[发明专利]成像设备和成像方法

说明书

本申请提供了一种成像装置和成像方法。该成像装置包括：照明光源，用于输出照明光；照明光学系统，用于将照明光朝向样品透射；成像光学系统，用于透射从样品反射的光；工作台，用于沿预定传送方向移动样品；以及拍摄单元，用于接收反射光。成像设备可以包括位于样品的共轭焦平面处的一个或多个衍射光栅。拍摄单元的操作可以与工作台对样品的移动同步，以根据时间延迟集成方法获得图像。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年7月18日提交给日本知识产权局的日本专利申请No.2017-138724以及2017年10月18日提交给韩国知识产权局的韩国专利申请No.10-2017-0135454的优先权，这些申请的公开内容通过引用全部合并于此。

技术领域

示例实施例涉及一种成像设备和成像方法。

背景技术

随着半导体器件变得更小，要由光学半导体检查设备检查的缺陷尺寸可以变得更小。随着缺陷尺寸变得更小，检查缺陷变得更加困难。在光学半导体检查设备中，改善光学分辨率可以是有效的。

通常，可以通过减小要使用的光的波长和增加物镜的NA(数值孔径)来改善光学分辨率。关于波长的减小，传统的光学半导体检查设备可以使用在约260nm的深紫外(deepUV)范围内的光。在一些情况下，可以使用覆盖约400nm的UV范围的宽波段。

关于光学系统，在宽波段中可能难以确保足够的透射系数。关于光源，可能难以确保具有深UV处的宽波段的光源具备足够亮度。关于NA，可以使用高NA、孔径接近0.9的物镜。为了保持高分辨率，可能需要将像差抑制到极限，但是在宽波长范围内抑制像差可能是非常困难的。由于上述原因，在高NA物镜的情况下使用短波长的光达到了其极限，很难期望分辨率的显著提高。

作为高分辨率的方法，存在结构照明显微镜(SIM)(例如，日本专利公开No.2006-268004)。在该方法中，可以使用当具有周期性条纹的光照射在样品上时发生的莫尔干涉效应。通过莫尔干涉效应，样品图案的高频分量可以转换至照明图案的低频侧。在这种技术中，光学系统中无法解析出的超过截止频率的频率范围转换为截止频率以下，从而能够解析出频率范围。根据由具有不同相位的条纹形状照射的多个拍摄图像，在频率空间中莫尔干涉分量被分离并重新排列以再生图像。与不同方向的条纹形状类似，改善了多个方向上的分辨率。日本专利公开No.2006-268004通过引用全部合并于此。

例如，传统方法可以包括以下操作。(1)衍射光栅位于照明光学系统的样品的共轭焦平面上，并且具有周期性条纹形状的照明光照射在样品上。(2)获得利用了不同方向和不同相位的照明的图像。(3)通过图像处理获得图像。(4)通过图像处理合成不同方向/相位的图像。

在该方法中，在不同条件下从同一物体获得图像，并且通过图像处理来执行图像再生/合成，因此图像再生花费更长时间。因此，当在半导体检查设备中使用该方法时，会增加检查时间。

发明内容

示例实施例提供了能够缩短成像时间并改善光学分辨率的成像设备和成像方法。

根据示例实施例，一种成像设备包括：照明光源，其用于输出照明光；第一衍射光栅，其位于照明光学系统的样品的共轭焦平面处并且将照明光朝向样品透射；第二衍射光栅，其位于成像光学系统的样品的共轭焦平面处，并且透射从照射光入射至其上的样品反射的光；工作台，其用于在预定传送方向上移动样品；以及拍摄单元，其用于接收通过第二衍射光栅从样品反射的光，并且与取决于工作台的样品移动同步，以利用时间延迟集成方法进行拍摄。

在示例实施例中，第一衍射光栅和第二衍射光栅可以在光学上彼此相同。

在示例实施例中，第一衍射光栅和第二衍射光栅可以包括在传送方向上排列的不同类型的光栅图案。

在示例实施例中，第一衍射光栅和第二衍射光栅可以包括相对于传送方向倾斜的光栅图案。