JP4174529B2 - Illumination device and pattern inspection device - Google Patents

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JP4174529B2 JP2006169513A JP2006169513A JP4174529B2 JP 4174529 B2 JP4174529 B2 JP 4174529B2 JP 2006169513 A JP2006169513 A JP 2006169513A JP 2006169513 A JP2006169513 A JP 2006169513A JP 4174529 B2 JP4174529 B2 JP 4174529B2
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Description

本発明は、コヒーレント光源を使用し、レチクルなどの照明対象物に光を照射する照明装置、及び、照明装置を備えたパターン検査装置に関するものである。 The present invention uses a coherent light source, lighting equipment for irradiating light to the illumination target such as a reticle,及 beauty, to a pattern inspection apparatus having a lighting device.

ケーラー照明では、オプティカルインテグレータにて光束を分割し、これらをコンデンサレンズにて照射対象物面に重畳する構成をとるのが一般的である。このような照明光学系の光源として、例えばレーザのようなコヒーレンシーの高い光源を使用すると、照射対象物面での波面の重ね合わせにより干渉縞が生じ、均一な照明が実現できない問題がある。このような干渉縞の低減を目的として、光源から発した光を複数の領域に分割し、各々の光路中にミラーで迂回光路を形成し、可干渉距離以上の光路差を与えたのちに、それらを合成することでコヒーレンシー(干渉性)を低減する光学系が既に提案されている(特許文献1参照)。また、同様の迂回光路を高屈折率材によって実現する光学系についても提案されている(特許文献2参照)。   In Koehler illumination, a configuration is generally adopted in which a light beam is divided by an optical integrator and these are superimposed on an irradiation target surface by a condenser lens. When a light source with high coherency such as a laser is used as a light source of such an illumination optical system, interference fringes are generated due to superposition of wavefronts on the surface of the irradiation target, and there is a problem that uniform illumination cannot be realized. For the purpose of reducing such interference fringes, the light emitted from the light source is divided into a plurality of regions, a detour optical path is formed by a mirror in each optical path, and after giving an optical path difference of more than a coherent distance, An optical system that reduces coherency by combining them has already been proposed (see Patent Document 1). Further, an optical system that realizes a similar bypass optical path with a high refractive index material has also been proposed (see Patent Document 2).

しかし、コヒーレンシー低減効果を上げるためには、光束の分割数を増やす必要があるが、ミラーのみで構成する場合、角度、位置合わせ作業が困難となり、生産性が落ちることがある。また、高屈折率材のみで構成する場合、光路差を与えるために長くする必要があり、また、紫外光源の場合は光量損失や高屈折率材のダメージが起こり易くなる。
特開平11−344683 特開2005−337851
However, in order to increase the coherency reduction effect, it is necessary to increase the number of light beam divisions. However, when only a mirror is used, angle and alignment operations become difficult and productivity may be reduced. In the case of using only a high refractive index material, it is necessary to make the length long in order to give an optical path difference. In the case of an ultraviolet light source, light quantity loss or damage to the high refractive index material is likely to occur.
JP-A-11-344683 JP 2005-337851 A

(1)本発明は、コヒーレント光を使用して、均一な照明を行えるようにすることにある。
(2)又は、本発明は、コヒーレント光による干渉を低減することにある。
(3)又は、本発明は、コヒーレント光の光束の分割数を簡単な構成で増大できるようにすることにある。
(4)又は、本発明は、コヒーレント光を使用した照明装置やパターン検査装置において、調整が容易な装置を提供することにある。
(1) An object of the present invention is to enable uniform illumination using coherent light.
(2) Or this invention exists in reducing the interference by coherent light.
(3) Alternatively, an object of the present invention is to increase the number of split light beams of coherent light with a simple configuration.
(4) Alternatively, the present invention is to provide an apparatus that can be easily adjusted in an illumination apparatus or a pattern inspection apparatus using coherent light.

(1)本発明は、コヒーレント光の光束を反射により複数に分割する第1分割部と、相互に可干渉距離以上の光路差を有する複数の第1迂回光路と、第1分割部で複数に分割された光束の各々が各々の第1迂回光路を通り、少なくとも1つの第1迂回光路において一部に配置し、配置していない他部との間で可干渉距離以上の光路差を生じさせる光路差形成材と、複数の第1迂回光路を通過してきた複数の光束を一体にする第1合成部と、を備え、一体になった光束を照明対象物に照射する、照明装置にある。
(2)また、本発明は、マスクのパターンを検査するパターン検査装置において、コヒーレント光の光束を出力する光源と、該光束を反射により複数に分割する第1分割部と、
相互に可干渉距離以上の光路差を有する複数の第1迂回光路と、第1分割部で複数に分割された光束の各々が各々の第1迂回光路を通り、少なくとも1つの第1迂回光路において一部に配置し、配置していない他部との間で可干渉距離以上の光路差を生じさせる光路差形成材と、複数の第1迂回光路を通過してきた複数の光束を一体にする第1合成部と、一体になった光束が照射される、パターンを有するマスクと、パターン画像を受光するセンサと、センサで受光した画像と基準画像とを比較する比較部と、を備える、パターン検査装置にある。
(1) The present invention includes a first dividing unit for dividing into a plurality by reflecting the light beam of coherent light, a plurality of first bypass optical path having an optical path difference greater than the coherence length to each other, a plurality in the first divided section Each of the divided light fluxes passes through each first bypass optical path, and is disposed in a part of at least one first bypass optical path, and causes an optical path difference that is equal to or greater than a coherent distance with other parts that are not disposed . An illumination apparatus includes an optical path difference forming material and a first combining unit that integrates a plurality of light beams that have passed through a plurality of first bypass optical paths, and irradiates the illumination target with the integrated light beams.
(2) In the pattern inspection apparatus for inspecting a mask pattern, the present invention provides a light source that outputs a light beam of coherent light, a first dividing unit that divides the light beam into a plurality of pieces by reflection,
In each of at least one first bypass optical path, each of a plurality of first bypass optical paths having optical path differences equal to or greater than a coherent distance and a light beam divided into a plurality by the first splitting unit passes through each first bypass optical path. An optical path difference-forming material that generates an optical path difference that is greater than or equal to a coherent distance with another part that is not disposed, and a plurality of light beams that have passed through the plurality of first bypass optical paths are integrated. A pattern inspection comprising: 1 composition unit; a mask having a pattern irradiated with an integrated light beam; a sensor that receives a pattern image; and a comparison unit that compares an image received by the sensor with a reference image In the device.

以下、本発明の実施形態による照明装置、照明方法とパターン検査装置について説明する。   Hereinafter, an illumination device, an illumination method, and a pattern inspection device according to an embodiment of the present invention will be described.

(照明装置)
照明装置は、レチクルなどの照明対象物に光を照射する装置である。照明装置は、例えば、レチクルなどの検査対象物のパターンを検査するパターン検査装置、半導体ウェーハや液晶用ガラスにパターンを形成する露光装置に使用される。
(Lighting device)
The illumination device is a device that irradiates light to an illumination object such as a reticle. The illumination device is used in, for example, a pattern inspection device that inspects a pattern of an inspection object such as a reticle, and an exposure device that forms a pattern on a semiconductor wafer or liquid crystal glass.

図1は、照明装置10のブロック図を示している。照明装置10は、レーザ光源12、第1光学系16、第1分割部18、複数の第1迂回光路20、第1迂回光路20に配置された光路差形成材22、第1合成部24、第2光学系26を備え、照明対象物28に光を照射する。レーザ光源12は、コヒーレント光の光束14を出力するものである。第1光学系16は、レーザ光源12から出力された光束14を処理する光学系であり、例えば、コリメータレンズを備え、光束14を拡大するものである。第1分割部18は、光束14を複数の光束に分割するものである。複数の第1迂回光路20は、各光路を光が通過すると、可干渉距離(l)以上の光路差(L)を生じさせるものである。第1迂回光路20は、光路の一部に光路差形成材22を配置する。光路差形成材22を配置してある光路と、光路差形成材22を配置していない光路との間で、可干渉距離以上の光路差(L)を生じている。第1合成部24は、第1迂回光路20を通過し、一部光路差形成材22を通過し、可干渉距離以上の光路差(L)を生じた複数の光束を分割前の状態に一体にし、合成光束140を作成するものである。第2光学系26は、可干渉距離以上の光路差(L)を生じた光を照明対象物28に照射するものであり、例えば、インテグレータやコンデンサレンズから成っている。インテグレータは、フライアイレンズなどにより合成光束140を混合するものである。コンデンサレンズは、混合された光を集光して、照明光束として照明対象物28に照射するものである。このようにして、コヒーレンス光の光束を分割し、コヒーレンシー(干渉性)を低減し、混合して、照射対象物面に重畳することができる。   FIG. 1 shows a block diagram of the illumination device 10. The illuminating device 10 includes a laser light source 12, a first optical system 16, a first dividing unit 18, a plurality of first bypass optical paths 20, an optical path difference forming material 22 disposed in the first bypass optical path 20, a first combining unit 24, A second optical system 26 is provided, and the illumination object 28 is irradiated with light. The laser light source 12 outputs a light beam 14 of coherent light. The first optical system 16 is an optical system that processes the light beam 14 output from the laser light source 12. For example, the first optical system 16 includes a collimator lens and expands the light beam 14. The first dividing unit 18 divides the light beam 14 into a plurality of light beams. The plurality of first bypass optical paths 20 cause an optical path difference (L) that is equal to or greater than the coherence distance (l) when light passes through each optical path. In the first bypass optical path 20, the optical path difference forming material 22 is disposed in a part of the optical path. An optical path difference (L) equal to or greater than the coherence distance is generated between the optical path where the optical path difference forming material 22 is arranged and the optical path where the optical path difference forming material 22 is not arranged. The first combining unit 24 is integrated with a plurality of light fluxes that have passed through the first bypass optical path 20, partially passed through the optical path difference forming material 22, and generated an optical path difference (L) that is equal to or greater than the coherence distance in a state before splitting. The combined light beam 140 is created. The second optical system 26 irradiates the illumination object 28 with light having an optical path difference (L) that is equal to or greater than the coherence distance, and is composed of, for example, an integrator or a condenser lens. The integrator mixes the synthesized light beam 140 using a fly-eye lens or the like. The condenser lens collects the mixed light and irradiates the illumination object 28 as an illumination light beam. In this way, the light beam of the coherence light can be divided, the coherency (coherence) can be reduced, mixed, and superimposed on the irradiation object surface.

図2は、コヒーレンス光の光束14、第1分割部18、複数の第1迂回光路20、第1合成部24、合成光束140などを示している。図2(A)は、第1迂回光路20の側面の摸式図を示している。図2(B)は、図2(A)の右方向から光路を見た時の合成光束140の断面摸式図を示している。光束14は、第1分割部18により第1迂回光路20aと20bに分割される。第1迂回光路20bは、光路長を調整するミラー30a、30bを備えている。そのため、第1迂回光路20bは、第1迂回光路20aよりも光路が長くなり、第1迂回光路20aとの光路差は、可干渉距離よりも長くなっている。図2のミラー30a、30bの配置により、第1迂回光路20bは、第1迂回光路20aに比して、2倍の可干渉距離以上の光路差(2L)を持っている。なお、第1分割部18は、光束を複数に分けることができる部材であれば、どのようなものでもよく、例えばミラーを使用することができる。ミラーの端部を光束14の途中に配置し、一部の光束14は、反射することなく第1迂回光路20aを通り、他の光束14は、第1迂回光路20bを通る。   FIG. 2 shows a light beam 14 of coherence light, a first dividing unit 18, a plurality of first bypass optical paths 20, a first combining unit 24, a combined light beam 140, and the like. FIG. 2A shows a schematic diagram of the side surface of the first detour optical path 20. FIG. 2B shows a schematic cross-sectional view of the combined light beam 140 when the optical path is viewed from the right direction of FIG. The light beam 14 is split into first bypass optical paths 20a and 20b by the first splitting unit 18. The first bypass optical path 20b includes mirrors 30a and 30b that adjust the optical path length. For this reason, the first bypass optical path 20b has a longer optical path than the first bypass optical path 20a, and the optical path difference from the first bypass optical path 20a is longer than the coherent distance. Due to the arrangement of the mirrors 30a and 30b in FIG. 2, the first bypass optical path 20b has an optical path difference (2L) that is at least twice the coherence distance compared to the first bypass optical path 20a. The first dividing unit 18 may be any member as long as it is a member that can divide a light beam into a plurality of parts. For example, a mirror can be used. The end of the mirror is arranged in the middle of the light beam 14, and a part of the light beam 14 passes through the first bypass optical path 20a without being reflected, and the other light beam 14 passes through the first bypass optical path 20b.

第1迂回光路20aと20bの少なくとも一方の光路の一部に光路差形成材22を配置する。図2では、第1迂回光路20aと20bの両方に光路差形成材22a、22bを配置する。光路差形成材22は、第1迂回光路20に配置した光路と配置していない光路との間で、可干渉距離以上の光路差(L)が生ずるものであればよい。光路差形成材22は、例えば、第1迂回光路20が真空や空気中などの屈折率の小さな空間であれば、石英板など屈折率の大きい透明材料を使用できる。その場合、屈折率が大きいほど、短い光路差形成材22を使用することができる。   The optical path difference forming material 22 is disposed in a part of at least one of the first bypass optical paths 20a and 20b. In FIG. 2, the optical path difference forming members 22a and 22b are arranged in both the first bypass optical paths 20a and 20b. The optical path difference forming material 22 only needs to have an optical path difference (L) that is greater than or equal to the coherent distance between the optical path disposed in the first bypass optical path 20 and the optical path that is not disposed. As the optical path difference forming material 22, for example, if the first bypass optical path 20 is a space having a small refractive index such as vacuum or air, a transparent material having a large refractive index such as a quartz plate can be used. In that case, the shorter the optical path difference forming material 22 can be used as the refractive index increases.

第1迂回光路20aと20bを通過してきた複数の光束は、第1合成部24により一体化され、合成光束140となる。合成光束140の断面は、分割領域150a〜150dを有している。分割領域150aは、第1迂回光路20aを通過し、光路差形成材22aを通過しない光束を示している。そのため、分割領域150aの光束は、最短の光路を通過している。分割領域150bは、第1迂回光路20aを通過し、光路差形成材22aを通過した光束を示している。そのため、分割領域150aの光束は、光路差形成材22aを通過した分、分割領域150aの光束に比して、可干渉距離より長い光路差(L)を余分に伝播している。分割領域150cは、第2迂回光路20bを通過し、光路差形成材22bを通過しない光束を示している。そのため、分割領域150cの光束は、分割領域150aの光束に比して、2倍の可干渉距離以上の光路差(2L)を余分に伝播している。分割領域150dは、第2迂回光路20bを通過し、光路差形成材22bを通過した光束を示している。そのため、分割領域150dの光線は、光路差形成材22bを通過した分、分割領域150aの光束に比して、可干渉距離より長い光路差(3L)を余分に伝播している。このように、光路分割領域150a〜150dの光束は、相互に可干渉距離以上の光路差の光路を通過しているため、相互の干渉の低減が図られている。なお、第1合成部24は、複数の光束を一体にできるものであればよく、例えば、ミラーを使用することができる。   The plurality of light beams that have passed through the first bypass optical paths 20 a and 20 b are integrated by the first combining unit 24 to become a combined light beam 140. The cross section of the combined light beam 140 has divided regions 150a to 150d. The divided region 150a indicates a light beam that passes through the first bypass optical path 20a and does not pass through the optical path difference forming member 22a. Therefore, the light flux in the divided region 150a passes through the shortest optical path. The divided region 150b shows the light beam that has passed through the first bypass optical path 20a and has passed through the optical path difference forming member 22a. Therefore, the light flux in the divided region 150a propagates an extra optical path difference (L) longer than the coherence distance compared to the light flux in the divided region 150a by the amount that has passed through the optical path difference forming member 22a. The divided region 150c indicates a light beam that passes through the second bypass optical path 20b and does not pass through the optical path difference forming member 22b. Therefore, the light flux in the divided region 150c propagates an extra optical path difference (2L) that is at least twice the coherence distance compared to the light flux in the divided region 150a. The divided region 150d indicates a light beam that has passed through the second bypass optical path 20b and has passed through the optical path difference forming member 22b. Therefore, the light beam in the divided region 150d propagates an extra optical path difference (3L) longer than the coherence distance as compared with the light flux in the divided region 150a by the amount that has passed through the optical path difference forming material 22b. As described above, since the light beams in the optical path division regions 150a to 150d pass through optical paths having an optical path difference equal to or greater than the coherent distance, mutual interference is reduced. In addition, the 1st synthetic | combination part 24 should just be what can integrate a some light beam, for example, can use a mirror.

図2において、第1迂回光路20a、20bは、ミラーによる空間の光路であり、ミラーの角度や位置を調整することにより、光路差を任意に設定することができる。また、光路差形成材22a、22bは、光が通過する距離と屈折率によって、光路差を容易に設定することができる。これらを組み合わせることにより、ミラーの個数や位置や角度の調整を少なくでき、単純な構成で多数の分割領域150a〜150dを作成することができる。このようにして、光束の分割数を容易に増やすことができ、ミラーの使用枚数を減らせるので角度、位置合わせ作業が容易になり、また、高屈折率材の使用量を減らせるので、光量損失や高屈折率材のダメージを少なくできる。また、第1分割部20a、20b、光路差形成材22a、22bの配置方法を変化させることにより、分割領域150a〜150dの各光束の光量を均等にすることができる。これにより、コヒーレント光の干渉性をより良く低減することができる。   In FIG. 2, the first bypass optical paths 20a and 20b are optical paths of a space by mirrors, and the optical path difference can be arbitrarily set by adjusting the angles and positions of the mirrors. Further, the optical path difference forming members 22a and 22b can easily set the optical path difference depending on the distance through which light passes and the refractive index. By combining these, adjustment of the number, position, and angle of the mirrors can be reduced, and a large number of divided regions 150a to 150d can be created with a simple configuration. In this way, the number of beam splits can be easily increased, the number of mirrors used can be reduced, the angle and alignment work is facilitated, and the amount of high refractive index material used can be reduced. Loss and damage to the high refractive index material can be reduced. Moreover, the light quantity of each light beam of the division | segmentation area | region 150a-150d can be equalized by changing the arrangement | positioning method of 1st division | segmentation part 20a, 20b and optical path difference forming material 22a, 22b. Thereby, the coherence of coherent light can be reduced more favorably.

(第2迂回光路を備えた照明装置)
図3と図4は、図1と図2の照明装置10に第2分割部32、第2迂回光路34、第2合成部38を備えた照明装置10の例を示している。図4(A)は、第1迂回光路20と第2迂回光路34の側面の摸式図側面を示している。図4(B)は、図4(A)の右方向から光路を見た時の合成光束140と合成光束142の断面摸式図を示している。
(Lighting device with second bypass optical path)
3 and 4 show an example of the lighting device 10 that includes the second dividing unit 32, the second detour light path 34, and the second combining unit 38 in the lighting device 10 of FIGS. 1 and 2. FIG. 4A shows schematic side views of the side surfaces of the first bypass optical path 20 and the second bypass optical path 34. FIG. 4B shows a schematic cross-sectional view of the combined light beam 140 and the combined light beam 142 when the optical path is viewed from the right direction of FIG.

図4において、第2分割部32は、第1分割部18による分割方向とは異なった方向に合成光束140を分割している。即ち、第2分割部32は、第1分割部18に対して、光束140を回転軸として所定の回転角度で回転した状態を示している。所定の回転角度は、例えば90度とする。その場合、図4(A)の第1迂回光路20bは、第2迂回光路34bとは、直交している。図4(B)の合成光束142の断面は、合成光束140に対して左に90度、回転した状態を示している。   In FIG. 4, the second dividing unit 32 divides the combined light beam 140 in a direction different from the dividing direction by the first dividing unit 18. That is, the second dividing unit 32 shows a state in which the light beam 140 is rotated at a predetermined rotation angle with respect to the first dividing unit 18 as a rotation axis. The predetermined rotation angle is, for example, 90 degrees. In this case, the first bypass optical path 20b in FIG. 4A is orthogonal to the second bypass optical path 34b. The cross section of the combined light beam 142 in FIG. 4B shows a state rotated 90 degrees to the left with respect to the combined light beam 140.

図4の第2分割部32は、合成光束140をミラーなどの光束分割手段により複数に分割する。分割された光束は、第2迂回光路34aと34bを通過する。第2迂回光路34bは、ミラー30cと30dを備えている。第2迂回光路34bを通過する光束は、ミラー30cと30dで反射して第2合成部38に到達する。ミラー30cと30dの配置を調整することにより、第2迂回光路34aと34bの光路差を任意に設定でき、図4では、光路差を4Lとしている。第2合成部38では、第2迂回光路34aと34bを通過してきた光束が一体となり、合成光束142が作成される。このように第2迂回光路34aと34bとの間の光路差を4Lとすることにより、合成光束140の分割領域150a〜150dを合成光束142の分割領域152a〜152hとして、分割領域を2倍に増加することができる。合成光束142の分割領域152bは、分割領域152aに対して、可干渉距離(l)以上の光路差(L)を備えている。同様に、分割領域152c〜152hは、分割領域152aに対して、可干渉距離以上の光路差(2L〜7L)を備えている。このように、コヒーレント光の光束14は、干渉性が低い多数の分割領域を有することになり、全体としても、干渉性を低減することができる。なお、図示していないが、第2迂回光路34aと34bに第1迂回光路20aと20bと同様に、光路差形成材22を配置すると、更に多くの分割領域を作成することができる。   The second dividing unit 32 in FIG. 4 divides the combined light beam 140 into a plurality of light beam dividing means such as a mirror. The divided light flux passes through the second bypass optical paths 34a and 34b. The second bypass optical path 34b includes mirrors 30c and 30d. The light beam passing through the second bypass optical path 34b is reflected by the mirrors 30c and 30d and reaches the second combining unit 38. By adjusting the arrangement of the mirrors 30c and 30d, the optical path difference between the second bypass optical paths 34a and 34b can be arbitrarily set. In FIG. 4, the optical path difference is 4L. In the second combining unit 38, the light beams that have passed through the second detour optical paths 34a and 34b are integrated to create a combined light beam 142. In this way, by setting the optical path difference between the second detour optical paths 34a and 34b to 4L, the divided areas 150a to 150d of the combined light beam 140 become the divided areas 152a to 152h of the combined light beam 142, and the divided area is doubled. Can be increased. The divided region 152b of the combined light beam 142 has an optical path difference (L) that is greater than or equal to the coherent distance (l) with respect to the divided region 152a. Similarly, the divided regions 152c to 152h have an optical path difference (2L to 7L) that is equal to or greater than the coherence distance with respect to the divided region 152a. Thus, the light beam 14 of coherent light has a large number of divided regions with low coherence, and the coherence can be reduced as a whole. Although not shown, if the optical path difference forming material 22 is arranged in the second bypass optical paths 34a and 34b in the same manner as the first bypass optical paths 20a and 20b, more divided regions can be created.

図5は、第2分割部32a、32b、32c、第2迂回光路34a、34b、34c、34d、第2合成部38a、38b、38cとしたものである。光束140は、第2分割部32aにより第2迂回光路34aと第2迂回光路34b〜34dを通る2つの光束に分割される。第2分割部32bは、第2迂回光路34bと第2迂回光路34c〜34dを通る2つの光束に分割する。第2分割部32cは、第2迂回光路34cと第2迂回光路34dを通る2つの光束に分割する。第2迂回光路34dは、ミラー30cと30dを備え、第2合成部38cに光束を導く。第2合成部38cは、第2迂回光路34cと34dの光束を合成する。第2合成部38bは、第2迂回光路34cと34dの光束と第2迂回光路34bの光束を合成する。第2合成部38aは、第2迂回光路34b〜34dの光束と第2迂回光路34aの光束を合成する。このようにして、第2分割部32で分割した光束は、第2合成部38で一体に合成され、合成光束144が形成される。第2分割部32と第2合成部38は、光束を分割し、合成するものであれば、どのようなものでも良いが、例えばミラーを使用することができる。ミラーの配置や角度の調整により、第2迂回光路34a、34b、34c、34dの光路差を任意に設定できるが、図5では、各々の光路差を4Lとしている。   FIG. 5 shows the second dividing units 32a, 32b, and 32c, the second bypass optical paths 34a, 34b, 34c, and 34d, and the second combining units 38a, 38b, and 38c. The light beam 140 is split into two light beams that pass through the second bypass optical path 34a and the second bypass optical paths 34b to 34d by the second splitting unit 32a. The second dividing unit 32b divides the light into two light beams that pass through the second bypass optical path 34b and the second bypass optical paths 34c to 34d. The second dividing unit 32c divides the light into two light beams that pass through the second bypass optical path 34c and the second bypass optical path 34d. The second detour optical path 34d includes mirrors 30c and 30d, and guides the light beam to the second combining unit 38c. The second combining unit 38c combines the light fluxes of the second bypass optical paths 34c and 34d. The second combining unit 38b combines the light fluxes of the second detour optical paths 34c and 34d and the light flux of the second detour optical path 34b. The second combining unit 38a combines the light fluxes of the second bypass optical paths 34b to 34d and the light flux of the second bypass optical path 34a. In this way, the light beam divided by the second splitting unit 32 is integrally combined by the second combining unit 38 to form a combined light beam 144. The second dividing unit 32 and the second combining unit 38 may be any one as long as they divide and combine the light beams. For example, a mirror can be used. The optical path difference between the second detour optical paths 34a, 34b, 34c, and 34d can be arbitrarily set by adjusting the arrangement of the mirrors and the angle. In FIG. 5, each optical path difference is 4L.

図5(B)において、光束144は、光束140を左に90度回転した図である。図5の第1迂回光路20で得られた4個の分割領域150a〜150dは、第2迂回光路34により16個の分割領域154a〜154pとなる。各分割領域の光束が通過してきた光路は、各々、光路差(L)となり、分割領域154a〜154pの光路は、分割領域154aに対して、光路差(L〜15L)となる。   In FIG. 5B, a light beam 144 is a diagram obtained by rotating the light beam 140 90 degrees to the left. The four divided regions 150a to 150d obtained by the first bypass optical path 20 in FIG. 5 become 16 divided regions 154a to 154p by the second bypass optical path 34. The optical paths through which the light fluxes of the divided areas have passed become optical path differences (L), and the optical paths of the divided areas 154a to 154p have optical path differences (L to 15L) with respect to the divided areas 154a.

図6は、図5の照明装置10の第1迂回光路20において、迂回光路を2本から4本に増加したものである。第1分割部18は、分割部18a〜18cを備え、複数の第1迂回光路20は、第1迂回光路20a〜20dの4本からなり、第1合成部24は、合成部24a〜24dを備えている。第1迂回光路20a〜20dの各光路差は、第1分割部18、ミラー30aと30b、第1合成部24の配置により、任意の値に設定できるが、図6では、光路差2Lとしてある。各第1迂回光路20a〜20dには、各々、光路差形成材22a〜22dを配置する。合成光束146は、分割領域156a〜156hの8分割になる。分割領域156b〜156hの光路は、分割領域156aに対して、光路差(L〜7L)となっている。図6の第2迂回光路34は、合成光束146を更に4分割して、分割領域158a〜158z、158z1、・・、158z6の32個となる。各分割領域の光束が通過してきた光路は、各々、光路差(L)となり、分割領域の光路は、分割領域158aに対して、光路差(L〜31L)となっている。 FIG. 6 shows an increase in the number of bypass optical paths from two to four in the first bypass optical path 20 of the illumination device 10 of FIG. The first dividing unit 18 includes dividing units 18a to 18c, and the plurality of first bypass optical paths 20 includes four first bypass optical paths 20a to 20d, and the first combining unit 24 combines the combining units 24a to 24d. I have. Each optical path difference of the first bypass optical paths 20a to 20d can be set to an arbitrary value by the arrangement of the first dividing unit 18, the mirrors 30a and 30b, and the first combining unit 24. In FIG. 6, the optical path difference is 2L. . Optical path difference forming materials 22a to 22d are disposed in the first bypass optical paths 20a to 20d, respectively. The combined light beam 146 is divided into eight divided regions 156a to 156h. The optical paths of the divided areas 156b to 156h are optical path differences (L to 7L) with respect to the divided area 156a. The second detour optical path 34 in FIG. 6 further divides the combined light beam 146 into four parts, resulting in 32 divided regions 158a to 158z, 158z1,. The optical path through which the luminous flux of each divided region has passed becomes an optical path difference (L), and the optical path of the divided region has an optical path difference (L to 31L) with respect to the divided region 158a.

(照明方法)
図7は、照明対象物28に照明光を照射する方法を示している。レーザ光源12によりコヒーレント光の光束14が出力される。光束14は、第1光学系16により拡大される。拡大された光束14は、分割部18により複数の分割領域に分割される(第1分割ステップS10)。分割された複数の光束は、可干渉距離(l)以上の光路差(L)を備えた第1迂回光路を通過することにより、干渉性が弱められる(第1迂回ステップS11)。第1迂回ステップS11では、分割された光束は光路差形成材22を配置してある光路と配置していない光路を通過して、相互の干渉性が更に弱められる(第1光路差形成ステップS111)。可干渉距離以上の光路差を有する光路を通過した複数の光束は、第1合成部24により合成されて、一体の合成光束となる(第1合成ステップS12)。図1の照明装置10の場合、この合成光束は第2光学系36を通して、混合され、重畳されて、照明光として照明対象物28に照射される。
(Lighting method)
FIG. 7 shows a method of irradiating the illumination object 28 with illumination light. A laser light source 12 outputs a light beam 14 of coherent light. The light beam 14 is magnified by the first optical system 16. The expanded light beam 14 is divided into a plurality of divided regions by the dividing unit 18 (first dividing step S10). The plurality of divided light beams pass through a first bypass optical path having an optical path difference (L) that is equal to or greater than the coherence distance (l), thereby reducing the coherence (first bypass step S11). In the first detour step S11, the divided light beams pass through the optical path where the optical path difference forming material 22 is disposed and the optical path where the optical path difference forming material 22 is not disposed, and the mutual coherence is further weakened (first optical path difference forming step S111). ). The plurality of light beams that have passed through the optical path having an optical path difference equal to or greater than the coherence distance are combined by the first combining unit 24 to become an integrated combined light beam (first combining step S12). In the case of the illuminating device 10 of FIG. 1, the combined light flux is mixed and superimposed through the second optical system 36 and is irradiated onto the illumination object 28 as illumination light.

図3の照明装置10の場合、合成光束は、再度、複数に分割される(第2分割ステップS13)。第2分割ステップS13は、第1分割ステップによる分割方向とは異なった方向に合成光束140を分割する。即ち、第2分割ステップS13は、第1分割ステップに対して、合成光束140を回転軸として所定の回転角度で回転する。所定の回転角度は、例えば90度とする。第2分割ステップS13で分割された複数の光束は、可干渉距離以上の光路差を有する光路を通過する(第2迂回ステップS14)。第2迂回ステップS14において、必要に応じて、分割された光束は光路差形成材22を配置してある光路と配置していない光路を通過して、相互の干渉性が更に弱められる(第2光路差形成ステップS141)。第2光路差形成ステップS141により、更に可干渉距離以上の光路差Lを付与することができる。可干渉距離以上の光路差を有する光路を通過した複数の光束は、第2合成部38により合成されて、一体の合成光束となる(第2合成ステップS15)。合成光束は、第2光学系26を通して混合され、重畳されて、照明対象物28に照射される。以上のように各ステップ(S10〜S15)を取ることにより、コヒーレント光を干渉性の弱い照明光にすることができる。   In the case of the illuminating device 10 of FIG. 3, the combined light flux is again divided into a plurality of parts (second division step S13). In the second dividing step S13, the combined light beam 140 is divided in a direction different from the dividing direction in the first dividing step. In other words, the second division step S13 rotates at a predetermined rotation angle with the combined light beam 140 as the rotation axis with respect to the first division step. The predetermined rotation angle is, for example, 90 degrees. The plurality of light beams divided in the second division step S13 pass through an optical path having an optical path difference equal to or greater than the coherence distance (second detour step S14). In the second detour step S14, the divided light beams pass through the optical path where the optical path difference forming material 22 is disposed and the optical path where the optical path difference forming member 22 is not disposed as necessary, and the mutual coherence is further weakened (second). Optical path difference forming step S141). In the second optical path difference forming step S141, an optical path difference L that is longer than the coherence distance can be given. The plurality of light beams that have passed through the optical path having an optical path difference equal to or greater than the coherence distance are combined by the second combining unit 38 to become an integrated combined light beam (second combining step S15). The combined luminous flux is mixed through the second optical system 26, superimposed, and irradiated onto the illumination object 28. By taking each step (S10 to S15) as described above, the coherent light can be changed to illumination light with low coherence.

(パターン検査装置)
図8は、照明装置10を備えたパターン検査装置50を示している。パターン検査装置50は、レチクルなどマスクパターンを有する被検査対象物のパターンの欠陥を検査するものである。パターン検査装置50は、照明装置10、マスク52、対物光学系54、センサ56、パターン画像58と基準画像64を比較し、欠陥を検出する比較部66を備えている。マスク52は、移動制御可能なXYθテーブルなどの載置台に載置され、照明装置10の照射対象物28である。対物光学系54は、センサ56の受光領域にマスクパターンを投影する拡大光学系である。センサ56は、フォトダイオードアレイ、CCDカメラなどマスクパターンを受光して、パターン画像を電気的に取得するものである。パターン画像58は、メモリに記憶されている。基準画像64は、CADデータ60をデータ展開部62で展開してパターン画像58に類似した画像として作成される。又は、基準画像64は、パターン画像58を基準用として使用することもできる。パターン検査装置50は、コンピュータなど制御系装置と光学画像取得装置を備えている。制御系装置は光学画像取得装置を制御してパターン画像を取得し、また、基準画像64を作成し、メモリに保存し、比較部66でパターン画像58と基準画像64を比較して、パターンの欠陥を検出することができる。
(Pattern inspection device)
FIG. 8 shows a pattern inspection apparatus 50 including the illumination device 10. The pattern inspection apparatus 50 inspects a pattern defect of an inspection object having a mask pattern such as a reticle. The pattern inspection apparatus 50 includes a comparison unit 66 that compares the illumination device 10, the mask 52, the objective optical system 54, the sensor 56, the pattern image 58 with the reference image 64, and detects a defect. The mask 52 is mounted on a mounting table such as an XYθ table that can be moved and is the irradiation object 28 of the illumination device 10. The objective optical system 54 is an enlargement optical system that projects a mask pattern onto the light receiving area of the sensor 56. The sensor 56 receives a mask pattern such as a photodiode array or a CCD camera and electrically acquires a pattern image. The pattern image 58 is stored in the memory. The reference image 64 is created as an image similar to the pattern image 58 by developing the CAD data 60 by the data developing unit 62. Alternatively, as the reference image 64, the pattern image 58 can be used as a reference. The pattern inspection apparatus 50 includes a control system device such as a computer and an optical image acquisition device. The control system device controls the optical image acquisition device to acquire a pattern image, creates a reference image 64, stores it in a memory, compares the pattern image 58 with the reference image 64 by the comparison unit 66, and Defects can be detected.

照明装置のブロック図Block diagram of lighting device 照明装置の光路図と光束の断面図Optical path diagram of illumination device and sectional view of luminous flux 第2迂回光路を有する照明装置のブロック図Block diagram of lighting apparatus having second bypass optical path 第2迂回光路を有する照明装置の光路図と光束の断面図Optical path diagram and cross-sectional view of luminous flux of lighting device having second detour optical path 第2迂回光路を有する他の照明装置の光路図と光束の断面図Optical path diagram and sectional view of luminous flux of another illumination device having the second bypass optical path 第2迂回光路を有する他の照明装置の光路図と光束の断面図Optical path diagram and sectional view of luminous flux of another illumination device having the second bypass optical path 照明対象物に照射光を照射する方法の流れ図Flow chart of the method of irradiating illumination objects with irradiation light パターン検査装置のブロック図Block diagram of pattern inspection equipment

符号の説明Explanation of symbols

10・・照明装置
12・・レーザ光源
14・・コヒーレント光の光束
140〜148・合成光束
150〜158・合成光束の分割領域
16・・第1光学系
18・・第1分割部
20・・第1迂回光路
22・・光路差形成材
24・・第1合成部
26・・第2光学系
28・・照明対象物
30・・ミラー
32・・第2分割部
34・・第2迂回光路
36・・第2光路差形成材
38・・第2合成部
50・・パターン検査装置
52・・マスク
54・・対物光学系
56・・センサ
58・・パターン画像
60・・CADデータ
62・・データ展開部
64・・基準画像
66・・比較部
10 .. Illumination device 12 .. Laser light source 14. Coherent light beam 140 to 148. Composite light beam 150 to 158. Combined light beam splitting region 16... First optical system 18. 1 detour optical path 22 .. optical path difference forming material 24 .. first synthesis unit 26 .. second optical system 28 .. illumination object 30 .. mirror 32 .. second division unit 34 .. second detour optical path 36. · Second optical path difference forming material 38 · · second synthesis unit 50 · · pattern inspection device 52 · · mask 54 · · objective optical system 56 · · sensor 58 · · pattern image 60 · · CAD data 62 · · data development unit 64..Reference image 66..Comparison part

Claims (4)

コヒーレント光の光束を反射により複数に分割する第1分割部と、
相互に可干渉距離以上の光路差を有する複数の第1迂回光路と、
第1分割部で複数に分割された光束の各々が各々の第1迂回光路を通り、少なくとも1つの第1迂回光路において一部に配置し、配置していない他部との間で可干渉距離以上の光路差を生じさせる光路差形成材と、
複数の第1迂回光路を通過してきた複数の光束を一体にする第1合成部と、を備え、
一体になった光束を照明対象物に照射する、照明装置。
A first dividing unit that divides a light beam of coherent light into a plurality of pieces by reflection;
A plurality of first bypass optical path having an optical path difference greater than the coherence length to each other,
Each of the light beams divided into a plurality by the first dividing unit passes through each first detour optical path, and is disposed in a part in at least one first detour optical path, and a coherent distance with other parts not arranged. An optical path difference forming material that causes the above optical path difference;
A first combining unit that integrates a plurality of light beams that have passed through the plurality of first bypass optical paths,
An illumination device that irradiates an illumination object with an integrated light beam.
請求項1に記載の照明装置において、
第1合成部で一体になった光束を複数に分割する第2分割部と、
相互に可干渉距離以上の光路差を有する複数の第2迂回光路と、
第2迂回光路を通過してきた光束を一体にする第2合成部と、を備え、
第1分割部は、コヒーレント光の光束の一部を一方向に曲げて第1迂回光路の一部を形成し、第2分割部は、第1合成部で一体になった光束の一部を、第1分割部によって曲げられた光束の一方向と異なった方向に曲げて第2迂回光路の一部を形成し、第2合成部で一体になった光束を照明対象物に照射する、照明装置。
The lighting device according to claim 1.
A second splitting unit that splits the luminous flux integrated in the first combining unit into a plurality of parts;
A plurality of second bypass optical path having an optical path difference greater than the coherence length to each other,
A second combining unit that integrates the light flux that has passed through the second bypass optical path,
The first dividing unit bends a part of the light beam of the coherent light in one direction to form a part of the first bypass optical path, and the second dividing unit converts a part of the light beam integrated by the first combining unit. Illuminating the object to be illuminated with the light beam integrated by the second synthesis unit by bending in a direction different from one direction of the light beam bent by the first splitting unit to form a part of the second bypass optical path apparatus.
請求項1に記載の照明装置において、
照明対象物の前方の光路に配置される、オプティカルインテグレータとコンデンサレンズとを備える、照明装置。
The lighting device according to claim 1.
An illumination device comprising an optical integrator and a condenser lens arranged in an optical path in front of an illumination object.
マスクのパターンを検査するパターン検査装置において、
コヒーレント光の光束を出力する光源と、
該光束を反射により複数に分割する第1分割部と、
相互に可干渉距離以上の光路差を有する複数の第1迂回光路と、
第1分割部で複数に分割された光束の各々が各々の第1迂回光路を通り、少なくとも1つの第1迂回光路において一部に配置し、配置していない他部との間で可干渉距離以上の光路差を生じさせる光路差形成材と、
複数の第1迂回光路を通過してきた複数の光束を一体にする第1合成部と、
一体になった光束が照射される、パターンを有するマスクと、
パターン画像を受光するセンサと、
センサで受光した画像と基準画像とを比較する比較部と、を備える、パターン検査装置。
In a pattern inspection apparatus for inspecting a mask pattern,
A light source that outputs a light beam of coherent light;
A first dividing unit that divides the luminous flux into a plurality of parts by reflection;
A plurality of first bypass optical path having an optical path difference greater than the coherence length to each other,
Each of the light beams divided into a plurality by the first dividing unit passes through each first detour optical path, and is disposed in a part in at least one first detour optical path, and a coherent distance with other parts not arranged. An optical path difference forming material that causes the above optical path difference;
A first combining unit that integrates a plurality of light beams that have passed through a plurality of first bypass optical paths;
A mask having a pattern irradiated with an integrated light beam;
A sensor for receiving a pattern image;
A pattern inspection apparatus comprising: a comparison unit that compares an image received by a sensor with a reference image.
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