JP2009266645A - 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、前記支持部と前記反射部との間に支持され、前記反射部を透過した熱線を吸収し、前記反射部を加熱する熱線吸収部１６ｂ'と、前記支持部と前記熱線吸収部との間に支持され、前記反射部及び前記熱線吸収部を透過した熱線を前記熱線吸収部に向けて反射する熱線反射部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（ＮＨ₄）₂ＳＯ₄がある。この硫酸アンモニウム（ＮＨ₄）₂ＳＯ₄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、前記支持部と前記反射部との間に支持され、前記反射部を透過した熱線を吸収し、前記反射部を加熱する熱線吸収部と、前記支持部と前記熱線吸収部との間に支持され、前記反射部及び前記熱線吸収部を透過した熱線を前記熱線吸収部に向けて反射する熱線反射部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、前記熱線反射部は、前記支持部表面に設けられた熱線反射膜であり、前記熱線吸収部は、前記熱線反射膜上に設けられた熱線吸収膜であり、当該熱線吸収膜上に前記反射部が設けら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、前記支持部と前記反射部との間に支持され、前記反射部を透過した熱線を吸収し、前記反射部を加熱する熱線吸収部（熱線吸収膜）１６ｂ'と、前記支持部と前記熱線吸収部との間に支持され、前記反射部及び前記熱線吸収部を透過した熱線を前記熱線吸収部に向けて反射する熱線反射部（熱線反射膜）１６ｃとを備える。

透明ガラス１６ａは、反射部１６ｂ、熱線吸収部（熱線吸収膜）１６ｂ'、 及び熱線反射部（熱線反射膜）１６ｃ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。

熱線吸収部（熱線吸収膜）１６ｂ'は、透明ガラス１６ａと前記反射部との間に支持され、前記反射部を透過した熱線を吸収し、隣接する反射部を加熱する。

熱線反射部（熱線反射膜）１６ｃは、前記支持部と前記熱線吸収部との間に支持され、前記反射部及び前記熱線吸収部を透過した熱線を前記熱線吸収部に向けて反射して前記熱線吸収部を加熱することにより、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（ＮＨ₄）₂ＳＯ₄の昇華温度である１２０℃以上の温度まで加熱する。

熱線吸収部（熱線吸収膜）１６ｂ'を構成する物質としては、熱線（赤外線）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、ＭｇＦ2 とＩＴＯとＺｒＯ2 により構成される積層膜やＺｎＯとＡｇにより構成される積層膜などを使用可能である。

熱線吸収部（熱線吸収膜）１６ｂ'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）により数十ｎｍ〜数百ｎｍの厚さに形成される。

熱線反射部（熱線反射膜）１６ｃを構成する物質としては、アルミニウム、銀、亜鉛、錫、クロム、ニッケル、チタン、ケイ素、ステンレス鋼、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化タンタル、ＩＴＯ、酸化クロム、酸化ステンレス鋼、酸化ニクロム、フッ素含有酸化スズ、アンチモン含有酸化スズ、アルミニウム含有酸化亜鉛、窒化ケイ素、窒化クロム、窒化チタン、窒化ステンレス鋼等などあり、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。

熱線反射部（熱線反射膜）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。

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、熱線吸収部（熱線吸収膜）１６ｂ'に照射される。熱線吸収部（熱線吸収膜）１６ｂ'は、この光を吸収することで発熱反応を起こし、隣接する反射部１６ｂを加熱する。

また、熱線吸収部（熱線吸収膜）１６ｂ'で吸収されなかった熱線は、前記熱線吸収部１６ｂ'を透過した後、熱線反射部（熱線反射膜）１６ｃにより、前記熱線吸収部１６ｂ'に向けて反射される。

熱線吸収部（熱線吸収膜）１６ｂ'は、この熱線を吸収することで発熱反応を起こし、隣接する反射部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）と熱線吸収部（熱線吸収膜）１６ｂ'からの熱とにより、硫酸アンモニウム（ＮＨ₄）₂ＳＯ₄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（ＮＨ₄）₂ＳＯ₄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。

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。 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
１６ｂ' 熱線吸収部
１６ｃ 熱線反射部

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、
   前記支持部と前記反射部との間に支持され、前記反射部を透過した熱線を吸収し、前記反射部を加熱する熱線吸収部と、
   前記支持部と前記熱線吸収部との間に支持され、前記反射部及び前記熱線吸収部を透過した熱線を前記熱線吸収部に向けて反射する熱線反射部と
   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、
   前記熱線反射部は、前記支持部表面に設けられた熱線反射膜であり、
   前記熱線吸収部は、前記熱線反射膜上に設けられた熱線吸収膜であり、
   当該熱線吸収膜上に前記反射部が設けら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。