JP4178838B2 - Illumination device and microscope illumination device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、顕微鏡や半導体検査装置などに適用され、試料面やウエハ面などの被照明面の照明状態を切り替える照明装置、及び顕微鏡照明装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、照明装置、特に顕微鏡に適用される照明装置には、検査対象に応じて開口絞りや視野絞りの径を変更させて照明状態を変更する機能が付加される。
例えば、顕微鏡は、照明光の入射角度範囲(以下、照明光のNAという。)を少なくとも2種類に変更可能である。検査対象に応じて照明光のNAを変更し、検査精度を保つためである。
【0003】
そのための機構は、照明装置内の開口位置に2種類の径の絞りを選択的に挿入するリニアスライダやターレットなどである。
また、半導体検査装置(特に、重ね合わせ検査装置)などでは、特に段差のあるパターンの計測を行う場合照明光のテレセントリシティが厳密に調整されていなければ検査位置の誤差となってしまうので、開口絞りは固定的に装置内に設けられ、切り替えることはできないようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、半導体検査装置(特に、重ね合わせ検査装置)においても、被検物である半導体ウエハの表面状態に合わせて開口絞りを切り替えて光学系の伝達関数の特性を変えてコントラスト調整などの観察状態を所望の状態に調整したいという要望が多い。しかしながら、半導体検査装置(特に、重ね合わせ検査装置)では、上述のごとくテレセン性の厳密に要求される照明装置が使われるため、上述した顕微鏡などで使用されている開口絞りの切り替え機構(リニアスライダーなど)を用いようとすると、その切り替え機構を高精度(開口絞りの姿勢・位置決め精度)に設計、製造する必要があり、装置が複雑、大型化し、コストもかさむ問題があった。
【0005】
具体的には、顕微鏡の切り替え機構を使用して開口絞りを切り替えようとすると、その停止位置のズレや、開口絞りの面のタオレなどが生じ、テレセン性の低下や照明開口の形状が見かけ上非対称となり所望の照明光が得られないことがある。特に、開口絞り径が小さいものでは、その姿勢が照明光の状態を大きく変化させるので問題が大きい。
【0006】
そこで本発明は、簡単かつ正確に照明状態を切り替えることの可能な照明装置、及び顕微鏡照明装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の照明装置は、光源と被照明面との間で前記被照明面の照明状態を切り替えるために、第1の光路及び第2の光路を切り替え可能に配し、前記第1の光路が前記第2の光路から分岐する分岐点へ入射する入射光路と、前記第1の光路が前記第2の光路に合流する合流点から射出する射出光路とは、互いに離れた平行線上にあり、前記分岐点と前記合流点との間に形成された前記第1の光路には、非可動式の光学素子が配置され、前記分岐点と前記光学素子との間に、挿脱可能であり、かつその挿入/離脱に応じて前記第1の光路/前記第2の光路を選択的に設定する切り替え部材を備え、前記切り替え部材は、互いに固定された対面する一対の平行な反射面からなり、それら反射面における反射により概略Z字状の前記第1の光路を形成するものである。
【0009】
また、前記光学素子は、径の大きさが不変の開口又は視野絞りである。
また、前記光学素子は、ピンホール板であってもよい。
【0010】
また、前記第2の光路の前記第1の光路との非共通光路に、前記絞りよりも広い径を有した絞りが配置されてもよい。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【0012】
[第1実施形態]
図1、図2、図3、図4を参照して本発明の第1実施形態について説明する。
本実施形態では、重ね合わせ検査装置に搭載される照明装置を説明する。
図1、図3は本実施形態の照明装置の構成図であり、図2は照明装置内の光路の概略図である。なお、図1と図3との相違は、照明状態である。
【0013】
図1及び図3に示すように、照明装置10は、光源11、コレクタレンズ12、フィルタ13、リレーレンズ14a、14bを順に配置しており、顕微鏡部10’の内部に配置されたコンデンサレンズ15に照明光を供給し、顕微鏡部10’の内部に配置されたプリズム(照明光/結像光分岐用である。)16及び第1対物レンズ17を介して被検物O(ウエハ)を照明する。
【0014】
なお、顕微鏡部10’は、被検物O側から順に、第1対物レンズ17、プリズム16、第2対物レンズ19が配置された光学系を備え、撮像面Iに形成される被検物Oの像を撮像し画像データを取得する。
【0015】
使用時、顕微鏡部10’の視野は、被検物O上の重ね合わせマーク(半導体製造工程で形成される。)を捉える。顕微鏡10’が取得した重ね合わせマークの画像データは、重ね合わせ検査装置内のコンピュータによる重ね合わせマーク間のズレ量の算出処理に使用される。
ここで、重ね合わせマークは、薄膜をパターニングして形成されたものなので、段差のある構造をしている。また、各重ね合わせマークは、それぞれ被検物O上の異なる高さの層に形成される。
【0016】
このため、通常の検査時には、照明光の入射角度範囲を、被検物Oから撮像面Iに至る結像光束よりも小さくして、重ね合わせマークのエッジを強調する必要がある。
一方、被検物Oによっては、表面が全体的に荒れていることもあり、その場合にエッジを強調すると、その表面の形状までもが強調されてしまうので、重ね合わせマークが検出しにくくなる。
【0017】
よって、その場合は、照明光の入射角度範囲を被検物Oから撮像面Iに至る結像光束よりも大きくして、エッジの強調作用を低下させる必要がある。
したがって、各種の重ね合わせマークをそれぞれ正確に検出可能とするために、照明装置10では、被検物Oに対する照明光のNAを少なくとも2種類に変更する必要がある。
【0018】
図2に示すように、この照明装置10は、光源11と被検物0との間で途中分岐する第1の光路R1及び第2の光路R2を切り替え可能に配し、その切り替えにより被検物Oの照明状態を切り替える。
図1は、第1の光路R1が設定された様子を示し、図3は、第2の光路R2が設定された様子を示す。
【0019】
図1及び図3に示すように、照明光のNAを可変にするため、第1の光路R1と第2の光路R2とが途中分岐するのは、リレーレンズ14a、14bの間である。
そして、図2に示すように、分岐点Paから合流点Pbまでの非共通光路のうち、第1の光路R1の方に、径の小さい方の開口絞りAS1が固定配置され、第2の光路R2の方に、径の大きい方の開口絞りAS2が固定配置される。
【0020】
開口絞りAS1の径は、照明光束の径(被検物Oへの入射角度範囲)を小さく(例えば0.6〜0.8程度に)制限するものである。
開口絞りAS2の径は、第1対物レンズ17の開口径と比較するとやや大きく、照明光束の径(被検物Oへの入射角度範囲)を積極的に制限するものではなく、迷光を制限するに過ぎない。
【0021】
ここで、第1の光路R1の光路長(媒質の屈折率と幾何学的距離からなる光学的距離)と第2の光路R2の光路長とは、同じである。
また、開口絞りAS1及び開口絞りAS2が配置されるのは、何れも第1対物レンズ17の瞳と共役な位置である。
このうち、少なくとも開口絞りAS1は、径が小さいことからその位置合わせに要求される精度が高いので、リレーレンズ14b、コンデンサレンズ15、プリズム16の光軸に対し正確に位置出ししてある。
【0022】
ところで、本実施形態では、第1の光路R1の第2の光路R2との分岐点Paへの入射光路と、第1の光路R1の第2の光路R2との合流点Pbからの射出光路とは、互いに離れた平行線上にある。
よって、この照明装置10には、第1の光路R1を設定するためのミラーM11、M12、及び第2の光路R2を設定するためのミラーM21、M22が少なくとも使用される(以下、4つのミラーが使用される場合について説明する。)。
【0023】
なお、ミラーM11は、分岐点Paに配置されるべきミラーであって、ミラーM22は、合流点Pbに配置されるべきミラーである。
また、開口絞りAS1の配置位置は、ミラーM11、ミラーM12により2回偏向された後となる。また、開口絞りAS2は、ミラーM21とミラーM22との間となる。
【0024】
そして、本実施形態では、図1に示す第1の光路R1と図3に示す第2の光路R2との切り替えのために、ミラーM11とミラーM12とを固定してなる切り替え部材1を、分岐点Paと開口絞りAS1との間に挿脱可能に設ける。
切り替え部材1では、分岐点Pbの位置に挿入されるべきミラーM11とそのミラーM11からの射出光束を開口絞りAS1に導くミラーM12とが互いに平行に対面して固定される。
【0025】
それらミラーM11、M12によれば、切り替え部材1の挿入時(図1参照)、第1の光路R1は概略Z字状に設定される。
ところで、切り替えのためだけであれば、ミラーM12についてはミラーM11と共に移動せずに固定されていてもよい。
しかし、本実施形態では、ミラーM12をミラーM11と共に切り替え部材1として積極的に移動させる。
【0026】
このように、予め平行に固定した状態で共に移動させれば、図4に示すように、たとえ切り替え部材1の全体の姿勢及び位置に多少のズレ(例えば、点線で示す状態から実線で示す状態へのズレ)が生じたとしても、ミラーM11における偏向角度とミラーM12における偏向角度とは錯角の関係となるので、開口絞りAS1に対する入射角度は保たれる。
【0027】
なお、このとき、開口絞りAS1に対する入射位置は光軸と垂直な方向にシフトする可能性はある。しかし、そのシフトが開口絞りAS1の射出光束に与える影響については、開口絞りAS1の位置に形成される光源像が十分に大きくなるよう光源11、コレクタレンズ12、リレーレンズ14aを設計しておきさえすれば、確実に補償される。
【0028】
したがって、開口絞りAS1からの射出光束(ひいては被検物Oの照明状態)は、切り替え部材1の全体の姿勢及び位置に多少のズレが生じたとしても、保たれる。
また、第2の光路R2を設定するためのミラーM21、M22のうち、合流点Pbに配置されるべきミラーM22は、第1の光路R1が設定されるときには不要なので、挿脱可能となっていることが好ましい。
【0029】
しかも、このミラー22は、切り替え部材1の挿入/離脱に連動して離脱/挿入されるよう切り替え部材1に連結(固定)されることが好ましい。連結すれば、切り替え部材1の駆動のためのアクチュエータ(不図示)と、ミラー22の駆動のためのアクチュエータを共通化できるので低コスト化できる。
なお、上記したように、第2の光路R2における開口絞りAS2の径は、第1の光路R1における開口絞りAS1の径よりも大きいので、図3に示す状態(第2の光路R2が設定されたとき)における開口絞りAS2からの射出光束は、ミラーM22の位置及び姿勢に多少のズレが生じていたとしても、所望の状態に保たれ、被検物Oの照明状態も所望の状態に保たれる。
【0030】
したがって、本実施形態では、切り替え部材1に強固なガイド機構やステージを設けたり微動送り装置を設けたりしなくとも、所望の2種類の照明をそれぞれ正確に設定することができる(すなわち、簡単かつ正確に照明状態を切り替えることができる。)。
なお、切り替え部材1の切り替えは、アクチュエータによって行われる他、手動により行われてもよい。何れの場合にも、切り替え部材1には、その移動方向及び停止位置が定まるようガイド機構が設けられることが好ましい。
【0031】
また、切り替え部材1の切り替え時の移動方向、切り替え部材1の形状、ガイド機構などは、第1の光路R1と第2の光路R2とをそれぞれの設定中に妨げないよう選択される。図1と図3とによると、移動方向が紙面上下方向であるように表されているが、紙面表裏方向としてもよいことは言うまでもない。
【0032】
[第2実施形態]
図5、図6を参照して本発明の第2実施形態について説明する。
本実施形態では、共焦点観察と明視野観察との切り替えが可能な走査顕微鏡に搭載される照明装置を説明する。ここでは、第1実施形態との相違点についてのみ説明する。
【0033】
図5、図6は、本実施形態の照明装置の構成図である。図5と図6との相違は、照明状態の相違である。
図5及び図6に示すように、照明装置20は、光源21、コレクタレンズ22、フィルタ23を順に配置しており、顕微鏡部20’の内部に配置されたプリズム(照明光/結像光分岐用である。)26及び第1対物レンズ27を介して被検物Oを照明する。
【0034】
なお、顕微鏡部20’は、被検物O側から順に、第1対物レンズ27、プリズム26を配置し、TDIセンサの受光面Iに被検物Oからの光束を結像する。
顕微鏡部20’は、明視野観察と共焦点観察とを切り替えることができる(このうち、共焦点観察は、被検物Oを載置した不図示のステージを送りながら被検物の画像データを一部分ずつ取得して全体の画像データを得るものである。)。
【0035】
これに伴い、照明装置20では、被検物Oの照明領域(視野)を少なくとも2種類に変更する必要がある。
この照明装置20も、第1実施形態の照明装置10と同様、光源11と被検物0との間で途中分岐する第1の光路R1(図5参照)及び第2の光路R2(図6参照)を切り替え可能に配する。
【0036】
但し、本実施形態では、図5及び図6に示すように、照明領域を可変にするため、第1の光路R1と第2の光路R2とが途中分岐するのは、プリズム26とフィルタ23との間とする。
そして、分岐点Paから合流点Pbまでの非共通光路のうち、第1の光路R1の方に、径の小さい方の視野絞りFS1が固定配置され、第2の光路R2の方に、径の大きい方の視野絞りFS2が固定配置される。
【0037】
視野絞りFS1は、共焦点観察用のピンホール板であり(ピンホールが複数個形成されている。)、被検物Oの照明領域を一部分のみに限定するものである。
視野絞りFS2の径は、十分に大きく、被検物Oの照明領域を通常の明視野観察に必要な大きさに設定するものである。
また、第1の光路R1の光路長(媒質の屈折率と幾何学的距離からなる光学的距離)と第2の光路R2の光路長とは、同じである。
【0038】
また、視野絞りFS1及び視野絞りFS2が配置されるのは、何れも被検物O(及び受光面I)と共役な位置である。視野絞りFS1に形成される各ピンホールは、受光面Iに配置されるTDIセンサ(不図示)の各受光部に対応する。
このうち、少なくとも視野絞りFS1は、その位置合わせに要求される精度が高いので、プリズム26の光軸に対し正確に位置出ししてある。
【0039】
ところで、本実施形態においても、図5、図6に示したように、第1の光路R1の第2の光路R2との分岐点Paへの入射光路と、第1の光路R1の第2の光路R2との合流点Pbからの射出光路とは、互いに離れた平行線上にある。
よって、第1実施形態と同様に、第1の光路R1を設定するためのミラーM11、M12、第2の光路R2を設定するためのミラーM21、M22が少なくとも使用される(以下、4つのミラーが使用される場合について説明する。)。
【0040】
これらミラーM11,M12,M21,M22と視野絞りFS1、視野絞りFS2との関係は、第1実施形態におけるミラーM11,M12,M21,M22と開口絞りAS1、開口絞りAS2との関係と同じである。
【0041】
そして、本実施形態でも、図5に示す第1の光路R1と、図6に示す第2の光路R2との切り替えのために、ミラーM11、M12とが正確に平行となるよう固定されてなる挿脱可能な切り替え部材2が使用される。
この切り替え部材2によれば、第1実施形態の切り替え部材1と同様、切り替え部材2の全体の姿勢及び位置に多少のズレが生じたとしても、視野絞りFS1に対する入射角度は保たれる。
【0042】
また、視野絞りFS1に対する入射位置は光軸と垂直な方向にシフトする可能性はあるが、そのシフトが視野絞りFS1の射出光束に与える影響については、視野絞りFS1の位置に入射する光束が十分に太くなるよう光源21、コレクタレンズ22を設計しておきさえすれば、確実に補償される。
したがって、視野絞りFS1からの射出光束(ひいては被検物Oの照明状態)は、切り替え部材2の全体の姿勢及び位置に多少のズレが生じたとしても、保たれる。
【0043】
また、合流点Pbに配置されるべきミラーM22は、第1の光路R1が設定されるときには不要なので、挿脱可能となっていることが好ましく、第1実施形態と同様、切り替え部材2の挿入/離脱に連動して離脱/挿入されるよう切り替え部材2に連結(固定)されることが好ましい。
また、上記したように、第2の光路R2における視野絞りFS2の径は、第1の光路R1における視野絞りFS1の径よりも大きいので、図6に示す状態(第2の光路R2が設定されたとき)における視野絞りFS2からの射出光束は、ミラーM22の位置及び姿勢に多少のズレが生じていたとしても、所望の状態に保たれ、被検物Oの照明状態も所望の状態に保たれる。
【0044】
したがって、本実施形態によれば、第1実施形態と同様にして、切り替え部材2により、簡単かつ正確に照明状態を切り替えることができる。
なお、切り替え部材2の切り替えは、アクチュエータによって行われる他、手動により行われてもよい。何れの場合にも、切り替え部材2には、その移動方向及び停止位置が定まるようガイド機構が設けられることが好ましい。
【0045】
また、切り替え部材2の切り替え時の移動方向、切り替え部材2の形状、ガイド機構などは、第1の光路R1と第2の光路R2とをそれぞれの設定中に妨げないよう選択される。図5と図6とによると、移動方向が紙面上下方向であるように表されているが、紙面表裏方向としてもよいことは言うまでもない。
[その他]
上記各実施形態では、切り替え部材に2枚のミラーM11、M12を使用したが、2つの反射面を有したプリズムを使用してもよい。なお、プリズムは、空気と同じ幾何学的距離であってもその屈折率が異なるので、第2の光路R2の光学的距離を第1の光路R1のそれと同じになるよう、光路長調整用の透過部材(ガラスなど)を挿入するなどの調整が必要である。
【0046】
また、上記各実施形態では、切り替え部材として2枚の反射面(ミラーM11、M12)を使用したが、互いに固定された対面する平行な一対の反射面からなるのであれば、4枚、6枚、8枚、・・などの他の偶数枚の反射面を使用して、第1の光路R1の形状を、複数の連続するZ字状(ノコギリ状)にしてもよい。何れの場合も、最初の偏向角度と最後の偏向角度とが錯角の関係になるので、上記実施形態と同様の効果が得られる(但し、2枚構成とする方が部品点数が少ないので好ましいことは言うまでもない。)。
【0047】
また、上記各実施形態では、顕微鏡用であり、かつ第1の光路R1に固定配置される光学素子が絞りである場合を説明したが、顕微鏡以外の光学機器に搭載される照明装置や、第1の光路R1に固定される光学素子が絞り以外である場合にも本発明は適用可能である。
また、上記各実施形態では、第2の光路R2に固定配置される光学素子を、径の大きい絞りとしたが、位置合わせに要求される精度が低ければ如何なる光学素子としてもよい。また、言うまでもないが、第2の光路R2に何も配置されなくてもよい。
【0048】
また、上記各実施形態では、合流点Pbに対し挿脱可能なミラーM22を使用したが、光量の損失を無視できるのであれば、第1の光路R1と第2の光路R2との双方を設定可能な固定式のハーフミラーなどに代えてもよい。但し、一般の照明装置では、光量の損失をなるべく避けたいので、挿脱可能なミラーの方が好ましい。
【0049】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、簡単かつ正確に照明状態を切り替えることの可能な照明装置、及び顕微鏡照明装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態の照明装置の構成図(第1の光路R1の設定時)である。
【図2】照明装置内の光路の概略図である。
【図3】第1実施形態の照明装置の構成図(第2の光路R2の設定時)である。
【図4】ミラーM11、12と光路との関係を説明する図である。
【図5】第2実施形態の照明装置の構成図(第1の光路R1の設定時)である。
【図6】第2実施形態の照明装置の構成図(第2の光路R2の設定時)である。
【符号の説明】
1,2 切り替え部材
M11,M12,M21,M22 ミラー
10,20 照明装置
10’,20’ 顕微鏡
11,21 光源
21,22 コレクタレンズ
13 フィルタ
14 リレーレンズ
15 コンデンスレンズ
16,26 プリズム
17,27 第1対物レンズ
O 被検物
I 像面(撮像面、受光面)
Pa 分岐点
Pb 合流点[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is applied to a microscope, a semiconductor inspection apparatus, and the like, and relates to an illumination apparatus that switches an illumination state of a surface to be illuminated such as a sample surface or a wafer surface, and a microscope illumination apparatus.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an illumination device, particularly an illumination device applied to a microscope, has a function of changing an illumination state by changing the diameter of an aperture stop or a field stop according to an inspection object.
For example, the microscope can change the incident angle range of illumination light (hereinafter referred to as NA of illumination light) into at least two types. This is because the NA of the illumination light is changed according to the inspection object to maintain the inspection accuracy.
[0003]
A mechanism for that purpose is a linear slider, a turret, or the like that selectively inserts a diaphragm having two types of diameters at an opening position in the lighting device.
In addition, in semiconductor inspection devices (particularly overlay inspection devices) and the like, in particular, when measuring a pattern with a step, if the telecentricity of illumination light is not strictly adjusted, an inspection position error will occur. The aperture stop is fixedly provided in the apparatus so that it cannot be switched.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, even in a semiconductor inspection apparatus (particularly, overlay inspection apparatus), an observation state such as contrast adjustment is performed by changing the aperture function according to the surface state of a semiconductor wafer as a test object and changing the characteristics of the transfer function of the optical system. There are many requests to adjust the state to a desired state. However, since a semiconductor inspection apparatus (particularly, overlay inspection apparatus) uses an illumination device that strictly requires telecentricity as described above, a switching mechanism (linear slider) for an aperture stop used in the above-described microscope or the like. Etc.), it is necessary to design and manufacture the switching mechanism with high accuracy (aperture / positioning accuracy of the aperture stop), and there is a problem that the apparatus is complicated, large-sized, and expensive.
[0005]
Specifically, if you try to switch the aperture stop using the microscope switching mechanism, the stop position will shift, the aperture stop surface will sag, etc., resulting in a decrease in telecentricity and the shape of the illumination aperture. Asymmetry may occur and desired illumination light may not be obtained. In particular, when the aperture stop diameter is small, the posture greatly changes the state of the illumination light, which is a serious problem.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide an illuminating device and a microscope illuminating device capable of easily and accurately switching the illumination state.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The illuminating device of the present invention is arranged so that the first optical path and the second optical path can be switched in order to switch the illumination state of the illuminated surface between the light source and the illuminated surface, and the first optical path is The incident optical path that enters the branch point that branches from the second optical path and the exit optical path that exits from the junction where the first optical path joins the second optical path are on parallel lines that are separated from each other, and A non-movable optical element is disposed in the first optical path formed between the branch point and the junction point, and is removable between the branch point and the optical element, and A switching member for selectively setting the first optical path / the second optical path in accordance with the insertion / removal, and the switching member is composed of a pair of facing parallel reflecting surfaces fixed to each other; The first optical path having a substantially Z shape is formed by reflection on the reflecting surface. It is intended to.
[0009]
Further, the optical element is an aperture or a field stop having a constant diameter .
Further, the optical element may be I Oh pinhole plate.
[0010]
Also, the non-common path between said first optical path of said second optical path, the diaphragm having a wider diameter than the diaphragm may be disposed.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0012]
[First Embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3, and FIG.
In the present embodiment, an illumination device mounted on the overlay inspection apparatus will be described.
1 and 3 are configuration diagrams of the illumination device of the present embodiment, and FIG. 2 is a schematic view of an optical path in the illumination device. The difference between FIG. 1 and FIG. 3 is the illumination state.
[0013]
As shown in FIGS. 1 and 3, the
[0014]
Note that the
[0015]
At the time of use, the visual field of the
Here, since the overlay mark is formed by patterning a thin film, it has a stepped structure. Each overlay mark is formed on a layer having a different height on the test object O.
[0016]
For this reason, at the time of normal inspection, it is necessary to emphasize the edge of the overlay mark by making the incident angle range of the illumination light smaller than the imaging light beam from the test object O to the imaging surface I.
On the other hand, depending on the test object O, the surface may be rough as a whole, and if the edge is emphasized in that case, the shape of the surface is also emphasized, so that the overlay mark is difficult to detect. .
[0017]
Therefore, in this case, it is necessary to make the incident angle range of the illumination light larger than the imaging light beam from the test object O to the imaging surface I to reduce the edge enhancement effect.
Therefore, in order to make it possible to accurately detect various overlay marks, the
[0018]
As shown in FIG. 2, the
FIG. 1 shows a state in which the first optical path R1 is set, and FIG. 3 shows a state in which the second optical path R2 is set.
[0019]
As shown in FIGS. 1 and 3, in order to make the NA of illumination light variable, the first optical path R1 and the second optical path R2 branch midway between the
As shown in FIG. 2, among the non-common optical paths from the branch point Pa to the confluence Pb, the smaller aperture stop AS1 is fixedly arranged on the first optical path R1, and the second optical path An aperture stop AS2 having a larger diameter is fixedly arranged on R2.
[0020]
The diameter of the aperture stop AS1 limits the diameter of the illumination light beam (incident angle range to the test object O) to be small (for example, about 0.6 to 0.8).
The diameter of the aperture stop AS2 is slightly larger than the aperture diameter of the first
[0021]
Here, the optical path length of the first optical path R1 (optical distance consisting of the refractive index of the medium and the geometric distance) and the optical path length of the second optical path R2 are the same.
Further, the aperture stop AS1 and the aperture stop AS2 are both arranged at a position conjugate with the pupil of the first
Among these, at least the aperture stop AS1 has a small diameter and therefore has a high accuracy required for its alignment, so that it is accurately positioned with respect to the optical axes of the
[0022]
By the way, in this embodiment, the incident optical path to the branch point Pa between the first optical path R1 and the second optical path R2, and the outgoing optical path from the confluence Pb with the second optical path R2 of the first optical path R1 Are on parallel lines separated from each other.
Therefore, at least the mirrors M11 and M12 for setting the first optical path R1 and the mirrors M21 and M22 for setting the second optical path R2 are used in the illumination device 10 (hereinafter referred to as four mirrors). Explain the case where is used.)
[0023]
The mirror M11 is a mirror that should be placed at the branch point Pa, and the mirror M22 is a mirror that should be placed at the junction Pb.
The arrangement position of the aperture stop AS1 is after being deflected twice by the mirror M11 and the mirror M12. The aperture stop AS2 is between the mirror M21 and the mirror M22.
[0024]
In this embodiment, for switching between the first optical path R1 shown in FIG. 1 and the second optical path R2 shown in FIG. 3, the switching member 1 formed by fixing the mirror M11 and the mirror M12 is branched. It is detachably provided between the point Pa and the aperture stop AS1.
In the switching member 1, the mirror M11 to be inserted at the position of the branch point Pb and the mirror M12 that guides the emitted light beam from the mirror M11 to the aperture stop AS1 are fixed facing each other in parallel.
[0025]
According to these mirrors M11 and M12, when the switching member 1 is inserted (see FIG. 1), the first optical path R1 is set to be approximately Z-shaped.
By the way, if it is only for switching, the mirror M12 may be fixed without moving together with the mirror M11.
However, in this embodiment, the mirror M12 is actively moved as the switching member 1 together with the mirror M11.
[0026]
Thus, if they are moved together in a state where they are fixed in parallel in advance, as shown in FIG. 4, even if the entire posture and position of the switching member 1 are slightly shifted (for example, from the state indicated by the dotted line to the state indicated by the solid line). Even if a deviation occurs, the deflection angle at the mirror M11 and the deflection angle at the mirror M12 are in a complex angle relationship, so that the incident angle with respect to the aperture stop AS1 is maintained.
[0027]
At this time, the incident position with respect to the aperture stop AS1 may be shifted in a direction perpendicular to the optical axis. However, regarding the influence of the shift on the emitted light beam of the aperture stop AS1, the
[0028]
Therefore, the light beam emitted from the aperture stop AS1 (and thus the illumination state of the test object O) is maintained even if a slight deviation occurs in the overall posture and position of the switching member 1.
Of the mirrors M21 and M22 for setting the second optical path R2, the mirror M22 to be arranged at the confluence Pb is unnecessary when the first optical path R1 is set, so that it can be inserted and removed. Preferably it is.
[0029]
Moreover, the
As described above, since the diameter of the aperture stop AS2 in the second optical path R2 is larger than the diameter of the aperture stop AS1 in the first optical path R1, the state shown in FIG. 3 (the second optical path R2 is set). The light beam emitted from the aperture stop AS2 at the time is maintained in a desired state even if the position and posture of the mirror M22 are slightly deviated, and the illumination state of the test object O is also maintained in a desired state. Be drunk.
[0030]
Therefore, in the present embodiment, the desired two types of illumination can be accurately set without providing a strong guide mechanism or stage or a fine feed device on the switching member 1 (that is, simple and easy). The lighting state can be switched accurately.)
Note that the switching of the switching member 1 may be performed manually in addition to the actuator. In any case, the switching member 1 is preferably provided with a guide mechanism so that its moving direction and stop position are determined.
[0031]
Further, the moving direction at the time of switching of the switching member 1, the shape of the switching member 1, the guide mechanism, and the like are selected so as not to disturb the first optical path R1 and the second optical path R2. According to FIG. 1 and FIG. 3, the movement direction is represented as the vertical direction of the paper surface, but it goes without saying that the front and back direction of the paper surface may be used.
[0032]
[Second Embodiment]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the present embodiment, an illumination device mounted on a scanning microscope capable of switching between confocal observation and bright field observation will be described. Here, only differences from the first embodiment will be described.
[0033]
5 and 6 are configuration diagrams of the illumination device of the present embodiment. The difference between FIG. 5 and FIG. 6 is the difference in the illumination state.
As shown in FIGS. 5 and 6, the
[0034]
Note that the
The
[0035]
In connection with this, in the illuminating
Similarly to the illuminating
[0036]
However, in the present embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, in order to make the illumination area variable, the first optical path R <b> 1 and the second optical path R <b> 2 branch midway between the
Of the non-common optical paths from the branch point Pa to the confluence Pb, the field stop FS1 having a smaller diameter is fixedly disposed toward the first optical path R1, and the diameter of the field stop FS1 is increased toward the second optical path R2. The larger field stop FS2 is fixedly arranged.
[0037]
The field stop FS1 is a pinhole plate for confocal observation (a plurality of pinholes are formed), and limits the illumination area of the test object O to a part.
The diameter of the field stop FS2 is sufficiently large, and the illumination area of the test object O is set to a size necessary for normal bright field observation.
Further, the optical path length of the first optical path R1 (the optical distance composed of the refractive index of the medium and the geometric distance) and the optical path length of the second optical path R2 are the same.
[0038]
Further, the field stop FS1 and the field stop FS2 are both arranged at a position conjugate with the test object O (and the light receiving surface I). Each pinhole formed in the field stop FS1 corresponds to each light receiving portion of a TDI sensor (not shown) disposed on the light receiving surface I.
Of these, at least the field stop FS1 has a high accuracy required for its alignment, and is therefore accurately positioned with respect to the optical axis of the
[0039]
By the way, also in this embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, the incident optical path to the branch point Pa of the first optical path R1 and the second optical path R2 and the second optical path R1 of the second optical path R1. The exit optical path from the junction Pb with the optical path R2 is on parallel lines that are separated from each other.
Therefore, as in the first embodiment, at least the mirrors M11 and M12 for setting the first optical path R1 and the mirrors M21 and M22 for setting the second optical path R2 are used (hereinafter referred to as four mirrors). Explain the case where is used.)
[0040]
The relationship between the mirrors M11, M12, M21, and M22 and the field stop FS1 and the field stop FS2 is the same as the relationship between the mirrors M11, M12, M21, and M22, the aperture stop AS1, and the aperture stop AS2 in the first embodiment. .
[0041]
Also in this embodiment, the mirrors M11 and M12 are fixed so as to be accurately parallel for switching between the first optical path R1 shown in FIG. 5 and the second optical path R2 shown in FIG. A switching member 2 that can be inserted and removed is used.
According to the switching member 2, as with the switching member 1 of the first embodiment, the incident angle with respect to the field stop FS1 is maintained even if a slight shift occurs in the overall posture and position of the switching member 2.
[0042]
Further, there is a possibility that the incident position with respect to the field stop FS1 is shifted in a direction perpendicular to the optical axis, but regarding the influence of the shift on the emitted light beam of the field stop FS1, the light beam incident on the position of the field stop FS1 is sufficient. As long as the
Therefore, the emitted light beam from the field stop FS1 (and thus the illumination state of the test object O) is maintained even if a slight deviation occurs in the overall posture and position of the switching member 2.
[0043]
Further, since the mirror M22 to be arranged at the junction Pb is not necessary when the first optical path R1 is set, it is preferable that the mirror M22 can be inserted and removed, and the switching member 2 is inserted as in the first embodiment. It is preferably connected (fixed) to the switching member 2 so as to be detached / inserted in conjunction with the withdrawal.
Further, as described above, the diameter of the field stop FS2 in the second optical path R2 is larger than the diameter of the field stop FS1 in the first optical path R1, and therefore the state shown in FIG. 6 (the second optical path R2 is set). The light beam emitted from the field stop FS2 at the time of the measurement is maintained in a desired state even if there is a slight deviation in the position and posture of the mirror M22, and the illumination state of the test object O is also maintained in the desired state. Be drunk.
[0044]
Therefore, according to the present embodiment, the illumination state can be easily and accurately switched by the switching member 2 as in the first embodiment.
The switching of the switching member 2 may be performed manually in addition to the actuator. In any case, the switching member 2 is preferably provided with a guide mechanism so that its moving direction and stop position are determined.
[0045]
In addition, the moving direction at the time of switching of the switching member 2, the shape of the switching member 2, the guide mechanism, and the like are selected so as not to disturb the first optical path R1 and the second optical path R2. According to FIGS. 5 and 6, the movement direction is represented as the vertical direction of the paper surface, but it goes without saying that the front and back direction of the paper surface may be used.
[Others]
In each of the above embodiments, the two mirrors M11 and M12 are used as the switching member, but a prism having two reflecting surfaces may be used. Since the refractive index of the prism is different even at the same geometric distance as that of air, the optical path length is adjusted so that the optical distance of the second optical path R2 is the same as that of the first optical path R1. Adjustment such as inserting a transparent member (glass or the like) is necessary.
[0046]
In each of the above embodiments, two reflecting surfaces (mirrors M11 and M12) are used as the switching member. However, if the reflecting member is composed of a pair of parallel reflecting surfaces fixed to each other, four or six are used. The number of the first optical path R1 may be made into a plurality of continuous Z-shapes (sawtooth shapes) by using other even number of reflecting surfaces such as. In either case, since the first deflection angle and the last deflection angle are in a complex angle relationship, the same effect as in the above embodiment can be obtained (however, it is preferable to use two sheets because the number of parts is small). Needless to say.)
[0047]
In each of the above embodiments, the case where the optical element that is used for a microscope and is fixedly arranged in the first optical path R1 is a diaphragm has been described. However, an illumination device mounted on an optical device other than a microscope, The present invention is also applicable when the optical element fixed to one optical path R1 is other than the stop.
In each of the above embodiments, the optical element fixedly arranged in the second optical path R2 is a diaphragm having a large diameter. However, any optical element may be used as long as the accuracy required for alignment is low. Needless to say, nothing need be arranged in the second optical path R2.
[0048]
In each of the above embodiments, the mirror M22 that can be inserted into and removed from the junction Pb is used. However, if the loss of the light amount can be ignored, both the first optical path R1 and the second optical path R2 are set. A possible fixed half mirror may be used instead. However, in a general lighting device, a mirror that can be inserted / removed is preferable because it is desired to avoid a loss of light amount as much as possible.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an illumination device and a microscope illumination device capable of easily and accurately switching the illumination state are realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a lighting device according to a first embodiment (when a first optical path R1 is set).
FIG. 2 is a schematic view of an optical path in the illumination device.
FIG. 3 is a configuration diagram of the illumination device according to the first embodiment (when the second optical path R2 is set).
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between mirrors M11 and M12 and an optical path.
FIG. 5 is a configuration diagram of the illumination device according to the second embodiment (when the first optical path R1 is set).
FIG. 6 is a configuration diagram of the illumination device according to the second embodiment (when the second optical path R2 is set).
[Explanation of symbols]
1, 2, switching member M11, M12, M21,
Pa Branch point Pb Junction point
Claims (3)
前記第1の光路が前記第2の光路から分岐する分岐点へ入射する入射光路と、前記第1の光路が前記第2の光路に合流する合流点から射出する射出光路とは、互いに離れた平行線上にあり、
前記分岐点と前記合流点との間に形成された前記第1の光路には、非可動式の光学素子が配置され、
前記分岐点と前記光学素子との間に、挿脱可能であり、かつその挿入/離脱に応じて前記第1の光路/前記第2の光路を選択的に設定する切り替え部材を備え、
前記切り替え部材は、
互いに固定された対面する一対の平行な反射面からなり、それら反射面における反射により概略Z字状の前記第1の光路を形成するものであり、
前記光学素子は、径の大きさが不変の開口又は視野絞りである
ことを特徴とする顕微鏡照明装置。In order to switch the illumination state of the illuminated surface between the light source and the illuminated surface, the first optical path and the second optical path are arranged to be switchable,
An incident optical path where the first optical path is incident on a branch point branched from the second optical path and an outgoing optical path which is emitted from a confluence where the first optical path merges with the second optical path are separated from each other. On parallel lines,
A non-movable optical element is disposed in the first optical path formed between the branch point and the junction point,
A switching member that is detachable between the branch point and the optical element and that selectively sets the first optical path / second optical path according to the insertion / removal thereof,
The switching member is
Fixed facing a pair of parallel reflecting surfaces each other state, and are not to form the first optical path roughly Z shape by reflection in their reflective surfaces,
The microscope illumination apparatus , wherein the optical element is an aperture or a field stop having a constant diameter .
前記光学素子は、ピンホール板である
ことを特徴とする顕微鏡照明装置。The microscope illumination apparatus according to claim 1 ,
The optical illumination device is a pinhole plate.
前記第2の光路の前記第1の光路との非共通光路に、前記絞りよりも広い径を有した絞りが配置される
ことを特徴とする顕微鏡照明装置。The microscope illumination apparatus according to claim 1 or 2 ,
A microscope illumination device, wherein a diaphragm having a diameter wider than that of the diaphragm is disposed in a non-common optical path of the second optical path with the first optical path.
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