CN102893121B - 用于检查结构化对象的光学设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于检查结构化对象（4）的显微镜设备，包括：相机（1）；光学成像装置（2），其能够根据视场在相机（1）上产生对象的图像，光学成像装置（2）包括远透镜（3），远透镜布置在对象（4）侧；以及低相干红外干涉仪（5），包括具有多个红外波长的测量光束（6），低相干红外干涉仪能够通过测量光束（6）的回射与至少一个单独的光学参考之间的干涉产生测量。设备还包括耦合装置（7），用于以这样的方式将测量光束射入光学成像装置，使得测量光束穿过远透镜（3），低相干红外干涉仪（5）以这样的方式平衡，使得仅在与光束（6）覆盖的至对象（4）的光程相接近的光程下发生的测量光束回射（6）产生测量，限定测量范围。

Description

用于检查结构化对象的光学设备和方法
技术领域
本发明涉及用于三维地检查结构化对象的设备。本发明还涉及通过该设备实现的检查结构化对象的方法。
本发明的技术领域更具体地涉及但不限于微***（MEM）领域和微电子领域中设备的测量和尺寸控制。
背景技术
特别地，微电子和微***（MEM，MOEM）的制造技术正在朝向制造复杂体积结构的方面发展，这能够使这些***的功能更好地进行体积整合。
这些技术的发展使得对测量和尺寸控制装置的需要发生了改变，准确而言即更多地考虑了该体积方面。
特别是基于成像和干涉测量的光学测量技术得到了广泛地应用，因为该技术可集成于工业环境并且能够在几毫米至不到一纳米的测量范围中提供精确的信息。该技术的优点还在于允许在不接触、无需降解或制备样品的情况下进行测量，而利用的设备仍然保持低成本。
已知，特别地，基于常规显微镜（通常为反射）的成像技术能够对表面和图案进行检查并通过在基本垂直于观察轴线的平面中的图像分析来执行尺寸测量。这些设备通常包括光源、相机和具有适合放大率的成像光学器件。这些装置的微米级的横向分辨率基本上通过光的衍射现象、光学器件的放大倍数和质量来确定。测量通常在光谱的可见光或近紫外区部分进行，从而能够限制衍射，也能够使用具有合理成本的相机与光学器件。
为了获得深度定量测量（平行于观察轴线），根据干涉测量显微术，成像显微镜可通过干涉测量补偿。然后，设备通过干涉仪补偿，干涉仪能够使来自对象表面的光被测量（测量波）并且使来自相同源的、由参考表面反射的参考波重叠在相机上。因此，在测量波与参考波之间获得干涉，其能够使表面拓扑以纳米级的深度分辨率进行测量。出于与成像显微镜的示例类似的实现理由，测量通常在光谱的可见光部分中进行。
干涉测量显微术例如能够在第一表面上有效地进行外形测量或能够在所使用的波长基本能透过的薄层上有效地进行厚度测量。另一方面，在没有实现灵敏的光学补偿的情况下，干涉测量显微术很难对超过几十微米厚的材料进行厚度测量，当然，干涉测量显微术不能测量硅的厚度，因为可见光波长是不能透过这种材料的。
厚度测量的问题通过干涉测量技术、特别是基于低相干红外干涉得到了有效解决。实际上，广泛用于微电子和微***的多种材料，例如硅或砷化镓，对于近红外区的波长基本是透明的。这些一般为点测量***，即能够测量对象表面的一点处的一个或多个高度或厚度（在测量层堆的情况下）。
微***和微电子中的另一问题在于对具有高的深度-宽度比（也称为“纵横比”）的图案高度的测量。这些图案、特别是通过深层等离子蚀刻（“DeepRIE”）制成的图案可例如具有几微米宽、几十微米深的沟或孔。由于纵横比，很难对它们的深度进行准确的测量。基于具有高数值孔径的光学测量光束的包括基于成像的技术的所有技术（无论是否为干涉测量），以及共焦技术均无效，因为在可用条件下光束不能到达结构的底部。
Courteville的文献FR2892188描述了能够测量具有高纵横比的图案高度的设备和方法。该设备包括基本呈点状的测量光束，测量光束覆盖对象表面上的受限区域。由光束覆盖的图案的高度测量通过将图案的高低部分之间的入射波前划分以及在模态过滤步骤之后干涉地测量这部分波前之间引起的相移来获得。在FR2892188中描述的设备可有利地被实现为在红外波长下同时测量半导体材料层的厚度。
微电子或微***中的特征化元件常同时需要拓扑测量以及特别位置中进行的高度或厚度测量。这些高度或厚度测量的定位有时应为非常精确的，例如在由几十或几百微米间隔的几微米宽的孔径或通孔贯穿半导体衬底的“片级组装”应用中。在其他情况下，高度和厚度测量应在具有受限范围的区域中进行以仅考虑一些图案。因此，在任何情况下，红外测量光束应被精确地调整在适当的位置和/或放大在对象表面上。
已知Canteloup等人的文献FR2718231描述了使用点测量光束进行高度或厚度测量的方法，点测量光束的位置在相机上观察。测量光束穿过相机的成像光学器件，例如出现在被观察的视场中。该设备能够使测量光束精确地定位在对象表面上。然而，在这种情况下，干涉测量的波长包括在优化的成像光学器件的成像波长中。对于FR2718231中描述的实现，特别是涉及到对波前的寄生反射、多条光学路径和其他偏差非常敏感的干涉测量技术而言，这是很强的约束，当光学器件没有为了操作波长进行优化时，上述偏差必然出现。特别地，在FR2718231中描述的方法并不适合于红外的干涉测量***。
本发明的目的在于提供用于检查结构化对象的设备，该设备能够同时进行拓扑测量、层厚度和图案高度测量。
发明内容
该目的通过用于检查结构化对象的显微镜设备来实现，该设备包括：
-相机，
-光学成像装置，其能够根据视场在相机上产生对象的图像，光学成像装置包括远透镜，远透镜布置在对象侧，
-低相干红外干涉仪，包括具有多个红外波长的测量光束，所述低相干红外干涉仪能够通过所述测量光束的回射与至少一个独立的光学参考之间的干涉产生测量，
其特征在于：
-所述设备还包括耦合装置，用于以这样的方式将测量光束射入光学成像装置，使得测量光束穿过远透镜，并根据基本包括在成像装置的视场中的测量区域与所述对象相交，以及
-低相干红外干涉仪以这样的方式平衡，使得仅在与所述光束覆盖的至对象的光程相接近的光程下发生的测量光束回射产生测量，限定测量范围。
远透镜可被设计成产生可见光波长下的图像。远透镜可包括显微镜透镜。
因此，根据本发明的设备的成像***可包括在显微镜方法中常使用的组件，这对于成本和工业开发非常有利。相机可以是CDD相机。
根据本发明的设备可产生在基本包括在200至1100纳米范围内的光学波长或多个光学波长下的对象的图像，即在近紫外（约200-400nm）、可见光（约400-780nm）和/或近红外光（约780-1100nm）范围内。
低相干红外干涉仪能够以非限制性方式产生沿与成像***的光学轴线基本平行的轴线执行的尺寸测量，例如层厚度或高度测量。由于红外波长的使用，这些测量可通过对于可见光波长不透明的材料（例如硅和砷化镓）来执行。
低相干红外干涉仪的测量光束可包括1100至1700纳米之间的波长。低相干红外干涉仪可特别包括接近1310nm（纳米）和/或1550nm的波长。
因此，根据本发明的设备能够同时：
-通过成像***例如显微镜对样品或对象进行观察、成像和测量，
-以及在用红外干涉仪精确鉴定的对象的区域中执行测量。
根据本发明的特别有利的特性，通过红外干涉仪的测量通过成像光学器件的远部执行，这能够使所有测量均被精确地集合。
因为干涉仪一般对于测量光束受到的寄生反射（其迅速降解所测量的相的特性）是非常敏感的，所以这种配置出现了特别的困难。这是干涉仪一般独立于成像***实现的原因，或在不同情况下，特别是相对于抗反射涂层，这是干涉仪具有对其工作波长优化的光学器件的原因。
该问题由根据本发明的设备通过实现对能够进行基本对应于测量范围的“相干窗口”的限定来解决。以这种方式，仅在与测量范围相对应的预定光程处发生的测量光束的回射（也就是返回至干涉仪的反射），基本贡献于干涉现象。光程为光所“看见”的距离，在具有折射率n的介质中对应于几何距离乘以折射率n。因此，实际上，测量不受在成像光学器件中的测量光束经受的干扰的影响。
根据本发明的设备还可包括第一放大装置，第一放大装置用于改变光学成像装置的放大率，以同时以基本等同的比例更改测量区域的视场和尺寸。
这些第一放大装置可以是成像光束和测量光束同时穿过的光学元件。第一放大装置能够使观察到的区域（视场）和在对象表面处的由测量光束覆盖的测量区域同时进行调整，从而使其适合于待测量的对象图案的特性尺寸。
这些第一放大装置可包括下列至少一个元件：
-转台，装配有具有不同放大率的光学器件，例如显微镜透镜；
-放大率可变的光学器件，例如具有变焦的浮动透镜或可更换透镜。
根据本发明的设备还可包括第二放大装置，第二放大装置能够更改测量光束的放大率，从而更改测量区域相对于视场的尺寸。
这些第二放大装置可以是仅测量光束能够穿过的光学元件，这些光学元件能够提供具有进一步的自由度的设备以设定测量区域的尺寸。
根据本发明的设备还可包括对象和光学成像装置的相对移动装置，其能够使视场被定位在对象上的期望位置。
根据本发明的设备还可包括照明装置，其产生具有可变波长的照明光束，被布置成穿过远透镜照亮对象。这种配置与常规的反射显微镜配置相对应。
根据一个实施方式，根据本发明的设备还可在远透镜处包括全域干涉仪，全域干涉仪能够在相机上产生与对象的图像重叠的干涉条纹，并由此推断对象表面的外形。
已知有不同的方式制造上述全域干涉仪例如Michelson、Mirau、Linnik干涉仪等。它们的原理在于照明光束的采样部分，将照明光束反射至参考表面并将照明光束与由对象反射至相机上的光重叠。因此产生的干涉条纹能够在图像的各个点计算对象表面的高度测量，由此推断出对象的空间形状。
全域干涉仪可包括分色元件，分色元件对测量光束的波长基本是透明的。根据所使用的干涉仪类型，该分色元件可例如为反射镜、光束分光板或光束分光块。分色元件可被布置成使红外干涉仪测量光束受到经过全域干涉仪的最小反射，其保持成像***的相关波长的全部功能。
根据该实施方式，根据本发明的设备能够同时进行轮廓测量，也就是仅通过红外干涉仪实现的对象表面的三维形状测量。
根据一个实施方式，根据本发明的设备还可包括照明装置，照明装置被布置成关于成像装置与对象相对，照明装置包括波长大于1微米的光源。
根据该实施方式，因此，可在传输下进行测量。该实施方式的兴趣点特别在于用例如微电子组件的背侧（也就是衬底）上的红外干涉仪执行测量。因此，能够看到，当光密度改变时，特别不透明的区域例如金属轨道相对于这些元件精确地定位红外干涉仪的测量区域。能够通过利用相机实现该实施方式，相机的传感器为基于硅的，并在大于1微米的波长下保持足够的敏感度，以使对象的硅衬底变得透明。
在根据本发明的设备中实现的低相干红外干涉仪能够以非限制性的方式在测量范围内测量下列元素中的至少一个元素：
-对测量光束的波长基本是透明的至少一层材料的光学厚度，
-对测量光束的波长基本是透明的一堆层材料的光学厚度，在相邻的层之间的材料的折射率基本不同，
-图案高度，图案的至少较高部分以及至少较低部分包括在测量区域中，例如根据FR2892188中描述的方法，
-在测量范围内的测量光束与对象之间的接触点的绝对高度，
-在对象的不同点处的测量光束与对象之间的接触点的高度差。
在根据本发明的设备中实现的低相干红外干涉仪还能够进行折射率测量，例如通过测量材料的层的光学厚度，材料的层的几何厚度可通过其它方式确定。这种类型的测量可例如能够检测材料的性质。
为了观察视场中的测量区域，根据本发明的设备还可包括观察光束，观察光束与测量光束重叠并包括可由相机探测到的至少一个波长。
该观察光束可被调整成使其根据测量区域与对象表面相交，并能够使测量区域在由相机产生的图像上直接观察到。
根据本发明的设备还可包括数字处理和显示装置，其能够产生包括测量区域的显示的视场的图像。
测量区域的显示可通过软件装置生成并与对象表面的图像重叠。
根据另一方面，提供了用于检查结构化对象的方法，该方法包括：
-根据视场在相机上产生对象的图像，实现布置在对象侧的远透镜，以及
-通过测量光束的回射与至少一个单独的光学参考之间的干涉产生测量，光学参考来自发出具有多个红外波长的该测量光束的低相干红外干涉仪，
其特征在于:
所述方法还包括用于以这样的方式将测量光束射入光学成像装置的耦合，使得测量光束穿过远透镜，并根据基本包括在成像装置的视场中的测量区域拦截所述对象，以及
-低相干红外干涉仪以这样的方式平衡，使得仅在与所述光束覆盖的至对象的光程相接近的光程下发生的测量光束回射产生测量，限定测量范围。
在预校准过程中可存储视场的图像中的测量区域的位置，特别是在测量光束的位置位于成像装置、因此位于视场中时被固定。
根据本发明的设备的特别优选的方面，来自相机和低相干红外干涉仪的信息可组合以产生对象的三维表示。
因此，根据其他方面可获得对象的表示，其提供了非常有用且利用单独的***难以获得的信息。实际上，特别能够：
-使层厚度或图案高度测量相对于在对象表面上鉴定或通过看穿获得的对象的特性元素被非常精确地定位，
-生成对象的三维表示，其包括表面的形状和相对于该表面精确定位的下层的厚度，
-用于分析高深宽比（窄且深）的图案，仅轮廓测量对于高深宽比（窄且深）的图案是无效的，以补充通过轮廓测量获得的表面的三维表示，图案的表示具有其通过红外干涉仪测量的实际深度。
附图说明
通过阅读对不作为限制的具体实现和实施方式以及下面的附图的详细描述，本发明的其他优点和特征将显现，在附图中：
图1示出根据本发明的检查设备的实施方式，
图2示出根据所谓的迈克逊（Michelson）配置（图2a）和所谓的Mirau配置（图2b）的在根据本发明的检查设备中的全域干涉仪的实施方式，
图3示出在根据本发明的检查设备中的低相干红外干涉仪的实施方式，
图4b示出用根据本发明的检查设备获得的对图4a示出的对象表面的位置的层的厚度测量，
图5示出用根据本发明的检查设备获得的对图5a示出的对象表面的位置的图案的高度测量。
具体实施方式
参照图1，根据本发明的检查设备包括成像路径和干涉测量路径，成像路径和干涉测量路径旨在提供关于待检查的对象4的测量。
成像路径包括相机1，相机1装配有CDD矩阵传感器17。成像路径还包括光学成像装置2，根据与光学成像装置2的放大率以及传感器17的尺寸基本成比例的视场，光学成像装置2能够在相机1的传感器17上形成对象4的图像50。
根据常规的显微镜配置，光学成像装置2包括远透镜3和光学中继透镜或镜筒透镜23，远透镜3布置在对象侧，由来自对象4并投射至相机1的传感器17上的光组成的成像光束穿过光学中继透镜或镜筒透镜23。远透镜3为对可见光波长优化的显微镜透镜。
红外干涉测量路径包括红外测量光束6，红外测量光束6通过耦合装置7射入光学成像装置2中，从而根据基本包括在成像路径的视场中的测量区域入射在对象4上。
测量光束6来自低相干红外干涉仪5，并通过单模光纤21被带至准直仪20。该准直仪20形成基本准直的光束6，该光束6通过光束分光板7射入光学成像装置2中，光束分光板7优选地为分色的。反射红外辐射而传递可见光的分色板的使用对于设备的运行并不是必需的，但分色板能够使在成像路径和干涉测量路径中的损失和寄生反射减到最少。基本通过分色板7校准及偏转的光束6在光学成像装置2中沿基本平行于其光学轴线24的方向传播，并通过远透镜3聚焦在对象上。准直仪20和远透镜3为将光纤21的芯成像的成像***，对象4的测量光束6来自光纤21。对象4上的由测量光束6覆盖的测量区域通过成像***20和3的放大率、衍射、以及测量光束6的可能的轻微散焦的效果来确定。
当测量光束6沿基本垂直于对象表面的方向入射在对象4上时，在基于远透镜3处的角孔径的公差限制范围内，发生在对象4的界面上的反射重新耦合进光纤21并在干涉仪5中进行处理。
根据本发明的设备包括移动装置10，移动装置10能够使视场定位在对象4上期望的位置。这些移动装置包括位于与支承对象4的样品保持器的光学轴线24垂直的平面中的移动装置，以及相对于对象4在整个***的光学轴线24的方向上的移动装置。
根据本发明的设备包括用于改变放大率的装置，从而：
在相机1上形成图像，对象4的表面处的图像的视场适合于待检查的图案的尺寸，以及
调整测量区域，使得测量区域能够适合于对象4的图案的尺寸。
通过将***分色板7与对象4之间的光学元件的放大率进行更改来调整放大率，测量光束6和成像光束22同时穿过光学元件，从而同时以基本等同的比例影响视场和测量区域的尺寸。
通过改变显微镜透镜3来更改放大率，以获得主要在成像路径上的×2至×50级的放大率。基于所要求的自动化水平，根据本发明的设备装配有透镜保持器转台，转台能够被推动以使透镜3能够被容易地改变。
通过以这样的方式调整放大率，视场（相机1上的视场）和（红外计量的）测量区域的物理尺寸同时在对象表面处以基本相似的比例进行调整。换言之，通过具有×20放大率的透镜3，在对象4上观察到利用×10透镜的二分之一的视场，在对象4上的测量区域的大小也基本为两倍小。这还能够在单运行中使成像的分辨率和红外计量适于对象4的特性。还应注意，由相机1的探测器17“看到”的测量区域的像素大小基本独立于透镜3的放大率，因此，该测量区域可通过使用任何放大率下的成像来精确定位。
根据本发明的设备包括光源12，光源12的放射光谱包括可见光波长。该光源12包括白色发光二极管（LED）。光源12发出照亮对象4的照明光束25，从而使对象4可通过反射被成像。出于清楚的目的，在图1中的板18之后未示出照明光束25。
参照图3，干涉仪5为低相干红外干涉仪，其运行在红外区中的微电子中许多常用材料（例如硅）基本能透过的波长下。
干涉仪5旨在通过成像装置2以及特别地通过远透镜3来运行，成像装置2和远透镜3为可见光波长进行了优化，它们在显微镜中为标准配置。然而，相反地，已知为可见光波长进行优化的光学器件的抗反射涂层显著增加了红外区中的表面的反射率，有时高达30%，这对于红外干涉测量是非常不利的测量条件。在干涉仪5中实现的方法能够准确地使干涉仪基本上不受寄生反射的影响。
该结果通过低相干红外干涉测量原理实现，其中，仅发生在包围对象4的界面（或者至少位于沿光束6与准直仪20和对象4之间的光程等同的光程处）的测量区域或范围中的测量光束6的反射能够引起有用的干涉。
干涉仪5的核心为基于单模光纤的Michelson双干涉仪。其由纤维化的光源42照亮，光源42为超辐射发光二极管（SLD），其中心波长约为1300nm至1350nm且光谱宽度约为60nm。该波长的选择特别地与组件可用性标准相对应。
来自光源的光被引导通过耦合器40和光纤21到达准直仪20，以产生测量光束6。光纤21中的部分光束在准直仪20处被反射以产生参考波。
来自对象4的回射耦合在光纤21中并由参考波引导至绕光纤耦合器41构造的解码干涉仪。该解码干涉仪具有光学相关器的功能，其两个臂分别为固定参考44和延时线45。在参考44和延时线45处反射的信号被组合，通过耦合器41，在探测器43上，探测器43为光电二极管。延时线45的功能为在入射光波与反射光波之间引入光学延迟，光学延迟能够以已知的方式来随时间变化，例如通过移动镜面获得。
解码干涉仪41的臂44和45的长度被调整为能够利用延时线45在准直仪20处反射的参考波与来自对象4的回射之间的光学路径中重复产生差值，在这种情况下，在探测器43处获得干涉峰42，干涉峰42的形状和宽度取决于光源42的光谱特性（光源42的光谱越宽，则干涉峰52越窄）。
因此，通过解码干涉仪41的臂44与45之间的光程差以及通过延时线45的最大冲程来确定测量范围。此外，由于参考波产生在成像***2之外的准直仪20处，所以光学***中的寄生反射不会显著产生对干涉的贡献。
图4和图5示出在计算机16获得且处理之后表明设备运行的示例性的测量。通过位于对象4的表面的具体点处、以及在对象的图像50上观察的位置51处的红外干涉仪来执行点测量，以产生对象4的表示。
图4示出示例性的厚度测量。图4b示出由干涉仪5获得的干涉测量信号52，其与硅层Ts的厚度测量相对应，在硅层Ts之后设有空隙Tg。与测量光束6接触并导致回射的各个界面产生干涉峰。干涉峰之间的距离与层的光学厚度相对应，该距离除以反射率得出有效厚度。图4a示出对象4的表面的图像50以及测量部位的位置51。
图5示出利用干涉仪5获得的示例性的图案高度测量，如根据FR2892188中描述的方法通过划分波前实现的那样。所测量的图案为孔。图5b示出利用干涉仪5获得的干涉测量信号52，该信号52用于测量孔的高度H。孔的表面和底面均将入射测量光束6的波前的一部分反射，因此产生干涉峰。干涉峰之间的距离与孔的高度H相对应。图5a示出对象4的表面的图像50以及测量部位的位置51。
假定在延时线45中，光学路径的差值产生于准直仪6中生成的参考波与来自对象4的反射之间，干涉仪5可被用于测量绝对距离或对象上的高度距离。实际上，干涉峰52在测量范围中的定位取决于沿测量光束6行进的路径的对象4的相应界面与准直仪20之间的光程。因此，能够通过相对于成像***2移动对象4以及通过注意干涉峰52在测量范围中的位置发展来测量图案或其他高低要素或拓扑的高度。
在图像50中的测量区域的定位通过设备的前校准操作来执行，从而可见的图像能够与对应于该测量区域的位置的标记重叠。该标记在图5a的图像50中的位置51处是可见的。校准能够例如通过布置红外观察绘图而不是对象来执行，红外观察绘图能够使红外测量光束6在相机上被看到。
根据实施方式，具有相机1可探测到的波长的光束15与测量光束6重叠。这种重叠可例如通过光纤耦合器执行，光纤耦合器***位于准直仪20之前的干涉仪5。在成像***2中，该观察光束15行进与测量光束6基本相同的路径并在对象4的表面上产生相机1可探测到的斑点，例如在图5a中斑点是可见的。因此，能够在图像50上直接观察到测量区域的位置而无需前校准。
参照图2，根据实施方式，根据本发明的设备还包括全域干涉仪13，全域干涉仪13插在远透镜3处。该全域干涉仪13能够使成像设备转变成光学轮廓仪，光学轮廓仪能够产生对象4的表面的高度距离绘图或三维表示。表面的高度距离根据众所周知的方法来获得，通过将相机1的传感器17上由对象4反射的光、来自相同光源12的参考波并且与对象4反射的光基本行进相同光程到达传感器17的光重叠。该参考波通过位于干涉仪13的一个臂中的参考镜31生成。在传感器17上参考波产生干涉条纹，干涉条纹的形状取决于参考镜31与对象4的表面之间的形状上的差异。通过控制其中的测量次序，例如，通过移动对象4或透镜3和干涉仪13的组装件，干涉仪13的臂的相对长度以预定的方式变化，从而获得多个干涉图，能够计算出具有高精度的表面的三维形状。
不同种类的干涉仪13都是可用的，这特别取决于透镜3的放大率和工作距离。其中，代表性的示例包括：
-图2a中所示的Michelson配置，根据Michelson配置，光束分光块30（或光束分光板）插在透镜3之下，并将入射照明光束25的一部分返回至参考镜31；
-Linnik配置，其可作为Michelson配置的替代并在干涉仪13的各个臂中包括透镜3；
-图2b中所示的Mirau配置，根据Mirau配置，半反射板32将入射照明光束25的一部分返回插在该光束25中心的参考镜31。
出于清楚的目的，在图2a和图2b中没有示出照明光束25。仅示出了在参考镜31和对象4上反射的成像光束22。
为了将干涉仪5集成在轮廓仪中，优选地对参考镜31上的测量光束6的反射进行限制。这样的条件不是必需的，但能够在测量中避免高强度寄生峰的出现。这样的结果通过使用测量光束6的波长能够基本透过的分光板30或分色元件32来实现，分光板30或分色元件32对成像***的波长显示出期望的反射率（例如约为50%）。还能够实现分色参考镜31，分色参考镜不会或几乎不会反射测量光束6的波长。
将红外干涉仪与光学轮廓仪集成的根据本发明的设备能够通过将所有测量集中在单个代表中来构建对象4的三维模型。该设备对控制窄且深的蚀刻（例如图5a示出的孔）是特别有效的。实际上，由于成像光束22的数值孔径（也就是该光束在透镜3处的宽度与从透镜3至焦点的距离的半比率），光学轮廓测定不能到达孔的底部来测量其深度。另一方面，如图5所示，这种测量能够到达红外干涉仪5。因此，测量的组合能够更完整地获得表面的三维表示，包括轮廓测量不能到达的区域。
根据实施方式，根据本发明的设备包括光源14，光源14发出光束19，光束19能够穿过对象4并将对象4照明。该实施方式能够对传输中的对象4进行成像。出于清楚的目的，在图1中未示出对象4外的照明光束19。
特别对于微电子中的应用，光源14被设计为呈现在近红外区中扩展至波长大于1微米的发光光谱，对于这样波长的光，硅不再完全透明。该光源14可以是卤素灯。然后，即使利用相机1（其中相机1的传感器17为基于硅的），也能通过看穿使元件或电路例如位于晶片4上以与红外干涉仪12一同执行来获得图像，通过与所蚀刻的元件相对的晶片的背面的精确部位的测量。
根据特定的实施方式，在根据本发明的设备中，能够实现光源14具有在近红外区（波长在约780至1100nm之间）和/或近紫外区（波长在约780至1100nm之间）中扩展的发光光谱，并在光源14的这些波长中的一个或多个下进行对象4的成像和反射。还能够利用这样的光源14实现全域干涉仪13。
根据特定的实施方式，相机1可包括能够负载对象4的图像的任何设备，例如：
-CMOS型矩阵传感器17，
-点传感器或线传感器，其与能够覆盖视场所有点的扫描装置相关联，
-点传感器或线传感器，其与能够获得如线的测量的扫描装置相关联。
根据特定的实施方式：
-光束分光板7和18可由用于分离光束的任何装置替代，例如光束分光棱镜、偏振组件等；
-准直仪20可包括移动装置11，移动装置11能够使测量光束的位置被移动，因此，能够使测量区域的位置在对象上相对于由成像装置2覆盖的视场移动；
-设备可包括具有可变放大率的额外的光学器件8，测量光束6和成像光束22同时经过通过光学器件8，并且该光学器件能够使对象表面处的视场和测量区域的尺寸在基本等同的比例下同时更改。这样的额外的光学器件8的放大率可通过移动光学元件而被连续调整，或通过替换光学元件而分散地调整；
-光学中继部件23可包括放大率可变的光学器件，这样的光学器件能够使视场和测量区域的大小在相机1上变化。放大率可通过移动光学元件而被连续调整，或通过替换光学元件而分散地调整；
-光源12可包括卤素光源；
-光源12可包括具有能够由相机1探测到的光谱内容的任何光源；
-干涉仪5可在任何红外波长下实现，特别是在1100nm与1700nm之间、特别地约1550nm的波长下实现。光源40可以是根据连续光谱或间断光谱产生多个波长的任何类型的光源或红外光源的组合；
-干涉仪5可包括任何类型的低相干干涉仪。这可以是在每个臂中具有延时线的单Michelson干涉仪。光学延迟可通过光谱分析技术在频域中被解码；
-干涉仪5部分或全部由自由传播光学器件制成。干涉仪5还可部分或全部由集成的光学器件、特别是基于平面波导的集成的光学器件制成。
当然，本发明并不限于上文描述的示例，可对这些示例进行多种修改而不背离本发明的范围。

Claims (19)

1.用于检查结构化对象(4)的显微镜设备，包括：
-相机(1)，
-光学成像装置(2)，其能够根据视场在所述相机(1)上产生所述对象(4)的图像，所述光学成像装置(2)包括远透镜(3)，所述远透镜布置在所述对象(4)侧，
-低相干红外干涉仪(5)，包括具有多个红外波长的测量光束(6)，所述低相干红外干涉仪能够通过所述测量光束(6)的回射与光学参考之间的干涉产生测量，
其特征在于：
-所述设备还包括准直仪(20)以及光学耦合装置(7)，用于以这样的方式将来自所述低相干红外干涉仪的光纤(21)的所述测量光束(6)射入所述光学成像装置(2)，使得所述测量光束穿过所述远透镜(3)，并根据基本包括在所述成像装置(2)的视场中的测量区域与所述对象(4)相交，
-所述光纤(21)和所述准直仪(20)被设置为使得所述光纤(21)中的所述测量光束的一部分在所述准直仪(20)处被反射以产生所述光学参考，以及
-所述低相干红外干涉仪(5)包括解码干涉仪，所述解码干涉仪包括具有固定参考(44)的臂和具有延时线(45)的臂，所述具有固定参考(44)的臂和具有延时线(45)的臂之间的光程差与所述延时线(45)的最大冲程以这样的方式进行调整，即，使得仅发生在包围所述对象(4)的界面的测量区域中的测量光束(6)的回射才会与所述光学参考发生有用的干涉，并且所述光学成像装置(2)中的寄生反射对所述干涉不会产生显著贡献。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述远透镜(3)被设计为产生可见光波长下的图像。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述远透镜(3)包括显微镜透镜。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述测量光束(6)包括1100纳米至1700纳米之间的波长。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括第一放大装置(3、8)，所述第一放大装置用于改变所述光学成像装置(2)的放大率，以同时以基本等同的比例更改测量区域的视场和尺寸。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述第一放大装置(3、8)包括下列元件中的至少一个元件：转台，装配有具有不同放大率的光学器件；以及放大率可变的光学器件。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括第二放大装置(9)，所述第二放大装置(9)用于更改所述测量光束(6)的放大率，从而更改所述测量区域相对于所述视场的尺寸。
8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括所述对象(4)和所述光学成像装置(2)的相对移动装置(10)。
9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括所述对象(4)和所述测量光束(6)的相对移动装置(11)。
10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括照明装置(12)，所述照明装置(12)产生具有可变波长的照明光束(25)，被布置成穿过所述远透镜(3)照亮所述对象(4)。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述设备还在所述远透镜(3)处包括全域干涉仪(13)，所述全域干涉仪能够在所述相机(1)上产生与所述对象的图像重叠的干涉条纹，由此推断所述对象(4)的表面的外形。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述全域干涉仪包括分色元件(30、31、32)，所述分色元件对所述测量光束(6)的波长基本是透明的。
13.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括照明装置(14)，所述照明装置被布置成关于所述成像装置与所述对象相对，所述照明装置包括波长大于1微米的光源，使得能够在所述相机(1)上对传输中的所述对象(4)进行成像。
14.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述低相干红外干涉仪(5)允许在所述测量范围内测量下列元素中的至少一个元素：
-对所述测量光束的波长基本是透明的至少一层材料的光学厚度，
-图案高度，所述图案的至少较高部分以及至少较低部分包括在所述测量区域中，
-在所述测量范围内的所述测量光束(6)与所述对象(4)之间的接触点的绝对高度。
15.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括观察光束(15)，所述观察光束(15)与所述测量光束(6)重叠，并包括可由所述相机(1)探测到的至少一个波长。
16.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括数字处理和显示装置(16)，所述数字处理和显示装置(16)能够产生包括所述测量区域的显示的视场的图像。
17.用于检查结构化对象(4)的方法，包括：
-根据视场在相机(1)上产生所述对象(4)的图像，实现布置在所述对象(4)侧上的远透镜(3)，
-通过测量光束(6)的回射与光学参考之间的干涉产生测量，光学参考来自发出具有多个红外波长的所述测量光束(6)的低相干红外干涉仪(5)，
其特征在于所述方法还包括:
-提供光学耦合(7)，所述光学耦合(7)用于以这样的方式将来自所述低相干红外干涉仪的光纤(21)和准直仪(20)的所述测量光束(6)射入光学成像装置(2)，使得所述测量光束穿过所述远透镜(3)，并根据基本包括在所述成像装置(2)的视场中的测量区域与所述对象(4)相交，
-通过将所述光纤(21)中的所述测量光束的一部分在所述准直仪(20)处反射来产生所述光学参考，以及
-在所述低相干红外干涉仪(5)中包括解码干涉仪，所述解码干涉仪包括具有固定参考(44)的臂和具有延时线(45)的臂，所述具有固定参考(44)的臂和具有延时线(45)的臂之间的光程差与所述延时线(45)的最大冲程以这样的方式进行调整，即，使得仅发生在包围所述对象(4)的界面的测量区域中的测量光束(6)的回射才会与所述光学参考发生有用的干涉，并且所述光学成像装置(2)中的寄生反射对所述干涉不会产生显著贡献。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，在预校准过程中存储所述视场的图像中的所述测量区域的位置。
19.根据权利要求17至18中任一项所述的方法，其特征在于，来自所述相机(1)和所述低相干红外干涉仪(5)的信息组合以产生所述对象(4)的三维表示。
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