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JP4244305B2 - Illumination optical system and pattern defect inspection apparatus using the same - Google Patents

Illumination optical system and pattern defect inspection apparatus using the same Download PDF

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JP4244305B2
JP4244305B2 JP2003209043A JP2003209043A JP4244305B2 JP 4244305 B2 JP4244305 B2 JP 4244305B2 JP 2003209043 A JP2003209043 A JP 2003209043A JP 2003209043 A JP2003209043 A JP 2003209043A JP 4244305 B2 JP4244305 B2 JP 4244305B2
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phase difference
illumination light
optical fiber
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light beam
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健 長谷川
徹 東條
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Topcon Corp
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホトマスクパターンの欠陥(ショート、断線等)や異物を検出するパターン検査、異物検査に使用する照明光学系及びパターン欠陥装置及び光ファイバーに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、パターン欠陥検査装置では、高分解能顕微鏡と同等の性能を有する照明光学系を用いてホトマスク等の試料を照明することによりマスクパターン像を形成し、このマスクパターン像をCCDカメラやラインセンサ等の受像センサを用いて画像情報として取得し、予め取得した欠陥・異物のない基準画像又は予め作成してある欠陥・異物のない基準画像と測定により得られた画像情報とを比較し、製造されたホトマスク等に欠陥・異物が存在するか否かの検査が行われている。
【0003】
パターン欠陥検査装置としての例えば高分解能顕微鏡と同等の性能を有するマスクパターン欠陥検査装置では、試料を一括照明し、開口数の大きい対物レンズ、すなわち、高NAの対物レンズでマスクパターン像を形成するようにしている。このようなパターン欠陥検査装置では、近年の半導体デバイスの微細化の進展に伴って、露光や検査に用いられる光の短波長化が進み、深紫外線(DUV)光が利用されるようになってきている。
【0004】
しかしながら、この光の波長領域では、通常のランプ光源(放電ランプ)を用いたのでは、全発光量に占めるDUV光の光量が少なく高出力化を図っても、発光輝点の面積が増加するのみで輝度が高くならないために、レーザーが光源として用いられることが多くなってきている。
【0005】
例えば、高分解能顕微鏡としてレーザー光を試料の表面に集光して走査するレーザー走査型顕微鏡が市販されているので、これを用いて試料を走査照明することが考えられるが、レーザー光を空間的に移動させて走査することが必要で、例えば、AOD(音響光学素子)等の比較的高速な手段を用いても、要求される検査時間内に試料を走査できないという不都合がある。
【0006】
そこで、レーザー光を用いて一括照明を行うことが提案されているが、レーザー光を用いて一括照明を行うと、レーザー光の可干渉性によってスペックルパターンやパターンエッジにおけるリンギングによるオーバーシュート、アンダーシュートが生じ、照明むらとなる。
【0007】
また、照明光束の開口数を向上させると同時に一括照明の均一性を確保するためにインテグレータを照明光学系に用いることがあるが、この場合にもレーザー光の可干渉性によって干渉縞パターンが試料上に形成され、照明むらとなる。この照明むらはコントラストが高く、この状態で試料を撮影すると、撮影画像にむらが生じる。
【0008】
従って、レーザー光の可干渉性を低減するために、インテグレータの集光点でランダム位相板を回転させる、この集光点に拡散板を設置する、インテグレータの各素子に対応させて長さの異なる光ファイバーを並べて配列する構成が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0009】
これらの光学系によれば、インテグレータの各素子を照明光束としてのレーザー光束が通過する間に位相差がコントロールされ、干渉縞パターンによる照明むらが軽減される。
【0010】
【特許文献1】
特開2002−39960号公報(図11)
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ランダム回転位相板を用いたものでは、ランダム回転位相板を回転駆動させる機構が必要であり、拡散板を用いたものでは照明光束が大きく拡散されるため、コンデンサレンズによって試料に投影される照明光束の光量が大幅に減少し、光ファイバーの長さを変えるものでは、レーザー光源の性能が変わると、可干渉距離が変化するため、それに対応してファイバーの長さを変えなければならず、また、装置の大型化を招く不都合がある。
【0012】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、可動機構が不要でかつ照明光束の利用効率を損なうことなくしかも装置の大型化を伴うことなくレーザー光の可干渉性に起因する照明むらの低減を図ることのできる照明光学系及びパターン欠陥検査装置及び光ファイバーを提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の照明光学系は、レーザー光源からの照明光を集光して複数個の疑似光源を生成する入射側レンズアレイと、複数個の素子を有しかつ該各素子に入射した照明光を混合してコンデンサレンズに導くインテグレータと、該インテグレータの各素子に臨まされた出射側レンズアレイと、前記入射側レンズアレイの各レンズ素子に臨む入射面と前記出射側レンズアレイの各レンズ素子に臨む出射面とを有しかつ圧電物質被膜が外周部に形成されてその屈折率が変化される光ファイバーが複数本整列されてなる光ファイバー配列体と、前記各光ファイバーの圧電物質被膜を制御する制御回路とを備えていることを特徴とする。
請求項2に記載のパターン欠陥検査装置は、レーザー光源からの照明光を集光して複数個の疑似光源を生成する入射側レンズアレイと、複数個の素子を有しかつ該各素子に入射した照明光を混合してコンデンサレンズに導くインテグレータと、該インテグレータの各素子に臨まされた出射側レンズアレイと、前記入射側レンズアレイの各レンズ素子に臨む入射面と前記出射側レンズアレイの各レンズ素子に臨む出射面とを有しかつ圧電物質被膜が外周部に形成されてその屈折率が変化される光ファイバーが複数本整列されてなる光ファイバー配列体と、前記各光ファイバーの圧電物質被膜を制御する制御回路と、前記インテグレータから出射された照明光束を集光して試料に照射するコンデンサレンズと、該試料に照射された照明光束を集光する対物レンズと、前記対物レンズにより集光された光束を検出センサに結像させる検出光学系と、前記検出センサに結像されかつ光電変換された信号を処理する信号処理装置と、を備えていることを特徴とする。
請求項3に記載のパターン欠陥検査装置は、前記制御回路がランダムな位相差パターンを発生する位相差パターン発生回路と、ランダムな位相差パターンに対応する電圧を前記各圧電物質皮膜に印加する電圧制御回路とからなり、前記検出センサの光電蓄積時間に同期して前記各光ファイバーを通る照明光束の位相差を制御することにより前記検出センサ上での照明光束の光量分布の平均化を図ることを特徴とする。
請求項4に記載のパターン欠陥検査装置は、前記制御回路は規則的な位相差パターンを発生する位相差パターン発生回路と、規則的な位相差パターンに対応する電圧を各列間毎の前記圧電物質皮膜に印加する電圧制御回路とからなり、各列に存在する光ファイバーを通る照明光束には同一の位相を与えかつその列と異なる列に存在する光ファイバーを通る照明光束には所定の位相差を与えて列間の位相差を保ったままこの位相差を前記検出センサの光電蓄積時間に同期して変化させることにより、前記検出センサ上での照明光束の光量分布の平均化を図ることを特徴とする。
請求項5に記載のパターン欠陥検査装置は、前記検出センサが一次元ラインセンサからなり、前記試料が一次元ラインセンサの延びる方向と直交する方向に可動されることを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】
図1は本発明に係わるパターン欠陥検査装置の概要図を示すものであって、図1において、1はレーザー光源部、2は照明光学系、3はコンデンサレンズ、4は試料、5は対物レンズ、6は検出光学系、7は検出センサ(センサ)、8は信号処理装置である。
【0020】
レーザー光源部1は、図示を略すビームエキスパンダー光学系を有し、レーザー光源部1から出射されたレーザー光Pはそのビーム径が拡大されて照明光学系2に入射される。
【0021】
照明光学系2は、図2に拡大して詳細に示すように、入射側フライアイレンズアレイ9、出射側フライアイレンズアレイ10、光ファイバー配列体11、インテグレータ12から構成されている。
【0022】
入射側フライアイレンズアレイ9、出射側フライアイレンズアレイ10は規則的に配列されたレンズ素子9a、10aを有する。入射側フライアイレンズアレイ9はレーザー光源部1からの照明光Pを集光して複数個の疑似光源を生成する。出射側フライアイレンズアレイ10はインテグレータ12の各素子12aに臨まされている。光ファイバー配列体11は複数個の規則的に配列された光ファイバー13からなっている。ここでは、光ファイバー配列体11は縦横に3個づつ配列された9個の光ファイバー13から構成されている。ここで、符号13Aは第1列目の光ファイバーの横列を示し、符号13Bは第2列目の光ファイバーの横列を示し、符号13Cは第3列目の光ファイバーの横列を示している。
【0023】
各光ファイバー13は入射側レンズアレイ9の各レンズ素子9aに臨む入射面13aと出射側レンズアレイ10の各レンズ素子10aに臨む出射面13bとを有する。その各光ファイバー13の外周部13cには圧電物質被膜14が形成されている。各光ファイバー13はその圧電物質被膜14の膨張収縮により歪みが与えられて、その屈折率が変化される。
【0024】
その各圧電物質被膜14には制御回路15によって周期的に電圧が印加される。その制御回路15は位相差パターン発生回路16と電圧制御回路17とから構成される。位相差パターン発生回路16は各光ファイバー13に与える位相差を算出する機能を有する。電圧制御回路16は、位相差パターン発生回路15からの位相差信号に対応する印加電圧をそれぞれ発生し、各圧電物質被膜14にその位相差信号に対応する印加電圧を印加する。
【0025】
これによって、各光ファイバー13にはその圧電物質被膜14に加えられた印加電圧に対応する歪みが与えられる。これによって、照明光束Pには各光ファイバー13を通過する間に位相差が与えられる。その位相差は、光の1波長の位相差(2π)を与える程度が、圧電物質被膜14の大型化、ひいては、光ファイバー配列体11の大型化を避けるうえで好ましい。
【0026】
ここでは、位相差パターン発生回路15は、ランダム位相差パターンを発生するものとされている。照明光束Pには各光ファイバー13を通過する際にランダムな位相差が与えられてインテグレータ12に入射される。この照明光束Pはこのインテグレータ12によって混合されてコンデンサレンズ3に導かれる。照明光束はこのコンデンサレンズ3によって集光され、試料4はこの照明光束Pによって照明される。この照明光学系2によれば、従来のランダム位相板と同等の効果が得られる。
【0027】
その試料4を透過した照明光束Pは、対物レンズ5によって集光されて、検出光学系6に導かれ、この検出光学系6によって検出センサ7に結像される。その検出センサ7はここではエリアセンサから構成され、このエリアセンサの出力は、信号処理装置8に入力されて従来と同様の方法で画像処理される。
【0028】
以上、発明の実施の形態では、各光ファイバー13を通過する照明光束にランダムな位相差を与えることにしたが、各光ファイバー13の列毎、例えば、横列13Aを形成する各光ファイバー13、横列13Bを形成する各光ファイバー13、横列13Cを形成する各光ファイバー13にはそれぞれ同一の位相を与え、かつ、横列13Aを形成する光ファイバー13と横列13Bを形成する光ファイバー13とには所定の位相差を与え、また、横列13A、横列13Bを形成する光ファイバー13と横列13Cを形成する光ファイバーとにも異なる所定の位相差を与えて、エリアセンサ7の光電蓄積時間に同期させて列間の位相差を保ったまま位相を0から2πまで変化させることにより、位相をスィープさせるようにしても良い。
【0029】
また、検出センサ7をエリアセンサの代わりにラインセンサを用いてかつ試料4をラインセンサの延びる方向と直交する方向に移動させて2次元画像を捕捉するように構成すれば、各光ファイバー13の列13A、13B、13C毎に同一の位相差を与えて、エリアセンサの光電蓄積時間に同期させて列間の位相差を保ったまま位相を0から2πまで変化させることにより、図3(a)に示すように、検出センサ7に形成された干渉縞に対応する光量分布Qを1ピッチ分づつ連続的に移動させることができ、このように構成すると、図3(b)に示すように干渉縞に対応する光量分布Qを平均化することにより、照明むらを除去することができる。
【0030】
【発明の効果】
本発明に係わる照明光学系及びパターン欠陥検査装置は、可動機構が不要でかつ照明光束の利用効率を損なうことなくしかも装置の大型化を伴うことなくレーザー光の可干渉性に起因する照明むらの低減を図ることのできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係わるパターン欠陥検査装置の概要図である。
【図2】 本発明に係わる照明光学系の詳細構成を示す光学図である。
【図3】 本発明に係わる照明光学系の作用の一例を示す説明図であり、(a)は干渉縞に対応する光量分布の移動状態を示す図であり、(b)はその光量分布が蓄積時間内に平均化された状態を示す図である。
【符号の説明】
1…レーザー光源部
9…入射側レンズアレイ
10…出射側レンズアレイ
11…光ファイバー配列体
12…インテグレータ
13…光ファイバー
14…圧電物質被膜
13a…入射面
13b…出射面
13c…外周部
15…制御回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pattern inspection for detecting a defect (short, disconnection, etc.) and foreign matter in a photomask pattern, an illumination optical system used for foreign matter inspection, a pattern defect device, and an optical fiber.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a pattern defect inspection apparatus, a mask pattern image is formed by illuminating a sample such as a photomask using an illumination optical system having a performance equivalent to that of a high resolution microscope, and this mask pattern image is formed by a CCD camera or a line sensor. It is acquired as image information using an image receiving sensor such as, and a reference image without defects / foreign matter acquired in advance or a reference image without defects / foreign matter prepared in advance is compared with image information obtained by measurement to produce An inspection is performed to determine whether or not there is a defect or foreign matter in the photomask or the like.
[0003]
In a mask pattern defect inspection apparatus having a performance equivalent to, for example, a high resolution microscope as a pattern defect inspection apparatus, a sample is illuminated at once and a mask pattern image is formed with an objective lens having a large numerical aperture, that is, an objective lens having a high NA. I am doing so. In such a pattern defect inspection apparatus, with the progress of miniaturization of semiconductor devices in recent years, the wavelength of light used for exposure and inspection has been shortened, and deep ultraviolet (DUV) light has come to be used. ing.
[0004]
However, in this light wavelength region, if an ordinary lamp light source (discharge lamp) is used, the amount of DUV light in the total light emission amount is small, and the area of the light emission bright spot increases even if the output is increased. As a result, the laser is often used as a light source.
[0005]
For example, a laser scanning microscope that focuses laser light on the surface of the sample and scans it as a high-resolution microscope is commercially available. It is conceivable to use this to scan and illuminate the sample. For example, there is a disadvantage that the sample cannot be scanned within the required inspection time even if a relatively high-speed means such as AOD (acousto-optic element) is used.
[0006]
Therefore, it has been proposed to perform collective illumination using laser light, but when collective illumination is performed using laser light, overshoot and undershoot due to ringing at speckle patterns and pattern edges due to the coherence of the laser light. Shooting occurs, resulting in uneven lighting.
[0007]
In addition, an integrator may be used in the illumination optical system to improve the numerical aperture of the illumination light beam and at the same time ensure the uniformity of the collective illumination. It is formed on the top, resulting in uneven illumination. This uneven illumination is high in contrast, and if the sample is photographed in this state, the photographed image is uneven.
[0008]
Therefore, in order to reduce the coherence of the laser beam, the random phase plate is rotated at the condensing point of the integrator, the diffusion plate is installed at the condensing point, and the length is different according to each element of the integrator. A configuration in which optical fibers are arranged side by side has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
[0009]
According to these optical systems, the phase difference is controlled while the laser beam as the illumination beam passes through each element of the integrator, and uneven illumination due to the interference fringe pattern is reduced.
[0010]
[Patent Document 1]
JP 2002-39960 A (FIG. 11)
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of using a random rotating phase plate, a mechanism for rotating the random rotating phase plate is required, and in the case of using a diffusion plate, the illumination light beam is greatly diffused and is projected onto the sample by a condenser lens. In the case where the light intensity of the illumination light beam is greatly reduced and the length of the optical fiber is changed, the coherence distance changes when the performance of the laser light source changes, so the length of the fiber must be changed accordingly. In addition, there is a disadvantage that causes an increase in the size of the apparatus.
[0012]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to eliminate the need for a movable mechanism and to reduce the efficiency of laser light without impairing the utilization efficiency of the illumination light beam and without enlarging the apparatus. An object of the present invention is to provide an illumination optical system, a pattern defect inspection apparatus, and an optical fiber that can reduce illumination unevenness due to coherence.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The illumination optical system according to claim 1 includes an incident side lens array that collects illumination light from a laser light source to generate a plurality of pseudo light sources, a plurality of elements, and is incident on each element. An integrator that mixes illumination light and guides it to a condenser lens, an exit side lens array facing each element of the integrator, an entrance surface facing each lens element of the entrance side lens array, and each lens of the exit side lens array An optical fiber array having a plurality of optical fibers each having an emission surface facing the element and a piezoelectric material film formed on the outer peripheral portion and the refractive index of which is changed, and the piezoelectric material film of each of the optical fibers is controlled And a control circuit.
The pattern defect inspection apparatus according to claim 2, comprising an incident side lens array for condensing illumination light from a laser light source to generate a plurality of pseudo light sources, a plurality of elements, and incident on each element An integrator that mixes the illuminating light and guides it to the condenser lens, an exit side lens array that faces each element of the integrator, an entrance surface that faces each lens element of the entrance side lens array, and each of the exit side lens array An optical fiber array having a plurality of optical fibers each having an exit surface facing the lens element and a piezoelectric material film formed on the outer peripheral portion and the refractive index of which is changed, and the piezoelectric material film of each of the optical fibers is controlled A control circuit for condensing, a condenser lens for condensing the illumination light beam emitted from the integrator and irradiating the sample, and condensing the illumination light beam irradiated to the sample An objective lens, a detection optical system that forms an image of a light beam condensed by the objective lens on a detection sensor, and a signal processing device that processes a signal imaged and photoelectrically converted on the detection sensor. It is characterized by being.
The pattern defect inspection apparatus according to claim 3, wherein the control circuit generates a phase difference pattern generation circuit that generates a random phase difference pattern, and a voltage that applies a voltage corresponding to the random phase difference pattern to each piezoelectric material film. Comprising a control circuit, and controlling the phase difference of the illumination light beam passing through each of the optical fibers in synchronization with the photoelectric accumulation time of the detection sensor to average the light amount distribution of the illumination light beam on the detection sensor. Features.
The pattern defect inspection apparatus according to claim 4, wherein the control circuit generates a phase difference pattern generation circuit that generates a regular phase difference pattern, and a voltage corresponding to the regular phase difference pattern is applied to the piezoelectric element between columns. It consists of a voltage control circuit applied to the material film, giving the same phase to the illumination light beam passing through the optical fiber existing in each row and giving a predetermined phase difference to the illumination light beam passing through the optical fiber existing in a different row from that row The light quantity distribution of the illumination light beam on the detection sensor is averaged by changing the phase difference in synchronization with the photoelectric accumulation time of the detection sensor while maintaining the phase difference between the columns. And
The pattern defect inspection apparatus according to claim 5, wherein the detection sensor is a one-dimensional line sensor, and the sample is moved in a direction orthogonal to a direction in which the one-dimensional line sensor extends.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a schematic diagram of a pattern defect inspection apparatus according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a laser light source unit, 2 is an illumination optical system, 3 is a condenser lens, 4 is a sample, 5 is an objective lens. , 6 is a detection optical system, 7 is a detection sensor (sensor), and 8 is a signal processing device.
[0020]
The laser light source unit 1 has a beam expander optical system (not shown), and the laser beam P emitted from the laser light source unit 1 is incident on the illumination optical system 2 with its beam diameter enlarged.
[0021]
The illumination optical system 2 includes an incident side fly-eye lens array 9, an output side fly-eye lens array 10, an optical fiber array 11, and an integrator 12, as shown in detail in an enlarged manner in FIG.
[0022]
The incident side fly-eye lens array 9 and the exit side fly-eye lens array 10 have lens elements 9a and 10a regularly arranged. The incident side fly-eye lens array 9 condenses the illumination light P from the laser light source unit 1 to generate a plurality of pseudo light sources. The exit-side fly-eye lens array 10 faces each element 12 a of the integrator 12. The optical fiber array 11 includes a plurality of regularly arranged optical fibers 13. Here, the optical fiber array 11 is composed of nine optical fibers 13 arranged three by three vertically and horizontally. Here, reference numeral 13A denotes a row of the first optical fiber, reference numeral 13B denotes a second optical fiber row, and reference numeral 13C denotes a third optical fiber row.
[0023]
Each optical fiber 13 has an incident surface 13 a facing each lens element 9 a of the incident side lens array 9 and an output surface 13 b facing each lens element 10 a of the output side lens array 10. A piezoelectric material film 14 is formed on the outer peripheral portion 13 c of each optical fiber 13. Each optical fiber 13 is distorted by the expansion and contraction of the piezoelectric material film 14 and its refractive index is changed.
[0024]
A voltage is periodically applied to each piezoelectric material film 14 by the control circuit 15. The control circuit 15 includes a phase difference pattern generation circuit 16 and a voltage control circuit 17. The phase difference pattern generation circuit 16 has a function of calculating a phase difference given to each optical fiber 13. The voltage control circuit 16 generates an applied voltage corresponding to the phase difference signal from the phase difference pattern generation circuit 15 and applies an applied voltage corresponding to the phase difference signal to each piezoelectric material film 14.
[0025]
As a result, each optical fiber 13 is given a distortion corresponding to the applied voltage applied to the piezoelectric material coating 14. As a result, the illumination light beam P is given a phase difference while passing through each optical fiber 13. The phase difference is preferably such that the phase difference (2π) of one wavelength of light is given in order to avoid an increase in the size of the piezoelectric material film 14 and an increase in the size of the optical fiber array 11.
[0026]
Here, the phase difference pattern generation circuit 15 is assumed to generate a random phase difference pattern. The illumination light beam P is given a random phase difference when passing through each optical fiber 13 and is incident on the integrator 12. The illumination light beam P is mixed by the integrator 12 and guided to the condenser lens 3. The illumination light beam is condensed by the condenser lens 3 and the sample 4 is illuminated by the illumination light beam P. According to the illumination optical system 2, the same effect as that of the conventional random phase plate can be obtained.
[0027]
The illumination light beam P transmitted through the sample 4 is condensed by the objective lens 5 and guided to the detection optical system 6, and is imaged on the detection sensor 7 by the detection optical system 6. Here, the detection sensor 7 is composed of an area sensor, and the output of the area sensor is input to the signal processing device 8 and subjected to image processing in the same manner as in the prior art.
[0028]
As described above, in the embodiment of the invention, a random phase difference is given to the illumination light beam passing through each optical fiber 13, but for each optical fiber 13, for example, each optical fiber 13 and row 13B forming the horizontal row 13A. Each optical fiber 13 to be formed and each optical fiber 13 to form the row 13C are given the same phase, and a predetermined phase difference is given to the optical fiber 13 forming the row 13A and the optical fiber 13 forming the row 13B. Further, different predetermined phase differences are given to the optical fibers 13 forming the row 13A and the row 13B and the optical fibers forming the row 13C, and the phase difference between the columns is maintained in synchronization with the photoelectric accumulation time of the area sensor 7. Alternatively, the phase may be swept by changing the phase from 0 to 2π.
[0029]
If the detection sensor 7 is configured to use a line sensor instead of an area sensor and move the sample 4 in a direction orthogonal to the direction in which the line sensor extends to capture a two-dimensional image, each optical fiber 13 array The same phase difference is given to each of 13A, 13B, and 13C, and the phase is changed from 0 to 2π while maintaining the phase difference between the columns in synchronization with the photoelectric accumulation time of the area sensor. As shown in FIG. 3, the light quantity distribution Q corresponding to the interference fringes formed on the detection sensor 7 can be continuously moved by one pitch, and if configured in this way, the interference as shown in FIG. By averaging the light quantity distribution Q corresponding to the stripes, illumination unevenness can be removed.
[0030]
【The invention's effect】
The illumination optical system and the pattern defect inspection apparatus according to the present invention do not require a movable mechanism, and do not impair the illumination efficiency due to the coherence of laser light without impairing the utilization efficiency of the illumination light beam and without increasing the size of the apparatus. Reduction can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a pattern defect inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an optical diagram showing a detailed configuration of an illumination optical system according to the present invention.
3A and 3B are explanatory diagrams showing an example of the operation of the illumination optical system according to the present invention, in which FIG. 3A is a diagram showing a movement state of a light quantity distribution corresponding to interference fringes, and FIG. It is a figure which shows the state averaged within the accumulation time.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser light source part 9 ... Incident side lens array 10 ... Output side lens array 11 ... Optical fiber array body 12 ... Integrator 13 ... Optical fiber 14 ... Piezoelectric material film 13a ... Incident surface 13b ... Outgoing surface 13c ... Outer peripheral part 15 ... Control circuit

Claims (5)

レーザー光源からの照明光を集光して複数個の疑似光源を生成する入射側レンズアレイと、複数個の素子を有しかつ該各素子に入射した照明光を混合してコンデンサレンズに導くインテグレータと、該インテグレータの各素子に臨まされた出射側レンズアレイと、前記入射側レンズアレイの各レンズ素子に臨む入射面と前記出射側レンズアレイの各レンズ素子に臨む出射面とを有しかつ圧電物質被膜が外周部に形成されてその屈折率が変化される光ファイバーが複数本整列されてなる光ファイバー配列体と、前記各光ファイバーの圧電物質被膜を制御する制御回路とを備えていることを特徴とする照明光学系。An incident-side lens array that collects illumination light from a laser light source to generate a plurality of pseudo light sources, and an integrator that has a plurality of elements and that mixes the illumination light incident on each element and guides it to a condenser lens And an exit-side lens array facing each element of the integrator, an entrance surface facing each lens element of the entrance-side lens array, and an exit surface facing each lens element of the exit-side lens array, and a piezoelectric An optical fiber array in which a plurality of optical fibers whose refractive index is changed by forming a material film on an outer peripheral portion are aligned, and a control circuit that controls the piezoelectric material film of each of the optical fibers. Lighting optical system. レーザー光源からの照明光を集光して複数個の疑似光源を生成する入射側レンズアレイと、複数個の素子を有しかつ該各素子に入射した照明光を混合してコンデンサレンズに導くインテグレータと、該インテグレータの各素子に臨まされた出射側レンズアレイと、前記入射側レンズアレイの各レンズ素子に臨む入射面と前記出射側レンズアレイの各レンズ素子に臨む出射面とを有しかつ圧電物質被膜が外周部に形成されてその屈折率が変化される光ファイバーが複数本整列されてなる光ファイバー配列体と、前記各光ファイバーの圧電物質被膜を制御する制御回路と、前記インテグレータから出射された照明光束を集光して試料に照射するコンデンサレンズと、該試料に照射された照明光束を集光する対物レンズと、前記対物レンズにより集光された光束を検出センサに結像させる検出光学系と、前記検出センサに結像されかつ光電変換された信号を処理する信号処理装置と、を備えていることを特徴とするパターン欠陥検査装置。An incident-side lens array that collects illumination light from a laser light source to generate a plurality of pseudo light sources, and an integrator that has a plurality of elements and that mixes the illumination light incident on each element and guides it to a condenser lens And an exit-side lens array facing each element of the integrator, an entrance surface facing each lens element of the entrance-side lens array, and an exit surface facing each lens element of the exit-side lens array, and a piezoelectric An optical fiber array in which a plurality of optical fibers whose refractive index is changed by forming a material coating on the outer peripheral portion, a control circuit for controlling the piezoelectric material coating of each optical fiber, and illumination emitted from the integrator A condenser lens for condensing the light beam and irradiating the sample, an objective lens for condensing the illumination light beam irradiated to the sample, and the objective lens Has been a detection optical system for imaging the light beam on the sensor, said imaged on the detection sensor and the pattern defect inspection apparatus for a signal processing apparatus for processing a photoelectrically converted signal, characterized in that it comprises a. 前記制御回路がランダムな位相差パターンを発生する位相差パターン発生回路と、ランダムな位相差パターンに対応する電圧を前記各圧電物質皮膜に印加する電圧制御回路とからなり、前記検出センサの光電蓄積時間に同期して前記各光ファイバーを通る照明光束の位相差を制御することにより前記検出センサ上での照明光束の光量分布の平均化を図ることを特徴とする請求項2に記載のパターン欠陥検査装置。  The control circuit includes a phase difference pattern generation circuit that generates a random phase difference pattern, and a voltage control circuit that applies a voltage corresponding to the random phase difference pattern to each piezoelectric material film, and photoelectric storage of the detection sensor The pattern defect inspection according to claim 2, wherein the light intensity distribution of the illumination light beam on the detection sensor is averaged by controlling a phase difference of the illumination light beam passing through each of the optical fibers in synchronization with time. apparatus. 前記制御回路は規則的な位相差パターンを発生する位相差パターン発生回路と、規則的な位相差パターンに対応する電圧を各列間毎の前記圧電物質皮膜に印加する電圧制御回路とからなり、各列に存在する光ファイバーを通る照明光束には同一の位相を与えかつその列と異なる列に存在する光ファイバーを通る照明光束には所定の位相差を与えて列間の位相差を保ったままこの位相差を前記検出センサの光電蓄積時間に同期して変化させることにより、前記検出センサ上での照明光束の光量分布の平均化を図ることを特徴とする請求項2に記載のパターン欠陥検査装置。  The control circuit comprises a phase difference pattern generation circuit that generates a regular phase difference pattern, and a voltage control circuit that applies a voltage corresponding to the regular phase difference pattern to the piezoelectric material film for each column, The illumination light flux passing through the optical fiber existing in each row is given the same phase, and the illumination light flux passing through the optical fiber existing in a row different from that row is given a predetermined phase difference to maintain the phase difference between the rows. 3. The pattern defect inspection apparatus according to claim 2, wherein the light intensity distribution of the illumination light beam on the detection sensor is averaged by changing the phase difference in synchronization with the photoelectric accumulation time of the detection sensor. . 前記検出センサが一次元ラインセンサからなり、前記試料が一次元ラインセンサの延びる方向と直交する方向に可動されることを特徴とする請求項4に記載のパターン欠陥検査装置。  The pattern defect inspection apparatus according to claim 4, wherein the detection sensor is a one-dimensional line sensor, and the sample is moved in a direction orthogonal to a direction in which the one-dimensional line sensor extends.
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