JP2001100104A - 均一照明光学ユニット、均一照明光学系、パターン検査装置及び顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】強度が低くガウシアン形状の強度分布を有して
干渉性の高いレーザ光束を用いても、均一な強度分布で
可干渉性を低減して光量を有効に使用すること。 【解決手段】λ／４波長板１１と、折り返しミラー１２
と、レーザ光束Ｑの一部を反射してλ／４波長板１１を
透過させて折り返しミラー１２へ導き、この折り返しミ
ラー１２から折り返して再びλ／４波長板１１を透過し
てきた反射光束Ｑａを透過し、かつレーザ光束Ｑの一部
を除いた残りの光束と反射光束Ｑａとを重ね合わせるプ
リズム１３とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、均一な照明と可干
渉性の低減を図った均一照明光学ユニット、均一照明光
学系、これら均一照明光学ユニット、均一照明光学系を
適用したパターン検査装置及び顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９はパターン検査装置の概略構成図で
ある。レーザ発振器１から出力されたレーザ光束は、レ
ーザエキスパンダ等の拡大光学系２によりその径が拡大
されて蠅の目レンズ（フライアイレンズ）３に入射す
る。この蠅の目レンズ３は、複数のレンズを配列したも
ので、レーザ発振器１からのレーザ光束を透過すること
で、レンズの個数分の２次光源面ができる。このときハ
エの目レンズ３を透過したレーザ光束の強度分布は、レ
ーザ発振器１から出力されるレーザ光束の強度分布がガ
ウシアン形状を有しているので、各レンズごとにガウシ
アン形状を有するものとなる。

【０００３】このハエの目レンズ３を透過したレーザ光
束は、コンデンサレンズ４を通して試料５の面に照射さ
れる。

【０００４】この試料５を透過して得られる像は、対物
レンズ６から結像レンズ７を通ってＣＣＤセンサ８に結
像される。このとき、対物レンズ６を透過した光束の強
度分布もハエの目レンズ３の各レンズに対応してそれぞ
れガウシアン形状を有するものとなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、強度分
布がガウシアン形状を有するレーザ光束をパターン検査
装置等の照明に有効に使用とすると、ハエの目レンズ３
及び対物レンズ６の瞳位置での強度分布もガウシアン状
になり、開口数ＮＡがレンズの設計値と異なってしま
う。このため、試料５への均一な照明を行うためには、
ハエの目レンズ３及び対物レンズ６の瞳位置での強度分
布を均一にする必要がある。

【０００６】このように強度分布がガウシアン形状を有
するレーザ光束を用いて均一な照明を行うためには、レ
ーザ光束の中心部分のみを取り出して強度分布が比較的
均一なレーザ光束を作成する必要があるが、このレーザ
光束では、エネルギー使用効率が悪い。特にレーザ発振
器１として紫外線レーザを使用する場合には、光量に余
裕がなく、かつＣＣＤセンサ８の感度が紫外線に対して
低いためにエネルギー使用効率を上げる必要がある。

【０００７】又、レーザ発振器１から出力されるレーザ
光束は、可干渉性が高く、発生する干渉縞を低減する必
要がある。このため、光源であるレーザ発振器１の可干
渉性を弱める必要がある。

【０００８】そこで本発明は、強度が低くガウシアン形
状の強度分布を有して干渉性の高いレーザ光束を用いて
も、均一な強度分布で可干渉性を低減して光量を有効に
使用できる均一照明光学ユニット及び均一照明光学系を
提供することを目的とする。

【０００９】又、本発明は、強度が低くガウシアン形状
の強度分布を有して干渉性の高いレーザ光束を用いて
も、均一な強度分布で可干渉性を低減して光量を有効に
使用できる均一照明光学ユニット又は均一照明光学系を
用いたパターン検査装置及び顕微鏡を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
λ／４波長板と、折り返しミラーと、入射光束の一部を
反射してλ／４波長板を透過させて折り返しミラーへ導
き、この折り返しミラーから折り返して再びλ／４波長
板を透過してきた反射光束を透過し、かつ入射光束の一
部を除いた残りの光束と反射光束とを重ね合わせるプリ
ズムと、を具備した均一照明光学ユニットである。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の均
一照明光学ユニットにおいて、プリズムは、入射光束の
一部を反射してλ／４波長板を透過させて折り返しミラ
ーへ導き、この折り返しミラーから折り返して再びλ／
４波長板を透過してきた反射光束を透過する第１の偏光
ビームスプリッタと、入射光束の一部を除いた残りの光
束と第１の偏光ビームスプリッタを透過した反射光束と
を重ね合わせる第２の偏光ビームスプリッタと、を組み
合わせたものである。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項１記載の均
一照明光学ユニットにおいて、入射光束は、ガウシアン
形状の強度分布を有する。

【００１３】請求項４記載の発明は、請求項１記載の均
一照明光学ユニットにおいて、第１の偏光ビームスプリ
ッタで反射して折り返しミラーに到達し、この折り返し
ミラーで折り返して再び第１の偏光ビームスプリッタに
入射するまでの光路長は、入射光束の光源の可干渉距離
以上に設定されている。

【００１４】請求項５記載の発明は、請求項１記載の均
一照明光学ユニットを、入射光束の光軸回りの２方向に
２つ組み合わせて配置する均一照明光学系である。

【００１５】請求項６記載の発明は、光源から放射され
た光束を照明光学系を通して試料に照射し、この試料の
像をセンサにより検出し、この検出された像のデータと
基準像データとを比較して試料に形成されたパターンを
検査するパターン検査装置において、照明光学系を通る
光束の光軸上に、λ／４波長板と、折り返しミラーと、
光束の一部を反射してλ／４波長板を透過させて折り返
しミラーへ導き、この折り返しミラーから折り返して再
びλ／４波長板を透過してきた反射光束を透過し、かつ
光束の一部を除いた残りの光束と反射光束とを重ね合わ
せるプリズムとから成る均一照明光学ユニットを、少な
くとも光束の光軸回りの２方向に２つ組み合わせて配置
するパターン検査装置である。

【００１６】請求項７記載の発明は、光源から放射され
た光束を照明光学系を通して被検体に照射し、この被検
体の像を観察光学系により拡大する顕微鏡において、照
明光学系を通る光束の光軸上に、λ／４波長板と、折り
返しミラーと、光束の一部を反射してλ／４波長板を透
過させて折り返しミラーへ導き、この折り返しミラーか
ら折り返して再びλ／４波長板を透過してきた反射光束
を透過し、かつ光束の一部を除いた残りの光束と反射光
束とを重ね合わせるプリズムとから成る均一照明光学ユ
ニットを、少なくとも光束の光軸回りの２方向に２つ組
み合わせて配置する顕微鏡である。

【００１７】

【発明の実施の形態】(1) 以下、本発明の第１の実施の
形態について説明する。

【００１８】図１は均一照明光学ユニットの構成図であ
る。この均一照明光学ユニットは、λ／４波長板１１
と、折り返しミラー１２と、プリズム１３とから構成さ
れている。

【００１９】λ／４波長板１１は、光束の波長を４分の
１だけずらすものであり、折り返しミラー１２は、光束
を反転されて折り返すもので、屋根形プリズムが用いら
れている。

【００２０】プリズム１３は、直線偏光の入射光束、例
えばレーザ光束Ｑの一部を反射してλ／４波長板１１を
透過させて折り返しミラー１２へ導き、この折り返しミ
ラー１２から折り返して再びλ／４波長板１１を透過し
てきた反射光束Ｑａを透過し、かつレーザ光束Ｑの一部
を除いた残りの光束と反射光束Ｑａとを重ね合わせて出
射するものである。

【００２１】具体的にプリズム１３は、図２に示すよう
に第１と第２の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１３
ａ、１３ｂを組み合わせたものとなっている。第１の偏
光ビームスプリッタ１３ａは、レーザ光束Ｑの一部、例
えば円形断面を有するレーザ光束Ｑの上半円部分を反射
してλ／４波長板１１を透過させて折り返しミラー１２
へ導き、この折り返しミラー１２から折り返して再びλ
／４波長板１１を透過してきた反射光束Ｑａを透過する
ものである。

【００２２】第２の偏光ビームスプリッタ１３ｂは、レ
ーザ光束Ｑの一部を除いた残りの光束、例えば円形断面
のレーザ光束Ｑの下半円部分と第１の偏光ビームスプリ
ッタ１３ａを透過した反射光束Ｑａとを重ね合わせて出
射するものである。

【００２３】ここで、第１の偏光ビームスプリッタ１３
ａで反射して折り返しミラー１２に到達し、この折り返
しミラー１２で折り返して再び第１の偏光ビームスプリ
ッタ１３ａに入射するまでの光路長Ｌは、レーザ光束Ｑ
の光源の可干渉距離以上に設定されている。

【００２４】次に、上記の如く構成された均一照明光学
ユニットの作用について説明する。

【００２５】ガウシアン形状の強度分布を有しかつ直線
偏光のレーザ光束Ｑがプリズム１３に入射すると、この
プリズム１３のうち第１の偏光ビームスプリッタ１３ａ
は、円形断面を有するレーザ光束Ｑの上半円部分を反射
してλ／４波長板１１から折り返しミラー１２へ導く。
この第１の偏光ビームスプリッタ１３ａにより反射した
光束は、上記の通りλ／４波長板１１を透過し、折り返
しミラー１２で反転して再びλ／４波長板１１を透過
し、さらに第１の偏光ビームスプリッタ１３ａを透過し
て第２の偏光ビームスプリッタ１３ｂに入射する。この
とき第２の偏光ビームスプリッタ１３ｂに入射する光束
の偏光は、第１の偏光ビームスプリッタ１３ａに入射す
るレーザ光束Ｑに対して９０度回転している。

【００２６】第２の偏光ビームスプリッタ１３ｂは、円
形断面のレーザ光束Ｑの下半円部分を透過すると共に、
第１の偏光ビームスプリッタ１３ａを透過してきた反射
光束Ｑａを反射し、かつこれらレーザ光束Ｑの下半円部
分と反射光束Ｑａとを重ね合わせて光束Ｑｂとして出射
する。

【００２７】このとき、第２の偏光ビームスプリッタ１
３ｂから出射された光束Ｑｂは、元のレーザ光束Ｑの２
分の１の径になり、かつ強度分布が一方向について均一
化される。又、レーザ光束Ｑの下半円部分と反射光束Ｑ
ａとは、互いに偏光方向が９０度異なるので、これらレ
ーザ光束Ｑの下半円部分と反射光束Ｑａとが重ね合わさ
れても干渉は生じない。

【００２８】このように上記第１の実施の形態によれ
ば、λ／４波長板１１と、折り返しミラー１２と、レー
ザ光束Ｑの一部を反射してλ／４波長板１１を透過させ
て折り返しミラー１２へ導き、この折り返しミラー１２
から折り返して再びλ／４波長板１１を透過してきた反
射光束Ｑａを透過し、かつレーザ光束Ｑの一部を除いた
残りの光束と反射光束Ｑａとを重ね合わせるプリズム１
３とを備えたので、強度が低くガウシアン形状の強度分
布を有して干渉性の高いレーザ光束Ｑを用いても、均一
な強度分布で可干渉性を低減して光量を有効に使用でき
る。

【００２９】従って、小型で簡単な構成の均一照明光学
ユニットを用いて、強度の低い紫外線レーザを使用して
均一な強度分布を得ることができ、しかも紫外線レーザ
の可干渉性を低減できる。

【００３０】(2) 次に、本発明の第２の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。

【００３１】図３は均一照明光学系の構成図である。こ
の均一照明光学系は、上記第１の実施の形態で説明した
均一照明光学ユニットを第１及び第２の均一照明光学ユ
ニット２１、２２としてレーザ光束Ｑの光軸回りの２方
向に２つ組み合わせて配置したものである。

【００３２】すなわち、第１及び第２の均一照明光学ユ
ニット２１、２２は、共にλ／４波長板１１と、折り返
しミラー１２と、レーザ光束Ｑの一部を反射してλ／４
波長板１１を透過させて折り返しミラー１２へ導き、こ
の折り返しミラー１２から折り返して再びλ／４波長板
１１を透過してきた反射光束Ｑａを透過し、かつレーザ
光束Ｑの一部を除いた残りの光束と反射光束Ｑａとを重
ね合わせるプリズム１３とから構成されている。

【００３３】ここで、第１及び第２の均一照明光学ユニ
ット２１、２２において、第１の偏光ビームスプリッタ
１３ａで反射して折り返しミラー１２に到達し、この折
り返しミラー１２で折り返して再び第１の偏光ビームス
プリッタ１３ａに入射するまでの各光路長Ｌ１、Ｌ２
は、それぞれレーザ光束Ｑの光源の可干渉距離以上に設
定されている。

【００３４】このような構成であれば、第１の均一照明
光学ユニット２１の第２の偏光ビームスプリッタ１３ｂ
から出射された光束Ｑｂは、元のレーザ光束Ｑの２分の
１の径になり、かつ強度分布が一方向について均一化さ
れる。

【００３５】次に、第２の均一照明光学ユニット２１の
第２の偏光ビームスプリッタ１３ｂから出射された光束
Ｑｄは、第１の均一照明光学ユニット２１からのレーザ
光束Ｑｂの２分の１の径になり、かつ強度分布が一方向
に対して９０度ずれた他方向について均一化される。

【００３６】これと共に、第１の均一照明光学ユニット
２１におけるレーザ光束Ｑの下半円部分と折り返しミラ
ー１２からの反射光束Ｑａとは、互いに偏光方向が９０
度異なって重なり合わされても干渉は発生せず、第２の
均一照明光学ユニット２２におすてもレーザ光束Ｑｂの
下半円部分と折り返しミラー１２からの反射光束とは、
互いに偏光方向が９０度異なって重なり合わされても干
渉は発生しない。

【００３７】すなわち、第２の均一照明光学ユニット２
１から出射される光束Ｑｄは、４つの光束から重ね合わ
されているが、干渉は生じない。

【００３８】このように上記第２の実施の形態において
は、第１及び第２の均一照明光学ユニット２１、２２と
してレーザ光束Ｑの光軸回りの２方向に２つ組み合わせ
て配置したので、強度が低くガウシアン形状の強度分布
を有して干渉性の高いレーザ光束Ｑを用いても、互いに
直交する２つの方向で強度分布を均一にできるととも
に、可干渉性を低減して光量を有効に使用でき、特に最
終的に重ね合わされる４つの光束は互いに干渉せずに、
レーザ光束Ｑの光源の干渉性を４分の１に低下できる。

【００３９】(3) 次に、本発明の第３の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。

【００４０】図４はパターン検査装置の構成図である。

【００４１】ＸＹテーブル３０は、フォトマスク３１を
保持し、これを任意のＸＹ方向に駆動するもので、ＸＹ
テーブル駆動ドライバ３２を介して中央制御部３３に接
続されている。

【００４２】照明光学系３４は、レーザ光を発振するレ
ーザ光源としてのＡｒレーザ３５と、レーザ光の干渉縞
を変化させレーザ光の明ろさ分布を均一化するレーザ光
均一化光学系３６と、この均一化光学系３６を通過した
レーザ光をフォトマスク３１上にスポット状に形成して
照射する対物レンズ３７とから形成されている。

【００４３】均一化光学系３６は、蝿の目レンズ３８
と、回転位相板３９と、振動ミラー４０とから構成され
ている。

【００４４】蝿の目レンズ３８は、複数のレンズ３８ａ
がアレイ状に並べられて集積化された構造を有するもの
である。この蝿の目レンズ３８にレーザ光が透過するこ
とにより複数の２次光源像が形成され、これらの瞳像が
フォトマスク３１上で重なり合うので、Ａｒレーザ３５
の強度分布が均一化される。

【００４５】図５(a)は回転位相板２９の正面図であ
り、同図(b)はＭａ部の拡大図、同図(c)はＭｃ−Ｍｃ断
面図である。この回転位相板３９は、例えば微細加工が
表面に施されたガラス板であって、具体的には任意の一
部分を同図(b)(c)に拡大して示すように、表面に深さの
異なる多数の段差３９ａ〜３９ｄがランダムに設けられ
た透光性の円盤である。この回転位相板３９によれば、
場所により厚さが異なるので、回転位相板３９を回転さ
せつつレーザ光を透過させることで、このレーザ光の位
相を各段差３９ａ〜３９ｄの深さに応じて変化させるこ
とができる。各段差３９ａ〜３９ｄは、レーザ光の位相
をそれぞれ０、１／４λ、１／２λ及び３／４λ、…だ
けずらすことのできる厚さに形成されている。

【００４６】この回転位相板３９は、回転駆動モータ４
１の駆動によって回転駆動するものとなっている。この
回転駆動モータ４１は、図示しないモータドライバを介
して中央制御部３３に接続されている。

【００４７】一方、振動ミラー４０は、ピエゾ素子等の
機械的駆動部４２により例えば１００Ｈｚの振動数で揺
動振動されるように構成されており、この振動ミラー４
０で反射したレーザ光の光軸を周期的にずらすものとな
っている。

【００４８】このようにレーザ光の光軸をずらすこと
で、図６(a)(b)及び図7(a)〜(d)に示すようにレーザ光
の干渉縞を変化させることができる。すなわち、図６
(a)はＡｒレーザ３５から発振されたレーザ光の明ろさ
分布（干渉縞）を示す平面図であり、同図(b)は断面Ｎ
ａ一Ｎａの明るさ分布を示す波形である。振動ミラー４
０を振動させることで、図６(b)に示す明ろさ分布波形
を図６(a)〜(d)に示すように横方向にずらすことがで
き、このずれ幅が1波長（図に示すλ）以上となる振幅
で振動ミラー４０を高速で振動させることで図７(e)に
示すようにレーザ光の明るさを均一化することができ
る。なお、この振動ミラー４０の振幅及び振動数は中央
制御部３３によって決定され、制御されるようになつて
いる。

【００４９】この振動ミラー４０を通過したレーザ光
は、明ろさが均一化された状態で対物レンズ３７を通し
てフォトマスク３１上に照射されることになる。

【００５０】さらに、レンズ系４３と蝿の目レンズ３８
との間には、上記第２の実施の形態で説明した第１及び
第２の均一照明光学ユニット２１、２２が配置されてい
る。これら第１及び第２の均一照明光学ユニット２１、
２２は、レーザ光の光軸回りの２方向に２つ組み合わせ
て配置されている。

【００５１】従って、強度が低くガウシアン形状の強度
分布を有して干渉性の高いレーザ光を用いても、互いに
直交する２つの方向で強度分布を均一にできるととも
に、可干渉性を低減して光量を有効に使用でき、特に最
終的に重ね合わされる４つの光束は互いに干渉せずに、
Ａｒレーザ３５の干渉性を４分の１に低下できる。

【００５２】又、フォトマスク３１の像を検出するため
のセンサとして、図４に示す蓄積型（ＴＤＩ）センサ４
４が配置されている。この蓄積型センサ４４は、１ライ
ン１０４８画素、計６４ラインの光電変換素子から構成
されている。この蓄積型センサ４４は、センサ回路４５
より制御されるようになっていろ。すなわち、この蓄積
型センサ４４は、フォトマスク３１（ＸＹテーブル３
０）の移動スピードに同期させて、１ラインからの光強
度出力信号を隣のラインからの光強度出力信号に順次足
しあわせながら蓄積し、６４ライン分の強度信号が蓄積
されたならばこれを出力する機能を有するものである。

【００５３】なお、蓄積型センサ４４の信号蓄積にかか
る時間（信号蓄積時間）は、フォトマスク３１の同一箇
所を第１ライン〜第６４ラインの全てで検出するのにか
かる時間に等しい。そして、この信号蓄積時間は、前記
均一化光学系３６によりレーザ光の明るさを均一化でき
る最小の時間に設定することが好ましい。

【００５４】この実施形態では、例えば図７(a)〜(d)で
示すように干渉縞に対応する光の波形を波長λだけずら
すことのできる時間と信号蓄積時間とを一致させれば、
レーザ光の可干渉性に影響されない均一な検出信号を得
ることができる。

【００５５】これとは逆に、蓄積型センサ４４の信号蓄
積時間に合わせて、回転位相板３９の回転数、振動ミラ
ー４０の振動数を決定するようにしてもよい。すなわ
ち、蓄積型センサ４４の信号蓄積時間が短い場合には、
この短い時間内でレーザ光の明るさを均一化する必要が
ある。従って、回転位相板３９の回転数や振動ミラー４
０の振動数を大きくすることが必要となる。

【００５６】この実施の形態では、回転位相板３９の回
転数を１００００ｒｐｍ、振動ミラー４０の振動数を１
００Ｈｚとし、蓄積型センサ４４の１ラインのスキャン
時間を３０μｓｅｃとして信号蓄積時間を３０μｓｅｃ
＊６４＝１．９２ｍｓｅｃとすることで、均一な検出信
号を得ている。

【００５７】中央制御部３３は、回転位相板３９を例え
ば１００００ｒｐｍで回転させるように回転駆動モータ
４１を駆動制御する機能を有している。又、中央制御部
３３は、蓄積型センサ４４の出力信号を受け取り、その
検出結果に基づいてパターン欠陥検査方式として例えば
実パターン比較方式と設計パターン比較方式を適宜選択
して採用してフォトマスク３１上の欠陥が生じている位
置及び欠陥の種類を特定する機能を有している。このう
ち実パターン比較方式は、隣り合うパターンの設計デー
タと測定データとを比較して欠陥検査する方法である。
本実施の形態では、設計パターン比較方式によるものと
して設計デー夕展開装置４６が用いられている。この方
式は、蓄積型センサ４４から得られたマスクパターン像
と設計データ展開装置４６により展開された設計パター
ン像（ＣＡＤデータ）との位置合わせを行い、それらマ
スクパターン像と設計パターン像との比較を行うことで
フォトマスク３１上の欠陥位置及び欠陥種類の特定を行
うものである。

【００５８】マスク修復装置４７は、欠陥の種類に応じ
て適宜の修復方法を実行する機能を有している。すなわ
ち、欠陥が欠落欠陥であると判断された場合には、検出
された欠落位置の情報に基づいてパターンを付加して正
常なパターン形状に修正し、欠陥が残り欠陥の場合に
は、検出された残り位置の情報に基づいて電子ビーム等
で不要なパターンを除去して正常なバターン形状に修復
し、欠陥が異物付着の場合には、フォトマスク２１を洗
浄工程に移送することで異物を除去するものとなってい
る。

【００５９】次に上記の如く構成された装置によるパタ
ーン検査の作用について説明する。

【００６０】Ａｒレーザ３５から出力されたレーザ光
は、レンズ系４３を通して第１及び第２の均一照明光学
ユニット２１、２２に入射する。これら第１及び第２の
均一照明光学ユニット２１、２２は、レーザ光の光軸回
りの２方向に２つ組み合わせて配置されてことから、レ
ーザ光が強度が低くガウシアン形状の強度分布を有して
干渉性の高いものであっても、互いに直交する２つの方
向で強度分布が均一化され、可干渉性が低減して光量を
有効に使用でき、特に最終的に重ね合わされる４つの光
束について互いに干渉せずに、Ａｒレーザ３５の干渉性
を４分の１に低下する。

【００６１】そして、これら第１及び第２の均一照明光
学ユニット２１、２２を通ったレーザ光は、蝿の目レン
ズ３８を通り、レンズ個数分の２次光源像を形成する。
これら２次光源像は、回転位相板３９を透過し、振動ミ
ラー４０、対物レンズ３７を通してフォトマスク３１上
に照射される。

【００６２】この場合、フォトマスク３１上には、蝿の
目レンズ３８のレンズ個数分の２次光源像の多重干渉縞
が発生して検査したいパターン像に重なるが、回転位相
板３９を回転させることによってフォトマスク３１上に
発生する干渉縞がランダムに変化し、これを蓄積型セン
サ４４により撮像すると、干渉縞が平均化され、得られ
る像が干渉縞の消失した本来のパターンのみとなる。

【００６３】この蓄積型センサ４４は、レンズ４８を通
してフォトマスク３１のパターン像を受光し、その光強
度に応じた信号を出力する。

【００６４】中央制御部３３は、蓄積型センサ４４の出
力信号を受け取ってそのマスクパターン像と設計データ
展開装置４６により展開された設計パターン像との位置
合わせを行い、それらマスクパターン像と設計パターン
像との比較を行うことでフォトマスク３１上の欠陥位置
及び欠陥種類の特定を行なう。

【００６５】ここで、欠陥が生じていないと判断された
場合には、検査処理は終了する。

【００６６】欠陥位置及び欠陥種類が特定されたなら
ば、中央制御部３３は、その欠陥情報を当該フォトマス
ク３１と共にフォトマスク修復装置４７に受け渡す。

【００６７】このフォトマスク修復装置４７は、欠陥の
種類に応じて適宜の修復方法を実行する。すなわち、欠
陥が欠落欠陥であると判断された場合には、検出された
欠落位置の情報に基づいてパターンを付加して正常なパ
ターン形状に修正し、欠陥が残り欠陥の場合には、検出
された残り位置の情報に基づいて電子ビーム等で不要な
パターンを除去して正常なパターン形状に修復し、欠陥
が異物付着の場合には、フォトマスク３１を洗浄工程に
移送することで異物を除去する。

【００６８】このように上記第３の実施の形態において
は、照明光学系３４に、第１及び第２の均一照明光学ユ
ニット２１、２２をレーザ光の光軸回りの２方向に２つ
組み合わせて配置したので、強度が低くガウシアン形状
の強度分布を有して干渉性の高いレーザ光を用いても、
互いに直交する２つの方向で強度分布を均一にできると
ともに、可干渉性を低減して光量を有効に使用でき、特
に最終的に重ね合わされる４つの光束は互いに干渉せず
に、Ａｒレーザ３５の干渉性を４分の１に低下できる。
従って、フォトマスク３１の正確なパターンを検出して
高精度なパターン検査ができる。

【００６９】(4) 次に、本発明の第４の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。

【００７０】図８は透過照明系を用いた顕微鏡の構成図
である。顕微鏡本体５０には、被検体を載置するテーブ
ル５１が設けられている。

【００７１】顕微鏡本体５０の下部には、透過照明系を
構成するランプ５２が備えられている。このランプ５２
から放射される照明光の光路上には、透過照明系を構成
する断熱フィルタ５３、コレクタレンズ５４、ディフュ
ーザ５５、上記第２の実施の形態で説明した第１及び第
２の均一照明光学ユニット２１、２２、切替えレンズ５
６及び反射鏡５７が配置され、この反射鏡５７の反射光
路上に視野絞り５８、補助レンス５９、開口絞り６０及
びコンデンサレンズ６１が配置されている。

【００７２】このうち第１及び第２の均一照明光学ユニ
ット２１、２２は、照明光の光軸回りの２方向に２つ組
み合わせて配置されている。

【００７３】一方、テーブル５１の上方には、観察光学
系として対物レンズ６２、鏡筒プリズム６３及び接眼レ
ンズ６４が配置されている。

【００７４】このような構成の顕微鏡であれば、ランプ
５２から放射される照明光は、断熱フィルタ５３、コレ
クタレンズ５４、ディフューザ５５を通って第１及び第
２の均一照明光学ユニット２１、２２に入射する。

【００７５】先ず、第１の均一照明光学ユニット２１
は、ディフューザ５５から入射する照明光の強度分布を
一方向について均一化し、かつ２つの光束を重ね合わさ
れていても干渉は生じない。

【００７６】次に、第２の均一照明光学ユニット２２
は、第１の均一照明光学ユニット２１から出射された照
明光の強度分布を他方向について均一化し、かつ２つの
光束を重ね合わされていても干渉は生じない。

【００７７】従って、これら第１及び第２の均一照明光
学ユニット２１、２２を透過した照明光は、互いに直交
する２つの方向で強度分布が均一され、かつ４つの光束
から重ね合わされていても可干渉性が低減したものとな
る。

【００７８】これら第１及び第２の均一照明光学ユニッ
ト２１、２２を透過した照明光は、切替えレンズ５６を
通して反射鏡５７で反射され、視野絞り５８、補助レン
ス５９、開口絞り６０及びコンデンサレンズ６１を通し
てテーブル５１上の被検体に照明される。

【００７９】この被検体を透過した像は、観察光学系と
して対物レンズ６２、鏡筒プリズム６３及び接眼レンズ
６４を通して拡大される。

【００８０】このように上記第４の実施の形態において
は、照明光学系を通る光束の光軸上に、２つの均一照明
光学ユニット２１、２２を光束の光軸回りの２方向に組
み合わせて配置したので、互いに直交する２つの方向で
強度分布を均一にし、かつ可干渉性を低減して光量を有
効に使用した照明光を被検体に照明できる。

【００８１】なお、本発明は、上記第１乃至第４の実施
の形態に限定されるものでなく次の通りに変形してもよ
い。

【００８２】例えば、上記第３及び第４の実施の形態で
は、パターン検査装置、透過照明系を用いた顕微鏡に適
用した場合について説明したが、これに限らず露光装置
の照明系に２つの均一照明光学ユニット２１、２２を挿
入して、強度分布の均一化及び可干渉性の低減を図って
もよい。

【００８３】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、強
度が低くガウシアン形状の強度分布を有して干渉性の高
いレーザ光束を用いても、均一な強度分布で可干渉性を
低減して光量を有効に使用できる均一照明光学ユニット
及び均一照明光学系を提供できる。

【００８４】又、本発明によれば、強度が低くガウシア
ン形状の強度分布を有して干渉性の高いレーザ光束を用
いても、均一な強度分布で可干渉性を低減して光量を有
効に使用できる均一照明光学ユニット又は均一照明光学
系を用いたパターン検査装置及び顕微鏡を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態である均一照明光学
ユニットを示す構成図。

【図２】本発明の第１の実施の形態である均一照明光学
ユニットにおけるプリズムの具体的な構成図。

【図３】本発明の第２の実施の形態である均一照明光学
系を示す構成図。

【図４】本発明の第３の実施の形態であるパターン検査
装置を示す構成図。

【図５】本発明の第３の実施の形態であるパターン検査
装置における回転位相板の構成図。

【図６】本発明の第３の実施の形態であるパターン検査
装置におけるＡｒレーザから発振されたレーザ光の明る
さ分布を示す図。

【図７】本発明の第３の実施の形態であるパターン検査
装置における蓄積型センサのレーザ光の可干渉性に影響
されない均一な検出信号を得る信号蓄積時間と干渉縞に
対応する光の波形を波長だけずらす時間との関係を示す
図。

【図８】本発明の第４の実施の形態である透過照明系を
用いた顕微鏡を示す構成図。

【図９】従来のパターン検査装置の概略構成図。

【符号の説明】

１１：λ／４波長板、 １２：折り返しミラー、 １３：プリズム、 １３ａ：第１の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、 １３ｂ：第２の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、 ２１：第１の均一照明光学ユニット、 ２２：第２の均一照明光学ユニット、 ３０：ＸＹテーブル、 ３１：フォトマスク、 ３２：ＸＹテーブル駆動ドライバ、 ３３：中央制御部、 ３４：照明光学系、 ３５：Ａｒレーザ、 ３６：レーザ光均一化光学系、 ３７：対物レンズ、 ３８：蝿の目レンズ、 ３９：回転位相板、 ４０：振動ミラー、 ４１：回転駆動モータ、 ４２：機械的駆動部、 ４４：蓄積型（ＴＤＩ）センサ、 ４６：設計デー夕展開装置、 ５０：顕微鏡本体、 ５１：テーブル、 ５２：ランプ、 ５４：コレクタレンズ、 ５７：反射鏡、 ５８：視野絞り、 ６０：開口絞り、 ６１：コンデンサレンズ、 ６２：対物レンズ、 ６３：鏡筒プリズム、 ６４：接眼レンズ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 λ／４波長板と、 折り返しミラーと、 入射光束の一部を反射して前記λ／４波長板を透過させ
   て前記折り返しミラーへ導き、この折り返しミラーから
   折り返して再び前記λ／４波長板を透過してきた反射光
   束を透過し、かつ前記入射光束の一部を除いた残りの光
   束と前記反射光束とを重ね合わせるプリズムと、を具備
   したことを特徴とする均一照明光学ユニット。
2. 【請求項２】 前記プリズムは、前記入射光束の一部を
   反射して前記λ／４波長板を透過させて前記折り返しミ
   ラーへ導き、この折り返しミラーから折り返して再び前
   記λ／４波長板を透過してきた前記反射光束を透過する
   第１の偏光ビームスプリッタと、 前記入射光束の一部を除いた残りの光束と前記第１の偏
   光ビームスプリッタを透過した前記反射光束とを重ね合
   わせる第２の偏光ビームスプリッタと、を組み合わせた
   ことを特徴とする請求項１記載の均一照明光学ユニッ
   ト。
3. 【請求項３】 前記入射光束は、ガウシアン形状の強度
   分布を有することを特徴とする請求項１記載の均一照明
   光学ユニット。
4. 【請求項４】 前記第１の偏光ビームスプリッタで反射
   して前記折り返しミラーに到達し、この折り返しミラー
   で折り返して再び前記第１の偏光ビームスプリッタに入
   射するまでの光路長は、前記入射光束の光源の可干渉距
   離以上に設定されることを特徴とする請求項１記載の均
   一照明光学ユニット。
5. 【請求項５】 請求項１記載の均一照明光学ユニット
   を、前記入射光束の光軸回りの２方向に２つ組み合わせ
   て配置することを特徴とする均一照明光学系。
6. 【請求項６】 光源から放射された光束を照明光学系を
   通して試料に照射し、この試料の像をセンサにより検出
   し、この検出された像のデータと基準像データとを比較
   して前記試料に形成されたパターンを検査するパターン
   検査装置において、 前記照明光学系を通る前記光束の光軸上に、λ／４波長
   板と、折り返しミラーと、前記光束の一部を反射して前
   記λ／４波長板を透過させて前記折り返しミラーへ導
   き、この折り返しミラーから折り返して再び前記λ／４
   波長板を透過してきた反射光束を透過し、かつ前記光束
   の一部を除いた残りの光束と前記反射光束とを重ね合わ
   せるプリズムとから成る均一照明光学ユニットを、少な
   くとも前記光束の光軸回りの２方向に２つ組み合わせて
   配置することを特徴とするパターン検査装置。
7. 【請求項７】 光源から放射された光束を照明光学系を
   通して被検体に照射し、この被検体の像を観察光学系に
   より拡大する顕微鏡において、 前記照明光学系を通る前記光束の光軸上に、λ／４波長
   板と、折り返しミラーと、前記光束の一部を反射して前
   記λ／４波長板を透過させて前記折り返しミラーへ導
   き、この折り返しミラーから折り返して再び前記λ／４
   波長板を透過してきた反射光束を透過し、かつ前記光束
   の一部を除いた残りの光束と前記反射光束とを重ね合わ
   せるプリズムとから成る均一照明光学ユニットを、少な
   くとも前記光束の光軸回りの２方向に２つ組み合わせて
   配置することを特徴とする顕微鏡。