上更簡單，所以價格較低，且透過選擇S /P值，便可配合應用任意設定最適合的非共焦影像比例。微鏡以式提供可降低檢查成本的共焦

Claims

六、申請專利範圍 1 .一種共焦顯微鏡，且借光，透過對物鏡在試料上進=通過#焦圖形的光源照射手段，取得由透過前述對物的!段；藉由光電轉換反射光所顯像的共焦影像别述共焦圖形的試料與前述對物鏡之間，在前、戒ς二先子組；以及在前述光源物鏡瞳孔位置共㈣ 1配1的瞳孔位置或與前述對 =光圈；將前4:鏡疆;㈡方，效果的抽樣間隔，根據利用U^u丽述移動手段的光量！兩者間的二向的移動位置與通過檢出針孔手段；對應利用义、f'、曲線，亚异出其1ζ曲線頂點位置的述至少三個可變光圈改變的開口徑，為了取得前線，並控制Κΐΐ算出包含前述頂點位置的前述1ζ曲特徵者。述和動手段的控制手段以改變抽樣間隔為其述對U = ΐ f利範圍第1項所述之共焦顯微鏡，其中前、見局问數值孔徑（NA)低倍率對物鏡為其特徵者。、十、如申請專利範圍第1項所述之共焦顯微鏡，其中前 ^二J手，為對於前述IZ曲線光量1設定臨界值，並至少 :二個剖面影像以算出該臨界值以上的前述ιζ曲線，改變則爾間隔為其特徵者。 /、、T請导利範圍 4 ·如申晴專利範於前述ΙΖ曲線光#1 值」=共焦顯微鏡，其中对徵者。界值δ又疋為大略0.4至0.5為其特述控制手段，對二二f f 1項所述的共焦顯微鏡，其中應^㈣可控制抽训隔為其特徵/。 …6 ·如申請專利範圍第〗頂辦、+、，移動手段為對於光軸方向將的共焦顯微鏡，其中前 h規$的抽樣間隔移動則=對物鏡或前述試料其中位置往光軸方向移姑將對於前述試料的焦 “、、點移動裝置為其特徵者。 7 ·如申請專利範圍出前述IZ曲線頂點位置項所述的共焦顯微鏡，其中算高度資訊而取得為其特徵^為以前述曲線最高峰位置為 8·、如申凊專利範圍第丨項述IZ曲線頂點位置手段為γ”、共焦顯微鏡，其中算出前位置資訊而取得為其特徵者七述I Ζ曲線最高峰位置為焦點 3· —種光學式高度測定方的一端往光軸方向以規的，具備邊將試料與一個對物鏡圖形的光源照射光，在試料抽樣間隔移動，邊讓通過共焦物鏡，再通過前述共焦圖二上進行掃瞄；取得透過前述對 “、、"形的試料反射光，並利用光電轉六、申請專利範園 _____ 換手段作為夕 -一~—— 得的多數前二數剖面影像；根據利用前述光電轉換丰 t適合前以前述試料= ::述對物鏡大疋物鏡ΝΑ，可改變配丈姆物鏡的NA，改^、f ^"讀應§r已經改變過又又削述抽樣間隔為其特徵者。法，前述對申物月鏡專為利利範用圍^項所述的光學式高度測定方為和用繞低倍率對物鏡為其特徵者。 11· 一種自動對隹的-端往光軸方向以規方法’具備邊將試料與-個對物鏡圖形的光源照射光，隔移動’邊讓通過共焦透過前述對物鏡，再通=勿=試料上進行掃晦;取得用光電轉換手段作為多數二圖形”料反射光，利 f以光電轉換手段取得，利用$ f據丽述多數剖面影能，且無法取得對声位置 ”數求出對焦位置等功孔位置大約共軛的位置的可變置或與前述對物鏡瞳換手段取得多數剖面影像，反覆：：：徑，並利用光電轉其特徵者。覆紅作直到求出對焦位置為】2·如申請專利範圍第η項述對物鏡為利用高ΝΑ低倍率對' 動對焦方法，前巧鏡為其特徵者。

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