JP2005195348A - Illumination optical apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被照射面を均一に照明する照明光学装置に関し、特に、撮像素子の製造工程における撮像素子の検査に好適な照明光学装置に関する。 The present invention relates to an illumination optical apparatus that uniformly illuminates an irradiated surface, and more particularly to an illumination optical apparatus suitable for imaging element inspection in an imaging element manufacturing process.
インテグレータロッドやフライアイレンズなどのオプティカルインテグレータを用い、被照射面に比較的広い範囲を均一に照明する装置が知られている。
従来この種の照明装置の光量モニタはコンデンサレンズの照明視野側にハーフミラーを設けて所定の割合の光を取り出して光量モニタを行っていた。しかしながら、コンデンサレンズより照明視野側にハーフミラーを配置すると、照明装置と照明視野との間の空間が大きくとれない上、検査する対象物(例えば撮像素子)の種類に応じて、この空間に瞳位置を変える変換アダプタなどを挿入する必要があり、ハーフミラーを配置する自由度がなくなってしまうという問題点があった。
Devices that use an optical integrator such as an integrator rod or fly-eye lens to uniformly illuminate a relatively wide area on an irradiated surface are known.
Conventionally, the light amount monitor of this type of illumination device has been provided with a half mirror on the illumination field side of the condenser lens to extract a predetermined proportion of light and monitor the light amount. However, if the half mirror is arranged on the illumination field side of the condenser lens, the space between the illumination device and the illumination field cannot be increased, and the pupil is placed in this space according to the type of the object to be inspected (for example, the image sensor). It was necessary to insert a conversion adapter for changing the position, and there was a problem that the degree of freedom for arranging the half mirrors was lost.
また、コンデンサレンズより光源側にハーフミラーを配置すると、照明範囲が広い場合に照明光束が開口から広がるために、ハーフミラーに入射する光の角度が照明位置によって変化してしまい、ハーフミラーの角度特性の影響を受けて、照明光量や照明光の分光特性の照明位置による変化を引き起こしてしまうという問題がある。
一方、以下に記載の特許文献のように、被照射面における光量を監視するため、オプティカルインテグレータから射出した光の一部を、取り込むものがある。光の取り込みには光ファイバが用いられ、光ファイバで導光された光は光ファイバの射出端に置かれた光検出器でモニタされる。そして光検出器からの出力に基づいて、被照射面における光量の監視が行われていた。
On the other hand, as in the patent document described below, there is one that takes in a part of light emitted from an optical integrator in order to monitor the amount of light on the irradiated surface. An optical fiber is used for capturing light, and light guided by the optical fiber is monitored by a photodetector placed at the exit end of the optical fiber. Based on the output from the photodetector, the amount of light on the irradiated surface is monitored.
しかしながら、光ファイバを導光体として用いた場合には、光量均一化手段(オプティカルインテグレータ)の射出面を透過する光は均一化されているものの、ランプの交換などで配光特性が変化すると、光量均一化手段に入射する光の該配向特性の変化に応じて、光量均一化手段の射出角特性が変化する。光ファイバ端面へ入射する光はその入射角度によりファイバとの結合効率が異なり、導光量が変化する。従って、該光量均一化手段からの射出角特性の変化により光検出器の検出する光量が変化してしまい、被照射面における光量を正しく監視できない。 However, when an optical fiber is used as a light guide, the light transmitted through the exit surface of the light quantity uniformizing means (optical integrator) is uniformed, but if the light distribution characteristics change due to lamp replacement, etc., The emission angle characteristic of the light quantity uniformizing means changes according to the change in the orientation characteristic of the light incident on the light quantity uniformizing means. The light incident on the end face of the optical fiber has different coupling efficiency with the fiber depending on the incident angle, and the amount of guided light changes. Accordingly, the amount of light detected by the photodetector changes due to the change in the emission angle characteristic from the light amount equalizing means, and the amount of light on the irradiated surface cannot be monitored correctly.
また、光ファイバを変形させながら所定の位置にある光検出器に光を導く場合、その変形形状の違いにより導光される光の減衰率が変化するため、光ファイバの周りの調整等の際に光ファイバの変形形状や曲率が変化すると、被照射面における光量を正しく監視できない。
本発明の目的は、照明光学系と光検出器との厳密な位置調整を行わなくても被照射面における光量を正しく監視できる照明光学装置を提供することにある。
In addition, when light is guided to a photodetector at a predetermined position while deforming the optical fiber, the attenuation factor of the guided light changes due to the difference in the deformed shape. If the deformation shape or curvature of the optical fiber changes, the amount of light on the irradiated surface cannot be monitored correctly.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an illumination optical device that can correctly monitor the amount of light on an irradiated surface without strict position adjustment between an illumination optical system and a photodetector.
請求項1に記載の照明光学装置は、光量分布が均一化された光像を生成する生成手段と、前記光像を該光像面と共役な被照射面に投影する投影手段と、前記被照射面に投影された光像の光量を監視する監視手段とを備え、前記生成手段は、インテグレータロッドを含み、該インテグレータロッドの光出射面が前記被照射面と共役な面に配置され、記監視手段は、前記インテグレータロッドの内部を前記光出射面に向けて伝搬する光の一部を前記光出射面の近傍で該光出射面とは異なる方向に分岐させる光分岐面を有し、該光分岐面で分岐して前記インテグレータロッドの外部に導かれた光に基づいて、前記光量を監視するものである。
The illumination optical apparatus according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の照明光学装置において、前記光分岐面は、前記インテグレータロッドを斜めに横断するように設けられている。
請求項3に記載の照明光学装置は、光量分布が均一化された光像を生成する生成手段と、前記光像を該光像面と共役な被照射面に投影する投影手段と、前記被照射面に投影された光像の光量を監視する監視手段とを備え、前記投影手段は、2次元配列された複数のレンズ素子からなるフライアイレンズを含み、当該投影手段の瞳面が前記フライアイレンズの光出射面と共役な面に配置され、前記監視手段は、前記フライアイレンズの四隅に配置されたレンズ素子のうち少なくとも1つの内部を前記光出射面に向けて伝搬する光を前記光出射面とは異なる方向に反射させる光反射面を有し、該光反射面で反射して前記フライアイレンズの外部に導かれた光に基づいて、前記光量を監視するものである。
According to a second aspect of the present invention, in the illumination optical device according to the first aspect, the light branching surface is provided so as to cross the integrator rod obliquely.
The illumination optical apparatus according to claim 3 includes a generation unit that generates a light image with a uniform light amount distribution, a projection unit that projects the light image onto an irradiated surface conjugate with the light image surface, and the target Monitoring means for monitoring the amount of light of the optical image projected on the irradiation surface, the projection means including a fly-eye lens comprising a plurality of lens elements arranged two-dimensionally, and the pupil plane of the projection means Arranged on a plane conjugate with the light exit surface of the eye lens, the monitoring means transmits light propagating toward the light exit surface through at least one of the lens elements disposed at the four corners of the fly-eye lens. A light reflecting surface that reflects in a direction different from the light emitting surface is provided, and the light amount is monitored based on light reflected by the light reflecting surface and guided to the outside of the fly-eye lens.
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の照明光学装置において、前記光反射面は、前記レンズ素子を斜めに横断するように設けられている。
請求項5に記載の照明光学装置は、光量分布が均一化された光像を生成する生成手段と、前記光像を該光像面と共役な被照射面に投影する投影手段と、前記被照射面に投影された光像の光量を監視する監視手段と、前記生成手段の光出射面または前記投影手段の瞳面に配置された開口絞りとを備え、前記監視手段は、前記開口絞りで遮断される光に基づいて、前記光量を監視するものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the illumination optical device according to the third aspect, the light reflecting surface is provided so as to obliquely cross the lens element.
The illumination optical apparatus according to claim 5 includes a generation unit that generates a light image with a uniform light amount distribution, a projection unit that projects the light image onto an irradiated surface conjugate with the light image surface, and the target A monitoring unit that monitors the amount of light of the light image projected on the irradiation surface; and an aperture stop disposed on the light exit surface of the generation unit or the pupil plane of the projection unit. The light quantity is monitored based on the blocked light.
請求項6に記載の照明光学装置は、光量分布が均一化された光像を生成する生成手段と、前記光像を該光像面と共役な被照射面に投影する投影手段と、前記被照射面に投影された光像の光量を監視する監視手段とを備え、前記監視手段は、前記光像面の近傍に配置された光分岐面を有し、該光分岐面で分岐した光に基づいて、前記光量を監視するものである。 The illumination optical apparatus according to claim 6 includes a generation unit that generates a light image with a uniform light amount distribution, a projection unit that projects the light image onto an irradiated surface conjugate with the light image surface, and the target Monitoring means for monitoring the amount of light of the light image projected on the irradiation surface, the monitoring means has a light branching surface disposed in the vicinity of the light image surface, and the light branched at the light branching surface. Based on this, the light quantity is monitored.
請求項7に記載の照明光学装置は、光量分布が均一化された光像を被照射面に投影する投影手段と、前記被照射面に投影された光像の光量を監視する監視手段とを備え、前記投影手段は、2次元配列された複数のレンズ素子からなるフライアイレンズを含み、当該投影手段の瞳面が前記フライアイレンズの光出射面と共役な面に配置され、前記監視手段は、前記フライアイレンズの四隅に配置されたレンズ素子のうち少なくとも1つの内部を前記光出射面に向けて伝搬する光を前記光出射面とは異なる方向に反射させる光反射面を有し、該光反射面で反射して前記フライアイレンズの外部に導かれた光に基づいて、前記光量を監視するものである。 The illumination optical device according to claim 7 includes a projecting unit that projects a light image with a uniform light amount distribution onto the irradiated surface, and a monitoring unit that monitors the light amount of the light image projected onto the irradiated surface. The projection unit includes a fly-eye lens including a plurality of two-dimensionally arranged lens elements, and a pupil plane of the projection unit is disposed on a plane conjugate with a light emitting surface of the fly-eye lens, and the monitoring unit Has a light reflecting surface for reflecting light propagating toward the light emitting surface in at least one of the lens elements arranged at the four corners of the fly-eye lens in a direction different from the light emitting surface, The light quantity is monitored based on light reflected by the light reflecting surface and guided to the outside of the fly-eye lens.
本発明の照明光学装置によれば、照明光学系と光検出器との厳密な位置調整を行わなくても被照射面における光量を正しく監視することができる。 According to the illumination optical apparatus of the present invention, it is possible to correctly monitor the amount of light on the irradiated surface without performing precise position adjustment between the illumination optical system and the photodetector.
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
(第1実施形態)
ここでは、CCDやCMOSなどの撮像素子の製造工程においてウエハから切り出される前のウエハ状態の撮像素子を検査する装置に組み込まれた例で、第1実施形態の照明光学装置10(図1)の説明を行う。撮像素子の検査とは、画素欠陥の有無、光に対する感度、色再現性、分光特性などの検査である。このような検査を行う装置には、図1に示す通り、照明光学装置10の他に、プローブ31と信号処理装置32とが設けられる。プローブ31は、撮像素子の回路の電極に接触可能な電気端子である。信号処理装置32は、プローブ31を介して撮像素子への電力の供給や撮像素子との信号の授受を行い、撮像素子の出力信号が適正か否か(つまり撮像素子の良否)を判定する装置である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
In this example, the illumination optical device 10 (FIG. 1) of the first embodiment is incorporated in an apparatus for inspecting an image sensor in a wafer state before being cut out from the wafer in a manufacturing process of an image sensor such as a CCD or a CMOS. Give an explanation. The inspection of the image sensor is an inspection of the presence / absence of a pixel defect, sensitivity to light, color reproducibility, spectral characteristics, and the like. As shown in FIG. 1, the apparatus for performing such inspection includes a
第1実施形態の照明光学装置10の説明を行う。照明光学装置10は、撮像素子を検査する際の照明条件を設定すると共に、設定された照明条件の光を用いて、被照射面10aの比較的広い範囲(撮像素子の撮像エリアより広い範囲)を均一に照明する装置である。照明光学装置10は、光源11と、コレクタレンズ12と、濃度フィルタ13と、フィルタ群14と、インプットレンズ15と、インテグレータロッド16と、フライアイレンズ17と、コンデンサレンズ18と、瞳位置変換アダプタ19と、光量モニタ20とで構成されている。
The illumination optical device 10 according to the first embodiment will be described. The illumination optical device 10 sets illumination conditions for inspecting the image sensor, and uses a light with the set illumination conditions, so that a relatively wide range of the
このうち、撮像素子を検査する際の照明条件の設定に関わる構成要素は、濃度フィルタ13、フィルタ群14、瞳位置変換アダプタ19である。濃度フィルタ13は、モータ13aにより回転可能に取り付けられ、回転中心13bとは異なる位置で、照明光学装置10の光軸10bと交わる。濃度フィルタ13には、図2に示すC字形の領域13c内で、例えば周方向に光学濃度が変化するような濃度勾配が付けられている。濃度フィルタ13の回転により、被照射面10aにおける光量(照度)を調整することができる。
Among these, the components related to the setting of illumination conditions when inspecting the image sensor are the
また、フィルタ群14は、カラーフィルタや色温度変換フィルタなどを含み、不図示の機構により検査内容に応じて切り換え可能である。フィルタ群14の切り換えにより、被照射面10aにおける分光スペクトルを調整することができる。瞳位置変換アダプタ19は、拡散板25に絞り板26を取り付けたものである。絞り板26は所定の開口径を持つ。瞳位置変換アダプタ19を光軸10b上に配置することにより、被照射面10aに対し、所定の入射角度範囲を持つ拡散光を入射させることができる(拡散照明)。
The
第1実施形態の照明光学装置10において、光源11から出射した光は、コレクタレンズ12で集光され、ほぼ平行な光となって濃度フィルタ13とフィルタ群14を通過し、インプットレンズ15でインテグレータロッド16の光入射面16aに集光される。インテグレータロッド16の光入射面16aには、光源11の像が形成される。インテグレータロッド16は、棒状のガラス材料(その断面は矩形状)からなり、ロッドレンズまたはロッド型オプティカルインテグレータとも呼ばれる。インテグレータロッド16の光出射面16bは、照明光学装置10の被照射面10aと共役な面に配置されている。
In the illumination optical device 10 of the first embodiment, the light emitted from the
インテグレータロッド16の内部では、光入射面16aから入射した光が、その入射角度に応じた回数で内面反射(つまり側面16cでの全反射)を繰り返し、光出射面16bに向けて伝搬する。そして光出射面16bでは、反射回数の異なる光が重なり、光量分布が均一化される。つまり、上記の光源11,コレクタレンズ12,インプットレンズ15,インテグレータロッド16によって、光出射面16b(つまり被照射面10aに共役な面)内で光量分布が均一化された光像を生成することができる。
Inside the
ところで、第1実施形態の照明光学装置10では、インテグレータロッド16の光出射面16bの近傍に、インテグレータロッド16を斜め45度に横断するような光分岐面21が設けられる。光分岐面21は、ハーフミラーコートが施された平面であり、反射率が例えば2%〜5%である。光分岐面21を有するインテグレータロッド16は、例えば図3に示す通り、直方体の一端側を斜め45度に切り欠いた形状のガラス部材23と直角プリズム状のガラス部材24とで構成され、ガラス部材23の斜面23aまたはガラス部材24の斜面24aにハーフミラーコートを施した後、ガラス材料と同じ屈折率の接着剤を用いて接合したものである。
By the way, in the illumination optical apparatus 10 of 1st Embodiment, the
したがって、インテグレータロッド16の内部を光出射面16bに向けて伝搬する光の一部(例えば2%〜5%)は、光分岐面21で光出射面16bとは異なる方向(図1では右方)に分岐し、インテグレータロッド16の側面16cから外部に導かれる。この光L1は、被照射面10aにおける光量の監視(後述)に用いられる。なお、光分岐面21を透過する大部分の光は、既に説明した通り、光出射面16b(つまり被照射面10aに共役な面)内で光量分布が均一化された光像となる。
Accordingly, a part of the light propagating in the
第1実施形態の照明光学装置10では、インテグレータロッド16の後段にフライアイレンズ17とコンデンサレンズ18とが配置され、これらの光学素子(17,18)によって、インテグレータロッド16の光出射面16bの光像が被照射面10aに投影される。被照射面10aは光像面と共役であり、インテグレータロッド16の光出射面16bは光像面に配置される。上記した通り、インテグレータロッド16の断面が矩形状で、光出射面16bの光像が矩形状であるため、被照射面10aに投影された光像(つまり照明エリア)も矩形状となる。また、光出射面16bの光像の光量分布が均一化されているため、被照射面10aにおける光像(つまり照明エリア)も均一な光量分布となる。
In the illumination optical device 10 according to the first embodiment, the fly-
さらに、フライアイレンズ17は、2次元配列された複数のレンズ素子(その断面は矩形状)からなり、これらのレンズ素子を、全体の断面形状がインテグレータロッド16の断面形状とほぼ一致するように積み重ねたものである。フライアイレンズ17の光入射面17aは、インテグレータロッド16の光出射面16b(つまり被照射面10aに共役な面)の近傍に配置される。光出射面17bは、コンデンサレンズ18の瞳面と共役な面に配置されている。なお、コンデンサレンズ18の瞳面は、光出射面16bの光像を被照射面10aに投影する光学素子(17,18)の瞳面に相当する。光学素子(17,18)の瞳面は、フライアイレンズ17の光出射面17bと共役な面に配置されている。
Further, the fly-
フライアイレンズ17を設けたことにより、インテグレータロッド16の光出射面16bから出射した均一な光は、フライアイレンズ17に入射して各レンズ素子ごとに集光作用を受け、光出射面17bに複数(つまりレンズ素子と同数)の光源像を形成する。さらに、フライアイレンズ17の光出射面17bにおける複数の光源像は、コンデンサレンズ18を介して被照射面10aに重畳的に投影される。
By providing the fly-
したがって、被照射面10aにおける光像(つまり照明エリア)の光量分布は、インテグレータロッド16の光出射面16bにおける光像の光量分布と比較して、さらに均一化されたものとなる(例えば±1.5%以下)。つまり、フライアイレンズ17は、コンデンサレンズ18と共に、被照射面10aに複数の光源像を投影する投影手段であり、且つ、入射光を各々分割して重畳的に投影することによって光量分布が均一化された光像を生成する生成手段でもある。なお、フライアイレンズ17の光出射面17bには円形状の開口絞り(不図示)が配置され、被照射面10aにおける入射角度の方向特性が排除されている。
Therefore, the light amount distribution of the light image (that is, the illumination area) on the
さらに、第1実施形態の照明光学装置10では、被照射面10aにおける光像(つまり照明エリア)の光量を監視するため、光量モニタ20を備えている。光量モニタ20は、インテグレータロッド16の光出射面16bの近傍に配置された光分岐面21(例えば反射率2%〜5%)と、光分岐面21で分岐してインテグレータロッド16の側面16cから外部に導かれた光L1を受光する光検出器22とで構成される。そして、光検出器22の出力に基づいて、被照射面10aにおける光量の監視を行う。
Furthermore, the illumination optical device 10 of the first embodiment includes a light amount monitor 20 for monitoring the light amount of the optical image (that is, the illumination area) on the
光分岐面21を介して外部に導かれた光L1は、光分岐面21を透過して光出射面16bに到達した光と同様、インテグレータロッド16の内部を伝搬しながら光量分布が均一化された光である。この光L1の光量分布を図示すると、概略、図4のようになる。この図4では、照明光学装置10の光軸10bに平行な方向の位置と光L1の光量との関係を示した。
The light L1 guided to the outside through the
図4から分かるように、光L1の光量は、光分岐面21の全面に対応する範囲Aの中で、位置に関係なく一定の値Bを示す。さらに、このような光量分布は、光軸10bに垂直な方向に関しても同様である。つまり、光L1の光量分布は、光分岐面21の全面に対応する矩形状の範囲(A)内で均一と言える。第1実施形態では光分岐面21を斜め45度としたため、光L1の均一化された範囲(A)はインテグレータロッド16の光出射面16bと略同形状である。
As can be seen from FIG. 4, the light amount of the light L <b> 1 shows a constant value B regardless of the position in the range A corresponding to the entire surface of the
したがって、インテグレータロッド16の光出射面16bに比べて小さい光検出器22を用い、光L1の一部を選択的に取り込む場合でも、光検出器22の取り付け位置が「光L1の均一化された範囲(A)」に含まれていれば、常に同じ出力を得ることができる。このため、光検出器22の取り付け位置を予め厳密に調整しなくても、被照射面10aにおける光量を正しく監視することができる。
Therefore, even when the
また、装置を使用している最中に光検出器22の取り付け位置が多少ずれても、正しく光量を監視することができる。さらに、光検出器22を簡単に取り付けることができるため、照明光学装置10の組み立てが簡単化する利点もある。また、光量モニタ20をコンデンサレンズ18と被照射面10aとの間に配置する必要がないため、作動距離を十分に確保できる。
In addition, the amount of light can be correctly monitored even if the mounting position of the
さらに、被照射面10aにおける光量を監視して、被照射面10aに所望の光量(検査内容の照明条件に応じた光量)が照射されているか否かを確認し、光量の多少に応じて、濃度フィルタ13を回転させたり光源11への供給電力を変化させたりすることで、被照射面10aにおける光量を所望の光量に保つことができる。したがって、撮像素子の検査を正確に行える。
Furthermore, the amount of light on the
なお、上記した第1実施形態では、図3に示すガラス部材23,24を接合することによりインテグレータロッド16を作製したが、本発明はこれに限定されない。図5に示す通り、直方体状のガラス部材27と立方体状のハーフプリズム28とを同様の接着剤を用いて接合することにより、インテグレータロッド16を作製してもよい。ハーフプリズム28の斜め45度の斜面28aには予めハーフミラーコートが施されているため、この斜面28aが図1の光分岐面21となる。
In the first embodiment described above, the
さらに、上記した第1実施形態では、インテグレータロッド16の光出射面16bに比べて小さい光検出器22を用いたが、光出射面16bに比べて大きい光検出器を用いた場合にも、本発明を適用できる。
(第2実施形態)
第2実施形態の照明光学装置40は、図6に示す通り、図1の照明光学装置10のインテグレータロッド16,フライアイレンズ17,光量モニタ20に代えて、インテグレータロッド46,フライアイレンズ47,光量モニタ(41,42)を設けたものであり、その他の構成(11〜15,18)が図1の照明光学装置10と同じである。ここでは、インテグレータロッド46,フライアイレンズ47,光量モニタ(41,42)の説明を行う。
Furthermore, in the first embodiment described above, the
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 6, the illumination optical device 40 of the second embodiment replaces the
インテグレータロッド46は、直方体状のガラス部材であり、図1のような光分岐面21を持たない。このインテグレータロッド46でも、光入射面46aには光源11の像が形成され、光出射面46bは照明光学装置40の被照射面40aと共役である。そして、インテグレータロッド46に入射した光は、光出射面46b(つまり被照射面40aに共役な面)内で光量分布が均一化された光像となる。
The
フライアイレンズ47は、2次元配列された複数のレンズ素子(その断面は矩形状)からなり、これらのレンズ素子を、全体の断面形状がインテグレータロッド46の断面形状とほぼ一致するように積み重ねたものである。フライアイレンズ47の光入射面47aは、インテグレータロッド46の光出射面46bの近傍にある。光出射面47bはコンデンサレンズ18の瞳面と共役である。
The fly-
また、フライアイレンズ47には、被照射面40aにおける入射角度の方向特性を排除する目的で、光出射面47bに円形状の開口絞り43(図7)が配置される。このため、四隅に配置された各々のレンズ素子の内部を光出射面47bに向けて伝搬する光は、漏れ光(つまり被照射面40aに到達し得ない光)となる。
そこで、第2実施形態の照明光学装置40では、四隅のレンズ素子の漏れ光を利用して光量モニタ(41,42)を構成する。光量モニタ(41,42)は、フライアイレンズ47の四隅のレンズ素子を斜め45度に横断するように設けられた光反射面41と、この光反射面41により光出射面47bとは異なる方向に反射してフライアイレンズ47の外部に導かれた漏れ光L2を受光する光検出器42とで構成されている。光反射面41はプリズムミラーである。そして、光検出器42の出力に基づいて、被照射面40aにおける光量の監視を行う。
In the fly-
Therefore, in the illumination optical device 40 of the second embodiment, the light amount monitor (41, 42) is configured by using the leakage light of the lens elements at the four corners. The light quantity monitor (41, 42) includes a
上記した通り、フライアイレンズ47の光入射面47aはインテグレータロッド46の光出射面46bの近傍に配置され、インテグレータロッド46の光出射面46bからフライアイレンズ47の光入射面47aには均一な光量分布の光が導かれるため、四隅のレンズ素子には常に一定の割合の光が分配されることになる。そして、一定の割合の光が光反射面41を介して外部に導かれ、漏れ光L2となる。
As described above, the
したがって、フライアイレンズ47の各レンズ素子の断面よりも大きい光検出器42を用いて各々の漏れ光L2を取り込む場合、光検出器42の取り付け位置を予め厳密に調整しなくても、被照射面40aにおける光量を正しく監視できる。また、装置を使用している最中に光検出器42の取り付け位置が多少ずれても、正しく光量を監視できる。さらに、光検出器42の取り付けが簡単なため、照明光学装置40の組み立てが簡単化する利点もある。また、漏れ光L2を取り込むので被照射面40aにおける光量損失が無い。
Therefore, in the case where each leaked light L2 is captured using the
さらに、被照射面40aにおける光量を監視して、被照射面40aに所望の光量(検査内容の照明条件に応じた光量)が照射されているか否かを確認し、光量の多少に応じて、濃度フィルタ13を回転させたり光源11への供給電力を変化させたりすることで、被照射面40aにおける光量を所望の光量に保つことができる。したがって、撮像素子の検査を正確に行える。
Furthermore, the amount of light on the
なお、上記した第2実施形態では、フライアイレンズ47の四隅のレンズ素子の各々に光反射面41を設け、各々の光反射面41からの漏れ光L2を光検出器42に導いたが、本発明はこれに限定されない。四隅のレンズ素子のうち少なくとも1つに光反射面を設け、その光反射面からの漏れ光をモニタ用に取り込んでも構わない。
(第3実施形態)
第3実施形態の照明光学装置は、図6の照明光学装置40のフライアイレンズ47,光量モニタ(41,42)に代えて、図8に示すフライアイレンズ57と光量モニタ(51)を設けたものであり、その他の構成(11〜15,46,18)が図6の照明光学装置40と同じである。ここでは、フライアイレンズ57,光量モニタ(51)の説明を行う。
In the second embodiment described above, each of the lens elements at the four corners of the fly-
(Third embodiment)
The illumination optical device of the third embodiment is provided with a
フライアイレンズ57は、2次元配列された複数のレンズ素子(その断面は矩形状)からなり、これらのレンズ素子を、全体の断面形状がインテグレータロッド46の断面形状とほぼ一致するように積み重ねたものである。四隅のレンズ素子は図7のような光反射面41を持たない。全てのレンズ素子は同形状である。フライアイレンズ57の光出射面57bはコンデンサレンズ18の瞳面と共役である。
The fly-
また、フライアイレンズ57には、その光出射面57bに円形状の開口絞り53が配置され、この開口絞り53を通過した光がコンデンサレンズ18を介して被照射面に導かれるようになっている。
さらに、第3実施形態の照明光学装置では、四隅に配置されたレンズ素子の内部を光出射面57bに向けて伝搬する光(つまり被照射面に到達し得ない漏れ光)をモニタ用に取り込むため、開口絞り53の遮光部に小さな開口(不図示)を設け、光検出器51を配置した。第3実施形態では、開口絞り53の小さな開口と光検出器51とで光量モニタ(51)が構成される。各々の光検出器51は、四隅のレンズ素子の内部を伝搬して光出射面57bに到達した光を受光する。そして、光検出器51の出力に基づいて、被照射面における光量の監視が行われる。
Further, the fly-
Furthermore, in the illumination optical apparatus according to the third embodiment, light propagating through the lens elements disposed at the four corners toward the
第3実施形態の照明光学装置では、インテグレータロッド46の光出射面46bからフライアイレンズ57の光入射面に均一な光量分布の光が導かれ、四隅のレンズ素子には常に一定の割合の光が分配され、この光が光検出器51によって取り込まれる。このため、フライアイレンズ57の各レンズ素子の断面よりも小さく且つ開口絞り53の小さな開口よりも大きい光検出器51を用いる場合、光検出器51の取り付け位置を予め厳密に調整しなくても、被照射面における光量を正しく監視できる。
In the illumination optical apparatus according to the third embodiment, light having a uniform light amount distribution is guided from the
なお、上記した第3実施形態では、フライアイレンズ57の四隅のレンズ素子の各々に光検出器51を設けたが、本発明はこれに限定されない。四隅のレンズ素子のうち少なくとも1つに光検出器を設けて、モニタ用の漏れ光を取り込んでも構わない。
また、上記した第3実施形態では、フライアイレンズ57の光出射面57bに光量モニタ(51)を配置したが、更にリレー光学系でフライアイレンズ57からの出射光を導く場合には、光出射面57bに光量モニタを置かずに、該リレー光学系のうちフライアイレンズ57の光出射面57bと共役な面に開口絞り60(図9参照)を配置し、開口絞り60の光入射面60aに光量モニタ61を配置してもよい。この場合、光量モニタ61によって、開口絞り60で遮断される光に基づいて、光量の監視が行われる。この場合も全く同様の効果が得られることはいうまでもない。図9(a),(b)は、リレー光学系の開口絞り60の側面図,上面図である。
(変形例)
なお、上記した実施形態では、インテグレータロッドとフライアイレンズとを組み合わせた照明光学装置の例を説明したが、本発明はこれに限定されない。インテグレータロッドとフライアイレンズとの各々を単独で用いる照明光学装置にも、本発明を適用できる。フライアイレンズのみを用いる場合には、2段構成とし、後段のフライアイレンズに図7や図8の光量モニタを配置することが好ましい。前段のフライアイレンズは、被照射面に共役な面内で光量分布が均一化された光像を生成する手段の一部として機能する。また、フライアイレンズを1段構成とした場合にも本発明を適用できる。1段構成のフライアイレンズは、コンデンサレンズと共に、光量分布が均一化された光像を被照射面に投影する投影手段として機能する。
In the third embodiment described above, the
In the third embodiment described above, the light amount monitor (51) is disposed on the
(Modification)
In the above-described embodiment, an example of an illumination optical device in which an integrator rod and a fly-eye lens are combined has been described. However, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to an illumination optical apparatus that uses each of the integrator rod and the fly-eye lens independently. When only the fly-eye lens is used, it is preferable to use a two-stage configuration and arrange the light amount monitor shown in FIG. 7 or FIG. The front-stage fly-eye lens functions as part of means for generating an optical image in which the light quantity distribution is uniform in a plane conjugate to the irradiated surface. The present invention can also be applied when the fly-eye lens has a single-stage configuration. The fly-eye lens having a single-stage structure functions as a projection unit that projects a light image with a uniform light amount distribution onto an irradiated surface together with the condenser lens.
また、上記した実施形態では、CCDやCMOSなどの撮像素子を検査する装置に組み込まれた照明光学装置の例を説明したが、本発明はこれに限定されない。その他、露光装置のレチクル用の照明光学装置や生物顕微鏡の照明光学装置にも、本発明を適用できる。 In the above-described embodiment, an example of an illumination optical device incorporated in a device for inspecting an image sensor such as a CCD or a CMOS has been described. However, the present invention is not limited to this. In addition, the present invention can also be applied to an illumination optical apparatus for a reticle of an exposure apparatus and an illumination optical apparatus for a biological microscope.
10,40 照明光学装置
10a 被照射面
11 光源
12 コレクタレンズ
13 濃度フィルタ
14 フィルタ群
15 インプットレンズ
16,46 インテグレータロッド
17,47,57 フライアイレンズ
18 コンデンサレンズ
19 瞳位置変換アダプタ
20 光量モニタ
21 光分岐面
22,42,51 光検出器
31 プローブ
32 信号処理装置
41 光反射面
43,53 開口絞り
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,40 Illumination
Claims (7)
前記光像を該光像面と共役な被照射面に投影する投影手段と、
前記被照射面に投影された光像の光量を監視する監視手段とを備え、
前記生成手段は、インテグレータロッドを含み、該インテグレータロッドの光出射面が前記被照射面と共役な面に配置され、
前記監視手段は、前記インテグレータロッドの内部を前記光出射面に向けて伝搬する光の一部を前記光出射面の近傍で該光出射面とは異なる方向に分岐させる光分岐面を有し、該光分岐面で分岐して前記インテグレータロッドの外部に導かれた光に基づいて、前記光量を監視する
ことを特徴とする照明光学装置。 Generating means for generating a light image with a uniform light amount distribution;
Projecting means for projecting the optical image onto an irradiated surface conjugate with the optical image plane;
Monitoring means for monitoring the light quantity of the optical image projected on the irradiated surface,
The generating means includes an integrator rod, and the light emitting surface of the integrator rod is disposed on a surface conjugate with the irradiated surface,
The monitoring means has a light branching surface that branches a part of light propagating in the integrator rod toward the light emitting surface in a direction different from the light emitting surface in the vicinity of the light emitting surface, The illumination optical device characterized in that the light quantity is monitored based on the light branched at the light branching surface and guided to the outside of the integrator rod.
前記光分岐面は、前記インテグレータロッドを斜めに横断するように設けられている
ことを特徴とする照明光学装置。 The illumination optical apparatus according to claim 1,
The illumination optical device, wherein the light branching surface is provided so as to obliquely cross the integrator rod.
前記光像を該光像面と共役な被照射面に投影する投影手段と、
前記被照射面に投影された光像の光量を監視する監視手段とを備え、
前記投影手段は、2次元配列された複数のレンズ素子からなるフライアイレンズを含み、当該投影手段の瞳面が前記フライアイレンズの光出射面と共役な面に配置され、
前記監視手段は、前記フライアイレンズの四隅に配置されたレンズ素子のうち少なくとも1つの内部を前記光出射面に向けて伝搬する光を前記光出射面とは異なる方向に反射させる光反射面を有し、該光反射面で反射して前記フライアイレンズの外部に導かれた光に基づいて、前記光量を監視する
ことを特徴とする照明光学装置。 Generating means for generating a light image with a uniform light amount distribution;
Projecting means for projecting the optical image onto an irradiated surface conjugate with the optical image plane;
Monitoring means for monitoring the light quantity of the optical image projected on the irradiated surface,
The projection means includes a fly-eye lens composed of a plurality of two-dimensionally arranged lens elements, and the pupil plane of the projection means is disposed on a plane conjugate with the light exit surface of the fly-eye lens,
The monitoring means includes a light reflecting surface that reflects light propagating through at least one of lens elements disposed at four corners of the fly-eye lens toward the light emitting surface in a direction different from the light emitting surface. And an illumination optical device characterized in that the light quantity is monitored based on light reflected by the light reflecting surface and guided to the outside of the fly-eye lens.
前記光反射面は、前記レンズ素子を斜めに横断するように設けられている
ことを特徴とする照明光学装置。 The illumination optical apparatus according to claim 3.
The illumination optical device, wherein the light reflecting surface is provided so as to obliquely cross the lens element.
前記光像を該光像面と共役な被照射面に投影する投影手段と、
前記被照射面に投影された光像の光量を監視する監視手段と、
前記生成手段の光出射面または前記投影手段の瞳面に配置された開口絞りとを備え、
前記監視手段は、前記開口絞りで遮断される光に基づいて、前記光量を監視する
ことを特徴とする照明光学装置。 Generating means for generating a light image with a uniform light amount distribution;
Projecting means for projecting the optical image onto an irradiated surface conjugate with the optical image plane;
Monitoring means for monitoring the light quantity of the optical image projected on the irradiated surface;
An aperture stop disposed on the light exit surface of the generation means or the pupil plane of the projection means,
The illuminating optical device characterized in that the monitoring means monitors the light quantity based on light blocked by the aperture stop.
前記光像を該光像面と共役な被照射面に投影する投影手段と、
前記被照射面に投影された光像の光量を監視する監視手段とを備え、
前記監視手段は、前記光像面の近傍に配置された光分岐面を有し、該光分岐面で分岐した光に基づいて、前記光量を監視する
ことを特徴とする照明光学装置。 Generating means for generating a light image with a uniform light amount distribution;
Projecting means for projecting the optical image onto an irradiated surface conjugate with the optical image plane;
Monitoring means for monitoring the light quantity of the optical image projected on the irradiated surface,
The monitoring optical unit has a light branching surface disposed in the vicinity of the light image surface, and monitors the light quantity based on light branched by the light branching surface.
前記被照射面に投影された光像の光量を監視する監視手段とを備え、
前記投影手段は、2次元配列された複数のレンズ素子からなるフライアイレンズを含み、当該投影手段の瞳面が前記フライアイレンズの光出射面と共役な面に配置され、
前記監視手段は、前記フライアイレンズの四隅に配置されたレンズ素子のうち少なくとも1つの内部を前記光出射面に向けて伝搬する光を前記光出射面とは異なる方向に反射させる光反射面を有し、該光反射面で反射して前記フライアイレンズの外部に導かれた光に基づいて、前記光量を監視する
ことを特徴とする照明光学装置。 A projecting means for projecting a light image having a uniform light amount distribution onto the irradiated surface;
Monitoring means for monitoring the light quantity of the optical image projected on the irradiated surface,
The projection means includes a fly-eye lens composed of a plurality of two-dimensionally arranged lens elements, and the pupil plane of the projection means is disposed on a plane conjugate with the light exit surface of the fly-eye lens,
The monitoring means includes a light reflecting surface that reflects light propagating through at least one of lens elements disposed at four corners of the fly-eye lens toward the light emitting surface in a direction different from the light emitting surface. And an illumination optical device characterized in that the light quantity is monitored based on light reflected by the light reflecting surface and guided to the outside of the fly-eye lens.
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