JPH09179033A - Observation device - Google Patents

Observation device

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JPH09179033A
JPH09179033A JP7332933A JP33293395A JPH09179033A JP H09179033 A JPH09179033 A JP H09179033A JP 7332933 A JP7332933 A JP 7332933A JP 33293395 A JP33293395 A JP 33293395A JP H09179033 A JPH09179033 A JP H09179033A
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illumination
light
substrate
optical system
inspected
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Masanori Kato
正紀 加藤
Tadashi Nagayama
匡 長山
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  • Lenses (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the observation device equipped with a transmission lighting system which has simple constitution and is easily assembled and adjusted. SOLUTION: Illumination light ILC emitted by the light emission part in a ring-zone shape at the projection opening 2C of an optical fiber bundle IC provides critical lighting for a luminous flux passing area 23 in a ring-zone shape at the periphery of a body 9 to be inspected on the inspected surface HP of a light-transmissive substrate 8 through a relay lens 21, a half-mirror 12, an aperture stop 11, and a 1st objective 10. The illumination light ILC transmitted through the substrate 8 from the luminous flux passing area 23 while converged by a reflection type condenser lens 22 is reflected by a reflection surface 22a, and then converged again by the reflection type condenser lens 22 and transmitted through the substrate 8 to uniformly light up an inspected area inside the luminous flux passing area 23 on the inspected surface HP.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、所定の基板に形成
された被検物の観察を行うための観察装置に関し、特に
透過照明で被検物の観察を行う顕微鏡、半導体素子等を
製造するための投影露光装置でマスクの位置検出を行う
ためのアライメント顕微鏡、又は液晶表示素子製造用の
プロキシミティ方式の露光装置でマスクとガラス基板と
の位置合わせを行うためのアライメント顕微鏡等に使用
して好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an observing apparatus for observing an object formed on a predetermined substrate, and in particular, for manufacturing a microscope, a semiconductor element, etc. for observing an object with transmitted illumination. It is used for an alignment microscope for detecting the position of a mask with a projection exposure apparatus for, or for an alignment microscope for aligning the mask and the glass substrate with a proximity type exposure apparatus for manufacturing liquid crystal display elements. It is suitable.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、所定の基板上に形成された被
検物を観察又は検出するために、落射照明又は透過照明
でその被検物を照明してその被検物の像を形成する顕微
鏡等の観察装置が使用されている。この場合、落射照明
と透過照明とは被検物若しくは基板の種類、又はその観
察装置の用途により使い分けをしている。例えば、半導
体素子等を製造する際に使用される投影露光装置(ステ
ッパー等)で、マスクとしてのレチクルに形成されたア
ライメントマークの位置検出を行うためのアライメント
顕微鏡、又は液晶表示素子製造用の投影露光装置で感光
基板としてのガラス基板に形成されたアライメントマー
クの位置検出を行うためのアライメント顕微鏡には、透
過照明系と落射照明系との双方又はその一方が装備され
ている。一方、半導体ウエハのように可視光に対して不
透明な基板に形成されたアライメントマークの検出を行
うためのアライメント顕微鏡には、落射照明系のみが装
備されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to observe or detect an object formed on a predetermined substrate, the object is illuminated by epi-illumination or transmitted illumination to form an image of the object. An observation device such as a microscope is used. In this case, epi-illumination and transmitted illumination are used differently depending on the type of the object to be inspected or the substrate or the application of the observation device. For example, in a projection exposure apparatus (stepper or the like) used when manufacturing a semiconductor device or the like, an alignment microscope for detecting the position of an alignment mark formed on a reticle as a mask, or a projection for manufacturing a liquid crystal display device. An alignment microscope for detecting the position of an alignment mark formed on a glass substrate as a photosensitive substrate by an exposure device is equipped with a transmission illumination system and / or an epi-illumination system. On the other hand, an alignment microscope for detecting an alignment mark formed on a substrate that is opaque to visible light, such as a semiconductor wafer, is equipped only with an epi-illumination system.

【0003】また、例えば液晶表示素子製造用のプロキ
シミティ方式の露光装置では、マスクとガラス基板との
位置合わせを行う際に、例えばガラス基板上の不透明膜
の層の位置合わせを行う場合には落射照明系を用い、ガ
ラス基板上の半透明膜又は透明膜の層(ITO層、カラ
ーフィルタ層、ブラックマトリックス層等)の位置合わ
せを行う場合には透過照明系を用いるといった切り換え
を行う必要がある。そこで、そのようなプロキシミティ
方式の露光装置では、落射照明系と透過照明系との両方
を有するアライメント顕微鏡が備えられている。
Further, for example, in a proximity type exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display element, when the mask and the glass substrate are aligned, for example, when the layer of the opaque film on the glass substrate is aligned. When the epi-illumination system is used and the positions of the semitransparent film or the transparent film layer (ITO layer, color filter layer, black matrix layer, etc.) on the glass substrate are aligned, it is necessary to perform switching such as using the transillumination system. is there. Therefore, such a proximity type exposure apparatus is provided with an alignment microscope having both an epi-illumination system and a transmitted illumination system.

【0004】図5は、従来の透過照明系、及び落射照明
系の両方を備えた顕微鏡を示し、この図5において、不
図示の光源からの照明光は、光ファイバ束1A及び1B
によってそれぞれ透過照明系及び落射照明系に分岐され
る。先ず、透過照明系において、光ファイバ束1Aの射
出口2Aから射出された照明光ILAは、第1リレーレ
ンズ3A、視野絞り4、第2リレーレンズ3B、光路折
り曲げ用のミラー5、開口絞り6、及びコンデンサレン
ズ7を介して、光透過性の基板8上の被検物9を透過照
明する。被検物9を含む照明領域は、視野絞り4によっ
て制限され、透過照明系の開口数(N.A.)は開口絞り6、
又は射出口2Aの発光部(2次光源)の大きさによって
制限されている。
FIG. 5 shows a microscope equipped with both a conventional transillumination system and an epi-illumination system. In FIG. 5, the illumination light from a light source (not shown) is the optical fiber bundles 1A and 1B.
Are branched into a transmission illumination system and an epi-illumination system, respectively. First, in the transmissive illumination system, the illumination light ILA emitted from the emission port 2A of the optical fiber bundle 1A includes the first relay lens 3A, the field stop 4, the second relay lens 3B, the optical path bending mirror 5, and the aperture stop 6. , And the condenser lens 7 to illuminate the test object 9 on the light-transmissive substrate 8 through transmission illumination. The illumination area including the inspection object 9 is limited by the field stop 4, and the numerical aperture (NA) of the transillumination system is the aperture stop 6.
Alternatively, it is limited by the size of the light emitting portion (secondary light source) of the emission port 2A.

【0005】また、射出口2Aの射出面と被検物9が形
成されている面(被検面)とは光学的にフーリエ変換の
関係にある、即ちその射出面の発光部(2次光源)の像
がコンデンサレンズ7の前側焦点面に形成されて、所謂
ケーラー照明となっている。そして、被検物9からの照
明光は、第1対物レンズ10、開口絞り11、ハーフミ
ラー12、及び第2対物レンズ13を介して、2次元C
CDよりなる撮像素子14の撮像面に被検物9の像を形
成する。
Further, the exit surface of the exit port 2A and the surface on which the test object 9 is formed (test surface) have an optical Fourier transform relationship, that is, a light emitting portion (secondary light source) on the exit surface. The image of () is formed on the front focal plane of the condenser lens 7 to form so-called Koehler illumination. Then, the illumination light from the inspection object 9 passes through the first objective lens 10, the aperture stop 11, the half mirror 12, and the second objective lens 13 to generate a two-dimensional C
An image of the test object 9 is formed on the image pickup surface of the image pickup device 14 made of a CD.

【0006】一方、落射照明系において、光ファイバ束
1Bの射出口2Bから射出された照明光ILBは、リレ
ーレンズ15、視野絞り16、及びコンデンサレンズ1
7を介してハーフミラー12に達し、ハーフミラー12
で反射された照明光ILBが開口絞り11、及び第1対
物レンズ10を経て基板8上の被検物9を落射照明す
る。この際の照明領域は、視野絞り16によって制限さ
れ、落射照明系の開口数は開口絞り11、又は射出口2
Bの発光部(2次光源)の大きさによって制限されてい
る。この落射照明系においても、射出口2Bの射出面と
被検面とは光学的にフーリエ変換の関係にあり、ケーラ
ー照明となっている。そして、観察時には、被検物9が
光透過性の基板8に形成されている場合には、例えば透
過照明系を使用し、被検物9が形成されている基板が不
透明である場合には、落射照明系を使用するというよう
に、両照明系を切り換えて使用していた。
On the other hand, in the epi-illumination system, the illumination light ILB emitted from the emission port 2B of the optical fiber bundle 1B is relay lens 15, field stop 16, and condenser lens 1.
Reach the half mirror 12 through 7, and then the half mirror 12
The illumination light ILB reflected by (1) passes through the aperture stop 11 and the first objective lens 10 and epi-illuminates the test object 9 on the substrate 8. The illumination area at this time is limited by the field stop 16, and the numerical aperture of the epi-illumination system is the aperture stop 11 or the exit port 2.
It is limited by the size of the B light emitting portion (secondary light source). In this epi-illumination system as well, the exit surface of the exit port 2B and the surface to be inspected are in an optical Fourier transform relationship, which is Koehler illumination. Then, at the time of observation, when the inspection object 9 is formed on the light-transmissive substrate 8, for example, a transmissive illumination system is used, and when the inspection object 9 is formed on an opaque substrate, The two illumination systems were switched and used, such as using the epi-illumination system.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
において、例えば透明基板上に形成されている被検物の
みを観察対象とする場合には、透過照明系のみを有する
顕微鏡が使用できる。しかしながら、透過照明系はその
透明基板を介して結像系と対向するように配置され、且
つ光ファイバ束等の光源からコンデンサレンズまでを含
む光学系であるため、顕微鏡が全体として大型化すると
いう不都合があった。更に、被検物を挟んで対向して配
置される結像系と透過照明系との光軸合わせ等の組立調
整にも時間を要していた。
In the prior art as described above, for example, when only an object to be inspected formed on a transparent substrate is to be observed, a microscope having only a transillumination system can be used. However, since the transillumination system is an optical system that is arranged so as to face the imaging system through the transparent substrate and includes a light source such as an optical fiber bundle and a condenser lens, the overall size of the microscope increases. There was an inconvenience. Further, it takes time to assemble and adjust the optical axis of the imaging system and the transillumination system, which are arranged to face each other with the object to be examined in between.

【0008】また、例えばプロキシミティ方式の露光装
置では、落射照明系と透過照明系との両方を有するアラ
イメント顕微鏡が使用されているが、この場合には結像
系側に落射照明系が付加されているため、更に顕微鏡が
大型化して、露光装置側に組み込む際に大きなスペース
が必要であるという不都合があった。更に、そのアライ
メント顕微鏡では、ガラス基板を支持する基板ステージ
の内部に光ファイバ束等を含む透過照明系が配置されて
いたが、このように基板ステージの内部で光ファイバ束
を引き回すのではステージ機構が複雑化すると共に、基
板ステージの位置決め精度にも悪影響を及ぼすという不
都合があった。
Further, for example, in a proximity type exposure apparatus, an alignment microscope having both an epi-illumination system and a transmissive illumination system is used. In this case, the epi-illumination system is added to the image forming system side. Therefore, there is a problem that the microscope is further enlarged and a large space is required when the microscope is incorporated in the exposure apparatus. Further, in the alignment microscope, a transmissive illumination system including an optical fiber bundle is arranged inside the substrate stage that supports the glass substrate. However, if the optical fiber bundle is routed inside the substrate stage in this way, a stage mechanism is used. However, there is a disadvantage that the positioning accuracy of the substrate stage is adversely affected as well as becoming complicated.

【0009】本発明は斯かる点に鑑み、簡単な構成で組
立調整が容易であり、被検物を透過照明してその像を形
成できる観察装置を提供することを第1の目的とする。
更に本発明は、簡単な構成で落射照明と透過照明との何
れの方式でも被検物を照明してその像を形成できる観察
装置を提供することを第2の目的とする。
In view of the above problems, it is a first object of the present invention to provide an observing device which has a simple structure, is easy to assemble and adjust, and which is capable of transmitting and illuminating a test object to form an image thereof.
A second object of the present invention is to provide an observing device which can illuminate an object to be examined and form an image thereof by either epi-illumination or transmitted illumination with a simple structure.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明による観察装置
は、例えば図1及び図2に示すように、光透過性の基板
(8)に支持された被検物(9)を照明する照明光学系
と、その被検物からの照明光を集光する対物レンズ(1
0)を含み、その被検物の像を形成する結像光学系(1
0,13)と、を有する観察装置において、その照明光
学系は、照明光で対物レンズ(10)側から基板(8)
上の被検領域外の光束通過領域(23)を照明する第1
照明光学系(1C,2C,21,12,10)と、基板
(8)に関して対物レンズ(10)に対向して配置され
た反射部材(22a;26)を含み、その被検領域外の
光束通過領域(23)を通過した照明光を反射してその
被検領域に集光する第2照明光学系(22;24)と、
を備えたものである。
As shown in FIGS. 1 and 2, for example, an observation apparatus according to the present invention is an illumination optical system for illuminating an object (9) supported on a light-transmissive substrate (8). System and an objective lens (1 that collects the illumination light from the test object
0) to form an image of the object to be inspected (1)
0, 13), and the illumination optical system is such that the illumination optical system uses the illumination light from the side of the objective lens (10) to the substrate (8).
First for illuminating the light flux passing area (23) outside the upper test area
An illumination optical system (1C, 2C, 21, 12, 10) and a light flux including a reflection member (22a; 26) arranged so as to face the objective lens (10) with respect to the substrate (8), and which is outside the region to be inspected. A second illumination optical system (22; 24) that reflects the illumination light that has passed through the passage area (23) and focuses it on the test area;
It is provided with.

【0011】斯かる本発明によれば、その第1照明光学
系は従来の落射照明系のように対物レンズ(10)側か
ら、光透過性の基板(8)上を照明するが、この際に被
検物(9)を含む所定の被検領域外の光束通過領域(2
3)を照明する。そして、光束通過領域(23)を通過
した照明光が反射部材(22a;26)を含む簡単な構
成の第2照明光学系(22;24)で反射されてその被
検領域に集光される。その第1照明光学系は従来の落射
照明系と同様に調整でき、第2照明光学系(22;2
4)は光束通過領域(23)からの光束をその被検領域
に導くように調整すればよいため、組立調整は容易であ
る。
According to the present invention, the first illumination optical system illuminates the light transmissive substrate (8) from the objective lens (10) side like the conventional epi-illumination system. A light flux passing area (2) outside a predetermined test area including the test object (9)
Illuminate 3). Then, the illumination light that has passed through the light flux passage area (23) is reflected by the second illumination optical system (22; 24) having a simple structure including the reflection member (22a; 26) and is condensed on the inspection area. . The first illumination optical system can be adjusted in the same manner as the conventional epi-illumination system, and the second illumination optical system (22; 2
4) is adjusted so that the light flux from the light flux passage area (23) is guided to the test area, the assembly and adjustment are easy.

【0012】この場合、その第1照明光学系からの照明
光は対物レンズ(10)を通過してもよいが(明視野照
明)、対物レンズ(10)の外側を通過して基板(8)
に向かってもよい(暗視野照明)。また、その光透過性
の基板(8)上のその被検領域外の光束通過領域(2
3)の形状は輪帯状であることが望ましい。その輪帯状
の光束通過領域(23)を通過した照明光をその第2照
明光学系で反射集光することによって、その被検領域が
等方的に均一に透過照明される。
In this case, although the illumination light from the first illumination optical system may pass through the objective lens (10) (bright field illumination), it passes through the outside of the objective lens (10) and the substrate (8).
You may turn to (dark field illumination). In addition, a light flux passing area (2) outside the test area on the light transmissive substrate (8).
The shape of 3) is preferably annular. The second illumination optical system reflects and collects the illumination light that has passed through the ring-shaped light flux passage region (23), so that the subject region is isotropically and uniformly transmitted and illuminated.

【0013】また、基板(8)上のその被検領域は第2
照明光学系(22;24)の前側焦点面と実質的に同一
の面上に配置されることが望ましい。この際に、その第
1照明光学系によって光束通過領域(23)に光源像を
形成して臨界照明としておくことによって、その被検領
域はほぼ所謂ケーラー照明で照明される。更に、例えば
図3に示すように、所定形状の光源(2Da)を有し、
この光源からの照明光で対物レンズ(10)側から基板
(8)上のその被検領域を落射照明する第3照明光学系
(1D,2D,27,21,12,10)を設け、その
第1照明光学系の光学部材とその第3照明光学系の光学
部材との少なくとも一部(21,10)を共通化するこ
とが望ましい。斯かる本発明によれば、その第1照明光
学系及び第2照明光学系より透過照明系が構成され、そ
の第3照明光学系が落射照明系となり、落射照明系と透
過照明系との一部の光学部材が共通化されている。
The area to be detected on the substrate (8) is the second area.
It is desirable that the illumination optical system (22; 24) is arranged on the same plane as the front focal plane. At this time, a light source image is formed in the light flux passing region (23) by the first illumination optical system and is set as critical illumination, so that the subject region is illuminated by so-called Koehler illumination. Further, as shown in FIG. 3, for example, a light source (2 Da) having a predetermined shape is provided,
A third illumination optical system (1D, 2D, 27, 21, 12, 10) is provided for epi-illuminating the test area on the substrate (8) from the objective lens (10) side with illumination light from this light source. It is desirable to share at least a part (21, 10) of the optical member of the first illumination optical system and the optical member of the third illumination optical system. According to the present invention, the first illumination optical system and the second illumination optical system constitute a transmissive illumination system, and the third illumination optical system serves as an epi-illumination system, which is one of the epi-illumination system and the transmissive illumination system. The optical members of the section are commonly used.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明による観察装置の第
1の実施の形態につき図1を参照して説明する。本例は
透過照明で被検物の観察を行う顕微鏡に本発明を適用し
たものであり、図1において図5に対応する部分には同
一符号を付してその詳細説明を省略する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A first embodiment of an observation apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIG. In this example, the present invention is applied to a microscope for observing an object to be inspected with transmitted illumination, and in FIG. 1, parts corresponding to those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

【0015】図1(a)は、本例の顕微鏡を示し、この
図1(a)において、不図示の光源からの照明光を光フ
ァイバ束1C及び射出口2Cを介して所定の位置に導
く。光ファイバ束1Cは、多数の光ファイバをランダム
に束ねたものであり、射出口2Cの射出面HCでの発光
部を2次光源とみなすことができる。図1(b)に示す
ように、その射出口2Cの発光部2Caは輪帯状であ
る。なお、被検物によっては、その発光部2Caを例え
ば矩形の枠状等としてもよい。
FIG. 1A shows a microscope of this example, and in FIG. 1A, illumination light from a light source (not shown) is guided to a predetermined position through an optical fiber bundle 1C and an emission port 2C. . The optical fiber bundle 1C is a bundle of a large number of optical fibers that are randomly bundled, and the light emitting portion on the exit surface HC of the exit port 2C can be regarded as a secondary light source. As shown in FIG. 1B, the light emitting portion 2Ca of the emission port 2C has an annular shape. Depending on the object to be inspected, the light emitting portion 2Ca may have, for example, a rectangular frame shape.

【0016】その輪帯状の発光部から射出された照明光
ILCは、光軸AX2に沿ってリレーレンズ21を経て
ハーフミラー12に至り、ハーフミラー12で反射され
た照明光ILCは、光軸AX1に沿って開口絞り11、
及び第1対物レンズ10を介して光透過性の基板8の表
面の被検物9の周囲の輪帯状の光束通過領域23を落射
照明する。この場合、照明光ILCの射出面HCと、基
板8の被検面(ここでは表面)HPとは共役であり、被
検物9の周囲の光束通過領域23は、射出面HCに形成
されている輪帯状の発光部(2次光源)2Caの共役像
となっている。即ち、光束通過領域23は照明光ILC
によって臨界照明されている。
The illumination light ILC emitted from the ring-shaped light emitting portion reaches the half mirror 12 via the relay lens 21 along the optical axis AX2, and the illumination light ILC reflected by the half mirror 12 has the optical axis AX1. Along the aperture stop 11,
Further, via the first objective lens 10, the annular light flux passage area 23 around the object 9 on the surface of the light transmissive substrate 8 is epi-illuminated. In this case, the exit surface HC of the illumination light ILC and the test surface (here, the surface) HP of the substrate 8 are conjugate, and the light flux passing region 23 around the test object 9 is formed on the exit surface HC. It is a conjugate image of the ring-shaped light emitting portion (secondary light source) 2Ca. That is, the light flux passage area 23 is illuminated by the illumination light ILC.
Critically illuminated by.

【0017】本例では、基板8を挟んで第1対物レンズ
10と対向するように、反射型コンデンサレンズ22が
配置されている。この反射型コンデンサレンズ22は、
基板8側に凸面を向けた正の屈折力を有する平凸レンズ
からなり、基板8と反対側の平面部を反射面22aとし
たものである。また、反射型コンデンサレンズ22の前
側焦点面と後側焦点面とは一致し、その前側焦点面が被
検面HP上にくるように反射型コンデンサレンズ22の
位置が設定されている。
In this example, the reflective condenser lens 22 is arranged so as to face the first objective lens 10 with the substrate 8 interposed therebetween. This reflective condenser lens 22 is
It is composed of a plano-convex lens having a positive refractive power with the convex surface facing the substrate 8 side, and the plane portion on the opposite side of the substrate 8 is the reflecting surface 22a. The position of the reflective condenser lens 22 is set so that the front focal plane and the rear focal plane of the reflective condenser lens 22 coincide with each other and the front focal plane of the reflective condenser lens 22 is on the test surface HP.

【0018】そして、被検面HP上の輪帯状の光束通過
領域23から基板8を透過した照明光ILCは、反射型
コンデンサレンズ22によって集光されつつ反射面22
aで反射された後、更に反射型コンデンサレンズ22で
集光されて基板8を透過して、被検面HP上の光束通過
領域23の内側の円形の被検領域(観察視野)を均一な
照度分布で照明する。この場合、被検面HPは反射型コ
ンデンサレンズ22の前側焦点面で且つ後側焦点面でも
あるため、その観察視野は輪帯状の光束通過領域23と
光学的にフーリエ変換の関係にあり、所謂輪帯のケーラ
ー照明が行われている。
The illumination light ILC that has passed through the substrate 8 from the annular light flux passage area 23 on the surface HP to be inspected is condensed by the reflective condenser lens 22 and is reflected on the reflective surface 22.
After being reflected by a, it is further condensed by the reflective condenser lens 22 and transmitted through the substrate 8 to make the circular test area (observation field of view) inside the light flux passing area 23 on the test surface HP uniform. Illuminate with illuminance distribution. In this case, since the surface HP to be inspected is both the front focal plane and the rear focal plane of the reflective condenser lens 22, its observation field of view has an optical Fourier transform relationship with the annular light flux passage area 23, which is so-called. Ring-shaped Koehler lighting is used.

【0019】その観察視野内にある被検物9からの照明
光ILCは、光軸AX1に沿って第1対物レンズ10、
開口絞り11、ハーフミラー12、及び第2対物レンズ
13を介して撮像素子14の撮像面に被検物9の像を形
成する。そして、撮像素子14からの撮像信号を不図示
の信号処理装置で画像処理することによって、被検物9
の観察、又は位置検出が行われる。
Illumination light ILC from the object 9 in the observation field of view is irradiated by the first objective lens 10 along the optical axis AX1.
An image of the test object 9 is formed on the image pickup surface of the image pickup device 14 via the aperture stop 11, the half mirror 12, and the second objective lens 13. Then, the image pickup signal from the image pickup device 14 is image-processed by a signal processing device (not shown), and
Is observed or the position is detected.

【0020】このように本例によれば、光ファイバ束1
C、射出口2C、リレーレンズ21、ハーフミラー1
2、及び第1対物レンズ10よりなる第1照明光学系で
本来の観察視野(被検領域)の周囲の光束通過領域23
を落射照明し、その光束通過領域23を通過した照明光
を、反射型コンデンサレンズ22よりなる第2照明光学
系で反射集光してその観察視野を透過照明している。従
って、従来の透過照明系を備えた顕微鏡と比べて、顕微
鏡の構成が簡略化され、且つ反射型コンデンサレンズ2
2の調整は光束通過領域23を通過した照明光を所望の
観察視野に向けるようにするだけでよいため、光学系の
組立調整も容易である。また、基板8に関して第1対物
レンズ10と対向する側の構成が反射型コンデンサレン
ズ22のみで簡略であり、更に光ファイバ束等を含まな
いため、特に露光装置や検査装置等の各種機器への組み
込みが極めて容易となっている。
Thus, according to this example, the optical fiber bundle 1
C, exit 2C, relay lens 21, half mirror 1
2 and the first illumination optical system including the first objective lens 10, the luminous flux passage area 23 around the original observation field (inspection area).
The illumination light that has passed through the light flux passage area 23 is reflected and condensed by the second illumination optical system including the reflection type condenser lens 22, and the observation visual field is transmitted and illuminated. Therefore, the structure of the microscope is simplified and the reflective condenser lens 2 is used as compared with a conventional microscope having a transmitted illumination system.
The adjustment 2 is only required to direct the illumination light that has passed through the light flux passage area 23 to a desired observation field of view, so that the assembly and adjustment of the optical system is easy. Further, since the configuration of the side of the substrate 8 facing the first objective lens 10 is simple with only the reflective condenser lens 22 and does not include an optical fiber bundle or the like, it is particularly suitable for various devices such as an exposure device and an inspection device. It is extremely easy to incorporate.

【0021】なお、図1の例では構成を最も簡略化する
ために、照明光ILCの射出面HCの共役面(光束通過
領域23)と被検面HPと反射型コンデンサレンズ22
の前側焦点面とは同一面上になるように構成され、更に
被検面HPと反射型コンデンサレンズ22の後側焦点面
とが同一になるように構成されている。しかしながら、
単に透過照明のみで被検物9を照明すればよい場合に
は、第1対物レンズ10側から基板8に向かう照明光I
LCが被検物9を含む所望の観察視野(被検領域)を照
明しないように設定すればよい。また、その観察視野を
単に均一な照度分布で照明したい場合には、照明光IL
Cの射出面HCの像(光源像)を反射型コンデンサレン
ズ22の前側焦点面にほぼ一致させてほぼケーラー照明
とするだけでよい。
In the example of FIG. 1, in order to simplify the structure most, the conjugate surface (light flux passage area 23) of the exit surface HC of the illumination light ILC, the test surface HP, and the reflective condenser lens 22.
The front focal plane is located on the same plane, and the surface HP to be tested and the rear focal plane of the reflective condenser lens 22 are located on the same plane. However,
In the case where it is sufficient to illuminate the test object 9 only with the transmissive illumination, the illumination light I directed from the first objective lens 10 side to the substrate 8 is used.
It may be set so that the LC does not illuminate a desired observation visual field (test area) including the test object 9. Further, when it is desired to simply illuminate the observation visual field with a uniform illuminance distribution, the illumination light IL
It suffices that the image (light source image) of the exit surface HC of C be substantially matched with the front focal plane of the reflection type condenser lens 22 to be almost Koehler illumination.

【0022】また、図1の例では射出口2Cの射出面H
Cの発光部(光ファイバ束の断面形状)を輪帯状として
いたが、その発光部を円形として絞り等によって輪帯
状、又は矩形の枠状等に2次光源を制限してもよい。前
者の場合には射出面HCの光ファイバ束の断面形状によ
って照明系の開口数(N.A.)が制限され、後者の場合には
絞り等によって照明系の開口数が制限される。更に、図
1の例では明視野照明となっているが、射出口2Cの外
径を大きくしたり、又は反射型コンデンサレンズ22の
焦点距離を短くして、反射型コンデンサレンズ22から
の照明光ILCの0次光が第1対物レンズ10に入射し
ないようにして、実質的に暗視野照明としてもよい。
Further, in the example of FIG. 1, the exit surface H of the exit port 2C.
Although the light emitting portion of C (the cross-sectional shape of the optical fiber bundle) has a ring shape, the light emitting portion may have a circular shape and the secondary light source may be limited to a ring shape or a rectangular frame shape by a diaphragm or the like. In the former case, the numerical aperture (NA) of the illumination system is limited by the sectional shape of the optical fiber bundle on the exit surface HC, and in the latter case, the numerical aperture of the illumination system is limited by the diaphragm or the like. Further, although bright field illumination is used in the example of FIG. 1, the illumination light from the reflection type condenser lens 22 is increased by increasing the outer diameter of the exit 2C or shortening the focal length of the reflection type condenser lens 22. The dark field illumination may be substantially performed by preventing the 0th-order light of the ILC from entering the first objective lens 10.

【0023】次に、上述の第1の実施の形態の変形例に
つき図2を参照して説明する。この変形例は図1の第2
照明光学系としての反射型コンデンサレンズ22を2つ
の部材に分けたものであり、この図2において図1に対
応する部分には同一符号を付してその詳細説明を省略す
る。図2は本変形例の構成を示し、この図2において、
基板8を挟んで第1対物レンズ10と対向するように反
射集光光学系24が配置され、この反射集光光学系24
は、基板8に近い側から順に正の屈折力を有するコンデ
ンサレンズ25、及び入射する光束をランダムに散乱す
る粗い反射面を有する反射型拡散板26から構成されて
いる。そして、反射型拡散板26の粗い反射面がコンデ
ンサレンズ25の前側焦点面に位置し、基板8上で被検
物9が形成された被検面HPがコンデンサレンズ25の
後側焦点面となるように、コンデンサレンズ25及び反
射型拡散板26が位置決めされている。その他の構成は
図1の例と同様である。
Next, a modified example of the above-described first embodiment will be described with reference to FIG. This modification is the second of FIG.
The reflection type condenser lens 22 as the illumination optical system is divided into two members. In FIG. 2, the parts corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the detailed description thereof will be omitted. FIG. 2 shows the configuration of this modification. In FIG.
A reflection / focusing optical system 24 is arranged so as to face the first objective lens 10 with the substrate 8 interposed therebetween.
Is composed of a condenser lens 25 having a positive refracting power in order from the side closer to the substrate 8, and a reflection type diffusion plate 26 having a rough reflection surface that randomly scatters the incident light flux. The rough reflecting surface of the reflective diffuser plate 26 is located on the front focal plane of the condenser lens 25, and the test surface HP on the substrate 8 on which the test object 9 is formed becomes the rear focal surface of the condenser lens 25. As described above, the condenser lens 25 and the reflection type diffusion plate 26 are positioned. Other configurations are the same as those in the example of FIG.

【0024】図2において、光ファイバ束1Cの射出口
2Cから射出された照明光ILCは、リレーレンズ21
等を介して被検面HP上の被検物9の周囲の輪帯状の光
束通過領域23を臨界照明する。そして、光束通過領域
23から基板8を透過した照明光ILCは、コンデンサ
レンズ25により反射型拡散板26の反射面に集光さ
れ、反射型拡散板26の反射面の照射領域は、光ファイ
バをランダムに束ねた光ファイバ束と同様に疑似的な光
源像となる。その反射面の照射領域で拡散された照明光
ILCは、コンデンサレンズ25によって集光されて再
び基板8を透過して、被検物9を含む被検領域(観察視
野)を透過照明する。この場合、被検面HPはコンデン
サレンズ25によって反射型拡散板26の表面(疑似的
な光源像のある平面)と光学的にフーリエ変換の関係に
あるため、疑似的なケーラー照明が行われ、その観察視
野での照度分布の均一性は良好である。
In FIG. 2, the illumination light ILC emitted from the emission port 2C of the optical fiber bundle 1C is the relay lens 21.
The ring-shaped light flux passage area 23 around the object 9 to be inspected on the surface HP to be inspected is critically illuminated via the above. Then, the illumination light ILC transmitted from the light flux passage area 23 through the substrate 8 is condensed by the condenser lens 25 on the reflection surface of the reflection type diffusion plate 26, and the irradiation area of the reflection surface of the reflection type diffusion plate 26 is formed by an optical fiber. Similar to a randomly bundled optical fiber bundle, a pseudo light source image is obtained. The illumination light ILC diffused in the irradiation area of the reflection surface is condensed by the condenser lens 25, passes through the substrate 8 again, and illuminates the inspection area (observation field of view) including the inspection object 9 through the transmission. In this case, the surface HP to be inspected has an optical Fourier transform relationship with the surface of the reflective diffuser plate 26 (a plane having a pseudo light source image) by the condenser lens 25, so that pseudo Koehler illumination is performed, The uniformity of the illuminance distribution in the observation visual field is good.

【0025】また、本変形例においても、光ファイバ束
1Cの射出口2Cの発光部(2次光源)の外径(若しく
は絞りを使用する場合にはその絞りの開口部の大き
さ)、又は反射型拡散板26の反射面の大きさによって
照明系の開口数を制限できる。更に、反射型拡散板26
の反射面の直前に絞り等を配置して、この絞り等によっ
て照明系の開口数を制限するようにしてもよい。
Also in this modification, the outer diameter of the light emitting portion (secondary light source) of the exit 2C of the optical fiber bundle 1C (or the size of the aperture of the diaphragm when using the diaphragm), or The numerical aperture of the illumination system can be limited by the size of the reflective surface of the reflective diffuser plate 26. Further, the reflection type diffusion plate 26
It is also possible to dispose a diaphragm or the like immediately before the reflecting surface of No. 2 and limit the numerical aperture of the illumination system by this diaphragm or the like.

【0026】次に、本発明の第2の実施の形態につき図
3を参照して説明する。本例は、第1の実施の形態に対
して更に落射照明系を付加したものであり、この図3に
おいて図1に対応する部分には同一符号を付してその詳
細説明を省略する。図3(a)は本例の顕微鏡を示し、
この図3(a)において、不図示の光源からの照明光
は、光ファイバ1C及び1Dを介してそれぞれ射出口2
C及び2Dに導かれている。図3(b)に示すように、
一方の射出口2Cの発光部(2次光源)2Caの形状は
輪帯状であり、図3(c)に示すように、他方の射出口
2Dの発光部(2次光源)2Daの形状は円形である。
そして、一方の射出口2Cから射出された照明光ILC
は、視野合成プリズム28に入射する。視野合成プリズ
ム28は、2つの射出口2C及び2Dからの照明光の光
量損失を小さくするために、2つの直角プリズムを斜辺
部で貼り合わせてその接合面の輪帯状の外縁部28aを
反射面として、円形の中央部28bを透過面としたもの
である。しかしながら、視野合成プリズム28の代わり
に、ハーフミラーやハーフプリズムを使用しても構わな
い。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this example, an epi-illumination system is further added to the first embodiment. In FIG. 3, parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. FIG. 3A shows the microscope of this example,
In FIG. 3A, the illumination light from a light source (not shown) is emitted through the optical fibers 1C and 1D, respectively, and the emission port 2 is emitted.
Guided by C and 2D. As shown in FIG.
The shape of the light emitting part (secondary light source) 2Ca of the one exit 2C is a ring shape, and as shown in FIG. 3C, the shape of the light emitting part (secondary light source) 2Da of the other exit 2D is circular. Is.
Then, the illumination light ILC emitted from one emission port 2C
Enters the field combining prism 28. The field-of-view synthesizing prism 28 is formed by bonding two right-angle prisms at their hypotenuses in order to reduce the light amount loss of the illumination light from the two exits 2C and 2D, and the ring-shaped outer edge 28a of the joint surface is a reflecting surface. The circular central portion 28b is used as the transmission surface. However, instead of the field-of-view synthesis prism 28, a half mirror or a half prism may be used.

【0027】その照明光ILCは、視野合成プリズム2
8の接合面の外縁部28aで反射された後、光軸AX2
に沿ってリレーレンズ21を経てハーフミラー12に至
り、ハーフミラー12で反射された照明光ILCは、開
口絞り11、及び第1対物レンズ10を介して、基板8
の被検面HP上の被検物9の周囲の輪帯状の光束通過領
域23に光源像を形成する。そして、光束通過領域23
から基板8を透過した照明光ILCは、反射型コンデン
サレンズ22によって反射及び集光された後、再び基板
8を透過して、被検面HP上の光束通過領域23の内側
の円形の被検領域(観察視野)をケーラ照明によって照
明する。
The illumination light ILC is used for the field combining prism 2.
After being reflected by the outer edge portion 28a of the joint surface of No. 8, the optical axis AX2
The illumination light ILC, which reaches the half mirror 12 via the relay lens 21 along the path, is transmitted through the aperture stop 11 and the first objective lens 10 to the substrate 8
A light source image is formed in the annular light flux passage area 23 around the object 9 on the surface HP to be inspected. Then, the light flux passage area 23
The illumination light ILC that has passed through the substrate 8 from is reflected and condensed by the reflective condenser lens 22, then passes through the substrate 8 again, and is a circular test object inside the light flux passage area 23 on the test surface HP. The area (viewing field) is illuminated by Koehler illumination.

【0028】他方の射出口2Dから射出された照明光I
LDは、リレーレンズ27を経て視野合成プリズム28
の接合面の円形の中央部28bを透過した後、光軸AX
2に沿ってリレーレンズ21を経てハーフミラー12に
至り、ハーフミラー12で反射された照明光ILDは、
開口絞り11、及び第1対物レンズ10を介して基板8
の被検面HP上の被検物9を含む円形の被検領域(観察
視野)を均一な照度分布で落射照明する。即ち、射出口
2Dの射出面HDと被検面HPとは光学的にフーリエ変
換の関係にあり、照明光ILDによって通常のケーラー
照明による落射照明が行われる。それ以外の構成は図1
の例と同様であり、被検物9の像が撮像素子14の撮像
面に形成される。
Illumination light I emitted from the other emission port 2D
The LD passes through the relay lens 27 and then the visual field combining prism 28.
After passing through the circular central portion 28b of the joining surface of the optical axis AX,
2 reaches the half mirror 12 via the relay lens 21 and the illumination light ILD reflected by the half mirror 12 is
The substrate 8 via the aperture stop 11 and the first objective lens 10.
The circular test area (observation field of view) including the test object 9 on the test surface HP is illuminated by epi-illumination with a uniform illuminance distribution. That is, the exit surface HD of the exit port 2D and the surface HP to be inspected have an optical Fourier transform relationship, and the epi-illumination by the normal Koehler illumination is performed by the illumination light ILD. The other configuration is shown in FIG.
The image of the test object 9 is formed on the image pickup surface of the image pickup device 14 in the same manner as in the above example.

【0029】このように本例では、光ファイバ束1C、
射出口2C、リレーレンズ21、ハーフミラー12、及
び第1対物レンズ10よりなる第1照明光学系と、反射
型コンデンサレンズ22よりなる第2照明光学系によっ
て透過照明系が構成され、光ファイバ束1D、射出口2
D、リレーレンズ27、リレーレンズ21、ハーフミラ
ー12、及び第1対物レンズ10よりなる第3照明光学
系によって落射照明系が構成されている。そして、透過
照明系と落射照明系とで、リレーレンズ21、ハーフミ
ラー12、及び第1対物レンズ10が共通化され、2つ
の照明光を合成するために1つの視野合成プリズム28
が使用されているため、従来のように透過照明系と落射
照明系とが完全に独立に構成されている場合と比べて、
全体の光学系の構成が簡略化されている。しかも、基板
8を挟んで第1対物レンズ10と対向する側に光ファイ
バ束等の光源を必要としないため、特に露光装置等への
組み込みが容易となっている。
Thus, in this example, the optical fiber bundle 1C,
A transmissive illumination system is configured by the first illumination optical system including the exit 2C, the relay lens 21, the half mirror 12, and the first objective lens 10, and the second illumination optical system including the reflective condenser lens 22. 1D, ejection port 2
A third illumination optical system including D, the relay lens 27, the relay lens 21, the half mirror 12, and the first objective lens 10 constitutes an epi-illumination system. Then, the relay lens 21, the half mirror 12, and the first objective lens 10 are shared by the transmissive illumination system and the epi-illumination system, and one visual field synthesizing prism 28 is used for synthesizing two illumination lights.
Is used, compared to the conventional case where the transillumination system and the epi-illumination system are configured completely independently,
The structure of the entire optical system is simplified. Moreover, since it is not necessary to provide a light source such as an optical fiber bundle on the side facing the first objective lens 10 with the substrate 8 sandwiched between them, it is particularly easy to incorporate it in an exposure device or the like.

【0030】ここで、本例の顕微鏡における透過照明と
落射照明との切り換えについて説明する。例えば、透明
な基板8の代わりに、被検面が金属膜等の光反射性の膜
で覆われている基板が使用されている場合には、透過照
明及び落射照明の両照明系で同時にその基板を照明して
も良い。このようにしても、透過照明系によって照明さ
れる光束通過領域23は観察視野外となるため、撮像素
子14では射出口2Dを含む落射照明系のみで照明され
た被検物の像が観察されることになる。
Now, switching between transmitted illumination and epi-illumination in the microscope of this example will be described. For example, instead of the transparent substrate 8, when a substrate whose surface to be inspected is covered with a light-reflective film such as a metal film is used, both the transillumination illumination system and the epi-illumination illumination system can be used simultaneously. The substrate may be illuminated. Even in this case, the light flux passing region 23 illuminated by the transmissive illumination system is out of the observation field of view, so that the image sensor 14 observes the image of the test object illuminated only by the epi-illumination system including the exit 2D. Will be.

【0031】一方、図3(a)に示すように、光透過性
の基板8が使用されている場合に、透過照明及び落射照
明の両照明系で同時に基板8を照明すると、撮像素子1
4では透過照明にて照明された被検物9の像と、落射照
明にて照明された被検物9の像とが重なって観察される
ことになる。しかも、落射照明系から照射された照明光
ILDの内で、被検物9の周囲を通って基板8を透過し
た照明光が、反射型コンデンサレンズ22により反射さ
れて再び被検物9を照明することにもなる。このように
反射型コンデンサレンズ22で反射された照明光ILD
のもとで、射出口2Dの射出面HDと被検面HPとは共
役であるため、その被検物9を含む観察視野に射出口2
Dにおける光ファイバ束の繊維による照度むらが引き起
こされる。そのため、光透過性の基板8上の被検物9の
観察を正確に行うためには、第1の方法として、光源か
ら視野合成プリズム28の間でシャッタ等で照明光IL
Dを遮光するか、又は照明光ILDを減光して実質的に
透過照明系からの照明光ILCのみで被検物9を照明す
れば良い。
On the other hand, as shown in FIG. 3A, when the light-transmissive substrate 8 is used, if the substrate 8 is simultaneously illuminated by both the transillumination illumination system and the epi-illumination illumination system, the image pickup device 1
In 4, the image of the test object 9 illuminated by the transmission illumination and the image of the test object 9 illuminated by the epi-illumination are observed in an overlapping manner. Moreover, among the illumination light ILD emitted from the epi-illumination system, the illumination light that has passed through the substrate 9 and passed through the substrate 8 is reflected by the reflective condenser lens 22 to illuminate the subject 9 again. It will also be done. The illumination light ILD reflected by the reflective condenser lens 22 in this way
Since the exit surface HD of the exit port 2D and the test surface HP are conjugate with each other, the exit port 2 is provided in the observation visual field including the test object 9.
Irregularity of illuminance is caused by the fibers of the optical fiber bundle at D. Therefore, in order to accurately observe the object 9 to be inspected on the light-transmissive substrate 8, as a first method, the illumination light IL with a shutter or the like is provided between the light source and the field synthesis prism 28.
It suffices to shield D from the light, or diminish the illumination light ILD to illuminate the object 9 with only the illumination light ILC from the transmissive illumination system.

【0032】また、第2の方法として、透過照明系の照
明光ILCを遮光又は減光すると共に、基板8と反射型
コンデンサレンズ22との間に設けた開閉自在のシャッ
タを閉じて、実質的に落射照明系からで、且つ第1対物
レンズ10側からの照明光ILDのみで被検物9を照明
するようにしても良い。このように透過照明系と落射照
明系との切り換え手段(シャッタ等)や照度調整手段等
を設けることによって、本例のような光学部材の一部が
共通化された透過照明系及び落射照明系を用途に応じて
使い分けることができる。
As a second method, the illumination light ILC of the transmissive illumination system is blocked or dimmed, and an openable / closable shutter provided between the substrate 8 and the reflection type condenser lens 22 is closed to substantially reduce the light. It is also possible to illuminate the test object 9 only with the illumination light ILD from the epi-illumination system and from the first objective lens 10 side. By thus providing the means for switching between the transillumination system and the epi-illumination system (shutter or the like), the illuminance adjusting means, etc., the trans-illumination system and epi-illumination system in which a part of the optical member as in this example is shared. Can be used according to the intended use.

【0033】次に、本発明の第3の実施の形態につき図
4を参照して説明する。本例は、図3に示した第2の実
施の形態における落射照明系を輪帯照明とした顕微鏡
を、液晶表示素子製造用のプロキシミティ方式の露光装
置のアライメント顕微鏡に適用したものであり、この図
4において、図3に対応する部分には同一符号を付して
その詳細説明を省略する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this example, the microscope in which the epi-illumination system according to the second embodiment shown in FIG. 3 is used as an annular illumination is applied to an alignment microscope of a proximity type exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display element. 4, parts corresponding to those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0034】図4(a)は本例のアライメント顕微鏡を
示し、この図4(a)において、転写用パターンが形成
されたガラス基板よりなるマスク29と、フォトレジス
トが塗布されたガラス基板30とが所定の隙間を保って
不図示のステージ系に保持されている。露光時には、露
光光のもとでマスク29の下面(パターン形成面)のパ
ターンがガラス基板30の上面に転写されるが、その前
にマスク29の下面のアライメントマーク31等とガラ
ス基板30の上面のアライメントマーク32等との位置
合わせを行う必要がある。その位置合わせ用として、マ
スク29及び基板30を挟むように本例のアライメント
顕微鏡が配置されている。
FIG. 4A shows an alignment microscope of this example. In FIG. 4A, a mask 29 made of a glass substrate on which a transfer pattern is formed, and a glass substrate 30 coated with a photoresist are shown. Are held by a stage system (not shown) with a predetermined gap maintained. At the time of exposure, the pattern of the lower surface (pattern forming surface) of the mask 29 is transferred to the upper surface of the glass substrate 30 under exposure light, but before that, the alignment marks 31 and the like on the lower surface of the mask 29 and the upper surface of the glass substrate 30 are transferred. It is necessary to perform alignment with the alignment mark 32 and so on. For the alignment, the alignment microscope of this example is arranged so as to sandwich the mask 29 and the substrate 30.

【0035】図4(a)において、透過照明時には、一
方の光ファイバ束1Cの射出口2Cの輪帯状の発光部2
Ca(図4(b)参照)から射出された照明光ILC
は、ハーフプリズム33で反射された後、リレーレンズ
21、ハーフミラー12を経た後、光軸AX1に沿って
開口絞り11、及び第1対物レンズ10を介してマスク
29とガラス基板30との間で、光軸AX1の周囲の輪
帯状の光束通過領域に光源像を形成する。この場合、予
め光軸AX1の近傍にマスク29上のアライメントマー
ク31とガラス基板30上のアライメントマーク32と
が大まかに位置決めされている。そして、マスク29及
びガラス基板30を透過した照明光ILCは、反射型コ
ンデンサレンズ22で反射集光された後、再びガラス基
板30を透過してアライメントマーク32及び31を含
む被検領域(観察視野)を輪帯のケーラー照明方式で透
過照明する。
In FIG. 4 (a), at the time of transmitted illumination, a ring-shaped light emitting portion 2 of an exit 2C of one optical fiber bundle 1C.
Illumination light ILC emitted from Ca (see FIG. 4B)
Is reflected by the half prism 33, then passes through the relay lens 21 and the half mirror 12, and then, between the mask 29 and the glass substrate 30 via the aperture stop 11 and the first objective lens 10 along the optical axis AX1. Then, a light source image is formed in the annular light flux passage region around the optical axis AX1. In this case, the alignment mark 31 on the mask 29 and the alignment mark 32 on the glass substrate 30 are roughly positioned in advance near the optical axis AX1. Then, the illumination light ILC that has passed through the mask 29 and the glass substrate 30 is reflected and condensed by the reflective condenser lens 22, and then passes through the glass substrate 30 again, and the test region including the alignment marks 32 and 31 (observation field of view). ) Is transmitted illumination with the Koehler illumination system of the zone.

【0036】また、落射照明時には、他方の光ファイバ
束1Eの射出口2Eの輪帯状の発光部(2次光源)2E
a(図4(c)参照)から射出された照明光ILEは、
リレーレンズ27、視野絞り34を経てハーフプリズム
33を透過した後、リレーレンズ21、ハーフミラー1
2、開口絞り11、及び第1対物レンズ10を介してマ
スク29のアライメントマーク31、及びガラス基板3
0のアライメントマーク32を含む被検領域を落射照明
する。この際に、射出口2Eの射出面はリレーレンズ2
7及び21によって、開口絞り11の配置面と共役とな
っており、且つ開口絞り11の配置面は第1対物レンズ
10の前側焦点面と一致しているため、その落射照明は
輪帯のケーラー照明となっている。この結果、落射照明
された照明光ILEの内でガラス基板30を透過した光
束は、反射型コンデンサレンズ22によって反射された
後、その被検領域(観察視野)の外側を通るようにな
り、その観察視野内で照度むらが生ずることがない。
During epi-illumination, the light emitting portion (secondary light source) 2E in the annular shape of the exit 2E of the other optical fiber bundle 1E.
The illumination light ILE emitted from a (see FIG. 4C) is
After passing through the half prism 33 through the relay lens 27 and the field stop 34, the relay lens 21 and the half mirror 1
2, the aperture stop 11, and the alignment mark 31 of the mask 29 and the glass substrate 3 through the first objective lens 10.
The subject area including the alignment mark 32 of 0 is illuminated by epi-illumination. At this time, the exit surface of the exit port 2E is the relay lens 2
Since 7 and 21 are conjugate with the arrangement surface of the aperture stop 11 and the arrangement surface of the aperture stop 11 coincides with the front focal plane of the first objective lens 10, the epi-illumination thereof is the annular zone Koehler. It is lighting. As a result, the light flux that has passed through the glass substrate 30 in the illumination light ILE that is epi-illuminated is reflected by the reflective condenser lens 22 and then passes outside the region to be inspected (observation field of view). Irregularity of illuminance does not occur in the observation visual field.

【0037】それ以外の構成は図3の例と同様であり、
対物レンズ10及び13によるアライメントマーク3
1,32の像が撮像素子14上に形成される。そして、
撮像素子14からの撮像信号を画像処理することによっ
てアライメントマーク31と32との位置ずれ量が検出
され、この位置ずれ量を所定の許容範囲に収めるように
マスク29又はガラス基板30の位置が調整される。
The other structure is similar to that of the example of FIG.
Alignment mark 3 by objective lenses 10 and 13
Images 1, 32 are formed on the image sensor 14. And
The position shift amount between the alignment marks 31 and 32 is detected by image processing the image pickup signal from the image pickup device 14, and the position of the mask 29 or the glass substrate 30 is adjusted so that the position shift amount falls within a predetermined allowable range. To be done.

【0038】このように本例によれば、透過照明、及び
落射照明共に輪帯のケーラー照明を行うことによって、
透過照明、又は落射照明の何れを用いた場合でも照度む
らを生ずることなく、均一にアライメントマーク29,
30を照明することができる。そのため、例えば射出口
2C及び2Eの直前に設けたシャッタによって、透過照
明と落射照明とを切り換えた場合には、それぞれ撮像素
子14上に良好な観察像を得ることができる。また、光
ファイバ束1C及び1Eに供給する照明光の光量を調整
する機構を設け、透過照明と落射照明とを同時に行った
状態で、その光量調整機構を介して照明光ILC及びI
LEの照度を調節することによって撮像素子14上に最
良な観察像を得ることもできる。
As described above, according to the present embodiment, by performing the annular Koehler illumination for both the transmitted illumination and the epi-illumination,
Even if either transmitted illumination or epi-illumination is used, the alignment marks 29,
30 can be illuminated. Therefore, for example, when the transmission illumination and the epi-illumination are switched by the shutters provided immediately before the exits 2C and 2E, a good observation image can be obtained on the image pickup device 14, respectively. Further, a mechanism for adjusting the light amount of the illumination light supplied to the optical fiber bundles 1C and 1E is provided, and the illumination light ILC and I are transmitted through the light amount adjustment mechanism in the state where the transmission illumination and the epi-illumination are simultaneously performed.
It is also possible to obtain the best observed image on the image sensor 14 by adjusting the illuminance of LE.

【0039】なお、本発明の観察装置は、例えば半導体
素子、液晶表示素子等を製造する場合に使用され、投影
光学系を介してレチクルのパターン像をウエハ又はガラ
スプレート等の上に転写する投影露光装置(ステッパー
等)のアライメント系としても使用できる。即ち、この
ような投影露光装置では、ウエハ等が載置されるウエハ
ステージ上に光透過性の基板よりなり所定の基準マーク
が形成された基準部材が固定され、この基準部材の底部
に光ファイバ束等を含む透過照明系を備えたものがあ
る。そして、その透過照明系でその基準マークを照明
し、この基準マークの投影光学系による像をレチクル上
のアライメントマークを介して受光することによって、
その基準マークに対するアライメントマークの位置ずれ
量が検出される。この場合、本発明を適用してその基準
部材の底部に例えば図1の反射型コンデンサレンズ22
を配置することによって、ウエハステージ側の構成を簡
略化できる。
The observation apparatus of the present invention is used, for example, in the case of manufacturing a semiconductor element, a liquid crystal display element, etc., and is a projection device for transferring a pattern image of a reticle onto a wafer, a glass plate or the like via a projection optical system. It can also be used as an alignment system for an exposure device (stepper, etc.). That is, in such a projection exposure apparatus, a reference member having a predetermined reference mark made of a light-transmissive substrate is fixed on a wafer stage on which a wafer or the like is placed, and an optical fiber is attached to the bottom of the reference member. Some have a transillumination system that includes a bundle or the like. Then, by illuminating the reference mark with the transmission illumination system and receiving an image of the reference mark by the projection optical system via the alignment mark on the reticle,
The amount of misalignment of the alignment mark with respect to the reference mark is detected. In this case, the present invention is applied to the bottom of the reference member, for example, the reflective condenser lens 22 of FIG.
The arrangement on the wafer stage side can be simplified.

【0040】このように、本発明は上述の実施の形態に
限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構
成を取り得る。
As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明の観察装置によれば、第1照明光
学系によって対物レンズ側から基板上の被検領域外の光
束通過領域を照明し、第2照明光学系によってその光束
通過領域を通過した照明光を反射してその被検領域に集
光しているため、従来の透過照明系を使用する場合と比
べて簡単な構成で透過照明を行うことができる。且つ、
その第2照明光学系はその光束通過領域を通過した照明
光をその被検領域に向ければよいだけであるため、組立
調整が容易である利点がある。また、本発明の観察装置
はその基板に対してその対物レンズと対向するその第2
照明光学系側の構成が簡略であり、且つその第2照明光
学系には光ファイバ等の光源を備える必要がないため、
露光装置や検査装置等に容易に組み込むことができる。
According to the observing apparatus of the present invention, the first illumination optical system illuminates the light flux passage area on the substrate from the objective lens side, and the second illumination optical system illuminates the light flux passage area. Since the illumination light that has passed through is reflected and focused on the region to be inspected, it is possible to perform transillumination with a simpler configuration than in the case of using a conventional transillumination system. and,
Since the second illumination optical system only needs to direct the illumination light that has passed through the light flux passage area to the area to be inspected, there is an advantage that assembly and adjustment are easy. In addition, the observation apparatus of the present invention has the second surface facing the objective lens with respect to the substrate.
Since the configuration of the illumination optical system side is simple and it is not necessary to provide a light source such as an optical fiber in the second illumination optical system,
It can be easily incorporated into an exposure apparatus, an inspection apparatus, or the like.

【0042】この場合、その基板上のその被検領域外の
光束通過領域の形状が輪帯状であるときには、その被検
領域を等方的に均一な照度分布で照明できる。また、そ
の基板上の被検領域がその第2照明光学系の前側焦点面
と実質的に同一の面上に配置された場合には、特にその
第1照明光学系でその光束通過領域を臨界照明しておく
ことによって、ほぼケーラー照明が実現されて、光源
(2次光源)の輝度分布のむらの影響が軽減される。こ
の際に、その光束通過領域の形状が輪帯状であると、輪
帯のケーラー照明となる。
In this case, when the shape of the light flux passing area outside the test area on the substrate is an annular shape, the test area can be illuminated isotropically with a uniform illuminance distribution. Further, when the region to be inspected on the substrate is arranged substantially on the same plane as the front focal plane of the second illumination optical system, the light flux passage region is critically critical in the first illumination optical system. By illuminating, almost Koehler illumination is realized, and the influence of unevenness in the luminance distribution of the light source (secondary light source) is reduced. At this time, if the shape of the light flux passage area is a ring-shaped zone, the ring-shaped Koehler illumination is obtained.

【0043】更に、所定形状の光源からの照明光でその
対物レンズ側からその基板上の被検領域を落射照明する
第3照明光学系を設け、その第1照明光学系の光学部材
とその第3照明光学系の光学部材との少なくとも一部を
共通化した場合には、その第1照明光学系及び本発明の
第2照明光学系より透過照明系が構成され、その第3照
明光学系が落射照明系となり、落射照明系と透過照明系
との一部の光学部材が共通化されたことになる。従っ
て、簡単な構成で落射照明と透過照明との何れの方式で
も被検物を照明してその像を形成できる利点がある。
Further, a third illumination optical system for illuminating the area to be inspected on the substrate from the objective lens side thereof with the illumination light from the light source of a predetermined shape is provided, and the optical member of the first illumination optical system and the first illumination optical system are provided. When at least a part of the three illumination optical systems is shared with the optical member, the first illumination optical system and the second illumination optical system of the present invention constitute a transmissive illumination system, and the third illumination optical system is This is an epi-illumination system, and some of the optical members of the epi-illumination system and the transmissive illumination system are made common. Therefore, there is an advantage that an object can be illuminated and an image thereof can be formed with either of the epi-illumination and the transmitted illumination with a simple configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)は本発明による観察装置の第1の実施の
形態を示す一部を切り欠いた構成図、(b)は図1
(a)中の射出口2Cを示す正面図である。
FIG. 1A is a partially cutaway view showing a first embodiment of an observation apparatus according to the present invention, and FIG.
It is a front view which shows 2 C of ejection openings in (a).

【図2】その第1の実施の形態の変形例を示す一部を切
り欠いた構成図である。
FIG. 2 is a partially cutaway configuration diagram showing a modification of the first embodiment.

【図3】(a)は本発明の第2の実施の形態を示す一部
を切り欠いた構成図、(b)は図3(a)中の射出口2
Cを示す正面図、(c)は図3(a)中の射出口2Dを
示す正面図である。
FIG. 3A is a partially cutaway configuration diagram showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 3B is an injection port 2 in FIG. 3A.
FIG. 3C is a front view showing C, and FIG. 3C is a front view showing the ejection port 2D in FIG.

【図4】(a)は本発明の第3の実施の形態を示す一部
を切り欠いた構成図、(b)は図4(a)中の射出口2
Cを示す正面図、(c)は図4(a)中の射出口2Eを
示す正面図である。
FIG. 4A is a partially cutaway view showing a third embodiment of the present invention, and FIG. 4B is an injection port 2 in FIG. 4A.
FIG. 4C is a front view showing C, and FIG. 4C is a front view showing the injection port 2E in FIG. 4A.

【図5】従来の透過照明系及び落射照明系を備えた観察
装置の一例を示す一部を切り欠いた構成図である。
FIG. 5 is a partially cutaway view showing an example of an observation apparatus including a conventional transillumination system and epi-illumination system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1C,1D,1E 光ファイバ束 2C,2D,2E 射出口 8 基板 9 被検物 10 第1対物レンズ 11 開口絞り 13 第2対物レンズ 14 撮像素子 21 リレーレンズ 22 反射型コンデンサレンズ 23 光束通過領域 25 コンデンサレンズ 26 反射型拡散板 28 視野合成プリズム 1C, 1D, 1E Optical fiber bundle 2C, 2D, 2E Ejection port 8 Substrate 9 Object to be inspected 10 First objective lens 11 Aperture stop 13 Second objective lens 14 Image sensor 21 Relay lens 22 Reflective condenser lens 23 Luminous flux passage area 25 Condenser lens 26 Reflective diffusion plate 28 Field of view prism

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光透過性の基板に支持された被検物を照
明する照明光学系と、前記被検物からの照明光を集光す
る対物レンズを含み、前記被検物の像を形成する結像光
学系と、を有する観察装置において、 前記照明光学系は、 照明光で前記対物レンズ側から前記基板上の被検領域外
の光束通過領域を照明する第1照明光学系と、 前記基板に関して前記対物レンズに対向して配置された
反射部材を含み、前記被検領域外の光束通過領域を通過
した照明光を反射して前記被検領域に集光する第2照明
光学系と、を備えたことを特徴とする観察装置。
1. An image forming apparatus for forming an image of an object to be inspected, comprising: an illumination optical system for illuminating an object to be inspected, which is supported by a light-transmissive substrate; An imaging optical system including: a first illumination optical system that illuminates a light flux passing region outside the test region on the substrate from the objective lens side with illumination light, A second illumination optical system that includes a reflecting member that is arranged so as to face the objective lens with respect to the substrate, and that reflects the illumination light that has passed through the light flux passing region outside the test region and focuses it on the test region. An observing device comprising:
【請求項2】 請求項1記載の観察装置であって、 前記基板上の前記被検領域外の光束通過領域の形状は輪
帯状であることを特徴とする観察装置。
2. The observation device according to claim 1, wherein the light flux passage region outside the region to be inspected on the substrate has an annular shape.
【請求項3】 請求項1、又は2記載の観察装置であっ
て、 前記基板上の前記被検領域は前記第2照明光学系の前側
焦点面と実質的に同一の面上に配置されたことを特徴と
する観察装置。
3. The observation device according to claim 1, wherein the region to be inspected on the substrate is arranged on substantially the same plane as a front focal plane of the second illumination optical system. An observation device characterized by the above.
【請求項4】 請求項1、2、又は3記載の観察装置で
あって、 所定形状の光源からの照明光で前記対物レンズ側から前
記基板上の前記被検領域を落射照明する第3照明光学系
を設け、 前記第1照明光学系の光学部材と前記第3照明光学系の
光学部材との少なくとも一部を共通化したことを特徴と
する観察装置。
4. The observation apparatus according to claim 1, 2, or 3, wherein the illumination light from a light source having a predetermined shape epi-illuminates the test area on the substrate from the objective lens side. An observation apparatus comprising an optical system, wherein at least a part of the optical member of the first illumination optical system and the optical member of the third illumination optical system are made common.
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