JPH10282434A - らせんくさび形光学補正器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成が簡単で制御が容易ならせんくさび形光
学補正器を提供する。 【解決手段】 ガラスのくさびをリング状に形成したら
せん状くさびリング２２と、円弧状くさび２３とを用
い、らせん状くさびリング２２をモータ２４で回転させ
ることにより、機械的エンドがなくなり、制御が容易に
なり、構成が簡単となる。また、らせん状くさびリング
２２を回転させるモータ２４を逆回転させる必要がない
ので、従来のようなモータやねじのバックラッシュを考
慮する必要がない。らせん状くさびリング２２と円弧状
くさび２３とが光濃度フィルタ或いは位相補償板を構成
する場合には、メカリミットを用いずに簡単な構成で連
続的に光濃度或いは位相を補正することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、球面収差等を補正
するらせんくさび形光学補正器に関し、特に顕微鏡等の
光学系でガラスを通して試料を検査すべく、その光学系
とガラス間に介在させてガラスの厚みによる収差等を補
正するらせんくさび形光学補正器に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造用マスク等の線幅等のパター
ン検査には例えば米国Ｓｉｓｃａｎ社製の共焦点走査方
式レーザ顕微鏡やＴＶカメラ等の光学系が用いられてい
る。

【０００３】図６は顕微鏡による半導体製造用マスクの
試料としてのパターンの検査の従来例を示す概念図であ
り、図７は図６の部分拡大図である。図８は顕微鏡によ
るマスクのパターン検査の他の従来例を示す概念図であ
る。

【０００４】マスクのパターン検査は、図６に示すよう
にガラス基板３上のＣｒパターン２ａを、直接顕微鏡５
で観察することにより行われる。

【０００５】ところで、この検査においては、通常Ｃｒ
パターン２ａ側から観察するが、Ｃｒパターン２のエッ
チング時に等方性エッチングが生じ、図７に示すように
オーバーエッチング４が発生してきのこ断面形状とな
り、レジストパターン２ｂとＣｒパターン２ａとの線幅
が相違した場合には、Ｃｒパターン２ａ側から観察して
もＣｒパターン２ａを正確に観察することができない。
このため、ガラス基板３を顕微鏡５側となるようにし、
ガラス基板３を通してＣｒパターン２ａを観察すること
がなされている（バックサイドメジャー）。

【０００６】しかし、顕微鏡５でガラス基板３を通して
Ｃｒパターン２ａを観察するときには、そのガラス基板
３の厚みｔを考慮した光学系を組まなければ球面収差の
増大により像のぼけが発生する。また、うまく光学系を
組んでも一定のガラス厚にしか対応できない。

【０００７】そこで、任意のガラス厚に対応すべく、図
８に示すような可変モノクル９を用いて観察することが
行われている。

【０００８】可変モノクル９は、間隔が可変な２枚のガ
ラス板７，８で屈折率整合液６を挟んだものであり、屈
折率整合液６とガラス板７，８との合計の厚みを変える
ことにより、ガラス基板３の厚みによる収差を補正する
ようになっている。

【０００９】しかし、可変モノクル９は、ガラス板７，
８の平行性を保ちながら間隔を変えると共にガラス板
７，８から屈折率整合液６を出し入れしなければならな
いので、システムが複雑であり、事故による液漏れで使
用不可能となるおそれがある。

【００１０】そこで本発明者らは任意のガラス厚に対応
するために、ガラスからなる２つのくさびを用いたくさ
び形可変収差補正機構を提案した（顕微鏡用ガラス層厚
み補正器、特願平５−２５１９０７号）。

【００１１】図９は本発明の前提となった顕微鏡用ガラ
ス層厚み補正器を説明するための説明図である。

【００１２】顕微鏡用ガラス層厚み補正器は、顕微鏡の
対物レンズ５とマスク１との間に設けられるものであ
り、顕微鏡の対物レンズの下側に固定された上部ウェッ
ジ１０と、上部ウェッジ１０の下側でくさび面に沿って
（矢印Ａ方向に）移動自在な下部ウェッジ１１と、下部
ウェッジ１１を移動させるための直動ねじと、直動ねじ
を回転させるためのステッピングモータ（いずれも図示
せず）とで構成されている。

【００１３】この顕微鏡用ガラス層厚み補正器を用いて
ガラス基板の厚みｔのマスク１の顕微鏡検査を行うに
は、光軸Ｌ３が上部ウェッジ１０と下部ウェッジ１１と
を交差する部分の長さ（略ウェッジ全体のガラスの厚み
ｄ）を調節すればよい。これにより収差が補正され、任
意のガラス厚に対応したパターン検査を行うことができ
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図９に
示した従来の顕微鏡用ガラス層厚み補正器は、下部ウェ
ッジを移動、停止させるためのメカリミットが必要であ
る。また、制御信号の数が多く、構成が複雑である。

【００１５】そこで、本発明の目的は、構成が簡単で制
御が容易ならせんくさび形光学補正器を提供することに
ある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、顕微鏡等の光学系でガラスを通して試料を
検査すべく、その光学系とガラスとの間に介在させてガ
ラスの厚みによる収差を補正する光学補正器において、
回転中心軸が光学系の光軸と平行に設けられ、周回部の
くさび面が光軸と交差するように設けられたらせん状く
さびリングと、らせん状くさびリングと光学系との間に
光軸と交差するように設けられ、らせん状くさびリング
と同心円となるように形成された円弧状くさびとを備え
たものである。

【００１７】本発明は、回転中心軸が光学系の光軸と平
行に設けられ、周回部のくさび面が光軸と交差するよう
に設けられたらせん状くさびリングと、らせん状くさび
リングと光学系との間に光軸と交差するように設けら
れ、らせん状くさびリングと同心円となるように光軸が
形成された円弧状くさびとを備え、らせん状くさびリン
グと円弧状くさびとが光濃度フィルタ或いは位相補償板
を構成するようにしてもよい。

【００１８】本発明によれば、ガラスのくさびをリング
状に形成することにより、機械的エンドがないため、制
御が容易になる。すなわち、従来の顕微鏡用ガラス層厚
み補正器ではくさびを直動、停止、後退させるため、く
さびガラスの他にガイド、直動ねじ、モータ、リミット
スイッチが必要であったが、らせん状くさびリングを回
転させるだけでよい。このため、くさびを所定の位置ま
で直動させたり、停止、或いは後退させるための制御信
号の数が減少するので制御が容易となる。また、ガイド
や直動ねじやリミットスイッチが不要であるため、その
分だけ部品点数が減少し、構成が簡単になる。さらに、
本発明はらせん状くさびリングを回転させるモータを逆
回転させる必要がないので、従来のようにモータやねじ
のバックラッシュを考慮する必要がない。

【００１９】らせん状くさびリングと円弧状くさびとが
光濃度フィルタ或いは位相補償板を構成する場合にも、
制御が容易となり、しかも簡単な構成で光濃度或いは位
相の補正を容易に行うことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。

【００２１】図１は本発明のらせんくさび形光学補正器
の一実施の形態を示す概念図である。図２はらせん状く
さびリングと円弧状くさびとの位置関係を示す外観斜視
図であり、図３はらせん状くさびリングの展開図であ
る。図４（ａ）は図２に示したらせん状くさびリングの
平面図、図４（ｂ）はその側面図である。尚、数値を挙
げて説明しているが、限定されるものではない。

【００２２】らせんくさび形光学補正器は、光学系とし
ての顕微鏡の対物レンズ２０と、試料としてのＣｒパタ
ーンがガラス基板上に形成されたマスク２１との間に設
けられるものであり、主にらせん状くさびリング２２、
円弧状くさび２３及びステッピングモータ２４で構成さ
れている。

【００２３】図１において、円板２５上に、円板２５の
外径よりわずかに内径が小さくガラスからなるらせん状
くさびリング２２（図２、図４（ａ），（ｂ）、外径２
Ｒ）が同心円になるように取り付けられている。らせん
状くさびリング２２は、底辺の長さ（外径２Ｒ）の直角
三角形の断面を有するくさび状のガラス２２ａをリング
状に形成したものである（図３）。らせん状くさびリン
グ２２は、外径２Ｒが例えば１０ｃｍ、最大厚みＴが約
１０ｍｍである。円板２５の中心には、ステッピングモ
ータ２４の出力軸２６が取り付けられている。ステッピ
ングモータ２４は、例えば１ステップが約０．１×１０
^-2ｒａｄといった単位で回転駆動可能なものを用いた。

【００２４】ステッピングモータ２４は、その出力軸２
６が顕微鏡の光軸Ｌ１と平行になるようにモータホルダ
２７で顕微鏡のケーシング２８に設けられている。らせ
ん状くさびリング２２の周回部のくさび面は、顕微鏡の
対物レンズ２０の下側で光軸Ｌ１と交差するようになっ
ている。

【００２５】対物レンズ２０を覆うようにケーシング２
８に設けられたレンズカバー２９の開口部には、最大厚
みが約２ｍｍで円弧外周の長さが約８ｃｍの円弧状くさ
び２３（図２、図４（ａ），（ｂ））が、光軸Ｌ１と交
差するように設けられている。円弧状くさび２３は、ら
せん状くさびリング２２と同心円となるように設けられ
ており、図３に示すくさびらせん状くさびリングを展開
したくさび２２ａと相似形になるように形成されている
（らせん状くさびリング２２の角度θ１と円弧状くさび
２３の角度θ２とは等しくなるように形成されてい
る）。らせん状くさびリング２２の外周には原点検出用
の切片２２ｂが設けられている。原点の検出には図示し
ないフォトインタラプタを用いた。

【００２６】このらせんくさび形光学補正器を顕微鏡に
適用してマスク２１のパターン検査を行う場合、図１に
は示されていないＣｒパターン及びレジストが下側にな
るようにマスク２１をらせんくさび形光学補正器の下側
に配置する。円弧状くさび２３の上面かららせん状くさ
びリング２２の下面までの両者全体の光軸Ｌ１に沿った
厚みが、所定の値になるように、ステッピングモータ２
４でらせん状くさびリング２２を回転させ、それに合わ
せて顕微鏡の各種パラメータを最適な条件に設定すれば
マスク２１のガラス基板の厚みによる収差を補正するこ
とができる。

【００２７】厚みが異なる他の種類のマスクの検査を行
う場合には、らせん状くさびリング２２を回転させて顕
微鏡の各種パラメータを最適な条件に設定すればガラス
基板の厚みによる収差を補正すればよい。

【００２８】このように、らせんくさび形光学補正器
は、らせん状くさびリング２２が回転すると、らせん状
くさびリング２２及び円弧状くさび２３が光軸Ｌ１と交
差する部分の厚みの和が連続的に変化するので、任意の
ガラス厚に対応することができる。らせん状くさびリン
グ２２は機械的エンドがないので、単なるくさび状ガラ
スの移動制御に必要であったメカリミットが不要とな
る。すなわち、らせんくさび形光学補正器は、機械的エ
ンドがないので制御が容易になり、しかも部品点数が少
ないので構成が簡単になる。さらに、らせん状くさびリ
ング２２は逆回転する必要がないので、バックラッシュ
を考慮する必要がない。

【００２９】図５は本発明のらせんくさび形光学補正器
の変形例である。

【００３０】図１に示した実施の形態との相違点は、顕
微鏡用ガラス層厚み補正器を光学系としてのＴＶカメラ
に用いた点である。なお、図１に示した部材と同様の部
材には共通の符号を用いた。

【００３１】このらせんくさび形光学補正器は、らせん
状くさびリング２２と、らせん状くさびリング２２を回
転するステッピングモータ２４と、ステッピングモータ
２４を保持するモータホルダ３０に設けられた円弧状く
さび２３と、モータホルダ３０をＴＶカメラ３１のレン
ズ筒３２に着脱自在に取り付ける取り付け金具３３とで
構成されている。

【００３２】らせん状くさびリング２２の回転中心軸
は、ＴＶカメラ３１のレンズの光軸Ｌ２と平行になるよ
うに設けられている。らせん状くさびリング２２の周回
部のくさび面は、光軸Ｌ２と交差するように設けられて
いる。らせん状くさびリング２２とレンズ筒３２との間
には、光軸Ｌ２と交差するように円弧状くさび２３が設
けられている。円弧状くさび２３はらせん状くさびリン
グ２２と同心円となるように形成されている。

【００３３】このようならせんくさび形光学補正器を用
いた場合においても、図１に示したらせんくさび形光学
補正器と同様に、任意のガラス厚に対して容易に収差の
補正を行うことができ、機械的エンドがないので制御が
容易である。

【００３４】尚、本実施の形態では、らせんくさび形光
学補正器を顕微鏡等の光学系でガラス基板を通してＣｒ
パターンを検査すべく、その光学系とマスクとの間に介
在させてガラスの厚みによる収差を補正する場合で説明
したが、これに限定されず、らせん状くさびリングと、
円弧状くさびとを光濃度（ＮＤ）フィルタ或いは位相補
償板に適用してもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。

【００３６】顕微鏡と試料との間の光軸上に円弧状くさ
びリングとらせん状くさびとを設け、らせん状くさびリ
ングを回転させる簡単な構成で、任意のガラス厚に対応
して容易に収差等を補正することができ、制御が容易な
らせんくさび形光学補正器の提供を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のらせんくさび形光学補正器の一実施の
形態を示す概念図である。

【図２】らせん状くさびリングと円弧状くさびとの位置
関係を示す外観斜視図である。

【図３】らせん状くさびリングの展開図である。

【図４】（ａ）は図２に示したらせん状くさびリングの
平面図、（ｂ）はその側面図である。

【図５】本発明のらせんくさび形光学補正器の変形例で
ある。

【図６】顕微鏡による半導体製造用マスクの試料として
のパターンの検査の従来例を示す概念図である。

【図７】図６の部分拡大図である。

【図８】顕微鏡によるマスクのパターン検査の他の従来
例を示す概念図である。

【図９】本発明の前提となった顕微鏡用ガラス層厚み補
正器を説明するための説明図である。

【符号の説明】

２０ 対物レンズ ２２ らせん状くさびリング ２３ 円弧状くさび ２４ ステッピングモータ（モータ） ２５ 円板 ２７ モータホルダ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 顕微鏡等の光学系でガラスを通して試料
   を検査すべく、その光学系と上記ガラスとの間に介在さ
   せて上記ガラスの厚みによる収差を補正する光学補正器
   において、回転中心軸が光学系の光軸と平行に設けら
   れ、周回部のくさび面が該光軸と交差するように設けら
   れたらせん状くさびリングと、該らせん状くさびリング
   と上記光学系との間に上記光軸と交差するように設けら
   れ、上記らせん状くさびリングと同心円となるように形
   成された円弧状くさびとを備えたことを特徴とするらせ
   んくさび形光学補正器。
2. 【請求項２】 回転中心軸が光学系の光軸と平行に設け
   られ、周回部のくさび面が該光軸と交差するように設け
   られたらせん状くさびリングと、該らせん状くさびリン
   グと上記光学系との間に上記光軸と交差するように設け
   られ、上記らせん状くさびリングと同心円となるように
   光軸が形成された円弧状くさびとを備え、らせん状くさ
   びリングと円弧状くさびとが光濃度フィルタ或いは位相
   補償板を構成するようにしたことを特徴とするらせんく
   さび形光学補正器。