(57)【要約】【課題】  試料の観察像の周辺領域で生じる光量の低下を補うことが可能な共焦点顕微鏡、光源光量を逐次容易に変化させることが可能な共焦点顕微鏡、及び照明光の波長を変化させることが可能な共焦点顕微鏡を提供する。【解決手段】  共焦点顕微鏡を、対物レンズ３の焦点面に共役な面に位置する複数の光源４０からなる光源アレイ３０と、対物レンズ３の焦点面に共役な面に位置し光源アレイ３０の各光源４０に対応する各位置にそれぞれ開口２３を有するピンホールアレイ２２と、を備えて構成する。【選択図】      図２
2006071784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズの焦点面に共役な面に位置する複数の光源からなる光源アレイと、前記対物レンズの焦点面に共役な面に位置し前記光源アレイの各光源に対応する各位置にそれぞれ開口を有するピンホールアレイと、を備えることを特徴とする共焦点顕微鏡。
【請求項２】
対物レンズの焦点面に共役な面に位置する複数の光源からなる光源アレイと、前記対物レンズの焦点面に共役な面にミラーアレイデバイスを配置する反射光学系と、を備えることを特徴とする共焦点顕微鏡。
【請求項３】
前記光源アレイは、発光波長の異なる複数の光源からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の共焦点顕微鏡。
【請求項４】
さらに、前記光源アレイの中から、発光させる前記光源を選択することにより、試料を照明する照明光の波長を変更する光源制御部を備えることを特徴とする請求項３に記載の共焦点顕微鏡。
【請求項５】
前記光源は、半導体発光素子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の共焦点顕微鏡。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の共焦点顕微鏡により、試料表面に形成されたパターンを観察して該パターンの外観検査を行うことを特徴とする外観検査装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の共焦点顕微鏡により、半導体ウエハ表面に形成されたパターンを観察して該パターンの外観検査を行うことを特徴とする半導体外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共焦点顕微鏡に関し、特に半導体ウエハ、フォトマスク、液晶表示装置等の半導体集積装置等の被検査物の表面を観察するための走査形共焦点顕微鏡、及びこれを用いた外観検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ、半導体メモリ用フォトマスク、液晶表示パネルなどにおいては、所定のパターンが繰返し形成される。そこで、光学顕微鏡を使用してパターンの光学像を捉え、隣接するパターン同士を比較することによりパターンの欠陥を検出することが行われている。比較の結果、２つのパターン間に差異がなければ欠陥のないパターンであり、差異があればいずれか一方のパターンに欠陥が存在すると判定する。また、以下の説明では、半導体ウエハ上に形成されたパターンの欠陥を検査する半導体ウエハ用外観検査装置を例として説明する。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、半導体メモリ用フォトマスクや液晶表示パネルなどの欠陥を検査する外観検査装置にも適用可能である。
【０００３】
このような、外観検査装置の光学顕微鏡には、下記特許文献１及びこれに対応する米国特許明細書である特許文献２に示されるような、共焦点顕微鏡が使用される。図１は、共焦点顕微鏡を使用する半導体ウエハ用外観検査装置の従来の概略構成例を示す図である。
図示するように、半導体ウエハ用外観検査装置は、図１に示すように、半導体ウエハ２を保持するステージ１と、光源１１と、光源１１からの照明光を通過させる微小ピンホールを多数備え多数の点光源を実現する第１ピンホールアレイ１２と、照明用レンズ１３と、第１ピンホールアレイ１２を通過する照明光を半導体ウエハ２表面の集光面に集光し、かつ半導体ウエハ２表面の光学像を投影する対物レンズ３と、対物レンズ３の投影光路中に設けられた半透鏡（ビームスプリッタ）１４と、対物レンズ３により投影された半導体ウエハ２表面の像をさらに後述のイメージセンサ４へ投影するレンズ２１と、第１ピンホールアレイ１２と共役な位置に設けられこの位置で焦点の合った光のみを通過させる微小ピンホールを多数備える第２ピンホールアレイ２２と、を有する共焦点顕微鏡１０を備える。
【０００４】
また、半導体ウエハ用外観検査装置は、第２ピンホールアレイ２２を通過した半導体ウエハ２表面の光学像を電気的な画像信号に変換する撮像装置（イメージセンサ）４と、イメージセンサ４から出力されたアナログ画像信号を処理して多値のデジタル画像データに変換する画像信号処理回路５と、デジタル画像データを処理してパターンの同一部分を比較し、欠陥を検出するデジタル画像データ処理回路６と、データ処理のために画像データを記憶する画像データメモリ７とを有する。
【０００５】
このような共焦点顕微鏡では、対物レンズ３によって点光源からの照明光が集光される焦点位置において半導体ウエハ２表面を照明し、第２ピンホールアレイ２２上に結像した反射光のみが、第２ピンホールアレイ２２上の各ピンホールを通過して撮像装置４に投影され、それ以外の光は排除されるため、ピンぼけや漏れ光などによるノイズがない鮮明な画像を得ることができる。
【０００６】
撮像装置４としては、２次元ＣＣＤ素子を使用したＴＶカメラなどを使用することも可能であるが、高精細の画像信号を得るためには１次元ＣＣＤ等のラインセンサを使用して、ステージ１を半導体ウエハ２に対して相対移動させ（走査して）、ステージ１を駆動する駆動パルス信号に同期して、画像信号処理回路５がラインセンサ４の信号を取り込んで画像を取得することが多い。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３２６５８７号公報
【特許文献２】米国特許第６，４２９，８９７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来の共焦点顕微鏡の構成では、対物レンズ３の視野の周辺領域の照明光量の低下により撮像装置４に投影される試料表面の光学像の周辺領域で光量の低下が発生しても、光量を部分的に増減することが出ないため、かかる周辺光量の低下を補うことができない、という問題がある。
【０００９】
さらに、共焦点顕微鏡の対物レンズ３の視野より大きな試料２表面を観察する場合には、対物レンズ３の視野を大きな試料２の表面上で走査させるが、試料２表面が、例えばパターン密度が大きく異なる複数領域を有すると、観察像の明度が走査位置によって大きく異なる。このような試料２を観察する場合には、対物レンズ３の視野の走査位置に応じて光源光量を逐次変化させ、観察像の明度を所定の範囲内に保つことが好ましいが、従来の共焦点顕微鏡では、高速で走査する対物レンズ３の視野位置に応じて光源光量を制御することが困難であった。
【００１０】
また、試料２表面が、例えば異なる複数の物質で形成される領域を有すると、物体の光学反射率はその物体の材質に依存するため、対物レンズ３の視野の走査位置に応じて照明光の波長を逐次変化させ、好適な反射率で照明することが好ましい。例えば、半導体回路の配線部分に使用される銅は、可視光域では反射率が高い性質を示すが、３５０ｎｍ付近の波長域で反射率が程度で反射率が低下する。しかし、従来の共焦点顕微鏡では、照明光の波長を変更する構成になっていなかった。
【００１１】
上記問題点に鑑み、本発明は、試料の観察像の周辺領域で生じる光量の低下を補うことが可能な共焦点顕微鏡を提供することを目的とする。また、光源光量を対物レンズ３の視野の走査位置に応じて逐次変化させることが可能な共焦点顕微鏡を提供することをも目的とする。さらに、照明光の波長を変化させることが可能な共焦点顕微鏡を提供することをも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明に係る共焦点顕微鏡は、上記の多数の点光源を複数の光源からなる光源アレイにより実現する。
すなわち、本発明に係る共焦点顕微鏡は、対物レンズの焦点面に共役な面に位置する複数の光源からなる光源アレイと、対物レンズの焦点面に共役な面に位置し光源アレイの各光源に対応する各位置にそれぞれ開口を有するピンホールアレイと、を備える。
【００１３】
本発明に係る共焦点顕微鏡は、ピンホールアレイに代えて、対物レンズの焦点面に共役な面にミラーアレイデバイスを配置する反射光学系を備えてもよい。
また、光源アレイを、発光波長の異なる複数の光源を含んで構成してもよく、この場合に共焦点顕微鏡には、光源アレイの中から発光させる光源を選択することにより、試料を照明する照明光の波長を変更する光源制御部を設けてもよい。
さらにまた、各光源は、発光ダイオードやレーザーダイオードなどの半導体発光素子を用いて実現することが可能である。
【００１４】
また、本発明に係る共焦点顕微鏡は、外観検査装置に設けられ、試料表面に形成されたパターンを観察して該パターンの外観検査を行うために使用可能である。さらにまた、本発明に係る共焦点顕微鏡は、半導体外観検査装置に設けられ、半導体ウエハ表面に形成されたパターンを観察して該パターンの外観検査を行うために使用可能である。
【発明の効果】
【００１５】
上記の多数の点光源を複数の光源からなる光源アレイにより実現することにより、個々の光源ごとに光量を調整して、試料の観察像の周辺領域で生じる光量の低下を補うことが可能となる。
また、各光源に半導体発光素子を使用することにより、光量の速やかな調整を行うことが可能となり、対物レンズ３の視野の走査位置に応じて光源光量を逐次変化させることを可能とする。
さらに、光源アレイを、発光波長の異なる複数の光源を含んで構成し、さらに光源アレイの中から発光させる光源を選択する光源制御部を備えることにより、照明光の波長を変化させることが可能となる。
このとき、ピンホールアレイに代えて対物レンズの焦点面に共役な面にミラーアレイデバイスを配置する反射光学系を備え、ミラーアレイデバイスに配列された多数ミラーのうち、光源制御部が選択して発光させる光源素子の位置に対応するミラーのみを、撮像装置の撮像面などの観察像の投影面に対物レンズからの投影光を反射する向きに制御し、他のミラーを他の方向に制御すれば、ピンホールアレイ中の各ピンホールと同様な効果を奏することが可能となる。
これにより、光源制御部が発光する光源素子を選択することにより光源の位置が変化しても、これに応じてミラーアレイデバイスの各ミラーの向きを制御して各ピンホールの位置を可変するピンホールアレイを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付する図面を参照して本発明の実施例を説明する。図２は、本発明の第１実施例に係る半導体ウエハ用外観検査装置の光学系部分を示す図である。図１に示した他の部分はここでは省略している。また、以下の説明では半導体ウエハ上に形成されたパターンの欠陥を検査する半導体ウエハ用外観検査装置を例として説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、半導体メモリ用フォトマスクや、液晶表示パネルなどの半導体装置を検査する外観検査装置にも広く適用可能である。
【００１７】
図２に示すように、本実施例の半導体ウエハ用欠陥検査装置は、半導体ウエハ２を保持するステージ１と、光源アレイ３０と、照明用レンズ１３と、光源アレイ３０からの照明光を半導体ウエハ２表面の集光面に集光し、かつ半導体ウエハ２表面の光学像を投影する対物レンズ３と、対物レンズ３の投影光路中に設けられた半透鏡（ビームスプリッタ）１４と、対物レンズ３により投影された半導体ウエハ２表面の像をさらに後述のイメージセンサ４へ投影するレンズ２１と、対物レンズ３の焦点面に共役な位置に設けられこの位置で焦点の合った光のみを通過させる微小ピンホールを多数備えるピンホールアレイ２２と、を備える。
【００１８】
光源アレイ３０は、その発光面にほぼ点光源である微小光源素子４０を多数２次元的に配列して備えており、対物レンズ３の焦点面に共役な位置に設けられている。
したがって、点光源である微小光源素子４０からの照明光は、対物レンズ３によって半導体ウエハ２表面に集光され、ここで反射する光のうち対物レンズ３の焦点位置で反射してピンホールアレイ２２上に結像する反射光のみが、ピンホールアレイ２２上の各ピンホールを通過して撮像装置４に投影される。これにより撮像装置４は、ピンぼけや漏れ光などによるノイズがない鮮明な画像を取得することが可能となる。
なお、微小光源素子４０として、発光ダイオードやレーザーダイオードなどの半導体発光素子を用いることが可能である。
【００１９】
イメージセンサ４にはＴＤＩ等の１次元ラインセンサを使用することが好適である。そしてステージ１を駆動し、半導体ウエハ２をイメージセンサ４に対して相対移動させ（走査して）、ステージ１を駆動するステージ制御部９６からの駆動パルス信号に同期して、画像信号処理回路５がラインセンサ４の信号を取り込んで画像を取得する。２次元ＣＣＤ素子を使用したＴＶカメラなどを使用することも可能である。
【００２０】
図３（Ａ）は、光源アレイ３０とその上に配置される多数の微小光源素子４０を示す図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の光源アレイ３０による多数の照明部分（スポット部分）８を生じる半導体ウエハ２を示す図であり、図３（Ｃ）は、ピンホールアレイ２２とそれに設けられる多数の微小ピンホール２３を示す図である。
なお、図３（Ａ）において、図中の白円は全て微小光源素子を示すが、図面の簡単のため微小光源素子４０ａ〜４０ｆのみに参照符号を付し他は省略する。同様に図３（Ｂ）において、図中の白円は全てスポット部分を示すが、スポット部分８ａ〜８ｆのみに参照符号を付し他は省略する。さらに図３（Ｃ）において、図中の白円は全て微小ピンホールを示すが、微小ピンホール２３ａ〜２３ｆのみに参照符号を付し他は省略する。
【００２１】
点光源の微小光源素子４０ａ〜４０ｆからの照明像は、半導体ウエハ２上においてそれぞれスポット部分８ａ〜８ｆの位置に結像し、これらの部分を照明する。
微小光源素子４０ａ〜４０ｆは、ステージ１の駆動により半導体ウエハ２がイメージセンサ４に対して図の矢印Ｓの方向に相対移動するときに、スポット部分８ａ〜８ｆが半導体ウエハ２上の観察領域の全てを走査するように配置される。例えば図３（Ａ）の配置例では、等間隔に配置された微小光源素子４０ａ〜４０ｆからなる素子列の方向を、これに対応するスポット部分８ａ〜８ｆの方向が半導体ウエハ２の走査方向Ｓと直交するように配置し、このような素子列をその延在方向と直交方向に等間隔に、かつ素子列の延在方向に関する位置が、等距離ずつ順次ずれるように配置する。
【００２２】
図３（Ｃ）に示すように、ピンホールアレイ２２には、対物レンズ３の焦点位置において半導体ウエハ２上を反射した微小光源素子４０ａ〜４０ｆからの照明光がそれぞれ結像する各結像位置２３ａ〜２３ｆに微小ピンホールを有しており、これら各位置に結像した光のみを撮像装置４へ通過する。
【００２３】
光源アレイ３０に配置される各光源は、それぞれ個別の微小光源素子４０からなるので、これらの光量を個別に増減することが可能である。したがって、例えば対物レンズ３の視野の周辺領域の照明光量が低下して、撮像装置４に投影される試料表面の光学像の周辺領域に光量低下が生じる際には、対物レンズ３の視野の周辺領域を照明する微小光源素子４０の光量を増加し、対物レンズ３の視野の中央領域を照明する微小光源素子４０の光量を減少させることも可能である。半導体ウエハ用欠陥検査装置には、このように光源アレイ３０の各微小光源素子４０の光量を個別に増減することが可能な光源制御部９５と、光源アレイ３０上の各位置に配置される各微小光源素子４０と、それぞれの発光光量とを関連付けるルックアップテーブルを記憶する記憶部９４とを備える。光源制御部９５は、記憶部９４に記憶されるルックアップテーブルを参照して、（例えば、微小光源素子４０が発光ダイオードやレーザーダイオードのような半導体発光素子であるときにはその駆動電流を増減して）各微小光源素子４０の発光光量を増減することが可能である。
【００２４】
さらに、微小光源素子４０が発光ダイオードやレーザーダイオードのような半導体発光素子であるときには、その駆動電流を増減することにより容易に光量を増減することが可能である。したがって、半導体ウエハ２表面に反射率の大きく異なる領域が含まれる場合に、光源制御部９５は、現在走査中の対物レンズ３の視野に捉えられている半導体ウエハ２表面上の領域の反射率に応じて微小光源素子４０の発光光量を逐次増減することも可能である。すなわち光源制御部９５は、対物レンズ３の視野の走査位置が反射率の低い領域内にあるときには発光光量を増加し、反対に、反射率の高い領域内にあるときには発光光量を減少する制御を行う。例えば、半導体ウエハ２表面に形成されるメモリセル領域は、パターン密度が高いため反射率が低く、一方ロジック回路領域や周辺回路領域（ペリフェラル領域）はパターン密度が低いため反射率が高い。
【００２５】
このように対物レンズ３の視野内にある半導体ウエハ２表面のパターンに応じて微小光源素子４０の光量を制御するために、本実施例の外観検査装置は、図２に示すようにコンピュータ等により実現可能な計算機９１と、半導体ウエハ２上の各位置に形成された各パターン領域の反射率、パターン密度、又はメモリセル領域、ロジック回路領域若しくは周辺回路領域であるか等を示す種別情報を示すパターンデータを入力する入出力部９３とを備える。
そして、記憶部９４は、入出力部９３から入力されたパターンデータを記憶し、光源制御部９５は、ステージ制御部９６から出力されるステージ１の位置情報に基づいて、ステージ１に載置される半導体ウエハ２上の各位置に形成されたパターン領域の反射率、パターン密度又は種別情報を記憶部６４から読み出し、この読み出された反射率、パターン密度又は種別情報に応じて微小光源素子４０の光量を逐次増減する。このとき、光源制御部９５は、上記ルックアップテーブルを同時に併用して、光源アレイ３０上の各位置に配置される各微小光源素子４０の光量を個別に制御することも可能である。
【００２６】
光源アレイ３０に、複数の異なる発光波長の微小光源素子４０を配置して、光源制御部９５が発光させる微小光源素子４０を発光波長毎に選択することにより、半導体ウエハ２を照明する照明光の波長を変更することも可能である。図４（Ａ）は、複数の異なる発光波長の微小光源素子４１ａ〜４１ｃを配置する光源アレイ３０を示す図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の光源アレイ３０の各微小光源素子の配置に対応して微小ピンホール２３を配置するピンホールアレイ２２を示す図である。
【００２７】
図４（Ａ）に示すように、光源アレイ３０は図３（Ａ）に示す光源アレイ３０と同様の配置方法で各微小光源素子４１ａ〜４１ｃをそれぞれ配置する複数の光源アレイ基板３１ａ〜３１ｃを備えている。そして、１つの光源アレイ基板内に配置される複数の微小光源素子どうしの発光波長は全て同じであるが、異なる光源アレイ基板３１ａと３１ｂ、３１ｂと３１ｃ、及び３１ａと３１ｃにそれぞれ配置される微小光源素子４１ａと４１ｂ、４１ｂと４１ｃ、及び４１ａと４１ｃ同士の発光波長は異なっている。
なお、図４（Ａ）において、各光源アレイ基板３１ａ〜３１ｃ内に示される白円は、全て微小光源素子４１ａ〜４１ｃをそれぞれ示すが、図面の簡単のためその１つのみに参照符号を付し他は省略する。同様に図４（Ｂ）において、図中の白円は全て微小ピンホール２３を示すが、その１つのみに参照符号を付し他は省略する。
【００２８】
そして、光源制御部９５は、発光させる微小光源素子４１ａ〜４１ｃを発光波長毎に（すなわち光源アレイ基板３１ａ〜３１ｃ毎に）切り替えることにより、半導体ウエハ２を照明する照明光の波長を変更する。また、光源制御部９５は複数の異なる発光波長で発光する微小光源素子４１ａ〜４１ｃを組み合わせて同時に発光するよう選択することも可能である。
【００２９】
図５（Ａ）は、複数の異なる発光波長の微小光源素子を配置する光源アレイ３０の他の実施例を示す図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の光源アレイ３０の各微小光源素子の配置に対応して微小ピンホールを配置するピンホールアレイ２２を示す図である。
図５（Ａ）に示す光源アレイ３０は、それぞれ微小光源素子４１ａ〜４１ｃの列を有する光源アレイ基板３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、…３８ａ、３８ｂ及び３８ｃを微小光源素子の列の延在方向に直角方向に並べて構成される。
なお、図５（Ａ）において、各光源アレイ基板３１ａ〜３８ａ内に示される白円は、全て微小光源素子４１ａを示し、各光源アレイ基板３１ｂ〜３８ｂ内に示される白円は、全て微小光源素子４１ｂを示し、各光源アレイ基板３１ｃ〜３８ｃ内に示される白円は、全て微小光源素子４１ｃを示すが、図面の簡単のためその１つのみに参照符号を付し他は省略する。同様に図５（Ｂ）において、図中の白円は全て微小ピンホール２３を示すが、その１つのみに参照符号を付し他は省略する。
【００３０】
各光源アレイ基板３１ａ、３２ａ、…３７ａ及び３８ａには、発光波長の等しい微小光源素子４１ａが等間隔に並べて列状に配置され、各光源アレイ基板３１ｂ、３２ｂ、…３７ｂ及び３８ｂには、発光波長の等しい微小光源素子４１ｂが等間隔に並べて列状に配置され、各光源アレイ基板３１ｃ、３２ｃ、…３７ｃ及び３８ｃには、発光波長の等しい微小光源素子４１ｃが等間隔に並べて列状に配置される。そして、微小光源素子４１ａと４１ｂ、４１ｂと４１ｃ、及び４１ａと４１ｃ同士の発光波長は異なっている。
【００３１】
そして、各光源アレイ基板３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、…３８ａ、３８ｂ及び３８ｃは、光源アレイ基板グループ３１〜３８を構成し、光源アレイ基板３１ａ、３１ｂ、３１ｃはグループ３１に、光源アレイ基板３２ａ、３２ｂ、３２ｃはグループ３２に、光源アレイ基板３３ａ、３３ｂ、３３ｃはグループ３３に、光源アレイ基板３４ａ、３４ｂ、３４ｃはグループ３４に、光源アレイ基板３５ａ、３５ｂ、３５ｃはグループ３５に、光源アレイ基板３６ａ、３６ｂ、３６ｃはグループ３６に、光源アレイ基板３７ａ、３７ｂ、３７ｃはグループ３７に、光源アレイ基板３８ａ、３８ｂ、３８ｃはグループ３８に属する。
【００３２】
同じグループに属する光源アレイ基板３１ａ〜３１ｃ、３２ａ〜３２ｃ、…３８ａ〜３８ｃ同士では、その上に配置される微小光源素子４１の列は、その延在方向に関する位置が等しく配置されているが、異なるグループに属する光源アレイ基板３１ａ〜３８ａ、３１ｂ〜３８ｂ、３１ｃ〜３８ｃ同士では、図３（Ａ）に示す各光源素子列同士の関係と同様に、その上に配置される微小光源素子４１の列が、その延在方向に関する位置が等距離ずつ順次ずれるように配置する。
【００３３】
図４（Ａ）に示す光源アレイ３０の場合と同様に、光源制御部９５は、発光させる微小光源素子４１ａ〜４１ｃを発光波長毎に（すなわち光源アレイ基板３１ａ〜３１ｃ毎に）切り替えることにより、半導体ウエハ２を照明する照明光の波長を変更する。また、光源制御部９５は複数の異なる発光波長で発光する微小光源素子４１ａ〜４１ｃを組み合わせて同時に発光するよう選択することも可能である。
【００３４】
図４（Ａ）及び図５（Ａ）のように光源アレイ３０を構成することにより、半導体ウエハ用欠陥検査装置は、半導体ウエハ２を照明する照明光の発光波長を変更することができる。したがって、例えば半導体ウエハ２表面に、異なる複数の物質でパターンが形成される場合に、対物レンズ３の視野の走査位置に存在するそれぞれの物質の光学反射率に応じた発光波長で発光する微小光源素子４１ａ〜４１ｃを選択して発光させることにより、好適な反射率で照明することが可能となる。
そのために、入力部９３に入力され記憶部９４に記憶されるパターンデータに、半導体ウエハ２上の各領域にパターンの形成物質又はその領域を照明するために好適な照明光の波長に関する情報を含めておき、光源制御部９５は、ステージ制御部９６から出力されるステージ１の位置情報に基づき、対物レンズ３の視野内にあるパターンに関するパターンデータを記憶部６４から読み出し、そのデータに適合する微小光源素子４１ａ〜４１ｃを選択して発光させる。
このとき、光源制御部９５は、上記ルックアップテーブルを同時に併用して、光源アレイ３０上の各位置に配置される各微小光源素子４０の光量を個別に制御することも可能であり、上述のように、対物レンズ３の視野内にあるパターンに応じて微小光源素子４０の発光光量を増減することも併せて可能である。
【００３５】
図６は、本発明の第２実施例に係る半導体ウエハ用外観検査装置の光学系部分を示す図である。本実施例は、図２の本発明の第１実施例の半導体ウエハ用外観検査装置におけるピンホールアレイ２２に代えて、対物レンズ３の焦点面に共役な面にミラーアレイデバイス５０を配置する反射光学系を備える。
ミラーアレイデバイス５０の表面（反射面）には非常に微細な微少ミラー素子５１が多数敷き詰められており、これら多数の微少ミラー素子５１毎にその反射角度を制御することが可能である。このようなミラーアレイデバイス５０として、テキサス・インスツルメンツ社のディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ：Digital Micromirror Device）（商標）を使用することが可能である。
【００３６】
そして、例えば図３（Ａ）を参照して上記説明した光源アレイ３０を使用する場合、ミラーアレイデバイス５０の各微少ミラー素子５１のうち、図３（Ｃ）を参照して上記説明したピンホールアレイ２２の微小ピンホール２３のそれぞれ孔の領域に対応する領域に配置される微少ミラー素子５１のみを、投影レンズ２１を介して投影される半導体ウエハ２の像が、投影レンズ２４を介してイメージセンサ４の撮像面に反射する向きに制御し、他の微少ミラー素子５１は他の方向に制御する。これによりミラーアレイデバイス５０は、ピンホールアレイ２２と同様な効果を奏することが可能となる。
【００３７】
同様に、図４（Ａ）及び図５（Ａ）を参照して上記説明した光源アレイ３０を使用する場合も、それぞれ図４（Ｂ）及び図５（Ｂ）を参照して上記説明したピンホールアレイ２２の微小ピンホールに対応する領域に配置される微少ミラー素子５１を、投影される半導体ウエハ２の像が、イメージセンサ４の撮像面に反射する向きに制御し、他の微少ミラー素子５１は他の方向に制御して、ピンホールアレイ２２と同様な効果を奏することが可能となる。
【００３８】
特に、図５（Ａ）を参照して上記説明した光源アレイ３０を使用する場合には、ミラーアレイデバイス５０を備えることにより、同じ光源アレイ基板グループに属する異なる発光波長の微小光源素子４１ａ〜４１ｃ同士の配置間隔を、ピンホールアレイ２２の微小ピンホール２３同士の配置間隔よりも小さく設けることが可能となる。
【００３９】
すなわち、ピンホールアレイ２２の微小ピンホール２３は、隣りの微小ピンホール２３周辺領域に投影される焦点の合っていない光線を通過させてしまい撮像画像に悪影響を避けるために、隣接する微小ピンホール２３同士をそのピンホール径の約４倍以上離隔して設ける必要がある。微小光源素子の配置間隔もこの微小ピンホールの配置間隔と同様に設けられている。
そして、図５（Ｂ）に示すピンホールアレイ２２では、全ての微小光源素子４１ａ〜４１ｃに対応する全ての微小ピンホール２３が常に開口しているので、同じ光源アレイ基板グループに属する異なる発光波長の微小光源素子４１ａ〜４１ｃの配置間隔をピンホール径の約４倍未満に狭めると、これに伴い微小ピンホール２３の配置間隔が狭まり隣接微小光源素子同士で影響を及ぼすことになる。したがって、同じ光源アレイ基板グループに属する異なる発光波長の微小光源素子４１ａ〜４１ｃの配置間隔を狭めることができない。
【００４０】
そこで、異なる発光波長の微小光源素子４１ａ〜４１ｃを同時に発光させずに発光波長毎に異なるタイミングで発光させ、発光させた微小光源素子の位置に対応する微少ミラー素子５１のみを、投影される半導体ウエハ２の像が、イメージセンサ４の撮像面に反射する向きに制御する。
こうすることにより、例えば、各光源アレイ基板グループ３１〜３８内のある発光波長の微小光源素子４１ａが発光しているときには、ミラーアレイデバイス５０の反射面上にこれら微小光源素子４１ａの位置に対応する位置にのみイメージセンサ４の撮像面への反射面を形成させ、他の発光波長の微小光源素子４１ｂ及び４１ｃの位置に対応する位置には形成させないことが可能となる。
したがって、同じ光源アレイ基板グループに属する異なる発光波長の微小光源素子４１ａ〜４１ｃの配置間隔を狭めても、イメージセンサ４の撮像面への反射面を形成させる領域同士の間隔を従来のピンホール２３の径に比べて、十分に大きく設けることが可能となる。
【００４１】
同じ光源アレイ基板グループに属する異なる発光波長の微小光源素子４１ａ〜４１ｃの配置間隔を狭めて設置可能とすることにより、光源アレイ３０の寸法を節約することが可能となり、半導体ウエハ２の走査距離も短くすることが可能となるため検査時間の節約に資する。
【００４２】
本発明の第２実施例に係る半導体ウエハ用外観検査装置を用いた場合の各微小光源素子４１ａ〜４１ｃの制御方法は、上述の第１実施例に係る半導体ウエハ用外観検査装置と同様であるため記載を省略する。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、共焦点顕微鏡、特に半導体ウエハ、フォトマスク、液晶表示装置等の半導体集積装置等の被検査物の表面を観察するための走査形共焦点顕微鏡、及びこれを用いた外観検査装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】共焦点顕微鏡を使用する半導体ウエハ用外観検査装置の従来の概略構成例を示す図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る半導体ウエハ用外観検査装置の光学系部分を示す図である。
【図３】（Ａ）は、光源アレイとその上に配置される多数の微小光源素子を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の光源アレイによる多数のスポット部分を生じる半導体ウエハを示す図であり、（Ｃ）は、ピンホールアレイとそれに設けられる多数の微小ピンホールを示す図である。
【図４】（Ａ）は、複数の異なる発光波長の微小光源素子を配置する光源アレイを示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の光源アレイの各微小光源素子の配置に対応して微小ピンホールを配置するピンホールアレイを示す図である。
【図５】（Ａ）は、複数の異なる発光波長の微小光源素子を配置する光源アレイの他の実施例を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の光源アレイ３０の各微小光源素子の配置に対応して微小ピンホールを配置するピンホールアレイを示す図である。
【図６】本発明の第２実施例に係る半導体ウエハ用外観検査装置の光学系部分を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１    ステージ
２    半導体ウエハ
３    対物レンズ
４    撮像装置
１３、２１    レンズ
１４    半透鏡１４
２２    ピンホールアレイ
３０    光源アレイ
４０    微小光源素子
【図１】
2006071784.tif 000003
【図２】
2006071784.tif 000004
【図３】
2006071784.tif 000005
【図４】
2006071784.tif 000006
【図５】
2006071784.tif 000007
【図６】
2006071784.tif 000008