JP2008256860A - 光学部材、光源装置及び検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特別な設備を必要とすることなく光源装置の反射鏡が曇るのを防止することが可能な、光学部材を提供すること。
【解決手段】支持部（透明ガラス１６ａ）と、支持部に支持され、所望の波長の光１４ｂ（例えば、紫外線光から可視光線）を反射させる反射部１６ｂと、支持部に支持され、少なくとも前記所望の波長以外の光１４ｃ（例えば、赤外線光）を吸収し発熱して反射部を加熱する光吸収発熱部１６ｃとを具備してなる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば半導体ウエハ、液晶ディスプレイ基板の検査装置、露光装置などの照明光源に使用される、光学部材、この光学部材を有する光源装置及び光学部材又は光源装置を有する検査装置に関する。

照明光源として短波長の照明光を放射するＤｅｅｐＵＶランプや水銀ランプなどを装備した光源装置が知られている。これら短波長の光を発する照明光源では、光源の放射光に含まれる紫外線により光源付近に浮遊している種々の汚染物質が活性化し、汚染物質同士が化学反応を起こして生成された物質が光源装置の反射鏡などに付着して反射強度を低下させる（反射鏡の表面を曇らせてその結果反射強度を低下させる）問題がある。

このような反射鏡の表面を曇らせる物質として、例えば硫酸アンモニウム（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４がある。この硫酸アンモニウム（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４は温度１２０℃以上で昇華することが知られている。

そこで、曇り防止手段として反射鏡を加熱させるヒーターを装備した光源装置が提案されている（特許文献１参照）。

特許第３２６６１５６号公報

上述した曇り防止手段は、反射鏡に装備するヒーターと、このヒーターに通電する電気量を制御して過熱しないようにするコントローラとが必要があり、設備にコストが嵩む問題がある。

本発明は、特別な設備を必要とすることなく光源装置の反射鏡が曇るのを防止することが可能な、光学部材、光源装置及びこの光学部材又は光源装置を有する検査装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の請求項１に記載の光学部材は、支持部（例えば図１の透明ガラス１６ａ参照）と、支持部に支持され、所望の波長の光を反射させる反射部（例えば図１の反射部１６ｂ参照）と、支持部に支持され、少なくとも前記所望の波長以外の光を吸収し発熱して前記反射部を加熱する光吸収発熱部（例えば図１の光吸収発熱部１６ｃ又は図３の光吸収発熱物質１６ｄ参照）と、を具備してなることを特徴とする。

本発明の請求項２に記載の光学部材は、前記反射部が前記所望の波長以外の光を透過させることを特徴とする。

本発明の請求項３に記載の光学部材は、前記光吸収発熱部が、少なくとも前記所望の波長以外の光を吸収して発熱する光吸収発熱物質が混入されていることを特徴とする。

本発明の請求項４に記載の光源装置は、光源と、請求項１ないし３の何れか一項に記載の光学部材からなり、前記光源の光を反射させる楕円鏡と、を具備してなることを特徴とする。

本発明の請求項５に記載の検査装置は、被検査物の表面を検査する検査装置であって、請求項１ないし３の何れか一項に記載の光学部材又は請求項４に記載の光源装置を装備してなることを特徴とする。

本発明によれば、特別な設備を必要とすることなく光源装置の反射鏡が曇るのを防止することが可能である。

以下本発明の光学部材、同光学部材を装備した光源装置及び同光学部材又は同光源装置を装備した検査装置の一実施形態について図１〜図４を参照して説明する。

図１は本発明の光学部材を装備した光源装置の概略図である。

図１に示すように、光源装置１０は、ランプハウス１２内に、光源としての例えばＤｅｅｐＵＶ（深紫外ランプ）ランプ１４と、このＤｅｅｐＵＶランプ１４から放射された光を反射させる光学部材としての楕円鏡１６と、この楕円鏡１６からの光を反射させてランプハウス１２の外に導くミラー１８とを配置して構成される。

ＤｅｅｐＵＶランプ（深紫外ランプ）１４は、クセノンランプをベースに水銀などの金属蒸気を封入したものである。光源としては、このＤｅｅｐＵＶランプ１４の他に水銀ランプなどを使用することも出来る。

楕円鏡１６は、図２に詳細に示すように、支持部としての透明ガラス１６ａと、この透明ガラス１６ａの内面に配置した反射部１６ｂと、外面（反射部１６ｂが設けられた透明ガラス１６ａの面と反対側の面）に配置した光吸収発熱部１６ｃとを備える。

透明ガラス１６ａは、反射部１６ｂと光吸収発熱部１６ｃとを支持する機能を有する他に、透明ガラス１６ａの内面に沿って形成した反射部１６ｂで反射した光がミラー１８上に焦点を結ぶ集光機能を有し、全体として略釣鐘状（図１参照）に形成される。

反射部１６ｂは、ＤｅｅｐＵＶランプ１４から放射される光１４ａのうち所望の波長の光１４ｂ、例えば波長２４８ｎｍ〜５４６ｎｍ範囲内にある光を高い効率で反射し、それ以外の波長の光１４ｃ、例えば波長２４８ｎｍよりも短い波長側の光や波長５４６ｎｍよりも長い波長側の光や波長２４８ｎｍ〜５４６ｎｍの範囲にある反射しない光を透過させるもので、屈折率が異なる誘電体を複数積層した誘電体多層膜から形成されたダイクロイックミラーの一種である。

光吸収発熱部１６ｃは、透明ガラス１６ａの外面に沿って形成されており、反射部１６ｂを透過した光１４ｃ、例えば波長２４８ｎｍよりも短い波長側の光（紫外線）や波長５４６ｎｍよりも長い波長側の光（赤外線）を吸収して発熱し、透明ガラス１６ａの内面側（反射部１６ｂが設けられた面側）をＤｅｅｐＵＶランプ１６ａからの熱（透明ガラス１６ａの内面側を１２０℃付近まで加熱する熱）とともに硫酸アンモニウム（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４の昇華温度である１２０℃以上の温度まで加熱する。

光吸収発熱部１６ｃを構成する物質としては、光１４ｃを吸収して発熱するものであればどのような物質でもよく、例えば、シリコン系化合物（シリコン、窒化ケイ素、炭化ケイ素など）、炭素化合物（ダイヤモンドライクカーボン、グラファイト、カーボンブラックなど）、セラミック材料（窒化ホウ素、酸化ジルコニウム）、金属材料（タングステン、タンタル）、金属酸化物、半導体（Ｇｅ、ＳｉＧｅ）などあり、これらを１種又は２種以上組み合わせることが可能である。

光吸収発熱部１６ｃは、例えば、化学蒸着法（プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザＣＶＤなど）、物理蒸着法（真空蒸着、スパッタリングなど）により透明ガラス１６ａの外面に数十ｎｍ〜数百ｎｍの厚さに形成される。また、スプレー式の吐布やはけ塗り方式で形成することもできる。

透明ガラス１６ａは、上述した反射部１６ｂや光吸収発熱部１６ｃを支持する機能や集光機能を有する他に、光吸収発熱部１６ｃで発熱した熱を均一に拡散させる機能をも有する。したがって、反射部１６ｂが局所的に加熱されることがなく、反射部１６ｂの面（反射面）全体を均一に加熱（温度１２０℃）することが可能である。

上述した光学装置１０によれば、ＤｅｅｐＵＶランプ１４からの光のうち、所望の波長の光１４ｂである、紫外線領域から可視領域（例えば波長２４８ｎｍ〜５４６ｎｍ）の光は、反射部１６ｂを反射してミラー１８に集光され、該ミラー１８を反射してランプハウス１２から外部に射出される。

また、それ以外の波長領域の光１４ｃである、例えば赤外線領域の光は、反射部１６ｂを透過し、透明ガラス１６ａから光吸収発熱部１６ｃに照射される。光吸収発熱部１６ｃは、この光を吸収することで発熱反応を起こし、透明ガラス１６ａを介して反射部１６ｂを加熱する。

反射部１６ｂは、ＤｅｅｐＵＶランプ１６ａからの熱（透明ガラス１６ａの内面側を１２０℃付近まで加熱する熱）と光吸収発熱部１６ｃからの熱とにより、硫酸アンモニウム（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４の昇華温度である１２０℃以上の温度まで加熱される。ＤｅｅｐＵＶランプ１６ａが点灯している間、反射部１６ｂは１２０℃以上の温度に維持されていて、この結果、ＤｅｅｐＵＶランプ１６ａ付近に浮遊している種々の汚染物質が活性化し、汚染物質同士が化学反応を起こして生成された物質が付着しても、直ぐに昇華されてしまい、反射部１６ｂの表面（反射面）が曇るおそれはない。

また、反射部１６ｂを加熱するためにヒーターなどの加熱手段やヒーターへの通電量を制御するコントローラを装備することがないことから、装置が大掛かりにならず、設備にコストがかからず、また電気エネルギーなどの特別なエネルギーを使用せずに済む。

また、ＤｅｅｐＵＶランプ１４からの光１４ａのうち、これまで使用されなかった反射部１６ｂを透過する光１４ｃを利用することから光エネルギーの有効利用を図ることが出来る。

図３は楕円鏡１６の他の実施形態を示す部分拡大断面図である。

この楕円鏡１６では、光吸収発熱部１６ｃ（図２参照）を透明ガラス１６ａの外面に形成する代わりに、光吸収発熱部１６ｃを構成する粉末状の光吸収発熱物質１６ｄを透明ガラス１６ａ内に混入させてある。反射部１６ｂを透過して透明ガラス１６ａに進入した光１４ｃは光吸収発熱物質１６ｄを照射し、光吸収発熱物質１６ｄに吸収される。これにより光吸収発熱物質１６ｄは発熱反応を起こし、透明ガラス１６ａを介して反射部１６ｂを加熱し、ＤｅｅｐＵＶランプ１４からの熱とともに反射部１６ｂの温度を１２０℃以上に維持する。

図４は上述した光源装置１０を有する検査装置２０の実施形態を示す。

検査装置２０は、例えば、半導体ウエハ２１の表面の性状（欠けの有無、パーティクルの付着の有無、半導体ウエハに処理を行う際に障害となる物質（フォトレジストの残渣など）の有無）を検査するもので、半導体ウエハ２１が載置される検査台２２と、この検査台２２上の半導体ウエハ２１の表面を照明する光源装置１０と、半導体ウエハ２１の表面から反射した光を受光するＣＣＤセンサなどの受光装置２３とを備える。

光源装置１０を駆動して検査台２２上の半導体ウエハ２１の表面を照明する一方、受光装置２３により半導体ウエハ２１からの反射光を受光し、この受光した反射光を電気信号に光電変換して受光装置２３から不図示の画像処理装置に送り、画像処理を施して、半導体ウエハ２１の表面の検査を実行する。この検査時において、光源装置１０付近の汚染物質がＤｅｅｐＵＶランプ１４からの光により化学反応を起こし、汚染物質が楕円鏡１６の反射部１６ｂに付着し、反射部１６ｂを曇らせて反射効率を低下させるおそれがあるが、反射部１６ｂは上述の如く１２０℃以上の温度に維持されていることから、仮に反射部１６ｂの面（反射面）を曇らせる硫酸アンモニウム（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４が付着しても直ぐに昇華されてしまい、反射率が低下するおそれはなく、半導体ウエハ２１の表面を所定の照度で照明し続けることが可能である。

本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

本発明の光学部材を光源装置１０の楕円鏡１６に適用した場合を示したが、光源装置１０以外の光路に配置されるダイクロイックミラーに適用することが可能である。

また、支持部として透明ガラス１６ａを使用した場合を示したが、透明なガラスでなくてもよく、またアルミニウム合金などの金属製の支持部を使用することが可能である。

また、光吸収発熱部１６ｃを支持部としての透明ガラス１６ａの外面側に形成した場合を示したが、透明ガラス１６ａの内面側の反射部１６ｂが形成されていない箇所に形成してもよい。

また、支持部としての透明ガラス１６ａの内面に光吸収発熱部１６ｃを形成し、その上に反射部１６ｂを積層（透明ガラス１６ａと反射部１６ｂとの間に光吸収発熱部１６ｃを介在）させてもよい。

本発明の光学部材を装備した光源装置の概略図である。 図１中の光学部材としての楕円鏡の部分拡大断面図である。 本発明の光学部材の他の実施形態を示す部分拡大断面図である。 図２の光学装置１０を装備した検査装置の概略図である。

符号の説明

１０ 光源装置
１２ ランプハウス
１４ ＤｅｅｐＵＶランプ（光源）
１４ａ、ｂ、ｃ 光
１６ 楕円鏡
１６ａ 透明ガラス（支持部）
１６ｂ 反射部
１６ｃ 光吸収発熱部

Claims (5)

1. 支持部と、
   前記支持部に支持され、所望の波長の光を反射させる反射部と、
   前記支持部に支持され、少なくとも前記所望の波長以外の光を吸収し発熱して前記反射部を加熱する光吸収発熱部と、
   を具備してなることを特徴とする光学部材。
2. 請求項１に記載の光学部材において、
   前記反射部は前記所望の波長以外の光を透過させることを特徴とする光学部材。
3. 請求項１又は２に記載の光学部材において、
   前記光吸収発熱部は、少なくとも前記所望の波長以外の光を吸収して発熱する光吸収発熱物質が混入されていることを特徴とする光学部材。
4. 光源と、
   請求項１ないし３の何れか一項に記載の光学部材からなり、前記光源の光を反射させる楕円鏡と、
   を具備してなることを特徴とする光源装置。
5. 被検査物の表面を検査する検査装置であって、
   請求項１ないし３の何れか一項に記載の光学部材又は請求項４に記載の光源装置を装備してなることを特徴とする検査装置。

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