JPH02114402A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の利用分野］ 本発明は照明光量を制御する必要のある観察・計測用の
照明装置、殊にパターンニングされたウェハ等の微小な
形状の観察のための観察装置、或いは微小線幅等の形状
測定を行う計測装置に好適な照明装置に関する。

［従来技術］ 一般に微小な形状を観察・測定する場合、照明する光源
は短波長、単一波長である方が解像度が上がり、より精
密な観察・測定が可能となることが知られている。短波
長、単一波長の照明光は所望の波長の光のみ透過するバ
ンドパスフィルタを利用することによって得られること
も広く知られている。

ところで、観察・測定の対象物の材質の違い等から反射
率が異なるので、汎用性のある装置とするためには、対
象物によって照明光量＠調節し、適正な明るさを得る必
要がある。そこで、照明光量が連続的に変えられる機構
が望まれている。

照明光量を連続的に調節する方法としては、光源の電圧
を調整する方式、梗型ＮＤフィルタ（よる方式、偏光板
による方式等が一般的に知られている。偏光板を用いて
光量を連続的に変える技術については、特開昭６３−１
２５９１２号公報に開示されている。

［従来技術の問題点と解決すべき課題］しかしながら、
光源の電圧を調整することにより照明光量を連続的に調
節する方式には、再現性が悪いこと、照度を低くして使
用すると照度分布にむらができること、更には電圧を上
げることによりランプの寿命が短くなること等の欠点が
ある。

模型ＮＯフィルタを使用して、観察範囲内で明るさを均
一にするには２枚１組で使用する必要があるが、光量調
節幅を広くすると透過光量が大幅に減少するという欠点
がある。

特開昭６３−１２５９１２号公報に開示されている偏光
板方式も、光源が一般には無偏光なためなので２枚１組
として使用することが必要であり、透過光量が５０％以
下になるという欠点があった。

本発明の目的は、光源から出射した光から狭い波長域の
光のみを取り出し、しかもその光量は最小限の光量ロス
で連続的に変化しそのうえ再現性のよい照明装置を提供
することにある。

［課題を解決する手段］ 上記課題を解決するために本発明は、光源の前側に二枚
のバンドパスフィルタを、一枚は光軸に対して垂直に固
定するとともに、他の一枚は干渉フィルタとして構成す
るとともに光軸に対して任意の角度傾く駆動手段を設け
たことを特徴としている。

また、上記発明の光軸に対し任意の角度傾くバンドパス
フィルタは誘電体多層膜干渉フィルタとしたことを特徴
としている。

更には上記発明の照明装置は蛍光観察用照明装置である
ことを特徴としている。

［作用］ 一般に、バンドパスフィルタはある波長域の光のみを透
過し、バンドパスを狭くすれば単一波長ないし準単一波
長が１ｑられるが、その透過率は誘電体多層膜フィルタ
で製作した場合９５％以上となる（第１図）。

ここで、この干渉フィルタを光軸に対し任意の角度傾け
、斜入射で光束を通過させると、第２図に示すように透
過率の最も高いピーク波長は短波長側ヘシフトしていく
。従って、垂直入射でのピーり波長λｐでの透過率に着
目すると、第３図が示すようにフィルタを傾ける角度θ
によって透過率下が減少していくことが判る。

即ち、このバンドパスフィルタ２枚を使用し、一枚で白
色光源からある狭い波長域の光を取り出し、他の１枚は
この波長域の透過率を連続的に減少させる役割を果すこ
とになる。

この時、光量のロスは、フィルタの透過率を９５％とし
ても２枚で９０．２５となり、ロスは１０％程度に押え
ることができる。

また、透過率と傾き角は１対１に対応するので、角度制
御により再現性よく所望の透過率を得ることができる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第４図は本発明に係る照明装置を使用した光学的観察装
置の基本光学系配置図である。この装置はバターニング
されたウェー八等のミクロンオーダの線幅を測定するも
のである。

照明光学系 １は照明用光源であり、高輝度なる輝線スペクトルを有
する超高圧水銀ランプを使用している。

２はコンデンサレンズで超高圧水銀ランプから発した光
を集めるためのものである。

３．４はバンドパスフィルタで誘電体多層膜干渉フィル
タにより構成されている。このバンドパスフィルタ３．
４は垂直入射におけるピーク波長をｑ線（λ＝４３５．
８ｎｍ＞に設定している。

ピーク波長をｑ線（λ＝４３５．８ｎｍ＞に設定してい
るのは、超高圧水銀ランプから発した光の中から可視領
域にある短波長側の高スペクトルの光を狙ったからであ
る。

更にフィルタ４は光軸に対して最大４０’まで傾くよう
に設定されている。このフィルタの傾きは手動又は電動
にて制御する。本実施例では傾き角をＯｏから４０’　
まで変えることで、光量比２００　：　１まで連続可変
となった。本実施例は傾斜角度の最大を４０’に設定さ
れているが、垂直入射におけるピーク波長の種類、バン
ドパスフィルタの性配観察に要求される光量の変化量等
を考慮して適宜法めれば良い。

５．７．９はコレクタレンズである。６は開口絞りで、
フィラメント像が結像する位置に配置されている。８は
視野絞りである。

１６はランプ用光源である。

これらの照明光学系１００は観察系と共用される共用光
学系１０１を構成するハーフミラ−１０゜プリズム１１
．対物レンズ１２と相俟って、全体としてケラ−照明系
を構成している。

以上の照明光学系において、水銀ランプ１の前方に配置
されたバンドパスフィルタ３によりｑ線のみ取り出し、
バンドパスフィルタ（干渉フィルタ）４を光軸に対し傾
けることで、フィルタを透過するピーク波長をｑ線から
ずらし、両バンドパスフィルタ３，４を透過するｑ線の
透過率を連続的に変えることができる。

観察系 観察系は肉眼観察系１０２とモニタ観察系１０３とから
なる。

肉眼観察系１０２は視野絞り１４と接眼レンズ１５とか
らなる。

モニタ観察系１０３はテレビカメラ１７、カメラコント
ローラ１８、線幅測定器１９とからなる。

バターニングされたウェーハ等の被測定物１３の表面を
撮像したテレビカメラ１７はカメラコントローラ１８を
介して線幅測定器１９に信号を送り、線幅測定器１９は
画像処理を施しパターンの線幅を測定する。その結果は
モニタ（図示せず）に表示される。

以上の実施例は線幅測定用顕微鏡観察装置に用いられた
場合であるが、照明光学系の構成や観察光学系の構成い
かんに拘らず用いることができるのはいうまでもない。

また、レジストパターンを観察する方法として蛍光観察
が有効であることが知られているが、これには蛍光を励
起する高輝度な単一波長が必要であり、このための光源
としては超高圧水銀燈が一般的である。しかし、超高圧
水銀烟は放電燈であり電圧をコントロールして光量を調
整することはできないので、本発明の方式を用いること
により容易に光量を連続的に変えることができる。

（発明の効果］ 本発明によれば、光源の全面に２枚のバンドパスフィル
タを、一方は光軸に垂直に、他方は光軸に対して任意に
傾く機構とすることにより、光量を連続的に変化させる
ことができるので、ランプは常に適正な電圧で点灯され
、安定して使用できる。また、従来５０％以上の光量ロ
スがあったが、これを１０％程度に押えることができる
。

更には、光量の調節は１枚のバンドパスフィルタの傾き
のみで行えるので、簡単な機構で、再現性の高い調節が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は誘電体多層膜干渉フィルタの透過特性を表した
図、第２図は誘電体多層膜干渉フィルタを光軸に対し任
意の角度傾けたときの透過特性を表した図、第３図は誘
電体多層膜干渉フィルタの傾き角による垂直入射でのピ
ーク波長の透過率の変化を表した図、第４図は本発明の
一実施例の光学的観察装置の基本光学系の配置図である
。 １・・・・・・水銀ランプ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源の前側に二枚のバンドパスフィルタを、一枚
   は光軸に対して垂直に固定し、他の一枚は干渉フィルタ
   として構成するとともに光軸に対して任意の角度傾く駆
   動手段を設けたことを特徴とする照明装置。
2. （２）第１項のバンドパスの干渉フィルタは誘電体多層
   膜干渉フィルタを用いたことを特徴とする照明装置。
3. （３）第１項又は第２項の照明装置は蛍光観察用照明装
   置であることを特徴とする照明装置。