[发明专利]显微镜装置和显微镜图像分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种显微镜装置，所述显微镜装置在图像传感器的光电转换表面上形成放大图像，以提供用于观察的放大图像，并且涉及一种使用该显微镜装置的显微镜图像解析(resolution)检验方法。 

背景技术

在半导体制造工艺中和在半导体产品的检验阶段中，为了探测极细微的缺陷等，通过使用高分辨率显微镜装置的显微检验设备观察在晶圆等上形成的显微图案。 

通常，用于半导体晶圆观察的显微镜装置中的分辨率R被限制为由光学分辨率的Rayleigh(瑞利)极限给出的值，通过使用波长I、常数k和物镜的数值孔径NA由表达式(1)表示该值。 

R＝k×I/NA...(1) 

因此，为了使得能够观察在变得越来越小型化的晶圆上形成的显微图案，已经通过使用短波长紫外线作为光源而尝试改进显微镜装置的分辨率。例如，在使用具有NA＝0.9的物镜并且使用具有248nm波长的紫外线的显微镜装置中，当常数k＝0.61被代入以上表达式(1)时，与被观察的表面上的两个点有关的分辨率R被计算为分辨率R＝168nm。 

发明内容

本发明要解决的问题 

利用如上所述的传统显微镜装置，仅仅能够观察下述电路图案， 其中形成单个电路图案的线之间的间隔最多大约为显微镜的光学分辨率R。 

因此，为了应对更加精细的显微图案，必须应用成本极高的技术，诸如进一步缩短光源的波长并且通过使用浸没方法等增加物镜的NA。 

本发明旨在提供一种能够以超过显微镜装置的光学分辨率解析显微图案的显微镜装置，和一种使用该显微镜装置的显微镜图像解析方法。 

用于解决所述问题的手段 

根据本发明的第一显微镜装置的原理如下。 

图像传感器具有多个像素。放大光学系统在图像传感器的像素上形成观察目标的至少一部分的放大图像。图像处理器将具有差分功能的边缘增强滤波器应用于由图像传感器获得的绘制图像(pictorialimage)以获得对应于该绘制图像的边缘增强的绘制图像。在该放大光学系统中，可变放大率光学系统形成在观察目标的观察区域中包括的线性图案的图像作为具有一定宽度的图像，其中所述宽度超过在该图像传感器中包括的每一个像素的尺寸并且等于或者小于由该边缘增强滤波器处理的区域的宽度。 

根据本发明的第二显微镜装置的原理如下。 

在上述显微镜装置中，该可变放大率光学系统在图像传感器上形成观察区域中包括的线性图案的图像作为具有对应于两个像素或更多像素的宽度的图像。 

根据本发明的第三显微镜装置的原理如下。 

在上述显微镜装置中，图像处理器将将边缘增强滤波器应用于由图像传感器获得的绘制图像，其中边缘增强滤波器具有反映在绘制图像中像素值的分布的效果并且具有差分功能。 

根据本发明的第四显微镜装置的原理如下。 

在上述显微镜装置中，图像处理器包括通过使用平均矩阵而将利用边缘增强滤波器的增强结果平均化的平均处理器，所述平均矩阵在大小方面小于用于边缘增强滤波器的矩阵。 

根据本发明的显微镜图像第一解析方法的原理如下。 

放大图像形成过程利用放大光学系统而在图像传感器的光电转换表面上形成观察目标的至少一部分的放大图像，其中多个光电转换元件放置在该光电转换表面上。图像处理过程将具有差分功能的边缘增强滤波器应用于由图像传感器获得的绘制图像以获得对应于该绘制图像的边缘增强的绘制图像。在该放大图像形成过程中，包括可变放大率过程，其形成在观察目标的观察区域中包括的线条图案的图像作为具有一定宽度的图像，所述宽度超过对应于在图像传感器中包括的光电转换元件的像素中的每一个的尺寸并且等于或者小于由边缘增强滤波器处理的区域的宽度。 

根据本发明的显微镜图像的第二解析方法如下。 

在上述显微镜图像第一解析方法中，可变放大率过程在图像传感器上形成目标的观察区域中包括的线条图案的图像作为具有对应于两个像素或更多像素的宽度的图像。 

附图说明

图1是示意根据本发明的显微镜装置的实施例的视图； 

图2是每一个均示意在增强的绘制图像中的增强解析效果的图； 

图3是每一个均描绘边缘增强滤波器的示例的视图； 

图4是每一个均示意在增强的绘制图像中在线宽度和增强解析效果之间的关系的图(1)； 

图5是每一个均示意在增强的绘制图像中在线宽度和增强解析效果之间的关系的图(2)；