JP4174529B2 - Illumination device and pattern inspection device - Google Patents
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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。
(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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
(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
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
(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
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 ..
Claims (4)
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.
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.
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.
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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