(57)【要約】【課題】高効率と高い均質性の照射で、表面を照射して検査する装置を提供すること。【解決手段】本発明は、鏡面の検査および照射装置に関する。この装置は、光源と、前記光源からの光を収集する集光系と、前記集光系からの光を透過し、前記集光系の下流の第１マイクロレンズと前記第１マイクロレンズの下流の第２マイクロレンズを有する均質光学系と、前記均質光学系からの光を鏡面に送るフーリエ光学系と、対物光学系と、像を記録する検出器を備え、前記集光系および第１マイクロレンズアレイは、光源を前記第２マイクロレンズアレイに投射し、前記第２マイクロレンズアレイと前記フーリエ光学系は、前記第１マイクロレンズアレイを前記鏡面に投射し、前記対物光学系は、前記鏡面を前記検出器へ投射する。【選択図】図１
2007187658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光を収集する集光系と、
前記集光系からの光を透過し、前記集光系の下流の第１マイクロレンズと前記第１マイクロレンズの下流の第２マイクロレンズを有する均質光学系と、
前記均質光学系からの光を鏡面に送るフーリエ光学系と、
対物光学系と、
像を記録する検出器を備え、
前記集光系および第１マイクロレンズアレイは、光源からの光を前記第２マイクロレンズアレイに投射し、前記第２マイクロレンズアレイと前記フーリエ光学系は、前記第１マイクロレンズアレイからの光を前記鏡面に投射し、前記対物光学系は、前記鏡面からの光を前記検出器へ投射することを特徴とする鏡面検査装置。
【請求項２】
前記フーリエ光学系は、前記第２マイクロレンズアレイからの光を、前記鏡面を介して前記対物光学系の入力瞳孔へと投射することを特徴とする請求項１に記載の鏡面検査装置。
【請求項３】
前記フーリエ光学系は、前記均質光学系の下流の焦点長よりも大きくなる距離のところに配置され、前記対物光学系は、物体の側面においてテレセントリックでないことを特徴とする請求項１に記載の鏡面検査装置。
【請求項４】
前記対物光学系は、１：２〜１：１０の範囲の縮小率で面へと投射することを特徴とする請求項１に記載の鏡面検査装置。
【請求項５】
前記対物光学系は、１：６．５の範囲の縮小率で面へと投射することを特徴とする請求項１に記載の鏡面検査装置。
【請求項６】
光源と、
前記光源からの光を収集する集光系と、
前記集光系からの光を透過し、前記集光系の下流の第１マイクロレンズと前記第１マイクロレンズの下流の第２マイクロレンズを有する均質光学系と、
前記均質光学系からの光を鏡面に送るフーリエ光学系と、
前記集光系および第１マイクロレンズアレイは、光源からの光を前記第２マイクロレンズアレイに投射し、前記第２マイクロレンズアレイと前記フーリエ光学系は、前記第１マイクロレンズアレイからの光を前記鏡面に投射することを特徴とする面照射装置。
【請求項７】
前記フーリエ光学系は、前記光源からの焦点長の距離のところに配置されることを特徴とする請求項６に記載の面照射装置。
【請求項８】
前記第１マイクロレンズアレイは、前記集光系の下流の該集光系の焦点長の距離のところに配置されることを特徴とする請求項６に記載の面照射装置。
【請求項９】
前記マイクロレンズアレイのマイクロレンズの焦点長は、１ｍｍと４ｍｍの間であることを特徴とする請求項８に記載の面照射装置。
【請求項１０】
前記マイクロレンズアレイのマイクロレンズの焦点長は、２ｍｍとその近傍にあることを特徴とする請求項８に記載の面照射装置。
【請求項１１】
前記マイクロレンズアレイのマイクロレンズの焦点距離は、焦点長の１／２０〜１／５の間であることを特徴とする請求項９に記載の面照射装置。
【請求項１２】
前記マイクロレンズアレイのマイクロレンズの焦点距離は、焦点長の１／１０およびその近傍であることを特徴とする請求項９に記載の面照射装置。
【請求項１３】
前記第２マイクロレンズアレイは、前記第１マイクロレンズアレイと等しいことを特徴とする請求項６に記載の面照射装置。
【請求項１４】
前記第２マイクロレンズアレイは、前記第１マイクロレンズアレイの下流のマイクロレンズの焦点長の距離のところに前記第１マイクロレンズアレイに平行に配置されることを特徴とする請求項１３に記載の面照射装置。
【請求項１５】
前記第２マイクロレンズアレイは、該第２マイクロアレイのレンズに平行に配置され、前記第１マイクロレンズアレイのレンズに対して打ち消されないことを特徴とする請求項６に記載の面照射装置。
【請求項１６】
前記第１マイクロレンズアレイおよび前記第２マイクロレンズアレイは、湾曲が外側を向くレンズを有する統合二重アレイとして構成されることを特徴とする請求項６に記載の面照射装置。
【請求項１７】
前記第１マイクロレンズアレイおよび前記第２マイクロレンズアレイは、クッション状のレンズが備えられていることを特徴とする請求項６に記載の面照射装置。
【請求項１８】
前記均質光学系は、それぞれが前記第１マイクロレンズアレイおよび前記第２マイクロレンズアレイを有する、第１二重アレイおよび第２二重アレイを備え、
前記第１マイクロレンズアレイおよび前記第２マイクロレンズアレイは、円筒状のレンズを備え、２つのクロスするマイクロレンズの組を有し、
前記第１マイクロレンズの組は、平行で打ち消しあわない円筒状レンズを有する第１および第２マイクロレンズアレイによるものであり、
前記第２マイクロレンズの組は、平行で打ち消しあわない円筒状レンズを有する第３および第４マイクロレンズアレイによるものであることを特徴とする請求項６に記載の面照射装置。
【請求項１９】
前記フーリエ光学系は、前記鏡面の上流にある焦点長の距離のところにあることを特徴とする請求項６に記載の面照射装置。
【請求項２０】
前記フーリエ光学系は、湾曲が互いに面している２つの同一な平凸レンズで構成されることを特徴とする請求項６に記載の面照射装置。
【請求項２１】
前記マイクロレンズアレイおよび前記フーリエ光学系は、少なくとも前記第１および第２円筒状マイクロレンズの組の間のオフセットに等しい焦点深度で、投射することを特徴とする請求項１８に記載の面照射装置。
【請求項２２】
前記マイクロレンズアレイおよび前記フーリエ光学系は、４０ｍｍ×４０ｍｍおよびその近傍の光の点を投射することを特徴とする請求項２１に記載の面照射装置。
【請求項２３】
前記面は、ウェハの面であることを特徴とする請求項６に記載の面照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえばウェハについて、表面を照射する装置と、表面を検査する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェハの検査において、可能な限り高い強度で照射しながらも、一方で高い均質性を維持することが望ましい。高い強度は、最小照射時間でウェハの処理量を増やす上で必要とされる。照射の均質性は、像を評価するときに像を相互に評価するので、必要とされる。比較したときの差異は、欠陥として評価される。したがって不均質な照射をすることで、欠陥を示すものとなってしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、高効率と高い均質性の照射で、表面を照射して検査する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明に係る鏡面検査装置は、光源と、前記光源からの光を収集する集光系と、前記集光系からの光を透過し、前記集光系の下流の第１マイクロレンズと前記第１マイクロレンズの下流の第２マイクロレンズを有する均質光学系と、前記均質光学系からの光を鏡面に送るフーリエ光学系と、対物光学系と、像を記録する検出器を備え、前記集光系および第１マイクロレンズアレイは、光源からの光を前記第２マイクロレンズアレイに投射し、前記第２マイクロレンズアレイと前記フーリエ光学系は、前記第１マイクロレンズアレイからの光を前記鏡面に投射し、前記対物光学系は、前記鏡面からの光を前記検出器へ投射することを特徴とする。
【０００５】
本実施形態に係る鏡面検査装置によれば、前記フーリエ光学系は、前記第２マイクロレンズアレイからの光を、前記鏡面を介して前記対物光学系の入力瞳孔へと投射することを特徴とする。
【０００６】
本実施形態に係る鏡面検査装置によれば、前記フーリエ光学系は、前記均質光学系の下流の焦点長よりも大きくなる距離のところに配置され、前記対物光学系は、物体の側面においてテレセントリックでないことを特徴とする。
【０００７】
本実施形態に係る鏡面検査装置によれば、前記対物光学系は、１：２〜１：１０の範囲、特に１：６．５の縮小率で面へと投射することを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決するために、本実施形態に係る面照射装置は、光源と、前記光源からの光を収集する集光系と、前記集光系からの光を透過し、前記集光系の下流に第１マイクロレンズと前記第１マイクロレンズの下流の第２マイクロレンズを有する均質光学系と、前記均質光学系からの光を鏡面に送るフーリエ光学系と、前記集光系および第１マイクロレンズアレイは、光源からの光を前記第２マイクロレンズアレイに投射し、前記第２マイクロレンズアレイと前記フーリエ光学系は、前記第１マイクロレンズアレイからの光を前記鏡面に投射することを特徴とする。
【０００９】
本実施形態に係る面照射装置によれば、前記フーリエ光学系は、前記光源からの焦点長の距離のところに配置されることを特徴とする。
【００１０】
本実施形態に係る面照射装置によれば、前記第１マイクロレンズアレイは、前記集光系の下流の該集光系の焦点長の距離のところに配置されることを特徴とする。
【００１１】
本実施形態に係る面照射装置によれば、前記マイクロレンズアレイのマイクロレンズの焦点長は、１ｍｍから４ｍｍの間、特に２ｍｍおよびその近傍であることを特徴とする。
【００１２】
本実施形態に係る面照射装置によれば、前記マイクロレンズアレイのマイクロレンズの焦点距離は、焦点長の１／２０〜１／５の間、特に１／１０およびその近傍であることを特徴とする。
【００１３】
本実施形態に係る面照射装置によれば、前記第２マイクロレンズアレイは、実質的に前記第１マイクロレンズアレイと等しいことを特徴とする。
【００１４】
本実施形態に係る面照射装置によれば、前記第２マイクロレンズアレイは、前記第１マイクロレンズアレイの下流のマイクロレンズの焦点長の距離のところに前記第１マイクロレンズアレイに平行に配置されることを特徴とする。
【００１５】
本実施形態に係る面照射装置によれば、前記第２マイクロレンズアレイは、該第２マイクロアレイのレンズに平行に配置され、前記第１マイクロレンズアレイのレンズに対して打ち消されないことを特徴とする。
【００１６】
本実施形態に係る面照射装置によれば、前記第１マイクロレンズアレイおよび前記第２マイクロレンズアレイは、湾曲が外側を向くレンズを有する統合二重アレイとして構成されることを特徴とする。
【００１７】
本実施形態に係る面照射装置によれば、前記第１マイクロレンズアレイおよび前記第２マイクロレンズアレイは、クッション状のレンズが備えられていることを特徴とする。
【００１８】
本実施形態に係る面照射装置によれば、前記均質光学系は、それぞれが前記第１マイクロレンズアレイおよび前記第２マイクロレンズアレイを有する、第１二重アレイおよび第２二重アレイを備え、前記第１マイクロレンズアレイおよび前記第２マイクロレンズアレイは、円筒状のレンズを備え、２つのクロスするマイクロレンズの組を有し、前記第１マイクロレンズの組は、平行で打ち消しあわない円筒状レンズを有する第１および第２マイクロレンズアレイによるものであり、前記第２マイクロレンズの組は、平行で打ち消しあわない円筒状レンズを有する第３および第４マイクロレンズアレイによるものであることを特徴とする。
【００１９】
本実施形態に係る面照射装置によれば、前記フーリエ光学系は、前記鏡面の上流にある焦点長の距離のところにあることを特徴とする。
【００２０】
本実施形態に係る面照射装置によれば、前記フーリエ光学系は、湾曲が互いに面している２つの同一な平凸レンズで構成されることを特徴とする。
【００２１】
本実施形態に係る面照射装置によれば、前記マイクロレンズアレイおよび前記フーリエ光学系は、少なくとも前記第１および第２円筒状マイクロレンズの組の間のオフセットに等しい焦点深度で、投射することを特徴とする。
【００２２】
本実施形態に係る面照射装置によれば、前記マイクロレンズアレイおよび前記フーリエ光学系は、４０ｍｍ×４０ｍｍおよびその近傍の光の点を投射することを特徴とする。
【００２３】
本実施形態に係る面照射装置によれば、前記面は、ウェハの面であることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
実施形態について図を用いて詳述する。同じ符号は全図共通である。
【００２５】
図１は、反射面を検査する装置を示す。ここで、光源１０、集光系２０、第１マイクロレンズアレイ３０および第２マイクロレンズアレイ４０を含む均質光学系、フーリエ光学系５０、検査対象となる反射面６０、対物光学系７０、検出器８０を用いる。光線経路は、分かりやすくするために、反射面６０で続けて示している。
【００２６】
光源１０は、光ファイバの束の出力面によって形成される。他に、点状の光源も考えることができる。光は、反射器をもつフラッシュランプによって生成され、光ファイバの束へと連結される。集光系２０は、光源１０から焦点長１１の位置に置かれ、光源１０からの光を収集する。
【００２７】
均質光学系は、集光系２０の下流の第１マイクロレンズアレイ３０と、第１マイクロレンズアレイ３０の下流の第２マイクロレンズアレイ４０を有し、集光系からの光を透過する。均質光学系の第１マイクロレンズアレイ３０は、集光系の後者からの焦点長の距離２１のところに置かれる。ベル形状の強度分布３３が、第１マイクロレンズアレイ３０の入力面に形成される。
【００２８】
マイクロレンズアレイ３０のマイクロレンズの焦点長は、１ｍｍと４ｍｍの間であり、特に２ｍｍとその近傍にある。２つのマイクロレンズアレイのマイクロレンズは、実質的に同じ焦点長を有する。第１マイクロレンズアレイ３０のマイクロレンズの距離は、焦点長１／２０から１／５の間にあり、特に１／１０とその近傍にある。第２マイクロレンズアレイ４０は、実質的に第１マイクロレンズアレイ３０と等しい。第２マイクロレンズアレイ４０は、マイクロレンズアレイの第１マイクロレンズアレイからの焦点長の距離３１に置かれる。集光系２０および第１マイクロレンズアレイ３０は、像１２において、光源１０を第２マイクロレンズアレイ４０に射出する。
【００２９】
フーリエ光学系５０は、鏡面６０の上流の焦点長の距離のところにある。フーリエ光学系５０は、第２マイクロレンズアレイ４０から焦点長よりも大きくなる距離のところにあり、均質光学系からの光を鏡面６０に送信する。フーリエ光学系５０は、湾曲が互いに面している２つの同一な平凸レンズで構成される。第２マイクロレンズアレイ４０とフーリエ光学系５０は、像３２において、第１マイクロレンズアレイ３０を鏡面６０に投射する。
【００３０】
鏡面６０は、たとえば、検査対象となるウェハとすることができる。その他、半透明の面またはプレートも考えることができ、それにより、分かりやすく示したように、光線は反射せず透過するように放射される。鏡面６０は、後者からフーリエ光学系５０の焦点距離の距離５１にある。カップ形の強度分布６３は鏡面に形成される。強度分布における光の点は、およそ４０ｍｍ×４０ｍｍのサイズである。フーリエ光学系５０と鏡面６０は、第２の像４２において、第２マイクロレンズアレイ４０を対物光学系７０に投射する。対物光学系７０の入力瞳孔へと撮影することが適切である。
【００３１】
対物光学系７０は、物体の側面においてテレセントリック（ｔｅｌｅｃｅｎｔｒｉｃ）ではない。照射がテレセントリックな場合に、物体の側面でテレセントリックとなるだけである。対物光学系７０は、像６２において、鏡面６０を縮小率１：２から１：１０の範囲、特に１：６．５で、検出器８０に投射する。カップ上の強度分布８３が、検出器８０に形成される。検出器は、２Ｄアレイの表面検出器であり、たとえばＣＣＤがあり、これにより画像を記録する。
【００３２】
図２は、光源１０、集光系２０、第１マイクロレンズアレイ３０および第２マイクロレンズアレイ４０を含む均質光学系を示している。２つのマイクロレンズアレイは、単一構成で外向きの湾曲を有する二重アレイ３７で組み合わされ、第１マイクロレンズアレイ３０と第２マイクロレンズアレイ４０は、クッション形状のレンズとして備えられる。プレートの反対面からのクッションとして形成される。マイクロレンズはプレートの表面の外部に向かって曲がる。各アレイのマイクロレンズの距離は、それらの焦点長のおよそ１／１０である。第１マイクロレンズアレイ３０の個々のレンズ３５と、第２マイクロレンズアレイ４０の個々のレンズ３６は、打ち消すことなく、互いに向かい合って配置される。さらに、第１マイクロレンズアレイと第２マイクロレンズアレイは、レンズが平行に配置される。
【００３３】
図３は、図２の代替の実施形態である。集光系２０は、第１レンズ２５、第２レンズ２６、第３レンズ２７、によって構成されている。ここでは代替物として、均質光学系を第１二重アレイ３８、第２二重アレイ３９によって形成する。それぞれ、第１マイクロレンズアレイ３０と第２マイクロレンズアレイ４０を有する。二重アレイ３８と３９は、円筒形のマイクロレンズアレイである。各二重アレイの円筒形のマイクロレンズとマイクロレンズアレイは、打ち消すことなく、平行に互いに向かい合って配置される。二重アレイ３８および３９は、円筒形レンズの位置合わせを、互いに短い距離のところで横切らせ配置する。
【００３４】
個々のマイクロレンズの隙間は、覆うのが適切である。光源１０、集光系２０、均質光学系、フーリエ光学系は、表面を照射する装置を形成する。
【００３５】
図示した配置により、検査装置のための検出器とともに、照射装置のための検査対象となる表面について、極度に不均一で高強度の分布を実現する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】反射面を検査する装置を示す。
【図２】図１の詳細として表面を照射する装置を示す。
【図３】本発明の方法を取り入れた装置の概略図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  光源
１１  焦点長
１２  像
２０  集光系
２１  距離
３０  第１マイクロレンズアレイ
３１  距離
３２  像
３３  強度分布
３５  レンズ
３６  レンズ
３８  第１二重アレイ
３９  第２二重アレイ
４０  第２マイクロレンズアレイ
４２  第２の像
５０  フーリエ光学系
５１  距離
６０  反射面
６２  像
６３  強度分布
７０  対物光学系
８０  検出器
８３  強度分布
【図１】
2007187658.tif 000003
【図２】
2007187658.tif 000004
【図３】
2007187658.tif 000005
【外国語明細書】
1. TITLE OF THE INVENTION
An Apparatus for Illuminating and Inspecting a Surface
2. DETAILED DESCRIPTION OF INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION
Field of Invention
The present invention relates to an apparatus for illuminating a surface and to an apparatus for inspecting a specular surface, such as of a wafer.
Description of Related Art
For wafer inspection an illuminating intensity which is as high as possible is desirable while maintaining homogeneousness to the highest degree. The high intensity is necessary to increase wafer throughput with the shortest possible exposure times. The homogeneousness of illumination is necessary because when the images are evaluated they are compared with each other. Differences in the comparisons are evaluated as defects. Inhomogeneous illumination would therefore falsely indicate a defect.
SUMMARY OF THE INVENTION
It is therefore an object of the present invention to provide an apparatus for illuminating and inspecting a surface with high efficiency and homogeneousness of the illumination.
According to the present invention the object is solved by an apparatus for inspecting a specular surface, comprising a light source, a collector optics for collecting the light from the light source, a homogenizing optics for transmitting the light from the collector optics with a first micro-lens array downstream of the collector optics, and a second micro-lens array downstream of the first micro-lens array, and a Fourier optics for transmitting the light from the homogenizing optics onto the specular surface, an objective optics and a detector for receiving an image, wherein the collector optics and the first micro-lens array project the light source onto the second micro-lens array, wherein the second micro-lens array and the Fourier optics project the first micro-lens array onto the specular surface and wherein the objective optics projects the specular surface onto the detector.
The apparatus according to the embodiment of the present invention, the Fourier optics projects the second micro-lens array onto the input pupil of the objective optics via the specular surface.
The apparatus according to the embodiment of the present invention, the Fourier optics is arranged at a distance greater than its focal length downstream of the homogenizing optics and in that the objective optics is not telecentric on the side of the object.
The apparatus according to the embodiment of the present invention, the objective optics projects the surface at a reduction in the range of 1 : 2 to 1 : 10, in particular of 1 : 6.5.
Moreover, the object is solved by an apparatus for illuminating a surface, comprising a light source, a collector optics for collecting the light from the light source, a homogenizing optics for transmitting the light from the collector optics with a first micro-lens array downstream of the collector optics, and a second micro-lens array downstream of the first micro-lens array, and a Fourier optics for transmitting the light from the homogenizing optics onto the surface, wherein the collector optics and the first micro-lens array project the light source onto the second micro-lens array, and wherein the second micro-lens array and the Fourier optics project the micro-lens array onto the surface.
The apparatus according to the embodiment of the present invention, the collector optics is arranged at a distance of its focal length from the light source.
The apparatus according to the embodiment of the present invention, the first micro-lens array is arranged at a distance of the focal length of the collector optics downstream of the collector optics.
The apparatus according to the embodiment of the present invention, the focal length of the micro lenses of the micro-lens array is between 1 mm and 4 mm, in particular about 2 mm.
The apparatus according to the embodiment of the present invention, the distance of the micro lenses of the micro-lens array is between 1/20 and 1/5, in particular about 1/10 of their focal lengths.
The apparatus according to the embodiment of the present invention, the second micro-lens array is essentially equal to the first micro-lens array.
The apparatus according to the embodiment of the present invention, the second micro-lens array is arranged at a distance of the focal length of the micro lenses downstream of the first micro-lens array in parallel.
The apparatus according to the embodiment of the present invention, the second micro-lens array is arranged with its lenses parallel and not offset with respect to the lenses of the first micro-lens array.
The apparatus according to the embodiment of the present invention, the first micro-lens array and the second micro-lens array are configured as an integral double array having the lens curvatures face outside.
The apparatus according to the embodiment of the present invention, the first micro-lens array and the second micro-lens array are provided with cushion-shaped lenses.
The apparatus according to the embodiment of the present invention, the first micro-lens array and the second micro-lens array are configured with cylindrical lenses and have two crossed micro-lens pairs, wherein the first micro-lens pair is of a first and a second micro-lens array with parallel and non-offset associated cylindrical lenses, and the second micro-lens pair is of a third and fourth micro-lens array with parallel non-offset associated cylindrical lenses.
The apparatus according to the embodiment of the present invention, the Fourier optics is at a distance of its focal length upstream of the surface.
The apparatus according to the embodiment of the present invention, the Fourier optics consists of two identical plano-convex lenses having their curvatures face each other.
The apparatus according to the embodiment of the present invention, the micro-lens array and the Fourier optics project with at least a depth of focus equal to the offset between the first and the second cylindrical micro-lens pair.
The apparatus according to the embodiment of the present invention, the micro-lens array and the Fourier optics project a light dot of about 40 mm by 40 mm.
The apparatus according to claim 5, the surface is the surface of a wafer.
The invention will be described in more detail in the following with reference to the schematic representations of an exemplary embodiment. The same reference numerals refer to the same elements throughout the drawing figures, in which:
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS
Figure 1 shows the apparatus for inspecting a specular surface with light source 10, a collector optics 20, a homogenizing optics including a first micro-lens array 30 and a second micro-lens array 40, a Fourier optics 50, with the specular surface 60 to be inspected, an objective optics 70 and a detector 90. The beam path is shown as continuous on specular surface 60 for clarity.
Light source 10 is formed by the output surface of a fiber-optic bundle. Other point-like light sources are also conceivable. The light is generated by a flash lamp with a reflector and coupled into the fiber-optic bundle.
Collector optics 20 is disposed at a distance 11 of its focal length from light source 10 for collecting the light from the light source 10.
Homogenizing optics have a first micro-lens array 30 downstream of the collector optics 20 and a second micro-lens array 40 downstream of the first micro-lens array 30 for transmitting the light from the collector optics 20. First micro-lens array 30 of the homogenizing optics is disposed at a distance 21 of the focal length of the collector optics from the latter. A bell shaped intensity distribution 33 is formed on the input surface of the first micro-lens array 30.
The focal length of the micro lenses of the first micro-lens array 30 is between 1 mm and 4 mm, in particular about 2 mm. The distance of the micro lenses of the first micro-lens array 30 is between 1/20 and 1/5, in particular about 1/10 of their focal lengths. The micro lenses of the two micro-lens arrays have essentially the same focal length. The second micro-lens array 40 is essentially equal to the first micro-lens array 30. The second micro-lens array 40 is disposed at a distance 31 of the focal length of the micro lenses from the first micro-lens array. Collector optics 20 and first micro-lens array 30, in an image 12, project light source 10 onto second micro-lens array 40.
Fourier optics 50 is at a distance of its focal length upstream of the specular surface60. Fourier optics 50 is at a distance 41 greater than its focal length from second micro-lens array 40 for transmitting the light from the homogenizing optics onto the specular surface 60. Fourier optics 50 is composed of two identical plano-convex lenses having their curvatures face each other. Second micro-lens array 40 and Fourier optics 50, in an image 32, project first micro-lens array 30 onto specular surface 60.
Specular surface 60 can be represented, for example, by a wafer to be inspected. A translucent surface or plate is also conceivable, so that the beam is radiated not to be reflected, but to be transmitted as shown for clarity. Specular surface 60 is at a distance 51 of the focal length of Fourier optics 50 from the latter. A cup-shaped intensity distribution 63 is formed on the specular surface. The light dot of the intensity distribution has a size of about 40 mm by 40 mm. Fourier optics 50 and specular surface 60 project second micro-lens array 40 onto objective optics 70 in a second image 42. Imaging onto the input pupil of objective optics 70 is suitable.
Objective optics 70 is not telecentric on the side of the object. The objective should only be telecentric on the side of the object if the illumination is telecentric, too. Objective optics 70, in an image 62, projects specular surface 60 onto detector 80 at a reduction in the range of 1 : 2 to 1 : 10, in particular of 1 : 6.5. A cup-shaped intensity distribution 83 is formed in detector 80.
The detector is a 2d-array surface detector, such as a CCD, for recording an image.
Figure 2 shows a light source 10, collector optics 20 and the homogenizing optics with first micro-lens array 30 and second micro-lens array 40. The two micro-lens arrays are combined in a double array 37 having the lens curvatures face outside in a single component. The first micro-lens array 30 and the second micro-lens array 40 are provided with cushion-shaped lenses. They are formed here as a cushion from the opposite surfaces of a plate. The micro lenses are curved toward the outside on the plate surface. The distance of the micro lenses in each array is about 1/10 of their focal length. The individual lenses 35 of the first micro-lens array 30 and the individual lenses 36 of the second micro-lens array 40 are arranged facing each other without being offset. Additionally the first micro-lens array 30 and the second micro-lens array 40 are arranged with its lenses parallel.
Figure 3 shows an alternative embodiment to Figure 2. Collector optics 20 is composed of a first lens 25, a second lens 26 and a third lens 27. The homogenizing optics is formed here, as an alternative, by a first double array 38 and a second double array 39 each having a first micro-lens array 30 and a second micro-lens array 40. Micro-lens arrays 30 and 40 of double arrays 38 and 39 are cylindrical micro-lens arrays. The cylindrical micro lenses and the micro-lens arrays of each double array are arranged facing each other in parallel and without being offset. Double arrays 38 and 39 have the alignment of their cylindrical lenses crossed and arranged at a small distance from each other.
The gaps between the individual micro lenses are suitably covered.
Light source 10, collector optics 20, the homogenizing optics and the Fourier optics form the apparatus for illuminating a surface.
The arrangements shown achieve an extremely uniform and high-intensity distribution on the surface to be inspected for the apparatus for illuminating as well as in the detector for the apparatus for inspection.
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
Fig.1 illustrates an apparatus for inspecting a specular surface;
Fig. 2 illustrates an apparatus for illuminating a surface as a detail in Fig. 1; and
Fig. 3 shows an alternative to Fig. 2.
Claims
1. An apparatus for inspecting a specular surface, comprising: 
- a light source, 
- a collector optics for collecting the light from the light source, 
- a homogenizing optics for transmitting the light from the collector optics having a first micro-lens array downstream of the collector optics and a second micro-lens array downstream of the first micro-lens array, 
- a Fourier optics for transmitting the light from the homogenizing optics onto the specular surface, 
- an objective optics, 
- a detector for recording an image, and
wherein the collector optics and the first micro-lens array project the light source onto the second micro-lens array, and wherein the second micro-lens array and the Fourier optics project the first micro-lens array onto the specular surface, and wherein the objective optics projects the specular surface onto the detector.
2. The apparatus according to claim 1, wherein the Fourier optics projects the second micro-lens array onto the input pupil of the objective optics via the specular surface.
3. The apparatus according to claim 1, wherein the Fourier optics is arranged at a distance greater than its focal length downstream of the homogenizing optics and in that the objective optics is not telecentric on the side of the object.
4. The apparatus according to claim 1, wherein the objective optics projects the surface at a reduction in the range of 1 : 2 to 1 : 10.
5. The apparatus according to claim 1, wherein the objective optics projects the surface at a reduction of 1 : 6.5.
6. An apparatus for illuminating a surface, comprising:
- a light source, 
- a collector optics for collecting the light from the light source, 
- a homogenizing optics for transmitting the light from the collector optics having a first micro-lens array downstream of the collector optics and a second micro-lens array downstream of the first micro-lens array, 
- a Fourier optics for transmitting the light from the homogenizing optics onto the surface, and
wherein the collector optics and the first micro-lens array project the light source onto the second micro-lens array, and wherein the second micro-lens array and the Fourier optics project the first micro-lens array onto the surface.
7. The apparatus according to claim 6, wherein the collector optics is arranged at a distance of its focal length from the light source.
8. The apparatus according to claim 6, wherein the first micro-lens array is arranged at a distance of the focal length of the collector optics downstream of the collector optics.
9. The apparatus according to claim 8, wherein the focal length of the micro lenses of the micro-lens array is between 1 mm and 4 mm.
10. The apparatus according to claim 8, wherein the focal length of the micro lenses of the micro-lens array is about 2 mm.
11. The apparatus according to claim 9, wherein the distance of the micro lenses of the micro-lens array is between 1/20 and 1/5 of their focal lengths.
12. The apparatus according to claim 9, wherein the distance of the micro lenses of the micro-lens array is about 1/10 of their focal lengths.
13. The apparatus according to claim 6, wherein the second micro-lens array is equal to the first micro-lens array.
14. The apparatus according to claim 13, wherein the second micro-lens array is arranged at a distance of the focal length of the micro lenses downstream of the first micro-lens array in parallel.
15. The apparatus according to claim 6, wherein the second micro-lens array is arranged with its lenses parallel and not offset with respect to the lenses of the first micro-lens array.
16. The apparatus according to claim 6, wherein the first micro-lens array and the second micro-lens array are configured as an integral double array having the lens curvatures face outside.
17. The apparatus according to claim 6, wherein the first micro-lens array and the second micro-lens array are provided with cushion-shaped lenses.
18. The apparatus according to claim 6, wherein the homogenizing optics comprises a first double array and a second double array each having the first micro-lens array and the second micro-lens array, the first micro-lens array and the second micro-lens array are configured with cylindrical lenses and have two crossed micro-lens pairs, wherein the first micro-lens pair is of a first and a second micro-lens array with parallel and non-offset associated cylindrical lenses, and the second micro-lens pair is of a third and fourth micro-lens array with parallel non-offset associated cylindrical lenses.
19. The apparatus according to claim 6, wherein the Fourier optics is at a distance of its focal length upstream of the surface.
20. The apparatus according to claim 6, wherein the Fourier optics consists of two identical plano-convex lenses having their curvatures face each other.
21. The apparatus according to claim 18, wherein the micro-lens array and the Fourier optics project with at least a depth of focus equal to the offset between the first and the second cylindrical micro-lens pair.
22. The apparatus according to claim 21, wherein the micro-lens array and the Fourier optics project a light dot of about 40 mm by 40 mm.
23. The apparatus according to claim 6, wherein the surface is the surface of a wafer.
１．Abstract
The present invention relates to an apparatus for illuminating and inspecting a specular surface, comprising a light source, a collector optics for collecting the light from the light source, a homogenizing optics for transmitting the light from the collector optics having a first micro-lens array downstream of the collector optics, and a second micro-lens array downstream of the first micro-lens array, a Fourier optics for transmitting the light from the homogenizing optics onto the specular surface, an objective optics, and a detector for receiving an image, wherein the collector optics and the first micro-lens array project the light source onto the second micro-lens array and wherein the second micro-lens array and the Fourier optics project the first micro-lens array onto the specular surface, and wherein the objective optics projects the specular surface onto the detector.
２．Representative Drawing
Fig.1
【図１】
2007187658.tif 000006
【図２】
2007187658.tif 000007
【図３】
2007187658.tif 000008