JP2002162655A - Optical apparatus - Google Patents

Optical apparatus

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JP2002162655A
JP2002162655A JP2000360263A JP2000360263A JP2002162655A JP 2002162655 A JP2002162655 A JP 2002162655A JP 2000360263 A JP2000360263 A JP 2000360263A JP 2000360263 A JP2000360263 A JP 2000360263A JP 2002162655 A JP2002162655 A JP 2002162655A
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JP
Japan
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light
optical
laser
lens
crystal
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Application number
JP2000360263A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Suganuma
洋 菅沼
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily and efficiently obtain light formed to a beam shape of a ring band form. SOLUTION: The laser beam emitted from a UV solid-state laser 2 is made incident on a biaxial double refracting crystal 14. The laser beam is formed to the beam shape of the ring band form by this biaxial double refracting crystal 14 and is condensed to a semiconductor wafer 30 by an objective lens 17. Namely, the optical system utilizing apodization is embodied by a nonlinear optical crystal (biaxial double refracting crystal 14) having biaxial double refractions.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、輪帯状のビーム形
状とされた光を集光する光学装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical device for condensing light in the form of an annular beam.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路の集積度は、デジ
タル化が進む電子産業の牽引力として、向上の一途を辿
っている。半導体集積回路の集積度を向上するために
は、回路パターンを露光する露光装置(ステッパー)に
おける光学的な解像度を向上させて、微細な回路パター
ンを高精度に形成する必要がある。
2. Description of the Related Art In recent years, the degree of integration of semiconductor integrated circuits has been steadily improving as a driving force of the electronic industry, which is being digitized. In order to improve the degree of integration of a semiconductor integrated circuit, it is necessary to form a fine circuit pattern with high precision by improving the optical resolution of an exposure apparatus (stepper) for exposing the circuit pattern.

【0003】露光装置の高解像度化に対応するために、
高開口数の集光レンズ、短波長のエキシマレーザ光源、
非線形な現像プロセス特性を有するレジスト材料などの
開発が進められている。また、露光光学系においては、
位相シフトマスク法や変形照明光学系などを用いた超解
像技術などが開発されつつある。
In order to cope with higher resolution of an exposure apparatus,
High numerical aperture condenser lens, short wavelength excimer laser light source,
Development of a resist material having a non-linear developing process characteristic has been advanced. In the exposure optical system,
A super-resolution technique using a phase shift mask method, a modified illumination optical system, and the like are being developed.

【0004】本発明者は、このような超解像技術のひと
つとして、回折型マスクを用いる露光方法を特開平9−
50117号公報「フォトマスクおよびこれを用いた露
光方法」において提案している。
As one of such super-resolution techniques, the present inventor has disclosed an exposure method using a diffraction type mask as disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No.
No. 50117, "Photomask and exposure method using the same".

【0005】また、光学顕微鏡に関する分野において
も、微細な観察対象物を高精度に観察するために、光学
的な解像度を高めることが要求されている。本発明者
は、このような高解像度化を図るための手法のひとつと
して、斜入射照明法を用いて観察像のコントラストを向
上させる手法を提案している(特願平11−29729
8号)。この提案を適用した光学系を各種の検査装置に
組み込むことにより、検査装置における観察像のコント
ラストを向上させて高解像度化を図ることができる。
[0005] In the field of optical microscopes as well, it is required to increase the optical resolution in order to observe a fine observation object with high accuracy. The present inventor has proposed a technique for improving the contrast of an observed image using an oblique incidence illumination method as one of techniques for achieving such a high resolution (Japanese Patent Application No. 11-29729).
No. 8). By incorporating the optical system to which this proposal is applied into various inspection apparatuses, it is possible to improve the contrast of an observation image in the inspection apparatus and achieve high resolution.

【0006】上述したような露光装置や光学顕微鏡、各
種の検査装置においては、光学的な解像度を向上させる
ために、光をより小さなスポット径に集光することが求
められる。このように光を集光するに際して、より小さ
なスポット径を得るための手法としては、輪帯状のビー
ム形状を有する平行光線を集光レンズに入射させること
により、通常の光線を集光する場合よりも小さなスポッ
ト径を得るという手法が知られている。このような手法
は、アポダイゼーションと称されており、光学的に空間
周波数をフィルタリングすることにより、光の高周波成
分だけによる微小なスポット光を実現する手法である。
In the above-described exposure apparatus, optical microscope, and various inspection apparatuses, it is required to condense light to a smaller spot diameter in order to improve optical resolution. When condensing light in this way, as a method for obtaining a smaller spot diameter, a parallel light beam having a ring-shaped beam shape is made incident on a condensing lens, so that a method for condensing light as compared with a normal light beam is condensed. A method of obtaining a small spot diameter is also known. Such a method is called apodization, and is a method of optically filtering a spatial frequency to realize a minute spotlight using only high-frequency components of light.

【0007】このような手法を用いることにより、光デ
ィスクの高記録密度化を図るという提案がなされている
("Superresolution Elements for High-Density Optic
al Storage" Tasso R.M.Sales et al. International S
ymposium on Optical Memoryand Optical Data Storag
e, OSA Technical Digest Series Volume 12,1996)。
It has been proposed to increase the recording density of an optical disk by using such a method ("Superresolution Elements for High-Density Optic").
al Storage "Tasso RMSales et al. International S
ymposium on Optical Memory and Optical Data Storag
e, OSA Technical Digest Series Volume 12, 1996).

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな輪帯状のビーム形状を得るための手法のひとつとし
ては、所定のパターンを有する位相板を用いることによ
りビーム形状を輪帯状に変形させるという手法がある。
しかしながら、このような位相板は、加工や製造に高精
度の技術を要するという問題がある。
One of the techniques for obtaining the above-mentioned annular beam shape is to transform the beam shape into an annular shape by using a phase plate having a predetermined pattern. There is a method.
However, such a phase plate has a problem that high-precision technology is required for processing and manufacturing.

【0009】近年、注目を集める技術のひとつとして、
光ディスクの記録再生に用いるレーザ光を固体液浸レン
ズ(以下、SIL:Solid Immersion Lens という。)
を用いて集光することにより、実質的な開口数(NA)
が1以上である領域で光ディスクに対する記録再生を行
うという技術、いわゆる超解像技術がある。しかしなが
ら、例えば、このようなSILに対して輪帯状の平行光
線を入射させて、アポダイゼーション効果を得る場合に
は、位相板を微小なSILやレーザ光の径に対応させる
必要があるが、このような微小な位相板を作成すること
は困難を極める。
In recent years, as one of the technologies that have attracted attention,
A laser beam used for recording / reproducing of an optical disk is used as a solid immersion lens (hereinafter, referred to as SIL: Solid Immersion Lens).
The numerical aperture (NA) by condensing light using
There is a technique of performing recording / reproducing on an optical disc in an area where is equal to or more than one, that is, a so-called super-resolution technique. However, for example, in order to obtain an apodization effect by injecting an annular parallel light beam into such an SIL, it is necessary to make the phase plate correspond to the diameter of a minute SIL or a laser beam. It is extremely difficult to create a very small phase plate.

【0010】また、輪帯状のビーム形状を得るための手
法としては、所定のビーム径とされた光の中央部だけを
光学的なマスクにより遮光するという手法がある。しか
しながら、この場合には、当然ながらマスクにより遮光
された分の光量に損失が生じてしまい、輪帯状の光を効
率よく得ることができないといった問題がある。
As a method for obtaining an annular beam shape, there is a method in which only a central portion of light having a predetermined beam diameter is shielded by an optical mask. However, in this case, naturally, there is a problem in that a loss occurs in the amount of light shielded by the mask, and it is not possible to efficiently obtain annular light.

【0011】そこで、本発明は、輪帯状のビーム形状と
された光を簡便に且つ効率よく得るとともに、高精度且
つ大出力のスポット光に集光することが可能な光学装置
を提供することを目的とする。
Accordingly, the present invention provides an optical device capable of easily and efficiently obtaining light having an annular beam shape and condensing it into a high-precision, high-output spot light. Aim.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明に係る光学装置
は、所定の波長域の光を出射する光源と、2軸性複屈折
を有し、上記光源から出射した光が入射されて、この光
を輪帯状のビーム形状とする非線形光学結晶と、上記非
線形光学結晶から出射した光を集光する集光レンズとを
備えてなる。
An optical device according to the present invention has a light source that emits light in a predetermined wavelength range, a light source having biaxial birefringence, and light emitted from the light source. A nonlinear optical crystal for converting light into an annular beam shape, and a condenser lens for condensing light emitted from the nonlinear optical crystal are provided.

【0013】以上のように構成された本発明に係る光学
装置は、非線形光学結晶により輪帯状のビーム形状とさ
れた光が、集光レンズの周縁部に入射されることとな
る。このため、光源から出射された光がビーム形状を輪
帯状とされるに際して光量が損失してしまうことがな
く、輪帯状の光を効率よく得ることができる。また、2
軸性複屈折を有する非線形光学結晶を用いていることか
ら、極めて簡便に且つ低コストで輪帯状のビーム形状を
得ることができる。
In the optical device according to the present invention configured as described above, light having an annular beam shape formed by the nonlinear optical crystal is incident on the peripheral portion of the condenser lens. For this reason, the light emitted from the light source does not lose the light amount when the beam shape is made into an annular shape, and the annular light can be efficiently obtained. Also, 2
Since a nonlinear optical crystal having axial birefringence is used, a ring-shaped beam shape can be obtained extremely simply and at low cost.

【0014】また、本発明に係る光学装置は、上記非線
形光学結晶から出射した光のビーム径を、所望とするビ
ーム径に変換して上記集光レンズに入射するビームエキ
スパンダを備えるとしてもよい。これにより、用いる集
光レンズの径にビーム径を合わせることが容易となり、
光学的な設計の自由度を向上させることができる。
Further, the optical device according to the present invention may include a beam expander that converts a beam diameter of light emitted from the nonlinear optical crystal into a desired beam diameter and enters the light collecting lens. . This makes it easy to adjust the beam diameter to the diameter of the condenser lens used,
The degree of freedom in optical design can be improved.

【0015】さらに、本発明に係る光学装置では、上記
光源として、紫外波長域のレーザ光を出射するレーザ発
振器を用い、上記非線形光学結晶として、リチウム・ト
リボレート結晶を用いるとしてもよい。リチウム・トリ
ボレート結晶は、波長が160nmまでの光を透過させ
ることができることから、このリチウム・トリボレート
結晶を用いて紫外波長域のレーザ光のビーム形状を輪帯
状とし、この紫外波長域のレーザ光を集光レンズにより
集光することによって、さらに微小なスポット光を得る
ことが可能となる。
Further, in the optical device according to the present invention, a laser oscillator for emitting laser light in an ultraviolet wavelength range may be used as the light source, and a lithium triborate crystal may be used as the nonlinear optical crystal. Since the lithium triborate crystal can transmit light having a wavelength of up to 160 nm, the lithium triborate crystal is used to form a laser beam in the ultraviolet wavelength region into a ring shape, and the laser beam in the ultraviolet wavelength region is used as a light source. By condensing with a condenser lens, it is possible to obtain a finer spot light.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、ま
ず、本発明を適用した光学装置の一構成例として、図1
に示すような検査装置1について説明する。なお、検査
装置1は、回折格子(グレーティング)を用いた斜入射
照明法を利用することにより、検査対象である半導体ウ
エハ30を照明し、この半導体ウエハ30に形成された
微細な回路パターンに生じた欠陥の検出を行う装置であ
る。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Hereinafter, first, as one configuration example of an optical device to which the present invention is applied, FIG.
An inspection device 1 as shown in FIG. The inspection apparatus 1 illuminates a semiconductor wafer 30 to be inspected by using an oblique incidence illumination method using a diffraction grating (grating), and generates a fine circuit pattern formed on the semiconductor wafer 30. This is a device for detecting a defect.

【0017】検査装置1は、図1に示すように、照明光
の光源として紫外線固体レーザ2を用いている。この紫
外線固体レーザ2は、YAGレーザ等の固体レーザを非
線形光学結晶を用いて波長変換し、例えば、波長が26
6nm程度のレーザ光を出射するようにしたものであ
る。
As shown in FIG. 1, the inspection apparatus 1 uses an ultraviolet solid-state laser 2 as a light source of illumination light. The ultraviolet solid laser 2 converts the wavelength of a solid laser such as a YAG laser using a nonlinear optical crystal.
A laser beam of about 6 nm is emitted.

【0018】一般に、検査装置の検査能力は、検査対象
に照射する照明光の波長に依存し、照明光の波長が短波
長である方がより微細な構造の検査が可能となる。検査
装置1は、照明光の光源として紫外線固体レーザ2が用
いられ、短波長の照明光で検査対象を照明するようにな
されているので、微細な構造の検査が可能である。ま
た、紫外線固体レーザ2は、装置自体が小型であり、水
冷が不要である等、取り扱い上でも優れており、検査装
置1における光源として最適である。
In general, the inspection capability of an inspection apparatus depends on the wavelength of illumination light applied to an inspection object, and a shorter wavelength of the illumination light allows inspection of a finer structure. The inspection apparatus 1 uses the ultraviolet solid-state laser 2 as a light source of the illumination light, and illuminates the inspection target with the short-wavelength illumination light, so that a fine structure can be inspected. In addition, the ultraviolet solid-state laser 2 is excellent in handling such that the apparatus itself is small and does not require water cooling, and is optimal as a light source in the inspection apparatus 1.

【0019】なお、紫外線固体レーザ2としては、例え
ば、Nd:YAGやNd:YVOなどをレーザ媒質と
して用いて出力された光の第3高調波、第4高調波、或
いは第5高調波を出力するようなレーザ発振器を用いる
ことができる。また、和周波混合などの非線形光学効果
により発生させた紫外レーザ光を出力するようなレーザ
発振器を用いてもよい。さらに、KrF、ArF、F
などをレーザ媒質として用いたエキシマレーザ発振器を
用いてもよい。
[0019] As the ultraviolet solid laser 2 is, for example, Nd: YAG and Nd: third harmonic of light output with YVO 4 or the like as a laser medium, fourth harmonic, or fifth harmonic A laser oscillator that outputs light can be used. Further, a laser oscillator that outputs ultraviolet laser light generated by a nonlinear optical effect such as sum frequency mixing may be used. Furthermore, KrF, ArF, F 2
An excimer laser oscillator using such as a laser medium may be used.

【0020】この検査装置1においては、紫外線固体レ
ーザ2から出射された照明光が、レンズ3及び紫外線用
光ファイバ4により導かれ、グレーティング5に入射す
るようになされている。
In the inspection apparatus 1, illumination light emitted from the ultraviolet solid-state laser 2 is guided by the lens 3 and the optical fiber 4 for ultraviolet light, and is incident on the grating 5.

【0021】グレーティング5は、入射した照明光を回
折する光回折素子である。検査装置1は、このグレーテ
ィング5により回折された照明光を検査対象である半導
体ウエハ30に照射することにより、半導体ウエハ30
をいわゆる斜入射照明により照明することができるよう
になされている。なお、照明光を回折する光回折素子と
しては、グレーティング5以外にホログラムを用いるよ
うにしてもよい。また、コンタクトホールのような2次
元の形状を検査する場合には、互いに直交する2方向に
格子を有する二重グレーティング等を用いるようにして
もよい。
The grating 5 is a light diffraction element that diffracts incident illumination light. The inspection apparatus 1 irradiates the semiconductor wafer 30 to be inspected with the illumination light diffracted by the grating 5 so that the semiconductor wafer 30
Can be illuminated by so-called oblique incidence illumination. Note that a hologram may be used in addition to the grating 5 as a light diffraction element that diffracts illumination light. In the case of inspecting a two-dimensional shape such as a contact hole, a double grating having gratings in two directions orthogonal to each other may be used.

【0022】グレーティング5は、移動機構6により図
1中矢印Zで示す光軸方向に移動可能に支持されてい
る。移動機構6は、例えば、図2に示すように、グレー
ティング5を保持するホルダ7と、互いに平行に配置さ
れ、ホルダ7の左右両端部に連結された駆動軸8及びガ
イド軸9と、駆動軸8に接続されたモータ10とを備え
ている。そして、この移動機構6は、モータ10の動力
をホルダ7の直進運動に変換し、ホルダ7に保持された
グレーティング5を矢印Zで示す光軸方向に移動させる
ようになされている。
The grating 5 is supported by a moving mechanism 6 so as to be movable in the optical axis direction indicated by the arrow Z in FIG. For example, as shown in FIG. 2, the moving mechanism 6 includes a holder 7 that holds the grating 5, a drive shaft 8 and a guide shaft 9 that are arranged in parallel with each other, and that is connected to both left and right ends of the holder 7. 8 connected to the motor 10. The moving mechanism 6 converts the power of the motor 10 into a linear motion of the holder 7 and moves the grating 5 held by the holder 7 in the optical axis direction indicated by the arrow Z.

【0023】検査装置1は、以上のようにして、移動機
構6がグレーティング5を光軸方向に移動させることに
より、グレーティング5により回折された照明光の半導
体ウエハ30への入射角を変更することができるように
なされている。なお、移動機構6は、図2に示す例に限
定されるものではなく、グレーティング5を光軸方向に
移動可能なものであればどのような構成のものであって
もよい。ただし、グレーティング5の移動操作を正確に
行って半導体ウエハ30の検査を効率よく行うために
は、移動機構6は、外部からの電気信号によって制御可
能なように構成されていることが望ましい。
As described above, the inspection apparatus 1 changes the incident angle of the illumination light diffracted by the grating 5 to the semiconductor wafer 30 by the moving mechanism 6 moving the grating 5 in the optical axis direction. Has been made possible. The moving mechanism 6 is not limited to the example shown in FIG. 2, and may have any configuration as long as it can move the grating 5 in the optical axis direction. However, in order to accurately perform the operation of moving the grating 5 and efficiently inspect the semiconductor wafer 30, the moving mechanism 6 is desirably configured to be controllable by an external electric signal.

【0024】検査装置1において、グレーティング5を
通過した照明光は、レンズ11、回転拡散板12、レン
ズ13を順次通過して2軸性複屈折結晶14に入射する
ようになされている。また、この2軸性複屈折結晶14
を透過した光は、ビームスプリッタ15に入射するよう
になされている。
In the inspection apparatus 1, the illumination light passing through the grating 5 passes through the lens 11, the rotating diffuser 12, and the lens 13, and is incident on the biaxial birefringent crystal 14. The biaxial birefringent crystal 14
Is transmitted to the beam splitter 15.

【0025】検査装置1は、干渉性の高いレーザ光を照
明光として用いているのことから、照明光にスペックル
が生じてしまう。このため、スペックルを打ち消さない
と、半導体ウエハ30を適切に観察することができな
い。そこで、この検査装置1においては、照明光の光路
中に回転拡散板12を配設し、このスペックルを打ち消
すようにしている。
Since the inspection apparatus 1 uses laser light having high coherence as illumination light, speckles occur in the illumination light. Therefore, unless the speckles are canceled, the semiconductor wafer 30 cannot be properly observed. Therefore, in the inspection apparatus 1, the rotating diffusion plate 12 is provided in the optical path of the illumination light to cancel the speckle.

【0026】2軸性複屈折結晶14は、2軸性複屈折を
有し、入射された光を輪帯状のビーム形状とする非線形
光学結晶である。このような2軸性複屈折結晶14とし
ては、例えば、リチウム・トリボレート(LiB
、又はLBO)結晶を用いることができる。例え
ば、CASIX社製のLBO結晶を用いた場合には、波
長が160nmまでの紫外光を良好に透過させることが
可能であり、紫外線固体レーザ2から照射された紫外光
を効率よく透過させることができる。
The biaxial birefringent crystal 14 is a nonlinear optical crystal having biaxial birefringence and converting incident light into an annular beam shape. As such a biaxial birefringent crystal 14, for example, lithium triborate (LiB
3 O 5 , or LBO) crystals can be used. For example, when an LBO crystal manufactured by CASIX is used, it is possible to transmit ultraviolet light having a wavelength of up to 160 nm satisfactorily and efficiently transmit ultraviolet light emitted from the ultraviolet solid-state laser 2. it can.

【0027】ここで、2軸性複屈折結晶14により輪帯
状のビーム形状を得ることができる原理について説明す
る。
Here, the principle in which a ring-shaped beam shape can be obtained by the biaxial birefringent crystal 14 will be described.

【0028】2軸性複屈折結晶14は、光学軸近傍にお
いて2つの屈折率面が重なっており、図3に示すよう
に、この位置での法線方向から入射した光は、結晶内部
において、光学軸と屈折率面との交点を頂点とし光学軸
を母線として含む円錐状に分布する。したがって、2軸
性複屈折結晶14の光学軸に対して垂直な入射面14a
から、この入射面14aに対して垂直な方向に光を入射
させ、この光を入射面14aと平行な出射面14bから
出射させることにより、2軸性複屈折結晶14から出射
する光は再び平行となり、輪帯状のビーム形状となる。
この場合には、2軸性複屈折結晶14の内部で円錐状に
複屈折が生じていることから、いわば、内部円錐複屈折
を利用して、輪帯状のビーム形状を生成していることと
なる。
The biaxial birefringent crystal 14 has two refractive index surfaces overlapping near the optical axis. As shown in FIG. 3, light incident from the normal direction at this position is It is distributed in a conical shape including the intersection of the optical axis and the refractive index surface as the apex and the optical axis as the generatrix. Therefore, the incident surface 14a perpendicular to the optical axis of the biaxial birefringent crystal 14
Then, light is incident on the incident surface 14a in a direction perpendicular to the incident surface 14a, and the light is emitted from the emission surface 14b parallel to the incident surface 14a. And a ring-shaped beam shape is obtained.
In this case, since birefringence is generated in a conical shape inside the biaxial birefringent crystal 14, it can be said that a ring-shaped beam shape is generated using the internal conical birefringence. Become.

【0029】検査装置1では、レンズ13から照射され
た光の光軸上に、例えばLBO結晶などのような2軸性
複屈折を有する非線形光学結晶を光学軸に対して垂直に
カットしてなる2軸性複屈折結晶14が配設されてい
る。これにより、2軸性複屈折結晶14に入射された光
は、この2軸性複屈折結晶14によって輪帯状のビーム
形状とされた後に、ビームスプリッタ15に照射される
こととなる。
In the inspection apparatus 1, a non-linear optical crystal having biaxial birefringence such as an LBO crystal is cut perpendicularly to the optical axis on the optical axis of the light irradiated from the lens 13. A biaxial birefringent crystal 14 is provided. As a result, the light incident on the biaxial birefringent crystal 14 is formed into an orbicular beam shape by the biaxial birefringent crystal 14 and then applied to the beam splitter 15.

【0030】なお、2軸性複屈折結晶14は、図4に示
すように、例えばレンズ40などによって収束された光
が入射された場合には、上述した内部円錐複屈折とは逆
の現象を出射面14bで観察することができる。そし
て、この場合にも、内部円錐複屈折が生じる場合と同様
にして、出射光が輪帯状のビーム形状となる。この場合
には、2軸性複屈折結晶14の外部で円錐状に光が広が
ることから、いわば外部円錐複屈折を利用して、輪帯状
のビーム形状を生成していることとなる。
As shown in FIG. 4, when the light converged by the lens 40 or the like is incident on the biaxial birefringent crystal 14, a phenomenon opposite to the above-described internal conical birefringence occurs. It can be observed on the emission surface 14b. In this case as well, the emitted light has an annular beam shape in the same manner as in the case where internal conical birefringence occurs. In this case, since the light spreads conically outside the biaxial birefringent crystal 14, an annular beam shape is generated using the external conical birefringence.

【0031】したがって、検査装置1においては、2軸
性複屈折結晶14の入射面側に、レンズ40を配設し、
上述した外部円錐複屈折を利用して輪帯状のビーム形状
を生成するように構成されていてもよい。
Therefore, in the inspection apparatus 1, the lens 40 is disposed on the incident surface side of the biaxial birefringent crystal 14,
It may be configured to generate an annular beam shape using the above-mentioned external conical birefringence.

【0032】ビームスプリッタ15は、検査対象である
半導体ウエハ30に照射する照明光の光路と、半導体ウ
エハ30にて反射された反射光の光路とを分離する為の
ものである。そして、この検査装置1においては、ビー
ムスプリッタ15により反射された照明光が、レンズ1
6及び対物レンズ17を介して、検査対象である半導体
ウエハ30に照射されるようになされている。
The beam splitter 15 separates an optical path of illumination light for irradiating the semiconductor wafer 30 to be inspected from an optical path of light reflected by the semiconductor wafer 30. In this inspection device 1, the illumination light reflected by the beam splitter 15
Irradiation is performed on the semiconductor wafer 30 to be inspected via the lens 6 and the objective lens 17.

【0033】なお、検査装置1においては、対物レンズ
17が、2軸性複屈折結晶14により輪帯状のビーム形
状とされた光を集光する集光レンズとしての機能を有し
ている。また、検査装置1においては、2軸性複屈折結
晶14によって輪帯状のビーム形状とされた光が、対物
レンズ17の周縁部に入射されるように、この対物レン
ズ17の光軸が調整されており、アポダイゼーションを
利用して光学的に空間周波数をフィルタリングすること
により、光の高周波成分だけによる微小なスポット光を
半導体ウエハ30に照射することが可能とされている。
In the inspection apparatus 1, the objective lens 17 has a function as a condensing lens for condensing light having a ring-shaped beam shape by the biaxial birefringent crystal 14. Further, in the inspection apparatus 1, the optical axis of the objective lens 17 is adjusted such that the light having the annular beam shape formed by the biaxial birefringent crystal 14 is incident on the peripheral edge of the objective lens 17. By optically filtering the spatial frequency using apodization, it is possible to irradiate the semiconductor wafer 30 with a minute spot light composed only of the high-frequency component of the light.

【0034】検査対象である半導体ウエハ30は、検査
用ステージ18上に載置されている。検査用ステージ1
7は、半導体ウエハ30を支持すると共に、この半導体
ウエハ30を水平方向や垂直方向に移動させ、所定の検
査位置に位置決めする。そして、所定の検査位置に位置
決めされた半導体ウエハ30に、照明光が照射されるこ
とになる。
The semiconductor wafer 30 to be inspected is placed on the inspection stage 18. Inspection stage 1
Reference numeral 7 supports the semiconductor wafer 30 and moves the semiconductor wafer 30 in a horizontal direction or a vertical direction to position the semiconductor wafer 30 at a predetermined inspection position. Then, the semiconductor wafer 30 positioned at the predetermined inspection position is irradiated with the illumination light.

【0035】ここで、照明光は、グレーティング5によ
り回折された光(例えば、+1次光や−1次光)であ
り、半導体ウエハ30に対して所定の入射角で斜めに入
射する。そして、この照明光の入射角は、移動機構6に
よりグレーティング5を光軸方向に移動させることによ
って、任意に変更することが可能である。したがって、
この検査装置1においては、照明光の入射角を、検査す
る半導体ウエハ30のパターンに応じて最適な値に設定
したり、照明光の入射角を変えながら半導体ウエハ30
を繰り返し検査するといったことが可能であり、半導体
ウエハ30のパターンの形状変化を適切且つ効果的に検
出することができる。
Here, the illumination light is light diffracted by the grating 5 (for example, +1 order light or −1 order light), and is obliquely incident on the semiconductor wafer 30 at a predetermined incident angle. The incident angle of the illumination light can be arbitrarily changed by moving the grating 5 in the optical axis direction by the moving mechanism 6. Therefore,
In the inspection apparatus 1, the incident angle of the illumination light is set to an optimum value according to the pattern of the semiconductor wafer 30 to be inspected, or the semiconductor wafer 30 is changed while changing the incident angle of the illumination light.
Can be repeatedly inspected, and a change in the shape of the pattern of the semiconductor wafer 30 can be appropriately and effectively detected.

【0036】半導体ウエハ30にて反射した反射光は、
対物レンズ17及びレンズ16を通過して、ビームスプ
リッタ15に再び入射する。そして、この検査装置1に
おいては、ビームスプリッタ15を透過した反射光が、
偏光ビームスプリッタ19に入射するようになされてい
る。
The light reflected by the semiconductor wafer 30 is
The light passes through the objective lens 17 and the lens 16 and reenters the beam splitter 15. Then, in the inspection apparatus 1, the reflected light transmitted through the beam splitter 15 is
The light enters the polarization beam splitter 19.

【0037】偏光ビームスプリッタ19は、入射した光
の一方の偏光成分を透過すると共に、他方の偏光成分を
反射することによって、入射した光を偏光分離するよう
になされている。そして、この検査装置1においては、
半導体ウエハ30にて反射された反射光のうち偏光ビー
ムスプリッタ19を透過する一方の偏光成分が、第1の
接眼レンズ20を介して、CCD等からなる第1の受光
素子21により検出され、半導体ウエハ30にて反射さ
れた反射光のうち偏光ビームスプリッタ19により反射
された偏光成分が、第2の接眼レンズ22を介して、C
CD等からなる第2の受光素子23により検出されるよ
うになされている。
The polarization beam splitter 19 transmits one polarized light component of the incident light and reflects the other polarized light component, so that the incident light is polarized and separated. And in this inspection device 1,
One of the reflected light components reflected by the semiconductor wafer 30 and transmitted through the polarization beam splitter 19 is detected by a first light receiving element 21 such as a CCD via a first eyepiece lens 20, and The polarized light component reflected by the polarization beam splitter 19 out of the reflected light from the wafer 30 is transmitted through the second eyepiece 22 to the C component.
The light is detected by a second light receiving element 23 composed of a CD or the like.

【0038】検査装置1は、以上のように、偏光ビーム
スプリッタ19により偏光分離した各偏光成分を、第1
の受光素子21と第2の受光素子23とにより個別に検
出し、コンピュータ等の処理装置24で画像処理するこ
とによって、例えば、検査対象である半導体ウエハ30
の反射率が偏光依存性を有する場合や、半導体ウエハ3
0のパターンの構造が非常に微細である場合に、その構
造や材料についての情報を得ることが可能となる。
As described above, the inspection apparatus 1 converts each polarized component separated by the polarization beam splitter 19 into the first polarization component.
Are individually detected by the light receiving element 21 and the second light receiving element 23, and are image-processed by a processing device 24 such as a computer.
When the reflectance of the semiconductor wafer has polarization dependency, or when the semiconductor wafer 3
When the structure of the 0 pattern is very fine, information on the structure and material can be obtained.

【0039】以上のように構成された検査装置1は、検
査対象である半導体ウエハ30への照明光の入射角を任
意に変更できるようになされているので、照明光の入射
角を半導体ウエハ30のパターンの変動に対して最も敏
感な最適な入射角に設定して、半導体ウエハ30のパタ
ーンの形状変化等をより効果的に検出することが可能と
されている。
In the inspection apparatus 1 configured as described above, the incident angle of the illumination light on the semiconductor wafer 30 to be inspected can be arbitrarily changed. It is possible to more effectively detect a change in the shape of the pattern on the semiconductor wafer 30 by setting the incident angle to be the most sensitive to the pattern variation.

【0040】また、この検査装置1は、検査対象である
半導体ウエハ30への照明光の入射角を任意に変更でき
るようになされているので、照明光の入射角を変えなが
ら半導体ウエハ30の検査を繰り返し行うことができ
る。そして、この検査装置1においては、得られた検査
結果をコンピュータ等の処理装置24を用いて補正する
ことにより、半導体ウエハ30のパターンの形状変化等
をより適切に且つ精度良く検出することができる。
In addition, since the inspection apparatus 1 can arbitrarily change the incident angle of the illumination light on the semiconductor wafer 30 to be inspected, the inspection apparatus 1 inspects the semiconductor wafer 30 while changing the incident angle of the illumination light. Can be repeated. In the inspection apparatus 1, by correcting the obtained inspection result by using the processing device 24 such as a computer, it is possible to more appropriately and accurately detect a change in the shape of the pattern of the semiconductor wafer 30 and the like. .

【0041】さらに、検査装置1は、2軸性複屈折結晶
14によって輪帯状のビーム形状とされた光が、対物レ
ンズ17の周縁部に入射されるように構成されており、
いわゆるアポダイゼーションを利用した検査装置として
構成されている。
Further, the inspection apparatus 1 is configured so that the light having an annular beam shape formed by the biaxial birefringent crystal 14 is incident on the periphery of the objective lens 17.
It is configured as an inspection device using so-called apodization.

【0042】検査装置1は、2軸性複屈折結晶14によ
って輪帯状のビーム形状を生成していることから、例え
ばマスクを用いて輪帯状のビーム形状を生成する場合の
ように、光量の損失が生じることがなく、紫外線固体レ
ーザ2から出射された光を全て対物レンズ17により集
光し、半導体ウエハ30に照射することが可能とされて
いる。したがって、例えば、出力の小さい紫外線固体レ
ーザ2を用いるなどして、装置全体の低コスト化を図る
ことができるとともに、十分な光量を確保して、高精度
な検査を行うことが可能となる。
Since the inspection apparatus 1 generates an annular beam shape using the biaxial birefringent crystal 14, loss of the amount of light, such as when an annular beam shape is generated using a mask, is used. Does not occur, and all the light emitted from the ultraviolet solid-state laser 2 can be collected by the objective lens 17 and irradiated on the semiconductor wafer 30. Therefore, for example, by using the ultraviolet solid-state laser 2 having a small output, the cost of the entire apparatus can be reduced, and a sufficient amount of light can be secured to perform a highly accurate inspection.

【0043】また、検査装置1は、2軸性複屈折結晶1
4によって輪帯状のビーム形状を生成していることか
ら、例えば位相板を用いた場合のように加工や製造に高
度な技術を必要とせず、極めて簡便且つ低コストで、高
精度なビーム形状を生成することができる。
In addition, the inspection apparatus 1 includes a biaxial birefringent crystal 1
Since a ring-shaped beam shape is generated by the method 4, it does not require advanced technology for processing and manufacturing as in the case of using a phase plate, for example. Can be generated.

【0044】なお、検査装置1においては、例えば図5
に示すように、2軸性複屈折結晶14と、集光レンズと
しての機能を有する対物レンズ17との間に、ビーム径
を変換するビームエキスパンダ45を配設するとしても
よい。ビームエキスパンダ45は、第1のレンズ46と
第2のレンズ47とによって、両テレセントリック光学
系を構成しており、入射された光のビーム径を、所望と
するビーム径に変換する機能を有している。
In the inspection apparatus 1, for example, FIG.
As shown in (1), a beam expander 45 for converting a beam diameter may be provided between the biaxial birefringent crystal 14 and the objective lens 17 having a function as a condenser lens. The beam expander 45 constitutes both telecentric optical systems by the first lens 46 and the second lens 47, and has a function of converting a beam diameter of incident light into a desired beam diameter. are doing.

【0045】検査装置1では、このようなビームエキス
パンダ45を備えることによって、対物レンズ17の径
に輪帯状のビーム形状とされた光の外径を合わせること
が容易となり、光学的な設計の自由度を向上させること
ができる。なお、ビームエキスパンダ45は、検査装置
1において、例えば、2軸性複屈折結晶14とビームス
プリッタ15との間に配設することができる。
In the inspection apparatus 1, the provision of such a beam expander 45 makes it easy to match the outer diameter of the light beam having a ring-shaped beam shape to the diameter of the objective lens 17, and the optical design is improved. The degree of freedom can be improved. In addition, the beam expander 45 can be provided between the biaxial birefringent crystal 14 and the beam splitter 15 in the inspection apparatus 1, for example.

【0046】つぎに、本発明を適用した光学装置の別の
構成例として、図6に示すような記録再生装置50につ
いて説明する。なお、記録再生装置50は、光ディスク
100に対して光を照射することにより、この光ディス
ク100に対して情報信号の記録及び/又は再生(以
下、記録再生という。)を行う装置である。また、以下
の説明では、本発明を適用したことによる特徴に関し
て、上述した検査装置1との相違点についてのみ説明す
ることとする。
Next, a recording / reproducing apparatus 50 as shown in FIG. 6 will be described as another configuration example of the optical apparatus to which the present invention is applied. The recording / reproducing device 50 is a device that records and / or reproduces an information signal on the optical disc 100 by irradiating the optical disc 100 with light (hereinafter, referred to as recording / reproducing). In the following description, only the differences from the above-described inspection apparatus 1 will be described with respect to the features obtained by applying the present invention.

【0047】なお、以下の説明においては、記録再生装
置50が記録再生対象とする光ディスク100について
特に限定しないが、光ディスク100としては、例え
ば、情報信号に応じた微細な凹凸パターンが形成されて
なる再生専用の光ディスクや、情報信号に応じた記録マ
ークを形成/検出することにより記録再生が行われる相
変化型の光磁気ディスク、或いは有機色素材料により記
録層が形成されてなる追記型の光ディスクなどを用いる
ことができる。
In the following description, the recording / reproducing apparatus 50 does not particularly limit the optical disc 100 to be recorded / reproduced, but the optical disc 100 is formed, for example, with a fine concavo-convex pattern corresponding to an information signal. A read-only optical disk, a phase-change type magneto-optical disk in which recording / reproduction is performed by forming / detecting a recording mark corresponding to an information signal, or a write-once optical disk in which a recording layer is formed of an organic dye material Can be used.

【0048】記録再生装置50は、図6に示すように、
光ディスク100を所定の速度で回転駆動するスピンド
ルモータ51と、光ディスク100に対してレーザ光を
照射する光学ピックアップ52と、光ディスク100か
ら読み出された信号の2値化を行う2値化部53と、光
ディスク100に対して記録再生を行う信号に対して各
種処理を行う信号処理部54と、外部に接続されたホス
ト装置110との信号の入出力を行うインタフェース部
55と、記録再生装置50全体の動作を制御する制御部
56と、光学ピックアップ3により出力されるレーザ光
の照射パワーを制御するパワー制御部57とを備える。
As shown in FIG. 6, the recording / reproducing device 50
A spindle motor 51 for rotating the optical disc 100 at a predetermined speed, an optical pickup 52 for irradiating the optical disc 100 with laser light, and a binarizing unit 53 for binarizing a signal read from the optical disc 100 A signal processing unit 54 for performing various processes on a signal for recording / reproducing to / from the optical disc 100; an interface unit 55 for inputting / outputting a signal to / from a host device 110 connected to the outside; And a power control unit 57 for controlling the irradiation power of the laser beam output from the optical pickup 3.

【0049】スピンドルモータ51は、信号処理部54
又は制御部56によって、その回転を制御されており、
光ディスク100に対する記録再生時に、この光ディス
ク100を所定の速度で回転駆動する。
The spindle motor 51 includes a signal processing unit 54
Or the rotation is controlled by the control unit 56,
During recording and reproduction on the optical disk 100, the optical disk 100 is driven to rotate at a predetermined speed.

【0050】光学ピックアップ52は、詳細を後述する
が、例えば半導体レーザダイオードなどの光源(図6に
おいては図示せず。)と、この光源から出射したレーザ
光が光ディスク100に反射して戻ってきた戻り光を検
出する光検出部(図6においては図示せず。)とを備え
ている。光検出部は、例えばフォトダイオードなどによ
り構成されており、光電変換及び電流電圧変換によって
戻り光に応じた電圧信号を2値化部53とパワー制御部
57とに出力する。また、光学ピックアップ52は、光
検出部で検出した戻り光に基づいて、光ディスク100
に照射するレーザ光の光スポットの記録トラックに対す
るデフォーカス量やデトラッキング量を示すフォーカス
サーボ信号やトラッキングサーボ信号を生成し、これら
を信号処理部54に出力する。
The optical pickup 52 will be described in detail later. For example, a light source such as a semiconductor laser diode (not shown in FIG. 6) and a laser beam emitted from this light source are reflected on the optical disk 100 and returned. A light detection unit (not shown in FIG. 6) for detecting return light. The light detection unit is configured by, for example, a photodiode or the like, and outputs a voltage signal corresponding to return light to the binarization unit 53 and the power control unit 57 by photoelectric conversion and current-voltage conversion. The optical pickup 52 also controls the optical disc 100 based on the return light detected by the light detection unit.
A focus servo signal and a tracking servo signal indicating a defocus amount and a detrack amount of the light spot of the laser spot irradiated on the recording track are output to the signal processing unit 54.

【0051】また、光学ピックアップ52は、図示しな
い駆動機構により、光ディスク100の径方向に移動自
在とされており、光ディスク100の任意の位置にレー
ザ光を照射することが可能とされている。
The optical pickup 52 is movable in the radial direction of the optical disk 100 by a drive mechanism (not shown), and can irradiate an arbitrary position on the optical disk 100 with laser light.

【0052】2値化部53は、光ディスク100の再生
時に、この光ディスク100からの戻り光に応じて光学
ピックアップ52から出力される電圧信号の2値化処理
を行う。そして、処理済みの信号を、信号処理部54及
びインタフェース部55に出力する。
The binarizing section 53 performs a binarizing process on the voltage signal output from the optical pickup 52 in response to the return light from the optical disc 100 when reproducing the optical disc 100. Then, the processed signal is output to the signal processing unit 54 and the interface unit 55.

【0053】信号処理部54は、光学ピックアップ52
から出力されるフォーカスサーボ信号及びトラッキング
サーボ信号に基づいて、光学ピックアップ52から光デ
ィスク100に照射するレーザ光のフォーカス制御及び
トラッキング制御を行う。また、信号処理部54は、ス
ピンドルモータ51に対するサーボ制御や、光学ピック
アップ52を駆動する駆動機構の制御を行うことによ
り、光ディスク100の回転数の制御、及び光学ピック
アップ52の位置決めの制御を行う。
The signal processing unit 54 includes an optical pickup 52
Based on the focus servo signal and the tracking servo signal output from the optical disc 100, focus control and tracking control of the laser light emitted from the optical pickup 52 to the optical disc 100 are performed. The signal processing unit 54 controls the rotation speed of the optical disc 100 and controls the positioning of the optical pickup 52 by performing servo control of the spindle motor 51 and control of a driving mechanism that drives the optical pickup 52.

【0054】インタフェース部55は、外部に接続され
たホスト装置110に対して各種信号の入出力を行う。
また、インタフェース部55は、光ディスク100に対
して記録再生を行う情報信号の符号化処理及び復号化処
理を行う。さらに、インタフェース部55は、ホスト装
置110から入力される光ディスク100に対する記録
再生の要求に応じて、2値化部53における動作モード
の切り替えや、パワー制御部57でパルス波形を生成す
る際に用いる発光タイミングとしての記録用クロックの
生成を行う。
The interface unit 55 inputs / outputs various signals to / from a host device 110 connected to the outside.
Further, the interface unit 55 performs an encoding process and a decoding process of an information signal for recording and reproducing on the optical disc 100. Further, the interface unit 55 is used when the operation mode is switched in the binarization unit 53 and the power control unit 57 generates a pulse waveform in response to a recording / reproducing request for the optical disc 100 input from the host device 110. A recording clock as a light emission timing is generated.

【0055】制御部56は、記録再生装置50の各部に
接続されており、各部の動作を制御することにより、記
録再生装置50全体としての動作を集中して制御する機
能を有する。制御部56は、例えばCPU(Central Pr
ocessing Unit)やRAM(Random Access Memory)、
ROM(Read Only Memory)といった各種の半導体チッ
プなどにより構成されており、例えばROMに記録され
た動作プログラムに従って、記録再生装置50全体の動
作を制御する。
The control section 56 is connected to each section of the recording / reproducing apparatus 50, and has a function of centrally controlling the operation of the entire recording / reproducing apparatus 50 by controlling the operation of each section. The control unit 56 includes, for example, a CPU (Central Pr
ocessing Unit), RAM (Random Access Memory),
It is composed of various semiconductor chips such as a ROM (Read Only Memory), and controls the operation of the entire recording / reproducing device 50 according to, for example, an operation program recorded in the ROM.

【0056】パワー制御部57は、光学ピックアップ5
2により出力されるレーザ光の照射パワーを制御する機
能を有しており、記録再生を行う光ディスク100の種
類や特性に応じて照射パワーが最適となるように制御し
たり、光ディスク100に対する記録動作及び再生動
作、或いは初期化動作などの動作状況に応じて照射パワ
ーが最適となるように制御する機能を有している。
The power control unit 57 includes the optical pickup 5
2 has a function of controlling the irradiation power of the laser beam output from the optical disk 100, and controls the irradiation power to be optimal in accordance with the type and characteristics of the optical disk 100 on which recording and reproduction are performed. And a function of controlling the irradiation power to be optimal according to an operation state such as a reproduction operation or an initialization operation.

【0057】ところで、記録再生装置50における光学
ピックアップ52は、例えば、図7に示すように、所定
の波長のレーザ光を出射するレーザダイオード60と、
このレーザダイオード60から出射されたレーザ光を輪
帯状のビーム形状とする2軸性複屈折結晶61と、この
2軸性複屈折結晶61を透過して輪帯状のビーム形状と
されたレーザ光が入射されるビームスプリッタ62と、
このビームスプリッタを透過したレーザ光が入射され、
このレーザ光を光ディスク100に照射する対物レンズ
63とを備えている。また、ビームスプリッタ62は、
対物レンズ63によって照射されたレーザ光が光ディス
ク100の信号記録面に反射して戻ってきた戻り光を透
過せずに反射するように構成されている。そして、光学
ピックアップ52は、ビームスプリッタ62によって反
射された反射光の光路上に、集光レンズ64と、受光素
子65とを備える。
The optical pickup 52 of the recording / reproducing apparatus 50 includes, for example, as shown in FIG. 7, a laser diode 60 for emitting a laser beam of a predetermined wavelength,
A biaxial birefringent crystal 61 that forms a laser beam emitted from the laser diode 60 into an annular beam shape, and a laser beam that passes through the biaxial birefringent crystal 61 and has an annular beam shape are used. An incident beam splitter 62,
The laser beam transmitted through this beam splitter is incident,
An objective lens 63 for irradiating the laser light to the optical disc 100 is provided. Further, the beam splitter 62
The laser beam emitted by the objective lens 63 is configured to reflect the return light reflected from the signal recording surface of the optical disc 100 and returning without transmitting. The optical pickup 52 includes a condenser lens 64 and a light receiving element 65 on the optical path of the light reflected by the beam splitter 62.

【0058】光学ピックアップ52において、2軸性複
屈折結晶61は、上述した検査装置1における2軸性複
屈折結晶14に相当し、レーザダイオード60によって
出射されたレーザ光を、輪帯状のビーム形状とした後に
ビームスプリッタ62に入射させる機能を有している。
In the optical pickup 52, the biaxial birefringent crystal 61 corresponds to the biaxial birefringent crystal 14 in the above-described inspection apparatus 1, and converts the laser light emitted by the laser diode 60 into an annular beam shape. After that, it has a function of causing the beam to enter the beam splitter 62.

【0059】対物レンズ63は、ビームスプリッタ62
を透過して輪帯状のビーム形状とされたレーザ光が入射
されるとともに、このレーザ光をアポダイゼーションを
利用して小さなスポット径に集光させて、光ディスク1
00の信号記録面に照射する。すなわち、記録再生装置
50においては、対物レンズ63が、輪帯状のビーム形
状とされたレーザ光を集光する集光レンズとしての機能
を有している。また、対物レンズ63は、光ディスク1
00からの戻り光を再びビームスプリッタ62に入射さ
せる。
The objective lens 63 includes a beam splitter 62
A laser beam having a ring-shaped beam shape is transmitted through the optical disk 1 and the laser beam is condensed to a small spot diameter by using apodization to form an optical disc 1.
Irradiate on the 00 signal recording surface. That is, in the recording / reproducing device 50, the objective lens 63 has a function as a condensing lens for condensing the laser light having the annular beam shape. Also, the objective lens 63 is
The return light from 00 is again incident on the beam splitter 62.

【0060】ビームスプリッタ62によって反射された
戻り光は、集光レンズ64によって集光されて、受光素
子65に入射させる。受光素子65は、例えば、CCD
素子などにより構成されており、入射された戻り光の光
量を検出して、電気信号として出力する。
The return light reflected by the beam splitter 62 is condensed by a condenser lens 64 and is incident on a light receiving element 65. The light receiving element 65 is, for example, a CCD
It is constituted by elements and the like, detects the amount of incident return light, and outputs it as an electric signal.

【0061】ところで、対物レンズ63は、図7に示す
ように、第1のレンズ70と第2のレンズ71とにより
構成されており、固体液浸レンズ(SIL)としての機
能を有している。
As shown in FIG. 7, the objective lens 63 is composed of a first lens 70 and a second lens 71, and has a function as a solid immersion lens (SIL). .

【0062】SILは、近年注目を集めている技術であ
り、液体を用いた液浸レンズを用いる代わりに、レンズ
の先玉を観察対象物に十分近づけることにより、レンズ
の先玉と観察対象物とをエバネッセント光によりカップ
リングする技術である。SILでは、レンズの開口数
(NA)にレンズの屈折率を乗算した値まで実質的な開
口数を向上させることができるというものである。例え
ば、レンズのNAが0.6であり、先玉の屈折率が2で
ある場合には、このSILにおける実質的なNAは1.
2とすることが可能となる。
SIL is a technology that has attracted attention in recent years. Instead of using an immersion lens using a liquid, the front lens of the lens is brought close enough to the object to be observed, so that the front lens of the lens and the object to be observed can be used. And evanescent light. In the SIL, the substantial numerical aperture can be improved to a value obtained by multiplying the numerical aperture (NA) of the lens by the refractive index of the lens. For example, when the NA of the lens is 0.6 and the refractive index of the front lens is 2, the actual NA in this SIL is 1.
2 can be set.

【0063】なお、対物レンズ63においては、第2の
レンズ71がレンズの先玉に相当し、光ディスク100
の信号記録面が観察対象物に相当している。すなわち、
記録再生装置50は、対物レンズ63がSILとして構
成されており、第2のレンズ71から放出されるエバネ
ッセント光を光ディスク100に照射することにより、
この光ディスク100の信号記録面に対して情報信号の
記録再生を行うように構成されている。これによって、
光ディスク100に対する光学的な解像度を高め、高記
録密度化を達成している。
In the objective lens 63, the second lens 71 corresponds to the front lens of the optical disk 100.
Corresponds to the observation target. That is,
The recording / reproducing apparatus 50 includes an objective lens 63 configured as an SIL, and irradiates the optical disc 100 with evanescent light emitted from the second lens 71,
The optical disk 100 is configured to record and reproduce information signals on the signal recording surface. by this,
The optical resolution of the optical disc 100 is increased to achieve a higher recording density.

【0064】記録再生装置50は、以上のように構成さ
れており、対物レンズ63がSILとして機能している
ことにより、いわゆる超解像技術によって、光ディスク
100に対して高密度に情報信号を記録再生することが
可能とされている。
The recording / reproducing device 50 is configured as described above. Since the objective lens 63 functions as an SIL, an information signal is recorded on the optical disc 100 at a high density by a so-called super-resolution technique. It is possible to play.

【0065】また、記録再生装置50は、2軸性複屈折
結晶61によって生成された輪帯状のビーム形状とされ
たレーザ光が対物レンズ63によって集光されており、
アポダイゼーションを利用して光学的に空間周波数をフ
ィルタリングすることにより、レーザ光の高周波成分だ
けによる微小なスポット光を光ディスク100に照射す
ることが可能とされている。
In the recording / reproducing apparatus 50, an annular lens-shaped laser beam generated by the biaxial birefringent crystal 61 is focused by the objective lens 63,
By optically filtering the spatial frequency using apodization, it is possible to irradiate the optical disc 100 with a minute spot light only by the high frequency component of the laser light.

【0066】したがって、記録再生装置50では、アポ
ダイゼーションによってレーザ光を高精度で微小なスポ
ット光に集光しているとともに、この集光されたレーザ
光を、SIL技術を利用してエバネッセント光としてお
り、これらの相乗効果によって、光ディスク100に対
する記録再生を超高密度で行うことが可能とされてい
る。
Therefore, in the recording / reproducing apparatus 50, the laser light is condensed into minute spot light with high precision by apodization, and the condensed laser light is converted into evanescent light by using the SIL technique. By these synergistic effects, recording and reproduction with respect to the optical disc 100 can be performed at an extremely high density.

【0067】一般に、アポダイゼーションを利用して光
ディスク100に対する記録再生を行うと、光ディスク
100のスキュー角度などの影響によりコマ収差が発生
しやすくなってしまうという現象が生じる。しかしなが
ら、記録再生装置50では、対物レンズ63がSILと
して構成されており、SILがコマ収差が生じにくいレ
ンズであることから、このようなコマ収差の発生を抑制
することができるという利点もある。さらに、記録再生
装置50では、NAが1以上である対物レンズ63を用
いて、エバネッセント光により記録再生を行うように構
成されていることから、対物レンズ63と光ディスク1
00とのギャップ幅が変動した場合であっても、検出し
た信号の処理が容易となるという利点もある。
In general, when recording / reproducing is performed on the optical disk 100 using apodization, a phenomenon occurs that coma is likely to occur due to the influence of the skew angle of the optical disk 100 and the like. However, in the recording / reproducing device 50, the objective lens 63 is configured as an SIL, and since the SIL is a lens that hardly generates coma aberration, there is an advantage that occurrence of such coma aberration can be suppressed. Further, since the recording / reproducing apparatus 50 is configured to perform recording / reproducing by evanescent light using the objective lens 63 having NA of 1 or more, the objective lens 63 and the optical disc 1 are used.
Even if the gap width with 00 fluctuates, there is an advantage that the processing of the detected signal is facilitated.

【0068】また、記録再生装置50では、2軸性複屈
折結晶61を用いて輪帯状のビーム形状を生成している
ことから、マスクを用いた場合などと比較して、光量の
損失を抑えることができる。また、例えば位相板を用い
た場合のように加工や製造に高度な技術を必要とせず、
極めて簡便且つ低コストで、高精度なビーム形状を生成
することができる。
Further, in the recording / reproducing device 50, since the annular beam shape is generated by using the biaxial birefringent crystal 61, the loss of the light amount is suppressed as compared with the case where a mask is used. be able to. Also, for example, unlike the case of using a phase plate, does not require advanced technology for processing and manufacturing,
A highly accurate beam shape can be generated extremely simply and at low cost.

【0069】以上では、本発明を適用した構成例とし
て、検査装置1及び記録再生装置50を例に挙げて説明
したが、本発明は、上述した構成例への適用に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、輪
帯状のビーム形状とされた光を集光する各種の光学装置
に対して広く適用できることはいうまでもない。具体的
には、例えば、光学顕微鏡や、レーザ光を用いた微細加
工装置、或いは輪帯状の照明を行う照明装置などに対し
ても広く適用することができる。本発明を適用すること
により、輪帯状のビーム形状とされた光を、高精度に、
低コストで、且つ簡便に得ることが可能となる。
In the above, the inspection apparatus 1 and the recording / reproducing apparatus 50 have been described as an example of the configuration to which the present invention is applied. However, the present invention is not limited to the application to the above-described configuration example. It goes without saying that the present invention can be widely applied to various optical devices for condensing light having a ring-shaped beam shape without departing from the gist of the present invention. Specifically, the present invention can be widely applied to, for example, an optical microscope, a microfabrication device using laser light, or an illumination device that performs annular illumination. By applying the present invention, the light in the annular beam shape, with high accuracy,
It can be obtained easily at low cost.

【0070】[0070]

【発明の効果】本発明に係る光学装置は、非線形光学結
晶により輪帯状のビーム形状とされた光が、光学レンズ
の周縁部に入射されることとなる。このため、光源から
出射された光がビーム形状を輪帯状とされるに際して光
量が損失してしまうことがなく、輪帯状の光を効率よく
得ることができる。また、2軸性複屈折を有する非線形
光学結晶を用いていることから、極めて簡便に且つ低コ
ストで輪帯状のビーム形状を得ることができる。したが
って、本発明によれば、輪帯状のビーム形状とされた光
を簡便に且つ効率よく得ることができるとともに、アポ
ダイゼーション技術を利用して高精度且つ大出力のスポ
ット光に集光することが可能となる。
In the optical device according to the present invention, the light having an annular beam shape formed by the nonlinear optical crystal is incident on the periphery of the optical lens. For this reason, the light emitted from the light source does not lose the light amount when the beam shape is made into an annular shape, and the annular light can be efficiently obtained. In addition, since a nonlinear optical crystal having biaxial birefringence is used, a ring-shaped beam shape can be obtained extremely easily and at low cost. Therefore, according to the present invention, it is possible to easily and efficiently obtain light having a ring-shaped beam shape, and to condense it to a high-precision and high-output spot light using apodization technology. Becomes

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を適用した光学装置の一構成例として示
す検査装置の概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of an inspection apparatus shown as one configuration example of an optical device to which the present invention is applied.

【図2】同検査装置におけるグレーティングの移動機構
を示す要部拡大概略図である。
FIG. 2 is an enlarged schematic view of a main part showing a grating moving mechanism in the inspection apparatus.

【図3】同検査装置における2軸性複屈折結晶について
説明する図であり、内部円錐複屈折について説明するた
めの概略図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a biaxial birefringent crystal in the inspection apparatus, and is a schematic diagram illustrating internal conical birefringence.

【図4】同検査装置における2軸性複屈折結晶について
説明する図であり、外部円錐複屈折について説明するた
めの概略図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a biaxial birefringent crystal in the inspection apparatus, and is a schematic diagram illustrating an external conical birefringence.

【図5】同検査装置に配設するビームエキスパンダにつ
いて説明するための概略図である。
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a beam expander provided in the inspection apparatus.

【図6】本発明を適用した光学装置の別の構成例として
示す記録再生装置の概略図である。
FIG. 6 is a schematic diagram of a recording / reproducing device shown as another configuration example of the optical device to which the present invention is applied.

【図7】同記録再生装置における光学ピックアップにつ
いて説明するための要部拡大概略図である。
FIG. 7 is an enlarged schematic view of a main part for describing an optical pickup in the recording / reproducing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 検査装置、2 紫外線固体レーザ、5 グレーティ
ング(回折格子)、12 回転拡散板、14 2軸性複
屈折結晶、15 ビームスプリッタ、17 対物レン
ズ、21 第1の受光素子、23 第2の受光素子、3
0 半導体ウエハ、45 ビームエキスパンダ、50
記録再生装置、52 光学ピックアップ、61 2軸性
複屈折結晶、62 ビームスプリッタ、63 対物レン
ズ、65受光素子、100 光ディスク、110ホスト
装置
REFERENCE SIGNS LIST 1 inspection device, 2 ultraviolet solid laser, 5 grating (diffraction grating), 12 rotating diffuser, 14 biaxial birefringent crystal, 15 beam splitter, 17 objective lens, 21 first light receiving element, 23 second light receiving element , 3
0 semiconductor wafer, 45 beam expander, 50
Recording / reproducing device, 52 optical pickup, 61 biaxial birefringent crystal, 62 beam splitter, 63 objective lens, 65 light receiving element, 100 optical disk, 110 host device

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の波長域の光を出射する光源と、 2軸性複屈折を有し、上記光源から出射した光が入射さ
れて、この光を輪帯状のビーム形状とする非線形光学結
晶と、 上記非線形光学結晶から出射した光を集光する集光レン
ズとを備えていることを特徴とする光学装置。
1. A non-linear optical crystal which emits light in a predetermined wavelength range, and which has biaxial birefringence, receives light emitted from the light source, and converts the light into an annular beam shape. An optical device, comprising: a condenser lens for condensing light emitted from the nonlinear optical crystal.
【請求項2】 上記非線形光学結晶から出射した光のビ
ーム径を、所望とするビーム径に変換して上記集光レン
ズに入射するビームエキスパンダを備えることを特徴と
する請求項1記載の光学装置。
2. The optical system according to claim 1, further comprising a beam expander that converts a beam diameter of the light emitted from the nonlinear optical crystal into a desired beam diameter and enters the light collecting lens. apparatus.
【請求項3】 上記光源は、紫外波長域のレーザ光を出
射するレーザ発振器であり、 上記非線形光学結晶は、リチウム・トリボレート結晶で
あることを特徴とする請求項1記載の光学装置。
3. The optical device according to claim 1, wherein the light source is a laser oscillator that emits laser light in an ultraviolet wavelength range, and the nonlinear optical crystal is a lithium triborate crystal.
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