JPS6217630A - Apparatus for inspecting fiber bundle for illumination - Google Patents

Apparatus for inspecting fiber bundle for illumination

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JPS6217630A
JPS6217630A JP15663285A JP15663285A JPS6217630A JP S6217630 A JPS6217630 A JP S6217630A JP 15663285 A JP15663285 A JP 15663285A JP 15663285 A JP15663285 A JP 15663285A JP S6217630 A JPS6217630 A JP S6217630A
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illumination
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高木 秀平
Takeshi Sudo
武司 須藤
Kunio Konno
今野 邦男
Akihiko Moroi
諸井 明彦
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Abstract

PURPOSE:To perform inspection generating no illumination irregularity, by scanning the emitting end surface of an illumination fiber bundle by an aperture stop having a predetermined aperture and measuring the quantity of light passing through the aperture to measure the quantity-of-light distribution of emitted luminous flux at the emitting end surface. CONSTITUTION:The light of a light source 2 lighting by the current supplied from a power source 1 is incident on one end 20a of a random fiber bundle 20 by a condensing lens 3 and emitted from the emitting end 20b thereof. The emitting end part 20c of the fiber bundle 20 is held by a fixed holding jig 4. One end of a rotary mirror cylinder 5 is supported in a rotatable manner by the jig 4 and an iris plate 6 having a fan-shaped aperture 6a, a condensing lens 7 and a light receiving element 8 are provided in the mirror cylinder 5. The output of the element 8 is amplified by an amplifier 9 and subsequently displayed by a digital voltmeter 10. The change in the quantity of light during measurement is detected by a light receiving element 11 and the measured value of the meter 10 is corrected on the basis of detected output. By this method, inspection generating no illumination irregularity can be performed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、照明光学系中に使用されるファイバー束の検
査装置、特にテレセントリック照明光学系に好適な照明
用ファイバー束の検査装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an inspection device for a fiber bundle used in an illumination optical system, and particularly to an inspection device for an illumination fiber bundle suitable for a telecentric illumination optical system.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

光学測定装置や光学式位置検出装置等においては、被検
物体面での光軸方向の焦点ずれが観察面ぐためには、そ
の光学系をテレセントリック光学系に構成し、その対物
レンズの被検物体側を主光線が光軸に平行となるような
テレセントリックに設定することが従来からよく行われ
ている。この場合、被検物体を照明する照明光としては
、主光線が光軸に平行な光束が用いられ、その照明光に
よる光源像が対物レンズの瞳面に形成されるように構成
されている。しかしその際光源像に部分的に輝度ムラが
有ると、対物レンズの瞳面で照明の光量重心が光軸から
偏るため、対物レンズの被検物体側での実質的主光線が
光軸から傾いてしまい測定を狂わす欠点が有る。
In optical measurement devices, optical position detection devices, etc., in order to avoid defocusing in the optical axis direction on the surface of the object to be measured, the optical system is configured as a telecentric optical system, and the objective lens is placed on the object side to be measured. It has been common practice in the past to set telecentricity so that the chief ray is parallel to the optical axis. In this case, a light beam whose principal ray is parallel to the optical axis is used as the illumination light that illuminates the object to be examined, and the illumination light is configured to form a light source image on the pupil plane of the objective lens. However, if there is partial brightness unevenness in the light source image at that time, the center of gravity of the illumination light amount will be shifted from the optical axis on the pupil plane of the objective lens, and the effective chief ray on the object side of the objective lens will be tilted from the optical axis. This has the disadvantage that it may cause the measurement to go awry.

また一方、被検物から光分離れた適当な位置に照明光源
を設置するために、ファイバー束を介してその照明光源
からの光を被検物へ導くように構成された照明光学系も
公知である。しかし、これに使用されるファイバー束は
、従来、その一端に結像された光源像からの光束を単に
射出面に導く機能のみで必要十分とされており、入射面
でのファイバー繊維の配列と射出面でのそれとの関係は
実質的に何ら考慮されることが無かった。その為、この
ファイバー束を前述のテレセントリック照明光学系に使
用すると、照明光源に輝度ムラが有ったりファイバー束
の一方の端面に入る光の照度がし、対物レンズの被検物
体側において実質的主光線が光軸から傾いてしまい、テ
レセントリック効果が失われる欠点が有った。
On the other hand, an illumination optical system is also known that is configured to guide light from the illumination light source to the test object via a fiber bundle in order to install the illumination light source at a suitable position optically separated from the test object. It is. However, the fiber bundle used for this has conventionally been necessary and sufficient to simply guide the light beam from the light source image formed at one end to the exit surface, and the fiber bundle on the entrance surface There was virtually no consideration given to the relationship with that at the exit surface. Therefore, when this fiber bundle is used in the above-mentioned telecentric illumination optical system, there may be uneven brightness in the illumination light source or the illuminance of the light entering one end face of the fiber bundle may be substantially reduced on the object side of the objective lens. This had the disadvantage that the chief ray was tilted from the optical axis and the telecentric effect was lost.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、上記従来のテレセントリック照明光学系の欠
点を解決するために用いられる照明ムラを除去可能な特
殊照明用ファイバー束の極めて筒便な検査装置を提供す
ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an extremely convenient inspection apparatus for a fiber bundle for special illumination, which is used to solve the drawbacks of the conventional telecentric illumination optical system and is capable of eliminating illumination unevenness.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

上記の目的を達成するために本発明は、複数のオプチカ
ルファイバーをランダムに束ねて形成された照明用ファ
イバー束の一方の入射端面に所定の光量分布を有する光
束を入射させる光源装置と、そのファイバー束を通過し
た光束を射出する他方の射出端面を走査し且つその射出
端面から射出される光束の一部を通過させる開口を存す
る絞り手段と、その開口を通過した光束を受光して光強
度に応じた検出信号を出力する測光手段とを具備し、絞
り手段の走査に従って測光手段が射出端面における射出
光束の光量分布に応じた信号を出力するように構成する
ことを技術的要点とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a light source device that makes a light beam having a predetermined light intensity distribution enter one end face of an illumination fiber bundle formed by randomly bundling a plurality of optical fibers; a diaphragm means having an aperture that scans the other exit end face through which the light flux that has passed through the bundle exits and allows a part of the light flux that is emitted from the exit end face to pass through; The technical point is that the photometric means outputs a signal corresponding to the light intensity distribution of the emitted light flux at the exit end surface in accordance with the scanning of the diaphragm means. be.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は計測状態を示す本発明の実施例装置の断面図、
第2図は第1図の実施例中に設けられた開口絞りの平面
図、第3図は第1図の実施例装置で計測された光量ムラ
を示す線図である。
FIG. 1 is a sectional view of the embodiment device of the present invention showing the measurement state;
FIG. 2 is a plan view of the aperture stop provided in the embodiment of FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram showing the unevenness in light amount measured by the embodiment of FIG. 1.

第1図において、電源1から供給される電流によって点
灯する光源2の光は集光レンズ3によって、後で詳しく
述べられるランダム・ファイバー束20の一端20aに
入射され、その光は他方の射出端20bから射出される
。ランダム・ファイバー束20の射出端部20cは固定
の保持金具4によって保持されている。回転鏡筒5の一
端はこの保持金具4によって回転可能に支持され、回転
鏡筒5の内部には、第2図に示すように扇形の開口6a
を有する絞り板6と集光レンズ7とシリコンフォトダイ
オード(S P D)から成る第1受光素子8とが設け
られている。なお、絞り板6の開口6aを通過した光束
はすべて集光レンズ7により第1受光素子8上に集光さ
れ、その受光素子8の出力は増幅器9によって増幅され
た後デジタル・ボルトメータ10によって表示される。
In FIG. 1, light from a light source 2 turned on by a current supplied from a power source 1 is incident on one end 20a of a random fiber bundle 20, which will be described in detail later, through a condensing lens 3, and the light is transmitted to the other exit end 20a. It is ejected from 20b. The injection end 20c of the random fiber bundle 20 is held by a fixed holding fitting 4. One end of the rotating lens barrel 5 is rotatably supported by the holding fitting 4, and a fan-shaped opening 6a is provided inside the rotating lens barrel 5 as shown in FIG.
A diaphragm plate 6 having a diaphragm plate 6, a condensing lens 7, and a first light receiving element 8 made of a silicon photodiode (SPD) are provided. Incidentally, all the light beams passing through the aperture 6a of the diaphragm plate 6 are focused onto the first light receiving element 8 by the condensing lens 7, and the output of the light receiving element 8 is amplified by the amplifier 9 and then amplified by the digital voltmeter 10. Is displayed.

また、測定中に照明光量が変化すると、測定値が変動す
るので、その光量変化は、第2受光素子11によって検
出され、その検出出力に基づいてデジタル・ボルトメー
タ10に示された測定値が補正できるように構成されて
いる。なおまた、ランダム・ファイバー束200Å射端
面20aに近接して、光軸に直角な方向に偏心移動可能
な開口を有する遮光板12が設けられ、照明光の一部を
遮断できるように構成されている。
Furthermore, if the amount of illumination light changes during measurement, the measured value will fluctuate, so the change in the amount of light is detected by the second light receiving element 11, and the measured value shown on the digital voltmeter 10 is determined based on the detection output. It is configured so that it can be corrected. Further, a light shielding plate 12 having an opening that can be eccentrically moved in a direction perpendicular to the optical axis is provided in the vicinity of the random fiber bundle 200 Å emission end face 20a, and is configured to block part of the illumination light. There is.

第1図に示す実施例は上記の如く構成されているので、
光源2を点灯すると、照明光は集光レンズ3によってラ
ンダム・ファイバー束針カ(被検物)20の入射端面2
0a上に集光される。その際、その照明光の一部は絞り
板12によってカットされ、入射端面20a上での光量
分布は偏ったものとなる。次に、ランダム・ファイバー
束20の射出端部20Cを保持金具4に取り付け、回転
鏡筒5を回転する。この回転鏡筒5の回転により開口絞
り6が回転し、その間口6aは、ランダム面 分布にムラが有った場合には、回転鏡筒5が一回転する
間に、例えば第3図の実線曲線で示すような出力変化が
デジタル・ボルトメータ10に示される。また、もし射
出端面20bの光量ムラが少ないときは、第3図中で破
線にて示すようにほぼ平坦な曲線のような測定値が示さ
れる。それ故、このように、入射端面20aに入射する
照明光の光量分布に偏りが有っても射出端面20bでの
光量分布がほぼ平坦になるようなオプチカルファイバー
束をテレセントリック光学系中に用いれば、照明光源1
の輝度が一様で無く、また、その光量分布が偏ってラン
ダム・ファイバー束20に入射しても、完全なテレセン
トリック照明を行うことができる。
Since the embodiment shown in FIG. 1 is constructed as described above,
When the light source 2 is turned on, the illumination light is directed to the incident end surface 2 of the random fiber bundle needle (test object) 20 by the condenser lens 3.
The light is focused on 0a. At this time, part of the illumination light is cut by the diaphragm plate 12, and the light amount distribution on the incident end surface 20a becomes biased. Next, the injection end 20C of the random fiber bundle 20 is attached to the holding fitting 4, and the rotating lens barrel 5 is rotated. This rotation of the rotating lens barrel 5 causes the aperture diaphragm 6 to rotate, and if there is unevenness in the random surface distribution, the aperture 6a will change as shown in the solid line in FIG. The output change as shown by the curve is shown on the digital voltmeter 10. Furthermore, if there is little unevenness in the amount of light on the exit end surface 20b, the measured value will be shown as a substantially flat curve as shown by the broken line in FIG. Therefore, if an optical fiber bundle is used in a telecentric optical system, the light intensity distribution at the exit end surface 20b becomes almost flat even if the light intensity distribution of the illumination light incident on the input end surface 20a is biased. , illumination light source 1
Complete telecentric illumination can be achieved even if the luminance of the fiber is not uniform and the light intensity distribution is biased and enters the random fiber bundle 20.

第1図に示すランダム・ファイバー束20は、複数のオ
プチカルファイバーを束ねて、一方の端面のファイバー
の並びと、他方の端面のファイバーの並びとを違えて互
いに不規則な並びとなるように瑳り合わせて形成したも
ので、第4図にその一例を示す、この第4図におけるラ
ンダム・ファイバー束20は直径δ= 0.1 m〜0
.31程度オプチカルファイバーを多数集めて直径Φ=
5m〜lOam程度になし、その両端面のファイバーA
、B、C・・・・・・の並びが第4図に示すように互い
にランダムになるように瑳って形成し、その両端を金属
等の結束管21によって圧着結束させたものである。
The random fiber bundle 20 shown in FIG. 1 is made by bundling a plurality of optical fibers and arranging them so that the fibers are arranged irregularly on one end surface and the fibers on the other end surface are different. The random fiber bundle 20 in FIG. 4, an example of which is shown in FIG. 4, has a diameter δ = 0.1 m to 0.
.. Collect a large number of optical fibers of about 31 and make the diameter Φ=
About 5m~1Oam, fiber A on both end faces
, B, C, . . . are formed by gluing so that the arrangement is random as shown in FIG. 4, and both ends are crimped and bound with a binding tube 21 made of metal or the like.

そのファイバーA、B、C・・・・・・瑳り方が悪く、
両か 端面でのファイバーの並びがほぼ一致しているがまたは
偏りが有る場合には、第3図の実線にて示すように受光
素子8(第1図参照)の出力が大きく変動する。しかし
、その瑳り方が良好で、第4図に示すように、入射端面
2Oa側のファイバーA、B、、C・・・・・・の並び
に対し、射出端面20b側でそれぞれのファイバーの切
口がその射出端面の傾 全面に分散するように偏り帰く均一に分散形成されてい
ると、射出端面20bにおける光量分布は、第3図の点
線に示すようにほぼ平坦なものとなり、一様な照明光に
変えることができる。
The fibers A, B, C... are badly glued,
If the alignment of the fibers at both end faces is substantially the same, or if there is deviation, the output of the light receiving element 8 (see FIG. 1) will vary greatly, as shown by the solid line in FIG. However, the way the fibers were glued was good, and as shown in Fig. 4, the fibers A, B, C, etc. were lined up on the input end face 2Oa side, while the fibers were cut on the exit end face 20b side. If the light is uniformly distributed so as to be distributed on the inclined surface of the exit end face, the light amount distribution at the exit end face 20b will be almost flat as shown by the dotted line in FIG. 3, and will be uniform. It can be converted into illumination light.

なお、ランダム・ファイバー束20の両端に設けられた
結束管21により、ファイバーA、B、C・・・・・・
はバラバラにならず、ランダム状態で強固に維持される
から、取扱いが容易で、上記の検査装置や後で詳しく説
明されるテレセントリック光学系中に取り付けるのに極
めて好都合である。なおまた、ランダム・ファイバー束
20の全長が比較的短く且つファイバー自身の直径が比
較的太い場合には、柔軟性を持たせるために、数10ミ
クロン程度の細いオプチカルファイバーを複数本束ねて
、第5図に示すように直径δ= 0.2 va〜0.3
鶏程度の単位ファイバー束を作り、これを多数集めて第
4図に示すようなランダム・ファイバー束20に形成し
てもよい。
Note that fibers A, B, C, etc. are connected to each other by binding tubes 21 provided at both ends of the random fiber bundle 20.
Since it does not fall apart and is firmly maintained in a random state, it is easy to handle and is extremely convenient to install in the above-mentioned inspection equipment or a telecentric optical system that will be explained in detail later. Furthermore, when the total length of the random fiber bundle 20 is relatively short and the diameter of the fibers themselves is relatively thick, a plurality of thin optical fibers of about several tens of microns are bundled together to provide flexibility. As shown in Figure 5, diameter δ = 0.2 va ~ 0.3
It is also possible to create a unit fiber bundle the size of a chicken and collect a large number of unit fiber bundles to form a random fiber bundle 20 as shown in FIG.

第6図は、射出端側が2つに分岐されたランダム・ファ
イバー束30を検査する本発明の第2実施例を示す断面
図で、検査装置本体4〜8は同一〜8°の符号を付して
区別しである。その他、第1図と同じ機能を有する部材
には第1図のそれと同じ符号を付し、その詳しい構成に
ついては説明を省略する。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the present invention for inspecting a random fiber bundle 30 whose injection end side is branched into two. There is a distinction. Other members having the same functions as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals as those in FIG. 1, and detailed explanations thereof will be omitted.

2組の検査装置本体4〜8.4゛〜8′の受光素子8.
8°の出力は、それぞれ増幅器9.9゛によって増幅さ
れた後、差動増幅器12によって真出力の差が取り出さ
れ、デジタル・ボルトメータ10により測定値が表示さ
れる。この場合、2組の検査装置本体4〜8および4°
〜8゛のうち一方は固定され、他方を回転して、分岐さ
れた2つの射出端面のうちの一方の光量を基準として回
転測定する側の他方の射出端面の光量分布状態が測定さ
れる。従って、測定中にランプ2の光量に時間変化が生
じても、ファイバー東分岐の両端30A、30Bでの光
量に対する出力差をとっているため、正しい測定値が得
られる。これにより高精度の光量ムラの測定が可能とな
る。
Two sets of inspection device main bodies 4-8. 4'-8' light receiving elements 8.
The 8° outputs are each amplified by an amplifier 9.9°, and then the difference between the true outputs is extracted by a differential amplifier 12, and the measured value is displayed by a digital voltmeter 10. In this case, two sets of inspection device bodies 4-8 and 4°
One of the two branched exit end surfaces is fixed, and the other is rotated to measure the light amount distribution state of the other exit end surface on the side to be rotated and measured based on the light amount of one of the two branched exit end surfaces. Therefore, even if the amount of light from the lamp 2 changes over time during measurement, a correct measurement value can be obtained because the difference in output between the amounts of light at both ends 30A and 30B of the fiber east branch is taken. This makes it possible to measure light intensity unevenness with high precision.

第7図および第9図は、第1図の実施例装置によって検
査されたランダム・ファイバー束(被検物)20を有す
るテレセントリック照明光学系を備えた光学測定機およ
び半導体製造用投影型露光装置の光学系配置図である。
7 and 9 show an optical measuring machine equipped with a telecentric illumination optical system having a random fiber bundle (test object) 20 inspected by the embodiment apparatus of FIG. 1, and a projection exposure apparatus for semiconductor manufacturing. FIG. 2 is an optical system layout diagram.

第7図の落射照明型光学測定機の光学系配置図において
、光源101からの光は、集光レンズ102および凹面
鏡103によって、ランダム・ファイバー束20の入射
端面20aに集光される。この場合、光源101が集光
レンズ102の光軸に一致した位置に置かれているとき
は第8図において曲線Aにて示す如く一般入射端面20
aの中心において最大の光量となり、周辺に至るに従っ
て光量が減少する光量分布を示すが、光源101が集光
レンズ102の光軸から偏って取り付けられると、例え
ば第8図中で破線Bにて示すように、偏った光量分布を
示す。しかし、ランダム・ファイバー束20の射出端面
20bにおいては、その光量分布は均等化され、実iA
の入射光分布はA″にて示す如く、また破線Bの入射光
分布はB゛にて示す如く射出端面20bにおいてはいず
れも偏りの無い平坦なものとなる。
In the optical system layout diagram of the epi-illumination type optical measuring instrument shown in FIG. 7, light from a light source 101 is focused onto an incident end face 20a of a random fiber bundle 20 by a condensing lens 102 and a concave mirror 103. In this case, when the light source 101 is placed at a position that coincides with the optical axis of the condenser lens 102, the general entrance end surface 20
The light intensity distribution shows a light intensity distribution in which the maximum light intensity is at the center of point a and the light intensity decreases toward the periphery. However, if the light source 101 is mounted off-center from the optical axis of the condenser lens 102, for example, as indicated by the broken line B in FIG. As shown, the light intensity distribution is biased. However, at the exit end face 20b of the random fiber bundle 20, the light amount distribution is equalized, and the actual iA
The incident light distribution at the exit end surface 20b is as shown by A'', and the incident light distribution at the broken line B is flat as shown by B'' at the exit end surface 20b.

そのランダム・ファイバー束20の射出端面20bに近
接した開口絞り104を通して射出された光は、照明系
レンズ105によって集光されて平行光束となり、半透
過プリズム106で対物レンズ光軸に沿って反射され、
第2対物レンズ107を通過した後、第1対物レンズ1
08内の絞り109の位置(第1対物レンズ108の瞳
の位置)に集光して、射出端面20bの像がその瞳位置
に形成される。さらにその光は再び平行光束となって第
1対物レンズ108から被検物体110に投射される。
The light emitted through the aperture stop 104 close to the exit end surface 20b of the random fiber bundle 20 is condensed by the illumination system lens 105 to become a parallel beam of light, and is reflected by the semi-transparent prism 106 along the optical axis of the objective lens. ,
After passing through the second objective lens 107, the first objective lens 1
The light is condensed at the position of the aperture 109 (the position of the pupil of the first objective lens 108) in 08, and an image of the exit end surface 20b is formed at the pupil position. Furthermore, the light becomes a parallel light beam again and is projected onto the object to be examined 110 from the first objective lens 108.

従って、その被検物体110は、光量分布に偏りの無い
極めて一様な照明光によって第7図中で上方から照明さ
れることになる。その照明範囲は視野絞り111によっ
て定められる。
Therefore, the object to be inspected 110 is illuminated from above in FIG. 7 with extremely uniform illumination light with no bias in the light amount distribution. Its illumination range is defined by a field stop 111.

また、その照明光によって照明された被検物体110か
らの反射光は第1対物レンズ108の瞳位置(絞り10
9の位置)を通過するが、その絞り109を通って被検
物体110の像を形成する光束の主光線は瞳中心を通り
物体側において光軸と平行になる。従って、完全なテレ
セントリック機能を果す、測定誤差の無い測定機を得る
ことができる。
Further, the reflected light from the test object 110 illuminated by the illumination light is reflected at the pupil position of the first objective lens 108 (aperture 10
The chief ray of the light beam that passes through the aperture 109 and forms an image of the object 110 passes through the center of the pupil and becomes parallel to the optical axis on the object side. Therefore, it is possible to obtain a measuring device that performs a complete telecentric function and has no measurement errors.

第9図は、縮小投影型露光装置のアライメント用照明光
学系中にランダム・ファイバー束を用いたもので、超高
圧水銀灯201から発した光は楕円反射鏡202により
ロータリーミラーシャッタ203の反射面上に集光され
、このロータリーミラーシャッタ203に設けられた開
口を通過したコ 後、−リメータレンズ204、フライアイレンズにて構
成されたオブチカルインテグレータ205およびコンデ
ンサーレンズ206を介して投影原板のレチクル207
を照明し、その照明されたレチクル207上のパターン
像を縮小投影レンズ208によってウェハ209上に形
成して焼付露光を行うように構成されている。
FIG. 9 shows an example in which a random fiber bundle is used in the illumination optical system for alignment of a reduction projection type exposure device, in which light emitted from an ultra-high pressure mercury lamp 201 is passed through an elliptical reflector 202 onto the reflecting surface of a rotary mirror shutter 203. After passing through the aperture provided in the rotary mirror shutter 203, the light passes through a remeter lens 204, an optical integrator 205 composed of a fly's eye lens, and a condenser lens 206, and is then directed to a reticle 207 on a projection original plate.
The pattern image on the illuminated reticle 207 is formed on the wafer 209 by the reduction projection lens 208 to perform printing exposure.

一方、ロータリーミラーシャッタ203で反射され、ア
ライメント光学系の第1集光レンズ210に入射する光
束は、ランダム・ファイバー束20の入射端面20a上
に集光される。その入射端面20aに集光される照明光
束は、超高圧水銀灯201の一方の電極によってその中
央部分の光線がカットされるため、光源像のベストフォ
ーカス状態以外では第10図(A)に示すように、中心
において光量が極端に低下した部分を有する曲線■の如
き光量分布を示す。しかし、ランダム・ファイバー束2
0の射出端面20bにおいては、平均化され曲線■に示
すように平坦な光量分布となって射出される。射出端面
2Qbから射出された照明光は、第2集光レンズ211
、視野絞り212、半透過鏡213、第2アライメント
対物レンズ215、第1アライメント対物レンズ214
、移動ミラー216を介してレチクル207上のアライ
メントマークPを照明し、さらに縮小投影レンズ208
を介してウェハ209上のアライメントマークQを照明
する。また、レチクル207およびウェハ209上の双
方のアライメントマークPおよびQは互いに重畳されて
、アライメント対され、レチクル207上のアライメン
トマークP確認される。
On the other hand, the light beam reflected by the rotary mirror shutter 203 and incident on the first condensing lens 210 of the alignment optical system is condensed onto the incident end surface 20a of the random fiber bundle 20. Since the illumination light beam focused on the incident end surface 20a has its center beam cut by one electrode of the ultra-high pressure mercury lamp 201, the illumination light beam focused on the incident end face 20a is as shown in FIG. 10(A) when the light source image is not in the best focus state. 2 shows a light amount distribution as shown by curve 2, which has a portion where the light amount is extremely reduced at the center. However, random fiber bundle 2
At the exit end surface 20b of 0, the light is averaged and emitted with a flat light amount distribution as shown by the curve (2). The illumination light emitted from the exit end surface 2Qb passes through the second condensing lens 211
, field stop 212, semi-transmissive mirror 213, second alignment objective lens 215, first alignment objective lens 214
, the alignment mark P on the reticle 207 is illuminated via the moving mirror 216, and the reduction projection lens 208
The alignment mark Q on the wafer 209 is illuminated through the wafer 209. Further, alignment marks P and Q on both the reticle 207 and the wafer 209 are superimposed on each other to form an alignment pair, and the alignment mark P on the reticle 207 is confirmed.

なお、両アライメントマークPおよびQを照明する照明
光学系において、ランダム・ファイバー束20の射出端
面20bの像が縮小投影レンズ2O8の瞳208aの位
置に形成されるように各レンズ211.214.215
は配置され、レチクル207に対してはいわゆるケーラ
ー照明がなされ、ウェハ209に対してはテレセントリ
ックな照明がなされるように構成されている。また、レ
チクル207が異なる大きさのものと交換され、レチク
ル上のアライメントマークの位置が点Pの位置から点P
゛の位置に変えられても、アライメントが可能なように
、第1アライメント対物レンズ214と移動ミラー21
6はレチクル207の面に平行なアライメント光軸Yに
沿って破線にて示す如く移動可能に構成されている。こ
の場合第1アライメント対物レンズ214と第2アライ
メント対物レンズ215との間の光束は平行光束である
In the illumination optical system that illuminates both alignment marks P and Q, each lens 211, 214, 215 is set so that the image of the exit end surface 20b of the random fiber bundle 20 is formed at the position of the pupil 208a of the reduction projection lens 2O8.
are arranged so that so-called Koehler illumination is applied to the reticle 207, and telecentric illumination is applied to the wafer 209. Also, the reticle 207 is replaced with one of a different size, and the position of the alignment mark on the reticle changes from point P to point P.
The first alignment objective lens 214 and the movable mirror 21 are arranged so that alignment is possible even when the position is changed to
6 is configured to be movable along an alignment optical axis Y parallel to the surface of the reticle 207 as shown by a broken line. In this case, the light beam between the first alignment objective lens 214 and the second alignment objective lens 215 is a parallel light beam.

この第1アライメント対物レンズ214と移動ミラー2
16との移動により、点P゛上のアライメントマークと
ウェハ209上の点Q”上に在るアライメントマークと
を重畳して観察可能となるが、この場合、レチクル20
7上のP点およびP。
This first alignment objective lens 214 and the moving mirror 2
16, the alignment mark on point P'' and the alignment mark on point Q'' on wafer 209 can be observed in a superimposed manner.
P point and P on 7.

点と投影レンズ208の瞳208aの中心とを通る主光
線の投影光軸Xに対する角度はθからθ。
The angle of the principal ray passing through the point and the center of the pupil 208a of the projection lens 208 with respect to the projection optical axis X is from θ to θ.

に変化する。従って、ウェハ209上の異なる点Qおよ
びQ゛を照明するために1i208aを通過する光束は
、ランダム・ファイバー束20の射出端面20bでは互
いに異なる位置R,R”を通る。
Changes to Therefore, the light beams passing through 1i 208a to illuminate different points Q and Q' on the wafer 209 pass through different positions R and R' at the exit end face 20b of the random fiber bundle 20.

いま、射出端面20bにおけるl1208aの射影を第
10図(B)に示すようにり、L“とすれば、ウェハ2
09上のQ点はLの範囲を通過する光によって照明され
、Q゛点はL゛の範囲を通過する光によって照明される
Now, if the projection of l1208a on the exit end surface 20b is as shown in FIG. 10(B) and is L'', then the wafer 2
Point Q on 09 is illuminated by light passing through the range L, and point Q' is illuminated by light passing through the range L'.

そこで、ランダム・ファイバー束20を構成するファイ
バーの並びが第4図に示すようにランダム配列になって
いれば、たとえ入射端面20aにおいて第10図(A)
中の曲線Iにて示すように光量分布が一様で無くても射
出端面20bにおいては曲線■にて示す如くほぼ一様に
平坦なものとなるので、投影レンズ20Bの瞳208a
を通過する光束の光量分布は、第1対物レンズ214と
共に移動ミラー216を移動しても偏ることば無い。従
って、その照明光束の主光線は、ウェハ209側におい
て常に投影光軸に対して平行となり、正しいテレセント
リック照明が行われる。
Therefore, if the fibers constituting the random fiber bundle 20 are arranged randomly as shown in FIG.
Even if the light intensity distribution is not uniform as shown by the curve I in the middle, it becomes almost uniformly flat at the exit end face 20b as shown by the curve ■, so that the pupil 208a of the projection lens 20B
The light intensity distribution of the light flux passing through the lens does not become biased even if the movable mirror 216 is moved together with the first objective lens 214. Therefore, the principal ray of the illumination light beam is always parallel to the projection optical axis on the wafer 209 side, and correct telecentric illumination is performed.

しかし、ランダム・ファイバー束20が制作不良などに
よりその両端面でのファイバーの並びがランダムに配列
されず、入射光の光量分布と射出光の光量分布にあまり
差が無いか、大きな偏りの有るときは、ランダム・ファ
イバー束20の射出端面20bからは、例えば第10図
(A)中で曲線1に示すように、中央部分において高く
、周辺部において低い山形状の光量分布の光束が射出さ
れることになる。この場合、射出端面20bの範囲りを
通ってウェハ209上のQ点を照明する光束の瞳面での
光量分布と、範囲L゛を通ってウェハ209上のQ°点
を照明する光束の光量分布とは第10図(A)に示す如
く異なる。例えば、範囲L”内では、光量が範囲L°の
中心R゛に対して非対称に分布され、その光量重心の位
置は範囲L゛の中心R゛から偏ったものとなる。従って
、投影レンズ208のl1208aの位置においてもQ
゛点を照明する光束の光量重心が瞳208aの中心から
偏ってしまう、そのため、投影レンズ208の瞳208
aを通る実質的主光線は瞳208aの中心を通らず、ウ
ェハ209側において投影光軸Xと平行にならない。す
なわち、テレセントリック照明が行われないことになり
、ウェハ209と投影レンズ208との間に焦点調節誤
差が有ると、アライメントの精度が狂うことになる。そ
の為、常に正しい、テレセントリック照明を行うために
は、アライメントマークの位置が異なるレチクル207
に交換する際に、その都度ファイバー束20の射出端面
を移動するかまたは光源201と楕円鏡202の位置を
変えて、瞳208aを通る照明光束の光量分布が瞳中心
に対して対称的になるように調整しなければならない。
However, when the random fiber bundle 20 is not randomly arranged on both end faces due to poor manufacturing or the like, and the light intensity distribution of the incident light and the light intensity distribution of the emitted light are not much different or have a large deviation. From the exit end face 20b of the random fiber bundle 20, a light beam is emitted with a mountain-shaped light intensity distribution that is high in the center and low in the periphery, as shown by curve 1 in FIG. 10(A), for example. It turns out. In this case, the light intensity distribution on the pupil plane of the light beam that passes through the range of the exit end face 20b and illuminates the Q point on the wafer 209, and the light intensity of the light flux that passes through the range L' and illuminates the Q° point on the wafer 209. The distribution is different as shown in FIG. 10(A). For example, within the range L'', the light quantity is distributed asymmetrically with respect to the center R' of the range L°, and the position of the center of gravity of the light quantity is deviated from the center R' of the range L'. Therefore, the projection lens 208 Q also at the l1208a position of
The center of gravity of the light quantity of the light beam illuminating the point is shifted from the center of the pupil 208a. Therefore, the pupil 208 of the projection lens 208
The substantial chief ray passing through a does not pass through the center of the pupil 208a and is not parallel to the projection optical axis X on the wafer 209 side. That is, telecentric illumination will not be performed, and if there is a focusing error between the wafer 209 and the projection lens 208, the alignment accuracy will be disrupted. Therefore, in order to always perform correct telecentric illumination, it is necessary to use a reticle 207 with different alignment marks.
When replacing the fiber bundle 20, the exit end face of the fiber bundle 20 is moved each time, or the positions of the light source 201 and the elliptical mirror 202 are changed, so that the light intensity distribution of the illumination light flux passing through the pupil 208a becomes symmetrical with respect to the pupil center. must be adjusted accordingly.

しかし、本発明の実施例に示す検査装置を用いてファイ
バー束の射出端面側での光量分布を測定検査し、その光
量分布にムラの無いものを上記の投影型露光装置の照明
光学系中に用いれば、レチクルや光源の交換の際に、光
源やファイバー束の位置調整を行うこと無く、テレセン
トリックな照明を正しく行うことが可能となる。
However, the light intensity distribution on the exit end face side of the fiber bundle is measured and inspected using the inspection device shown in the embodiment of the present invention, and the light intensity distribution is evenly distributed in the illumination optical system of the above-mentioned projection exposure apparatus. If used, telecentric illumination can be performed correctly without adjusting the position of the light source or fiber bundle when replacing the reticle or light source.

上記の第1図に示す実施例において、絞り6、集光レン
ズ7および受光素子8は一体に回転するように構成され
、絞り6の開口6aと受光素子8の実質的受光面との関
係位置は鏡筒5が回転変位しても不変である。従って、
鏡筒の回転による測光誤差が全く生じないから、正しい
光量分布を測定できる。なお、絞り6の開口6aは扇形
に形成されているが、これを円形となし、鏡筒5と共に
、ランダム・ファイバー束20の射出端面20bに沿っ
て自由に摺動するように構成してもよい、また、光源2
または集光レンズ3を照明売先軸に対して、偏心させ、
ランダム・ファイバー束20の入射端面20aでの光量
分布を偏らせるように構成すれば、遮光板12は設けな
くてもよい。
In the embodiment shown in FIG. 1 above, the diaphragm 6, the condenser lens 7, and the light receiving element 8 are configured to rotate together, and the relative position between the aperture 6a of the diaphragm 6 and the substantial light receiving surface of the light receiving element 8 remains unchanged even if the lens barrel 5 is rotated. Therefore,
Since there is no photometry error caused by rotation of the lens barrel, accurate light intensity distribution can be measured. Note that although the aperture 6a of the diaphragm 6 is formed in a fan shape, it may also be configured to be circular and to freely slide along the exit end surface 20b of the random fiber bundle 20 together with the lens barrel 5. Good, also light source 2
Or, by decentering the condensing lens 3 with respect to the lighting customer axis,
If the light shielding plate 12 is configured to bias the light intensity distribution at the incident end face 20a of the random fiber bundle 20, the light shielding plate 12 may not be provided.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の如く、本発明によれば、所定の開口を有する開口
絞り(絞り手段)によりランダム・ファイバー束の射出
端面を走査し、その開口を通過する光束の光量を受光素
子によって測光してその射出端面における射出光束の光
量分布を測定できるようにしたから、簡単な操作で、ラ
ンダム・ファイバー束の両端におけるオプチカルファイ
バーの並びの不規則性の程度を検査することができる・
なお、この検査装置によって検査された射出光束の光量
分布が一様なランダム・ファイバー束を光学機器のテレ
セントリック照明光学系中に用いれば、正しいテレセン
トリック照明を容易に行゛うことが可能となるという利
点が有る。
As described above, according to the present invention, the exit end face of a random fiber bundle is scanned by an aperture diaphragm (diaphragm means) having a predetermined aperture, the amount of light passing through the aperture is measured by a light receiving element, and the exit end surface is measured by a light receiving element. Since the light intensity distribution of the emitted light beam at the end face can be measured, the degree of irregularity in the arrangement of optical fibers at both ends of a random fiber bundle can be inspected with a simple operation.
Furthermore, if a random fiber bundle with a uniform light intensity distribution of the emitted light flux inspected by this inspection device is used in the telecentric illumination optical system of an optical device, it will be possible to easily perform correct telecentric illumination. There are advantages.

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

第1図は被検物のランダム・ファイバー束を装着した状
態を示す本発明の実施例の断面図、第2図は第1図の実
施例の要部をなす開口絞りの平面図、第3図は第1図に
示す実施例装置によって測定された光量分布出力線図、
第4図は第1図に示す実施例装置によって検査されるラ
ンダム・ファイバー束の斜視図、第5図は第4図に示す
ランダム・ファイバー束を構成する単位ファイバー束の
斜視図、第6図は分岐ファイバー束を装着した状態を示
す本発明の第2の実施例を示す断面図、第7図は、第1
図に示す実施例装置によって検査さ狼 れたランダム・ファイバー束が配置されたテレセントリ
ック照明光学系を有する光学測定機の光学系配置図、第
8図は、第7図におけるランダム・ファイバーの入射端
面と射出端面における光量分布を示す説明図、第9図は
第1図に示す実施例装置によって検査されたランダム・
ファイバー束が配置されたアライメント用テレセントリ
ック照明光学系を備えた投影型露光装置の光学系配置図
、第10図は第9図に示すランダム・ファイバー束の入
射端面と射出端面とにおける光量分布を示す説明図で(
A)はその光量分布図、(B)は実際に利用される光束
の範囲を示す平面図である。 〔主要部分の符号の説明〕 20.30−−−−ランダム・ファイバー束(照明用フ
ァイバー束)
FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of the present invention showing a state in which a random fiber bundle to be tested is attached, FIG. The figure shows a light intensity distribution output diagram measured by the example device shown in FIG.
FIG. 4 is a perspective view of a random fiber bundle inspected by the embodiment apparatus shown in FIG. 1, FIG. 5 is a perspective view of a unit fiber bundle constituting the random fiber bundle shown in FIG. 4, and FIG. 7 is a cross-sectional view showing the second embodiment of the present invention in which a branched fiber bundle is attached, and FIG.
An optical system layout diagram of an optical measuring machine having a telecentric illumination optical system in which a random fiber bundle inspected by the example device shown in the figure is arranged. FIG. 9 is an explanatory diagram showing the light intensity distribution at the exit end face.
FIG. 10 is an optical system layout diagram of a projection exposure apparatus equipped with a telecentric illumination optical system for alignment in which a fiber bundle is arranged. FIG. 10 shows the light intensity distribution at the input end face and exit end face of the random fiber bundle shown in FIG. In the explanatory diagram (
A) is a light amount distribution diagram thereof, and (B) is a plan view showing the range of the luminous flux actually used. [Explanation of symbols of main parts] 20.30---Random fiber bundle (lighting fiber bundle)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 複数のオプチカルファイバーを束ねて形成された照明用
ファイバー束の一方の入射端面に所定の光量分布を有す
る光束を入射させる光源装置と、前記照明用ファイバー
束の他方の射出端面から射出される光束の一部を通過さ
せ且つ該射出端面を走査可能な開口を有する絞り手段と
、前記開口を通過した光束を受光して光強度に応じた検
出信号を出力する測光手段とを具備し、前記絞り手段の
前記走査に従つて前記測光手段が前記射出端面における
射出光束の光量分布に応じた信号を出力する如く構成し
たことを特徴とする照明用ファイバー束検査装置。
A light source device that makes a light beam having a predetermined light intensity distribution enter one end face of an illumination fiber bundle formed by bundling a plurality of optical fibers; The aperture means has an aperture that allows a part of the light to pass through and scans the exit end surface, and a photometric means that receives the light beam that has passed through the aperture and outputs a detection signal according to the light intensity, and the aperture means An apparatus for inspecting a fiber bundle for illumination, characterized in that the photometric means is configured to output a signal according to the light intensity distribution of the emitted light beam at the exit end surface in accordance with the scanning.
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