JP3210005B2 - 全内部反射ホログラフィック画像システムにおける光学検査装置及びその方法 - Google Patents
全内部反射ホログラフィック画像システムにおける光学検査装置及びその方法Info
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
- G03H1/20—Copying holograms by holographic, i.e. optical means
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
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-
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
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- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、全内部反射ホログラフィック画像システム
における光学検査装置およびその方法に関するものであ
る。
における光学検査装置およびその方法に関するものであ
る。
本発明はまた、概略、ホログラフィック再現またはホ
トリソグラフィック再現を得るのに必要な距離を検出す
る装置および方法と、さらに記録媒体上のホログラムを
再現する間、このホログラム像を記録媒体上に焦点合わ
せするために焦点距離を調節する装置および方法に関す
るものである。
トリソグラフィック再現を得るのに必要な距離を検出す
る装置および方法と、さらに記録媒体上のホログラムを
再現する間、このホログラム像を記録媒体上に焦点合わ
せするために焦点距離を調節する装置および方法に関す
るものである。
全内部反射［T.I.R］ホログラムとは、空気とホログ
ラムとの境界面から全内部反射された物体光と参照光の
いずれか一方又は両方で作られるホログラムをいう。K.
A.Stetson,in Applied Physics Letters（June 1968）
の論文に、T.I.Rホログラフィック画像処理方法が記載
されている。ホログラム層は、参照光が臨界角θｃより
も大きな角度でホログラム面に到達できるように、直角
プリズムの斜辺上に屈折率が調和させてある。物体光は
ホログラム上にすぐ近くに設けた半透明体を通り到達す
る。共役再現光がオリジナル物体と同一の平面にホログ
ラム像を作る。
ラムとの境界面から全内部反射された物体光と参照光の
いずれか一方又は両方で作られるホログラムをいう。K.
A.Stetson,in Applied Physics Letters（June 1968）
の論文に、T.I.Rホログラフィック画像処理方法が記載
されている。ホログラム層は、参照光が臨界角θｃより
も大きな角度でホログラム面に到達できるように、直角
プリズムの斜辺上に屈折率が調和させてある。物体光は
ホログラム上にすぐ近くに設けた半透明体を通り到達す
る。共役再現光がオリジナル物体と同一の平面にホログ
ラム像を作る。
しかしながら、感光性材料およびその基板が、ホログ
ラム像を捕らえるために、記録媒体に空間的に接近して
すぐ近くに配置されると、その画像が基板やプリズムに
邪魔される。このことは、ホログラム像と記録媒体との
間の良好な整合を保証することができるように採用した
標準検査システムの妨げとなる。
ラム像を捕らえるために、記録媒体に空間的に接近して
すぐ近くに配置されると、その画像が基板やプリズムに
邪魔される。このことは、ホログラム像と記録媒体との
間の良好な整合を保証することができるように採用した
標準検査システムの妨げとなる。
上記Stetsonにより説明された上記原理に基づくヨー
ロッパ特許明細書第0,251,681号では、特定の適用、す
なわち下記の基本工程によって集積回路を製造する方法
が開示されている。
ロッパ特許明細書第0,251,681号では、特定の適用、す
なわち下記の基本工程によって集積回路を製造する方法
が開示されている。
（ａ） 無視してもよいほどの散乱を示し、縮みや歪み
のない高解像の第１の記録媒体を用意する。
のない高解像の第１の記録媒体を用意する。
（ｂ） 集積回路を有するマスクを通過したコヒーレン
ト光の入射光と、記録媒体が位置する表面に全内部反射
するコヒーレント光の参照光との間の干渉によって、第
１の記録媒体の上に回路パターンの体積ホログラム像を
形成する。
ト光の入射光と、記録媒体が位置する表面に全内部反射
するコヒーレント光の参照光との間の干渉によって、第
１の記録媒体の上に回路パターンの体積ホログラム像を
形成する。
（ｃ） 集積回路のホログラム像を再現するために、マ
スクを第２の記録媒体を有するシリコンウェハーに置き
換える。
スクを第２の記録媒体を有するシリコンウェハーに置き
換える。
（ｄ） 上記ホログラムを形成した第１の参照光と逆の
方向から進む第２の参照光でホログラムを照明すること
によって、第２の記録媒体上にホログラム像を形成す
る。
方向から進む第２の参照光でホログラムを照明すること
によって、第２の記録媒体上にホログラム像を形成す
る。
（ｅ） 複数のシリコンウェハーに対して複数回再生操
作を繰り返す。
作を繰り返す。
以上の方法が発展する中で、再生光の不均一性に起因
する問題は、我々が英国特許明細書第2,215,484号で開
示した走査技術を用いることで解決された。この出願で
提案した装置は、限られた又は狭い参照光を使用し、こ
の参照光でシリコンウェハー上に設けた第２の記録媒体
上に集積回路を構成するために、第１の記録媒体上のホ
ログラム像を走査している。
する問題は、我々が英国特許明細書第2,215,484号で開
示した走査技術を用いることで解決された。この出願で
提案した装置は、限られた又は狭い参照光を使用し、こ
の参照光でシリコンウェハー上に設けた第２の記録媒体
上に集積回路を構成するために、第１の記録媒体上のホ
ログラム像を走査している。
上記番号の出願中の出願に開示された改善の結果とし
て直面した一つの問題は、今や大きなシリコンウェハー
が使用できるので、シリコンウェハー上に設けた第２の
記録媒体に再生像のすべての部分が正確にピント合わせ
されることを保証することに起因するものである。ホロ
グラム像の再生距離がごくわずか変化しても、ある領域
では完全に焦点が合わないことになる。
て直面した一つの問題は、今や大きなシリコンウェハー
が使用できるので、シリコンウェハー上に設けた第２の
記録媒体に再生像のすべての部分が正確にピント合わせ
されることを保証することに起因するものである。ホロ
グラム像の再生距離がごくわずか変化しても、ある領域
では完全に焦点が合わないことになる。
したがって、本発明の目的は、全内部反射ホログラム
を再現するために必要なプリズム幾何学形にする一方
で、ａ）集積回路、ｂ）光学記憶ディスク、ｃ）（HDTV
のような）高解像スクリーン、ｄ）表面音波装置、ｅ）
感光性マスクレチクルのような適用の特性にかかわりな
く、ホログラムと記録媒体との間の相対位置を光学的に
検出する方法を提供するものである。
を再現するために必要なプリズム幾何学形にする一方
で、ａ）集積回路、ｂ）光学記憶ディスク、ｃ）（HDTV
のような）高解像スクリーン、ｄ）表面音波装置、ｅ）
感光性マスクレチクルのような適用の特性にかかわりな
く、ホログラムと記録媒体との間の相対位置を光学的に
検出する方法を提供するものである。
本発明の第１の態様によれば、全内部反射ホログラム
画像システムにおいて、光ビーム（または検査光）をプ
リズムおよび第１の基板上に予め記録されているホログ
ラムの表面に実質的に直角入射するように直進させる工
程を含む光学検査方法が提供される。光ビームはホログ
ラムと空気との境界面で部分的に反射する。通過した部
分はほぼ直角に到達し、第２の基板で反射する。これら
直角に反射した二つのビームは互いに干渉する。これら
干渉したビームは、反射面間距離に対応した信号を得る
干渉技術または回析技術によって分解される。
画像システムにおいて、光ビーム（または検査光）をプ
リズムおよび第１の基板上に予め記録されているホログ
ラムの表面に実質的に直角入射するように直進させる工
程を含む光学検査方法が提供される。光ビームはホログ
ラムと空気との境界面で部分的に反射する。通過した部
分はほぼ直角に到達し、第２の基板で反射する。これら
直角に反射した二つのビームは互いに干渉する。これら
干渉したビームは、反射面間距離に対応した信号を得る
干渉技術または回析技術によって分解される。
この技術をT.I.Rホログラフィック印刷に採用するた
めには、光学プリズムの幾何学形は、ホログラム再現ビ
ーム（Ｒ）が臨界角（θｃ）よりも大きい角度で第１及
び第２の基板に到達するようにすると共に、検出光が直
角又はほぼ直角に入射するようにしたものでなければな
らない。
めには、光学プリズムの幾何学形は、ホログラム再現ビ
ーム（Ｒ）が臨界角（θｃ）よりも大きい角度で第１及
び第２の基板に到達するようにすると共に、検出光が直
角又はほぼ直角に入射するようにしたものでなければな
らない。
これらの条件を考慮した２つの幾何学形の例が第１図
と第２図に示してある。すなわち、その方法は、すべて
の点で正確な焦点を維持するための上記測定に答えて、
２つの基板の間の距離を変化させる工程を含んでいる。
と第２図に示してある。すなわち、その方法は、すべて
の点で正確な焦点を維持するための上記測定に答えて、
２つの基板の間の距離を変化させる工程を含んでいる。
第１の基板によって作られたホログラム像を第２の基
板に焦点合わせすることは、以下のいくつかの方法によ
って行なうことができる。すなわち、 （ａ） 第２の基板の複数の光学的検査は、第２の基板
の形状をデジタル化した図面を作成するために、この第
２の基板の複数の場所で行なわれる。この図面はコンピ
ュータのメモリに格納するのがよい。そして、この図面
はホログラム像を再生する間、実際のリソグラフィプロ
セスを誘導するのに用いられる。
板に焦点合わせすることは、以下のいくつかの方法によ
って行なうことができる。すなわち、 （ａ） 第２の基板の複数の光学的検査は、第２の基板
の形状をデジタル化した図面を作成するために、この第
２の基板の複数の場所で行なわれる。この図面はコンピ
ュータのメモリに格納するのがよい。そして、この図面
はホログラム像を再生する間、実際のリソグラフィプロ
セスを誘導するのに用いられる。
（ｂ） 第２の基板上にホログラム像を作成するため
に、第１の基板のホログラムが、記録されているホログ
ラムのそれぞれの領域に対して走査される。この場合、
ホログラム像を記録媒体に正確に焦点合わせする工程
は、ホログラム像をシリコン基板などの第２の基板上に
記録する工程と同時に行なわれる。
に、第１の基板のホログラムが、記録されているホログ
ラムのそれぞれの領域に対して走査される。この場合、
ホログラム像を記録媒体に正確に焦点合わせする工程
は、ホログラム像をシリコン基板などの第２の基板上に
記録する工程と同時に行なわれる。
（ｃ） 上記第２の基板上に設けた記録媒体の一部と上
記第１の基板との距離を求める工程と、上記ホログラム
を上記記録媒体の一部に正しく焦点合わせする工程と、
上記ホログラムを上記記録媒体の一部に再現する工程
と、これらの工程を繰り返す工程が繰り返される。
記第１の基板との距離を求める工程と、上記ホログラム
を上記記録媒体の一部に正しく焦点合わせする工程と、
上記ホログラムを上記記録媒体の一部に再現する工程
と、これらの工程を繰り返す工程が繰り返される。
本発明の第２の態様では、プリズムに導かれ、第１の
記録媒体に予め記録されたホログラムの表面上に実質的
に直角に入射する光ビームを有する全内部反射ホログラ
フィック画像システムの光学検査装置が提案されてい
る。その光ビームは第１の基板のホログラムと空気との
境界面で部分的に反射される。通過した部分は第２の基
板に到達し、そして反射される。これら２つの反射ビー
ムは互いに干渉し、入射路に沿って戻る。これら干渉し
たビームは、反射面間の距離に対応した信号を得るため
に、干渉技術又は回析技術によって分解される。
記録媒体に予め記録されたホログラムの表面上に実質的
に直角に入射する光ビームを有する全内部反射ホログラ
フィック画像システムの光学検査装置が提案されてい
る。その光ビームは第１の基板のホログラムと空気との
境界面で部分的に反射される。通過した部分は第２の基
板に到達し、そして反射される。これら２つの反射ビー
ムは互いに干渉し、入射路に沿って戻る。これら干渉し
たビームは、反射面間の距離に対応した信号を得るため
に、干渉技術又は回析技術によって分解される。
上記光学検査装置は焦点を検出するのに用いてもよ
い。
い。
ホログラムを第２の基板に焦点合わせするために、２
つの記録媒体の間の距離を調節する手段が設けられる。
上記距離調節手段は、圧電ドライバまたはステッピング
モータのようなアクチュエータを複数有することが好ま
しい。３つのそのようなアクチュエータを用いるのが好
ましい。
つの記録媒体の間の距離を調節する手段が設けられる。
上記距離調節手段は、圧電ドライバまたはステッピング
モータのようなアクチュエータを複数有することが好ま
しい。３つのそのようなアクチュエータを用いるのが好
ましい。
以下、添付図面を参照し、実施例によって本発明を更
に詳細に説明する。
に詳細に説明する。
本発明の基礎となる原理を理解するために、まず最初
に第1,2図に示すプリズム幾何形の２例に言及する。こ
れらの図において、ホログラムＨはガラス板Ｇの上面に
コーティングされた記録乳剤の上に形成されている。ガ
ラス板の下面はプリズムＰの上面と接触している。ガラ
ス板とプリズムの屈折率は同一である。米国特許明細書
第4,857,425号では再生ビームとして記述されている再
現ビームがＲで示され、検査光がＩで示されている。
に第1,2図に示すプリズム幾何形の２例に言及する。こ
れらの図において、ホログラムＨはガラス板Ｇの上面に
コーティングされた記録乳剤の上に形成されている。ガ
ラス板の下面はプリズムＰの上面と接触している。ガラ
ス板とプリズムの屈折率は同一である。米国特許明細書
第4,857,425号では再生ビームとして記述されている再
現ビームがＲで示され、検査光がＩで示されている。
さらに、下記の符号は次のように定義される。
θｃ＝臨界角 θｒ＝ホログラムに対する再現ビーム又は再生ビームの
角度 φ＝プリズム角度 Ｚ＝プリズム表面に対する再現ビームの内部角度ｉ＝プ
リズム表面に対する検査光の内部角度 提案された検査方法は、プリズムＰを通り、光ビーム
Ｉをホログラム表面に直角又はほぼ直角に入射するよう
に導くものに関する。ホログラムと空気の接触面からの
部分反射と記録媒体表面からの反射が重ね合わされて干
渉する。この干渉の強さは、ホログラム表面と記録媒体
の間の距離の絶対値を得るのに利用することができる。
角度 φ＝プリズム角度 Ｚ＝プリズム表面に対する再現ビームの内部角度ｉ＝プ
リズム表面に対する検査光の内部角度 提案された検査方法は、プリズムＰを通り、光ビーム
Ｉをホログラム表面に直角又はほぼ直角に入射するよう
に導くものに関する。ホログラムと空気の接触面からの
部分反射と記録媒体表面からの反射が重ね合わされて干
渉する。この干渉の強さは、ホログラム表面と記録媒体
の間の距離の絶対値を得るのに利用することができる。
この技術をT.I.Rホログラフィック印刷に利用するた
めには、光学プリズムの幾何学形は、検査光Ｉがホログ
ラムに直角又はほぼ直角に入射するとともに、ホログラ
ム再現ビームＲが臨界角θｃよりも大きい角度でホログ
ラム表面に到達し得るものでなければならない。
めには、光学プリズムの幾何学形は、検査光Ｉがホログ
ラムに直角又はほぼ直角に入射するとともに、ホログラ
ム再現ビームＲが臨界角θｃよりも大きい角度でホログ
ラム表面に到達し得るものでなければならない。
第１図に示すプリズム幾何学形に関して、検査光Ｉが
ホログラム表面に直角入射で到達できる条件は、φ＜θ
ｃである。
ホログラム表面に直角入射で到達できる条件は、φ＜θ
ｃである。
再現ビームが臨界角よりも大きい角度でホログラム表
面に到達できる条件は、φ＞θｒ−θｃである。
面に到達できる条件は、φ＞θｒ−θｃである。
第２図に図示されている別のプリズム幾何学形にして
もよい。この例では、再現ビームＲが臨界角θｃよりも
大きい角度でホログラム表面に到達するようにするため
に、φが臨界角θｃよりも大きくしてある。検査光Ｉは
ホログラム表面に垂直な面ＴからプリズムＰに入るが、
プリズムＰの斜面Ｙで全内部反射した後直角に到達す
る。
もよい。この例では、再現ビームＲが臨界角θｃよりも
大きい角度でホログラム表面に到達するようにするため
に、φが臨界角θｃよりも大きくしてある。検査光Ｉは
ホログラム表面に垂直な面ＴからプリズムＰに入るが、
プリズムＰの斜面Ｙで全内部反射した後直角に到達す
る。
ホログラムの再生イメージがシリコンウェハーの記録
媒体上で組み合わされて形成され又は構成される再生操
作において、正確な焦点を検出する上記原理の適用を、
第3,4図を参照して更に詳細に説明する。
媒体上で組み合わされて形成され又は構成される再生操
作において、正確な焦点を検出する上記原理の適用を、
第3,4図を参照して更に詳細に説明する。
第３図に関して、ヨーロッパ特許明細書第0,251,681
号に開示されたプリズム形状を利用するのではなく、そ
の代りに直角プリズム22が使用される。これは、30゜,6
0゜，および90゜の角度を有し、プリズム角は30゜と等
しくしてある。T.I.Rホログラムは、プリズムと同一の
屈折率のガラス板16の上面に設けた第１の記録媒体の上
に予め記録されている。ｎ＝1.5の屈折率に対して、臨
界角θｃは41.8゜である。再現又は再生ビームはレーザ
源32で供給され、プリズム表面Ｙに対する再生ビームの
角度θｓは22.8゜であることが必要である。シリコンウ
ェハー30は、ガラスの上面に設けた第１の記録媒体表面
上に配置され、その位置がアクチュエータ40で決定され
ている。
号に開示されたプリズム形状を利用するのではなく、そ
の代りに直角プリズム22が使用される。これは、30゜,6
0゜，および90゜の角度を有し、プリズム角は30゜と等
しくしてある。T.I.Rホログラムは、プリズムと同一の
屈折率のガラス板16の上面に設けた第１の記録媒体の上
に予め記録されている。ｎ＝1.5の屈折率に対して、臨
界角θｃは41.8゜である。再現又は再生ビームはレーザ
源32で供給され、プリズム表面Ｙに対する再生ビームの
角度θｓは22.8゜であることが必要である。シリコンウ
ェハー30は、ガラスの上面に設けた第１の記録媒体表面
上に配置され、その位置がアクチュエータ40で決定され
ている。
第４図に関して、アクチュエータ40a,40b,40cはガラ
ス板とシリコンウェハー30の間に配置され、適当なサポ
ート50の上に置かれている。図示するように、アクチュ
エータ40aと40bは２つのコーナーに配置され、一方第３
のアクチュエータ40cは下端41に沿って中間に配置され
ている。アクチュエータは、圧電スペーサであって、３
つの圧電スペーサ40のそれぞれの厚さが電圧を加えるこ
とによって変化し、各圧電スペーサ40の膨張量がそれに
印加される電圧の大きさに概ね比例するものであること
が好ましい。
ス板とシリコンウェハー30の間に配置され、適当なサポ
ート50の上に置かれている。図示するように、アクチュ
エータ40aと40bは２つのコーナーに配置され、一方第３
のアクチュエータ40cは下端41に沿って中間に配置され
ている。アクチュエータは、圧電スペーサであって、３
つの圧電スペーサ40のそれぞれの厚さが電圧を加えるこ
とによって変化し、各圧電スペーサ40の膨張量がそれに
印加される電圧の大きさに概ね比例するものであること
が好ましい。
第３図に戻り、画像の一部がシリコンウェハー上の第
２の記録媒体に転写される前に、シリコンウェハー30の
底面とガラス板16の表面上に置かれたホログラム材料の
上面との間の距離が検査でき、しかも必要ならば調整で
きる。このために、第１の記録媒体上の体積ホログラム
像を走査する再生レーザ源32の動きに同期して移動する
光源42−その性質は後述する−が設けてある。光源42か
らの光ビームはプリズム22の斜辺を構成する表面Ｙに4
8.6゜の角度θｉで供給され、ガラス板をその面に対し
て垂直に通過する。ガラス板16の上面上のホログラム面
では、ホログラム材料と空気との間の屈折率の差によっ
て光ビームが一部反射する。通過光の一部は鏡のような
ウェハー表面によって反射する。
２の記録媒体に転写される前に、シリコンウェハー30の
底面とガラス板16の表面上に置かれたホログラム材料の
上面との間の距離が検査でき、しかも必要ならば調整で
きる。このために、第１の記録媒体上の体積ホログラム
像を走査する再生レーザ源32の動きに同期して移動する
光源42−その性質は後述する−が設けてある。光源42か
らの光ビームはプリズム22の斜辺を構成する表面Ｙに4
8.6゜の角度θｉで供給され、ガラス板をその面に対し
て垂直に通過する。ガラス板16の上面上のホログラム面
では、ホログラム材料と空気との間の屈折率の差によっ
て光ビームが一部反射する。通過光の一部は鏡のような
ウェハー表面によって反射する。
前述の反射面に直角に光が到達すると、二つの反射さ
れたビームは重なり合い、そして入射路に沿って戻る。
ビームスプリッター43では、帰還光の一部が検出装置44
に向けて反射される。仮に光源42のコヒーレンス長がウ
ェハーとホログラムとの間の距離の２倍よりも大きけれ
ば、２つの重ね合わされた反射光は干渉し、検出光の強
さは次式により与えられる。
れたビームは重なり合い、そして入射路に沿って戻る。
ビームスプリッター43では、帰還光の一部が検出装置44
に向けて反射される。仮に光源42のコヒーレンス長がウ
ェハーとホログラムとの間の距離の２倍よりも大きけれ
ば、２つの重ね合わされた反射光は干渉し、検出光の強
さは次式により与えられる。
ここで、ｄはウェハーとホログラムとの間の距離、λ
は波長である。
は波長である。
IWとIHはそれぞれ二つの反射光の強さである。
したがって、与えられた波長に対して、測定強さＩは
ホログラム像を第２の記録媒体上に正しく結像させるた
めに必要な情報を与える。しかし、方程式（１）はコサ
イン項を有するので、パラメータｄがλ/2のとき一定の
値をとる。例えば、632.8nmで動作するHeNeレーザに対
しては316.4nmの値になる。
ホログラム像を第２の記録媒体上に正しく結像させるた
めに必要な情報を与える。しかし、方程式（１）はコサ
イン項を有するので、パラメータｄがλ/2のとき一定の
値をとる。例えば、632.8nmで動作するHeNeレーザに対
しては316.4nmの値になる。
光源42の特性と、検出装置44で帰還ビームが分析され
る方法を、例によって更に詳しく説明する。
る方法を、例によって更に詳しく説明する。
すなわち、第１例において、光源は、二つの単一波長
レーザビームの組み合わせ、又は多段レーザによって与
えられる２重波長レーザである。第２の波長レーザ源の
用途は、ウェハーとホログラムとの距離をT.I.Rホログ
ラフィック印刷の適用に対してさらに実用的な距離まで
拡張することである。その距離は、ΛがΛ＝λ１・λ2/
（λ１−λ２）で与えられたとき、Λ/2まで拡張され
る。ここで、λ1,λ２は組み合わされたビームの二つの
波長である。
レーザビームの組み合わせ、又は多段レーザによって与
えられる２重波長レーザである。第２の波長レーザ源の
用途は、ウェハーとホログラムとの距離をT.I.Rホログ
ラフィック印刷の適用に対してさらに実用的な距離まで
拡張することである。その距離は、ΛがΛ＝λ１・λ2/
（λ１−λ２）で与えられたとき、Λ/2まで拡張され
る。ここで、λ1,λ２は組み合わされたビームの二つの
波長である。
例えばHeNeレーザの632.8nmラインと611.8nmラインを
使用すれば、その距離は9.22μｍとなり、HeNeレーザの
632.8nmラインと635.2nmラインを使用すれば83.74μｍ
として与えられる。
使用すれば、その距離は9.22μｍとなり、HeNeレーザの
632.8nmラインと635.2nmラインを使用すれば83.74μｍ
として与えられる。
ホログラムとウェハーとの間の距離の正確の解明が為
されるためには、それぞれの波長に対応した信号が個々
に読まれることが好ましい。これは、二つのレーザ源を
交互にオン・オフし、又は波長に敏感なビームスプリッ
タを用いて、検出装置44の二つの別々の検出器上に二つ
の干渉像を分離することにより可能である。検出装置44
の出力はマイクロプロセッサ46に利用される。
されるためには、それぞれの波長に対応した信号が個々
に読まれることが好ましい。これは、二つのレーザ源を
交互にオン・オフし、又は波長に敏感なビームスプリッ
タを用いて、検出装置44の二つの別々の検出器上に二つ
の干渉像を分離することにより可能である。検出装置44
の出力はマイクロプロセッサ46に利用される。
文献でよく証明されている標準技術が、検出信号の正
確な解明に有効である。この点について、K Creath−Ph
ase−Measurement Interferometry Techniques,eg.E.Wo
lf,Progress in Optics XXVI Elalviev（1988）、に述
べられている。
確な解明に有効である。この点について、K Creath−Ph
ase−Measurement Interferometry Techniques,eg.E.Wo
lf,Progress in Optics XXVI Elalviev（1988）、に述
べられている。
これから検討する第２例では、光源42は、白熱ラン
プ、キセノンランプ、又は同等の光源から供給される光
のように、連続した広帯域波長スペクトルを有してい
る。
プ、キセノンランプ、又は同等の光源から供給される光
のように、連続した広帯域波長スペクトルを有してい
る。
短いコヒーレンス長（数ミクロンより小さい）の光に
より、二つの反射光bw（空気とウェハーの分離面で反射
した反射光）とbH（空気とホログラムとの分離面で反射
した反射光）は、検出装置40に到達する前にコヒーレン
トに干渉することはない。帰還ビームから有益な情報を
引き出すために、“白光干渉”として一般的に知られて
いる標準技術とチャンネルスペクトル〔ChannelledSpec
tra〕（P.Hariharn,Optical,Interferometry,Academic
Press 1985 参照）が利用され、これは実施例により添
付図面を参照して後述する。
より、二つの反射光bw（空気とウェハーの分離面で反射
した反射光）とbH（空気とホログラムとの分離面で反射
した反射光）は、検出装置40に到達する前にコヒーレン
トに干渉することはない。帰還ビームから有益な情報を
引き出すために、“白光干渉”として一般的に知られて
いる標準技術とチャンネルスペクトル〔ChannelledSpec
tra〕（P.Hariharn,Optical,Interferometry,Academic
Press 1985 参照）が利用され、これは実施例により添
付図面を参照して後述する。
前述の白色光に関する好適な配置を第５図に例を示
す。その装置は、プリズム50,その一面に設けたホログ
ラム52,ウェハー53,白光源54,ビームスプリッター55,検
出器56,および反射面57と58を備えている。
す。その装置は、プリズム50,その一面に設けたホログ
ラム52,ウェハー53,白光源54,ビームスプリッター55,検
出器56,および反射面57と58を備えている。
この例では、ウェハー53の表面から反射した後、光源
54からの白色光は、ビームスプリッター55によって干渉
計の他の部分を通過するようにしてある。干渉計のこの
他の部分は、基準距離を定める２つの反射面57と58を備
えている。上記反射面57と58との間の路長がウェハー53
とホログラム52との間の路長と等しければ、各波長に対
する路長差が白色縞を生ずるゼロになる。したがって、
反射面57と58との間の距離を、ウェハー53とホログラム
52との間の好ましい操作距離に設定すると、上記白色縞
の上に固定することで正確な焦点合わせが達成できる。
54からの白色光は、ビームスプリッター55によって干渉
計の他の部分を通過するようにしてある。干渉計のこの
他の部分は、基準距離を定める２つの反射面57と58を備
えている。上記反射面57と58との間の路長がウェハー53
とホログラム52との間の路長と等しければ、各波長に対
する路長差が白色縞を生ずるゼロになる。したがって、
反射面57と58との間の距離を、ウェハー53とホログラム
52との間の好ましい操作距離に設定すると、上記白色縞
の上に固定することで正確な焦点合わせが達成できる。
上記チャンネルスペクトル法に対する好ましい配置を
示す第６図について説明する。その装置は、プリズム6
0,その一面に位置するホログラム62,ウェハー63,光源6
4,ビームスプリッタ65,回析格子66及び検出アレー67を
備えている。
示す第６図について説明する。その装置は、プリズム6
0,その一面に位置するホログラム62,ウェハー63,光源6
4,ビームスプリッタ65,回析格子66及び検出アレー67を
備えている。
チャンネルスペクトルの場合、帰還ビームにおける各
波長の干渉は上記ビームを回析格子66に通過させること
により分析することができる。そのようにして得られた
スペクトルは暗い帯を表わし、検出アレー67によるその
検出および分離は、ウェハー63とホログラム62間の距離
を算出するのに必要な情報を与える。
波長の干渉は上記ビームを回析格子66に通過させること
により分析することができる。そのようにして得られた
スペクトルは暗い帯を表わし、検出アレー67によるその
検出および分離は、ウェハー63とホログラム62間の距離
を算出するのに必要な情報を与える。
前述の好適な実施例では、第２の記録媒体を含むシリ
コン薄片との間の距離が測定されるだけではなく、英国
特許明細書第2,215,484号で開示されているように、特
に複数の重複露光が走査処理の間じゅう行なわれるもの
では、再生操作の間じゅう正確な距離が維持される。
コン薄片との間の距離が測定されるだけではなく、英国
特許明細書第2,215,484号で開示されているように、特
に複数の重複露光が走査処理の間じゅう行なわれるもの
では、再生操作の間じゅう正確な距離が維持される。
全内部反射ホログラフィック画像システムにおける上
記検査装置および検査方法は、（ａ）集積回路画像、
（ｂ）光学記憶ディスク、（ｃ）高解像スクリーン（HD
TVを含む）、（ｄ）表面音波装置、（ｅ）感光性マスク
レチクル、を含むすべてのタイプの写真製版の適用業務
に応用することができる。
記検査装置および検査方法は、（ａ）集積回路画像、
（ｂ）光学記憶ディスク、（ｃ）高解像スクリーン（HD
TVを含む）、（ｄ）表面音波装置、（ｅ）感光性マスク
レチクル、を含むすべてのタイプの写真製版の適用業務
に応用することができる。
また、ホログラム材料が、部分反射表面の一つとして
ホログラムと空気との境界面を基板と空気との境界面に
置き換えた平坦な光学基板で覆われたケースにも同様に
適用することができる。
ホログラムと空気との境界面を基板と空気との境界面に
置き換えた平坦な光学基板で覆われたケースにも同様に
適用することができる。
さらに、その方法は、検査ビームが基板を横って走査
し、連続的に測定が行なわれるようにするか、または一
連の不連続点を移動し、これらの点でのみ測定を行なう
ようにして実行できる。さらにまた、位置関数として、
焦点測定は、再現プロセスに同期して、又は前もってメ
モリに貯えられている情報で行なうことができる。
し、連続的に測定が行なわれるようにするか、または一
連の不連続点を移動し、これらの点でのみ測定を行なう
ようにして実行できる。さらにまた、位置関数として、
焦点測定は、再現プロセスに同期して、又は前もってメ
モリに貯えられている情報で行なうことができる。
第１図と第２図は本発明の原理を説明する概念図、第３
図は再生操作中のホログラムと記録媒体間の相対位置を
光学的に検出する一つの好適な実施例の概念図、第４図
はシリコン薄片をガラス板から分離するアクチュエータ
の位置を示すガラス板の平面図、第５図と第６図は本発
明と共に使用される検出装置２つの例と概略概念図であ
る。
図は再生操作中のホログラムと記録媒体間の相対位置を
光学的に検出する一つの好適な実施例の概念図、第４図
はシリコン薄片をガラス板から分離するアクチュエータ
の位置を示すガラス板の平面図、第５図と第６図は本発
明と共に使用される検出装置２つの例と概略概念図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン・エドワード・ブルーク スイス国、リゲニエレス、ツェ・ハー- 2523、ジイマリン １番地 (56)参考文献 特開 平２−5510（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−27017（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−243804（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−137421（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03H 1/00 - 1/34 H01L 21/30
Claims (19)
- 【請求項１】プリズム（22）を有する全内部反射ホログ
ラフィック画像システムにおける光学検査方法であっ
て、 上記プリズム（22）の斜辺を構成する表面（Ｙ）に隣接
する一つの表面（Ｓ）上には、全内部反射ホログラフィ
ック画像が記録された第１の基板（16）が支持され、 上記第１の基板（16）に近接して、記録媒体を保持する
第２の基板（30）が配置され、 検査光（Ｉ）を、上記プリズム（22）の斜辺を構成する
表面（Ｙ）を介して、又は該表面（Ｙ）に隣接する他の
表面（Ｔ）を介して、上記表面（Ｓ）にほぼ垂直に入射
させるとともに、 ホログラム再現ビームを、上記プリズム（22）の上記表
面（Ｓ）に臨界角よりも大きな角度をもって入射させ、 上記第１の基板（16）と第２の基板（30）から反射され
た検査光（Ｉ）を検出し、 干渉技術を用いて上記第１の基板（16）と第２の基板
（30）との距離を測定することを特徴とする全内部反射
ホログラフィック画像システムにおける光学検査方法。 - 【請求項２】上記検査光（Ｉ）は、上記プリズム（22）
の斜辺を構成する表面に隣接する他の表面（Ｔ）に向け
て送られ、この表面（Ｔ）を通過した後、上記斜辺を構
成する表面（Ｙ）で反射することを特徴とする請求項１
の光学検査方法。 - 【請求項３】上記検査光（Ｉ）は、上記プリズムの斜辺
を構成する表面（Ｙ）に向けて斜めに入射されることを
特徴とする請求項１の光学検査方法。 - 【請求項４】上記第１の基板（16）と第２の基板（30）
との距離は、該距離の測定結果に応じて調整されること
を特徴とする請求項１から３のいずれかの光学検査方
法。 - 【請求項５】上記第２の基板（30）の複数の場所で光学
検査を行って該第２の基板（30）のデジタル化された図
面が作成され、 上記図面がコンピュータに格納され、 上記コンピュータに格納された図面は、再現動作中、リ
ソグラフィプロセスを誘導するために利用される請求項
１から４のいずれかの光学検査方法。 - 【請求項６】上記第１基板（16）と第２の基板（30）と
の距離が複数の点で測定され、 測定された複数の距離がコンピュータのメモリに格納さ
れ、 該コンピュータのメモリに格納された値を用いて上記第
１の基板（16）と第２の基板（30）との距離が調整され
るとともに、上記第１の基板（16）の記録媒体に記録さ
れたホログラフィック画像を上記第２の基板（30）の記
録媒体に記録することを特徴とする請求項１から４のい
ずれかの光学検査方法。 - 【請求項７】上記第１の基板（16）に記録されているホ
ログラフィック画像を上記第２の基板（30）上の記録媒
体上に再現する際に、上記ホログラフィック画像が上記
第２の基板（30）の記録媒体上に正しく焦点合わせされ
ることを特徴とする請求項１から４のいずれかの光学検
査方法。 - 【請求項８】走査動作が行われ、 上記走査動作は、 上記第２の基板（30）の記録媒体の一部についてデジタ
ル化された図面が作成される工程と、 上記ホログラフィック画像の一部が、上記第２の基板
（30）の記録媒体の一部に正しく焦点合わせされる工程
と、 上記第２の基板（30）の記録媒体上に上記ホログラフィ
ック画像の一部が記録される工程と、 上記第２の基板（30）の記録媒体の他の部分について以
上の工程が繰り返される工程を含むことを特徴とする請
求項６の光学検査方法。 - 【請求項９】上記検出光（Ｉ）は２つ又はそれ以上の異
なる波長を有する複数のレーザビームであり、上記第１
の基板（16）と第２の基板（30）で反射された上記複数
のレーザビームの反射光の干渉を利用して上記第１の基
板（16）と第２の基板（30）との距離が測定されること
を特徴とする請求項１から８のいずれかの光学検査方
法。 - 【請求項１０】上記検出光（Ｉ）がコリメートされた白
色光又は広帯域光源からの光であり、上記第１の基板
（16）と第２の基板（30）で反射した上記検出光（Ｉ）
の反射光が、所定の間隔をあけて配置された２つの基準
面（57、58）で反射した上記検出光の反射光と干渉する
ことを特徴とする請求項１から８のいずれかの光学検査
方法。 - 【請求項１１】上記検出光がコリメートされた白色光又
は広帯域光源からの光であり、上記第１と第２の基板で
反射した上記検出光の反射光は回折格子を通り複数のス
ペクトルに分解され、上記複数のスペクトルのピーク値
が上記第１と第２の基板の距離を計算するため情報とし
て利用される請求項１から９のいずれかの光学検査方
法。 - 【請求項１２】上記検査光と上記ホログラム再現ビーム
が上記第１の基板（16）と第２の基板（30）を走査さ
れ、 走査中、上記第１の基板（16）と第２の基板（30）との
距離がこれら第１の基板（16）と第２の基板（30）の複
数の場所で測定されることを特徴とする請求項１から11
のいずれかの光学検査方法。 - 【請求項１３】上記第１の基板（16）のホログラムに記
録されたホログラフィック画像が上記第２の基板（30）
の記録媒体のすべての場所に正しく焦点が合わされて記
録されるように、上記測定された距離に応じて上記第１
の基板（16）と第２の基板（30）との距離が調整される
ことを特徴とする請求項12の方法。 - 【請求項１４】プリズム（22）を有する全内部反射ホロ
グラフィック画像システムにおける光学検査装置であっ
て、 上記プリズム（22）の斜辺を構成する表面（Ｙ）に隣接
する一つの表面（Ｓ）上に支持され、ホログラフィック
画像を有する全内部反射ホログラムが記録された第１の
基板（16）と、 上記第１の基板（16）に近接して配置された第２の基板
（30）と、 上記プリズム（22）の斜辺を構成する表面（Ｙ）を介し
て、又は該表面（Ｙ）に隣接する他の表面（Ｔ）を介し
て、上記表面（Ｓ）にほぼ垂直に入射される検査光
（Ｉ）と、 上記プリズム（22）の上記表面（Ｓ）に臨界角よりも大
きな角度をもって入射されるホログラム再現ビームとを
備え、 上記検査光とホログラム再現ビームは、上記第１の基板
（16）と第２の基板（30）を走査され、 上記光学検査装置はさらに、上記第１の基板（16）と第
２の基板（30）で反射した上記検査光を検出する検出装
置（43,44;55,56,57,58;65,66,67）と、 上記第１の基板（16）と第２の基板（30）との間を測定
するために利用される干渉技術とを備えていることを特
徴とする光学検査装置。 - 【請求項１５】上記第２の基板（30）のすべての点に正
しく焦点が合わされるように、上記測定された距離をも
とに、上記第１の基板（16）と第２の基板（30）との距
離を調整する複数のアクチュエータを設けたことを特徴
とする請求項14の光学検査装置。 - 【請求項１６】上記アクチュエータが圧電素子を有する
スペーサであり、上記複数のスペーサは上記第１の基板
（16）と第２の基板（30）の間に、ほぼ正三角形を形成
するように配置されていることを特徴とする請求項15の
光学検査装置。 - 【請求項１７】上記検査光の光源（42）は２つ又はそれ
以上の異なる波長を有する複数のレーザビームを発し、
上記第１の基板（16）と第２の基板（30）で反射されて
重ね合わされた上記複数のレーザビームがビームスプリ
ッタ（43）により検出装置（44）に供給されることを特
徴とする請求項14から16のいずれかの光学検査装置。 - 【請求項１８】上記検査光と再現ビームは第１の基板
（16）と第２の基板（30）を走査され、 走査中、上記干渉技術が上記第１の基板（16）と第２の
基板（30）との距離を上記第１の基板（16）と第２の基
板（30）の複数の場所で検出する請求項14から17のいず
れかの光学検査装置。 - 【請求項１９】上記アクチュエータは、上記第１の基板
（16）のホログラムに記録されたホログラフィック画像
が上記第２の基板上の記録媒体のすべての点で焦点合わ
せされるように、上記検出された距離に応じて、上記第
１の基板（16）と第２の基板（30）との間の距離を調整
することを特徴とする請求項18の光学検査装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB8922341.6 | 1989-10-04 | ||
| GB898922341A GB8922341D0 (en) | 1989-10-04 | 1989-10-04 | Apparatus for and method of optical inspection in a total internal reflection holographic imaging system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03139651A JPH03139651A (ja) | 1991-06-13 |
| JP3210005B2 true JP3210005B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=10664029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26824290A Expired - Fee Related JP3210005B2 (ja) | 1989-10-04 | 1990-10-04 | 全内部反射ホログラフィック画像システムにおける光学検査装置及びその方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6005666A (ja) |
| EP (1) | EP0421645B1 (ja) |
| JP (1) | JP3210005B2 (ja) |
| KR (1) | KR0178524B1 (ja) |
| DE (1) | DE69029777T2 (ja) |
| GB (1) | GB8922341D0 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| KR20100093666A (ko) * | 2009-02-17 | 2010-08-26 | 삼성전자주식회사 | 홀로그램 노광 장치 |
| CN106814545B (zh) * | 2015-11-30 | 2018-08-24 | 上海微电子装备（集团）股份有限公司 | 气压测量装置及方法、调焦调平装置及光刻机设备 |
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