(57)【要約】本発明は物体（２）を検査するための装置及び方法に関し、結像光学系（３）に対して形成されている明視野・光源（５）の明視野・照明光線路（４）と、結像光学系（３）に対して形成されている暗視野・光源（７）の暗視野・照明光線路（６）とを用いるもので、物体（２）は結像光学系（３）を用いて少なくとも１つの検知器（８）上に結像可能であり、更に物体（２）は両方の光源（５、７）により同時に照明されている。手間と費用のかかるフィルタ処理を伴わずに明視野画像と暗視野画像の同時検知のために、物体（２）を検知するための本発明に従う装置及び方法は、暗視野照明のために用いられる光がパルス化されていること、及び、暗視野照明のために用いられる光のパルス強度が、パルス間隔に関連付けられた強度であって明視野照明のために用いられる連続光の強度より、少なくとも１オーダー分、大きいこと。
2005536732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像光学系（３）に対して形成されている明視野・光源（５）の明視野・照明光線路（４）と、結像光学系（３）に対して形成されている暗視野・光源（７）の暗視野・照明光線路（６）と有する、物体（２）を検査するための装置であって、物体（２）が結像光学系（３）を用いて少なくとも１つの検知器（８）上に結像され、更に物体（２）が両方の光源（５、７）により同時に照明されている、前記装置において、
暗視野照明のために用いられる光がパルス化されていること、及び、暗視野照明のために用いられる光のパルス強度が、パルス間隔に関連付けられた強度であって明視野照明のために用いられる連続光の強度より、少なくとも１オーダー分、大きいことを特徴とする装置。
【請求項２】
暗視野照明のために用いられる光のパルス強度が、パルス間隔に関連付けられた強度であって明視野照明のために用いられる連続光の強度より、１０倍から１００００倍、大きいことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
暗視野・光源（７）がパルス化された光を放出することを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
暗視野・光源（７）が連続光を放出し、この連続光が、少なくとも１つの光学構成部材（１３）を用いて個々のパルスに分割可能であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
光学構成部材（１３）が、シャッター、回転式シャッターホイール、電子光学変調器、又は音響光学変調器を有す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装置。
【請求項６】
検知器（８）及び／又は検知システム（１６）の読出スタンバイ及び／又は評価スタンバイが、暗視野照明のために用いられる光のパルス列と同期されていて、好ましくは、暗視野・光源（７）のパルス列信号、又は、光学構成部材（１３）の制御信号に基づいてであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
同期のために遅延回路（１８）が設けられていることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
明視野・照明光線路（４）の光学軸線（２５）が、検査すべき物体（２）の表面（２６）に対して実質的に垂直に立っている、又は、結像光学系（３）の物体面に対して実質的に垂直に立っていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
物体（２）と検知器（８）の間で延在する検知光線路（９）の光学軸線（２７）が、検査すべき物体（２）の表面（２６）に対して実質的に垂直に立っている、又は、結像光学系（３）の物体面に対して実質的に垂直に立っていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
暗視野・照明光線路（６）の光学軸線（２８）が、少なくとも部分的に、明視野・照明光線路（４）の光学軸線（２５）と同軸に及び／又は検知光線路（９）の光学軸線（２７）と同軸であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
暗視野・照明光線路（６）の光学軸線（２８）が、明視野・照明光線路（４）の光学軸線（２５）に対して及び／又は検知光線路（９）の光学軸線（２７）に対して５度と９０度の間の角度（２９）を有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
明視野・光源（５）が、白色光源、好ましくは直流ランプとして形成されていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
暗視野・光源（７）が、キセノン・フラッシュランプ、レーザ、又は、ＬＥＤ（Light-Emitting-Diode）又はＬＥＤ装置として形成されていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
検知器（８）がＣＣＤ・カメラとして形成されていることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
制御コンピュータとの連結が成されていて、この制御コンピュータが、好ましくは記憶ユニットを有し、この記憶ユニット上に、検知された物体データが保存可能であることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
物体（２）を検査するための方法であって、物体（２）が、一方では明視野照明のための明視野・光源（５）を用い、他方では暗視野照明のための暗視野・光源（７）を用いて同時に照明され、更に物体（２）が結像光学系（３）を用いて少なくとも１つの検知器（８）上に結像され、好ましくは請求項1〜１６のいずれか一項に記載の装置を稼動させるための前記方法において、
暗視野照明のために用いられる光がパルス化され、暗視野照明のために用いられる光のパルス強度が、パルス間隔に関連付けられた強度であって明視野照明のために用いられるパルス化されていない光の強度より、少なくとも１オーダー分、大きいことを特徴とする方法。
【請求項１７】
物体検査が自動的に実行されることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
装置（１）が、物体（２）を位置決めするポジショニングシステム（３０）と連結されていること、及び、ポジショニングシステム（３０）を用い、選択された物体領域が、自動的に検査位置に位置決めされることを特徴とする、請求項１６又は１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体（対象）を検査するための装置及び方法に関し、これは、結像光学系に対して形成されている明視野・光源の明視野・照明光線路と、結像光学系に対して形成されている暗視野・光源の暗視野・照明光線路とを用いるもので、この際、物体は結像光学系を用いて少なくとも１つの検知器上に結像され、更にこの際、物体は両方の光源により同時に照明されている。
【背景技術】
【０００２】
前記の形式の機器は以前から知られている。特に光学検査技術では平坦な基板（サブストレート）上の複雑な構造物（パターン）が画像フィールドごとに検査される。このことは中でも半導体産業においてマスクとウェーハにおける構造化された表面を光学的に調べる場合がそうである。この際には例えば現存する欠陥が検知又は分類されるべきである。欠陥としては、例えば、埃の粒、レジスト内の気泡、ウェーハ上のレジスト残留物、エッジの穴、又は引っかき傷などが発生し得る。
【０００３】
装置としては、例えば、ケーラー明視野照明を用いた顕微鏡が用いられ得る。つまり、顕微鏡対物レンズに対し、即ち結像光学系及び場合により有効な検知器面に対し、ケーラー照明により明視野照明が形成されている。顕微鏡において暗視野照明は、周知の方式で、例えば暗視野・顕微鏡対物レンズを使用することにより実現され得る。そのような対物レンズにおいて、暗視野照明のために用いられる光は、明視野結像のための結像光学系と、鏡が備え付けられて形成されている対物レンズハウジングとの間で、その光が、明視野結像のための結像光学系の開口数以外に位置する角度領域或いは開口領域内で物体に当たるように案内される。明視野・照明光線路或いは暗視野・照明光線路を固定するためには、場合により、検知器の有効な検知面、或いは、物体と検知器の間に延在する全検知光線路が考慮されなくてはならず、このことは、特に、明視野・照明光線路の開口領域及び暗視野・照明光線路の開口領域が互いにほぼ境を接している場合にである。
【０００４】
経験に従い、高くされた及び深くされた構造物を明視野照明だけにより検知することは不可能である又は限られた範囲内だけで可能である。この理由から、追加的な検査を実施することへと推移され、この追加的な検査は、装置内に設けられている暗視野照明を使って行われる。この照明方式は、特に、高くされた及び深くされた構造物の検知に適していて、この際、これらの構造物は欠陥のある構造物に係るものであり得る。暗視野照明において平面的な構造物は不可視のままである。それに対し、高くされた構造物は、コントラストに富み、明るい線として暗いバックグラウンド上に現われる。これらの線内の不均一性は可能な欠陥を指摘する。
【０００５】
特許文献１からは同時の明視野照明及び暗視野照明のための方法が知られていて、この照明では、両方の光線束のうちの少なくとも一方が、色を介し、即ち光の波長を介し、又は偏光を介し、又は変調を介し、即ち振幅変調又は周波数変調を介し、コーディングされている。明視野画像を暗視野画像から分離することは、対応的なフィルタ又は検知装置を用いて行われる。
【０００６】
更に、特許文献２、特許文献３、及び特許文献４からは、顕微鏡用の照明装置が知られていて、これらの照明装置では、明視野照明と暗視野照明の間が選択的に切り換えられ得る。この際、同時の明視野・暗視野・照明は意図されていない。
【０００７】
特許文献５からは、２つの光源を有する、組み合わされた明視野・暗視野照明が知られていて、この照明では明視野照明から暗視野照明への切り換えが機械的な閉具（シャッター）を介して行われ、これらの閉具は各々の光源に割り当てられている。この際、両方の照明方式が同時に使用されることも意図されている。即ち両方のシャッターが開かれている。しかしこのモードでは暗視野画像が明視野画像により覆われるように照らされ、それにより、両方の照明モードを用いた物体の同時検知は不可能である。
【０００８】
従って、従来技術から知られている照明システムは、同時の明視野・暗視野照明に適していないか、又は、両方のモードにおける同時照明が確かに可能であるが、それにより獲得される画像は使用可能なものではなく又は多大な手間と費用をもってのみ互いに分離されるものである。
【０００９】
【特許文献１】独国特許出願公開第19903486A1号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第2021784号明細書
【特許文献３】独国特許発明第2331750C3号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第3714830A1号明細書
【特許文献５】欧州特許第0183946B1号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の基礎となる課題は、明視野画像と暗視野画像の同時検知が可能であるように、物体を検査するための装置及び方法を提示及び構成することであり、この際、手間と費用のかかるフィルタ処理は排除されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
物体を検査するための本発明に従う装置は前記の課題を特許請求項１に記載した措置により解決する。それによれば、物体を検査するための本発明に従う装置は、暗視野照明のために用いられる光がパルス化（脈動）されていること、及び、暗視野照明のために用いられる光のパルス強度が、パルス間隔に関連付けられた強度であって明視野照明のために用いられる連続光の強度より、少なくとも１オーダー分（１桁分）、大きいことにより特徴付けられている。
【００１２】
本発明に従い、先ず、明視野照明及び暗視野照明における光効率が極めて異なっていることが認識された。つまり、明視野照明では、ほぼ、物体にて反射された光だけが検知され、それに対し、暗視野照明では、ほぼ、物体にて散乱された光だけが検知される。従って、同時検知時の強度比率は極めて異なっていて、例えば１００：１又は１０００：１である。それにより本発明に従う方式では、暗視野照明のために用いられる光のパルス強度が、パルス間隔に関連付けられた強度であって明視野照明のために用いられる連続光の強度より、少なくとも１オーダー分、大きく選択されていて、つまり、物体における或いは結像システムの物体面内における両光源の光の強度比率に関してである。それにより、特に有利にも、暗視野照明により物体にて散乱された光の強度が、明視野照明により物体にて反射された光の強度に対して比較可能又は少なくとも同じオーダー内にあり、その結果、１つ又は複数の検知器の特性、例えばダイナミックレンジに対し、より高い要求が定められる必要がない。
【００１３】
更に本発明に従う方式では暗視野照明のために用いられる光がパルス化（脈動）されている。従って、厳密に見ると、両方の光源による同時照明は、パルス化されている暗視野・光源の光が物体を照明する場合にのみ提供されている。それにより、特に有利なことであるが、照明光線路内にシャッターを設ける必要がなく、その理由は、準連続的に明視野照明だけか又は同時の明視野・暗視野照明が存在するためである。それ故、検知器を用い又は検知器を有する検知システムを用い、連続的に物体画像データが検知され得て、この際、照明条件の時間的な順序に応じ、物体の明視野・画像だけが、更には物体の暗視野・画像を伴う明視野・画像が検知或いは評価され得る。基本的に暗視野・光源のパルス繰返周波数は検知器の読出特性曲線に適合され得る。
【００１４】
暗視野・光源としては、提供すべきその光出力が、連続稼動において、明視野照明のために連続稼動される光源の１０倍又は１０００倍も高いものである必要のないという光源が使用され得る。暗視野・光源により提供すべき光出力は個々のパルスの出力に関するものである。この光出力は、本発明に従い、パルス間隔に関連付けられた強度であって明視野照明のために用いられる連続光の強度より、少なくとも１オーダー分、大きく選択されなくてはならない。暗視野・光パルスのこの高強度により、初めて、明視野照明が同時に行われ、物体の暗視野・画像が、追加的なフィルタ又は類似する分離検知装置を用いずに直接的に記録画像から検知可能である。それに対し、周知の装置では、暗視野・画像を明視野・画像から分離するために、追加的なフィルタ、復調手段などが常に必要であった。暗視野・光源として使用され得る適した光源は、有利にも、品数が多く部分的には低価格で市場で入手することができる。例えば、キセノン・フラッシュランプ、レーザ、又はＬＥＤなどが暗視野・光源として使用され得る。
【００１５】
具体的には、暗視野照明のために用いられる光のパルス強度は、パルス間隔に関連付けられた強度であって明視野照明のために用いられる連続光の強度より、１０倍から１００００倍、大きい。特に、物体にて散乱された光の強度は物体の特性或いは物体表面の特性に依存するので、両方の光源の強度比率は、例えば半導体産業用のマスクのために、検査すべき物体、特に検査すべき物体の種類に依存して選択され得る。最終的に、明視野照明のために連続的に作動する明視野・光源の強度は、検知器或いは検知システムを用いてこの際に最善のコントラストが達成可能であるように選択される。次いで、パルス化されている暗視野・光源の強度は、暗視野照明時に同様に最善のコントラストが達成可能であり、異なる照明モードにおいて検知される両方の画像データが互いに相対的に最善の強度比率を有するように選択される。
【００１６】
装置において可能な実施形態では暗視野・光源がパルス化された光を放出する。これは、パルス化された稼動だけで作動する光源に係るものである。また選択的に、暗視野・光源が連続光を放出すること、又は、明視野照明のための明視野・光源の部分光線が暗視野・照明光線路のために分断（デカップル）されることも意図され得る。この際、連続光は、少なくとも１つの光学構成部材を用いて個々のパルスに分割される。この光学構成部材としては、シャッター、回転式シャッターホイール、電子光学変調器、又は音響光学変調器などがあり、この際、この光学構成部材は暗視野・照明光線路内に配設されている。
【００１７】
極めて特に有利な実施形態では検知器及び／又は検知システムの読出スタンバイ及び／又は評価スタンバイが、暗視野照明のために用いられる光のパルス列と同期されている。この措置により、一方では検知器及び／又は検知システムの特性が目下支配的である照明条件に適応され得て、その結果、有利には例えば検知器の過度制御（過度挽向）が充分に防止され得る。他方ではこの措置により各々の照明モードの画像データが、検知システム及び／又は検知システムに後接続されている評価システムを使い、個々の照明モードに割り当てられ得て、それにより的を絞った適切な画像データ評価が行われ得て、この画像データ評価は、検知された画像の各々の特徴を考慮している。
【００１８】
具体的に、同期は、暗視野・光源のパルス列信号に基づき、又は、光学構成部材の制御信号に基づいて行われ得る。パルス化されている暗視野・光源が、光パルスが放出される場合に対応するトリガ信号を出力するトリガ出力を有する場合、この信号が検知器或いは検知システムの同期のために利用され得る。これに対して選択的に、例えば、同期は、暗視野・光源から溶暗され且つフォトダイオードへと案内される部分光線に基づき、暗視野・光源のパルス列を検知することにより可能である。この際、このフォトダイオードの出力信号は同期のために利用され得る。暗視野・光源として連続的に作動する光源が使用される場合で、個々のパルスへのこの光の分割が光学構成部材を用いて行われる場合には、検知器及び／又は検知システムのための同期信号として光学構成部材の制御信号が用いられる。更に同期のためには遅延回路が設けられ得て、この遅延回路を用い、例えば電子的な走行時間差又は時間的なオフセットが比較可能である。
【００１９】
有利な実施形態において明視野・照明光線路の光学軸線は、検査すべき物体の表面に対して実質的に垂直に立っている、又は、結像光学系の物体面に対して実質的に垂直に立っている。この条件は、例えば顕微鏡の形式で形成されている検査システムにおいて、この顕微鏡がケーラー照明システムを有することにより満たされていて、その理由は、この際、明視野・照明光線路の光学軸線が結像光学系の物体面に対して実質的に垂直に立っているためである。検査システムを用いて実質的に平面的な表面構造物を有する物体を検査しなくてはならない場合、つまり半導体産業用のウェーハ又はマスクであるが、検査すべき物体は、合目的には、その表面が明視野・照明光線路の光学軸線に対して垂直に配設されているように指向付け及び／又は位置決めされ得る。半導体産業用の少なくとも部分的に透明なマスクを検査する場合、透過光モードにおける明視野照明も想定可能であり、この際には同様に明視野・照明光線路の光学軸線が検査すべき物体の表面に対して実質的に垂直に立っている。
【００２０】
他の実施形態において物体と検知器の間で延在する検知光線路の光学軸線は検査すべき物体の表面に対して実質的に垂直に立っている。その点においてこのことは例えば通常の顕微鏡において設けられているように検知光線路の配置構成に係るものである。従って、明視野・照明光線路は、例えば検知光線路とオーバーラップする或いは同軸に延在する。
【００２１】
暗視野・照明光線路の光学軸線は、少なくとも部分的に、明視野・照明光線路の光学軸線と同軸に及び／又は検知光線路の光学軸線と同軸に配設されている。このことは、顕微鏡として形成されている検査機器において暗視野対物レンズが使用される場合に特にそうであり、この際、両方の光源の照明光線路は、例えば特許文献５から知れられているものと類似して配設され得る。
【００２２】
有利な実施形態において暗視野・照明光線路の光学軸線は明視野・照明光線路の光学軸線に対して及び／又は検知光線路の光学軸線に対して５度と９０度の間の角度を有する。この際、例えば、特許文献１の図５から知られている配置構成に係るものであり、つまり暗視野・照明光線路は言わば物体側で顕微鏡対物レンズを通り過ぎる。この際、極めて特に有利には、暗視野・照明光線路の光学軸線と明視野・照明光線路の光学軸線の間の角度は、暗視野照明を用いて記録される画像の検知時に最善の結果が達成されるように調節され得る。従って角度調節は、検知すべき物体構造物に依存して変更され得る。このことは例えば暗視野・照明光線路の光学構成要素により達成され得て、場合により、暗視野照明の照明開口（照明アーパチュア）によっても変更され、従って検知すべき物体構造物に対して他の適合が行われ得る。
【００２３】
基本的に、明視野・光源及び／又は暗視野・光源の光がコーディングを有することが想定可能である。この際、特許文献１から知られている技術が本発明に従う装置と組み合わされる。それにより、状況により、例えば、パルス化されている暗視野・光源の光が４８８ｎｍの波長を有し、明視野・光源の光が３６５ｎｍの波長を有し、検知器がカラー・ＣＣＤ・カメラを含んでいる場合、画像データ評価において長所が得られる。その際、検知された画像データは、データ評価において、色情報に関しても各々の照明モードに割り当てられ得る。極めて一般的に、コーディングは、偏光、振幅変調、周波数変調、パルス周波数変調により、及び／又は、波長又は波長領域の選択により形成され得る。
【００２４】
明視野・光源としては白色光源が用いられ得て、好ましくは直流ランプである。通常、半導体産業用のウェーハ及びマスクを検査するための検査装置には、キセノンランプ、水銀・高圧ランプ、又は、直流稼動における他のアークランプが使用され、この際、対応するカラーフィルタ又は反射フィルタが、光源の放射スペクトルの波長を除いて全ての波長を除去し得て、この光源は、その後、物体照明のために使用される。同様にレーザやＬＥＤ（Light-Emitting-Diode）も想定可能であり、これらは連続光を放出する。
【００２５】
暗視野・光源は、キセノン・フラッシュランプ、レーザ、ＬＥＤ或いはＬＥＤ装置として形成され得て、この際、暗視野・光源はパルス化されている光を放出する。使用すべき暗視野・光源のパルスのパルス継続時間は、通常、１ｍｓから０.０１ｍｓに至るまでの領域内に位置するが、好ましくは０.１ｍｓである。個々のパルスのパルス出力は、典型的には１ワットのオーダー内に位置する。
【００２６】
検知器は、好ましい実施形態においてＣＣＤ・カメラであり、この際、モノクローム・ＣＣＤ・カメラ及び／又はカラー・ＣＣＤ・カメラが使用され得る。モノクローム・ＣＣＤ・カメラでは一般的にカラー・ＣＣＤ・カメラよりも位置分解能が大きい。特に、高い位置分解能が要求されている、検査装置では、及び、半導体産業のウェーハ及びマスクの座標を検査或いは測定するための座標・測定装置では、好ましくはモノクローム・ＣＣＤ・カメラが使用される。特にＣＣＤ・カメラ制御装置は、暗視野・光源のパルス列信号と、ＣＣＤ・カメラの検知特性或いは読出特性に関して同期され得る。
【００２７】
基本的に、本発明に従う装置は制御コンピュータと連結されている。この制御コンピュータは、通常、自動的に検査すべき複数の物体の自動画像データ記録を制御するだけでなく、記憶ユニットをも有し、この記憶ユニット上において、検知された物体データ又は摘出された測定結果が保存及び／又は評価される。
【００２８】
方法に関する観点において冒頭に掲げた課題は特許請求項１７に記載した特徴により解決される。それに従うと、物体を検査するための方法において、物体が、一方では明視野照明のための明視野・光源を用い、他方では暗視野照明のための暗視野・光源を用いて同時に照明され、更に物体が結像光学系を用いて少なくとも１つの検知器上に結像される。物体を検査するための本発明に従う方法は、暗視野照明のために用いられる光がパルス化（脈動）され、この際、暗視野照明のために用いられる光のパルス強度が、パルス間隔に関連付けられた強度であって明視野照明のために用いられるパルス化されていない光の強度より、少なくとも１オーダー分（１桁分）、大きいことにより特徴付けられている。
【００２９】
好ましくは、特許請求項１〜１６のいずれか一項に記載の装置を稼動するために本発明に従う方法が使用される。これに関しては反復を回避するために本明細書の上記部分が参照とされる。
【００３０】
極めて特に有利な方式では物体検査が自動的に行われる。つまり、本装置に付設されている制御コンピュータ上でプログラムが実行され得て、それにより物体において異なって予め定められている領域が検知される。そのために本装置はポジショニングシステムと連結され得て、このポジショニングシステムは、物体を結像光学系に対して相対的に位置決めし、好ましくは同様に制御コンピュータにより駆動され得る。更に、例えば積載ロボットを介し、複数の物体を自動的に本装置に供給し、物体ごとに各々領域ごとに完全自動で検知することが想定可能である。更にこの制御コンピュータはプログラムモジュールを含み得て、このプログラムモジュールを用い、検知された画像データが、各々の物体における可能な欠陥に関して評価され得る。この際、一般的にデジタル画像処理の方法が使用され得て、この際、検知された物体領域を周知の校正物体と比較することが意図され得る。認識された欠陥のドキュメンテーション或いはプロトコル化のために、各々の物体における対応した画像領域、或いは、それらの座標だけが、制御コンピュータの記憶ユニット上に保存され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の内容を有利な方式で更に構成する及び他に構成するという様々な可能性が存在する。それには、一方では特許請求項１及び１７に従属する特許請求項が参照とされ、他方では図面を用いた本発明の有利な実施形態の以下の説明が参照とされる。図面を用いた本発明の有利な実施形態の説明との関連では、本発明の内容において一般的に有利な更なる構成と他の構成が説明される。
【実施例１】
【００３２】
図１及び図２は、物体（対象）２を検査するための装置１を概要図として示している。この装置１は光学検査装置に係るものであり、この光学検査装置を用い、半導体産業用のマスク及びウェーハが特に欠陥に関して調べられ得る。この装置１は、結像光学系３に対して形成されている明視野・光源５の明視野・照明光線路４を有する。結像光学系３に対しては更に暗視野・光源７の暗視野・照明光線路６が設けられている。物体２は結像光学系３を用いて検知器８上に結像され、この際、検知光線路９は物体２から検知器８へと延在している。物体２は両方の光源５及び７により同時に照明される。
【００３３】
本発明に従い、暗視野照明のために用いられる暗視野・光源７の光はパルス化（脈動）されている。図３ａには、時間ｔの関数とし、任意の単位において、両方の光源５及び７の光強度の対数（ｌｇ Ｉ）の概要的なグラフが示されている。この際、時間的な強度経過は、物体２のところにある両方の光源５及び７の光の照明強度経過に関するものである。便宜上、暗視野・光源７の１つの光パルスだけの時間的な強度経過１０が示されている。明視野・光源５の時間的な強度経過は符号１１で示されている。明視野・光源５は一定強度の連続光を放出する。図３ａのグラフから、暗視野照明のために用いられる光のパルス強度Ｉ１が、パルス間隔に関連付けられた強度であって明視野照明のために用いられる連続光の強度Ｉ２より、ほぼ２オーダー分（即ちほぼ２桁分）大きいことが示されている。従って、暗視野照明のために用いられる光のパルス強度Ｉ１は、この実施例では、パルス間隔に関連付けられた強度であって明視野照明のために用いられる連続光の強度Ｉ２より、１００倍大きい。このことは、暗視野・画像が、例えばフィルタのような追加的な補助手段を用いることなく明視野・画像から分離され得るという長所を有し、その理由は、暗視野・画像が直接的に検知器８上で明視野・画像自体よりも明るく現われるためである。
【００３４】
図３ｂ及び図３ｃに示されている時間的な強度経過は、一方では物体２にて反射された明視野・光源５の光の、他方では物体２にて散乱された暗視野・光源７の光の、検知器８のところにある光強度に対応する。従って、図３ｂ及び図３ｃのグラフでは、物体にて反射或いは散乱された両方の光源５及び７の光の光強度が任意の単位で時間ｔの関数として示されている。図３ｃに示されている時間的な強度経過では、検知において、図３ｂにおいて検知された時間的な強度経過の場合とは異なる他の物体が基礎とされている。図３ｂ及び図３ｃから、両方の物体が物体表面における散乱光部分の強度に関して異なっていることが見てとれる。
【実施例２】
【００３５】
図２に示されている暗視野・光源７は、パルス化された光を放出するアークランプである。図１で示されている暗視野・光源７は同様にアークランプであるが、このアークランプは一定強度の連続光を放出する。図１による暗視野・光源７の光は、レンズ１２を用いた視準後、回転式シャッターホイールの形式で形成されている光学構成部材１３を使い、個々のパルスに分割される。このシャッターホイールは、回転軸線１４を中心に回転し、周方向に配設されていて光を通す領域を有し、これらの領域を通じて暗視野・光源７の光が通過し得る。例えば円形状の領域が絞り１５により溶暗され、それにより暗視野・照明光線路６の更なる経過内には環形状の照明横断面が得られる。
【００３６】
検知器８及びこの検知器８に後置されている検知システム１６の読出・評価スタンバイは、暗視野照明のために用いられる暗視野・光源７の光のパルス列と同期されている。図１において同期ライン１７は光学構成部材１３を検知システム１６と接続させている。図２において同期ライン１７は図２における暗視野・光源７を検知システム１６と接続させている。同期のためには、各々、図１では光学構成部材１３並びに図２では暗視野・光源７により、トリガ信号が使用可能とされる。光学構成部材１３のこのトリガ信号は、例えば非図示のライトバリア（光電子遮断柵）を用いて発生され得る。図２による暗視野・光源７は、その内部の制御装置に基づいてトリガ信号を生成する。検知器８は、これに後置されている検知システム１６と、制御・読出ライン３２を用いて接続されている。同期のためには追加的に遅延回路１８が設けられていて、この遅延回路１８のオフセット或いは遅延値は調節可能に変更され得る。
【００３７】
図４には、１つの光パルスの時間的な強度経過１０の概要的なグラフが示されていて、この光パルスは、両方の矢印で示唆されていて０.１ｍｓよりも小さい半値幅を有する。ｔ１からｔ３まで延在する時間間隔１９は、物体にて散乱された暗視野・光源７の光のために検知器８が読出スタンバイ状態にある期間を示している。この際、理想的には時点ｔ２は時間窓１９の開始値ｔ１と終了値ｔ３の間の中央に位置し、この際、時点ｔ２は光パルスの中央を示している。
【００３８】
次に光学光線路の形状に関する配置構成に関して述べる。図１及び図２における明視野・照明光線路４は明視野・光源５から光線分割器２０を介して物体２へと延在している。明視野・光源５の光は光線分割器２０においてその大部分が結像光学系の方向に反射される。
【００３９】
図１における暗視野・照明光線路６は、暗視野・光源７から、先ず、暗視野・光源７の光を鏡の備えられている領域（実線で示されている）で結像光学系３の方向に反射させる光線分割器２０へと延在している。光線分割器２１にて反射された暗視野・光源７の光がいかに明視野・照明光線路４の外側でこれと同軸に物体２の方向に案内されるかが概要的にだけ描かれていて、この際、簡素化のためにそのために必要な集束光学系の図示は省略されている。光線分割器２１の中央領域は透明であり（鎖線で図示されている）、それにより、明視野・光源５の光と、物体２にて散乱された或いは反射された明視野・照明光線路４或いは検知光線路９内の光とが光線分割器２１をこの領域内で通過し得る。
【００４０】
図２における暗視野・照明光線路６は、暗視野・光源７から物体２へと延在し、即ち先ずは結合光学系２２を介してであり、この結合光学系２２は、暗視野・光源７の光を光導体２３内へと結合する。光導体２３から出た光は集束光学系２４を用いて結像光学系３の集束領域（フォーカス領域）へと物体２に対して集束される。
【００４１】
図１及び図２から見てとれるように、明視野・照明光線路４の光学軸線２５は、光線分割器２０と物体２の間で、検査すべき物体２の表面２６に対して垂直に立っている。同時に明視野・照明光線路４の光学軸線２５は結像光学系３の物体面に対して垂直に配設されていて、この物体面は、物体２において結像光学系３側の表面２６と一致し、それ故、別個には図示されていない。物体２と検知器８の間に延在する検知光線路９の光学軸線２７は、同様に、検査すべき物体２の表面２６に対して垂直に且つ結像光学系３の物体面に対して垂直に立っている。
【００４２】
図１における暗視野・照明光線路６の光学軸線２８は、光線分割器２１と物体２の間で明視野・照明光線路４の光学軸線２５と同軸であり且つ検知光線路９の光学軸線２７と同軸である。
【００４３】
図２には、暗視野・照明光線路６の光学軸線２８が、明視野・照明光線路４の光学軸線２５に対し且つ検知光線路９の光学軸線２７に対し、弓形状の双方向矢印により示唆されている角度を有する。
【００４４】
明視野・光源５は直流ランプである。検知器８はＣＣＤカメラである。
【００４５】
検知システム１６は、別個には図示されていないが制御コンピュータを含んでいて、この制御コンピュータを用い、装置１の個々の構成要素が駆動される。特に、制御コンピュータ上で実行されるプログラムを用い、物体検査が自動的に実施される。そのために装置１の検知システム１６はライン３１を介してポジショニングシステム３０と連結されていて、このポジショニングシステム３０は同様に制御コンピュータにより駆動され、物体２を位置決めする。ポジショニングシステム３０は、ポジショニングシステム３０において図１及び図２内の双方向矢印で示されている方向に沿って物体２を位置決めする。更に、それに対して垂直であり相反する方向への物体の位置決めが意図されていて、即ち図１及び図２の図面の面から出てゆく方向である。
【００４６】
最後に、前述の実施例は請求される本発明の内容を説明するためだけに用いられ、それらの内容がこれらの実施例に限られるものではないことを付言する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に従う装置の第１実施例の概要を示す図である。
【図２】本発明に従う装置の第２実施例の概要を示す図である。
【図３ａ】図２による実施例において、物体の箇所における、明視野・光源及び暗視野・光源の照明光の光強度の時間的な経過のグラフを概要的に示す図である。
【図３ｂ】図２による実施例において、検知器の箇所における、物体にて反射された及び散乱された明視野・光源及び暗視野・光源の光の光強度の時間的な経過のグラフを概要的に示す図である。
【図３ｃ】図２による実施例において、検知器の箇所における、物体にて反射された及び散乱された明視野・光源及び暗視野・光源の光の光強度の時間的な経過のグラフを概要的に示す図であり、この際、他の物体が検知されたものである。
【図４】検知器の検知間隔と共に暗視野・光源の光パルスの時間的な経過のグラフを概要的に示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１    装置
２    物体
３    結像光学系
４    明視野・照明光線路
５    明視野・光源
６    暗視野・照明光線路
７    暗視野・光源
８    検知器
９    検知光線路
１０    暗視野・光源７の光パルスの時間的な強度経過
１１    明視野・光源の光の時間的な強度経過
１２    レンズ
１３    光学構成部材、回転シャッターホイール
１４    光学構成部材１３の回転軸線
１５    絞り
１６    検知システム
１７    同期ライン
１８    遅延回路
１９    時間間隔
２０    光線分割器
２１    光線分割器
２２    結合光学系
２３    光導体
２４    集束光学系
２５    明視野・照明光線路４の光学軸線
２６    物体の検査すべき表面
２７    検知光線路の光学軸線
２８    暗視野・照明光線路６の光学軸線
２９    光学軸線２７及び２８間の角度
３０    ポジショニングシステム
３１    検知システム１６とポジショニングシステム３０の間のライン
３２    制御・読出ライン
Ｉ１    物体の個所における暗視野・光源７の光パルスのパルス強度
Ｉ２    物体の個所における明視野・光源５の光の強度
ｔ１    時間間隔１９の開始
ｔ２    光パルスの中央
ｔ３    時間間隔１９の終了
【図１】
2005536732.tif 000003
【図２】
2005536732.tif 000004
2005536732.tif 000005
【図４】
2005536732.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成17年3月3日(2005.3.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像光学系（３）に対して形成されている明視野・光源（５）の明視野・照明光線路（４）と、結像光学系（３）に対して形成されている暗視野・光源（７）の暗視野・照明光線路（６）と有する、物体（２）を検査するための装置であって、物体（２）が結像光学系（３）を用いて少なくとも１つの検知器（８）上に結像され、更に物体（２）が両方の光源（５、７）により同時に照明されている、前記装置において、
暗視野照明のために用いられる光がパルス化されていること、及び、暗視野照明のために用いられる光のパルス強度が、パルス間隔に関連付けられた強度であって明視野照明のために用いられる連続光の強度より、少なくとも１オーダー分、大きいこと、及び、検知器（８）及び／又は検知システム（１６）の読出スタンバイ及び／又は評価スタンバイが、暗視野照明のために用いられる光のパルス列と同期されていて、好ましくは、暗視野・光源（７）のパルス列信号、又は、光学構成部材（１３）の制御信号に基づいてであることを特徴とする装置。
【請求項２】
暗視野照明のために用いられる光のパルス強度が、パルス間隔に関連付けられた強度であって明視野照明のために用いられる連続光の強度より、１０倍から１００００倍、大きいことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
暗視野・光源（７）がパルス化された光を放出することを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
暗視野・光源（７）が連続光を放出し、この連続光が、少なくとも１つの光学構成部材（１３）を用いて個々のパルスに分割可能であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
光学構成部材（１３）が、シャッター、回転式シャッターホイール、電子光学変調器、又は音響光学変調器を有す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装置。
【請求項６】
同期のために遅延回路（１８）が設けられていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
明視野・照明光線路（４）の光学軸線（２５）が、検査すべき物体（２）の表面（２６）に対して実質的に垂直に立っている、又は、結像光学系（３）の物体面に対して実質的に垂直に立っていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
物体（２）と検知器（８）の間で延在する検知光線路（９）の光学軸線（２７）が、検査すべき物体（２）の表面（２６）に対して実質的に垂直に立っている、又は、結像光学系（３）の物体面に対して実質的に垂直に立っていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
暗視野・照明光線路（６）の光学軸線（２８）が、少なくとも部分的に、明視野・照明光線路（４）の光学軸線（２５）と同軸に及び／又は検知光線路（９）の光学軸線（２７）と同軸であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
暗視野・照明光線路（６）の光学軸線（２８）が、明視野・照明光線路（４）の光学軸線（２５）に対して及び／又は検知光線路（９）の光学軸線（２７）に対して５度と９０度の間の角度（２９）を有することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
明視野・光源（５）が、白色光源、好ましくは直流ランプとして形成されていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
暗視野・光源（７）が、キセノン・フラッシュランプ、レーザ、又は、ＬＥＤ（Light-Emitting-Diode）又はＬＥＤ装置として形成されていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
検知器（８）がＣＣＤ・カメラとして形成されていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
制御コンピュータとの連結が成されていて、この制御コンピュータが、好ましくは記憶ユニットを有し、この記憶ユニット上に、検知された物体データが保存可能であることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
物体（２）を検査するための方法であって、物体（２）が、一方では明視野照明のための明視野・光源（５）を用い、他方では暗視野照明のための暗視野・光源（７）を用いて同時に照明され、更に物体（２）が結像光学系（３）を用いて少なくとも１つの検知器（８）上に結像され、好ましくは請求項1〜１６のいずれか一項に記載の装置を稼動させるための前記方法において、
暗視野照明のために用いられる光がパルス化され、暗視野照明のために用いられる光のパルス強度が、パルス間隔に関連付けられた強度であって明視野照明のために用いられるパルス化されていない光の強度より、少なくとも１オーダー分、大きいことを特徴とする方法。
【請求項１６】
物体検査が自動的に実行されることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
装置（１）が、物体（２）を位置決めするポジショニングシステム（３０）と連結されていること、及び、ポジショニングシステム（３０）を用い、選択された物体領域が、自動的に検査位置に位置決めされることを特徴とする、請求項１５又は１６に記載の方法。
【国際調査報告】
2005536732.tif 000007
2005536732.tif 000008
2005536732.tif 000009
2005536732.tif 000010
2005536732.tif 000011
2005536732.tif 000012