TWI716555B - 測定裝置、觀察裝置、及測定方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種具備調整樣品之觀察面相對於與物鏡之光軸正交之基準平面之傾斜之構造的測定裝置等。該測定裝置具備配置於自光源朝向樣品之照射光之傳播路徑上之變更照射光之出射角的掃描器，且藉由一面利用掃描器變更照射光之出射角，一面將來自樣品之反射光之檢測信號之信號值與照射光之出射角之信號值進行對應關係建立，而獲得樣品之傾斜資訊。

Description

測定裝置、觀察裝置、及測定方法
本發明係關於一種用於測定該樣品之一部分之傾斜而作為規定樣品之姿勢之指標的測定裝置、包含該測定裝置之觀察裝置及測定方法。
在專利文獻1中記載有一種測定裝置，其一面掃描自光源輸出之照射光之照射位置，一面將該照射光照射至樣品，並基於來自對在樣品產生之光予以接收之光檢測器的檢測信號與相關於照射光之照射位置的資訊，而獲取樣品表面之二維圖像(觀察面圖像)。 如此之測定裝置中，為了獲取陰影受到抑制之良好的觀察面圖像，重要的是樣品之觀察面相對於以與樣品為對面之方式配置之物鏡之光軸垂直。 又，在使用被固態浸沒透鏡(solid immersion lens)固定之物鏡之情形下，為了將固態浸沒透鏡與樣品之間之密著設定為良好之狀態，重要的是將固態浸沒透鏡之密著面與樣品之表面設定為彼此平行。在此點上亦然，重要的是樣品之觀察面相對於物鏡之光軸垂直。 專利文獻1所揭示之測定裝置，使在將自光源輸出之照射光照射至樣品時產生之反射光在二維光攝像部之受光面上成像，藉由解析利用該二維光攝像部所獲得之圖像，而求取樣品之觀察面相對於與物鏡之光軸垂直之面的傾斜，而後，以樣品之觀察面相對於物鏡之光軸為垂直之方式調整樣品之傾斜。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]美國發明專利申請案公開第2006/0028641號 [專利文獻2]美國發明專利第5,705,821號
[發明所欲解決之問題] 發明人針對上述先前技術所研究之結果為發現了如以下之課題。具體而言，上述專利文獻1所揭示之發明存在有追加具備二維攝像部之需要，且，存在有亦追加具備用於將反射光自樣品朝二維攝像部導引之光學系統之需要。因而，測定裝置本身之製造成本變高，且亦需要所追加之光學系統之調整所需之成本。 本發明之一個層面係為了消除上述課題而完成者，其目的在於提供一種具備用於利用簡單之裝置構成以樣品之觀察面(光照射區域)相對於物鏡之光軸為垂直之方式容易地調整樣品之觀察面之傾斜之構造的測定裝置、包含該測定裝置之觀察裝置及測定方法。 [解決問題之技術手段] 本實施方式之測定裝置具有將照射光導引至樣品之觀察面內之光照射區域之中繼透鏡系統，並測定該光照射區域相對於與中繼透鏡系統之光軸正交之基準平面的傾斜。作為一例，該測定裝置至少具備：光源、樣品保持器、中繼透鏡系統、掃描器、光檢測器、及解析部。光源輸出照射光。樣品保持器在保持樣品之狀態下改變光照射區域相對於基準平面之傾斜角。中繼透鏡系統以與樣品保持器為對面之方式配置。掃描器配置於光源與中繼透鏡系統之間之光路上。又，掃描器使自中繼透鏡系統朝光照射區域出射之照射光之出射角變化。光檢測器接收通過中繼透鏡系統及掃描器之反射光，並輸出相應於反射光之檢測信號。解析部藉由將相關於自掃描器輸出之照射光之出射角之資訊與相關於檢測信號之信號值之資訊進行對應關係建立，而獲得樣品之光照射區域之傾斜資訊。 [發明效果] 根據本實施方式，能夠利用簡單之裝置構成以樣品之面相對於物鏡之光軸為垂直之方式容易地調整樣品之傾斜。
[本申請案發明之實施方式之說明] 首先，分別個別地列舉本申請案發明之實施方式之內容並進行說明。 (1)本實施方式之測定裝置，作為其一個態樣可包含於經由物鏡系統觀察樣品表面之觀察裝置，且具有將照射光導引至樣品之觀察面內之光照射區域之中繼透鏡系統，並測定該光照射區域相對於與中繼透鏡系統之光軸正交之基準平面的傾斜。作為本實施方式之一個態樣，該測定裝置至少具備：光源、樣品保持器、中繼透鏡系統、掃描器、光檢測器、及解析部。光源輸出照射光。樣品保持器在保持樣品之狀態下改變光照射區域相對於基準平面之傾斜角。中繼透鏡系統以與樣品為對面之方式配置。掃描器配置於光源與中繼透鏡系統之間之光路上。又，掃描器使自中繼透鏡系統朝光照射區域出射之照射光之出射角(掃描角)變化。光檢測器接收通過中繼透鏡系統及掃描器之反射光，並輸出相應於反射光之檢測信號。解析部藉由將相關於自掃描器輸出之照射光之出射角之資訊與相關於檢測信號之信號值之資訊進行對應關係建立，而獲得樣品之光照射區域之傾斜資訊。 (2)如上述般，於在自光源朝向樣品之照射光之傳播路徑上配置有變更照射光之出射角之掃描器的構成中，照射光之出射角變更可在使與樣品為對面之透鏡系統不移動下進行到達樣品之照射光之入射角變更。由於來自樣品之反射光之檢測信號之信號值依賴於照射光之入射角，故藉由將由決定入射角之掃描器輸出之照射光的出射角與信號值進行對應關係建立，而可以簡單之裝置構成獲得樣品之傾斜資訊。 (3)作為本實施方式之一個態樣，該測定裝置可具備控制部。控制部基於傾斜資訊，以在光照射區域被垂直反射之反射光之傳播方向相對於中繼透鏡系統之光軸為平行之方式調整樣品保持器之姿勢。此外，由於根據傾斜資訊，反射光之傳播方向能夠特定，故以獲得該傾斜資訊時之樣品保持器之姿勢為基準，可進行樣品保持器之姿勢調整。 (4)作為本實施方式之一個態樣，解析部可藉由將相關於自掃描器輸出之照射光之出射角之資訊變換為二維座標，並持續標繪對應於該二維座標之檢測信號之資訊，藉而生成包含樣品之傾斜資訊之二維圖像(雷射掃描像)來作為傾斜資訊。 (5)作為本實施方式之一個態樣，光檢測器亦可包含單點光電檢測器(single-point photodetector)。此外，單點光電檢測器係一次收集1個像素份額之資料的指向裝置(例如參照上述專利文獻2)。又，作為本實施方式之一個態樣，掃描器可使反射光與照射光之光線一致。 (6)作為本實施方式之一個態樣，該測定裝置可具備配置於掃描器與光檢測器之間之光路上之第1光圈。該第1光圈限制光檢測器接收之反射光之光束尺寸。又，作為本實施方式之一個態樣，該測定裝置可具備配置於掃描器與前述光檢測器之間之光路上之光纖。該光纖具有：入射端，其用於擷取反射光；及出射端，其使在其內部傳播之反射光朝向光檢測器出射。再者，作為本實施方式之一個態樣，該測定裝置可具備配置於掃描器與中繼透鏡系統之間之光路上之第2光圈。該第2光圈限制入射至中繼透鏡系統之照射光之光束尺寸。 (7)作為本實施方式之一個態樣，該測定裝置較佳者係具備：物鏡系統、及至少保持中繼透鏡系統及物鏡系統之透鏡選擇部。在該構成中，物鏡將照射光在樣品聚光。透鏡選擇部在至少保持中繼透鏡系統及物鏡系統之狀態下，將中繼透鏡系統及物鏡系統中任一者以與樣品為對面之方式配置。 (8)作為本實施方式之一個態樣，中繼透鏡系統可包含：物鏡系統，其以與樣品為對面之方式配置；及透鏡系統，其形成該物鏡系統與中繼光學系統。在此一情形下，該透鏡系統配置於物鏡系統與掃描器之間之光路上。又，作為本實施方式之一個態樣，該測定裝置可具備固態浸沒透鏡。 (9)本實施方式之觀察裝置，作為其一個態樣，包含具有如上述之構造之測定裝置，利用該測定裝置，經由與中繼透鏡系統不同之物鏡、或構成該中繼透鏡系統之一部分之物鏡觀察傾斜已被修正之樣品之觀察面。 (10)本實施方式之觀察方法係經由透鏡系統將照射光導引至樣品之光照射區域，並測定該光照射區域相對於與透鏡系統之光軸正交之基準平面的傾斜。作為本實施方式之一個態樣，該測定方法至少包含以下步驟：保持步驟、焦點調整步驟、中繼透鏡系統配置步驟、照射步驟、檢測步驟、及傾斜測定步驟。保持步驟係在保持樣品之狀態下，使樣品保持於改變光照射區域相對於基準平面之傾斜的樣品保持器。焦點調整步驟係將透鏡系統之焦點位置調整至光照射區域上。中繼透鏡系統配置步驟係以與樣品為對面之方式配置中繼透鏡系統作為透鏡系統。照射步驟係以自中繼透鏡系統朝向光照射區域之方式將照射光朝樣品照射。具體而言，照射步驟藉由自配置於照射光之傳播路徑上之掃描器一面改變出射角(掃描角)一面輸出照射光，而自中繼透鏡系統一面改變朝光照射區域出射之照射光之入射角一面將照射光朝樣品照射。檢測步驟係接收在光照射區域被反射之反射光，並輸出相應於反射光之檢測信號。傾斜測定步驟係藉由將自掃描器輸出之照射光之出射角之資訊與檢測信號之資訊進行對應關係建立，而獲得樣品之光照射區域之傾斜資訊。 (11)作為本實施方式之一個態樣，該測定方法可進一步包含傾斜調整步驟。傾斜調整步驟係基於傾斜資訊(包含相關於反射光之傳播方向之資訊)，以在光照射區域被垂直反射之反射光之傳播方向相對於中繼透鏡系統之光軸為平行之方式調整樣品保持器之姿勢。又，作為本實施方式之一個態樣，傾斜測定步驟及傾斜調整步驟可一面縮小自中繼透鏡系統到達光照射區域之照射光之入射角之變化寬度一面重複進行。再者，作為本實施方式之一個態樣，該測定方法可具備預先傾斜測定步驟。預先傾斜測定步驟為在焦點調整步驟前獲得在光照射區域被垂直地反射之反射光之傳播方向與中繼透鏡系統之光軸之偏移的步驟，在如此之構成中，傾斜調整步驟係以減小所獲得之偏移之方式調整樣品保持器相對於基準平面之姿勢。 (12)作為本實施方式之一個態樣，焦點調整步驟較佳者係在配置有物鏡作為透鏡系統之狀態下，將該物鏡之焦點位置調整至光照射區域上。又，作為本實施方式之一個態樣，傾斜測定步驟可藉由將相關於照射光之出射角之資訊變換為二維座標，並持續標繪對應於該二維座標之檢測信號之資訊，藉而生成包含樣品之傾斜資訊之二維圖像(雷射掃描像)來作為傾斜資訊。 (13)再者，作為本實施方式之一個態樣，該測定方法可具備預先調整步驟，其在焦點調整步驟前使在光照射區域被垂直地反射之反射光之傳播方向與中繼透鏡系統之光軸彼此一致。 以上，在該[本申請案發明之實施方式之說明]之欄中所列舉之各態樣對其餘之所有之態樣之各者，或對該等其餘之態樣之所有之組合均可應用。 ［本申請案發明之實施方式之細節］ 以下，一面參照後附之圖式一面詳細地說明本實施方式之測定裝置、觀察裝置及測定方法之具體之構成。此外，本發明並不限定於該等例示，而是由申請專利範圍揭示，意欲包含與申請專利範圍均等之含義及範圍內之所有之變更。又，在圖式之說明中，賦予相同之要件以相同符號並省略重複之說明。 (第1實施方式) 圖1～圖3係顯示第1實施方式之測定裝置(包含於本實施方式之觀察裝置)1之構成的圖。圖1係顯示在測定裝置1中，中繼透鏡系統31配置於照射光之光路上之構成的圖。圖2係顯示在測定裝置1中物鏡系統32配置於照射光之光路上之構成的圖。圖3係顯示在測定裝置1中，附固態浸沒透鏡之物鏡系統(具有固態浸沒透鏡33A之物鏡系統)33配置於照射光之光路上之構成的圖。 測定裝置1具備：光源11、光纖12、準直透鏡13、偏光分束器21、λ/4板22、掃描器23、透鏡24、25、反射鏡26、中繼透鏡系統31、物鏡系統32、物鏡系統33、固態浸沒透鏡33A、旋轉器34、透鏡41、第1光圈42、光檢測器(第1光檢測器)44、樣品保持器51、致動器52、53、控制部61、解析部62、輸入部63及顯示部64。此外，在圖1～圖3所示之構成例中，由反射鏡26與被旋轉器34保持之中繼透鏡系統31、物鏡系統32、物鏡系統33一起構成光學單元A1。且，光學單元A1包含由反射鏡26構成之輔助單元B1。又，致動器52、53分別變更沿彼此正交之方向(傾斜控制方向)之樣品保持器51之傾斜。 作為將自光源11輸出之照射光L1導引至樣品S之照射光學系統，係在自光源11朝向樣品S之照射光L1之光路上依次配置有光纖12、準直透鏡13、偏光分束器21、λ/4板22、掃描器23、透鏡24、25及反射鏡26。其等彼此光學性連接(coupling，耦合)。作為將在樣品S被反射之反射光L2導引至檢測位置即光檢測器44之檢測光學系統，係在自樣品S朝向光檢測器44之反射光的反射之光路上依次配置有反射鏡26、透鏡25、24、掃描器23、λ/4板22、偏光分束器21、透鏡41及第1光圈42。此外，替代λ/4板22，可配置將入射之光之偏光面旋轉例如22.5度或45度而輸出之法拉第旋轉機構(Faraday rotator)。又，除λ/4板22之外，替代偏光分束器21可配置半反射鏡。 樣品S為例如半導體裝置，作為該半導體裝置具有：電晶體等之具有PN接面之積體電路、大電流用/高壓用MOS電晶體及雙極電晶體、電力用半導體元件(功率元件)等。此外，樣品S可為包含半導體裝置之封裝體、複合基板等。此外，在電晶體等之具有PN接面之積體電路中包含有：例如小規模積體電路(SSI：Small Scale Integration)、中規模積體電路(MSI：Medium Scale Integration)、大規模積體電路(LSI：Large Scale Integration)、超大規模積體電路(VLSI：Very Large Scale Integration)、特超大規模積體電路(ULSI：Ultra Large Scale Integration)、千兆規模積體電路(GSI：Giga Scale Integration)。又，可行的是，於半導體裝置經由裝置控制纜線電性連接有測試單元(未圖示)，而被施加特定之調變電流信號(刺激信號)。 作為以與樣品S為對向之方式配置之透鏡系統，中繼透鏡系統31、物鏡系統32及物鏡系統33被透鏡選擇部即旋轉器34保持，利用該旋轉器34自其等中選擇之透鏡系統被配置於反射鏡26與樣品S之間。以與樣品S為對向之方式配置之任一透鏡系統與反射鏡26光學性連接(coupling，耦合)。樣品保持器51為具備保持樣品S且調整該樣品S之姿勢之構造的裝置，例如為載置樣品S之載台。樣品保持器51之樣品搭載面之傾斜為可變。樣品保持器51之樣品搭載面之傾斜可利用被控制部61驅動之致動器52、53來調整，亦可利用手動操作來調整。利用該樣品保持器51之傾斜控制，而可調整樣品S之觀察面(照射光L1所到達之光照射區域)之傾斜。 光源11輸出應該朝被樣品保持器51保持之樣品S照射之照射光L1。光源11由電源(未圖示)驅動，輸出照射至樣品S之CW光或脈衝光。自光源11輸出之光可為不同調(非同調)之光，亦可為如雷射光之同調之光。作為輸出不同調之光之光源11，可應用SLD(Super Luminescent Diode，超發光二極體)或ASE(Amplified Spontaneous Emission，放大自發射)、LED(Light Emitting Diode，發光二極體)等。作為輸出同調之光之光源11，可應用固體雷射光源或半導體雷射光源等。 光纖12將自光源11輸出之照射光L1輸入至入射端，並將在該光纖12內傳播之照射光L1經由其出射端朝準直透鏡13輸出。準直透鏡13輸入自光纖12之出射端以發散光輸出之照射光L1，並將該照射光L1以平行光(準直光)輸出。偏光分束器21輸入自準直透鏡13輸出之照射光L1，使該照射光L1中之S偏光成分反射並朝λ/4板22輸出。λ/4板22輸入自偏光分束器21輸出之直線偏光之照射光L1，並使該照射光L1以圓偏光朝掃描器23輸出。 掃描器23輸入自λ/4板22輸出之照射光L1，並將該照射光L1朝透鏡24輸出。掃描器23能夠使照射光L1之輸出方向(出射角)變化。此外，來自掃描器23之照射光L1之出射角係由與該掃描器23對面配置之透鏡24之光軸和該照射光L1之出射方向形成之角規定，自掃描器23輸出之照射光L1之輸出方向以該透鏡24之光軸為中心擺動。根據該構成，在自掃描器23朝向樣品S之照射光L1之光路之中途的特定位置(構成掃描照射光學系統之物鏡系統32、33配置於光路上時之各物鏡系統之光瞳位置P1)，可實现照射光L1之傳播方向之變化。掃描器23例如包含：電流鏡或多面鏡、MEMS(micro electro mechanical system，微機電系統)鏡。透鏡24、25及反射鏡26將掃描器23內之鏡之位置投影至特定位置(光瞳位置P1)。因而，在光瞳位置P1，照射光L1在不變更主光線之位置下，傳播方向變化。光瞳位置P1之照射光L1之傳播方向因掃描器23之作用而變化。如此，掃描器23可在無需使物鏡系統移動下，使照射光L1在樣品S上掃描。例如因掃描器23而傳播方向變化之照射光L1藉由通過物鏡系統32或物鏡系統33，而以點光在樣品S上掃描。 中繼透鏡系統31、物鏡系統32及物鏡系統33被旋轉器34保持，自其等中選擇之透鏡系統利用旋轉器34以與樣品S為對向之方式配置於反射鏡26與樣品S之間之光路上。自掃描器23輸出之照射光L1在通過透鏡24、25後被反射鏡26反射，經由光瞳位置P1，並通過所選擇之任一透鏡系統，而最終照射至樣品S之觀察位置P2。物鏡系統33可為包含固定於前端之固態浸沒透鏡33A之構成。 相應於照射光L1之照射而在樣品S產生之反射光L2在與照射光L1之路徑相同之路徑沿相反方向到達偏光分束器21。因掃描器23之解消掃描(自樣品之反射光再入射)作用，而在偏光分束器21與掃描器23之間，照射光L1及反射光L2各自之主光線彼此一致。λ/4板22若輸入自掃描器23輸出之圓偏光之反射光L2，則將該反射光L2以P偏光朝偏光分束器21輸出。偏光分束器21輸入自λ/4板22輸出之反射光L2，使該反射光L2中之P偏光成分透射，並將該透射之P偏光成分朝透鏡41輸出。 透鏡41將自偏光分束器21輸出之反射光L2聚光。第1光圈42在透鏡41之聚光之位置具有開口，使被透鏡41聚光之反射光L2中之到達開口部分的成分通過。光檢測器44接收通過第1光圈42之開口之反射光L2，並輸出相當於其光功率(光強度)之檢測信號。光檢測器44可為單點光電檢測器(參照上述專利文獻2)，較佳者為例如光電二極體或雪崩光電二極體、光電倍增管等。偏光分束器21、透鏡41、第1光圈42及光檢測器44光學性連接(coupling，耦合)。 控制部61經由感測器纜線71與光檢測器44電性連接，輸入自光檢測器44輸出之檢測信號。控制部61經由控制纜線72與解析部62電性連接，在其與解析部62之間收發各種信號，且輸入來自解析部62之指示。控制部61藉由經由控制纜線73與致動器52、53連接，並控制致動器52、53，而調整樣品保持器51之傾斜亦即被該樣品保持器51保持之樣品S之傾斜。又，控制部61經由控制纜線74與掃描器23連接，並控制掃描器23之照射光L1之掃描動作。此外，被控制部61控制之掃描器23之掃描動作係意味著以與透鏡24之光軸一致之照射光L1之輸出方向為中心，使照射光L1之出射角(掃描角)週期性地變動之動作。又，控制部61可具備例如鎖相放大器或光譜分析儀、數位化器、跨域分析器(註冊商標)、網路分析儀來作為與光檢測器44或測試單元電性連接之電氣計測部(未圖示)。 解析部62為例如電腦，其係與輸入部63及顯示部64一起使用。解析部62包含：作為處理器之CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)、作為記錄媒體之RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)或ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)、及輸入/輸出模組。解析部62利用輸入/輸出模組與輸入部63及顯示部64電性連接。解析部62藉由在CPU及RAM等之硬體上讀入程式等，而利用CPU執行基於掃描器23之在光瞳位置P1之照射光L1之傳播方向(依賴於由掃描器23輸出之照射光L1之出射角)、及自光檢測器44輸出之檢測信號(所接收之反射光L2之光功率)，來生成包含樣品S之傾斜資訊之二維圖像(雷射掃描像)之機能等、及求取樣品S之傾斜資訊之機能等，且進行RAM之資料之讀出及寫入。輸入部63為例如鍵盤或滑鼠，輸入計測開始之指示或相關於計測條件之指示等。顯示部64為例如顯示器，顯示計測條件，或顯示樣品S之觀察面圖像(二維圖像)。 在圖1所示之構成中，利用旋轉器34選擇之中繼透鏡系統31以與樣品S為對向之方式配置於反射鏡26與樣品S之間。在圖2所示之構成中，利用旋轉器34選擇之物鏡系統32以與樣品S為對向之方式配置於反射鏡26與樣品S之間。在圖3所示之構成中，利用旋轉器34選擇之附固態浸沒透鏡之物鏡系統33以與樣品S為對向之方式配置於反射鏡26與樣品S之間。 在物鏡系統32或附固態浸沒透鏡之物鏡系統33配置於照射光L1之光路上之構成(圖2、圖3)中，物鏡系統32、33將利用照射光學系統以平行光到達光瞳位置P1之照射光L1在相應於光瞳位置P1之照射光L1之傳播方向之樣品S上之位置聚光。樣品S之照射光L1之聚光位置(光照射位置)利用掃描器23之作用而被掃描。在該聚光位置被反射之反射光L2之一部分經由檢測光學系統通過第1光圈42之開口部分並被光檢測器44接收。樣品S之照射光L1之聚光位置與第1光圈42之開口之間之光學系統構成共焦光學系統。解析部62經由控制部61輸入自光檢測器44輸出之檢測信號，基於該檢測信號值與掃描器23之朝樣品S之照射光L1之聚光位置(依存於掃描器23之照射光L1之出射角)，能夠生成包含樣品S之傾斜資訊之二維之雷射掃描像。 在中繼透鏡系統31配置於光路上之構成(圖1)中，中繼透鏡系統31使利用照射光學系統以平行光到達光瞳位置P1之照射光L1沿相應於在光瞳位置P1之照射光L1之傳播方向之方向以平行光照射至樣品S。照射光L1朝樣品S之照射方向被掃描器23掃描。此外，照射光L1朝樣品S之入射角由照射光L1朝樣品S之照射方向與樣品S上之光照射區域之法線形成之角規定。即便該照射方向變化，照射光L1朝樣品S之照射範圍亦不變。即便相應於照射光L1朝樣品S之照射，在樣品S被反射之反射光L2經由檢測光學系統到達第1光圈42，但該到達之反射光L2中之僅到達第1光圈42之開口部分之光通過開口並被光檢測器44接收。解析部62輸入自光檢測器44輸出之檢測信號，並基於該檢測信號值與掃描器23之照射光L1朝樣品S之照射方向(依存於掃描器23之照射光L1之出射角)，能夠生成包含樣品S之傾斜資訊之雷射掃描像。此時所生成之雷射掃描像不是樣品S之觀察面圖像，而是顯示照射光L1朝樣品S之入射角(依存於掃描器23之照射光L1之出射角)之二維圖像亦即包含樣品S之傾斜資訊之圖像。 圖4係用於說明在第1實施方式之測定裝置1中，中繼透鏡系統31配置於照射光L1之光路上時之照射光L1之傳播之樣態的圖。如圖4(a)所示，利用照射光學系統以平行光到達光瞳位置P1之照射光L1利用中繼透鏡系統31沿相應於在光瞳位置P1之照射光L1之傳播方向的方向以平行光照射至觀察位置P2。利用掃描器23，照射光L1朝樣品S之照射方向變化，但在樣品S上，被照射光L1照射之觀察位置P2不變。 照射至樣品S之觀察位置P2之照射光L1之光點尺寸為在光瞳位置P1之照射光L1之光束尺寸乘以中繼透鏡系統31之中繼倍率之尺寸。在一般之雷射掃描顯微鏡中，到達光瞳位置P1之照射光L1之光束尺寸較在樣品S上意圖利用物鏡系統32、33觀察之視野尺寸為大。若到達光瞳位置P1之照射光L1被中繼透鏡系統31原樣照射至觀察位置P2，則照射至樣品S之觀察位置P2之照射光L1之光點尺寸較在樣品S上意圖觀察之視野尺寸變大。其結果為，存在有在視野外產生之光對計測結果造成影響之情形。 因而，較佳者係如圖4(b)所示般在光瞳位置P1設置限制照射光L1之光束尺寸之第2光圈35。藉此，能夠減小通過第2光圈35之照射光L1之光束尺寸，而能夠減小照射至樣品S之觀察位置P2之照射光L1之光點尺寸。能夠將照射至觀察位置P2之照射光L1之光點尺寸設定為與意圖利用物鏡系統32、33觀察之視野尺寸(例如1～2 mm)為相同程度，或亦能夠設定為較其小。 第2光圈35較佳者係插拔自如。如圖4(c)所示，第2光圈35較佳者係具有直徑不同之複數個開口。在此一情形下，藉由選擇複數個開口中之任一開口，而能夠變更通過第2光圈35之照射光L1之光束尺寸。 若除在樣品S之觀察位置P2被反射之反射光L2之外，另外在第2光圈35之表面產生反射光，則存在有在解析部62之雷射掃描像(包含樣品S之傾斜資訊)之生成或樣品S之傾斜之解析時成為障礙之可能性。因而，較佳者係第2光圈35相對於與中繼透鏡系統31之光軸垂直之面傾斜。或者，較佳者係第2光圈35之表面被施以無反射處理。 又，照射光L1朝觀察位置P2之入射角之變更範圍之大小係與中繼透鏡系統31之中繼倍率成反比。因而，較佳者係相應於照射光L1朝觀察位置P2之入射角之可調整之範圍之大小，來選擇中繼透鏡系統31之中繼倍率。 此處，圖1～圖3所示之光學單元A1具備：中繼透鏡系統31、物鏡系統32、物鏡系統33由旋轉器34保持之構成、及輔助單元B1，中繼透鏡系統可利用物鏡系統32構成。亦即，在圖1～圖3所示之測定裝置1中，替代光學單元A1，可採用圖5(a)所示之光學單元A2。此外，圖5(a)及圖5(b)係顯示構成第1及第2實施方式之一部分之光學單元A1及輔助單元B1各自之變化例之構成的圖。 圖5(a)所示之光學單元A2具備：物鏡系統32、物鏡系統33被旋轉器34保持之構成、及替代由反射鏡26構成之輔助單元B1之輔助單元B2。輔助單元B2由下述部分構成，即：第3光圈260，其使來自透鏡25之照射光L1之一部分通過；反射鏡26；及透鏡系統261(例如與物鏡系統32共軛之共軛透鏡系統)，其與物鏡系統32構成中繼光學系統。利用包含於該輔助單元B2之透鏡系統261與物鏡系統32構成中繼透鏡系統31A。此外，針對圖5(b)所示之輔助單元B3將於下文敘述。 其次，針對本實施方式之測定裝置1之動作進行說明，且針對本實施方式之測定方法進行說明。圖6係用於說明本實施方式之測定方法的流程圖。本實施方式之測定方法為使用測定裝置1生成樣品S之觀察面圖像之方法。本實施方式之測定方法包含以下步驟：預先調整步驟S1A、焦點調整步驟S2、傾斜測定步驟S3、傾斜調整步驟S4及圖像獲取步驟S5。 首先，樣品S被搭載面之傾斜為可變之樣品保持器51保持(保持步驟)。而後，在預先調整步驟S1A中，使掃描器23之在光瞳位置P1之照射光L1之傳播方向變化之中心與物鏡(與樣品S為對向之透鏡系統)之光軸彼此一致。具體而言，利用掃描器23之掃描範圍之調整、與照射光學系統之調整，使自掃描器23輸出之照射光L1之掃描範圍之中心與透鏡(與掃描器23之出射側為直接對面之透鏡)24之光軸一致。亦即，由於以物鏡之光軸位處光瞳位置P1之照射光L1之傳播方向之變化範圍(依存於掃描範圍)之中心之方式進行調整，故在此一情形下，無需進行該預先調整步驟S1A。在照射光學系統具有調整誤差等之情形下，較佳者係進行該預先調整步驟S1A。 在焦點調整步驟S2中，在利用旋轉器34選擇之物鏡系統32或物鏡系統33配置於照射光L1之光路上之狀態下，使照射光L1自光源11輸出，以所選擇之物鏡之焦點位置在樣品S上一致之方式進行調整。如上述之焦點位置之調整係藉由使樣品保持器51或旋轉器34在與物鏡之光軸平行之方向上移動而進行。 其次，作為與樣品S為對面之透鏡系統，利用旋轉器34選擇之中繼透鏡系統31配置於照射光L1之光路上(中繼透鏡配置步驟)。而後，自光源11輸出之照射光L1自利用旋轉器34配置於照射光L1之光路上之中繼透鏡系統31輸出至樣品S(照射步驟)。相應於照射光L1朝樣品S之照射而產生之反射光L2在光檢測器44被檢測出(檢測步驟)。而後，基於自光檢測器44輸出之檢測信號(反射光L2之光功率)與自掃描器23輸出之照射光L1之出射角(由與透鏡24之光軸一致之掃描中心和照射光L1之出射方向形成之角規定之掃描角)，解析部62生成包含樣品S之傾斜資訊之雷射掃描像，並基於該雷射掃描像求取樣品S之觀察面(照射光L1到達之光照射區域)之傾斜(傾斜測定步驟S3)。 在傾斜調整步驟S4中，基於在傾斜測定步驟S3中所求取之樣品S之傾斜資訊，以照射光L1自中繼透鏡系統31朝樣品S之觀察面垂直地入射之方式調整樣品保持器51之傾斜。樣品保持器51之傾斜可利用由控制部61驅動之致動器52、53來調整，亦可利用手動操作來調整。 在圖像獲取步驟S5中，在利用旋轉器34選擇之物鏡系統32或物鏡系統33配置於照射光L1之光路上之狀態下，自光源11輸出照射光L1，來自樣品S之反射光L2被光檢測器44接收。而後，基於自光檢測器44輸出之檢測信號與掃描器23之照射光L1之出射角資訊，利用解析部62生成樣品S之觀察面圖像。 又，在傾斜調整步驟S4後，在利用旋轉器34選擇之物鏡系統32或具有固態浸沒透鏡33A之物鏡系統33配置於照射光L1之光路上之狀態下，可利用稱為例如EOP(Electro Optical Probing，光電探測)或EOFM(Electro-Optical Frequency Mapping，光電頻率映射)之光探測技術進行樣品S之檢查步驟。在此一情形下，在自測試單元朝樣品S施加調變電流信號之狀態下，自光源11輸出照射光L1，來自樣品S之反射光L2被光檢測器44接收。而後，基於相應於自光檢測器44輸出之檢測信號、及自測試單元輸出之調變電流信號的信號，電氣計測部進行計測，並輸出作為其計測結果之計測信號。進而，藉由利用解析部62解析計測信號，而進行樣品S之檢查。該檢查步驟可在經由物鏡系統32或物鏡系統33獲取樣品S之觀察面圖像之圖像獲取步驟S5前進行，且可在圖像獲取步驟S5後進行。由於該光探測技術係在與傾斜測定或圖像獲取大致相同之光學系統進行，故能夠在使裝置構成不會複雜化下，自樣品S之角度調整起直至檢查為止進行。 此外，圖7係用於說明傾斜測定步驟S3之傾斜資訊之生成的概念圖。在圖7之例中，解析部62經由控制纜線72在控制部61以透鏡24之光軸為中心設定掃描範圍來作為相對於掃描器23之掃描控制。控制部61經由控制纜線74將控制所輸出之照射光L1之出射角(掃描角)ρ的控制信號朝掃描器23輸出。具體而言，出射角ρ存在於與位處掃描範圍之中心之透鏡24之光軸正交的平面上，且被以該光軸通過之位置為原點之H-V正交座標系規定。此時，係考量自掃描器23一面改變出射角ρ(ρH , ρV )一面輸出照射光L1，且觀察面相對於對面之透鏡系統之光軸被垂直地設定之樣品之情形。此外，在圖7中，照射光L1之出射角ρ不同之複數個光束(分別為照射光L1)以用圓包圍之記號1～3(以下簡單地記為記號1～3)表示，且來自樣品S之反射光L2之被反射至不同方向之複數個光束(分別為反射光L2)也是以用圓包圍之記號1’～3’(以下簡單地記為記號1’～3’)表示。在此一情形下，在樣品S之觀察面被反射之反射光L2係以記號1’(以記號1表示之照射光L1之反射成分)、記號2’(以記號2表示之照射光L1之反射成分)、3’(以記號2表示之照射光L1之反射成分)表示。光檢測器44接收以記號1’～3’表示之反射光L2，並將相當於該反射光L2之光功率之檢測信號Ps朝控制部61輸出。具體而言，由於自掃描器23輸出之照射光L1之出射角ρ伴隨著時間經過而變化，故以記號1’～3’表示之反射光L2之檢測信號Ps成為在對應於出射角ρ之時間變化之採樣時間T1 、T2 、T3 各者的反射光L2之光功率。控制部61經由控制纜線72將如上般以時間函數賦予之相關於出射角ρ之資訊ρ(T)及檢測信號Ps(T)輸出至解析部62。解析部62準備對應於H-V正交座標系之二維矩陣，並藉由在所準備之二維矩陣之對應於資訊ρ(T)之座標持續標繪來自光檢測器44之檢測信號Ps(T)之信號值，藉而生成包含樣品S之傾斜資訊之二維之雷射掃描像620。 圖8及圖9係說明本實施方式之測定方法之傾斜測定步驟S3的圖。 在圖8(a)所示之例中，相對於觀察面與基準平面RS一致之樣品S，沿與中繼透鏡系統31之光軸AX平行之方向D1，自中繼透鏡系統31輸出照射光L1。此時，自中繼透鏡系統31輸出之照射光L1朝樣品S之表面(觀察面)垂直地入射。在樣品S被垂直反射之反射光(正反射光)L2沿與光軸AX平行之方向D2傳播，經由檢測光學系統被光檢測器44接收。照射光L1自中繼透鏡系統31朝樣品S之表面垂直地入射係在光瞳位置P1之照射光L1之傳播方向位處掃描範圍之中心時。因而，如圖8(b)所示，在利用解析部62生成之二維之雷射掃描像620之中心位置(對應於H-V正交座標系之原點之位置)，強度變得最大，出現源自反射光L2之光點621。 在圖9(a)所示之例中，相對於觀察面相對於基準平面RS傾斜角度θ之樣品S，沿相對於中繼透鏡系統31之光軸不平行之方向D1自中繼透鏡系統31輸出照射光L1。此時，自中繼透鏡系統31輸出之照射光L1朝樣品S之表面(觀察面)垂直地入射。在樣品S被垂直反射之反射光(正反射光)L2沿相對於光軸AX不平行之方向D2傳播，經由檢測光學系統到達第1光圈42。而後，通過第1光圈42之開口之反射光L2被光檢測器44接收。照射光L1自中繼透鏡系統31朝樣品S之表面垂直地入射係在光瞳位置P1之照射光L1之傳播方向與掃描範圍之中心不同時。因而，如圖9(b)所示，在與利用解析部62生成之二維之雷射掃描像620之中心位置不同之位置，強度變得最大，出現源自反射光L2之光點622。在傾斜調整步驟S4中，以使在該雷射掃描像620內出現之光點622移動至該雷射掃描像620之中心位置(光點621之位置)之方式進行樣品保持器51之傾斜調整。 於在傾斜測定步驟S3中利用解析部62生成之二維之雷射掃描像620中，若光功率最大之光點位置為該雷射掃描像620之中心位置(對應於H-V正交座標系之原點)，則相對於與中繼透鏡系統31之光軸垂直之面，樣品S之觀察面變為一致。在該雷射掃描像620中，光點位置愈遠離中心位置，則樣品S之觀察面之傾斜變得愈大。基於該雷射掃描像620之光點，能夠求取樣品S之傾斜(傾斜資訊)。 因而，在傾斜調整步驟S4中，以在利用解析部62生成之二維之雷射掃描像620(包含樣品S之傾斜資訊)中，光點位置成為中心位置之方式，調整樣品保持器51之傾斜。或，基於雷射掃描像620之光點位置算出樣品保持器51之傾斜調整量(傾斜資訊)，以該算出之傾斜調整量使樣品保持器51傾斜。例如，如圖9(a)所示，包含中繼透鏡系統31之光軸AX與樣品S之觀察面之交點(物鏡之焦點位置)且與該中繼透鏡系統31之光軸AX正交之基準平面RS和樣品S之觀察面形成之角(傾斜角θ)在被以上述交點為原點之該基準平面RS上之X-Y正交座標系(X軸、Y軸分別與致動器52、53之傾斜控制方向朝基準平面RS上投影之軸平行)所規定之情形下，被賦予(θX ,θY )。同時，根據傾斜角θ(θX ,θY )亦可獲得相對於基準平面RS之法線方向的樣品S之觀察面之法線方向(在該觀察面被垂直反射之反射光之傳播方向)之傾斜資訊。因而，若預先決定滿足(θX ,θY )=F(ρH , ρV )之關係之變換函數F，則利用雷射掃描像620之光點位置(ρH , ρV )，解析部62能夠容易地算出所應該調整之傾斜量(θX ,θY )。控制部61以傾斜角成分θX 、θY 分別接近0之方式控制致動器52、53(使樣品保持器51傾斜)。如此，控制部61基於傾斜資訊，以在樣品S之觀察面被垂直反射之反射光之傳播方向相對於中繼透鏡系統31之光軸AX為平行之方式調整樣品保持器51之姿勢。 此外，針對包含焦點調整步驟S2、傾斜測定步驟S3及傾斜調整步驟S4之處理(樣品傾斜角度調整)，更詳細而言遵循圖10所示之流程圖係較佳者。此外，該流程圖中之步驟S12、S16為與傾斜測定步驟S3相同地基於利用解析部62生成之雷射掃描像求取樣品S之傾斜(傾斜資訊)的步驟。 在焦點調整步驟S2及傾斜測定步驟S3後，在步驟S11中，判定於在傾斜測定步驟S3生成之二維之雷射掃描像內有無光點。於在步驟S11確認有光點之情形下，前進至傾斜調整步驟S4，以照射光L1自中繼透鏡系統31朝樣品S垂直地入射之方式調整樣品保持器51之傾斜。 於在步驟S11中光點未被確認之情形下，在步驟S12將掃描器23之掃描範圍擴寬並獲取雷射掃描像，繼而，在步驟S13判定在該雷射掃描像中有無光點。於在步驟S12確認有光點之情形下，前進至傾斜調整步驟S4，以照射光L1自中繼透鏡系統31朝樣品S垂直地入射之方式調整樣品保持器51之傾斜。於在步驟S13未確認有光點之情形下，於在步驟S14再次調整樣品S之設置角度後，再次執行焦點調整步驟S2。 在傾斜調整步驟S4後之步驟S15中，判定樣品S之觀察面之傾斜角θ是否為特定角度(例如θX 、θY 皆為0.01度)以下。於在步驟S15判定樣品S之傾斜角並非為特定角度以下之情形下，藉由在步驟S16縮小掃描器23之掃描範圍(在光瞳位置P1之照射光L1之傳播方向之變化寬度)，而一面縮小照射光L1相對於樣品S之入射角之變化範圍一面獲取雷射掃描像。之後，前進至傾斜調整步驟S4，以照射光L1自中繼透鏡系統31朝樣品S垂直地入射之方式調整樣品保持器51之傾斜。此時，較佳者係在縮小照射光L1之傳播方向之變化寬度前後，預先將雷射掃描像之計測數目設定為相同。 圖11係用於說明另一實施方式之測定方法的流程圖。該實施方式之測定方法亦為使用測定裝置1生成樣品S之二維之觀察面圖像的方法。惟，與圖6所示之流程圖比較可知，圖11所示之流程圖在替代預先調整步驟S1A具有預先傾斜測定步驟S1B之點、及傾斜調整步驟S4之處理內容之點上不同。 在預先傾斜測定步驟S1B中，求取掃描器23之在光瞳位置P1之照射光L1之傳播方向之變化範圍之中心與物鏡(與樣品S為對向之透鏡)之光軸之間的關係。於在光瞳位置P1之照射光L1之傳播方向中之成為變化範圍之中心之傳播方向與物鏡之光軸彼此不一致之構成之情形下，預先求取該不一致之程度(誤差)。 在傾斜調整步驟S4中，基於在預先傾斜測定步驟S1B求得之上述關係(誤差)，以照射光L1自中繼透鏡系統31朝樣品S垂直地入射之方式調整樣品保持器51之傾斜。 圖12係用於針對在傾斜測定步驟S3時使用中繼透鏡系統31作為與樣品S為對向之透鏡系統之情形、和不使用任何與樣品S為對向之透鏡系統之情形的不同進行說明的圖。如本實施方式般，於在傾斜測定步驟S3時使用中繼透鏡系統31之情形下(圖12(a))，自中繼透鏡系統31輸出之照射光L1即便朝樣品S之入射方向變化，亦會入射至樣品S之共通之位置。相對於此，在不使用中繼透鏡系統31之情形下(圖12(b))，自中繼透鏡系統31輸出之照射光L1若朝樣品S之入射方向變化，則在樣品S之入射位置亦變化。 如此，在本實施方式中，藉由使用中繼透鏡系統31，而即便在樣品S中，亦能夠測定在利用物鏡系統32、33應觀察之位置的傾斜並調整。在本實施方式中，能夠利用在旋轉器34僅安裝中繼透鏡系統31之簡單且低成本之構成，以樣品S之面相對於物鏡系統32、33之光軸為垂直之方式容易地調整樣品S之傾斜。此外，如圖5(a)所示之構成般，在物鏡系統32、及由該物鏡系統32及透鏡系統261構成中繼透鏡系統之情形下亦相同。 圖13係顯示中繼透鏡系統31、附固態浸沒透鏡之物鏡系統33及旋轉器34之構成例的圖。一般而言，附固態浸沒透鏡之物鏡系統33之直徑大，但中繼透鏡系統31之構成簡單，而能夠減小中繼透鏡系統31之直徑。因而，中繼透鏡系統31及附固態浸沒透鏡之物鏡系統33能夠在彼此不干擾下安裝於旋轉器34之相鄰之托座。 (第2實施方式) 圖14係顯示第2實施方式之測定裝置(包含於本實施方式之觀察裝置)2之構成的圖。與圖1～圖3所示之第1實施方式之測定裝置1之構成(包含圖5所示之變化例之構成)比較可知，圖14所示之第2實施方式之測定裝置2在替代第1光圈42而具備光纖43之點上不同。 在本實施方式中，由照射光L1朝樣品S之照射產生之反射光L2經由檢測光學系統到達光纖43之入射端。自入射端輸入之反射光L2在光纖43內傳播，自出射端朝光檢測器44輸出。光檢測器44接收自光纖43之出射端輸出之反射光L2，並將相當於反射光L2之光功率之檢測信號朝控制部61輸出。位處照射光L1在樣品S之照射位置與光纖43之入射端之間的光學系統構成共焦光學系統。在本實施方式中，亦與第1實施方式(圖1～圖3)相同地具備包含輔助單元B1之光學單元A1，發揮與第1實施方式之情形相同之效果。此外，光學單元A1除了被旋轉器34保持之中繼透鏡系統31、物鏡系統32、物鏡系統33以外，還由利用反射鏡26構成之輔助單元B1構成。 以上，針對本發明之實施方式進行了說明，但本發明並不限定於上述實施方式。 在上述之焦點調整步驟S2中，在利用旋轉器34選擇之物鏡系統32或物鏡系統33配置於照射光L1之光路上之狀態下，使自光源11輸出之照射光L1輸出，以物鏡之焦點位置成為在樣品S上之方式進行調整。然而，焦點調整動作可以上述以外之方式進行。例如，預先求取如中繼透鏡系統31之焦點位置成為在樣品S上之位置關係。進而，在利用旋轉器34選擇中繼透鏡系統31之狀態下，藉由基於該位置關係使樣品保持器51或旋轉器34移動，而可進行焦點調整。 又，上述之傾斜測定步驟S3檢測出來自樣品S之反射光，並基於在解析部62生成之二維之雷射掃描像求取樣品S之傾斜。然而，亦可利用其他之程序求取樣品S之傾斜。例如，藉由監測由光檢測器44檢測出之光功率與掃描器23之照射光L1之出射角，而可在不製作雷射掃描像下直接求取樣品S之傾斜(傾斜資訊)。 又，作為第1實施方式之變化例，例如可構成檢查半導體之半導體檢查裝置，其具備：樣品保持器51，其保持作為樣品S之半導體，且傾斜係可變；光學系統，其具有掃描器23及中繼透鏡系統31；光源11，其經由該光學系統對半導體照明；單點之光檢測器44，其檢測出在半導體被反射之光；及第2光檢測器，其檢測出在半導體產生之發射光，並生成第2檢測信號。如上述之變化例可在第1及第2實施方式之構成中，藉由在光學單元A1中替代輔助單元B1應用圖5(b)所示之輔助單元B3而實現。藉由該輔助單元B3具備可檢測出自作為樣品S而使用之半導體所產生之發射光的第2光檢測器440，且將反射鏡26置換為例如可切換光路之可動反射鏡(沿以箭頭R表示之方向可旋轉之反射鏡)27，藉而構成為半導體檢查裝置。藉由切換可動反射鏡27，而可在第2光檢測器440檢測出通過物鏡系統32與具有固態浸沒透鏡33A之物鏡系統33之在樣品S產生之發射光，而能夠進行半導體之檢查。第2光檢測器440為例如搭載CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合裝置)圖像感測器或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補金屬氧化物半導體)圖像感測器之照相機、或InGaAs照相機或MCT(Mercury Cadmium Telluride，碲化鎘汞)照相機。第2光檢測器440係與光檢測器(第1光檢測器)44相同地與控制部61電性連接，並將於檢測出在半導體產生之發射光時之檢測信號輸出至控制部61。解析部62基於來自控制部61之信號求取發射圖像，而使用者能夠進行半導體之檢查。
1‧‧‧測定裝置2‧‧‧測定裝置11‧‧‧光源12‧‧‧光纖13‧‧‧準直透鏡21‧‧‧偏光分束器22‧‧‧λ/4板23‧‧‧掃描器24‧‧‧透鏡25‧‧‧透鏡26‧‧‧反射鏡31‧‧‧中繼透鏡系統31A‧‧‧中繼透鏡系統32‧‧‧物鏡系統33‧‧‧物鏡系統/附固態浸沒透鏡之物鏡系統33A‧‧‧固態浸沒透鏡34‧‧‧旋轉器35‧‧‧第2光圈41‧‧‧透鏡42‧‧‧第1光圈43‧‧‧光纖44‧‧‧光檢測器/第1光檢測器51‧‧‧樣品保持器52‧‧‧致動器53‧‧‧致動器61‧‧‧控制部62‧‧‧解析部63‧‧‧輸入部64‧‧‧顯示部71‧‧‧感測器纜線72‧‧‧控制纜線73‧‧‧控制纜線74‧‧‧控制纜線260‧‧‧第3光圈261‧‧‧透鏡系統440‧‧‧第2光檢測器620‧‧‧雷射掃描像621‧‧‧光點622‧‧‧光點A1‧‧‧光學單元A2‧‧‧光學單元AX‧‧‧光軸B1‧‧‧輔助單元B2‧‧‧輔助單元B3‧‧‧輔助單元D1‧‧‧方向D2‧‧‧方向L1‧‧‧照射光L2‧‧‧反射光/正反射光P1‧‧‧光瞳位置P2‧‧‧觀察位置Ps‧‧‧檢測信號Ps(T)‧‧‧檢測信號R‧‧‧箭頭RS‧‧‧基準平面S‧‧‧樣品T1‧‧‧ 時間T2‧‧‧ 時間T3‧‧‧ 時間θ‧‧‧角度/傾斜角/角ρ‧‧‧出射角ρ(T)‧‧‧資訊
圖1係顯示在第1實施方式之測定裝置1(包含於本實施方式之觀察裝置)中，中繼透鏡系統31配置於照射光之光路上之構成例的圖。 圖2係顯示在第1實施方式之測定裝置1中，物鏡系統32配置於照射光之光路上之構成例的圖。 圖3係顯示在第1實施方式之測定裝置1中，附固態浸沒透鏡之物鏡系統33配置於照射光之光路上之構成例的圖。 圖4(a)～圖4(c)係用於說明在第1實施方式之測定裝置1中，中繼透鏡系統31配置於照射光之光路上時之該照射光L1之傳播之樣態的圖。 圖5(a)、圖5(b)係顯示構成第1及第2實施方式之一部分之光學單元A1及輔助單元B1各自之變化例之構成的圖。 圖6係說明本實施方式之測定方法的流程圖。 圖7係用於說明傾斜資訊之生成的概念圖。 圖8(a)、圖8(b)係用於說明本實施方式之測定方法之傾斜測定步驟S3的圖。 圖9(a)、圖9(b)係用於說明本實施方式之測定方法之傾斜測定步驟S3的圖。 圖10係用於說明本實施方式之測定方法之樣品傾斜角度調整處理(包含焦點調整步驟S2、傾斜測定步驟S3及傾斜調整步驟S4)的流程圖。 圖11係用於說明另一實施方式之測定方法的流程圖。 圖12(a)、圖12(b)係用於針對在傾斜測定步驟S3時使用中繼透鏡系統31之情形與不使用之情形之不同進行說明的圖。 圖13係顯示中繼透鏡系統31、附固態浸沒透鏡之物鏡系統33及旋轉器34之構成例的圖。 圖14係顯示第2實施方式之測定裝置2(包含於本實施方式之觀察裝置)之構成的圖。
1‧‧‧測定裝置
11‧‧‧光源
12‧‧‧光纖
13‧‧‧準直透鏡
21‧‧‧偏光分束器
22‧‧‧λ/4板
23‧‧‧掃描器
24‧‧‧透鏡
25‧‧‧透鏡
26‧‧‧反射鏡
31‧‧‧中繼透鏡系統
32‧‧‧物鏡系統
33‧‧‧物鏡系統/附固態浸沒透鏡之物鏡系統
33A‧‧‧固態浸沒透鏡
34‧‧‧旋轉器
41‧‧‧透鏡
42‧‧‧第1光圈
44‧‧‧光檢測器/第1光檢測器
51‧‧‧樣品保持器
52‧‧‧致動器
53‧‧‧致動器
61‧‧‧控制部
62‧‧‧解析部
63‧‧‧輸入部
64‧‧‧顯示部
71‧‧‧感測器纜線
72‧‧‧控制纜線
73‧‧‧控制纜線
74‧‧‧控制纜線
A1‧‧‧光學單元
B1‧‧‧輔助單元
L1‧‧‧照射光
L2‧‧‧反射光/正反射光
P1‧‧‧光瞳位置
P2‧‧‧觀察位置
S‧‧‧樣品

Claims (22)

  1. 一種測定裝置，其係具有將照射光導引至樣品之光照射區域之中繼透鏡系統，並測定前述光照射區域相對於與前述中繼透鏡系統之光軸正交之基準平面的傾斜者，且具備：光源，其輸出前述照射光；樣品保持器，其在保持前述樣品之狀態下改變前述光照射區域相對於前述基準平面之傾斜角；前述中繼透鏡系統，其以與前述樣品保持器為對面之方式配置；掃描器，其配置於前述光源與前述中繼透鏡系統之間之光路上，並使自前述中繼透鏡系統出射之前述照射光之出射角變化；光檢測器，其接收通過前述中繼透鏡系統及前述掃描器之來自前述光照射區域之反射光，且輸出相應於前述反射光之檢測信號；及解析部，其藉由將相關於自前述掃描器輸出之前述照射光之出射角之資訊與相關於前述檢測信號之信號值之資訊進行對應關係建立，而獲得前述樣品之前述光照射區域之傾斜資訊。
  2. 如請求項1之測定裝置，其中進一步具備控制部，其基於前述傾斜資訊，以在前述光照射區域被垂直反射之反射光之傳播方向相對於前述中繼透鏡系統之光軸為平行之方式調整前述樣品保持器之姿勢。
  3. 如請求項1之測定裝置，其中前述解析部藉由將相關於自前述掃描器輸出之前述照射光之出射角之資訊變換為二維座標，並持續標繪對應於前 述二維座標之前述檢測信號之資訊，藉而生成二維之掃描像來作為前述傾斜資訊。
  4. 如請求項1至3中任一項之測定裝置，其中前述光檢測器包含單點之光檢測器。
  5. 如請求項4之測定裝置，其中前述掃描器使前述反射光與前述照射光之光線一致。
  6. 如請求項2之測定裝置，其中前述解析部藉由將相關於自前述掃描器輸出之前述照射光之出射角之資訊變換為二維座標，並持續標繪對應於前述二維座標之前述檢測信號之資訊，藉而生成二維之掃描像來作為前述傾斜資訊。
  7. 如請求項6之測定裝置，其中前述光檢測器包含單點之光檢測器。
  8. 如請求項7之測定裝置，其中前述掃描器使前述反射光與前述照射光之光線一致。
  9. 如請求項1至3中任一項之測定裝置，其中進一步具備第1光圈，其配置於前述掃描器與前述光檢測器之間之光路上，並限制前述光檢測器接收之前述反射光之光束尺寸。
  10. 如請求項1至3中任一項之測定裝置，其中進一步具備光纖，其配置於前述掃描器與前述光檢測器之間之光路上，且具有：入射端，其用於擷取前述反射光；及出射端，其使在其內部傳播之前述反射光朝向前述光檢測器出射。
  11. 如請求項1至3中任一項之測定裝置，其中進一步具備第2光圈，其配置於前述掃描器與前述中繼透鏡系統之間之光路上，並限制入射至前述中繼透鏡系統之前述照射光之光束尺寸。
  12. 如請求項1至3中任一項之測定裝置，其中進一步具備：物鏡系統，其將前述照射光在前述樣品聚光；及透鏡選擇部，其在至少保持前述中繼透鏡系統及前述物鏡系統之狀態下，將前述中繼透鏡系統及前述物鏡系統中之任一者以與前述樣品為對面之方式配置。
  13. 如請求項1至3中任一項之測定裝置，其中前述中繼透鏡系統包含：物鏡系統，其以與前述樣品為對面之方式配置；及透鏡系統，其配置於前述物鏡系統與前述掃描器之間之光路上，並形成前述物鏡系統與中繼光學系統。
  14. 如請求項1至3中任一項之測定裝置，其中進一步具備固態浸沒透鏡。
  15. 一種觀察裝置，其包含如請求項1至14中任一項之測定裝置。
  16. 一種測定方法，其係經由透鏡系統將照射光導引至樣品之光照射區域，來測定前述光照射區域相對於與前述透鏡系統之光軸正交之基準平面的傾斜者，且包含下述步驟：保持步驟，其使前述樣品保持於改變前述光照射區域相對於前述基準平面之傾斜的樣品保持器；焦點調整步驟，其將前述透鏡系統之焦點位置調整至前述光照射區域上；中繼透鏡系統配置步驟，其將中繼透鏡系統以與前述樣品為對面之方式配置來作為前述透鏡系統；照射步驟，其藉由自配置於前述照射光之傳播路徑上之掃描器一面改變出射角一面輸出前述照射光，而自前述中繼透鏡系統一面改變朝前述光照射區域出射之前述照射光之入射角一面將前述照射光朝前述樣品照射；檢測步驟，其接收在前述光照射區域被反射之反射光，並輸出相應於前述反射光之檢測信號；及傾斜測定步驟，其藉由將自前述掃描器輸出之前述照射光之出射角之資訊與前述檢測信號之資訊進行對應關係建立，而獲得在前述樣品之前述光照射區域之傾斜資訊。
  17. 如請求項16之測定方法，其中進一步包含傾斜調整步驟，其基於前述傾斜資訊，以在前述光照射區域被垂直反射之反射光之傳播方向相對於 前述中繼透鏡系統之光軸為平行之方式，調整前述樣品保持器之姿勢。
  18. 如請求項17之測定方法，其中一面縮小自前述中繼透鏡系統出射至前述光照射區域之前述照射光之入射角之變化寬度一面重複進行前述傾斜測定步驟及前述傾斜調整步驟。
  19. 如請求項17之測定方法，其中進一步具備預先傾斜測定步驟，其在前述焦點調整步驟前獲得在前述光照射區域被垂直地反射之前述反射光之傳播方向與前述中繼透鏡系統之光軸的偏移；且前述傾斜調整步驟包含以減小前述偏移之方式調整前述樣品保持器相對於前述基準平面之姿勢的步驟。
  20. 如請求項16至19中任一項之測定方法，其中前述焦點調整步驟包含在作為前述透鏡系統配置有物鏡之狀態下，將前述物鏡之焦點位置調整至前述光照射區域上之步驟。
  21. 如請求項16至19中任一項之測定方法，其中前述傾斜測定步驟藉由將相關於前述照射光之出射角之資訊變換為二維座標，並持續標繪對應於前述二維座標之前述檢測信號之信號值，藉而生成二維之掃描像來作為前述傾斜資訊。
  22. 如請求項16至19中任一項之測定方法，其中進一步具備預先調整步驟，其在前述焦點調整步驟前使在前述光照射區域被垂直地反射之前述反射光之傳播方向與前述中繼透鏡系統之光軸彼此一致。
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