JP2012168303A - Microscope device - Google Patents
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Abstract
【課題】暗視野照明及び明視野照明による画像を独立かつ同時に取得することにより、検査時間を短縮して、作業効率を向上させる。
【解決手段】対物レンズ41は、試料12からの光を集光する光学系41aを保持する内筒41bと、内筒41bの外壁を囲繞し且つ同心に設けられた鏡筒41cとを備える。照明光学系20は、偏光子25とリング状の1/2波長板27とを含む。検出光学系40は、一方が偏光子25と平行ニコル条件を満足し、他方が偏光子25と直交ニコル条件を満足する第1及び第2の検光子43,44を有する。撮像装置として、試料12からの光を対物レンズ41及び第1の検光子43を介して撮像する第1の撮像素子51と、暗視野照明による試料12からの光を対物レンズ41及び第2の検光子44を介して撮像する第2の撮像素子52とを有する。
【選択図】図1To obtain an image by dark field illumination and bright field illumination independently and simultaneously, thereby shortening an inspection time and improving work efficiency.
An objective lens 41 includes an inner cylinder 41b that holds an optical system 41a that collects light from a sample 12, and a lens barrel 41c that surrounds an outer wall of the inner cylinder 41b and is concentrically provided. The illumination optical system 20 includes a polarizer 25 and a ring-shaped half-wave plate 27. The detection optical system 40 includes first and second analyzers 43 and 44, one of which satisfies a parallel Nicol condition with the polarizer 25 and the other of which satisfies a crossed Nicol condition with the polarizer 25. As an imaging device, the first imaging element 51 that images light from the sample 12 through the objective lens 41 and the first analyzer 43, and the objective lens 41 and second light from the sample 12 by dark field illumination. And a second image sensor 52 that images through the analyzer 44.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、顕微鏡装置に関する。 The present invention relates to a microscope apparatus.
半導体製造の後工程においては、半導体ウエハ、液晶表示パネル用基板といった基板等の表面を検査する工程で顕微鏡が多用される。このような検査に使用される顕微鏡装置では、基板(試料)の表面を対物レンズを介して照明して、その正反射光を受光する明視野照明観察や、基板の表面を対物レンズの開口数よりも大きな角度で照明して、基板表面からの散乱光を受光する暗視野照明観察が用いられている。 In a post-process of semiconductor manufacturing, a microscope is frequently used in a process of inspecting the surface of a substrate such as a semiconductor wafer or a liquid crystal display panel substrate. In a microscope apparatus used for such inspection, the surface of the substrate (sample) is illuminated through an objective lens, and bright-field illumination observation is performed to receive the specularly reflected light. Dark field illumination observation in which light is scattered at a larger angle and receives scattered light from the substrate surface is used.
明視野照明観察で得られた画像は、基板の構造などの観察に適しているが、微小な欠陥やゴミ・キズなどの欠陥検査には不適であり、このような欠陥検査には暗視野照明観察が用いられる。 Images obtained by bright-field illumination observation are suitable for observing the structure of the substrate, but are not suitable for inspection of defects such as minute defects and dust / scratches. Observation is used.
このように明視野照明観察と暗視野照明観察にはそれぞれ特長があり、明視野照明観察と暗視野照明観察とを切り替えてこれら両方の照明を実現する顕微鏡装置が考案されている(例えば、特許文献1参照)。 Thus, bright field illumination observation and dark field illumination observation have their respective characteristics, and a microscope apparatus has been devised that realizes both illumination by switching between bright field illumination observation and dark field illumination observation (for example, patents). Reference 1).
このように明視野照明観察と暗視野照明観察とを切り替える観察手法によれば、試料の任意の一か所の明視野画像と暗視野画像を得るために、照明方法を切り替えて2度撮影するという操作が必要である。 In this way, according to the observation method for switching between the bright field illumination observation and the dark field illumination observation, the illumination method is switched twice to obtain a bright field image and a dark field image at any one position of the sample. This operation is necessary.
しかしながら、近年、液晶テレビ等の大型化に伴い、基板サイズが大型化している。例えば、G10と呼ばれる第10世代の液晶用ブランクは、基板サイズが約3メートル角にもなる。このように試料が大型化し、試料上に観察したい位置が複数存在する場合、観察者は、試料を載置した大型のステージ上を(従来のようにステージ側ではなく)顕微鏡を移動させて、試料上の各位置にて上記操作を行わなければならず、検査に時間がかかり、作業効率が低下するという問題があった。 However, in recent years, the substrate size has been increased with the increase in size of liquid crystal televisions and the like. For example, a 10th generation liquid crystal blank called G10 has a substrate size of about 3 square meters. In this way, when the sample is enlarged and there are a plurality of positions to be observed on the sample, the observer moves the microscope (not the stage side as in the past) on the large stage on which the sample is placed, The above operation must be performed at each position on the sample, and there is a problem that inspection takes time and work efficiency is lowered.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、暗視野照明観察及び明視野照明観察による画像を独立かつ同時に取得することにより、検査時間を短縮して、作業効率を向上させることができる顕微鏡装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and by acquiring images by dark field illumination observation and bright field illumination observation independently and simultaneously, the inspection time can be shortened and work efficiency can be improved. An object of the present invention is to provide a microscope apparatus capable of performing
このような目的を達成するため、本発明は、光源から出射された照明光を試料に照射する照明光学系と、対物レンズを通して前記試料からの光を集光する検出光学系と、前記検出光学系により集光された前記試料の像を撮像する撮像装置とを有する顕微鏡装置において、前記対物レンズは、前記試料からの光を集光する光学系を保持する内筒と、前記内筒の外壁を囲繞し且つ前記内筒と同心に設けられた鏡筒とを備え、前記照明光学系は、偏光子と、リング状の1/2波長板とを含み、前記偏光子及び前記1/2波長板を介した前記照明光のうち、光軸を含む中央部分を前記内筒に保持された前記光学系に集光させて前記
試料に照射する明視野照明光路と、周辺部分を前記内筒の外壁と前記鏡筒との間を通して前記対物レンズの開口数よりも大きな角度で前記試料に照射する暗視野照明光路とを有し、前記検出光学系は、一方が前記偏光子と平行ニコル条件を満足し、他方が前記偏光子と直交ニコル条件を満足する第1の検光子及び第2の検光子を有し、前記撮像装置は、前記明視野照明による前記試料からの光を前記対物レンズ及び前記第1の検光子を介して撮像する第1の撮像素子と、前記暗視野照明による前記試料からの光を前記対物レンズ及び前記第2の検光子を介して撮像する第2の撮像素子とを有する。
In order to achieve such an object, the present invention provides an illumination optical system that irradiates a sample with illumination light emitted from a light source, a detection optical system that collects light from the sample through an objective lens, and the detection optical system. In the microscope apparatus having an imaging device that captures an image of the sample collected by the system, the objective lens includes an inner cylinder that holds an optical system that collects light from the sample, and an outer wall of the inner cylinder And the illumination optical system includes a polarizer and a ring-shaped half-wave plate, and the polarizer and the half-wavelength. Of the illumination light through the plate, a bright field illumination optical path for condensing the central portion including the optical axis on the optical system held by the inner cylinder and irradiating the sample, and a peripheral portion of the inner cylinder Than the numerical aperture of the objective lens through between the outer wall and the lens barrel A dark field illumination optical path for irradiating the sample at a desired angle, and one of the detection optical systems satisfies a parallel Nicols condition with the polarizer, and the other satisfies a Nicols condition with the polarizer and an orthogonal Nicols condition. A first imaging element that has one analyzer and a second analyzer, and the imaging device images light from the sample by the bright field illumination via the objective lens and the first analyzer. And a second image sensor that images light from the sample by the dark field illumination via the objective lens and the second analyzer.
なお、本発明において、前記1/2波長板は、前記暗視野照明光路に配置されていることが好ましい。 In the present invention, the half-wave plate is preferably disposed in the dark field illumination optical path.
また、本発明において、前記1/2波長板は、前記対物レンズの瞳位置又は瞳位置近傍に配置されていることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the half-wave plate is disposed at or near the pupil position of the objective lens.
また、本発明において、前記対物レンズが複数装着され、任意の対物レンズを光軸上に切り換え配置可能なレボルバを有し、前記レボルバ内に、各対物レンズに共通の前記1/2波長板が設置されることが好ましい。 In the present invention, the objective lens includes a plurality of objective lenses, a revolver capable of switching and arranging an arbitrary objective lens on the optical axis, and the half-wave plate common to each objective lens is provided in the revolver. It is preferable to be installed.
また、本発明において、以下の条件式を満足することが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the following conditional expressions are satisfied.
0.8< h×β/D ≦1.0
但し、
h:前記光源の対角線の長さ、
β:前記照明光学系の光源倍率、
D:前記対物レンズの瞳径。
0.8 <h × β / D ≦ 1.0
However,
h: the length of the diagonal of the light source,
β: Light source magnification of the illumination optical system,
D: pupil diameter of the objective lens.
また、本発明において、前記偏光子、前記第1の検光子及び前記第2の検光子は、前記それぞれ光軸を中心として回転可能に構成されていることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the polarizer, the first analyzer, and the second analyzer are configured to be rotatable about the optical axis.
また、本発明において、前記検出光学系は、前記対物レンズにより集光された前記試料からの光を前記第1の検光子及び前記第2の検光子へと導く光分割部材を有し、前記偏光子は、光軸を中心に回転可能に構成され、前記第1の検光子及び第2の検光子は、前記光分割部材とともにユニット化されていることが好ましい。 In the present invention, the detection optical system includes a light splitting member that guides the light from the sample collected by the objective lens to the first analyzer and the second analyzer, It is preferable that the polarizer is configured to be rotatable about an optical axis, and the first analyzer and the second analyzer are unitized together with the light splitting member.
また、本発明において、前記光分割部材は、ビームスプリッターであってもよい。 In the present invention, the light splitting member may be a beam splitter.
また、本発明において、前記光分割部材は、ハーフミラーであってもよい。 In the present invention, the light splitting member may be a half mirror.
本発明によれば、暗視野照明観察及び明視野照明観察による画像を独立かつ同時に取得することにより、検査時間を短縮して、作業効率を向上させることができる顕微鏡装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the microscope apparatus which can shorten test | inspection time and can improve work efficiency can be provided by acquiring the image by dark field illumination observation and bright field illumination observation independently and simultaneously.
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。図1に示す顕微鏡装置1は、ステージ11上に載置された試料12(例えば、半導体ウエハ、液晶表示パネル用基板等の基板など)に光源21から出射された照明光を照射する照明光学系20と、試料12からの光を集光する検出光学系40と、この検出光学系40により集光された試料12の像を撮像する第1及び第2の撮像素子51,52とを有して構成される。 Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings. A microscope apparatus 1 shown in FIG. 1 is an illumination optical system that irradiates a sample 12 (for example, a substrate such as a semiconductor wafer or a liquid crystal display panel substrate) placed on a stage 11 with illumination light emitted from a light source 21. 20, a detection optical system 40 that collects light from the sample 12, and first and second imaging elements 51 and 52 that capture an image of the sample 12 collected by the detection optical system 40. Configured.
照明光学系20は、光軸に沿って順に並んだ、光源21(例えば、白色LEDやハロゲンランプなど)と、光源21からの光を平行光に変換するコリメータレンズ22と、コリメータレンズ22により変換された平行光を結像するリレーレンズ23と、視野絞りSと、リレーレンズ23と視野絞りSによって一部が遮られた光を再び平行光とするフィールドレンズ24と、偏光子25と、第1のハーフミラー(ビームスプリッターでも可)26と、図2に示すようなリング状の1/2波長板27を含む対物レンズ41とを有して構成される。 The illumination optical system 20 is converted by a light source 21 (for example, a white LED or a halogen lamp) arranged in order along the optical axis, a collimator lens 22 that converts light from the light source 21 into parallel light, and a collimator lens 22. A relay lens 23 that forms an image of the collimated light, a field stop S, a field lens 24 that again converts light partially blocked by the relay lens 23 and the field stop S, a polarizer 25, 1 half mirror (which may be a beam splitter) 26 and an objective lens 41 including a ring-shaped half-wave plate 27 as shown in FIG.
偏光子25は、その光学軸が所定の方位に設定されており(図3参照)、入射光(本実施形態においては、フィールドレンズ24からの非偏光光)を前記光学軸に応じた方位の直線偏光にする。第1のハーフミラー26は、偏光子25を介した光源21からの照明光を反射して対物レンズ41の光軸と平行な光束とし、対物レンズ41内に導くことによって明視野照明及び暗視野照明を実現すると共に、対物レンズ41を介した試料12からの光を透過させる。リング状の1/2波長板27は、入射する直線偏光の方位が該波長板の光学軸に対してなす角度θ(本実施形態においてはθ=45°)である場合(図3参照)、元の直線偏光から2θ(本実施形態においてはθ=90°)だけ光軸を中心に回転させた直線偏光にする。 The optical axis of the polarizer 25 is set to a predetermined direction (see FIG. 3), and incident light (in this embodiment, non-polarized light from the field lens 24) has an orientation corresponding to the optical axis. Use linearly polarized light. The first half mirror 26 reflects the illumination light from the light source 21 via the polarizer 25 to form a light beam parallel to the optical axis of the objective lens 41, and guides it into the objective lens 41, thereby bright field illumination and dark field illumination. While realizing illumination, the light from the sample 12 through the objective lens 41 is transmitted. The ring-shaped half-wave plate 27 has an angle θ (θ = 45 ° in the present embodiment) formed by the incident linearly polarized light with respect to the optical axis of the wave plate (see FIG. 3). The original linearly polarized light is changed to linearly polarized light rotated about the optical axis by 2θ (in this embodiment, θ = 90 °).
対物レンズ41は、試料12からの光を集光する光学系41aを保持する内筒41bと、内筒41bの外壁を囲繞し且つ内筒41bと同心に設けられた鏡筒41cとを備え、内筒41bの外壁と鏡筒41cとの間に形成された空間(後述の暗視野照明光路29)の光源21側には1/2波長板27が配置されている。このとき、1/2波長板27は、前記空間内の対物レンズ41の瞳位置又は瞳位置近傍と一致するように配置されていることが好ましい。 The objective lens 41 includes an inner cylinder 41b that holds an optical system 41a that collects light from the sample 12, and a lens barrel 41c that surrounds the outer wall of the inner cylinder 41b and is concentric with the inner cylinder 41b. A half-wave plate 27 is disposed on the light source 21 side of a space (a dark field illumination optical path 29 described later) formed between the outer wall of the inner cylinder 41b and the lens barrel 41c. At this time, it is preferable that the half-wave plate 27 is disposed so as to coincide with the pupil position of the objective lens 41 in the space or in the vicinity of the pupil position.
なお、本実施形態においては、倍率の異なる対物レンズ41を複数装着し、任意の対物レンズを光軸上に切り換え配置可能であるレボルバ(不図示)内に、各対物レンズ41に共通の1/2波長板27を設置する構成とすることも可能である。このときも、1/2波長板27は、各対物レンズ41の瞳位置又は瞳位置近傍と一致するように配置されていることが好ましい。 In the present embodiment, a plurality of objective lenses 41 having different magnifications are mounted, and 1/1 common to each objective lens 41 is provided in a revolver (not shown) in which an arbitrary objective lens can be switched and arranged on the optical axis. A configuration in which the two-wave plate 27 is installed is also possible. Also at this time, the half-wave plate 27 is preferably arranged so as to coincide with the pupil position of each objective lens 41 or the vicinity of the pupil position.
このような構成の照明光学系20は、光源21から出射された照明光のうち、光軸を含む中央部分を対物レンズ41の内筒41bに保持された光学系41aに集光させて試料12に照射する明視野照明光路28(図4参照)と、照明光の周辺部分を対物レンズ41の内筒41bの外壁と鏡筒41cとの間を通して対物レンズ41の開口数よりも大きな角度で試料12に照射する暗視野照明光路29(図5参照)とを備えており、これら2つの照明光路28,29を用いて明視野照明と暗視野照明を同時に行えるようになっている。 In the illumination optical system 20 having such a configuration, the central portion including the optical axis of the illumination light emitted from the light source 21 is condensed on the optical system 41 a held by the inner cylinder 41 b of the objective lens 41 to collect the sample 12. The bright field illumination optical path 28 (see FIG. 4) for irradiating the sample and a peripheral portion of the illumination light between the outer wall of the inner cylinder 41b of the objective lens 41 and the lens barrel 41c at a larger angle than the numerical aperture of the objective lens 41 12 is provided with a dark field illumination optical path 29 (see FIG. 5), and bright field illumination and dark field illumination can be performed simultaneously using these two illumination optical paths 28 and 29.
すなわち、照明光学系20によれば、光源21から出射された照明光は、コリメータレンズ22により平行光にされ、リレーレンズ23により結像され、視野絞りSを経て、フィールドレンズ24により再び平行光にされ、偏光子25を経て、第1のハーフミラー26で反射され、対物レンズ41へと導かれる。対物レンズ41へ導かれた照明光のうち、
光軸を含む中央部分が明視野照明光路28に入射し、周辺部分が暗視野照明光路29に入射する。平行光として明視野照明光路28に入射した照明光は、図4に示すように、対物レンズ41の内筒41bに保持された光学系41aにより集光されて、ステージ11上の試料12を明視野照明する。これと同時に、図5に示すように、平行光として暗視野照明光路29に入射した照明光は、対物レンズ41の内筒41bの外壁と鏡筒41cとの間に入射してリング状の1/2波長板27を透過した後、ステージ11上の試料12に対物レンズ41の開口数よりも大きな角度で照射されて、試料12を暗視野照明する。
That is, according to the illumination optical system 20, the illumination light emitted from the light source 21 is collimated by the collimator lens 22, imaged by the relay lens 23, passes through the field stop S, and is again collimated by the field lens 24. The light is reflected by the first half mirror 26 through the polarizer 25 and guided to the objective lens 41. Of the illumination light guided to the objective lens 41,
A central portion including the optical axis is incident on the bright field illumination optical path 28 and a peripheral portion is incident on the dark field illumination optical path 29. As shown in FIG. 4, the illumination light incident on the bright field illumination optical path 28 as parallel light is condensed by an optical system 41a held by the inner cylinder 41b of the objective lens 41, and brightens the sample 12 on the stage 11. Illuminate the field of view. At the same time, as shown in FIG. 5, the illumination light incident on the dark field illumination optical path 29 as parallel light is incident between the outer wall of the inner cylinder 41b of the objective lens 41 and the lens barrel 41c, and the ring-shaped 1 After passing through the two-wavelength plate 27, the sample 12 on the stage 11 is irradiated at an angle larger than the numerical aperture of the objective lens 41 to illuminate the sample 12 with dark field.
なお、照明光学系20は、上述のように光源21を明視野照明と暗視野照明とで共用しているが、明視野照明を行う際には明る過ぎる(眩し過ぎる)ことなく、暗視野照明を行う際には十分な明るさを確保するために、以下の条件式を満足することが好ましい。 The illumination optical system 20 uses the light source 21 for both the bright field illumination and the dark field illumination as described above, but the dark field illumination is not too bright (too dazzling) when performing the bright field illumination. When performing the above, it is preferable to satisfy the following conditional expression in order to ensure sufficient brightness.
0.8< h×β/D ≦1.0
但し、
h:光源21の対角線の長さ、
β:照明光学系20の光源倍率、
D:対物レンズ41の瞳径。
0.8 <h × β / D ≦ 1.0
However,
h: the length of the diagonal line of the light source 21;
β: light source magnification of the illumination optical system 20,
D: pupil diameter of the objective lens 41.
検出光学系40は、第1のハーフミラー26及び対物レンズ41を照明光学系20と共用し、光軸に沿って試料12側から順に並んだ、対物レンズ41と、第1のハーフミラー26と、第2のハーフミラー(ビームスプリッターでも可)42と、第1の検光子43と、第2の検光子44とを有して構成される。 The detection optical system 40 shares the first half mirror 26 and the objective lens 41 with the illumination optical system 20, and is arranged in order from the sample 12 side along the optical axis, the objective lens 41, the first half mirror 26, and the like. , A second half mirror (which may be a beam splitter) 42, a first analyzer 43, and a second analyzer 44.
第2のハーフミラー42は、試料12からの反射光のうち、明視野照明によるものを透過して第1の検光子43へと導き、1/2波長板27を通過した暗視野照明によるものを反射して第2の検光子44へと導く。第1及び第2の検光子43,44は、一方が偏光子25による偏光成分と同じ成分の偏光を通過させ、他方が偏光子25による偏光成分と異なる成分の偏光を通過させる(本実施形態においては、前者が第1の検光子43、後者が第2の検光子44)。 The second half mirror 42 transmits the light reflected by the sample 12 by the bright field illumination and guides it to the first analyzer 43, and the dark field illumination that passes through the half-wave plate 27. Is reflected and guided to the second analyzer 44. One of the first and second analyzers 43 and 44 passes polarized light having the same component as the polarized light component by the polarizer 25, and the other passes polarized light having a component different from the polarized light component by the polarizer 25 (this embodiment). The former is the first analyzer 43 and the latter is the second analyzer 44).
検出光学系40によれば、明視野照明による試料12からの反射光は、図4に示すように、対物レンズ41の内筒41bに保持された光学系41aにより集光され、第1のハーフミラー26及び第2のハーフミラー42を透過し、第1の検光子43を介して、第1の撮像素子51に結像される。これと同時に、暗視野照明による試料12からの散乱光は、図5に示すように、対物レンズ41の内筒41bに保持された光学系41aにより集光され、第1のハーフミラー26を透過し、第2のハーフミラー42により反射され、第2の検光子44を介して、第2の撮像素子52に結像される。 According to the detection optical system 40, the reflected light from the sample 12 by the bright field illumination is condensed by the optical system 41a held by the inner cylinder 41b of the objective lens 41 as shown in FIG. The light passes through the mirror 26 and the second half mirror 42, and forms an image on the first image sensor 51 through the first analyzer 43. At the same time, the scattered light from the sample 12 by the dark field illumination is condensed by the optical system 41a held by the inner cylinder 41b of the objective lens 41 and transmitted through the first half mirror 26 as shown in FIG. Then, the light is reflected by the second half mirror 42 and imaged on the second image sensor 52 via the second analyzer 44.
第1の撮像素子51は、検出光学系40により集光された明視野照明による試料12からの光を受けて、試料12の明視野像を撮像する(図4参照)。これと同時に、第2の撮像素子52は、検出光学系40により集光された暗視野照明による試料12からの光を受けて、試料12の暗視野像を撮像する(図5参照)。このような第1及び第2の撮像素子51,52としては、例えばCCDやCMOS等を使用することが可能である。 The first image sensor 51 receives light from the sample 12 by the bright field illumination condensed by the detection optical system 40 and captures a bright field image of the sample 12 (see FIG. 4). At the same time, the second image sensor 52 receives the light from the sample 12 by the dark field illumination collected by the detection optical system 40 and captures a dark field image of the sample 12 (see FIG. 5). As such 1st and 2nd image pick-up elements 51 and 52, it is possible to use CCD, CMOS, etc., for example.
第1及び第2の撮像素子51,52により取得された明視野像及び暗視野像の画像データは、不図示のディスプレイ等の表示画面に表示して観察することができる。このとき、前記ディスプレイ等において、左右2分割したり、上下2分割したりして、同時に表示するようにしてもよい。 The image data of the bright field image and the dark field image acquired by the first and second imaging elements 51 and 52 can be displayed and observed on a display screen such as a display (not shown). At this time, the display or the like may be divided into left and right parts or vertically divided into two parts for simultaneous display.
なお、明視野照明と暗視野照明との各観察像の画像データを取り込むタイミングは、例
えば、(試料12が比較的小型である場合はステージ11を移動可能な構成とした上で)ステージ11や(試料12が大型である場合は顕微鏡装置1がステージ11上を移動可能な構成とした上で)顕微鏡装置1の移動を検出するセンサ(不図示)を設け、このセンサから出力される検出信号からステージ11や顕微鏡装置1が停止したことを検出し、この停止の検出タイミングに同期して、第1及び第2の撮像素子51,52を撮像動作させて、それらの画像データを取り込んでもよい。
Note that the timing of capturing image data of each observation image of bright field illumination and dark field illumination is, for example, the stage 11 or the stage 11 (when the sample 11 is configured to be movable when the sample 12 is relatively small). A sensor (not shown) for detecting the movement of the microscope apparatus 1 is provided (when the sample 12 is large, the microscope apparatus 1 is configured to be movable on the stage 11), and a detection signal output from this sensor From this, it is detected that the stage 11 and the microscope apparatus 1 are stopped, and in synchronism with the detection timing of the stop, the first and second imaging elements 51 and 52 are imaged to capture the image data. .
また、第1及び第2の撮像素子51,52の撮像により取得される画像から試料12の移動の有無を検出し、この停止の検出タイミングに同期して第1及び第2の撮像素子51,52を撮像動作させ、それらの画像データを取り込むように構成してもよい。 Further, the presence or absence of movement of the sample 12 is detected from the images acquired by the imaging of the first and second imaging elements 51, 52, and the first and second imaging elements 51, 51 are synchronized with the detection timing of this stop. 52 may be configured to perform an imaging operation and capture the image data.
続いて、上記構成を有する顕微鏡装置1の偏光状態について説明する。 Next, the polarization state of the microscope apparatus 1 having the above configuration will be described.
図3に示すように、1/2波長板27は、その光学軸が偏光子25の軸に対して45度をなすように配置されている。また、第1及び第2の検光子43,44は、一方が偏光子25と平行ニコル条件を満足し(本実施形態においては、第1の検光子43の軸が偏光子25の軸に対して平行となるように)、他方が偏光子25と直交ニコル条件を満足するように(本実施形態においては、第2の検光子44の軸が偏光子25の軸に対して直交するように)配置されている。なお、1/2波長板の軸方向は、偏光子25の軸に対して左右どちらを向いていてもよい。 As shown in FIG. 3, the half-wave plate 27 is arranged so that its optical axis forms 45 degrees with respect to the axis of the polarizer 25. Further, one of the first and second analyzers 43 and 44 satisfies the parallel Nicol condition with the polarizer 25 (in this embodiment, the axis of the first analyzer 43 is relative to the axis of the polarizer 25). So that the other satisfies the orthogonal Nicols condition with the polarizer 25 (in this embodiment, the axis of the second analyzer 44 is orthogonal to the axis of the polarizer 25). ) Is arranged. Note that the axial direction of the half-wave plate may be directed to the left or right with respect to the axis of the polarizer 25.
なお、偏光子25、1/2波長板27、第1及び第2の検光子43,44は、それぞれ上記条件を満足した状態が保てるように、光軸を中心として回転可能にして微調整できるように構成されていることが好ましい。 The polarizer 25, the half-wave plate 27, and the first and second analyzers 43 and 44 can be finely adjusted by being rotatable around the optical axis so that the above-described conditions can be maintained. It is preferable that it is comprised.
また、偏光子25のみを光軸を中心に回転可能にして微調整できるようにし、1/2波長板27は対物レンズ41と、第1及び第2の検光子43,44は第2のハーフミラー42とユニット化する構成としてもよい。この構成によれば、上記条件を満足した状態が保てるように調整が必要な場合は偏光子25だけを回転させればよいため、観察者の負担を減らすことが可能である。 Further, only the polarizer 25 can be rotated around the optical axis so that it can be finely adjusted. The half-wave plate 27 is the objective lens 41, and the first and second analyzers 43 and 44 are the second half. The mirror 42 may be unitized. According to this configuration, when adjustment is necessary so that the state satisfying the above condition can be maintained, it is only necessary to rotate the polarizer 25, so that the burden on the observer can be reduced.
図4、図5は、明視野画像の取得時、暗視野画像の取得時における偏光状態を模式的に示したものであり、実線の円は各光学素子における軸方向を示し、破線の円P11〜P13はいずれも光を受け取る側から見た偏光状態を示す。図4、図5に示すように、顕微鏡装置1では、非偏光光である光源1からの照明光(偏光状態P11)は、コリメータレンズ22、リレーレンズ23、視野絞りS、フィールドレンズ24を順に通過する。ここまでは照明光の偏光方向は特に変換されず、照明光は非偏光のままである(すなわち、偏光状態P11)。続いて、照明光は、偏光子25に入射して直線偏光に変換された後(偏光状態P12)、第1のハーフミラー26で反射され、明視野照明光路28と暗視野照明光路29とに導かれる。 4 and 5 schematically show the polarization state at the time of acquiring a bright-field image and at the time of acquiring a dark-field image. The solid line circle indicates the axial direction of each optical element, and the broken line circle P11. P13 indicates a polarization state viewed from the light receiving side. As shown in FIGS. 4 and 5, in the microscope apparatus 1, the illumination light (polarized state P11) from the light source 1 that is non-polarized light sequentially passes through the collimator lens 22, the relay lens 23, the field stop S, and the field lens 24. pass. Up to this point, the polarization direction of the illumination light is not particularly converted, and the illumination light remains unpolarized (that is, the polarization state P11). Subsequently, the illumination light is incident on the polarizer 25 and converted into linearly polarized light (polarization state P12), and then reflected by the first half mirror 26, and enters the bright field illumination optical path 28 and the dark field illumination optical path 29. Led.
明視野照明光路28に入射した照明光は、図4に示すように、対物レンズ41の内筒41bに保持された光学系41aにより集光され、偏光状態P12のまま試料12に照射される。これと同時に、暗視野照明光路29に入射した照明光は、図5に示すように、対物レンズ41の内筒41bの外壁と鏡筒41cとの間に設けられた1/2波長板27に入射し、元の直線偏光(偏光状態P12)から90度光軸を中心に回転した直線偏光に変換されて(偏光状態P13)、対物レンズ41の開口数よりも大きな角度で試料12に照射される。 As shown in FIG. 4, the illumination light incident on the bright-field illumination optical path 28 is condensed by the optical system 41a held by the inner cylinder 41b of the objective lens 41, and is irradiated on the sample 12 with the polarization state P12. At the same time, the illumination light incident on the dark field illumination optical path 29 is applied to the half-wave plate 27 provided between the outer wall of the inner cylinder 41b of the objective lens 41 and the lens barrel 41c, as shown in FIG. Incident light is converted from the original linearly polarized light (polarized state P12) into linearly polarized light rotated about the optical axis by 90 degrees (polarized state P13), and irradiated on the sample 12 at an angle larger than the numerical aperture of the objective lens 41. The
明視野照明による試料12からの反射光は、図4に示すように、偏光状態P12のまま
、対物レンズ41の内筒41bに保持された光学系41aにより集光され、第1のハーフミラー26を透過し、第2のハーフミラー42により第1の検光子43と第2の検光子44とに導かれる。第1及び第2の検光子43,44に導かれる試料12からの反射光は、上記したように偏光状態がP12であり、これは第1の検光子43の偏光方向と同じ(平行)であることから、そのまま第1の検光子43を透過して、第1の撮像素子51により撮像される。これに対し、第2の検光子44の偏光方向とは直交するため、第2の検光子44でブロックされ、第2の撮像素子52に入射する(撮像される)ことはない。
The reflected light from the sample 12 by the bright field illumination is condensed by the optical system 41a held by the inner cylinder 41b of the objective lens 41 in the polarization state P12 as shown in FIG. And is guided to the first analyzer 43 and the second analyzer 44 by the second half mirror 42. The reflected light from the sample 12 guided to the first and second analyzers 43 and 44 has the polarization state P12 as described above, which is the same (parallel) as the polarization direction of the first analyzer 43. For this reason, the light passes through the first analyzer 43 as it is and is imaged by the first image sensor 51. On the other hand, since it is orthogonal to the polarization direction of the second analyzer 44, it is blocked by the second analyzer 44 and is not incident on (captured by) the second image sensor 52.
一方、暗視野照明による試料12からの散乱光は、図5に示すように、偏光状態P13のまま、対物レンズ41の内筒41bに保持された光学系41aにより集光され、第1のハーフミラー26を透過し、第2のハーフミラー42により第1の検光子43と第2の検光子44とに導かれる。第1及び第2の検光子43,44に導かれる試料12からの散乱光は、上記したように偏光状態がP13であり、これは第2の検光子44の偏光方向と同じ(平行)であることから、そのまま第2の検光子44を透過して、第2の撮像素子52により撮像される。これに対し、第1の検光子43の偏光方向とは直交するため、第1の検光子43でブロックされ、第1の撮像素子51に入射する(撮像される)ことはない。 On the other hand, the scattered light from the sample 12 by the dark field illumination is condensed by the optical system 41a held by the inner cylinder 41b of the objective lens 41 in the polarization state P13 as shown in FIG. The light passes through the mirror 26 and is guided to the first analyzer 43 and the second analyzer 44 by the second half mirror 42. The scattered light from the sample 12 guided to the first and second analyzers 43 and 44 has the polarization state P13 as described above, which is the same (parallel) as the polarization direction of the second analyzer 44. For this reason, the light passes through the second analyzer 44 as it is and is imaged by the second image sensor 52. On the other hand, since it is orthogonal to the polarization direction of the first analyzer 43, it is blocked by the first analyzer 43 and is not incident on (captured by) the first image sensor 51.
以上のような構成である本実施形態に係る顕微鏡装置によれば、暗視野照明及び明視野照明による画像を独立かつ同時に取得することができる。その結果、従来の明視野照明と暗視野照明とを切り替える毎に撮像する方法よりも検査時間を大幅に短縮して、作業効率を向上させることができる。 According to the microscope apparatus according to the present embodiment having the above-described configuration, images by dark field illumination and bright field illumination can be acquired independently and simultaneously. As a result, the inspection time can be significantly shortened and the working efficiency can be improved as compared with the conventional method of imaging each time switching between bright field illumination and dark field illumination.
さらに、本実施形態の顕微鏡装置によれば、絞りや、ミラー等の駆動部材を含む明視野照明と暗視野照明の切り替え機構が不要となるため、高速化だけではなく、発塵を抑制できる。このことは発塵による汚染の防止に繋がるので、特に基板検査用の顕微鏡装置にとっては大きなメリットとなる。 Furthermore, according to the microscope apparatus of the present embodiment, a bright-field illumination / dark-field illumination switching mechanism including a diaphragm and a driving member such as a mirror becomes unnecessary, so that not only high speed but also dust generation can be suppressed. This leads to prevention of contamination due to dust generation, which is a great advantage particularly for a microscope apparatus for substrate inspection.
なお、本発明を分かりやすくするために、実施形態の構成要件を付して説明したが、本発明がこれに限定されるものではないことは言うまでもない。 In addition, in order to make this invention intelligible, although demonstrated with the component requirement of embodiment, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this.
例えば、上述の実施形態においては、照明方式として、落射照明を採用した場合を例に挙げたが、これに限定されるものではなく、試料の背後から照明光を照射する透過照明においても適用可能である。 For example, in the above-described embodiment, the case where epi-illumination is adopted as an illumination method has been described as an example. It is.
1 顕微鏡装置
11 ステージ
12 試料
20 照明光学系
21 光源
25 偏光子
26 第1のハーフミラー
27 1/2波長板
28 明視野照明光路
29 暗視野照明光路
40 検出光学系
41 対物レンズ
41a 光学系
41b 内筒
41c 鏡筒
42 第2のハーフミラー(光分割部材)
43 第1の検光子
44 第2の検光子
51 第1の撮像素子
52 第2の撮像素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Microscope apparatus 11 Stage 12 Sample 20 Illumination optical system 21 Light source 25 Polarizer 26 First half mirror 27 1/2 wavelength plate 28 Bright field illumination optical path 29 Dark field illumination optical path 40 Detection optical system 41 Objective lens 41a Optical system 41b In Tube 41c Lens tube 42 Second half mirror (light splitting member)
43 1st analyzer 44 2nd analyzer 51 1st image sensor 52 2nd image sensor
Claims (9)
前記対物レンズは、前記試料からの光を集光する光学系を保持する内筒と、前記内筒の外壁を囲繞し且つ前記内筒と同心に設けられた鏡筒とを備え、
前記照明光学系は、偏光子と、リング状の1/2波長板とを含み、前記偏光子及び前記1/2波長板を介した前記照明光のうち、光軸を含む中央部分を前記内筒に保持された前記光学系に集光させて前記試料に照射する明視野照明光路と、周辺部分を前記内筒の外壁と前記鏡筒との間を通して前記対物レンズの開口数よりも大きな角度で前記試料に照射する暗視野照明光路とを有し、
前記検出光学系は、一方が前記偏光子と平行ニコル条件を満足し、他方が前記偏光子と直交ニコル条件を満足する第1の検光子及び第2の検光子を有し、
前記撮像装置は、前記明視野照明による前記試料からの光を前記対物レンズ及び前記第1の検光子を介して撮像する第1の撮像素子と、前記暗視野照明による前記試料からの光を前記対物レンズ及び前記第2の検光子を介して撮像する第2の撮像素子とを有することを特徴とする顕微鏡装置。 An illumination optical system that irradiates the sample with illumination light emitted from a light source, a detection optical system that collects light from the sample through an objective lens, and an image of the sample that is collected by the detection optical system In a microscope apparatus having an imaging device,
The objective lens includes an inner cylinder that holds an optical system that collects light from the sample, and a lens barrel that surrounds an outer wall of the inner cylinder and is concentric with the inner cylinder.
The illumination optical system includes a polarizer and a ring-shaped half-wave plate, and a central portion including an optical axis is included in the illumination light that passes through the polarizer and the half-wave plate. A bright field illumination optical path for condensing the optical system held by a cylinder to irradiate the sample, and an angle larger than the numerical aperture of the objective lens through a peripheral portion between the outer wall of the inner cylinder and the lens barrel A dark field illumination optical path for irradiating the sample with
The detection optical system includes a first analyzer and a second analyzer, one of which satisfies a parallel Nicol condition with the polarizer and the other of which satisfies a crossed Nicol condition with the polarizer.
The imaging apparatus includes: a first imaging element that images light from the sample by the bright field illumination through the objective lens and the first analyzer; and light from the sample by the dark field illumination. A microscope apparatus, comprising: an objective lens; and a second imaging element that images through the second analyzer.
前記レボルバ内に、各対物レンズに共通の前記1/2波長板が設置され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顕微鏡装置。 A plurality of the objective lenses are mounted, and a revolver capable of switching and arranging an arbitrary objective lens on the optical axis,
The microscope apparatus according to claim 1, wherein the half-wave plate common to each objective lens is installed in the revolver.
0.8< h×β/D ≦1.0
但し、
h:前記光源の対角線の長さ、
β:前記照明光学系の光源倍率、
D:前記対物レンズの瞳径。 The microscope apparatus according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied.
0.8 <h × β / D ≦ 1.0
However,
h: the length of the diagonal of the light source,
β: Light source magnification of the illumination optical system,
D: pupil diameter of the objective lens.
前記偏光子は、光軸を中心に回転可能に構成され、
前記第1の検光子及び第2の検光子は、前記光分割部材とともにユニット化さ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顕微鏡装置。 The detection optical system includes a light splitting member that guides light from the sample collected by the objective lens to the first analyzer and the second analyzer,
The polarizer is configured to be rotatable around an optical axis,
The microscope apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the first analyzer and the second analyzer are unitized together with the light splitting member.
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015230399A (en) * | 2014-06-05 | 2015-12-21 | オリンパス株式会社 | Microscope system |
| JP2016139007A (en) * | 2015-01-27 | 2016-08-04 | 株式会社ニコン | microscope |
| JP2020519957A (en) * | 2017-05-12 | 2020-07-02 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated | Flexible mode scanning optical microscopy and inspection system |
| CN113534430A (en) * | 2021-06-08 | 2021-10-22 | 浙江工商职业技术学院 | Design method and device of dark field condenser for metallographic microscope |
| DE102013111595B4 (en) | 2013-04-03 | 2023-04-27 | Jörg Piper | Method and device for generating a variable and simultaneous interference contrast image in combination with one of the images phase contrast or dark field or bright field image |
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102013111595B4 (en) | 2013-04-03 | 2023-04-27 | Jörg Piper | Method and device for generating a variable and simultaneous interference contrast image in combination with one of the images phase contrast or dark field or bright field image |
| DE102013110497B4 (en) | 2013-04-03 | 2023-04-27 | Jörg Piper | Method and device for generating a variable and simultaneous phase contrast image in combination with one of the images dark field image or bright field image or polarization image |
| JP2015230399A (en) * | 2014-06-05 | 2015-12-21 | オリンパス株式会社 | Microscope system |
| JP2016139007A (en) * | 2015-01-27 | 2016-08-04 | 株式会社ニコン | microscope |
| JP2020519957A (en) * | 2017-05-12 | 2020-07-02 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated | Flexible mode scanning optical microscopy and inspection system |
| CN113534430A (en) * | 2021-06-08 | 2021-10-22 | 浙江工商职业技术学院 | Design method and device of dark field condenser for metallographic microscope |
| CN113534430B (en) * | 2021-06-08 | 2023-10-10 | 浙江工商职业技术学院 | Design method and device of a dark-field condenser for metallographic microscopes |
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