JP2008026226A - 表面検査装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】表面検査装置において、簡素な構成により色ムラや明るさの不均一性を低減して被検体の画像を良好に観察することができるようにする。
【解決手段】表面検査装置1を、光源ユニット2と、ウエハ7を照明するための光ファイバ3、照明レンズ4からなる照明手段と、ウエハ7の表面からの表面放射光12を撮像するラインCCD10と、表面放射光12をラインCCD10に導く観察光学系とを有し、観察光学系は、ウエハ7の表面を物体面として、物体面側から直交する2軸方向でパワーが異なる反射面を少なくとも1つ含むことにより物体面側をテレセントリック光学系とする補正光学系6と、補正光学系6により導かれた表面放射光12をラインCCD10に結像する撮像光学系9が配置された構成とする。
【選択図】図1
【解決手段】表面検査装置1を、光源ユニット2と、ウエハ7を照明するための光ファイバ3、照明レンズ4からなる照明手段と、ウエハ7の表面からの表面放射光12を撮像するラインCCD10と、表面放射光12をラインCCD10に導く観察光学系とを有し、観察光学系は、ウエハ7の表面を物体面として、物体面側から直交する2軸方向でパワーが異なる反射面を少なくとも1つ含むことにより物体面側をテレセントリック光学系とする補正光学系6と、補正光学系6により導かれた表面放射光12をラインCCD10に結像する撮像光学系9が配置された構成とする。
【選択図】図1
Description
本発明は表面検査装置に関する。例えば、ウエハあるいは液晶ガラス基板等のように表面に薄膜を備えた基板や表面に周期的なパターンが形成された基板等の被検体の表面の欠陥を検査する表面検査装置に関する。
従来、例えば、ウエハや液晶ガラス基板等の製造プロセスラインにおいて、これらウエハや液晶ガラス基板を被検体として、その表面の欠陥を検査する表面検査装置が知られている。
このような表面検査装置として、例えば、特許文献1には、被検体の直前に観察視野と略等しい大きさを有するコリメータレンズを配し、光源からの光を略平行光束として被検体に入射し、被検体からの反射光、散乱光のうち、コリメータレンズを透過した光を結像レンズでCCD上に結像して、被検体の表面を検査する表面欠陥検査装置が記載されている。
また、特許文献2には、表面検査装置と技術分野は異なるが、関連性のある技術として、マイクロデバイスを製造するための露光装置における反射屈折型の投影光学系において、偏心配置した2つのレンズからなる補償光学素子を備えることで物体側のテレセントリシティの誤差を良好に補償するようにした照明光学装置が記載されている。
特開平7−27709号公報
特開2004−342711号公報
このような表面検査装置として、例えば、特許文献1には、被検体の直前に観察視野と略等しい大きさを有するコリメータレンズを配し、光源からの光を略平行光束として被検体に入射し、被検体からの反射光、散乱光のうち、コリメータレンズを透過した光を結像レンズでCCD上に結像して、被検体の表面を検査する表面欠陥検査装置が記載されている。
また、特許文献2には、表面検査装置と技術分野は異なるが、関連性のある技術として、マイクロデバイスを製造するための露光装置における反射屈折型の投影光学系において、偏心配置した2つのレンズからなる補償光学素子を備えることで物体側のテレセントリシティの誤差を良好に補償するようにした照明光学装置が記載されている。
しかしながら、上記のような従来の表面検査装置には、以下のような問題があった。
特許文献1に記載の技術では、被検体を観察するための光学系として、ある拡大率を持って被検体面上の画像をCCD等の像面に投影する結像光学系と、物体面である被検体面に対して取り込む光束の光軸が略平行にするための手段としてのコリメータレンズとを用いている。
このコリメータレンズのように、物体面側をテレセントリック光学系にするためのレンズは、少なくともメリジオナル面内においてパワーを有し、像高によって屈折する角度を大きく変化させることが要求される。したがって、レンズ単体のメリジオナル方向の厚さ(SAG量)が大きくなり、大きな色収差が発生してしまう。特に、このレンズで発生した瞳の色収差は、撮像レンズで補正することが難しいため、色収差の少ない像を観察するには、色補正用の他の光学系を設けることが必要となる。その結果、部品コストが増大してしまうという問題がある。
一方、特許文献2には、物体側のテレセントリシティの誤差を良好にした反射屈折型の投影光学系の技術が記載されているが、偏心配置する補償光学素子は屈折光学系であり、反射素子は光束を光軸からずらして入射するために用いられているもので、光束を折り曲げるパワーを有しない反射面である。
また、光学系として、表面検査装置に用いるフィールド光学系の構成とは異なっており、フィールド光学系の色収差補償に適用できる技術ではない。
特許文献1に記載の技術では、被検体を観察するための光学系として、ある拡大率を持って被検体面上の画像をCCD等の像面に投影する結像光学系と、物体面である被検体面に対して取り込む光束の光軸が略平行にするための手段としてのコリメータレンズとを用いている。
このコリメータレンズのように、物体面側をテレセントリック光学系にするためのレンズは、少なくともメリジオナル面内においてパワーを有し、像高によって屈折する角度を大きく変化させることが要求される。したがって、レンズ単体のメリジオナル方向の厚さ(SAG量)が大きくなり、大きな色収差が発生してしまう。特に、このレンズで発生した瞳の色収差は、撮像レンズで補正することが難しいため、色収差の少ない像を観察するには、色補正用の他の光学系を設けることが必要となる。その結果、部品コストが増大してしまうという問題がある。
一方、特許文献2には、物体側のテレセントリシティの誤差を良好にした反射屈折型の投影光学系の技術が記載されているが、偏心配置する補償光学素子は屈折光学系であり、反射素子は光束を光軸からずらして入射するために用いられているもので、光束を折り曲げるパワーを有しない反射面である。
また、光学系として、表面検査装置に用いるフィールド光学系の構成とは異なっており、フィールド光学系の色収差補償に適用できる技術ではない。
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、色ムラや明るさの不均一性を低減して被検体の画像を良好に観察することができる簡素な構成の表面検査装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明の表面検査装置は、光源と、該光源から出射される光により被検体を照明する少なくとも1つの照明手段と、該照明手段で照明された前記被検体の表面からの光を撮像する撮像手段と、前記被検体の表面からの光を前記撮像手段に導く観察光学系とを有し、前記観察光学系は、前記被検体表面を物体面として、物体面側から直交する2軸方向でパワーが異なる反射面を少なくとも1つ含むことにより物体面側をテレセントリック光学系とする補正光学系と、該補正光学系により導かれた前記被検体の表面からの光を前記撮像手段に結像する撮像光学系とが配置された構成を備える。
この発明によれば、直交する2軸方向でパワーが異なる反射面を少なくとも1つ含む補正光学系により、被検体表面を物体面として、物体面側をテレセントリック光学系とするので、被検体表面からの光が視野内にわたって同一の入射角度で入射し、視野内の光強度が均一となる。またテレセントリック光学系を屈折光学系のみで構成した場合に比べて、瞳の色収差の発生を抑制することができる。
この発明によれば、直交する2軸方向でパワーが異なる反射面を少なくとも1つ含む補正光学系により、被検体表面を物体面として、物体面側をテレセントリック光学系とするので、被検体表面からの光が視野内にわたって同一の入射角度で入射し、視野内の光強度が均一となる。またテレセントリック光学系を屈折光学系のみで構成した場合に比べて、瞳の色収差の発生を抑制することができる。
本発明の表面検査装置によれば、直交する2軸方向でパワーが異なる反射面を少なくとも1つ含む補正光学系により物体側をテレセントリック光学系とするので、屈折光学系を用いる場合に比べて簡素な構成によって、色ムラや明るさの不均一性を低減して被検体の画像を良好に観察することができるという効果を奏する。
以下では、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態に係る表面検査装置について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る表面検査装置の概略構成を示す正面図である。図2は、本発明の第1の実施形態に係る表面検査装置の平面図である。図3、4は、本発明の第1の実施形態に係る表面検査装置の撮像光学系および補正光学系の平面視および正面視の光路図である。図5は、本発明の第1の実施形態に係る表面検査装置の撮像光学系の拡大図である。
本発明の第1の実施形態に係る表面検査装置について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る表面検査装置の概略構成を示す正面図である。図2は、本発明の第1の実施形態に係る表面検査装置の平面図である。図3、4は、本発明の第1の実施形態に係る表面検査装置の撮像光学系および補正光学系の平面視および正面視の光路図である。図5は、本発明の第1の実施形態に係る表面検査装置の撮像光学系の拡大図である。
本実施形態の表面検査装置1は、表面に薄膜を備えた基板や表面に周期的なパターンが形成された基板などの被検体の表面の欠陥を検査するための装置である。表面検査装置1は、被検体上を平面的に照明して被検体を2次元的に撮像することにより、被検体像を得るように構成してもよいが、本実施形態では、被検体上のライン状または一方向に延びる帯状の領域(以下、単に、ライン状領域と称する)を照明し、被検体を1次元的に撮像し、撮像領域を長手方向に直交する方向に順次移動して、被検体の2次元的画像を取得するようにしている。
被検体としては、例えば、半導体ウエハ、液晶ガラス基板などが挙げられるが、以下では、一例として被検体が円板状のウエハ7の場合で説明する。
表面検査装置1の概略構成は、図1、2に示すように、移動ステージ8、光源ユニット2(光源)、光ファイバ3(照明手段)、照明レンズ4(照明手段)、ハーフミラー5、補正光学系6、平行平板G1(偏心収差補正素子)、撮像光学系9、およびラインCCD10(撮像手段)からなる。この他、特に図示、説明はしないが、表面検査装置において周知の構成、例えば、装置動作を制御する制御手段や、ラインCCD10が撮像した画像データを画像処理して欠陥検出を行う画像処理部などを備えている。
被検体としては、例えば、半導体ウエハ、液晶ガラス基板などが挙げられるが、以下では、一例として被検体が円板状のウエハ7の場合で説明する。
表面検査装置1の概略構成は、図1、2に示すように、移動ステージ8、光源ユニット2(光源)、光ファイバ3(照明手段)、照明レンズ4(照明手段)、ハーフミラー5、補正光学系6、平行平板G1(偏心収差補正素子)、撮像光学系9、およびラインCCD10(撮像手段)からなる。この他、特に図示、説明はしないが、表面検査装置において周知の構成、例えば、装置動作を制御する制御手段や、ラインCCD10が撮像した画像データを画像処理して欠陥検出を行う画像処理部などを備えている。
移動ステージ8は、例えば吸着機構やチャック機構などによってウエハ7を保持し、ライン照明光11が照射されるウエハ7上のライン状領域Rに直交する方向に移動できるようにした載置台である。移動ステージ8の移動動作は、不図示の制御手段によりラインCCD10の撮像タイミングと同期して制御される。そのため、ラインCCD10が1ライン分の画像を撮像する間に、1ラインの画素幅の距離を移動することができるようになっている。
光源ユニット2は、適宜波長のライン照明光11を発生するためのもので、本実施形態では、ハロゲンランプ2aをリフレクタで反射し、結合レンズ2cで光ファイバ3に結合するように構成されている。また、必要に応じて、単色光または複数の波長光を含むレーザ光源や、LED光源などを採用することもできる。
光ファイバ3は、光源ユニット2によって結合された光を導光し、ライン状に並べられた複数の出射端から放射状のライン照明光11を照射するものである。
照明レンズ4は、光ファイバ3から放射されたライン照明光11を集光し、ハーフミラー5、補正光学系6を介して、ウエハ7上のライン状領域Rに略一定の入射角θ2で入射させるシリンドリカルレンズ等の光学素子である。
光ファイバ3と照明レンズ4とは、本実施形態において照明手段を構成している。
光ファイバ3は、光源ユニット2によって結合された光を導光し、ライン状に並べられた複数の出射端から放射状のライン照明光11を照射するものである。
照明レンズ4は、光ファイバ3から放射されたライン照明光11を集光し、ハーフミラー5、補正光学系6を介して、ウエハ7上のライン状領域Rに略一定の入射角θ2で入射させるシリンドリカルレンズ等の光学素子である。
光ファイバ3と照明レンズ4とは、本実施形態において照明手段を構成している。
このように本実施形態の照明手段は、光ファイバ3を用いて、光源ユニット2からの光を導光するため、照明レンズ4の位置、姿勢を光源ユニット2の光軸に対して容易に変えることができ、それぞれの配置の自由度が高くなるので装置構成が容易となるという利点がある。
ハーフミラー5は、撮像光学系9と補正光学系6との間の光路中に配置され、照明レンズ4によって略平行光束とされたライン照明光11を反射して撮像光学系9と補正光学系6とから構成される観察光学系の光軸上に導入するものである。
補正光学系6は、ウエハ7上のライン状領域Rから略一定の出射角θ2の方向に放射される表面放射光12を反射して撮像光学系9に導くもので、ウエハ7の表面を物体面としたときに、物体面側をテレセントリックとする反射光学系である。
本実施形態では、直交する2軸方向でパワーが異なる反射面により構成され、ライン状領域Rから出射角θ2の方向を中心に放射される光を略平行光束に集光し、撮像光学系9の入射瞳に導くようになっている。そのため、撮像光学系9とともに、ライン状領域RとラインCCD10の撮像面10aとを共役の位置とする観察光学系を構成している。
本実施形態では、直交する2軸方向でパワーが異なる反射面により構成され、ライン状領域Rから出射角θ2の方向を中心に放射される光を略平行光束に集光し、撮像光学系9の入射瞳に導くようになっている。そのため、撮像光学系9とともに、ライン状領域RとラインCCD10の撮像面10aとを共役の位置とする観察光学系を構成している。
また、本実施形態では、補正光学系6は、撮像領域となるライン状領域Rが延びる方向および撮像光学系9の光軸に直交する方向に配置され、補正光学系6で反射される前後の光軸を含む面に対して、面対称となるように配置される。
角度θ2は、検査の必要に応じて設定することができるが、本実施形態では、次の条件式(2)の範囲に設定する。
0°≦θ2≦80° ・・・(2)
この場合、入射角θ2=0°では、被検体を真上から観察することになり、被検体の内部まで観察したい場合に有効である。すなわち、ウエハ7に真上から入射するライン照明光11の正反射光である表面放射光12を観察することができる。
また、入射角θ2が、0°より大きいと、被検体に対して斜めから観察することになるため、表面層を観察する場合に有効である。
0°<θ2≦80°では、ウエハ7から斜め方向に放射される光、例えば、ウエハ7からの回折光や散乱光を観察することができる。
ただし、入射角θ2が80°より大きくなると、補正光学系から被検体までの光軸と被検体が近接しすぎるため、補正光学系が被検体に干渉してしまう。本実施形態では、角度θ2が80°を超えないように設定することで、補正光学系6がウエハ7に近づきすぎないようにしているため、補正光学系6からウエハ7までの距離をあまり長くすることなく、補正光学系6とウエハ7との干渉を避けることができる。そのため、コンパクトな装置を構成することができる。
0°≦θ2≦80° ・・・(2)
この場合、入射角θ2=0°では、被検体を真上から観察することになり、被検体の内部まで観察したい場合に有効である。すなわち、ウエハ7に真上から入射するライン照明光11の正反射光である表面放射光12を観察することができる。
また、入射角θ2が、0°より大きいと、被検体に対して斜めから観察することになるため、表面層を観察する場合に有効である。
0°<θ2≦80°では、ウエハ7から斜め方向に放射される光、例えば、ウエハ7からの回折光や散乱光を観察することができる。
ただし、入射角θ2が80°より大きくなると、補正光学系から被検体までの光軸と被検体が近接しすぎるため、補正光学系が被検体に干渉してしまう。本実施形態では、角度θ2が80°を超えないように設定することで、補正光学系6がウエハ7に近づきすぎないようにしているため、補正光学系6からウエハ7までの距離をあまり長くすることなく、補正光学系6とウエハ7との干渉を避けることができる。そのため、コンパクトな装置を構成することができる。
表面検査装置1では、補正光学系6が、撮像光学系9の光軸に対して傾いて配備され、補正光学系6の反射した前後の光軸のなす角度をθ1とするとき、次の条件式(1)を満足するようにする。
10°≦θ1≦90° ・・・(1)
この場合、被検体に対する観察手段の各光学系の配置が良好となり、補正光学系で発生する偏心による収差量を小さく抑えることができる。
角度θ1が10°より小さくなると、撮像光学系から補正光学系までの光軸と、補正光学系から被検体までの光軸が近接しすぎるため、観察光学系から補正光学系までの光軸と被検体とが干渉してしまう。
角度θ1が90°より大きくなると、補正光学系で発生する偏心による収差が大きくなりすぎ、観察像の解像が低下してしまう。
10°≦θ1≦90° ・・・(1)
この場合、被検体に対する観察手段の各光学系の配置が良好となり、補正光学系で発生する偏心による収差量を小さく抑えることができる。
角度θ1が10°より小さくなると、撮像光学系から補正光学系までの光軸と、補正光学系から被検体までの光軸が近接しすぎるため、観察光学系から補正光学系までの光軸と被検体とが干渉してしまう。
角度θ1が90°より大きくなると、補正光学系で発生する偏心による収差が大きくなりすぎ、観察像の解像が低下してしまう。
以下では、補正光学系6の反射面の配置角度に関して、補正光学系6で反射される前後の光軸を含む面をエレベーション面と称し、エレベーション面内の角度を、例えばウエハ7表面を基準面として測ってエレベーション角と称する。また、エレベーション面に直交し、撮像光学系9の光軸を含む面をアジマス面と称し、アジマス面内の角度を、例えば撮像光学系9の光軸を基準として測ってアジマス角と称する。
すなわち、補正光学系6の基準軸は、アジマス面内では、アジマス角が0°であってかつ光軸に対して偏心することのないように配置されている。
一方、エレベーション面内の反射面は、光軸に対して傾いて配置されることによる偏心収差を補正するために、光軸に対して適宜シフト偏心、あるいはティルト偏心して配置されることが好ましい。
すなわち、補正光学系6の基準軸は、アジマス面内では、アジマス角が0°であってかつ光軸に対して偏心することのないように配置されている。
一方、エレベーション面内の反射面は、光軸に対して傾いて配置されることによる偏心収差を補正するために、光軸に対して適宜シフト偏心、あるいはティルト偏心して配置されることが好ましい。
補正光学系6で反射される前後の光軸の角度θ1は、上記条件式(1)を満足する配置としている。これにより、エレベーション面内における撮像光学系9の反射面に対する入射角が良好な範囲となり、偏心収差の発生を低減することができるので、偏心収差による解像度低下を抑制することができる。また、反射前後の光軸が互いに近づきすぎることがないので、例えば、反射ミラーなどにより光路を折り曲げたりすることなくレイアウトすることができる。そのため簡素な構成の装置を構成することができる。
補正光学系6のパワーは、エレベーション面内と、エレベーション面に直交する面内とでは、それぞれパワーが異なる構成とされる。このような直交する2軸方向でパワーが異なる反射面としては、例えば、回転非対称面からなる自由曲面、シリンドリカル面、トロイダル面、アナモルフィック面などを採用することができる。
本実施形態では、図3、4に示すように、エレベーション面(図4の紙面)に平行な平面内で基準軸に対して非対称で、エレベーション面に直交する方向(図3参照)で、基準軸に対して面対称となる回転非対称面からなる自由曲面を採用している。このような自由曲面の定義式は、後述する実施例1に示した。
このように、本実施形態では、補正光学系6の回転非対称反射面のパワー配置が、エレベーション面に平行な平面内で光軸に対して非対称になっている。そのため、各光学素子の面形状の非対称性に加えて、面配置の非対称性をも持たせることができる。その結果、補正光学系の光学素子をより簡素な面形状としても、偏心収差を効率的に補正することができるから、自由曲面などにより製作する場合に、より製作の容易な自由曲面を採用することが可能となる。
本実施形態では、図3、4に示すように、エレベーション面(図4の紙面)に平行な平面内で基準軸に対して非対称で、エレベーション面に直交する方向(図3参照)で、基準軸に対して面対称となる回転非対称面からなる自由曲面を採用している。このような自由曲面の定義式は、後述する実施例1に示した。
このように、本実施形態では、補正光学系6の回転非対称反射面のパワー配置が、エレベーション面に平行な平面内で光軸に対して非対称になっている。そのため、各光学素子の面形状の非対称性に加えて、面配置の非対称性をも持たせることができる。その結果、補正光学系の光学素子をより簡素な面形状としても、偏心収差を効率的に補正することができるから、自由曲面などにより製作する場合に、より製作の容易な自由曲面を採用することが可能となる。
撮像光学系9は、平行平板G1からラインCCD10の撮像面までの全体で、エレベーション面内でライン状領域Rの中心と補正光学系6の基準軸の反射面上の位置によって決まる光軸に対してティルト偏心させることにより、補正光学系6により発生する偏心収差をキャンセルあるいは低減する方向の偏心収差を発生させることができる。平行平板G1は、撮像光学系のカバーガラスであるが、必要に応じて、波長選択フィルタなどを兼用してもよい。平行平板の代わりに偏心収差を補正するため、例えばクサビ状のプリズム等の光学素子を撮像光学系9と補正光学系6との間に設けてもよい。
本実施形態では、偏心収差の補正を行うため、平行平板G1の物体側の面と光軸の交わる点を基準軸にしてエレベーション面内でティルト偏心させることで、偏心収差による色収差を低減するようにしている。
本実施形態では、偏心収差の補正を行うため、平行平板G1の物体側の面と光軸の交わる点を基準軸にしてエレベーション面内でティルト偏心させることで、偏心収差による色収差を低減するようにしている。
撮像光学系9は、補正光学系6で反射されハーフミラー5、平行平板G1を透過した表面放射光12を、ラインCCD10の撮像面10a上に適宜倍率で結像する光学系である。
例えば、本実施形態では、一例として、図3に示すように、像面側から、レンズL1〜L9が順に配置された構成を採用している。レンズL1〜L9は、それぞれ、像面側が凸の負メニスカスレンズ、両凸レンズ、像面側が凸の正メニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、両凹レンズ、物体面側が凸の正メニスカスレンズ、両凸レンズ、物体面側が凸の負メニスカスレンズからなる。このうち、レンズL1とレンズL2、レンズL4とレンズL5は、それぞれ接合レンズとなっている。絞りS1は、レンズL5、L6の間に配置されている。
例えば、本実施形態では、一例として、図3に示すように、像面側から、レンズL1〜L9が順に配置された構成を採用している。レンズL1〜L9は、それぞれ、像面側が凸の負メニスカスレンズ、両凸レンズ、像面側が凸の正メニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、両凹レンズ、物体面側が凸の正メニスカスレンズ、両凸レンズ、物体面側が凸の負メニスカスレンズからなる。このうち、レンズL1とレンズL2、レンズL4とレンズL5は、それぞれ接合レンズとなっている。絞りS1は、レンズL5、L6の間に配置されている。
撮像光学系9の像側のfナンバfnoは、次の条件式(3)を満足するようにする。
1.4≦fno≦12 ・・・(3)
この場合、条件式(3)は、撮像光学系の明るさの範囲を規定したものであり、すなわち、撮像する光学系の解像度を規定するものである。
fnoが1.4より小さくなると、ある程度解像度を保つためには焦点距離が短い光学系とする必要があるため、観察光学系で撮像する範囲が非常に狭くなる。そのため、被検体の全面の表面検査をするためにかかる時間が非常に長くなり、検査効率が著しく低下してしまう。
fnoが12を超えて大きくなると、撮像光学系における解像度が低い光学系となり、検査精度が著しく低下してしまう。
これにより、解像度と焦点距離とのバランスがとれた光学系となるので、例えば半導体ウエハなどのように、200mm〜400mm程度の撮像範囲であっても良好な検査精度が得られる解像度で被検体の画像を取得することができる。そのため、撮像範囲を細かく分けることで検査のための走査時間が増大することなく、効率的な検査を行うことができる。
1.4≦fno≦12 ・・・(3)
この場合、条件式(3)は、撮像光学系の明るさの範囲を規定したものであり、すなわち、撮像する光学系の解像度を規定するものである。
fnoが1.4より小さくなると、ある程度解像度を保つためには焦点距離が短い光学系とする必要があるため、観察光学系で撮像する範囲が非常に狭くなる。そのため、被検体の全面の表面検査をするためにかかる時間が非常に長くなり、検査効率が著しく低下してしまう。
fnoが12を超えて大きくなると、撮像光学系における解像度が低い光学系となり、検査精度が著しく低下してしまう。
これにより、解像度と焦点距離とのバランスがとれた光学系となるので、例えば半導体ウエハなどのように、200mm〜400mm程度の撮像範囲であっても良好な検査精度が得られる解像度で被検体の画像を取得することができる。そのため、撮像範囲を細かく分けることで検査のための走査時間が増大することなく、効率的な検査を行うことができる。
ラインCCD10は、撮像光学系9により撮像面10a上に結像されたライン状領域Rのウエハ7の画像を撮像する1次元撮像素子である。
次に、表面検査装置1の動作について、光路の順に沿って説明する。
ウエハ7は、移動ステージ8により、一定速度でライン状領域Rに直交する方向に移動される。この移動速度は、ラインCCD10の1ライン分の撮像時間で、ラインCCD10の1画素分が移動するように制御される。
ウエハ7は、移動ステージ8により、一定速度でライン状領域Rに直交する方向に移動される。この移動速度は、ラインCCD10の1ライン分の撮像時間で、ラインCCD10の1画素分が移動するように制御される。
光源ユニット2で発生されたライン照明光11は、光ファイバ3に光結合され、ライン状に配列された光ファイバ3の出射端から放射される。そして、照明レンズ4により集光され、略平行光とされた状態で、ハーフミラー5に入射し、撮像光学系9の光軸上を補正光学系6に向けて進む。
そして、ライン照明光11は、補正光学系6によって反射される。補正光学系6は、物体面側をテレセントリックとするので、アジマス面垂直方向から見てライン状領域Rの長手方向に略直交する方向から入射し、エレベーション面では入射角θ2でライン状領域Rに入射する。
そのため、ライン状領域Rを略均一な条件で照明するテレセントリックな照明光学系になっている。また、ハーフミラー5により補正光学系6が照明手段の一部を兼ねる落射照明光学系が形成されている。
そして、ライン照明光11は、補正光学系6によって反射される。補正光学系6は、物体面側をテレセントリックとするので、アジマス面垂直方向から見てライン状領域Rの長手方向に略直交する方向から入射し、エレベーション面では入射角θ2でライン状領域Rに入射する。
そのため、ライン状領域Rを略均一な条件で照明するテレセントリックな照明光学系になっている。また、ハーフミラー5により補正光学系6が照明手段の一部を兼ねる落射照明光学系が形成されている。
ライン状領域Rに照射されたライン照明光11は、一部が正反射光として反射され、ウエハ7の表面の状態により、他の一部が回折光あるいは散乱光として、表面から放射される。そして、入射方向と同方向に放射される表面放射光12が、補正光学系6に入射し、補正光学系6の反射面で集光され、撮像光学系9に入射する。
撮像光学系9は、物体面側をテレセントリック光学系としているので、ライン状領域Rの長手方向に沿って、表面放射光12の放射方向がそろった状態の光を集光することができる。そのため、ライン状領域Rの長手方向の輝度ムラなどの少ない光によりウエハ7の画像が取得することができる。
すなわち、本実施形態は、撮像光学系が、被検体からの光のうち略同一の出射方向の光束のみに基づいて、被検体の表面を撮像できるような構成となっている。
この場合、θ2を適宜調整することで、例えば、正反射光や回折光など、一定の方向に出射する光によって被検体の像を撮像することができる。そして、被検体表面に膜が形成された場合の膜むら、表面に周期的なパターンが形成された場合のパターンの欠陥、パターン化された層の段差側面に関する欠陥などを検査するための画像を得ることができる。
撮像光学系9は、物体面側をテレセントリック光学系としているので、ライン状領域Rの長手方向に沿って、表面放射光12の放射方向がそろった状態の光を集光することができる。そのため、ライン状領域Rの長手方向の輝度ムラなどの少ない光によりウエハ7の画像が取得することができる。
すなわち、本実施形態は、撮像光学系が、被検体からの光のうち略同一の出射方向の光束のみに基づいて、被検体の表面を撮像できるような構成となっている。
この場合、θ2を適宜調整することで、例えば、正反射光や回折光など、一定の方向に出射する光によって被検体の像を撮像することができる。そして、被検体表面に膜が形成された場合の膜むら、表面に周期的なパターンが形成された場合のパターンの欠陥、パターン化された層の段差側面に関する欠陥などを検査するための画像を得ることができる。
また、補正光学系6は、エレベーション面に直交する方向では、テレセントリック性を得るために光軸に対して対称なパワーを有する回転非対称な反射面とされている。一方、エレベーション面内では、それとは異なるパワーを有する反射面を用いて、補正光学系6を光軸に対して傾けたことによる偏心収差を低減するような反射面が形成されている。そのため、光軸に対して傾いた反射面であっても、偏心収差による解像度の劣化などを防止することができる。
また、補正光学系6を反射光学素子で構成するので、表面放射光12が複数の波長を含んでいても色収差が発生しないため、従来のフィールドレンズなどのような屈折光学系を用いる場合のように、瞳の色収差が発生しないものである。そのため、色収差によって解像度が劣化することなく高精度の検査が可能となる。
また、補正光学系6を反射光学素子で構成するので、表面放射光12が複数の波長を含んでいても色収差が発生しないため、従来のフィールドレンズなどのような屈折光学系を用いる場合のように、瞳の色収差が発生しないものである。そのため、色収差によって解像度が劣化することなく高精度の検査が可能となる。
撮像光学系9では、このような表面放射光12を撮像面10a上に結像し、ラインCCD10により、ライン状領域Rの縮小画像が取得される。
こうして、ウエハ7が1画素分移動する間に、移動方向に直交する1ラインの画像が撮像され、順次、ウエハ7の移動とともに、ウエハ7の表面が走査され、ウエハ7の表面の2次元画像が取得される。
この2次元画像データは、不図示のモニタに表示されるとともに、欠陥抽出、欠陥判定などの検査工程を行う不図示の画像処理部などに送出される。
このようにして、表面検査装置1により、ウエハ7の表面欠陥の検査を行うことができる。
こうして、ウエハ7が1画素分移動する間に、移動方向に直交する1ラインの画像が撮像され、順次、ウエハ7の移動とともに、ウエハ7の表面が走査され、ウエハ7の表面の2次元画像が取得される。
この2次元画像データは、不図示のモニタに表示されるとともに、欠陥抽出、欠陥判定などの検査工程を行う不図示の画像処理部などに送出される。
このようにして、表面検査装置1により、ウエハ7の表面欠陥の検査を行うことができる。
以上に説明したように、本実施形態の表面検査装置1によれば、色ムラや明るさの不均一性を低減して被検体の画像を良好に観察することができる。
次に、本実施形態の第1変形例の表面検査装置について説明する。
図6、7は、本発明の第1の実施形態の第1変形例に係る表面検査装置の撮像光学系および補正光学系の平面視および正面視の光路図である。図8は、本発明の第1の実施形態の第1変形例に係る表面検査装置の撮像光学系の拡大図である。
図6、7は、本発明の第1の実施形態の第1変形例に係る表面検査装置の撮像光学系および補正光学系の平面視および正面視の光路図である。図8は、本発明の第1の実施形態の第1変形例に係る表面検査装置の撮像光学系の拡大図である。
本変形例の表面検査装置1Aは、図1、2に示すように、上記第1の実施形態の補正光学系6、平行平板G1、撮像光学系9に代えて、それぞれ補正光学系6A、平行平板G4(偏光収差補正素子)、撮像光学系9Aを備えたものである。角度θ1、θ2、fnoなどの条件は、上記第1の実施形態と同様である。以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
補正光学系6Aは、光軸に対してエレベーション面(図7の紙面)内でのみ傾いた母線を有するシリンドリカル反射面である。すなわち、エレベーション面に平行な平面内でパワーを有しないが、エレベーション面に直交する面内ではパワーを有する。そのため、直交する2軸方向でパワーが異なる反射面となっている。
補正光学系6Aは、光軸に対してエレベーション面(図7の紙面)内でのみ傾いた母線を有するシリンドリカル反射面である。すなわち、エレベーション面に平行な平面内でパワーを有しないが、エレベーション面に直交する面内ではパワーを有する。そのため、直交する2軸方向でパワーが異なる反射面となっている。
平行平板G4は、撮像光学系9Aと補正光学系6Aとの間の光路上において、撮像光学系9Aに近い側で、エレベーション面内で光軸に対してティルト偏心させることにより、補正光学系6Aにより発生する偏心収差をキャンセルまたは低減する方向の偏心収差を発生させるための偏心収差補正素子である。
撮像光学系9Aは、図6に示すように、像側から平行平板G2、G3、レンズL10〜L18が順に配置されている。レンズL10〜L18は、それぞれ、像面側が凸の負メニスカスレンズ、両凸レンズ、両凸レンズ、像面側が凸の正メニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、両凹レンズ、物体面側が凸の正メニスカスレンズ、両凸レンズ、物体面側が凸の負メニスカスレンズからなる。このうち、レンズL10とレンズL11、レンズL12とレンズL13が、それぞれ接合レンズとなっている。絞りS2は、レンズL14、L15の間に配置されている。
本変形例によれば、上記第1の実施形態と同様の作用効果を有する。
さらに、補正光学系6Aを1軸方向のみにパワーを有するシリンドリカル反射面としているので、加工が容易となり製作費を低減することができる。
さらに、補正光学系6Aを1軸方向のみにパワーを有するシリンドリカル反射面としているので、加工が容易となり製作費を低減することができる。
次に、本実施形態の第2変形例の表面検査装置について説明する。
図9、10は、本発明の第1の実施形態の第2変形例に係る表面検査装置の撮像光学系および補正光学系の平面視および正面視の光路図である。図11は、本発明の第1の実施形態の第2変形例に係る表面検査装置の撮像光学系の拡大図である。
図9、10は、本発明の第1の実施形態の第2変形例に係る表面検査装置の撮像光学系および補正光学系の平面視および正面視の光路図である。図11は、本発明の第1の実施形態の第2変形例に係る表面検査装置の撮像光学系の拡大図である。
本変形例の表面検査装置1Bは、図1、2に示すように、上記第1の実施形態の補正光学系6、平行平板G1、撮像光学系9に代えて、それぞれ補正光学系6B、平行平板G7(偏心収差補正素子)、撮像光学系9Bを備えたものである。角度θ1、θ2、fnoなどの条件は、上記第1の実施形態と同様である。以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
補正光学系6Bは、エレベーション面(図10の紙面)に直交する軸回りに形成されたトロイダル反射面をエレベーション内において偏心した状態で傾けたものである。そのため、エレベーション面に平行な平面内の曲率半径と、エレベーション面に直交する面での曲率半径が異なる反射面が構成されている。
補正光学系6Bは、エレベーション面(図10の紙面)に直交する軸回りに形成されたトロイダル反射面をエレベーション内において偏心した状態で傾けたものである。そのため、エレベーション面に平行な平面内の曲率半径と、エレベーション面に直交する面での曲率半径が異なる反射面が構成されている。
平行平板G7は、撮像光学系9Bと補正光学系6Bとの間の光路上において、撮像光学系9Aに近い側で、エレベーション面内で光軸に対してティルト偏心させることにより、補正光学系6Bにより発生する偏心収差をキャンセルする方向の偏心収差を発生させるための偏心収差補正素子である。
撮像光学系9Bは、図6に示すように、像面側から平行平板G5、G6、レンズL20〜L27が順に配置されている。レンズL20〜L27は、それぞれ、像面側が凸の負メニスカスレンズ、両凸レンズ、両凸レンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、物体面側が平面の平凹レンズ、物体面側が凸の正メニスカスレンズ、物体面側が凸面の負のメニスカスレンズからなる。このうち、レンズL20とレンズL21、レンズL22とレンズL23はそれぞれ接合レンズとなっている。絞りS3は、レンズL24、L25の間に配置されている。
本変形例によれば、上記第1の実施形態と同様の作用効果を有する。
さらに、補正光学系6Bをトロイダル反射面としているので、2軸方向にそれぞれ異なる値のパワーを持たせることができるので、シリンドリカル反射面などに比べて、より良好な収差補正を行うことができる。
さらに、補正光学系6Bをトロイダル反射面としているので、2軸方向にそれぞれ異なる値のパワーを持たせることができるので、シリンドリカル反射面などに比べて、より良好な収差補正を行うことができる。
次に、本実施形態の第3変形例の表面検査装置について説明する。
図12、13は、本発明の第1の実施形態の第3変形例に係る表面検査装置の撮像光学系および補正光学系の平面視および正面視の光路図である。図14は、本発明の第1の実施形態の第3変形例に係る表面検査装置の撮像光学系の拡大図である。
図12、13は、本発明の第1の実施形態の第3変形例に係る表面検査装置の撮像光学系および補正光学系の平面視および正面視の光路図である。図14は、本発明の第1の実施形態の第3変形例に係る表面検査装置の撮像光学系の拡大図である。
本変形例の表面検査装置1Cは、図1、2に示すように、上記第1の実施形態の補正光学系6、平行平板G1、撮像光学系9に代えて、それぞれ補正光学系6C、平行平板G10(偏心収差補正素子)、撮像光学系9Cを備えたものである。角度θ1、θ2、fnoなどの条件は、上記第1の実施形態と同様である。以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
補正光学系6Cは、エレベーション面(図10の紙面)内の曲率半径と、反射面の基準軸を含みエレベーション面に直交する面内での曲率半径とを独立に変えたアナモルフィック反射面からなる。そのため、直交する2軸方向でパワーが異なる反射面が形成されている。
本変形例では、特にそれぞれの方向の反射面形状が、回転対称な非球面成分と、回転非対称な非球面成分とを含む非球面から構成されたものを採用している。このようなアナモルフィック面の定義式は、後述する実施例4に示した。
補正光学系6Cは、エレベーション面(図10の紙面)内の曲率半径と、反射面の基準軸を含みエレベーション面に直交する面内での曲率半径とを独立に変えたアナモルフィック反射面からなる。そのため、直交する2軸方向でパワーが異なる反射面が形成されている。
本変形例では、特にそれぞれの方向の反射面形状が、回転対称な非球面成分と、回転非対称な非球面成分とを含む非球面から構成されたものを採用している。このようなアナモルフィック面の定義式は、後述する実施例4に示した。
平行平板G7は、撮像光学系9Bと補正光学系6Bとの間の光路上において、撮像光学系9Aに近い側で、エレベーション面内で光軸に対してティルト偏心させることにより、補正光学系6Bにより発生する偏心収差をキャンセルする方向の偏心収差を発生させるための偏心収差補正素子である。
撮像光学系9Cは、図6に示すように、像面側から平行平板G5、G6、レンズL20〜L27が順に配置されている。レンズL20〜L27は、それぞれ、像面側が凸の負メニスカスレンズ、両凸レンズ、両凸レンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、物体面側が平面の平凹レンズ、物体面側が凸の正メニスカスレンズ、物体面側が凸面の負のメニスカスレンズからなる。このうち、レンズL20とレンズL21、レンズL22とレンズL23はそれぞれ接合レンズとなっている。絞りS3は、レンズL24、L25の間に配置されている。
本変形例によれば、上記第1の実施形態と同様の作用効果を有する。
さらに、補正光学系6Cを2軸方向に形状が異なる回転非対称な非球面成分を含む非球面のアナモルフィック反射面としているので、2軸方向のパワーを変える自由度が大きくなり、収差を良好に補正することができる。
さらに、補正光学系6Cを2軸方向に形状が異なる回転非対称な非球面成分を含む非球面のアナモルフィック反射面としているので、2軸方向のパワーを変える自由度が大きくなり、収差を良好に補正することができる。
[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態に係る表面検査装置について説明する。
図15は、本発明の第2の実施形態に係る表面検査装置の概略構成を示す正面図である。
本発明の第2の実施形態に係る表面検査装置について説明する。
図15は、本発明の第2の実施形態に係る表面検査装置の概略構成を示す正面図である。
本実施形態の表面検査装置50は、上記第1の実施形態の表面検査装置1の光源ユニット2、光ファイバ3、照明レンズ4、ハーフミラー5を削除し、照明ユニット20A、20Bを備えたものである。以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
照明ユニット20A、20Bは、それぞれ光源2a、リフレクタ2b、リフレクタ2bで反射された光をライン状領域R上に照射する照明レンズ20cからなる光源が一体化した照明手段である。
照明ユニット20A、20Bは、上記第1の実施形態の照明手段と異なり、観察光学系の視野外において、出射角θ2と異なる角度の斜め方向に配置される。本実施形態では、照明ユニット20A、20Bは、ウエハ7の表面の法線に対して、出射角θ2と同方向側、逆方向側に、それぞれ入射角が略θA、θBとなるように配置されている。
照明ユニット20A、20Bは、必要に応じて、同時に照明してもよいし、いずれか一方のみで照明してもよい。また、角度θA、θBは、観察光学系の視野外となる範囲で変化させることができるようにしてもよい。
照明ユニット20A、20Bは、上記第1の実施形態の照明手段と異なり、観察光学系の視野外において、出射角θ2と異なる角度の斜め方向に配置される。本実施形態では、照明ユニット20A、20Bは、ウエハ7の表面の法線に対して、出射角θ2と同方向側、逆方向側に、それぞれ入射角が略θA、θBとなるように配置されている。
照明ユニット20A、20Bは、必要に応じて、同時に照明してもよいし、いずれか一方のみで照明してもよい。また、角度θA、θBは、観察光学系の視野外となる範囲で変化させることができるようにしてもよい。
本実施形態の表面検査装置50によれば、ライン照明光11がライン状領域Rに対して入射角がθA、θBで入射するので、それら入射角に応じて、ライン状領域Rから正反射光、回折光、散乱光などとして、表面放射光12が放射される。そして、表面放射光12のうち、出射角θ2の方向に放射される光が、上記第1の実施形態と同様にして、ラインCCD10の撮像面10a上に結像される。
したがって、観察光学系の視野外から照明光を入射して、被検体の観察を行うことができる。
例えば、照明ユニット20Bのみを用い、θB=θ2とすれば、正反射光による観察を効率的に行うことができる。
また、照明ユニット20A、20Bのいずれかを用い、角度θA、θBをθ2以外の角度に設定すれば、出射角θ2方向に回折する回折光または散乱光の観察を行うことができる。
この場合、特に、角度θA、θBを角度θ2に比べて十分大きく設定することで、暗視野照明を形成することができ、暗視野観察を行うことにより、例えば被検体表面の塵埃や傷などを検出することができる。
したがって、本実施形態の表面検査装置50によれば、上記第1の実施形態の表面検査装置1と照明光の入射方向が異なる場合において、上記第1の実施形態と同様に、色ムラや明るさの不均一性を低減して被検体の画像を良好に観察することができる。
したがって、観察光学系の視野外から照明光を入射して、被検体の観察を行うことができる。
例えば、照明ユニット20Bのみを用い、θB=θ2とすれば、正反射光による観察を効率的に行うことができる。
また、照明ユニット20A、20Bのいずれかを用い、角度θA、θBをθ2以外の角度に設定すれば、出射角θ2方向に回折する回折光または散乱光の観察を行うことができる。
この場合、特に、角度θA、θBを角度θ2に比べて十分大きく設定することで、暗視野照明を形成することができ、暗視野観察を行うことにより、例えば被検体表面の塵埃や傷などを検出することができる。
したがって、本実施形態の表面検査装置50によれば、上記第1の実施形態の表面検査装置1と照明光の入射方向が異なる場合において、上記第1の実施形態と同様に、色ムラや明るさの不均一性を低減して被検体の画像を良好に観察することができる。
なお、上記の説明において、観察手段と被検体との相対移動は、ウエハ7を移動ステージ8で移動する場合の例で説明したが、ウエハ7を固定して、ライン状領域Rが移動するような構成としてもよい。例えば、光源、照明手段、および観察手段を筐体などに一体化して、ウエハ7に対して1軸方向に移動する移動機構を備える構成としてもよい。
また、上記の説明では、撮像素子が1次元撮像素子からなる場合の例で説明した。そのため、それに対応して撮像領域、照明領域がライン状領域Rであるような構成としている。しかしながら、本発明の補正光学系によれば、直交する2軸方向にパワーが異なっているため、このようなライン状の撮像範囲の短手方向幅を広げることは容易であり、エレベーション面内方向の反射面を適宜設定することにより、2次元的な画像を良好に取得することも可能である。その場合、撮像素子をCCDやCMOS素子などの2次元撮像素子を採用することができる。
この場合、2次元の撮像範囲と被検体の検査範囲との関係において、被検体の移動量を変えた構成や、被検体との位置関係を固定した構成を採用することができる。
この場合、2次元の撮像範囲と被検体の検査範囲との関係において、被検体の移動量を変えた構成や、被検体との位置関係を固定した構成を採用することができる。
また、上記の説明では、撮像光学系と補正光学系との間に、偏心補正素子を配置した場合の例で説明したが、補正光学系の反射面により発生する偏心収差をキャンセルまたは低減する方向に偏心収差を発生させることができれば、偏心補正素子はどこに配置してもよい。例えば、撮像光学系内の光路や、撮像素子と撮像光学系の間に配置してもよい。
また、偏心補正素子は、平行平板とは限らず、色収差など偏心収差以外の収差が許容できる場合に、パワーを有する素子を偏心または傾けて配してもよい。したがって、撮像光学系を構成する光学素子を光軸から偏心または傾けて配置して偏心補正素子を兼ねるようにしてもよい。
また、偏心補正素子は、平行平板とは限らず、色収差など偏心収差以外の収差が許容できる場合に、パワーを有する素子を偏心または傾けて配してもよい。したがって、撮像光学系を構成する光学素子を光軸から偏心または傾けて配置して偏心補正素子を兼ねるようにしてもよい。
また、上記の説明では、補正光学系が反射面のみからなる場合の例で説明したが、少なくとも1つの反射面を含んでいれば、複数の反射面や屈折光学素子などを含む光学系であってもよい。
また、上記の説明では、条件式(1)、(2)、(3)をすべて満足する場合の例で説明したが、被検体の大きさ、観察倍率、必要な解像度などに応じて、これらの条件式を満足しなくても、各構成要素の配置ができるようであれば、これらの条件式の一部を満たす構成、またはすべてを満たさない構成としてもよい。
また、上記の各実施形態、各変形例に記載された構成要素は、技術的に可能であれば、本発明の技術的思想の範囲内で適宜組み合わせて実施することができる。
例えば、上記第1の実施形態の各変形例の撮像光学系、補正光学系は、第2の実施形態にも好適に適用することができる。
例えば、上記第1の実施形態の各変形例の撮像光学系、補正光学系は、第2の実施形態にも好適に適用することができる。
次に、上記に説明した第1の実施形態の補正光学系6、撮像光学系9を用いた観察光学系の実施例である第1の数値実施例について説明する
下記に第1の数値実施例の、光学系の構成パラメータを示す。図3〜5に表記されたri、di(iは整数)は、下記に示す光学系の構成パラメータのri、diに対応する。また屈折率については、d線(波長587.56nm)に対するものを表記している。これらの表記は以下の参照図面すべてに共通である。
下記に第1の数値実施例の、光学系の構成パラメータを示す。図3〜5に表記されたri、di(iは整数)は、下記に示す光学系の構成パラメータのri、diに対応する。また屈折率については、d線(波長587.56nm)に対するものを表記している。これらの表記は以下の参照図面すべてに共通である。
座標系は、物体(被検体)位置からラインCCD10に向かう光線追跡で、図3、4に示すように、軸上主光線30を、被検体面であるウエハ7のライン状領域Rの中心を通り、ラインCCD10の中心に至る光線で定義する。そして、光線追跡において、被検体面の中心を反射光学系の反射光学面の原点Oとして(ただし、図示の座標軸は光路との重なりを避けるために原点位置をずらしている)、軸上主光線30に沿う方向をZ軸方向とし、被検体面側から反射光学系に面した面に向かう方向をZ軸正方向とし、図4の紙面をY−Z平面とし、原点を通りY−Z平面に直交し、紙面の表から裏へ向かう方向をX軸正方向とし、X軸、Z軸と右手直交座標系を構成する軸をY軸とする。
偏心面については、光学系の原点の中心からその面の面頂位置の偏心量(X軸方向、Y軸方向、Z軸方向をそれぞれX,Y,Z)と、その面の中心軸(自由曲面については、下記(a)式のZ軸、アナモルフィック面については、下記(b)式のZ軸)のX軸、Y軸、Z軸それぞれを中心とする傾き角(それぞれα,β,γ(°))とが与えられている。ここで、αとβの正はそれぞれの軸の正方向に対して反時計回りを、γの正はZ軸の正方向に対して時計回りを意味する。
なお、面の中心軸のα,β,γの回転のさせ方は、面の中心軸とそのXYZ直交座標系を、まずX軸の回りで反時計回りにα回転させ、次に、その回転した面の中心軸を新たな座標系のY軸の回りで反時計回りにβ回転させると共に1度回転した座標系もY軸の回りで反時計回りにβ回転させ、次いで、その2度回転した面の中心軸を新たな座標系の新たな座標系のZ軸の回りで時計回りにγ回転させるものである。
偏心面については、光学系の原点の中心からその面の面頂位置の偏心量(X軸方向、Y軸方向、Z軸方向をそれぞれX,Y,Z)と、その面の中心軸(自由曲面については、下記(a)式のZ軸、アナモルフィック面については、下記(b)式のZ軸)のX軸、Y軸、Z軸それぞれを中心とする傾き角(それぞれα,β,γ(°))とが与えられている。ここで、αとβの正はそれぞれの軸の正方向に対して反時計回りを、γの正はZ軸の正方向に対して時計回りを意味する。
なお、面の中心軸のα,β,γの回転のさせ方は、面の中心軸とそのXYZ直交座標系を、まずX軸の回りで反時計回りにα回転させ、次に、その回転した面の中心軸を新たな座標系のY軸の回りで反時計回りにβ回転させると共に1度回転した座標系もY軸の回りで反時計回りにβ回転させ、次いで、その2度回転した面の中心軸を新たな座標系の新たな座標系のZ軸の回りで時計回りにγ回転させるものである。
本実施例に用いる自由曲面の面の形状は、すでに説明したXYZ直交座標系を用いて、以下の定義式(a)により定義される自由曲面であり、その定義式のZ軸が自由曲面の軸となる。
ここで、(a)式の第1項は球面項、第2項は自由曲面項である。球面項中、Rは頂点の近軸曲率半径、kはコーニック定数(円錐定数)であり、r=√(X2 +Y2 )である。
上記自由曲面は、一般的には、X−Z面、Y−Z面共に対称面を持つことはないが、本実施形態ではXの奇数次項を全て0にすることによって、Y−Z面と平行な対称面が1つだけ存在する自由曲面となる。例えば、上記定義式(a)においては、C2 、C5 、C7 、C9 、C12、C14、C16、C18、C20、C23、C25、C27、C29、C31、C33、C35・・・の各項の係数を0にすることによって可能である。
以下に示す構成パラメータにおいて、長さの単位は(mm)、角度の単位は(°)である。また、データの記載されていない自由曲面に関する項は0である。
また、以下に示す実施例1〜3では、直径300mmのウエハが測定できる例として、被検体の大きさは310mmを想定している。したがって、光学系の物体高さはその半分の155mmで定義される。
また、以下に示す実施例1〜3では、直径300mmのウエハが測定できる例として、被検体の大きさは310mmを想定している。したがって、光学系の物体高さはその半分の155mmで定義される。
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ d0 = 96.42 偏心[1]
1 FFS[1] d1 = -552.77 偏心[2]
2 r2 = ∞ d2 = -4.00 偏心[3] n1 = 1.5229 ν1 = 59.9
3 r3 = ∞ d3 = -10.00
4 r4 = -66.36 d4 = -6.53 n2 = 1.5307 ν2 = 51.9
5 r5 = -34.49 d5 = -1.76
6 r6 = -47.44 d6 = -8.28 n3 = 1.7440 ν3 = 44.8
7 r7 = 241.15 d7 = -0.12
8 r8 = -28.27 d8 = -6.57 n4 = 1.7140 ν4 = 47.4
9 r9 = -41.49 d9 = -2.36
10 r10= -482.76 d10= -3.47 n5 = 1.7510 ν5 = 27.7
11 r11= -21.51 d11= -9.90
12 絞り面 d12= -3.40
13 r13= 17.68 d13= -2.77 n6 = 1.5697 ν6 = 43.1
14 r14= -73.35 d14= -5.38 n7 = 1.7443 ν7 = 43.9
15 r15= 27.04 d15= -0.10
16 r16= 116.57 d16= -3.41 n8 = 1.7428 ν8 = 44.9
17 r17= 38.49 d17= -8.14
18 r18= -61.84 d18= -7.93 n9 = 1.6382 ν9 = 57.0
19 r19= 36.57 d19= -4.56 n10= 1.7552 ν10= 27.6
20 r20= 522.20 d20= -41.89
像 面 ∞ d21= 0.00
FFS[1]
C4 -2.0622x10-4 C6 -3.8939x10-4 C7 -5.2205x10-6
C9 5.1196x10-8 C13 -2.9869x10-8 C15 -1.7854x10-9
C16 -7.7489x10-7 C18 1.6741x10-9 C20 -7.7732x10-12
偏心[1]
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β 90.00 γ 0.00
偏心[2]
X 34.91 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β -10.07 γ 0.00
偏心[3]
X 33.51 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β -0.16 γ 0.00
物体面 ∞ d0 = 96.42 偏心[1]
1 FFS[1] d1 = -552.77 偏心[2]
2 r2 = ∞ d2 = -4.00 偏心[3] n1 = 1.5229 ν1 = 59.9
3 r3 = ∞ d3 = -10.00
4 r4 = -66.36 d4 = -6.53 n2 = 1.5307 ν2 = 51.9
5 r5 = -34.49 d5 = -1.76
6 r6 = -47.44 d6 = -8.28 n3 = 1.7440 ν3 = 44.8
7 r7 = 241.15 d7 = -0.12
8 r8 = -28.27 d8 = -6.57 n4 = 1.7140 ν4 = 47.4
9 r9 = -41.49 d9 = -2.36
10 r10= -482.76 d10= -3.47 n5 = 1.7510 ν5 = 27.7
11 r11= -21.51 d11= -9.90
12 絞り面 d12= -3.40
13 r13= 17.68 d13= -2.77 n6 = 1.5697 ν6 = 43.1
14 r14= -73.35 d14= -5.38 n7 = 1.7443 ν7 = 43.9
15 r15= 27.04 d15= -0.10
16 r16= 116.57 d16= -3.41 n8 = 1.7428 ν8 = 44.9
17 r17= 38.49 d17= -8.14
18 r18= -61.84 d18= -7.93 n9 = 1.6382 ν9 = 57.0
19 r19= 36.57 d19= -4.56 n10= 1.7552 ν10= 27.6
20 r20= 522.20 d20= -41.89
像 面 ∞ d21= 0.00
FFS[1]
C4 -2.0622x10-4 C6 -3.8939x10-4 C7 -5.2205x10-6
C9 5.1196x10-8 C13 -2.9869x10-8 C15 -1.7854x10-9
C16 -7.7489x10-7 C18 1.6741x10-9 C20 -7.7732x10-12
偏心[1]
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β 90.00 γ 0.00
偏心[2]
X 34.91 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β -10.07 γ 0.00
偏心[3]
X 33.51 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β -0.16 γ 0.00
本実施例における上記条件式(1)、(2)、(3)の値は、θ1=19.83°、θ2=70.01°、fno=2.62である。
図16、17には、本実施例の横収差図を示した。図16はメリジオナル光線(Y方向)、図17はサジタル光線(X方向)を表しており、それぞれ物体高さは、各図とも添字(a)、(b)、(c)、(d)、(e)の順に、それぞれ、155mm、139.5mm、108.5mm、77.5mm、0mmである。
図16、17には、本実施例の横収差図を示した。図16はメリジオナル光線(Y方向)、図17はサジタル光線(X方向)を表しており、それぞれ物体高さは、各図とも添字(a)、(b)、(c)、(d)、(e)の順に、それぞれ、155mm、139.5mm、108.5mm、77.5mm、0mmである。
次に、上記に説明した第1の実施形態の補正光学系6A、撮像光学系9Aを用いた観察光学系の実施例である第2の数値実施例について説明する(図6〜8参照)。
下記に第2の数値実施例の、光学系の構成パラメータを示す。ここで、CYLは、シリンドリカル面を表す。
下記に第2の数値実施例の、光学系の構成パラメータを示す。ここで、CYLは、シリンドリカル面を表す。
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ d0 = 91.42 偏心[1]
1 CYL[1] d1 = -260.00 偏心[2]
2 r2 = ∞ d2 = -4.00 偏心[3] n1 = 1.5229 ν1 = 59.9
3 r3 = ∞ d3 = -10.00
4 r4 = -72.78 d4 = -4.00 n2 = 1.5816 ν2 = 40.5
5 r5 = -32.69 d5 = -3.36
6 r6 = -44.40 d6 = -5.82 n3 = 1.7725 ν3 = 49.7
7 r7 = 217.00 d7 = -2.22
8 r8 = -29.38 d8 = -6.17 n4 = 1.7725 ν4 = 49.6
9 r9 = -47.02 d9 = -2.03
10 r10= ∞ d10= -2.70 n5 = 1.5989 ν5 = 38.6
11 r11= -23.09 d11= -7.09
12 絞り面 d12= -9.39
13 r13= 22.47 d13= -3.44 n6 = 1.5389 ν6 = 47.1
14 r14= -85.25 d14= -5.82 n7 = 1.6148 ν7 = 39.3
15 r15= 40.03 d15= -0.57
16 r16= 78.42 d16= -4.86 n8 = 1.7725 ν8 = 49.6
17 r17= 37.71 d17= -0.78
18 r18= -85.50 d18= -7.01 n9 = 1.7725 ν9 = 49.6
19 r19= 32.85 d19= -3.31 n10= 1.7511 ν10= 27.7
20 r20= 353.98 d20= -3.00
21 r21= ∞ d21= -25.00 n11= 1.5167 ν11= 62.2
22 r22= ∞ d22= -20.00
23 r23= ∞ d23= -2.80 n12= 1.5229 ν12= 59.9
24 r24= ∞ d24= -6.87
像 面 ∞ d25= 0.00
CYL[1]
X方向曲率半径 0.00
Y方向曲率半径 -500.56
偏心[1]
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β -53.24 γ 0.00
偏心[2]
X 71.46 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β -30.00 γ 0.00
偏心[3]
X 71.38 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β -2.52 γ 0.00
物体面 ∞ d0 = 91.42 偏心[1]
1 CYL[1] d1 = -260.00 偏心[2]
2 r2 = ∞ d2 = -4.00 偏心[3] n1 = 1.5229 ν1 = 59.9
3 r3 = ∞ d3 = -10.00
4 r4 = -72.78 d4 = -4.00 n2 = 1.5816 ν2 = 40.5
5 r5 = -32.69 d5 = -3.36
6 r6 = -44.40 d6 = -5.82 n3 = 1.7725 ν3 = 49.7
7 r7 = 217.00 d7 = -2.22
8 r8 = -29.38 d8 = -6.17 n4 = 1.7725 ν4 = 49.6
9 r9 = -47.02 d9 = -2.03
10 r10= ∞ d10= -2.70 n5 = 1.5989 ν5 = 38.6
11 r11= -23.09 d11= -7.09
12 絞り面 d12= -9.39
13 r13= 22.47 d13= -3.44 n6 = 1.5389 ν6 = 47.1
14 r14= -85.25 d14= -5.82 n7 = 1.6148 ν7 = 39.3
15 r15= 40.03 d15= -0.57
16 r16= 78.42 d16= -4.86 n8 = 1.7725 ν8 = 49.6
17 r17= 37.71 d17= -0.78
18 r18= -85.50 d18= -7.01 n9 = 1.7725 ν9 = 49.6
19 r19= 32.85 d19= -3.31 n10= 1.7511 ν10= 27.7
20 r20= 353.98 d20= -3.00
21 r21= ∞ d21= -25.00 n11= 1.5167 ν11= 62.2
22 r22= ∞ d22= -20.00
23 r23= ∞ d23= -2.80 n12= 1.5229 ν12= 59.9
24 r24= ∞ d24= -6.87
像 面 ∞ d25= 0.00
CYL[1]
X方向曲率半径 0.00
Y方向曲率半径 -500.56
偏心[1]
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β -53.24 γ 0.00
偏心[2]
X 71.46 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β -30.00 γ 0.00
偏心[3]
X 71.38 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β -2.52 γ 0.00
本実施例における上記条件式(1)、(2)、(3)の値は、θ1=46.5°、θ2=0°、fno=2.81である。
次に、上記に説明した第1の実施形態の補正光学系6B、撮像光学系9Bを用いた観察光学系の実施例である第3の数値実施例について説明する(図9〜11参照)。
下記に第3の数値実施例の、光学系の構成パラメータを示す。ここで、TORは、トロイダル面を表す。
下記に第3の数値実施例の、光学系の構成パラメータを示す。ここで、TORは、トロイダル面を表す。
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ d0 = 49.59 偏心[1]
1 TOR[1] d1 = -319.97 偏心[2]
2 r2 = ∞ d2 = -4.00 偏心[3] n1 = 1.5229 ν1 = 59.9
3 r3 = ∞ d3 = -10.00
4 r4 = -43.98 d4 = -3.33 n2 = 1.5033 ν2 = 61.9
5 r5 = -27.06 d5 = -9.68
6 r6 = -35.21 d6 = -6.44 n3 = 1.7467 ν3 = 38.8
7 r7 = -221.33 d7 = -17.87
8 r8 = ∞ d8 = -1.50 n4 = 1.4875 ν4 = 70.4
9 r9 = -16.85 d9 = -7.09
10 絞り面 d10= -3.82
11 r11= 20.64 d11= -4.24 n5 = 1.7552 ν5 = 27.6
12 r12= -81.03 d12= -5.95 n6 = 1.6480 ν6 = 55.4
13 r13= 25.53 d13= -0.10
14 r14= -224.72 d14= -9.09 n7 = 1.6508 ν7 = 55.0
15 r15= 50.14 d15= -2.33
16 r16= -70.47 d16= -7.57 n8 = 1.7169 ν8 = 47.1
17 r17= 39.13 d17= -4.56 n9 = 1.7552 ν9 = 27.6
18 r18= 70.42 d18= -5.09
19 r19= ∞ d19= -25.00 n10= 1.7552 ν10= 27.6
20 r20= ∞ d20= -20.00
21 r21= ∞ d21= -2.80 n11= 1.5229 ν11= 59.9
22 r22= ∞ d22= -2.25
像 面 ∞ d23= 0.00
TOR[1]
X方向曲率半径 -4749.004
Y方向曲率半径 -676.86174
偏心[1]
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β 80.00 γ 0.00
偏心[2]
X 55.15 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β -27.72 γ 0.00
偏心[3]
X 59.87 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β -0.75 γ 0.00
物体面 ∞ d0 = 49.59 偏心[1]
1 TOR[1] d1 = -319.97 偏心[2]
2 r2 = ∞ d2 = -4.00 偏心[3] n1 = 1.5229 ν1 = 59.9
3 r3 = ∞ d3 = -10.00
4 r4 = -43.98 d4 = -3.33 n2 = 1.5033 ν2 = 61.9
5 r5 = -27.06 d5 = -9.68
6 r6 = -35.21 d6 = -6.44 n3 = 1.7467 ν3 = 38.8
7 r7 = -221.33 d7 = -17.87
8 r8 = ∞ d8 = -1.50 n4 = 1.4875 ν4 = 70.4
9 r9 = -16.85 d9 = -7.09
10 絞り面 d10= -3.82
11 r11= 20.64 d11= -4.24 n5 = 1.7552 ν5 = 27.6
12 r12= -81.03 d12= -5.95 n6 = 1.6480 ν6 = 55.4
13 r13= 25.53 d13= -0.10
14 r14= -224.72 d14= -9.09 n7 = 1.6508 ν7 = 55.0
15 r15= 50.14 d15= -2.33
16 r16= -70.47 d16= -7.57 n8 = 1.7169 ν8 = 47.1
17 r17= 39.13 d17= -4.56 n9 = 1.7552 ν9 = 27.6
18 r18= 70.42 d18= -5.09
19 r19= ∞ d19= -25.00 n10= 1.7552 ν10= 27.6
20 r20= ∞ d20= -20.00
21 r21= ∞ d21= -2.80 n11= 1.5229 ν11= 59.9
22 r22= ∞ d22= -2.25
像 面 ∞ d23= 0.00
TOR[1]
X方向曲率半径 -4749.004
Y方向曲率半径 -676.86174
偏心[1]
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β 80.00 γ 0.00
偏心[2]
X 55.15 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β -27.72 γ 0.00
偏心[3]
X 59.87 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β -0.75 γ 0.00
本実施例における上記条件式(1)、(2)、(3)の値は、θ1=54.17°、θ2=45.07°、fno=3.10である。
次に、上記に説明した第1の実施形態の補正光学系6C、撮像光学系9Cを用いた観察光学系の実施例である第4の数値実施例について説明する(図12〜14参照)。
本実施例に用いるアナモルフィック面は、回転非対称面の1つであり、その形状は、すでに説明したXYZ直交座標系を用いて、以下の定義式(b)により定義される。
本実施例に用いるアナモルフィック面は、回転非対称面の1つであり、その形状は、すでに説明したXYZ直交座標系を用いて、以下の定義式(b)により定義される。
ここで、Cx、CyはX、Y方向の曲率、Kx、KyはX、Y方向の円錐係数、Ar、Br、Cr、Drは非球面成分のうちZ軸に対して回転対称な成分の非球面係数、Ap、Bp、Cp、Dpは非球面成分のうちZ軸に対して回転非対称な非球面係数である。
このようなアナモルフィック面により、X軸方向とY軸方向の形状、光学的パワーが異なる面が形成されている。さらに、KxとKyあるいは高次の非球面成分もX、Y方向で、それぞれ独立な値をとることができるので、さらに、設計の自由度が大になり収差を良好に補正することができる。
本実施例では、上記実施例1〜3と同様に直径300mmのウエハが測定できる例として、被検体の大きさは310mmを想定しているが、光学系の物体高さは170mmとしている。
下記に第4の数値実施例の、光学系の構成パラメータを示す。ここで、ANAは、アナモルフィック面を表す。
このようなアナモルフィック面により、X軸方向とY軸方向の形状、光学的パワーが異なる面が形成されている。さらに、KxとKyあるいは高次の非球面成分もX、Y方向で、それぞれ独立な値をとることができるので、さらに、設計の自由度が大になり収差を良好に補正することができる。
本実施例では、上記実施例1〜3と同様に直径300mmのウエハが測定できる例として、被検体の大きさは310mmを想定しているが、光学系の物体高さは170mmとしている。
下記に第4の数値実施例の、光学系の構成パラメータを示す。ここで、ANAは、アナモルフィック面を表す。
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ d0 = 43.99 偏心[1]
1 ANA[1] d1 = -448.17 偏心[2]
2 r2 = ∞ d2 = -4.00 偏心[3] n1 = 1.5229 ν1 = 59.9
3 r3 = ∞ d3 = -10.00
4 r4 = -65.35 d4 = -4.00 n2 = 1.4875 ν2 = 70.4
5 r5 = -33.34 d5 = -3.20
6 r6 = -47.59 d6 = -7.98 n3 = 1.7464 ν3 = 39.4
7 r7 = 277.14 d7 = -6.84
8 r8 = -26.19 d8 = -3.89 n4 = 1.6478 ν4 = 55.4
9 r9 = -49.96 d9 = -3.08
10 r10= ∞ d10= -4.70 n5 = 1.7273 ν5 = 28.8
11 r11= -15.56 d11= -6.54
12 絞り面 d12= -4.02
13 r13= 30.53 d13= -4.25 n6 = 1.5864 ν6 = 44.4
14 r14= -22.26 d14= -10.86 n7 = 1.6956 ν7 = 42.7
15 r15= 29.51 d15= -3.11
16 r16= -541.24 d16= -15.96 n8 = 1.6204 ν8 = 60.3
17 r17= 57.72 d17= -1.34
18 r18= -47.31 d18= -5.64 n9 = 1.5945 ν9 = 61.7
19 r19= 42.88 d19= -4.56 n10= 1.7552 ν10= 27.6
20 r20= -584.93 d20= -5.00
21 r21= ∞ d21= -25.00 n11= 1.7552 ν11= 27.6
22 r22= ∞ d22= -12.00
23 r23= ∞ d23= -2.80 n12= 1.5229 ν12= 59.9
24 r24= ∞ d24= -6.04
像 面 ∞ d25= 0.00
ANA[1]
X方向曲率半径(1/Cx) 1787.35
Kx 0.0
Ar -2.1605 Br -8.0333x10-2
Y方向曲率半径(1/Cy) -831.37
Ky 0.0
Ap 5.7716x10-9 Bp -9.2710x10-13
偏心[1]
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β 64.24 γ 0.00
偏心[2]
X 71.52 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β -33.08 γ 0.00
偏心[3]
X 70.31 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β -1.24 γ 0.00
物体面 ∞ d0 = 43.99 偏心[1]
1 ANA[1] d1 = -448.17 偏心[2]
2 r2 = ∞ d2 = -4.00 偏心[3] n1 = 1.5229 ν1 = 59.9
3 r3 = ∞ d3 = -10.00
4 r4 = -65.35 d4 = -4.00 n2 = 1.4875 ν2 = 70.4
5 r5 = -33.34 d5 = -3.20
6 r6 = -47.59 d6 = -7.98 n3 = 1.7464 ν3 = 39.4
7 r7 = 277.14 d7 = -6.84
8 r8 = -26.19 d8 = -3.89 n4 = 1.6478 ν4 = 55.4
9 r9 = -49.96 d9 = -3.08
10 r10= ∞ d10= -4.70 n5 = 1.7273 ν5 = 28.8
11 r11= -15.56 d11= -6.54
12 絞り面 d12= -4.02
13 r13= 30.53 d13= -4.25 n6 = 1.5864 ν6 = 44.4
14 r14= -22.26 d14= -10.86 n7 = 1.6956 ν7 = 42.7
15 r15= 29.51 d15= -3.11
16 r16= -541.24 d16= -15.96 n8 = 1.6204 ν8 = 60.3
17 r17= 57.72 d17= -1.34
18 r18= -47.31 d18= -5.64 n9 = 1.5945 ν9 = 61.7
19 r19= 42.88 d19= -4.56 n10= 1.7552 ν10= 27.6
20 r20= -584.93 d20= -5.00
21 r21= ∞ d21= -25.00 n11= 1.7552 ν11= 27.6
22 r22= ∞ d22= -12.00
23 r23= ∞ d23= -2.80 n12= 1.5229 ν12= 59.9
24 r24= ∞ d24= -6.04
像 面 ∞ d25= 0.00
ANA[1]
X方向曲率半径(1/Cx) 1787.35
Kx 0.0
Ar -2.1605 Br -8.0333x10-2
Y方向曲率半径(1/Cy) -831.37
Ky 0.0
Ap 5.7716x10-9 Bp -9.2710x10-13
偏心[1]
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β 64.24 γ 0.00
偏心[2]
X 71.52 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β -33.08 γ 0.00
偏心[3]
X 70.31 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β -1.24 γ 0.00
本実施例における上記条件式(1)、(2)、(3)の値は、θ1=62.99°、θ2=25.75°、fno=1.98である。
1、50 表面検査装置
2 光源ユニット(光源)
2a 光源
3 光ファイバ(照明手段)
4 照明レンズ(照明手段)
5 ハーフミラー
6、6A、6B、6C 補正光学系
7 ウエハ(被検体)
8 移動ステージ
9、9A、9B、9C 撮像光学系
10 ラインCCD(撮像手段)
10a 撮像面
20A、20B 照明ユニット(照明手段)
G1、G4、G7、G10 平行平板(偏心収差補正素子)
2 光源ユニット(光源)
2a 光源
3 光ファイバ(照明手段)
4 照明レンズ(照明手段)
5 ハーフミラー
6、6A、6B、6C 補正光学系
7 ウエハ(被検体)
8 移動ステージ
9、9A、9B、9C 撮像光学系
10 ラインCCD(撮像手段)
10a 撮像面
20A、20B 照明ユニット(照明手段)
G1、G4、G7、G10 平行平板(偏心収差補正素子)
Claims (12)
- 光源と、
該光源から出射される光により被検体を照明する少なくとも1つの照明手段と、
該照明手段で照明された前記被検体の表面からの光を撮像する撮像手段と、
前記被検体の表面からの光を前記撮像手段に導く観察光学系とを有し、
前記観察光学系は、前記被検体表面を物体面として、物体面側から
直交する2軸方向でパワーが異なる反射面を少なくとも1つ含むことにより物体面側をテレセントリック光学系とする補正光学系と、
該補正光学系により導かれた前記被検体の表面からの光を前記撮像手段に結像する撮像光学系とが配置された構成を備えることを特徴とする表面検査装置。 - 前記補正光学系が、少なくとも1つの回転非対称反射面を含むことを特徴とする請求項1に記載の表面検査装置。
- 前記撮像手段が、1次元撮像素子からなり、
前記観察手段と前記被検体とを1軸方向に相対移動しつつ、撮像することができるようにしたことを特徴とする請求項1または2に記載の表面検査装置。 - 前記補正光学系が、前記撮像光学系の光軸に対して傾いて配備され、
前記補正光学系の反射した前後の光軸のなす角度をθ1とするとき、次式を満足することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の表面検査装置。
10°≦θ1≦90° ・・・(1) - 前記補正光学系の前記反射面で反射して前記被検体の表面に至る軸上主光線の前記被検体表面に対する入射角をθ2とするとき、次式を満足することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の表面検査装置。
0°≦θ2≦80° ・・・(2) - 前記少なくとも1つの照明手段が、
前記光源から出射される光を、前記撮像光学系と同軸になるように入射し、
前記補正光学系の前記反射面で反射させることにより、前記被検体の表面を照明するようにしたことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の表面検査装置。 - 前記撮像光学系が、
前記被検体からの光のうち略同一の出射方向の光束のみに基づいて、前記被検体の表面を撮像できるようにしたことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の表面検査装置。 - 前記照明手段が、
前記被検体の観察視野外に配置され、前記被検体の表面を斜め方向から照明するようにしたことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の表面検査装置。 - 前記撮像光学系が、
光軸に対して偏心または傾いて配置された少なくとも1つの光学素子を含むことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の表面検査装置。 - 前記撮像光学系の像側のfナンバをfnoとするとき、fnoが次式を満足することを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の表面検査装置。
1.4≦fno≦12 ・・・(3) - 前記補正光学系が、
該補正光学系の反射面による反射前後の光軸を含む平面に対して面対称になるように配置されたことを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の表面検査装置。 - 前記補正光学系が、
前記補正光学系の反射面による反射前後の光軸を含む平面に平行な面内で、光軸に対して偏心して配置されたことを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の表面検査装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006200981A JP2008026226A (ja) | 2006-07-24 | 2006-07-24 | 表面検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006200981A JP2008026226A (ja) | 2006-07-24 | 2006-07-24 | 表面検査装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2008026226A true JP2008026226A (ja) | 2008-02-07 |
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ID=39116995
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JP2006200981A Withdrawn JP2008026226A (ja) | 2006-07-24 | 2006-07-24 | 表面検査装置 |
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JP (1) | JP2008026226A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10908544B2 (en) | 2019-06-05 | 2021-02-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Discriminating device and image forming apparatus |
CN113325575A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-08-31 | 长春理工大学 | 一种自由曲面光学***偏振像差校正*** |
-
2006
- 2006-07-24 JP JP2006200981A patent/JP2008026226A/ja not_active Withdrawn
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US10908544B2 (en) | 2019-06-05 | 2021-02-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Discriminating device and image forming apparatus |
CN113325575A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-08-31 | 长春理工大学 | 一种自由曲面光学***偏振像差校正*** |
CN113325575B (zh) * | 2021-05-27 | 2023-08-15 | 长春理工大学 | 一种自由曲面光学***偏振像差校正*** |
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