JP3885576B2 - 顕微鏡装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は光学顕微鏡を用いた顕微鏡装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
光学顕微鏡を用いた顕微鏡装置では光学系誤差(照明テレセン、結像テレセン及びコマ収差)が測定精度に大きく影響する。
【0003】
従来、測定精度の向上を図るため、例えば光学系誤差に敏感な照明波長の数分の一波長の段差を有する調整パターンを利用していた。
【0004】
この調整パターンを用いることによってフォーカスオフセット量に対する輝度の変化から光学系誤差を推測できるため、輝度の変化に基いて調整機構部(照明開口絞り、結像開口絞り及び収差調整レンズ)を光学系誤差のない最適な位置に調整することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記調整方法においては以下に述べる2つの理由から、照明波長(照明光の波長)の全ての領域において光学誤差を調整することは不可能であるという問題がある。
【0006】
1.実際の調整では調整パターンは所定の波長幅を持つ光で照明される。一方、調整パターンの段差は通常ある特定の波長(特定波長)を想定して決定される。そのため、照明波長が特定波長から離れるにしたがって、調整感度が鈍くなり、全ての波長で誤差を十分に抑えることができない。
【0007】
2.光学系には必ず色収差があるため、照明波長によって調整機構部の調整位置が異なる。そのため、位置が固定された従来の調整機構部では1つの照明波長に焦点を合わせることしかできない。
【0008】
したがって、今後、半導体ウエハや液晶基板等の測定対象パターンが高集積化、微細化したとき、従来の調整方法では要求される測定精度を確保できなくなることが考えられる。
【0009】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は測定対象パターンが高集積化、微細化したときであっても、要求される測定精度を確保することができる顕微鏡装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項1記載の発明は、照明開口絞りを有し、光源からの照明光を検査対象物に照射する照明光学系と、前記検査対象物の像を観察するために、結像開口絞り、収差調整レンズ及び対物レンズを有する結像光学系とを備えている顕微鏡装置において、前記照明開口絞りの位置を調整する第1調整手段と、前記結像開口絞りの位置を調整する第2調整手段と、前記収差調整レンズの位置を調整する第3調整手段と、前記両光学系の照明テレセン、結像テレセン、コマ収差を補正するために、前記照明開口絞り、前記結像開口絞り及び前記収差調整レンズの最適な位置を、各波長成分ごとに予め格納したテーブルと、前記検査対象物からの反射光の波長成分を解析し、主要な波長成分を抽出し、前記主要な波長成分に基づいて前記テーブルから最適な位置を決定するカラー分析器を有し、前記カラー分析器の決定に従い、前記第1〜3調整手段を制御する位置決定手段とを備えていることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0015】
図1はこの発明の一実施形態に係る顕微鏡装置の全体構成図である。
【0016】
この顕微鏡装置は、落射照明光学系10と、結像光学系30と、画像処理装置40と、位置決定部(位置決定手段)75と、第1位置調整部(第1調整手段)25と、第2位置調整部(第2調整手段)65と、第3位置調整部(第3調整手段)55とを備えている。
【0017】
落射照明光学系10は光源11からの照明光を検査対象物である測定対象パターン5又は調整パターン6(後述する位置テーブル作成に用いられる)に照射する。
【0018】
光源(例えばハロゲンランプ)11の前方には照明光を伝搬する光ファイバ12が配置され、光ファイバ12の前方には照明開口絞り20が配置されている。
【0019】
照明開口絞り20の周囲にはこの照明開口絞り20をXYZ方向へ移動させるための微動機構21,22,23が設けられている。
【0020】
図1において、微動機構21、微動機構22及び微動機構23は照明開口絞り20をそれぞれX方向、Y方向及びZ方向へ移動させる。
【0021】
微動機構21、微動機構22及び微動機構23は第1駆動部24に接続されている。微動機構21、微動機構22、微動機構23及び第1駆動部24で照明開口絞り20の位置を調整する第1位置調整部25が構成される。
【0022】
照明開口絞り20の前方には第1リレーレンズ13、視野絞り14及び第2リレーレンズ15が配置され、第2リレーレンズ15の前方には照明光を直角に曲げる落射プリズム16が配置されている。
【0023】
結像結像光学系30は測定対象パターン5の像を観察するための対物レンズ17を有する。測定対象パターン5はステージ7上に載置されている。
【0024】
対物レンズ17の後方の光路上には収差調整レンズ50が配置され、収差調整レンズ50はCCDカメラ41の撮像面に像を結ぶ。CCDカメラ41には画像処理部42が接続されている。CCDカメラ41と画像処理部42とで画像処理装置40が構成される。
【0025】
収差調整レンズ50の周囲にはこの収差調整レンズ50をXYZ方向へ移動させるための微動機構51,52,53が設けられている。図1において、微動機構51、微動機構52及び微動機構53は収差調整レンズ50をそれぞれX方向、Y方向及びZ方向へ移動させる。
【0026】
微動機構51、微動機構52及び微動機構53は第3駆動部54に接続されている。微動機構51、微動機構52、微動機構53及び第3駆動部54で収差調整レンズ50の位置を調整する第3位置調整部55が構成される。
【0027】
対物レンズ17と落射プリズム16との間には結像開口絞り60が配置されている。
【0028】
結像開口絞り60の周囲にはこの結像開口絞り60をXYZ方向へ移動させるための微動機構61,62,63が設けられている。図1において、微動機構61、微動機構62及び微動機構63は結像開口絞り60をそれぞれX方向、Y方向及びZ方向へ移動させる。
【0029】
微動機構61、微動機構62及び微動機構63は第2駆動部64に接続されている。微動機構61、微動機構62、微動機構63及び第2駆動部64で結像開口絞り60の位置を調整する第2位置調整部65が構成される。
【0030】
落射プリズム16と収差調整レンズ50との間には反射プリズム31が配置され、この反射プリズム31は落射プリズム16を透過した光の一部を直角に曲げる。
【0031】
その光路上にはリレーレンズ32及びカラーセンサ71が配置されている。カラーセンサ71はカラー分析器72に接続されている。カラーセンサ71とカラー分析器72とで位置調整部25,65、55を制御する位置決定部75が構成される。
【0032】
カラー分析器72は第1駆動部24、第2駆動部64及び第3駆動部54に接続されている。
【0033】
カラー分析器72はカラーセンサ71からの信号に基いて波長分析を行い、測定対象パターン5の反射光の主要な波長成分を抽出する。
【0034】
カラー分析器72にはそれぞれの波長成分に最適な照明開口絞り20、結像開口絞り60及び収差調整レンズ50の位置が予め位置テーブルとして格納されている。この位置テーブルは複数の段差を有する調整パターン6を用いて作成される。
【0035】
次に、この顕微鏡装置の動作を説明する。
【0036】
光源11から射出された照明光は光ファイバ12を伝搬し、照明絞り20に照射される。その後、照明光は、第1リレーレンズ13、視野絞り14及び第2リレーレンズ15を通り、落射プリズム16で直角に曲げられ、対物レンズ17を通って測定対象パターン5に照射される。
【0037】
測定対象パターン5からの反射光は対物レンズ17を通り、結像開口絞り60で一部の回折光が制限される。その後、反射光は落射プリズム16、反射プリズム31を透過し、収差調整レンズ50に到る。収差調整レンズ50はCCDカメラ41に像を結ぶ。
【0038】
測定対象パターン5の反射光の一部は反射プリズム31で直角に曲がり、リレーレンズ32を通してカラーセンサ71に入射する。
【0039】
カラーセンサ71からの出力信号はカラー分析器72に入力され、カラー分析器72で反射光の主要な波長成分が抽出される。
【0040】
カラー分析器72は抽出した主要な波長成分を位置テーブルと照合して光学系誤差(照明テレセン、結像テレセン及びコマ収差)を推測して誤差をなくすように照明開口絞り20、結像開口絞り60及び収差調整レンズ50のそれぞれの最適な位置を決定し、それらの位置に照明開口絞り20、結像開口絞り60及び収差調整レンズ50を移動させる駆動信号を第1位置調整部25、第2位置調整部65及び第3位置調整部55にそれぞれ出力する。
【0041】
第1位置調整部25では、第1駆動部24が駆動信号に基いて、微動機構21、微動機構22及び微動機構23を駆動し、照明開口絞り20が最適な位置に移動する。
【0042】
第2位置調整部65では、第2駆動部64が駆動信号に基いて、微動機構61、微動機構62及び微動機構63を駆動し、結像開口絞り60が最適な位置に移動する。
【0043】
第3位置調整部55では、第3駆動部54が駆動信号に基いて、微動機構51、微動機構52及び微動機構53を駆動し、収差調整レンズ50が最適な位置に移動する。
【0044】
この実施形態によれば、使用している照明波長の全ての領域において照明開口絞り20、結像開口絞り60及び収差調整レンズ50を光学系誤差のない最適な位置に調整することができるので、半導体ウエハや液晶基板等の測定対象パターンが高集積化、微細化したときであっても、要求される測定精度を確保することができる。
【0045】
なお、上記実施形態では画像処理装置40を用いたが、画像処理装置40に代えて、例えば接眼レンズを用いるようにしてもよい。
【0046】
また、請求項1の調整手段は実施形態の第1位置調整部25、第2位置調整部65及び第3位置調整部55にそれぞれ相当する。
【0047】
【発明の効果】
以上に説明したようにこの発明の顕微鏡装置によれば、照明波長の全ての領域において例えば照明開口絞り等の各種の調整手段を光学系誤差のない最適な位置に調整することができるので、測定対象パターンが高集積化、微細化したときであっても、要求される測定精度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はこの発明の一実施形態に係る顕微鏡装置の全体構成図である。
【符号の説明】
5,6 パターン(検査対象物)
10 落射照明系
11 光源
17 対物レンズ
30 結像光学系
25 第1位置調整部
55 第3位置調整部
65 第2位置調整部
75 位置決定部(位置決定手段)
Claims (1)
- 照明開口絞りを有し、光源からの照明光を検査対象物に照射する照明光学系と、
前記検査対象物の像を観察するために、結像開口絞り、収差調整レンズ及び対物レンズを有する結像光学系とを備えている顕微鏡装置において、
前記照明開口絞りの位置を調整する第1調整手段と、
前記結像開口絞りの位置を調整する第2調整手段と、
前記収差調整レンズの位置を調整する第3調整手段と、
前記両光学系の照明テレセン、結像テレセン、コマ収差を補正するために、前記照明開口絞り、前記結像開口絞り及び前記収差調整レンズの最適な位置を、各波長成分ごとに予め格納したテーブルと、
前記検査対象物からの反射光の波長成分を解析し、主要な波長成分を抽出し、前記主要な波長成分に基づいて前記テーブルから最適な位置を決定するカラー分析器を有し、前記カラー分析器の決定に従い、前記第1〜3調整手段を制御する位置決定手段と
を備えていることを特徴とする顕微鏡装置。
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Applications Claiming Priority (1)
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