(57)【特許請求の範囲】
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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）
【図１】
0003885576.tif 000002