显微镜装置和显微镜图像分析方法

专利名称：显微镜装置和显微镜图像分析方法
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Rayldgh (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=kxI/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， 诸如进一步縮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(pictorial image)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。


图1是示意根据本发明的显微镜装置的实施例的视6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3是每一个均描绘边缘增强滤波器的示例的视图4是每一个均示意在增弾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);
图6是每一个均示意在线条图案的图像宽度和边缘增强滤波器的 矩阵大小之间的关系的视图7是每一个均示意在线条图案的图像宽度和边缘增强滤波器的 矩阵大小之间的关系的视图8是示意通过边缘增强的图像增强处理的效果的图9是示意根据本发明的晶圆检验设备的实施例的视图IO是示意晶圆检验操作的流程图11是示意另一晶圆检验操作的流程图12是每一个均示意平均滤波器的效果的图。
具体实施例方式
在下文中，将基于附图详细描述本发明的实施例。
示例1
图1描绘根据本发明的显微镜装置的实施例。
图1中表示的显微镜装置的显微镜设备1包括具有放大率mi的物 镜2。显微镜设备1进一步包括定位装置,所述定位装置包括XY台 (stage) 9、 Z台IO和旋转台11。在设于定位装置上的保持器12上， 放置诸如晶圆的样品3，并且在样品3的表面上，形成例如以间隔 形成的、具有宽度di的线条图案。
此外，在于图1中示意的照明光学系统13中，从例如卤素灯的光 源15照射的光线被聚光透镜16转变成基本平行光束，并且经由限制孔径17、中继透镜18、场阑19和半反光镜14而被引导至物镜2，从 而限制孔径17的图像被投影在样品3的表面上。
因此，样品3被照亮并且在样品3的表面上反射的光线被成像光 学装置引导到诸如CCD的图像传感器5上，所述成像光学装置包括物 镜2、半反光镜14、反光镜20、具有放大率m2的中间可变放大率透镜 4、成像透镜21，等等，从而在图像传感器5上形成在样品3的表面上 形成的前述线条图案的图像。
在图1中，在被置于保持器12上作为样品3的示例的晶圆上具有 宽度山的线条图案在图像传感器5上被以总投影放大率m放大/投影， 总投影放大率m是物镜2的放大率mi和中间可变放大率透镜4的放大 率m2的乘积，并且所述线条图案被图像传感器5捕获作为具有等于宽 度山xm的宽度的线条图案。然后，当图像传感器5是具有像素尺寸a 的CCD时，在由CCD获得的图像数据上捕获前述线条图案作为具有 下述宽度的绘制图像，其中所述宽度等于CCD上的图案的宽度dixm 除以像素尺寸a。
通过监视装置6对如此由图像传感器5获得的图像数据进行显示 处理，并且同时将图像数据发送到个人计算机7以通过个人计算机7 中包括的图像处理单元8进行将在以后描述的图像处理。
在下文中，将描述通过图像处理单元8的图像处理和该图像处理 产生的增强的绘制图像。
忽略由于未考虑显微镜光学系统中的衍射的影响而导致的解析限 制，当例如在晶圆上具有80nm线条宽度的线条图案被以400X的投影 图像放大率放大/投影在每一个像素均具有尺寸8|im的CCD上时，这 种线条图案在CCD上被捕获为四像素宽度的绘制图像。然而，在实际的显微镜光学系统中，当观察目标的线条图案的间
隔山等于或者小于由前述表达式(1)表示的Rayldgh极限时，无论投 影放大率的大小如何，均不能在代表在CCD上投影的图像的强度分布 的未经处理的绘制图像中分辨该线条图案。
图2 (a)描绘绘制图像的示例，当通过使用具有248nm波长的紫 外线作为照明光线，利用具有0.9NA的物镜，在CCD上放大/投影其 中以相等间隔布置分别具有110nm、 100nm、 90nm和80nm的宽度的 线性图案的线条-间隔(Une-and-space)图案时获得所述绘制图像。
从在图2 (a)中描绘的示例可见，在前述条件下对于具有稍微大 于光学分辨率的卯nm的线条-间隔图案而言，线条图案和作为线条间 的间距的间隔几乎不可辨识，但是对于其在线条图案之间中心距离等 于或者小于光学分辨率的80nm的线条-间隔图案而言，线条图案和间
隔完全不可辨识。
图1中表示的图像处理单元8将Laplacian (拉普拉斯)滤波器应 用于这种未经处理的图像数据以执行边缘增强处理，其中所述 Laplacian (拉普拉斯)滤波器由如在图3 (a)和3 (b)中表示的3X3 矩阵或者5X5矩阵表示。
图2 (b)描绘利用边缘增强处理产生的增强的绘制图像，在边缘 增强处理中，其中图1中表示的显微镜装置通过对下述绘制图像使用 前述5X5矩阵拉普拉斯滤波器，其中当等价于在图2(a)中的示例的 图案的线条-间隔图案被以400X的总投影放大率投影在CCD上时获得 所述绘制图像。
在图2 (b)中，不仅具有接近光学分辨率的卯nm的线条-间隔图 案被以足够高的对比度解析，而且具有等于或者小于光学分辨率的 80nm的线条-间隔图案也被解析到可辨别单个线条图案和间隔的更好的程度。
根据在图2 (C)和(d)中表示的分布，这是显而易见的。
图2 (C)和(d)代表在对应于在水平方向上的线条图案布置的图
2 (a)和(b)中的90nm的线条-间隔的图像数据中，竖直方向的强度 分布。在任一分布中，强度分布的峰之间的间隔是对应于180nm的9-像素间隔，这是线条图案的中心间距，并且明显的是，在未经处理的 绘制图像中几乎不能被分辨的线条图案中的每一个线条图案对应于在 增强的绘制图像中的强度分布。在增强的绘制图像中，当通过将对应 于在分布的中心部分中出现的三个波谷的强度值(Ip 13， 15)的平均
值Imin和对应于在其中出现的两个峰的强度值(14， 15)的平均值Imax
代入来计算表达式(2)时，给出CTF值为0.35,其中CTF值是表示对 比度大小的指标的示例，并且因此可见，与类似地对于未经处理的绘 制图像计算的CTF=0.05相比较，对比度被大大地提高。
CTF- ( Imax-Imin ) / ( Imax+Imin ) … (2 )
通过如此将适当的边缘增强处理应用于未经处理的绘制图像，能 够获得增强的绘制图像，其中在未经处理的绘制图像中不能被解析的 线条-间隔图案，S卩，具有等于或者小于光学分辨率的间隔的线条-间隔 得以解析。
在增强的绘制图像中能够获得这种增强分辨率效果的可能的原因
是，当在CCD上的线条图案的宽度和用于边缘增强的滤波器矩阵的大 小满足适当关系时，边缘增强效果被合成为线条图案自身的图像的一 部分，从而形成高对比度图像。
为了描述用于获得增强的绘制图像中的增强解析效果要被满足的 条件，本申请人进行了试验，其中利用在图1中表示的显微镜装置在CCD上放大/投影具有各种线条宽度的线条-间隔图案，并且利用5x5
矩阵表示的拉普拉斯滤波器被应用于所得到的图像数据以产生增强的绘制图像。
图4 (a) 、 (b)和(c)分别代表对应于具有200nm、 120nm和80nm的线条宽度的线条-间隔图案的未经处理的图像数据的分布，并且图4 (d) 、 (e)和(f)代表对应于这些未经处理的图像数据的增强的绘制图像数据的分布。类似地，图5 (a) 、 (b)和(c)分别地代表对应于具有60nm、 40nm和20nm的线条宽度的线条-间隔图案的未经处理的图像数据的分布，并且图5 (d) 、 (e)和(f)代表对应于这些未经处理的图像数据的增强的绘制图像数据的分布。
此外，图6和图7每一个均表示关于形成在图4和图5中表示的每一个线条-间隔图案的线条图案的投影在CCD上的线条图案的图像宽度和边缘增强滤波器的矩阵大小之间的关系。
当如在图6 (a)和(b)中所表示的那样，投影在CCD上的线条图案的图像宽度(分别为10个像素和6个像素)大于作为边缘增强滤波器的矩阵大小的5个像素时，从图4 (d)和(e)可见，对应于线条图案的强度改变和由于边缘增强效果而引起的强度改变分开地出现，并且因此由于边缘增强效果而产生的线条图案的可视性改进的效果得以确认。
而且，当如在图6 (c)、图7 (a)和(b)中所表示的那样，在CCD上投影的线条图案的图像宽度(分别为4个像素、3个像素和2个像素)等于或者小于边缘增强滤波器的矩阵大小时，从图4 (f)、图5 (d)和(e)可见，对应于线条图案的强度改变和由于边缘增强效果而引起的强度改变被合成并且因此表现出对比度增加效果。
在另一方面，当如在图7 (c)中所表示的那样，在CCD上投影的线条图案的图像宽度是1个像素时，从图5 (f)可见，仅仅出现线条图案的附近的边缘增强效果并且对比度增加效果消失。当在此情形中
投影在CCD上的线条图案图像的线条宽度等于或者小于1个像素时，
即使应用边缘增强处理也不能产生对比度增加效果的可能的原因在于，不能从在量化处理等中产生的噪音辨别关于在图像数据中包括的线条-间隔的信息。
基于这些结果，作为用于获得增强的绘制图像中的增强解析效果
需要被满足的条件，本申请人通过使用显微镜装置的总投影放大率m、观察目标的线条宽度d、图像传感器(CCD)的像素尺寸a，和边缘增强滤波器的矩阵大小s推出由表达式(3)表示的条件。
l<mxd/a《s ... (3)
艮P，通过使用下述显微镜装置能够以高对比度观察到具有比由照明光线的波长和物镜的NA确定的光学分辨率更细的线条宽度的线条-间隔图案，其中，所述显微镜装置的总投影放大率m如以上表达式(3)所表示的那样与观察目标的线条宽度d和用于观察的图像传感器的像素尺寸以及应用的边缘增强滤波器的矩阵大小s相关地适当地设置。
图8表示当具有以棋盘格状方式布置的、具有8pm像素尺寸的矩形光电转换元件的CCD被用作图像传感器并且具有5x5矩阵大小的拉普拉斯滤波器被用作边缘增强滤波器时，显微镜装置的总投影放大率m、适于观察的线条-间隔(L&S)图案以及通过边缘增强的图像增强处理的效果。
如在图8中表示的，在利用可见光观察时，例如，当总投影放大率被设为200x时，具有5x5像素(一个像素尺寸8)nmx8^im)的矩阵对应于在观察目标(晶圆)上的200nmx200nm的范围。g卩，对于小于200nm的线条-间隔而言，边缘增强处理是有效的，并且在具有达到对应于前述矩阵的一边的大约百分之75的尺寸(150nm)的线条-间隔中，获得了良好的CTF值。在这种条件下，对于小于150nm的线条-间隔而言，获得了被解析的图像，但是CTF值逐渐地变得小，并且对于小于125nm的线条-间隔而言，没有获得被解析的图像。
需要根据观察目标的线条-间隔(L&S)选择光源，但是如在图8中表示的，通过应用图像增强处理，能够利用任何光源获得超过普通光学极限分辨率的分辨率。例如，即使当ArF准分子激光被用作光源并且通过浸没(纯水)物镜将NA提高到1.23时，由于光学极限分辨率的限制，传统的光学系统也不能产生35nm的线条-间隔的被解析的图像，但是利用根据本发明的显微镜装置，在理论上能够通过使用总投影放大率640x并且应用前述图像增强处理，利用相同光源和物镜(被浸没)观察到这种线条-间隔。此外，在传统的方法中，为了观察70nm的线条-间隔，需要使用昂贵的ArF准分子激光作为光源，但是利用根据本发明的显微镜装置，通过将图像增强处理应用于由使用便宜的汞灯作为光源(248nm波长)的光学系统获得的图像，观察在理论上是可能的。
此外，因为通常难以将诸如物镜的光学部件精确地制造为设计值，因此通常难以获得理论分辨率。然而，在确定图8中表示的用于观察的最优线条-间隔(L&S)时，通过图像增强处理使得可观察的线条-间隔的范围被给予容限，并且因此，即便光学部件具有小的制造误差，图像增强处理的应用也使得能够获得基本上等于用于观察的最优L&S的观察目标的被解析的图像。因此，能够降低形成用于观察的光学系统的单个光学部件的制造成本。
另外，作为用于增强由CCD获得的绘制图像的边缘增强滤波器，例如还可以使用具有如在图3 (a)中表示的3x3矩阵的拉普拉斯滤波器。此外，在仅要求确认仅线条-间隔图案中的线条宽度的应用中，可以使用仅具有差分功能的滤波器。此外，可以使用具有被蜂窝状布置的元件的屈像传感器替代典型的CCD。使用这种图像传感器具有产生更高增强效果的可能性，并且例如，即使在形成线条-间隔图案的一个线条图案具有接近图像传感器上的一个像素的宽度的条件下，也可预期足够的图像增强效果。
示例2
图9表示对其应用根据本发明的显微镜装置的晶圆检验设备的实施例。
在图9中表示的构成元件中，等价于在图1中所表示的部件的那些构成元件将由图l中表示的附图标记标注，并且将省略对其的说明。
图9中表示的个人计算机7通过控制改变中间可变放大率透镜4的放大率的透镜驱动(activting)机构(未示出)而在中间可变放大率
透镜4的可变范围内设置需要的放大率。
图IO表示下述流程图的示例，所述流程图表示利用图9中表示的晶圆检验设备的晶圆检验操作。
在图IO中表示的示例中，基于关于在例如晶圆上形成的电路图案的信息，预先决定至少一个观察点作为检验目标，并且晶圆上这些观察点的坐标经由个人计算机7中包括的诸如键盘(未示出)的输入装置被输入，并且被登记在个人计算机7中的存储器等中(步骤S1)。此外，此时，基于在物镜2的视野中捕获到的电路图案的在这些观察点处的线条宽度，计算满足前述表达式(3)的条件的总投影放大率，并且对应于各观察点，登记所找到的总投影放大率。
接着，个人计算机7从以上述方式登记的信息顺序地读取关于每一个观察点的登记信息，基于登记信息调节在定位装置中包括的XY台等等，以将晶圆3上的指定坐标移动到物镜2的视野中心部分(步骤
S2)。
此后，基于与观察点的坐标一起在步骤S2读取的总投影放大率，个人计算机7调节中间可变放大率透镜4的放大率，并且为投影在CCD5上的观察点的图像设置最优投影放大率(步骤S3)。
在如此设置最优投影放大率之后，通过适当的聚焦控制获得观察点的被放大/投影的图像(步骤S4)，并且所获得的被放大/投影的图像被一次地存储在个人计算机7中包括的诸如硬盘(未示出)的存储器装置中并且此后在步骤Sll到步骤S15经历图像分析处理。
每次以上述方式获得每一个观察点的被放大/投影的图像时，个人计算机7判定是否所有观察点的图像获取已完成(步骤S5)，并且如果判定结果为NO (否)，则返回步骤S2以开始关于新的观察点的图像获取处理。
当上述对应于在步骤Sl登记的所有观察点的被放大/投影的图像的获取已被如此完成时，个人计算机7当在步骤S5为YES (是)判定时结束图像获取处理。
下面，将描述图像分析处理。
在个人计算机7中包括的图像处理单元8读取在前述图像获取处理中已被保存的对应于每一个观察点的被放大/投影的图像(步骤Sll)，并且通过应用适当的边缘增强滤波器(例如，具有5X5矩阵的拉普拉斯滤波器)而执行边缘增强处理(步骤S12)。
如上所述，在步骤S12获得的边缘增强的绘制图像中，以高对比度分辨出晶圆3上的观察点处形成的电路图案，并且因此，当在图像监视器6上显示该边缘增强的绘制图像并且在该边缘增强的绘制图像中出现的电路图案的图片被提供给由操作员执行的缺陷探测工作时，在步骤S13能够基于该边缘增强的绘制图像而可靠地探测缺陷，诸如电路图案的极细微的缺陷。
每次如此地完成关于每一个观察点的边缘增强处理和缺陷探测处理时，个人计算机判定是否已经为对应于所有观察点的被放大/投影的图像完成了图像分析处理(步骤S14)。当仍然存在任何未经处理的被
放大/投影的图像时，个人计算机在步骤S14作出NO (否)判定并且返回步骤Sll以读取对应于下一观察点的被放大/投影的图像并且为该被放大/投影的图像执行图像分析处理。
当以上述方式完成对于对应于所有观察点的被放大/投影的图像的处理时(在步骤S14处YES (是)判定)，个人计算机7创建缺陷图，所述缺陷图例如显示指定在前述步骤S13被探测到缺陷的观察点的晶圆上的位置的信息，和关于所探测到的缺陷的信息，并且在图像监视器6上显示缺陷图用于由操作员使用(步骤S15)，并且然后结束图像分析处理。
以此方式，对被放大/投影的图像的边缘增强滤波器的这样的应用而产生的增强的绘制图像中的增强解析效果可应用于在晶圆上形成的电路图案的检验。
附带说一句，在图10中表示的在步骤S4获得的被放大/投影的图像可以立即进行边缘增强处理和缺陷探测处理。
此外，可以对于由操作员任意地提取的观察点执行利用在增强的绘制图像中的增强解析效果的缺陷检验。
图11表示下述流程图，该流程图表示利用在图9中表示的晶圆检验设备的另一晶圆检验操作。
在图11中表示的晶圆检验操作中，当在步骤S21例如由操作员将
晶圆3上的任意点决定为观察点时，个人计算机7将包括在显微镜装置中的中间可变放大率透镜4的放大率设为最小放大率(步骤S22)。
接着，个人计算机7经由图像处理单元8从CCD 5暂时地获得被放大/投影的图像(步骤S23)，并且将边缘增强处理应用于所获得的临时的绘制图像(步骤S24)。此时，基于包括在由图像处理单元8获得的增强的绘制图像中的适当的线条轮廓(profile)，个人计算机7计算在图2中解释的对比度值作为表示对应于前述临时的绘制图像的在获得的增强的绘制图像中的增强解析效果的程度的指标，并且对应于中间可变放大率透镜4的设置的放大率而存储该对比度值。
此后，个人计算机7判定中间可变放大率透镜4的当前放大率是否是可变范围中的最大值(步骤S25)，并且如果判定结果为NO(否)，则将中间可变放大率透镜4的放大率设为例如比当前放大率大10%的值(步骤S26)，并且此后，返回步骤S23以重复临时的绘制图像的获取。
通过比较增强的绘制图像中如此获得的对比度值，个人计算机7找到中间可变放大率透镜4的最优放大率(步骤S27)，其中所述对比度值对应于当中间可变放大率透镜4的放大率增加时获得的各临时的绘制图像。
基于该找到的结果，个人计算机7例如将给出最高对比度值的中间可变放大率透镜4的放大率设为最佳放大率(步骤S28)，并且获得通过使用该最佳放大率放大/投影在CCD5上的绘制图像作为用于检验的绘制图像(步骤S29)，并且然后将边缘增强处理新应用于该图像以将增强的绘制图像保存为用于缺陷检验的图像(步骤S30)。每次关于由操作员指定的观察点如此获得用于缺陷探测的图像 时，个人计算机7均询问操作员是否结束检验(步骤S31)，并且当被
指示继续检验时，它在步骤S31为NO (否)判定时返回步骤S21以为 新的观察点开始处理。
在另一方面，当被指示结束检验(在步骤S31 YES (是)判定) 时，结束用于获得用于缺陷探测的图像的处理，并且对用于缺陷探测 的被保存的图像进行缺陷检验处理。
附带说一句，如在图2(b)中表示的，在边缘增强的绘制图像中， 根据要被感测的线条图案的高对比度解析的效果，强化CCD 5中由于 量化误差等产生的噪音分量。
通过将例如由3X3矩阵表示的平均滤波器应用于增强的绘制图 像，能够减弱这种强化的噪音分量。
为了获得降噪效果，有效的是，应用具有比在边缘增强处理中应 用的边缘增强滤波器的矩阵大小更小的矩阵大小的平均滤波器。
图12 (b)表示当前述平均滤波器被应用于在图2 (b)中表示的 边缘增强的绘制图像以抑制在增强的绘制图像中出现的噪音分量时， 所获得的绘制图像的示例，并且图12 (a)表示等价于图4 (f)中的分 布的分布。
从图12 (a)可见，即使在应用平均滤波器之后，在增强的绘制图 像中出现的线条-间隔图案的对比度也没有发生改变，并且如从图12 (b)明显地，具有80nm线条宽度的线条-间隔图案得以清楚地解析。
另一方面，在图12 (a)中可见，作为边缘增强的结果的在线条-间隔图案的两侧上出现的图案被钝化，并且在图12 (b)中可见，在图 2 (b)中显著地出现的画面上的噪音被大大地减弱。
在该实施例中，线条-间隔棒(spike)被用作示例，但是对于接触
孔形状的样品也获得相同的效果。此外，光电转换元件的布置不限于 棋盘格状布置，而是像素可以是蜂窝状布置的或者可以进行像素偏移。
工业适用性
利用根据本发明的显微镜装置，能够获得边缘增强的绘制图像，
其中能够解析超过根据显微镜装置的物镜的NA和照明光线的波长推 导出的光学分辨率的显微图案，并且能够使用增强的绘制图像用于观察。
类似地，在根据本发明的显微镜装置的解析方法中，能够获得边
缘增强的绘制图像，其中能够解析超过根据显微镜装置的物镜的NA和 照明光线的波长推导出的光学分辨率的显微图案，并且能够在具有前 述显微图案的物体的检验和观察中使用增强的绘制图像。
如在上面已经描述的那样，根据本发明的显微镜装置，无论被光 源的波长、物镜的NA等限制的光学分辨率如何，都能够获得增强的绘 制图像，其中诸如在晶圆上形成的显微镜电路图案的观察目标能够被
清楚地解析。
因此，在观察显微图案的领域，诸如在半导体制造领域中的晶圆 缺陷检验领域中，这是非常有效的。
权利要求
1.一种显微镜装置，包括图像传感器，所述图像传感器具有多个像素；放大光学系统，所述放大光学系统在所述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；和图像处理器，所述图像处理器将具有差分功能的边缘增强滤波器应用于由所述图像传感器获得的绘制图像，以获得对应于所述绘制图像的边缘增强的绘制图像，其中所述放大光学系统包括可变放大率光学系统，所述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条图案的图像作为具有下述宽度的图像，其中所述宽度超过在所述图像传感器中包括的像素中的每一个的尺寸并且等于或者小于由所述边缘增强滤波器处理的区域的宽度。
2. 根据权利要求1的显微镜装置，其中所述可变放大率光学系统在所述图像传感器上形成观察目标的观 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者更多像 素的宽度的图像。
3. 根据权利要求1的显微镜装置，其中所述图像处理器将具有反映在绘制图像中像素值的分布的效果并 且具有差分功能的边缘增强滤波器应用于由所述图像传感器获得的绘制图像。
4. 根据权利要求3的显微镜装置，其中所述图像处理器包括通过使用平均矩阵而将利用所述边缘增强滤 波器增强的结果平均化的平均处理器，所述平均矩阵在大小方面小于 用于所述边缘增强滤波器的矩阵。
5. —种显微镜图像的解析方法，包括放大图像形成过程，所述放大图像形成过程利用放大光学系统在 所述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被放置在所述光电转换表面上；和图像处理过程，所述图像处理过程将具有差分功能的边缘增强滤 波器应用于由所述图像传感器获得的绘制图像，以获得对应于所述绘 制图像的边缘增强的绘制图像，其中所述放大图像形成过程包括可变放大率过程，所述可变放大率过 程形成观察目标的观察区域中包括的线条图案的图像作为具有下述宽 度的图像，其中所述宽度超过对应于在所述图像传感器中包括的所述 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所述边缘 增强滤波器处理的区域的宽度。
6. 根据权利要求5的显微镜图像的解析方法，其中 所述可变放大率过程在所述图像传感器上形成观察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者更多像素的 宽度的图像。
全文摘要
提供一种显微镜装置，该显微镜装置能解析超过显微镜装置的光学分辨率的显微图案，以及一种使用该显微镜装置的显微镜图像的解析检验方法。一种显微镜装置包括具有多个像素的图像传感器；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；和图像处理器，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，以获得对应于绘制图像的边缘增强的绘制图像，其中该放大光学系统包括可变放大率光学系统，该可变放大率光学系统形成观察目标的表面上的观察区域中包括的线条图案的图像作为具有下述宽度的图像，该宽度超过形成该图像传感器的像素中的每一个的尺寸并且等于或小于由该边缘增强滤波器处理的区域的宽度。
文档编号G02B21/36GK101529305SQ20078003962
公开日2009年9月9日 申请日期2007年10月22日 优先权日2006年10月25日
发明者柴田浩匡 申请人:株式会社尼康