特開 2025-26798 高解像度反射型トモグラフィ測定システムおよび方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025026798

(43)【公開日】2025-02-25

(54)【発明の名称】高解像度反射型トモグラフィ測定システムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/17 20060101AFI20250217BHJP

   G02B 21/00 20060101ALI20250217BHJP

   G02B 21/06 20060101ALI20250217BHJP

   G02B 21/36 20060101ALI20250217BHJP

   G01B 9/0209 20220101ALI20250217BHJP

【ＦＩ】

G01N21/17 620

G02B21/00

G02B21/06

G02B21/36

G01B9/0209

【審査請求】有

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024124887

(22)【出願日】2024-07-31

(31)【優先権主張番号】10-2023-0105750

(32)【優先日】2023-08-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(71)【出願人】

【識別番号】517065149

【氏名又は名称】トモキューブ， インコーポレーテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｔｏｍｏｃｕｂｅ， Ｉｎｃ．

【住所又は居所原語表記】Ｆｌ． ４， １５５， Ｓｉｎｓｅｏｎｇｒｏ， Ｙｕｓｅｏｎｇ ｇｕ， Ｄａｅｊｅｏｎ， ３４１０９ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(71)【出願人】

【識別番号】518366555

【氏名又は名称】コリア アドバンスト インスティテュート オブ サイエンス アンド テクノロジー

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】パク・ヨングン

(72)【発明者】

【氏名】エルヴェ ジェローム ユゴネ

【テーマコード（参考）】

2F064

2G059

2H052

【Ｆターム（参考）】

2F064AA09

2F064CC04

2F064FF00

2F064FF07

2F064GG12

2F064GG20

2F064GG22

2F064GG44

2F064HH08

2G059AA05

2G059EE02

2G059EE09

2G059FF02

2G059FF03

2G059JJ11

2G059JJ13

2G059JJ22

2G059KK04

2H052AA04

2H052AB24

2H052AC30

2H052AF14

(57)【要約】

【課題】本開示は、高解像度反射型トモグラフィ測定システムおよび方法を提供する。
【解決手段】本開示の高解像度反射型トモグラフィ測定システムは、対物レンズ、チューブレンズ、カメラ、時間的には干渉性で空間的には非干渉性の光を導き入れる照明要素、およびチューブレンズとカメラの間で光をサンプルおよび参照ビームに分割して、サンプルからのサンプルビームと参照ビームがトモグラフィ測定のための干渉を発生するようにする半－反射表面要素を含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対物レンズ、チューブレンズ、およびカメラを有する高解像度反射型トモグラフィ測定システムであって、
時間的には干渉性で空間的には非干渉性の光を導き入れる照明要素と、
前記チューブレンズと前記カメラの間で前記光をサンプルおよび参照ビームに分割して、前記サンプルからのサンプルビームと前記参照ビームがトモグラフィ測定のための干渉を発生するようにする半－反射表面要素と、
を含む、
高解像度反射型トモグラフィ測定システム。

【請求項2】

前記照明要素は、
前記光を発生させる光源と、
前記光源からの前記光を前記半－反射表面要素に向けて反射させるミラーまたはビームスプリッタのうちの少なくとも１つと、
を含む、
請求項１に記載の高解像度反射型トモグラフィ測定システム。

【請求項3】

前記照明要素は、
前記光源と前記ミラーまたは前記ビームスプリッタのうちのいずれか１つの間に配置される波面形成器
をさらに含む、
請求項２に記載の高解像度反射型トモグラフィ測定システム。

【請求項4】

前記半－反射表面要素は、
前記カメラのカメラセンサに結合される、
請求項１に記載の高解像度反射型トモグラフィ測定システム。

【請求項5】

前記半－反射表面要素は、
前記チューブレンズと前記カメラの間の共役画像の表面に配置される、
請求項１に記載の高解像度反射型トモグラフィ測定システム。

【請求項6】

前記半－反射表面要素と前記カメラの間に配置されるリレーレンズ
をさらに含む、
請求項５に記載の高解像度反射型トモグラフィ測定システム。

【請求項7】

前記半－反射表面要素は、
前記光の一部を前記サンプルに提供して前記サンプルビームを生成し、前記光の残りで前記参照ビームを生成し、
前記カメラは、
前記サンプルビームと前記参照ビームによって生成される前記干渉に基づいて前記トモグラフィ測定のための３次元画像を取得する、
請求項１に記載の高解像度反射型トモグラフィ測定システム。

【請求項8】

高解像度反射型トモグラフィ測定システムであって、
対物レンズおよびチューブレンズを含み、カメラポートが形成されている顕微鏡装置と、
カメラを含み、前記カメラポートに着脱可能なカメラ装置と、
を含み、
前記カメラ装置は、
時間的には干渉性で空間的には非干渉性の光を導き入れる照明要素と、
前記チューブレンズと前記カメラの間で前記光をサンプルおよび参照ビームに分割して、前記サンプルからの前記サンプルビームと前記参照ビームがトモグラフィ測定のための干渉を発生するようにする半－反射表面要素と、
をさらに含む、
高解像度反射型トモグラフィ測定システム。

【請求項9】

前記半－反射表面要素は、
前記カメラのカメラセンサに結合され、
前記カメラ装置は、
前記チューブレンズと前記半－反射表面要素の間に配置されるリレーレンズ
をさらに含む、
請求項８に記載の高解像度反射型トモグラフィ測定システム。

【請求項10】

前記半－反射表面要素は、
前記チューブレンズと前記カメラの間の共役画像の表面に配置され、
前記カメラ装置は、
前記チューブレンズと前記半－反射表面要素の間、および前記半－反射表面要素と前記カメラの間に配置されるリレーレンズ
さらに含む、
請求項８に記載の高解像度反射型トモグラフィ測定システム。

【請求項11】

対物レンズ、チューブレンズ、およびカメラを有する高解像度反射型トモグラフィ測定システムの動作方法であって、
照明要素が、時間的には干渉性で空間的には非干渉性の光を導き入れる段階と、
前記チューブレンズと前記カメラの間の半－反射表面要素が、前記光をサンプルおよび参照ビームに分割する段階と、
前記カメラが、前記サンプルからの前記サンプルビームと前記参照ビームによって発生する干渉に基づいてトモグラフィ測定のための３次元画像を取得する段階と、
を含む、
高解像度反射型トモグラフィ測定システムの動作方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、高解像度反射型トモグラフィ測定システムおよび方法に関する。

【背景技術】

【0002】

光学検査は、半導体やディスプレイデバイスの製造および品質保証のプロセスに絶対的に必要な技術である。このような技術は、製品の完全性と品質を評価するための非破壊検査を提供することから、その性能と信頼性を保証するのに役に立つ。これに関する中枢的な技術として、共焦点顕微鏡（ｃｏｎｆｏｃａｌ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）と白色光干渉計（ｗｈｉｔｅ ｌｉｇｈｔ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ：ＷＬＩ）が挙げられる。このような技術は、高解像度イメージングと表面プロファイリングが可能であり、デバイスの構造や材料を精密に検査することができる。共焦点顕微鏡は、詳細な欠陥検出に不可欠な深さ分割（ｄｅｐｔｈ ｓｅｃｔｉｏｎｉｎｇ）と向上した分解能が利点である。ＷＬＩは、正確な３次元表面トモグラフィを提供し、半導体やディスプレイデバイスの検査で重要となる薄膜の厚さを測定する。

【0003】

深さ分解反射測定は、主に、白色光干渉計、反射型共焦点顕微鏡（または、共焦点反射顕微鏡）、および光干渉トモグラフィの３つの技術を基盤とする。反射型共焦点顕微鏡と光干渉トモグラフィは、主に焦点スキャニングに依存しており、速度感がない上に実現が困難である。このような制限は、スキャニングを行わずに全視野を取得することを可能にする白色光干渉計の開発の引き金となった。ＷＬＩは、図１ａおよび図１ｂに示すように、２つの干渉計の構成を基盤とする。１つ目の構成は、ミロー（Ｍｉｒａｕ）対物レンズと呼ばれる特殊な対物レンズを使用する。しかし、ミロー対物レンズは、解像度が制限的であり、収差補正が不十分である。さらに、ミロー対物レンズは、可視光線波長でしか商業的に利用することができない。この代案的な構成は、一般の対物レンズを使用するときに、リニク（Ｌｉｎｎｉｋ）干渉計の構成である。この設定は、ビームスプリッタの周りに２つの対物レンズを使用して、サンプルと参照ビームを生成する。この構成は、オプティスの選択においては柔軟性を提供するが、正確なアライメントを必要とするため、顕微鏡との互換性に制限がある。

【0004】

共焦点顕微鏡検査は、焦点が合わない信号を除去するために、ディテクタ前の光学的共役平面（ｃｏｎｊｕｇａｔｅ ｐｌｅｎｅ）にある点照明とピンホールを使用して動作する。その結果として高解像度画像が生成され、３次元表面プロファイリングが可能となる。しかし、これは、ポイント単位のスキャニングプロセスのせいで、他のイメージング技術よりも速度が遅くなる。ＷＬＩは、白色光の干渉を利用し、ナノメートルの精密度で表面の高さを測定する。しかし、その精密度は、表面反射率の変化に影響を受けることがあり、光学的に滑らでなかったり反射率が高い表面では適切な結果を提供できないことがある。近年には定量的位相イメージング技術が反射幾何学において実証されたが、空間的および時間的な干渉性光の使用は深さ－選択的イメージングを提供することができない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

トモグラフィ高解像度の非破壊測定に対する需要が高まっている。検査システムは、表面プロファイルだけでなく、半導体やディスプレイデバイスの３次元内部画像も提供することができなければならない。これにより、非破壊的検査によって多層構造を検査することができる。また、ナノスケールレベルで特性を分析して定量化する能力と自動化および検査速度の向上は、デバイスの縮小化と、複雑化し続けるアーキテクチャの問題を解決するための核心ポイントとなるであろう。言い換えれば、将来の光学検査技術は、急速度で発展する半導体およびディスプレイ産業と歩調を合わせるために、デバイスの構造および材料に対する詳細な洞察力を迅速かつ効率的に提供しなければならない。

【0006】

したがって、本開示は、反射信号の定量的な位相画像測定を実行するために、時間的には干渉性であるが空間的には非干渉性の光を活用するシステムを提案する。定量的な位相画像情報は、反射表面の表面プロファイルに関する情報を提供する。これは、サンプルから遠く離れた共役画像の平面で参照ビームを生成することによって達成される。軸外検出を利用することによって、信号を一度に測定することができる。本開示の構成は、特定の対物レンズの必要性を排除し、すべての顕微鏡のカメラポートに対して追加で設計することができる。時間的には干渉性であるが空間的には非干渉性の光とともに高い開口数の対物レンズを使用することは、サンプルまたは対物レンズまたは仮想焦点レンズを軸方向にスキャンすることによって３次元物体のトモグラフィの再構成の合成を可能にする光学的分割機能があるため、多様な軸方向位置で光学的に分割された定量的位相画像を取得することができるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示は、高解像度反射型トモグラフィ測定システムおよび方法を提供する。

【0008】

本開示の高解像度反射型トモグラフィ測定システムは、対物レンズ、チューブレンズ、カメラ、時間的には干渉性で空間的には非干渉性の光を導き入れる照明要素、および前記チューブレンズと前記カメラの間で前記光をサンプルおよび参照ビームに分割して、前記サンプルからのサンプルビームと前記参照ビームがトモグラフィ測定のための干渉を発生するようにする半－反射表面要素を含んでよい。

【0009】

本開示の高解像度反射型トモグラフィ測定システムは、対物レンズおよびチューブレンズを含み、カメラポートが形成されている微鏡装置およびカメラを含み、前記カメラポートに着脱可能なカメラ装置を含み、前記カメラ装置は、時間的には干渉性で空間的には非干渉性の光を導き入れる照明要素、および前記チューブレンズと前記カメラとの間で前記光をサンプおよび参照ビームに分割して、前記サンプルからのサンプルビームと前記参照ビームがトモグラフィ測定のための干渉を生成するようにする半－反射表面要素をさらに含んでよい。

【0010】

本開示の対物レンズ、チューブレンズ、およびカメラを有する高解像度反射型トモグラフィ測定システムの動作方法は、時間的には干渉性で空間的には非干渉性の光を導き入れる段階、前記チューブレンズと前記カメラの間の半－反射表面要素が前記光をサンプルおよび参照ビームに分割する段階、および前記カメラが、前記サンプルからのサンプルビームと前記参照ビームによって生成される干渉に基づいてトモグラフィ測定のための３次元画像を取得する段階を含んでよい。

【発明の効果】

【0011】

本開示は、サンプルの反射定量的位相イメージング測定を可能にする光学設定を基盤とする高解像度反射型トモグラフィ測定システムおよびその動作方法を提供する。本開示の光学設定では、時間的には干渉性であるが空間的には非干渉性の光を使用することで、参照ビームとサンプルビームが同じ経路長を有さなくても干渉を発生することができるようにする。これにより、本開示の光学設定は、サンプルビームと参照ビームによって発生する干渉に基づいてトモグラフィ測定のための３次元画像を取得することができる。したがって、本開示の光学的構成には、次のような利点がある。先ず、本開示の光学構成は、１つの汎用対物レンズを使用するため、開口数が高い対物レンズや液浸対物レンズを使用することができる。球面収差補正があるレンズは、カバーガラスの後ろの画像サンプルにも使用することができる。次に、拡大された画像の平面で反射が生成されるため、リニクやミロー干渉計の構成よりも設定が格段に容易である。最後に、サンプルビームと参照ビームの光学経路長を一致させる必要がないため、市販の顕微鏡のカメラポートに取り付けすることが可能なカメラ装置として製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1a】従来のミロー干渉計の構成を示した図である

【図1b】従来のリニク干渉計の構成を示した図である。

【図2】第１実施形態における、高解像度反射型トモグラフィ測定システムを示した図である。

【図3】第２実施形態における、高解像度反射型トモグラフィ測定システムを示した図である。

【図4】第３実施形態における、高解像度反射型トモグラフィ測定システムを示した図面である。

【図5】第４実施形態における、高解像度反射型トモグラフィ測定システムを示した図である。

【図6】多様な実施形態における、高解像度反射型トモグラフィ測定システムの動作方法を示した図である。

【図7】多様な実施形態における、高解像度反射型トモグラフィ測定システムによって取得された微細パターン微細電気デバイスのトモグラフィ画像の例を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本開示の多様な実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。

【0014】

本開示において、サンプルの反射定量的位相イメージング測定のために提案される光学設定は、共役イメージングの平面でサンプルから遠くに移動する参照ビームを有する。時間的に非干渉性の光が使用されて参照ビームとサンプルビームの経路長が一致しなければならない従来の白色光干渉計または全体フィールド光学干渉性トポグラフィとは異なり、ここでは、空間的には非干渉性であるが時間的には干渉性の光が、参照ビームとサンプルビームが同じ経路長を有さなくても干渉を発生することができるようにする。本開示では、このような利点を利用して、共役イメージの平面に参照ビームを生成する半－反射表面を移動させる。このような構成は、軸外の信号測定を可能にする参照ビームをわずかに傾けるために、システムの縮小を使用できるようにする。空間的に非干渉的な光の使用は、以前には干渉計の反射率の測定に使用されていたが、リニク干渉計の構成に限定されていた。ここで、軸外測定も提案されたが、複雑な光学設定を必要としたり、開口数の損失があった。

【0015】

図２は、第１実施形態における、高解像度反射型トモグラフィ測定システム１００を示した図である。

【0016】

図２を参照すると、高解像度反射型トモグラフィ測定システム１００は、対物レンズ１１０、チューブレンズ１２０、カメラ１３０、照明要素１４０、および半－反射表面要素１５０を含んでよい。

【0017】

対物レンズ１１０、チューブレンズ１２０、およびカメラ１３０は、一般的な顕微鏡の光学設定のための構成要素である。対物レンズ１１０は、サンプルの近くに位置し、サンプルを拡大してよい。チューブレンズ１２０は、対物レンズ１１０とカメラ１３０の間に位置し、カメラ１３０に対してサンプルに関連する画像を結像してよい。カメラ１３０は、結像した画像を取得してよい。

【0018】

照明要素１４０は、高解像度反射型トモグラフィ測定システム１００内に、時間的には干渉性で空間的には非干渉性の光を導き入れてよい。一実施形態では、図に示すように、照明要素１４０は、光源１４１および小型ミラー１４３を含んでよい。光源１４１は、時間的には干渉性で空間的には非干渉性の光を発生させてよい。ミラー１４３は、光源１４１で発生した光を、半－反射表面要素１５０に向けて反射させてよい。例えば、ミラー１４３は、チューブレンズ１２０を間に挟んで半－反射表面要素１５０の向かい側に配置されてよい。これにより、チューブレンズ１２０が、照明要素１４０からの光を半－反射表面要素１５０に投影することができる。他の実施形態では、図には示してないが、照明要素１４０は、ミラー１４３の代わりにビームスプリッタ（図示せず）を含んでよい。ビームスプリッタは、光源１４１で発生した光の一部を半－反射表面要素１５０に向けて反射させてよい。

【0019】

半－反射表面要素１５０は、チューブレンズ１２０とカメラ１３０の間に配置されてよい。本実施形態において、半－反射表面要素１５０は、カメラ１３０のカメラセンサに結合されて、カメラセンサと直接接触してよい。半－反射表面要素１５０は、照明要素１４０からの光をサンプルおよび参照ビームに分割して、サンプルからのサンプルビームと参照ビームがトモグラフィ測定のための干渉を発生するようにしてよい。具体的には、半－反射表面要素１５０は、照明要素１４０からの光の一部を対物レンズ１１０を経てサンプルに提供してサンプルビームを生成してよい。ここで、半－反射表面要素１５０は、光をチューブレンズ１２０に向けて反射させ、この光がチューブレンズ１２０および対物レンズ１１０を経てサンプルに提供されてサンプルビームとして生成されるようにしてよい。これにより、チューブレンズ１２０がサンプルビームを半－反射表面要素１５０上に投影させることができる。さらに、半－反射表面要素１５０は、照明要素の光源１４０からの光の残りで参照ビームを生成してよい。結果的に、サンプルビームと参照ビームは異なる経路長を有するようになるが、干渉を発生させることができる。これにより、カメラ１３０が、サンプルビームと参照ビームによって発生される干渉に基づいてトモグラフィ測定のための３次元画像を取得することができる。例えば、半－反射表面要素１５０は、ハーフミラー、プレートビームスプリッタ、ワイヤ－グリッド偏光器、ミラーを有するキューブビームスプリッタ、または任意の他の半－反射表面要素などのような多様な光学要素から選択されてよい。

【0020】

図３は、第２実施形態における、高解像度反射型トモグラフィ測定システム２００を示した図である。

【0021】

図３を参照すると、高解像度反射型トモグラフィ測定システム２００は、対物レンズ２１０、チューブレンズ２２０、カメラ２３０、照明要素２４０、半－反射表面要素２５０、およびリレーレンズ２６０を含んでよい。本実施形態において、対物レンズ２１０、チューブレンズ２２０、カメラ２３０、および照明要素２４０は、上述した第１実施形態の対物レンズ１１０、チューブレンズ１２０、カメラ１３０、および照明要素１４０とそれぞれ実質的に類似するため、これについての詳しい説明は省略する。

【0022】

半－反射表面要素２５０は、チューブレンズ２２０とカメラ２３０の間に配置されてよい。本実施形態において、半－反射表面要素２５０は、チューブレンズ２２０とカメラ２３０の間の共役画像の平面に配置されてよい。半－反射表面要素２５０は、照明要素２４０からの光をサンプルおよび参照ビームに分割して、サンプルからのサンプルビームと参照ビームがトモグラフィ測定のための干渉を発生するようにしてよい。具体的に、半－反射表面要素２５０は、照明要素２４０からの光の一部を対物レンズ２１０を経てサンプルに提供してサンプルビームを生成してよい。ここで、半－反射表面要素２５０は、光をチューブレンズ２２０に向けて反射させ、この光がチューブレンズ２２０および対物レンズ２１０を経てサンプルに提供されてサンプルビームとして生成されるようにしてよい。これにより、チューブレンズ２２０が、サンプルビームを半－反射表面要素２５０上に投影させることができる。さらに、半－反射表面要素２５０は、照明要素２４０からの光の残りで参照ビームを生成してよい。結果的に、サンプルビームと参照ビームは異なる経路長を有するようになるが、干渉を発生させることができる。例えば、半－反射表面要素２５０は、ハーフミラー、プレートビームスプリッタ、ワイヤ－グリッド偏光器、ミラーを有するキューブビームスプリッタ、または任意の他の半－反射表面要素などのような多様な光学要素から選択されてよい。

【0023】

リレーレンズ２６０は、半－反射表面要素２５０とカメラ２３０の間に配置されてよい。リレーレンズ２６０は、サンプルビームと参照ビームによって発生される干渉をカメラ２３０のカメラセンサに投影させてよい。これにより、カメラ２３０が、サンプルビームと参照ビームによって発生される干渉に基づいてトモグラフィ測定のための３次元画像を取得することができる。

【0024】

図４は、第３実施形態における、高解像度反射型トモグラフィ測定システム３００を示した図である。

【0025】

図４を参照すると、高解像度反射型トモグラフィ測定システム３００は、対物レンズ３１０、チューブレンズ３２０、カメラ３３０、照明要素３４０、および半－反射表面要素３５０を含んでよい。本実施形態において、対物レンズ３１０、チューブレンズ３２０、カメラ３３０、および半－反射表面要素３５０は、上述した第１実施形態の対物レンズ１１０、チューブレンズ１２０、カメラ１３０、および半－反射表面要素１５０と実質的に類似してよく、このような場合、半－反射表面要素３５０は、カメラ３３０のカメラセンサに結合されてカメラセンサと直接接触してよい。一方、図に示したものとは異なり、本実施形態では、対物レンズ３１０、チューブレンズ３２０、カメラ３３０、および半－反射表面要素３５０は、上述した第２実施形態の対物レンズ２１０、チューブレンズ２２０、カメラ２３０、および半－反射表面要素２５０とそれぞれ実質的に類似してよく、このような場合、半－反射表面要素３５０は、チューブレンズ３２０とカメラ３３０の間の共役画像の表面に配置されてよく、リレーレンズ（図示せず）は、半－反射表面要素３５０とカメラ３３０の間に追加的に配置されてよい。

【0026】

照明要素３４０は、高解像度反射型トモグラフィ測定システム３００内に、時間的には干渉性で空間的には非干渉性の光を導き入れてよい。一実施形態において、図に示しているように、照明要素３４０は、光源３４１、小型ミラー３４３、および波面形成器３４５を含んでよい。ここで、本実施形態において、光源３４１およびミラー３４３は、第１実施形態の光源１４１およびミラー１４３とそれぞれ実質的に類似するため、これについての詳しい説明は省略する。波面形成器３４５は、光源３４１とミラー３４３の間に配置されてよい。波面形成器３４５は、高解像度反射型トモグラフィ測定システム３００で使用される収差を最小化したり、使用される高解像度反射型トモグラフィ測定システムの光学伝達機能を最適化したり、照明パターンを変調するために使用されてよい。他の実施形態において、図には示していないが、照明要素３４０は、ミラー３４３の代わりにビームスプリッタ（図示せず）を含んでよい。ビームスプリッタは、光源３４１で発生した光の一部を半－反射面要素３５０に向けて反射させてよい。

【0027】

図５は、第４実施形態における、高解像度反射型トモグラフィ測定システム４００を示した図である。

【0028】

図５を参照すると、高解像度反射型トモグラフィ測定システム４００は、顕微鏡装置４０１およびカメラ装置４０５を含み、カメラ装置４０５は、顕微鏡装置４０１に対して着脱可能である。顕微鏡装置４０１は、顕微鏡本体４０２および第１カメラポート４０３を含んでよい。顕微鏡本体４０２は、対物レンズ４１０およびチューブレンズ４２０を含んでよい。選択的に、顕微鏡本体４０２は、対物レンズ４１０とチューブレンズ４２０の間に少なくとも１つのミラー４２５をさらに含んでよい。第１カメラポート４０３は、顕微鏡本体４０２の一側に形成されてよい。カメラ装置４０５は、カメラ本体４０６および第２カメラポート４０７を含んでよい。カメラ本体４０６は、カメラ４３０、照明要素４４０、半－反射表面要素４５０、およびリレーレンズ４７０を含んでよい。第２カメラポート４０７は、カメラ本体４０６の一側に形成されてよい。ここで、第２カメラポート４０７は、第１カメラポート４０３に着脱可能であり、第２カメラポート４０７が第１カメラポート４０３に取り付けられることによってカメラ装置４０５が顕微鏡装置４０１に結合されてよい。

【0029】

対物レンズ４１０、チューブレンズ４２０、およびカメラ４３０は、一般的な顕微鏡の光学設定のための構成要素である。対物レンズ４１０は、サンプルの近くに位置し、サンプルを拡大させてよい。チューブレンズ４２０は、対物レンズ４１０とカメラ４３０の間に位置し、カメラ４３０に対してサンプルに関連する画像を結像してよい。カメラ４３０は、結像した画像を取得してよい。

【0030】

照明要素４４０は、高解像度反射型トモグラフィ測定システム４００内に、時間的には干渉性で空間的には非干渉性の光を導き入れてよい。一実施形態において、図に示すように、照明要素４４０は、光源４４１および小型ミラー４４３を含んでよい。光源４４１は、時間的には干渉性で空間的には非干渉性の光を発生させてよい。ミラー４４３は、光源４４１で発生した光を半－反射表面要素４５０に向けて反射させてよい。例えば、ミラー４４３は、１つのリレーレンズ４７０を間に挟んで半－反射表面要素４５０の向かい側に配置されてよい。これにより、リレーレンズ４７０は、照明要素４４０からの光を半－反射表面要素４５０に投影させることができる。他の実施形態において、図には示されていないが、照明要素４４０は、ミラー４４３の代わりにビームスプリッタ（図示せず）を含んでよい。ビームスプリッタは、光源４４１で発生した光の一部を半－反射面要素４５０に向けて反射させてよい。また他の実施形態において、図には示されていないが、照明要素４４０は、波面形成器（図示せず）をさらに含んでよい。波面形成器は、光源４４１とミラー４４３またはビームスプリッタの間に配置されてよい。

【0031】

半－反射表面要素４５０は、チューブレンズ４２０とカメラ４３０の間に配置されてよい。本実施形態において、半－反射表面要素４５０は、カメラ４３０のカメラセンサに結合されてカメラセンサと直接接触してよい。半－反射表面要素４５０は、照明要素４４０からの光をサンプルおよび参照ビームに分割して、サンプルからのサンプルビームと参照ビームがトモグラフィ測定のための干渉を発生するようにしてよい。具体的に、半－反射表面要素４５０は、照明要素４４０からの光の一部をチューブレンズ４２０および対物レンズ４１０を経てサンプルに提供してサンプルビームを生成してよい。ここで、半－反射表面要素４５０は、光をチューブレンズ４２０に向けて反射させ、この光が対物レンズ４１０を経てサンプルに提供されてサンプルビームとして生成されるようにしてよい。さらに、半－反射表面要素４５０は、照明要素４４０からの光の残りで参照ビームを生成してよい。結果的に、サンプルビームと参照ビームは異なる経路長を有するが、干渉を発生させることができる。これにより、カメラ４３０が、サンプルビームと参照ビームによって発生する干渉に基づいてトモグラフィ測定のための３次元画像を取得することができる。例えば、半－反射表面要素４５０は、ハーフミラー、プレートビームスプリッタ、ワイヤグリッド偏光器、ミラーを有するキューブビームスプリッタ、または任意の他の半－反射表面要素などのような多様な光学要素から選択されてよい。

【0032】

リレーレンズ４７０は、チューブレンズ４２０と半－反射表面要素４５０の間に配置されてもいい。ここで、リレーレンズ４７０のうちの１つは、照明要素４４０と半－反射表面要素４５０の間に配置されてよい。リレーレンズ４７０は、チューブレンズ４２０とともに、サンプルビームと参照ビームによって発生される干渉をカメラ４３０のカメラセンサに投影させてよい。これにより、カメラ４３０が、サンプルビームと参照ビームによって発生される干渉に基づいてトモグラフィ測定のための３次元画像を取得することができる。

【0033】

一方、図には示されていないが、本実施形態において、半－反射表面要素４５０は、チューブレンズ４２０とカメラ４３０の間の共役画像の平面に配置されてよく、このような場合、追加のリレーレンズ（図示せず）は、半－反射表面要素４５０とカメラ４３０の間に追加的に配置されてよい。追加のリレーレンズは、半－反射表面要素４５０とカメラ４３０の間に配置されてよい。追加のリレーレンズは、サンプルビームと参照ビームによって生成される干渉をカメラ４３０のカメラセンサに投影させてよい。

【0034】

図６は、多様な実施形態における、高解像度反射型トモグラフィ測定システム１００、２００、３００、４００の動作方法を示した図である。

【0035】

図６を参照すると、段階５１０で、照明要素１４０、２４０、３４０、４４０は、時間的には干渉性で空間的には非干渉性の光を導き入れてよい。具体的に、光源１４１、２４１、３４１、４４１が、時間的には干渉性で空間的には非干渉性の光を発生させてよい。次に、ミラー１４３、２４３、３４３、４４３またはビームスプリッタ（図示せず）が、光源１４１、２４１、３４１、４４１で発生した光を半－反射面要素１５０、２５０、３５０、４５０に向けて反射させてよい。これにより、照明要素１４０、２４０、３４０、４４０からの光が、半－反射表面要素１５０、２５０、３５０、４５０上に投影されるようにすることができる。

【0036】

次に、段階５２０で、チューブレンズ１２０、２２０、３２０、４２０とカメラ１３０、２３０、３３０、４３０の間の半－反射表面要素１５０、２５０、３５０、４５０が、光をサンプルおよび参照ビームに分割してよい。半－反射表面要素１５０、２５０、３５０、４５０は、照明要素１４０、２４０、３４０、４４０からの光をサンプルおよび参照ビームに分割して、サンプルからのサンプルビームと参照ビームがトモグラフィ測定のための干渉を発生するようにしてよい。具体的に、半－反射表面要素１５０、２５０、３５０、４５０は、照明要素１４０、２４０、３４０、４４０からの光の一部を対物レンズ１１０、２１０、３１０、４１０を経てサンプルに提供してサンプルビームを生成してよい。ここで、半－反射表面要素１５０、２５０、３５０、４５０は、光をチューブレンズ１２０、２２０、３２０、４２０に向けて反射させ、この光がチューブレンズ１２０、２２０、３２０、４２０および対物レンズ１１０、２１０、３１０、４１０を経てサンプルに提供されてサンプルビームとして生成されるようにしてよい。これにより、チューブレンズ１２０、２２０、３２０、４２０が、サンプルビームを半－反射表面要素１５０、２５０、３５０、４５０上に投影させることができる。さらに、半－反射表面要素１５０、２５０、３５０、４５０は、照明要素１４０、２４０、３４０、４４０からの光の残りで参照ビームを生成してよい。結果的に、サンプルビームと参照ビームは異なる経路長を有するが、干渉を発生させることができる。

【0037】

次に、段階５３０で、カメラ１３０、２３０、３３０、４３０が、サンプルからのサンプルビームと参照ビームによって生成される干渉に基づいてトモグラフィ測定のための３次元画像を取得してよい。本開示から得られる光学設定の利点の一部は、以下のとおりとなる。

【0038】

一つ目は、開口数である。ミロー干渉計は、対物レンズの長い作動距離（ｗｏｒｋｉｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ）を必要とする構造であるため、開口数が制限される場合がある。しかし、本開示の光学設定は、１つの汎用対物レンズを使用するため、開口数の高い対物レンズや液浸対物レンズを使用することができる。球面収差補正のあるレンズは、カバーガラスの後ろの画像サンプルにも使用することができる。

【0039】

二つ目に、アライメントに対する堅固性である。拡大された画像の平面で反射が生成されるため、リニクやミロー干渉計の構成よりも設定が格段に容易である。半－反射表面要素１５０、２５０、３５０、４５０は、一般的には性能の損失なく１００μｍ以内に配置できる反面、リニクやミロー干渉計の構成の場合は、半－反射体を約１μｍの精密度で配置しなければならない。

【0040】

三つ目に、顕微鏡装置でサンプルビームと参照ビームの光路長を一致させる必要がないため、第４実施形態のように、市販の顕微鏡（図５の顕微鏡装置４０１）のカメラポートに取り付け可能なカメラ装置（図５のカメラ装置４０５）の設定で製造することができる。

【0041】

本開示のようなサンプル反射率の干渉計測定のための新たな方法は、産業応用分野において極めて重要となる。図７は、多様な実施形態における、高解像度反射型トモグラフィ測定システム１００、２００、３００、４００から取得された微細パターン微細電気デバイスのトモグラフィ画像の例を示した図である。

【0042】

本開示は、任意の波長の電磁波に対して作用する。例えば、紫外線（ＵＶ）のような短い波長の使用は、可視光波長を使用する場合と比較して、より高いイメージング解像度を得ることができる。高い開口数とＵＶ光を使用することができる適応性は、高解像度を重要視する半導体産業において特に有用である。さらに、このような光学設定は、生物学的サンプルの観察やディスプレイの製造のようなガラスの後ろのサンプルを測定を必要とする産業において有用である。既存のミロー干渉計とは異なり、本開示の光学設定は、補正環（ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｃｏｌｌａｒ）を回転させて球面収差を補正することができる。本開示の光学設定の他の利点は、すべての顕微鏡のカメラポートに簡単に取り付け可能な装置として製造することができることにある。このような特徴は、他の顕微鏡検査法とともに簡単に同時使用することができ、並列イメージング応用分野に対する多様性と潜在力を高めることができる。

【0043】

まとめると、本開示は、高解像度反射型トモグラフィ測定システム１００、２００、３００、４００およびその動作方法を提供する。

【0044】

本開示の高解像度反射型トモグラフィ測定システム１００、２００、３００、４００は、対物レンズ１１０、２１０、３１０、４１０、チューブレンズ１２０、２２０、３２０、４２０、カメラ１３０、２３０、３３０、４３０、時間的には干渉性で空間的には非干渉性の光を導き入れる照明要素１４０、２４０、３４０、４４０、およびチューブレンズ１２０、２２０、３２０、４２０とカメラ１３０、２３０、３３０、４３０の間で光をサンプルおよび参照ビームに分割して、サンプルからのサンプルビームと参照ビームがトモグラフィ測定のための干渉を発生するようにする半－反射表面要素１５０、２５０、３５０、４５０を含んでよい。

【0045】

多様な実施形態によると、照明要素１４０、２４０、３４０、４４０は、光を発生させる光源１４１、２４１、３４１、４４１、４４１と、光源１４１、２４１、３４１、４４１からの光を半－反射表面要素１５０、２５０、３５０、４５０に向けて反射させるミラー１４３、２４３、３４３、４４３またはビームスプリッタ１４３、２４３、３４３、４４３のうちの少なくとも１つを含んでよい。

【0046】

一実施形態によると、照明要素３４０は、光源３４１とミラー３４３またはビームスプリッタのうちのいずれか１つの間に配置される波面形成器３４５をさらに含んでよい。

【0047】

一実施形態によると、半－反射表面要素１５０、３５０、４５０は、カメラ１３０、３３０、４３０のカメラセンサに結合されてよい。

【0048】

他の実施形態によると、半－反射表面要素２５０は、チューブレンズ２２０とカメラ２３０の間の共役画像の平面に配置されてよい。

【0049】

また他の実施形態によると、高解像度反射型トモグラフィ測定システム２００は、半－反射表面要素２５０とカメラ２３０の間に配置されるリレーレンズをさらに含んでよい。

【0050】

多様な実施形態によると、半－反射表面要素１５０、２５０、３５０、４５０は、光の一部をサンプルに提供してサンプルビームを生成し、残りの光で参照ビームを生成し、カメラ１３０、２３０、３３０、４３０は、サンプルビームと参照ビームによって生成される干渉に基づいてトモグラフィ測定のための３次元画像を取得してよい。

【0051】

本開示の高解像度反射型トモグラフィ測定システム４００は、対物レンズ４１０およびチューブレンズ４２０を含み、カメラポート４０３が形成されている顕微鏡装置４０１およびカメラ４３０を含み、カメラポート４０３に着脱可能なカメラ装置４０５を含んでよい。

【0052】

多様な実施形態によると、カメラ装置４０５は、時間的には干渉性で空間的には非干渉性の光を導き入れる照明要素４４０および、チューブレンズ４２０とカメラ４３０の間で光をサンプルと参照ビームに分割して、サンプルからのサンプルビーム３と参照ビームがトモグラフィ測定のための干渉を発生するようにする半－反射表面要素４５０をさらに含んでよい。

【0053】

一実施形態によると、半－反射表面要素４５０は、カメラ４３０のカメラセンサに結合され、カメラ装置４０５は、チューブレンズ４２０と半－反射表面要素４５０の間に配置されるリレーレンズ４７０をさらに含んでよい。

【0054】

他の実施形態によると、半－反射表面要素４５０は、チューブレンズ４２０とカメラ４３０の間の共役画像の平面に配置され、カメラ装置４０５は、チューブレンズ４２０と半－反射表面要素４５０の間に配置されるリレーレンズ４７０および、半－反射表面要素４５０とカメラ４３０の間に配置されるリレーレンズ４７０をさらに含んでよい。

【0055】

本開示の対物レンズ１１０、２１０、３１０、４１０、チューブレンズ１２０、２２０、３２０、４２０、およびカメラ１３０、２３０、３３０、４３０を有する高解像度反射型トモグラフィ測定システム１００、２００、３００、４００の動作方法は、照明要素１４０、２４０、３４０、４４０が、時間的には干渉性で空間的には非干渉性の光を導き入れる段階（段階５１０）、チューブレンズ１２０、２２０、３２０、４２０とカメラ１３０、２３０、３３０、４３０の間の半－反射表面要素１５０、２５０、３５０、４５０が、光をサンプルおよび参照ビームに分割する段階（段階５２０）、およびカメラ１３０、２３０、３３０、４３０が、サンプルからのサンプルビームと参照ビームによって生成される干渉に基づいてトモグラフィ測定のための３次元画像を取得する段階（段階５３０）を含んでよい。

【0056】

本開示の多様な実施形態およびここで使用する用語は、本明細書に記載する技術を特定の実施形態に限定するものではなく、この実施形態の多様な変更、均等物、および／または代替品を含むものと理解されなければならない。図面の説明と関連して、類似する構成要素には類似する参照符号を使用する。単数形の表現は、文脈上で明らかに異なるように意味していない限り、複数形の表現が含まれてもよい。本明細書において、「ＡまたはＢ」、「Ａおよび／またはＢのうちの少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ、またはＣ」、または「Ａ、Ｂ、および／またはＣのうちの少なくとも１つ」などの表現は、ともに列挙された項目のすべての可能な組み合わせを含んでよい。「第１」、「第２」、「１つ目」、または「２つ目」などの表現は、該当の構成要素を、順番や重要度に関係なく修飾するものであり、ある構成要素を他の構成要素と区分するために使用されるだけで、該当の構成要素を限定するためのものではない。ある（例えば、第１）構成要素が他の（例えば、第２）構成要素に「（機能的または通信的に）連結されて」いたり「接続されて」いると記載される場合、前記ある構成要素が前記他の構成要素に直接的に連結されていてもよいし、他の構成要素（例えば、第３構成要素）を経て連結されていてもよい。

【0057】

多様な実施形態によると、記述した構成要素のそれぞれの構成要素は、単数または複数の個体を含んでよい。多様な実施形態によると、上述した構成要素のうちの１つ以上の構成要素または段階が省略されてもよいし、１つ以上の他の構成要素または段階が追加されてもよい。代替的または追加的に、複数の構成要素は、１つの構成要素に統合されてもよい。このような場合、統合された構成要素は、複数の構成要素それぞれの構成要素の１つ以上の機能を、統合前に複数の構成要素のうちの該当の構成要素によって実行されるものと同一または類似するように実行してよい。多様な実施形態によると、モジュール、プログラム、または他の構成要素によって実行される段階は、順次的に、並列的に、反復的に、または発見的に（Ｈｅｕｒｉｓｔｉｃ）実行されてよく、段階のうちの１つ以上が異なる順序で実行されたり、省略されたり、または１つ以上の他の段階が追加されてもよい。

【図1a】

【図1b】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】