KR20160021017A - Illumination apparatus, optical tester and optical microscope - Google Patents
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Abstract
광량의 손실을 억제하면서, 조명 광의 광선각도분포를 변화시킬 수 있는 조명 장치를 제공한다. 광을 출사하는 광원(2)과 광을 광 입사면에 입사하고, 내부에서 다중반사시킨 후, 광 출사면으로부터 출사하는 다중반사 소자(4)와, 광의 광선각도분포를 변화시키는 종류의 다른 복수의 광학소자(3)를 구비하고, 광원(2)과 다중반사 소자(4)와의 사이의 광로 중에, 복수의 광학소자(3) 중 어느 하나를 교체하여 자유자재로 배치한다.Provided is an illumination device capable of changing the ray angle distribution of illumination light while suppressing loss of light quantity. A light source 2 for emitting light and a plurality of reflection elements 4 that enter the light incident surface, multiply reflect the light therefrom and then exit from the light emission surface, and a plurality of different types of light beams And the optical element 3 of the first embodiment is freely arranged to replace any one of the plurality of optical elements 3 in the optical path between the light source 2 and the multiple reflective elements 4. [
Description
본 발명은 조명 장치, 광학 검사 장치 및 광학 현미경에 관한 것이다. The present invention relates to a lighting device, an optical inspection device, and an optical microscope.
예를 들면, 반도체 웨이퍼의 검사에는 광학 검사 장치가 일반적으로 이용된다. 광학 검사 장치로는 검사 대상이 되는 반도체 웨이퍼에 조명 광을 조사하고, 반도체 웨이퍼의 표면에서 반사한 광에 의해 얻을 수 있는 이미지를 촬상하고, 이 이미지로부터 결함의 유무 등을 검사하는 것이 수행되고 있다. 또한, 광학 현미경에 있어서도, 관찰 대상에 조명 광을 조사하고, 그 투과 광 또는 반사광에 의해 얻을 수 있는 이미지를 촬상한다. For example, an optical inspection apparatus is generally used for inspection of semiconductor wafers. In the optical inspection apparatus, an illumination light is irradiated to a semiconductor wafer to be inspected, an image obtained by the light reflected by the surface of the semiconductor wafer is picked up, and the presence or absence of defects is inspected from this image . Also in the optical microscope, illumination light is irradiated to an observation target, and an image that can be obtained by the transmitted light or reflected light is captured.
이러한 광학 검사 장치나 광학 현미경에서는, 예를 들면 CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 등의 촬상 소자를 이용한 디지털 카메라에 의해 촬상이 수행된다. 그러나, 디지털카메라를 이용한 경우에는, 촬상 소자가 휘도 변화에 대하여 민감하기 때문에, 조명 광에 얼룩(mura)이 있으면, 그 영향이 현저하게 나타난다. 따라서, 광학 검사 장치나 광학 현미경에 이용되는 조명 장치(조명 광학계)에서는, 얼룩이 없는 균일한 조명 광을 조사하는 것이 요구된다. In such an optical inspection apparatus or optical microscope, imaging is performed by a digital camera using an imaging element such as a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor). However, in the case of using a digital camera, since the imaging element is sensitive to a change in luminance, the influence is noticeable if there is a mura in the illumination light. Therefore, in an optical inspection apparatus or an illumination apparatus (illumination optical system) used in an optical microscope, it is required to irradiate uniform illumination light free from unevenness.
또한, 광학 검사 장치로는, 반도체 웨이퍼에 대한 결함의 검출 감도를 올리는 방법으로서, 반도체 웨이퍼의 표면에 조사되는 조명 광의 광량이나 광선각도분포, 파장, 편광 방향 등의 파라미터를 조정하는 것이 수행되고 있다. 반도체 웨이퍼에는, 여러가지 회로 패턴이 존재하기 때문에, 웨이퍼마다 최적인 파라미터가 존재한다. 그 중에서도, 반도체 웨이퍼에 입사하는 광선각도분포를 바꿈으로써, 검출 감도가 올라가는 회로 패턴이 있다. As the optical inspection apparatus, as a method for raising the detection sensitivity of a defect to a semiconductor wafer, parameters such as a light amount of an illuminating light irradiated on a surface of a semiconductor wafer, a ray angle distribution, a wavelength, and a polarization direction are adjusted . Since there are various circuit patterns on a semiconductor wafer, parameters optimal for each wafer exist. Among them, there is a circuit pattern in which the detection sensitivity is increased by changing the ray angle distribution incident on the semiconductor wafer.
광학 검사 장치용의 조명 장치로는, 광원으로서 초고압수은(UV)램프를 이용하고, 이 광원으로부터 출사된 광을 리플렉터에 의해 반사하고, 후단의 광학계를 향해서 집광시킨다. 그렇지만, 반도체 웨이퍼에 조사되는 조명 광의 광량분포는 상술한 광학계에 입사하는 광의 광선각도를 반영하여 불균일한 것이 된다. 다시 말해, 이 조명 광의 동면(瞳面)에 있어서의 광량분포는 도 17에 나타내는 바와 같이, 초고압수은램프의 밸브의 그림자에 의해 중심부의 광량이 가장 작아져, 그림자를 뺀 위치에서 광량이 가장 높고, 그 곳에서 외주부를 향하여 광선강도가 서서히 저하된 것이 된다. 한편, 도 17은 조명 광의 동면의 중심을 통하는 단면광량분포를 나타내는 그래프이다. As an illumination device for an optical inspection apparatus, an ultra-high pressure mercury (UV) lamp is used as a light source, the light emitted from the light source is reflected by a reflector, and is condensed toward a downstream optical system. However, the light amount distribution of illumination light to be irradiated on the semiconductor wafer reflects the light ray angle of the light incident on the above-mentioned optical system, and becomes nonuniform. In other words, as shown in Fig. 17, the light amount distribution at the pupil plane of this illumination light is the lowest at the central portion due to the shadow of the valve of the ultra-high pressure mercury lamp, and the light amount is the highest at the position subtracting the shadow , And the intensity of the light beam gradually decreases from there to the outer peripheral portion. On the other hand, Fig. 17 is a graph showing the distribution of the sectional light quantity through the center of the moving surface of the illumination light.
여기서, 구동 전압의 온/오프에 의하여 경사가 변화되는 미세한 미러가 복수 배열된 DMD(Digital Micromirror Device) 소자를 이용하여, 각 미러에 의하여 조명 광의 광선각도분포를 변화시키는 것이 제안되고 있다(특허문헌 1을 참조). 그렇지만, DMD 소자를 이용했을 경우, 미러의 반사율이 낮기 때문에, 광량이 전체적으로 저하된다. Here, it has been proposed to use a DMD (Digital Micromirror Device) device in which a plurality of fine mirrors whose tilt is changed by on / off of a driving voltage, to change the ray angle distribution of illumination light by each mirror 1). However, when the DMD device is used, since the reflectance of the mirror is low, the light amount is entirely lowered.
조명 광의 광량은 모든 반도체 패턴을 검사할 때에 필요로 하는 파라미터이다. 이 때문에, 반도체 웨이퍼의 검사를 수행한 후에, 충분한 광량을 확보하는 것은 필수적이다. 따라서, DMD 소자를 이용했을 경우, 검출 감도를 올리는 것에 충분한 광량을 확보하는 것은 곤란하다. The light amount of the illumination light is a parameter required for inspecting all the semiconductor patterns. For this reason, it is essential to secure a sufficient amount of light after inspection of the semiconductor wafer. Therefore, when a DMD device is used, it is difficult to secure a sufficient amount of light to raise the detection sensitivity.
한편, 동심원방향으로 투과율을 다르게 한 광학소자를 이용하고, 조명 광의 광선각도분포를 변화시키는 것이 제안되고 있다(특허문헌 2를 참조). 그러나, 이러한 광학소자를 이용했을 경우에도, 광량의 손실에 의해 검출 감도가 저하될 수 있다. On the other hand, it has been proposed to use an optical element having a different transmittance in the direction of a concentric circle to change the ray angle distribution of illumination light (see Patent Document 2). However, even when such an optical element is used, the detection sensitivity may be lowered due to loss of light quantity.
선행 기술 문헌Prior art literature
[특허 문헌] [Patent Literature]
특허 문헌 1: 일본 국제 공개 제2005/026843호Patent Document 1: Japanese Laid-Open Patent Application No. 2005/026843
특허 문헌 2: 일본 특개 공보 2007-33790호Patent Document 2: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-33790
본 발명의 일 양태는 이러한 종래의 사정에 비추어 보아서 제안된 것이며, 광량의 손실을 억제하면서, 조명 광의 광선각도분포를 변화시킬 수 있으며, 특히 조명 광의 광선각도분포를 다른 것로 바꿀 수 있는 조명 장치, 및, 그러한 조명 장치를 구비하는 것에 의하여, 검출 감도의 향상을 한층 더 도모할 수 있는 광학 검사 장치 및 광학 현미경을 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.One aspect of the present invention has been proposed in view of such conventional circumstances, and it is an object of the present invention to provide a lighting apparatus capable of changing the light ray angle distribution of illuminating light while suppressing the loss of light amount, And an object of the present invention is to provide an optical inspection apparatus and an optical microscope capable of further improving the detection sensitivity by including such a lighting device.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 이하의 수단을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
〔1〕본 발명의 제1의 양태에 따르는 조명 장치는 광을 출사하는 광원과 상기 광을 광 입사면으로부터 입사하고, 내부에서 다중반사시킨 후, 광 출사면으로부터 출사하는 다중반사 소자와, 상기 광의 광선각도분포를 변화시키는 종류의 다른 복수의 광학소자를 구비하고, 상기 광원과 상기 다중반사 소자와의 사이의 광로 중에, 상기 복수의 광학소자 중 어느 하나를 자유자재로 교체하여 배치하는 것을 특징으로 한다. [1] An illumination device according to a first aspect of the present invention includes: a light source that emits light; a multiple reflection element that enters the light from the light incident surface, multiply reflects the light inside and then exits from the light emission surface; And a plurality of other optical elements of a kind changing a light ray angular distribution of light so that any one of the plurality of optical elements can be freely replaced in an optical path between the light source and the multiple reflective elements .
[2] 상기 [1]에 기재된 조명 장치에 있어서, 상기 복수의 광학소자의 배치를 바꾸는 변경기구를 구비하는 구성일 수도 있다. [2] The illuminating device according to [1] above may be provided with a changing mechanism for changing the arrangement of the plurality of optical elements.
[3] 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 조명 장치에 있어서, 상기 복수의 광학소자는 오목 렌즈, 볼록 렌즈, 원추 렌즈, 미러, 프리즘, 원기둥 렌즈 중 어느 하나를 포함하는 구성일 수도 있다다. [3] In the illuminating device according to the above [1] or [2], the plurality of optical elements may include any one of a concave lens, a convex lens, a conical lens, a mirror, a prism, and a cylindrical lens .
[4] 상기 [1] ~ [3] 중 어느 하나에 기재된 조명 장치에 있어서, 상기 복수의 광학소자는 상기 광의 스팟 지름, 형상, 수 중 어느 하나를 변화시키는 구성일 수도 있다. [4] In the illuminating device according to any one of [1] to [3], the plurality of optical elements may be configured to change one of the spot diameter, shape, and number of the light.
[5] 본 발명의 제2의 양태에 따르는 광학 검사 장치는 상기 [1] ∼ [4] 중 어느 하나에 기재된 조명 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다. [5] An optical inspection apparatus according to a second aspect of the present invention is characterized by including the illuminating device according to any one of [1] to [4].
[6] 본 발명의 제3의 양태에 따르는 광학 현미경은 상기 [1] ∼ [4] 중 어느 하나에 기재된 조명 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다. [6] An optical microscope according to a third aspect of the present invention is characterized by including the illuminating device according to any one of [1] to [4].
상기와 같이, 본 발명에 일 양태에 의하면, 광량의 손실을 억제하면서, 조명 광의 광선각도분포를 변화시킬 수 있는, 특히 조명 광의 광선각도분포를 다른 것로 바꿀 수 있는 조명 장치, 및, 그러한 조명 장치를 구비하는 것에 의하여, 검출 감도의 향상을 한층 더 도모할 수 있는 광학 검사 장치 및 광학 현미경을 제공하는 것이 가능하다.As described above, according to one aspect of the present invention, there is provided an illumination device capable of changing the light angle distribution of the illumination light while suppressing the loss of the light amount, particularly, changing the light angle distribution of the illumination light into another one, It is possible to provide an optical inspection apparatus and an optical microscope capable of further improving the detection sensitivity.
도 1은 본 발명에 제1 실시 형태에 따르는 조명 장치 및 광학 검사 장치의 개략구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 조명 장치가 구비하는 광학소자의 구성예를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 2에 나타내는 광학소자를 이용했을 경우의 조명 광의 동면의 면내 광량분포를 나타내는 그래프이다.
도 4는 도 1에 나타내는 조명 장치가 구비하는 광학소자의 구성예를 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 4에 나타내는 광학소자를 이용했을 경우의 조명 광의 동면의 면내 광량분포를 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 1에 나타내는 조명 장치가 구비하는 광학소자의 구성예를 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 6에 나타내는 광학소자를 이용했을 경우의 조명 광의 동면의 면내 광량분포를 나타내는 그래프이다.
도 8은 도 1에 나타내는 조명 장치가 구비하는 광학소자의 구성예를 나타내는 평면도이다.
도 9는 도 8에 나타내는 광학소자를 이용했을 경우의 조명 광의 동면의 면내 광량분포를 나타내는 그래프이다.
도 10은 도 1에 나타내는 조명 장치가 구비하는 광학소자의 구성예를 나타내는 평면도이다.
도 11은 도 10에 나타내는 광학소자를 이용했을 경우의 조명 광의 동면의 면내 광량분포를 나타내는 그래프이다.
도 12는 도 1에 나타내는 조명 장치가 구비하는 광학소자의 구성예를 나타내는 평면도이다.
도 13은 도 12에 나타내는 광학소자를 이용했을 경우의 조명 광의 동면의 면내 광량분포를 나타내는 그래프이다.
도 14는 도 1에 나타내는 조명 장치가 구비하는 광학소자의 구성예를 나타내는 평면도이다.
도 15는 도 14에 나타내는 광학소자를 이용했을 경우의 조명 광의 동면의 면내 광량분포를 나타내는 그래프이다.
도 16은 도 1에 나타내는 조명 장치가 구비하는 광확산 소자의 구성예를 나타내는 측면도이다.
도 17은 조명 광의 동면의 중심을 통하는 단면광량분포를 나타내는 그래프이다. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an illumination apparatus and an optical inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2 is a plan view showing a configuration example of an optical element included in the illumination apparatus shown in Fig.
Fig. 3 is a graph showing the in-plane light amount distribution of the hibernation of illumination light when the optical element shown in Fig. 2 is used.
4 is a plan view showing a configuration example of an optical element included in the illumination apparatus shown in Fig.
Fig. 5 is a graph showing the in-plane light amount distribution of the hibernation of illumination light when the optical element shown in Fig. 4 is used.
6 is a plan view showing a configuration example of an optical element included in the illumination apparatus shown in Fig.
Fig. 7 is a graph showing the in-plane light amount distribution of the hibernation of illumination light when the optical element shown in Fig. 6 is used.
8 is a plan view showing a configuration example of an optical element included in the illuminating device shown in Fig.
Fig. 9 is a graph showing the in-plane light amount distribution of the hibernation of illumination light when the optical element shown in Fig. 8 is used.
10 is a plan view showing a configuration example of an optical element included in the illuminating device shown in Fig.
11 is a graph showing the in-plane light amount distribution of the hibernation of illumination light when the optical element shown in Fig. 10 is used.
12 is a plan view showing a configuration example of an optical element included in the illumination device shown in Fig.
13 is a graph showing the in-plane light amount distribution of the hibernation of illumination light when the optical element shown in Fig. 12 is used.
14 is a plan view showing a configuration example of an optical element included in the illuminating device shown in Fig.
Fig. 15 is a graph showing the in-plane light amount distribution of the hibernation of illumination light when the optical element shown in Fig. 14 is used.
16 is a side view showing a configuration example of a light diffusion device included in the illumination device shown in Fig.
17 is a graph showing the distribution of the sectional light quantity through the center of the moving surface of the illumination light.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조해서 상세하게 설명한다. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
또한, 이하의 설명에서는 각 구성 요소를 보기 쉽게 하기 위해서, 도면에 있어서 구성 요소에 의하여 치수의 축척을 다르게 하여 나타낸다. In the following description, in order to make each component easy to see, the scale of dimensions is shown differently by the constituent elements in the figure.
제1 실시 형태First Embodiment
먼저, 본 발명에 제1 실시 형태로서, 예를 들면 도 1에 나타내는 조명 장치(1) 및 광학 검사 장치(100)에 대해서 설명한다. 또한, 도 1은 조명 장치(1) 및 광학 검사 장치(100)의 개략적인 구성을 나타내는 모식도이다. First, as a first embodiment of the present invention, for example, an illumination apparatus 1 and an
광학 검사 장치(100)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 검사 대상이 되는 반도체 웨이퍼(이하, 단지 웨이퍼라고 한다)(W)의 결함의 유무 등을 검사하는 것이다. 구체적으로, 이 광학 검사 장치(100)는 광원(2)과 광학소자(3)와 다중반사 소자(4)와, 광확산 소자(5)와, 릴레이 광학계(6)와, 광로 변환 소자(7)와, 집광 광학계(8)와, 결상광학계(9)와, 촬상 장치(10)를 개략적으로 구비하고 있다. As shown in FIG. 1, the
이 중, 광원(2)과 광학소자(3)와 다중반사 소자(4)와, 광확산 소자(5)와, 릴레이 광학계(6)와 광로 변환 소자(7)와 집광 광학계(8)란, 제1의 광학축(AX1)상에서, 순차적으로 늘어서서 배치되어 있다. 한편, 광로 변환 소자(7)와, 결상광학계(9)와 촬상 장치(10)란, 제1의 광학축(AX1)과 직교하는 제2의 광학축(AX2)상에 두고, 순차적으로 늘어서서 배치되어 있다. Among them, the
조명 장치(1)는 광원(2)과 광학소자(3)와 다중반사 소자(4)와, 광확산 소자(5)와, 릴레이 광학계(6)와, 집광 광학계(8)를 포함하고, 웨이퍼(W)에 대하여 조명 광(L)을 조사하는 조명 광학계를 구성하고 있다. The illumination apparatus 1 includes a
광원(2)은 초고압수은(UV) 램프이다. 광원(2)의 주위에는, 리플렉터(11)가 배치되어 있다. 리플렉터(11)는 그 단면형상이 타원선을 그리는 것과 같이 형성된 내측 반사면(11a)을 갖고, 이 내측 반사면(11a)으로 광원(2)으로부터 출사된 광(La)을 반사하고, 후술하는 다중반사 소자(4)의 광 입사면(4a)을 향하여 광(Lb)을 집광시킨다. The
한편, 광원(2)에 대해서는, 상술한 초고압 수은램프 이외에도, 예를 들면 LED 램프 등을 이용할 수 있다. 또, 광원(2)에는 검출 감도의 향상을 도모하기 위해서, 예를 들면, LPP(Laser Produced Plasma)나 LDLS(Laser Driven Light Source) 등의 발광 점이 작은 점광원을 이용해도 좋다. 다시 말해, 광원(2)의 종류에 대해서는 특히 한정되는 것이 아니며, 검사 대상에 맞춰서 최적인 광원을 적당히 선택해서 이용하는 것이 가능하다. On the other hand, for the
광학소자(3)는 광원(2)으로부터 다중반사 소자(4)를 향하는 광(Lb)의 광선각도분포를 변화시키는 것이다. 본 실시 형태의 조명 장치(1)에서는 예를 들면 도 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14에 나타내는 것 같은 종류의 다른 복수의 광학소자(3A∼3G) 중 어느 것이나 2종 이상을 포함하고, 그 중에서 선택된 하나의 광학소자(3)를 광원(2)과 다중반사 소자(4)와의 사이의 광로 중에 자유자재로 교체하여 배치하는 것이 가능하다.The optical element 3 changes the angle of light ray distribution of the light Lb from the
구체적으로, 도 2에 나타내는 광학소자(3A)는 한 쌍의 콜리메이터 렌즈 군(31, 32)을 포함하는 구성이다. 한 쌍의 콜리메이터 렌즈 군(31, 32)은 오목 렌즈와 볼록 렌즈와의 조합으로 이루어지고, 이 렌즈가 광축방향(제1의 광학축(AX1) 상)에 늘어서서 배치되어 있다. 구체적으로, 한 쌍의 콜리메이터 렌즈 군(31, 32) 중, 전단측의 콜리메이터 렌즈 군(31)은 복수(본 실시 형태에서는 2개)의 오목 렌즈(31a, 3lb)에 의해 구성되어 있다. 한편, 후단측의 콜리메이터 렌즈 군(32)은 복수(본 실시 형태에서는 2개)의 볼록 렌즈(32a, 32b)에 의해 구성되어 있다. 한편, 한 쌍의 콜리메이터 렌즈 군(31, 32)을 구성하는 오목 렌즈와 볼록 렌즈와의 조합에 대해서는, 적당히 변경을 더하는 것이 가능하다. Specifically, the
광학소자(3A)에서는, 광원(2)으로부터 출사된 광(Lb)을 전단측의 콜리메이터 렌즈 군(31)에 의해 평행 광속(FL)으로 하고, 이 평행 광속(FL)을 후단측의 콜리메이터 렌즈 군(32)에 의해 집광됨으로써, 다중반사 소자(4)의 광 입사면(4a)을 향해서 집광된 광(Lc)이 출사된다.In the
이 광학소자(3A)를 이용했을 경우의 조명 광(L)의 동면에 있어서의 면내 광량분포를 도 3에 나타낸다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 광학소자(3A)를 이용했을 경우의 조명 광(L)의 스팟은 대략 원형 형상을 갖고 있다. 3 shows the in-plane light amount distribution on the moving surface of the illuminating light L when the
한편, 도 4에 나타내는 광학소자(3B)는 상기 광학소자(3A)의 구성에 더하여, 한 쌍의 콜리메이터 렌즈 군(31, 32)의 사이에 한 쌍의 오목 렌즈(33) 및 볼록 렌즈(34)를 광축방향(제1의 광학축(AX1) 상)에 늘어서서 배치한 구성이다. On the other hand, the
광학소자(3B)에서는, 광원(2)으로부터 출사된 광(Lb)을 전단측의 콜리메이터 렌즈 군(31)에 의해 평행 광속(FL1)으로 하여, 이 평행 광속(FL1)을 오목 렌즈(33)에 의해 확산시킨 후에, 볼록 렌즈(34)에 의해 집속시키는 것에 의해, 평행 광속(FL1)보다도 확경(diameter expansion)된 평행 광속(FL2)이 된다. 그 후, 이 평행 광속(FL2)을 후단측의 콜리메이터 렌즈 군(32)에 의해 집광되는 것에 의해, 다중반사 소자(4)의 광 입사면(4a)을 향하여 집광된 광(Lc)이 출사된다. In the
이 광학소자(3B)를 이용했을 경우의 조명 광(L)의 동면에 있어서의 면내 광량분포를 도 5에 나타낸다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 광학소자(3B)를 이용했을 경우의 조명 광(L)의 스팟은 도 3에 나타내는 경우보다도 확경(diameter expansion)된 대략 원형 형상을 갖고 있다. 5 shows the in-plane light amount distribution on the aspherical surface of the illumination light L when the
한편, 도 6에 나타내는 광학소자(3C)는 상기 광학소자(3A)의 구성에 더하여, 한 쌍의 콜리메이터 렌즈 군(31, 32)의 사이에, 한 쌍의 볼록 렌즈(35) 및 오목 렌즈(36)를 광축방향(제1의 광학축(AX1)상)에 늘어서서 배치한 구성이다. On the other hand, the
광학소자(3C)에서는, 광원(2)으로부터 출사된 광(Lb)을 전단측의 콜리메이터 렌즈 군(31)에 의해 평행 광속(FL1)으로 하여, 이 평행 광속(FL1)을 볼록 렌즈(35)에 의해 집속시킨 후에, 오목 렌즈(36)에 의해 확산시키는 것에 의해, 평행 광속(FL1)보다도 축경된 평행 광속(FL2)이 된다. 그 후, 이 평행 광속(FL2)을 후단측의 콜리메이터 렌즈 군(32)에 의하여 집광하는 것에 의해, 다중반사 소자(4)의 광 입사면(4a)을 향하여 집광된 광(Lc)이 출사된다. In the
이 광학소자(3C)를 이용했을 경우의 조명 광(L)의 동면에 있어서의 면내 광량분포를 도 7에 나타낸다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 광학소자(3C)를 이용했을 경우의 조명 광(L)의 스팟은 도 3에 나타내는 경우보다도 축경된 대략 원형 형상을 갖고 있다. The in-plane light amount distribution on the aspherical surface of the illumination light L when the
한편, 도 8에 나타내는 광학소자(3D)는 상기 광학소자(3A)의 구성에 더하여, 한 쌍의 콜리메이터 렌즈 군(31, 32)의 사이에, 한 쌍의 원추 렌즈(37, 38)를 광축방향(제1의 광학축(AX1) 상)으로 늘어서서 배치한 구성이다. 또, 한 쌍의 원추 렌즈(37, 38)는 서로의 천정부가 형성된 면과는 반대측의 면을 상대(對向)시킨 상태로 배치되어 있다. 또한, 2개의 원추 렌즈(37, 38)의 배치에 대해서는, 상술한 배치에 한정하지 않고, 예를 들면, 서로의 천정부가 형성된 면을 상대시킨 상태로 배치하거나, 서로의 천정부가 형성된 면을 같은 방향을 향한 상태로 배치하거나 하는 것도 가능하다.On the other hand, the
광학소자(3D)에서는, 광원(2)으로부터 출사된 광(Lb)을 전단측의 콜리메이터 렌즈 군(31)에 의해 평행 광속(光束)(FL1)으로 하여, 이 평행 광속(FL1)이 한 쌍의 원추 렌즈(37, 38)의 사이를 통과하는 사이에, 평행 광속(FL1)의 내주측과 외주측과의 광선광로가 반전(反轉)한 평행 광속(FL2)이 된다. 다시 말해, 평행 광속(FL1)을 구성하는 광선속 중, 원뿔 렌즈(37) 내주측을 통과하는 광선의 광로가 외주측으로 교체된다(도 8 중, 2점 사슬선을 참조). 한편, 원뿔 렌즈(37) 외주측을 통과하는 광선의 광로가 내주측으로 교체된다(도 8 중, 파선을 참조). 그 후, 이 평행 광속(FL2)을 후단측의 콜리메이터 렌즈 군(32)에 의하여 집광하는 것에 의해, 다중반사 소자(4)의 광 입사면(4a)을 향해서 집광된 광(Lc)이 출사된다. In the
이 광학소자(3D)를 이용했을 경우의 조명 광(L)의 동면에 있어서의 면내 광량분포를 도 9에 나타낸다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 광학소자(3D)를 이용했을 경우의 조명 광(L)의 스팟은 대략 원환상을 갖고 있다. 또, 이 도 9에 나타내는 면내 광량분포는 도 3에 나타내는 면내 광량분포란, 내외주에 있어서 광강도가 역전한 광선각도분포를 갖고 있다. The in-plane light amount distribution on the aspherical surface of the illuminating light L when this
한편, 도 10에 나타내는 광학소자(3E)는 상기 광학소자(3A)의 구성에 더하여, 한 쌍의 콜리메이터 렌즈 군(31, 32)의 사이에, 광로 분리 소자(39)를 배치한 구성이다. 광로 분리 소자(39)는 3개의 삼각주(三角柱) 미러(40a, 40b, 40c)를 조합시킨 것으로부터 이루어진다. On the other hand, the
광학소자(3E)에서는, 광원(2)으로부터 출사된 광(Lb)을 전단측의 콜리메이터 렌즈 군(31)에 의해 평행 광속(FL1)으로 하여, 이 평행 광속(FL1)이 광로 분리 소자(39)를 통과함으로써, 2개의 평행 광속(FL21, FL22)으로 분리된다. 그 후, 이 2개의 평행 광속(FL21, FL22)을 후단측의 콜리메이터 렌즈 군(32)에 의하여 집광하는 것에 의해, 다중반사 소자(4)의 광 입사면(4a)을 향해서 집광된 광(Lc)이 출사된다. In the
이 광학소자(3E)를 이용했을 경우의 조명 광(L)의 동면에 있어서의 광량분포를 도 11에 나타낸다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 광학소자(3E)를 이용했을 경우의 조명 광(L)의 스팟은 그 중심축을 끼어서 대칭으로 2분할된 형상을 갖고 있다. FIG. 11 shows the light amount distribution on the surface of the illuminating light L when this
한편, 도 12에 나타내는 광학소자(3F)는 상기 광학소자(3A)의 구성에 더하여, 한 쌍의 콜리메이터 렌즈 군(31, 32)의 사이에, 2개의 광로 분리 소자(39A, 39B)를 배치한 구성이다. 2개의 광로 분리 소자(39A, 39B)는 상기 광로 분리 소자(39)와 기본적으로 같은 구성이다. 또, 전단의 광로 분리 소자(39A)와 후단의 광로 분리 소자(39B)는 제1의 광학축(AX1)과 직교하는 면내에 있어서, 서로의 삼각주 미러(40a, 40b, 40c)의 긴 방향이 직교하도록 배치되어 있다.On the other hand, in addition to the configuration of the
광학소자(3E)에서는, 광원(2)으로부터 출사된 광(Lb)을 전단측의 콜리메이터 렌즈 군(31)에 의해 평행 광속(FL1)으로 하여, 이 평행 광속(FL1)이 전단의 광로 분리 소자(39A)를 통과함으로써, 2개의 평행 광속(FL21, FL22)으로 분리된다. 또한, 2개의 평행 광속(FL21, FL22)이 후단의 광로 분리 소자(39B)를 통과함으로써, 각각 2개의 평행 광속(FL31, L32)과 2개의 평행 광속(FL33, FL34)으로 분리된다. 그 후, 이들 4개의 평행 광속(FL31, FL32, FL33, FL34)을 후단측의 콜리메이터 렌즈 군(32)에 의해 집광하는 것에 의해, 다중반사 소자(4)의 광 입사면(4a)을 향해서 집광된 광(Lc)이 출사된다. In the
이 광학소자(3F)를 이용했을 경우의 조명 광(L)의 동면에 있어서의 광량분포를 도 13에 나타낸다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 광학소자(3F)를 이용했을 경우의 조명 광(L)의 스팟은 그 중심축을 끼어서 대칭으로 4분할된 형상을 갖고 있다. FIG. 13 shows the light amount distribution on the antinode of the illumination light L when this
한편, 도 14에 나타내는 광학소자(3G)는 상기 광학소자(3A)의 구성에 더하여, 한 쌍의 콜리메이터 렌즈 군(31, 32)의 사이에, 한 쌍의 원기둥 렌즈(41, 42)를 광축방향(제1의 광학축(AX1)상)에 늘어서서 배치한 구성이다. 또, 2개의 원기둥 렌즈(39) 중, 일방(본 실시 형태에서는, 전단의 원기둥 렌즈(41))이 부 렌즈이며, 타방(본 실시 형태에서는, 후단 원기둥 렌즈(42))이 정 렌즈이다. 전단의 원기둥 렌즈(41)와 다른 방면의 원기둥 렌즈(42)란, 제1의 광학축(AX1)과 직교하는 면내에 있어서, 서로의 긴 방향이 일치하도록 배치되어 있다. On the other hand, the
광학소자(3G)에서는, 광원(2)으로부터 출사된 광(Lb)을 전단측의 콜리메이터 렌즈 군(31)에 의해 평행 광속(FL1)으로 하여, 이 평행 광속(FL1)을 전단의 원기둥 렌즈(41)에 의해 확산시킨 후에, 후단의 원기둥 렌즈(42)에 의해 집속시키는 것에 의해, 평행 광속(FL1)보다도 일 방향(원기둥 렌즈(41, 42)의 긴 방향)에 있어서 확대된 평행 광속(FL2)이 된다. 그 후, 이 평행 광속(FL2)을 후단측의 콜리메이터 렌즈 군(32)에 의해 집광하는 것에 의해, 다중반사 소자(4)의 광 입사면(4a)을 향해서 집광된 광(Lc)이 출사된다.In the
이 광학소자(3G)를 이용했을 경우의 조명 광(L)의 동면에 있어서의 면내 광량분포를 도 15에 나타낸다. 도 15에 나타내는 바와 같이, 광학소자(3G)를 이용했을 경우의 조명 광(L)의 스팟은 도 3에 나타내는 경우보다도 일 방향에 있어서 확대된 대략 타원 형상을 갖고 있다. 15 shows the in-plane light amount distribution on the moving surface of the illuminating light L when the
본 실시 형태의 조명 장치(1)에서는, 상술한 복수의 광학소자(3A∼3G)를 교체하는 것에 의해, 웨이퍼(W)의 표면에 조사되는 조명 광(L)의 스팟의 지름, 형상, 수 중 어느 하나를 변화시키는 것이 가능하다. The illuminating device 1 of the present embodiment can change the diameter, shape, and number of spots of the illumination light L irradiated to the surface of the wafer W by replacing the above-described plurality of
또한, 광학소자(3)로서는, 상술한 광학소자(3A∼3G)의 구성 이외에도, 오목 렌즈, 볼록 렌즈, 원추 렌즈, 미러, 프리즘, 원기둥 렌즈의 어느 것인가를 포함하는 것에 의해, 웨이퍼(W)의 표면에 조사되는 조명 광(L)의 스팟의 지름, 형상, 수 중 어느 하나를 변화시키는 것이라면 좋다. The optical element 3 includes any one of a concave lens, a convex lens, a conical lens, a mirror, a prism, and a cylindrical lens in addition to the configuration of the
조명 장치(1)는 상술한 복수의 광학소자(3A∼3G)의 배치를 바꾸는 변경기구(50)를 구비하고 있다. 변경기구(50)로서는, 상술한 복수의 광학소자(3A∼3G)를 광원(2)과 다중반사 소자(4)와의 사이의 광로 중에 자유 자재로 탈착 배치하는 탈착식이나, 상술한 복수의 광학소자(3A∼3G)를 동심 원형상으로 늘어서서 배치한 터릿(미도시)을 회전시키는 것에 의해, 광원(2)과 다중반사 소자(4)와의 사이의 광로 중에 광학소자(3A∼3G)를 자유 자재로 변경 배치하는 터릿식 등을 들 수가 있다. The illuminating device 1 is provided with a changing mechanism 50 for changing the arrangement of the plurality of
다중반사 소자(4)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 로드 인테그레이터로부터 이루어지고, 긴 방향의 일단에 광 입사면(4a)과 긴 방향의 타단에 광 출사면(4b)을 갖고 있다. 다중반사 소자(4)는 광학소자(3)를 통과한 광(Lc)을 광 입사면(4a)으로부터 입사하고, 내부에서 다중반사시킨 후, 광 출사면(4b)으로부터 광(Ld)을 출사한다.As shown in Fig. 1, the multiple
광확산 소자(5)는 다중반사 소자(4)의 광 출사면(4b)으로부터 출사된 광(Ld)을 확산시키는 것이다. 구체적으로, 광확산 소자(5)는 예를 들면 도 16에 나타내는 바와 같이, 기재(5a)의 한 면에 미세한 요철 패턴(5b)이 형성된 구조를 갖고 있다. 광확산 소자(5)는 요철 패턴(5b)이 형성된 면을 다중반사 소자(4)와는 반대측을 향한 상태로 배치되어 있다. 이에 의해, 광확산 소자(5)는 요철 패턴(5b)에 의해 확산된 광(Le)을 출사한다. 이에 따라, 광확산 소자(5)는 요철 패턴(5b)이 형성된 면을 다중반사 소자(4)를 향한 상태로 배치하는 것도 가능하다.The
릴레이 광학계(6)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 제1의 릴레이 렌즈(12)와 제2의 릴레이 렌즈(13)를 포함하고, 웨이퍼(W)의 조사면의 크기에 맞추어, 광(Lf)의 사이즈를 조정한다. 1, the relay
광로 변환 소자(7)는 색선별 거울(dichroic mirror)로 이루어지며, 광을 웨이퍼(W)를 향하는 광(Lf)을 투과하는 한편, 후술하는 웨이퍼(W)로부터 반사해서 되돌아 오는 광(Lg)을 촬상 장치(10)를 향하여 반사한다.The optical path changing element 7 is made of a dichroic mirror and transmits light Lf directed toward the wafer W while returning light Lg reflected from the wafer W to be described later. To the
집광 광학계(8)는 콘덴서 렌즈(14)와 대물 렌즈(15)를 포함하고, 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 집광된 광(조명 광(L))을 조사한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면에서 반사한 광(Lg)이 대물 렌즈(15) 및 콘덴서 렌즈(14)를 통과하고, 광로 변환 소자(7)에 입사하여, 결상광학계(9)를 향하여 반사된다. The condensing optical system 8 includes a
결상광학계(9)는 집광 렌즈(16)와 결상 렌즈(17)를 포함하고, 촬상 장치(10)의 촬상면의 크기에 맞추어, 광로 변환 소자(7)로 반사된 광(Lh)을 촬상 장치(10)의 촬상면 상에 결상 시킨다. The imaging optical system 9 includes a
촬상 장치(10)는 예를 들면 CCD나 CMOS 등의 촬상 소자를 이용한 디지털 카메라에 의해 구성되어 있다. 촬상 장치(10)는 웨이퍼(W)의 표면에서 반사한 광(Lg)에 의해 얻을 수 있는 이미지를 촬상한다. 광학 검사 장치(100)에서는 이 이미지로부터 웨이퍼(W)의 결함의 유무 등을 검사하는 것이 가능해지고 있다. The
본 실시 형태의 조명 장치(1)에서는, 상술한 광학소자(3)에 의해, 광량의 손실을 억제하면서, 웨이퍼(W)에 입사하는 조명 광(L)의 광선각도분포를 변화시킬 수 있다. 또, 조명 장치(1)에서는 복수의 광학소자(3A∼3G)를 교체하는 것에 의해, 조명 광(L)의 광선각도분포를 다른 것로 바꾸는 것이 가능하다.In the illumination device 1 of the present embodiment, the optical angle distribution of the illumination light L incident on the wafer W can be changed by the above-described optical element 3 while suppressing the loss of light quantity. In the illumination device 1, it is possible to change the light ray angle distribution of the illumination light L to another by replacing the plurality of
이에 의해, 조명 장치(1)에서는, 웨이퍼(W)가 각양각색인 회로 패턴에 맞춰서, 웨이퍼(W)의 표면에 조사되는 조명 광(L)의 스팟의 지름, 형상, 수 중 어느 하나를 변화시킬 수 있다. 그 결과, 회로 패턴의 검출 감도를 올리는데도 최적인 조명 광(L)을 얻는 것이 가능하다. This allows the illumination device 1 to change either the diameter, the shape or the number of the spots of the illumination light L irradiated on the surface of the wafer W in accordance with circuit patterns of various colors of the wafer W . As a result, it is possible to obtain the illumination light L optimal for raising the detection sensitivity of the circuit pattern.
상기와 같이, 본 실시 형태의 광학 검사 장치(100)에서는, 상술한 조명 장치(1)를 구비하는 것에 의해, 광량의 손실을 억제하면서, 검출 감도의 향상을 한층 더 도모할 수 있기 위해서, 고 분해능으로의 검사가 가능해진다. As described above, in the
또한, 본 발명은 상기 실시 형태의 물건에 반드시 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러가지의 변경을 더하는 것이 가능하다. Furthermore, the present invention is not necessarily limited to the objects of the above-described embodiments, and various modifications can be added within the scope of the present invention.
예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 조명 장치(1)를 구비한 광학 검사 장치(100)에 있어서, 웨이퍼(W)의 검사를 수행할 경우를 예시했지만, 광학 검사 장치(100)에 의해 검사 가능한 것이 좋으며, 검사 대상에 대해서는 특히 한정되는 것이 아니다.For example, in the above embodiment, the case where the inspection of the wafer W is carried out in the
또, 조명 장치(1)는 광학 검사 장치(100)의 이외에도, 관찰 대상에 조명 광(L)을 조사하고, 그 투과 광 또는 반사광에 의해 얻을 수 있는 이미지를 촬상하는 광학 현미경에 적용하는 것이 가능하다. 이러한 조명 장치(1)를 구비한 광학 현미경에서는, 광량의 손실을 억제하면서, 검출 감도의 향상을 한층 더 도모할 수 있기 때문에, 고 분해능으로의 관찰이 가능해진다. In addition to the
1: 조명 장치
2: 광원
3, 3A∼3G: 광학소자
4: 다중반사 소자
5: 광확산 소자
6: 릴레이 광학계
7: 광로 변환 소자
8: 집광 광학계
9: 결상광학계
10: 촬상 장치
11: 리플렉터
12: 제1의 릴레이 렌즈
13: 제2의 릴레이 렌즈
14: 콘덴서 렌즈
15: 대물 렌즈
16: 집광 렌즈
17: 결상 렌즈
31, 32: 콜리메이터 렌즈 군
33: 오목 렌즈
34: 볼록 렌즈
35: 볼록 렌즈
36: 오목 렌즈
37, 38: 원추 렌즈
39, 39A, 39B: 광로 분리 소자
41, 42: 원기둥 렌즈
50: 변경기구
100: 광학 검사 장치
W: 반도체 웨이퍼
L: 조명 광1: Lighting device 2: Light source
3, 3A to 3G: Optical element 4: Multiple reflection element
5: light diffusion element 6: relay optical system
7: optical path conversion element 8: condensing optical system
9: imaging optical system 10: imaging device
11: Reflector 12: First relay lens
13: second relay lens 14: condenser lens
15: objective lens 16: condensing lens
17:
33: concave lens 34: convex lens
35: convex lens 36: concave lens
37, 38:
41, 42: cylindrical lens 50: changing mechanism
100: Optical inspection apparatus W: Semiconductor wafer
L: Lighting light
Claims (6)
상기 광을 광 입사면에서 입사하고, 내부에서 다중반사시킨 후, 광 출사면으로부터 출사하는 다중반사 소자; 및
상기 광의 광선각도분포를 변화시키는 종류의 다른 복수의 광학소자를 구비하고,
상기 광원과 상기 다중반사 소자와의 사이의 광로 중에, 상기 복수의 광학소자 중 어느 하나를 자유자재로 교체하여 배치하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.A light source for emitting light;
A multiple reflection element which makes the light incident on the light incident surface, multiply reflects the light inside and then exits from the light emission surface; And
And a plurality of other optical elements of a kind which change the light ray angle distribution of the light,
Wherein any one of the plurality of optical elements is freely replaced and placed in an optical path between the light source and the multiple reflective elements.
상기 복수의 광학소자의 배치를 바꾸는 변경기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.The method according to claim 1,
And a changing mechanism for changing the arrangement of the plurality of optical elements.
상기 복수의 광학소자는, 오목 렌즈, 볼록 렌즈, 원추 렌즈, 미러, 프리즘, 원기둥 렌즈 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the plurality of optical elements include any one of a concave lens, a convex lens, a conical lens, a mirror, a prism, and a cylindrical lens.
상기 복수의 광학소자는 상기 광의 스팟 지름, 형상, 수 중 어느 하나를 변화시키는 것을 특징으로 하는 조명 장치.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the plurality of optical elements change any one of the spot diameter, shape, and number of the light.
조명 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 검사 장치.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
And an illumination device.
조명 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 현미경.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
And an illumination device.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20150420 |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| PC1203 | Withdrawal of no request for examination |