JPWO2018034066A1 - 光源装置および光源装置の駆動方法 - Google Patents

Abstract

光源装置１００は、照射すべき光を出射する光源１０１と、光源により出射された出射光の色度を測定する色度測定部（分光器）１０９と、色度調節用フィルタＣＨＡ，ＣＨＢを出射光Ｌの光路ＬＰ上に出し入れ可能で、色度調節用フィルタの出し入れにより出射光の色度を調節可能な色度調節部１２０と、色度測定部の測定結果により出射光の色度の変化をモニタリングし、その色度があらかじめターゲットとして設定した色度となるように、色度調節部の色度調節用フィルタの光路ＬＰ上における出し入れを制御する制御部４００とを有する。これにより、光源装置１００は、経時変化および光学部品の仕様ばらつきに対して同じ色味の光を照射することができる。

Description

本発明は、たとえば固体撮像素子の検査に適用される光源装置および光源装置の駆動方法に関するものである。

光を検出して電荷を発生させる光電変換素子を用いた固体撮像素子（イメージセンサ）として、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサが実用に供されている。

これらのＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子の製造工程においては、固体撮像素子の光電変換特性を検査（試験）する必要がある。
この検査には、固体撮像素子が半導体ウェハに形成されたチップ状態で行う前工程検査（試験）と、固体撮像素子が組み立てられパッケージングされた後に行う後工程検査（試験）とがある。

前工程試験では、たとえば、プローブカードを用いてテストヘッドと固体撮像素子とを電気的に接続した状態で、固体撮像素子の受光面にピンホールをもつ所定の光学系（光学装置）を通じて検査用光を照射する。

後工程試験では、たとえば、ハンドラによりパッケージされた固体撮像素子をソケットボードに装着することにより、テストヘッドと固体撮像素子とを電気的に接続し、この状態で固体撮像素子の受光面にピンホールをもつ所定の光学系（光源装置）を通じて検査用光を照射する。

図１は、固体撮像素子の検査に適用される光源装置の構成例を示す図である（たとえば特許文献１参照）。

図１の光源装置１は、光源ヘッド部２、鏡筒部３、および制御部４を有している。
また、鏡筒部３の光照射領域に検査対象のウェハが搭載されるウェハテーブル５が配置されている。ウェハテーブル５のウェハ搭載面５ａは鏡筒部３の光学系の光路に対して垂直となっている。

光源ヘッド部２は、光源１１、並びに、光源１１による出射光（白色光）の光路ＬＰ（ＴＬＰ）に沿って配置された、コンデンサレンズ１２、メカニカルスリット１３、ＮＤフィルタターレット１４、色補正フィルタターレット１５、ハーフミラー１６、ホモゲナイザー１７、および照度計１８を含んで構成されている。

光源１１は、たとえば、ハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、ＬＥＤ、レーザ等が適用される。この光源１１は、発光した光を所定の方向に反射し集光する。
ハーフミラー１６は、光路ＬＰを伝搬された光源１１による光のうち所定の波長域の光を反射して反射光路ＲＬＰを形成させ、残りの波長域の光を透過して透過光路ＴＬＰを形成させる。

鏡筒部３は、光源ヘッド部２のハーフミラー１６による反射光路ＲＬＰに対して光軸を合わせるように配置されたホモゲナイザー１９、凸レンズ２０、および凹レンズ２１を含んで構成されている。

ホモゲナイザー１７および１９は、単レンズを縦横にマトリクス状に配列したフライアイレンズ等から構成され、光源１１からの光の照度分布を均一化するために設けられている。

このような構成を有する光源装置１においては、指定された照度の光を照射するために、光路ＬＰ上にあるメカニカルスリット（メカニカルアパーチャ）１３とＮＤフィルタターレット１４を組み合わせる。

また、光源１１となるハロゲンランプは時間の経過とともに照度が落ちてしまう。
そこで、光源装置１においては、照度を維持するため、光源ヘッド部２の内部に照度を測定するセンサとしての照度計１８が設けられている。
そして、照度計１８の測定結果により、制御部４において照度が目標に達しているか否かを判定し、常に同じ値となるよう光源１１のランプの駆動電圧ＤＶをフィードバックすることで同じ照度を維持することを可能としている。

また、光源装置１において、光の色味を変えるために透過型フィルタを光路ＬＰ上に配置し、光全体の色味を変化させている。
また、光源装置１においては、光学部品による検査光の色ばらつきをなくすため、ランプ電圧を調節しすべての装置を同じ色温度になるように、駆動電圧ＤＶを調節する。

ＪＰ ＷＯ２００４／０５３４５１ Ａ１

しかしながら、上記した光源装置１においては、指定された照度の光を照射するために、光路ＬＰ上にあるメカニカルスリット（メカニカルアパーチャ）１３とＮＤフィルタターレット１４を組み合わせているが、メカニカルスリット１３を切り替えると、光源の見え方が変わってしまい、光の色が変化してしまう。

また、光源１１を形成するハロゲンランプの照度の経時変化に対してランプの駆動電圧ＤＶを調整しているが、光の色味の経時変化を防ぐことができない。
透過型フィルタを配置することで光全体の色味を変えることはできるが、フィルタのばらつきもあり微調整することが困難である。

装置の色ばらつきをなくすため同じ色温度になるようにランプの駆動電圧を調整しているが、同じ色温度でも光の色味は異なっており、光源装置の色味を同一にすることができない。
この場合、部品による色ばらつきを電圧で同じ色温度になるように校正する。
しかし、同じ色温度でも色味が異なっており、色ばらつきをなくすことができない。

本発明は、経時変化および光学部品の仕様ばらつきに対して同じ色味の光を照射することが可能な光源装置および光源装置の駆動方法を提供することにある。

本発明の第１の観点は、対象物に対して光を照射する光源装置であって、照射すべき光を出射する光源と、前記光源により出射された出射光の色度を測定する色度測定部と、色度調節用フィルタを前記出射光の光路上に出し入れ可能で、当該色度調節用フィルタの出し入れにより前記出射光の色度を調節可能な色度調節部と、前記色度測定部の測定結果により前記出射光の色度の変化をモニタリングし、当該色度があらかじめターゲットとして設定した色度となるように、前記色度調節部の色度調節用フィルタの前記光路上における出し入れを制御する制御部とを有する。

本発明の第２の観点は、照射すべき光を出射する光源と、色度調節用フィルタを前記出射光の光路上に出し入れ可能で、当該色度調節用フィルタの出し入れにより前記出射光の色度を調節可能な色度調節部と、を含み、対象物に対して光を照射する光源装置の駆動方法であって、前記光源により出射された出射光の色度を測定する色度測定ステップと、前記色度測定ステップの測定結果により前記出射光の色度の変化をモニタリングし、当該色度があらかじめターゲットとして設定した色度となるように、前記色度調節部の色度調節用フィルタの前記光路上における出し入れを制御する制御ステップとを有する。

本発明によれば、光源等の経時変化および光学部品の仕様ばらつきに対して同じ色味の光を照射することができる。

図１は、固体撮像素子の検査に適用される光源装置の構成例を示す図である。 図２は、本発明の実施形態に係る光源装置の構成例を示す図である。 図３は、本実施形態に係る色度調節部の機構部を含む外観図である。 図４（Ａ）および（Ｂ）は、光源装置の色ばらつきをなくすため、光源ランプ電圧を調節しすべての装置を同じ色温度になるように校正する場合の課題を説明するための図である。 図５（Ａ）および（Ｂ）は、光の色味の管理方法として、色温度による校正と、色度による校正について比較して説明するための図である。 図６（Ａ）および（Ｂ）は、光の色味の管理方法として、色温度による校正と、色度による校正における調整範囲について比較して説明するための図である。 図７（Ａ）〜（Ｆ）は、本実施形態に係る第１の色度調節用フィルタと第２の色度調節用フィルタの移動(光路への挿入)による色温度、色度変化の一例を示す図である。 図８は、本実施形態に係る第１の色度調節用フィルタと第２の色度調節用フィルタによる色味の具体的な校正手順を説明するための色度座標図である。 図９は、複数の第２の近似直線の傾きから、色度変化量に対する第２の近似曲線の近似２次曲線を求める処理を説明するための図である。 図１０は、本実施形態に係る第１の色度調節用フィルタと第２の色度調節用フィルタによる色味の具体的な校正手順を説明するためのフローチャートである。 図１１（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の実施形態に係る光源装置における色度調節部の他の構成例を説明するための図である。 図１２は、本発明の実施形態に係る光源装置における色度調節部のさらに他の構成例を説明するための図である。

１００・・・光源装置、１０１・・・光源、１０２・・・コンデンサレンズ、１０３・・・メカニカルスリット、１０４・・・ＮＤフィルタターレット、１０５・・・色補正フィルタターレット、１０６・・・ハーフミラー、１０７・・・ホモゲナイザー、１０８・・・照度計（照度測定部）、１０９・・・分光器（色度測定部）、１２０，１２０Ａ，１２０Ｂ・・・色度調節部、１２１・・・第１の駆動部、１２２・・・第２の駆動部、ＣＨＡ・・・第１の色度調節用フィルタ，ＣＨＢ・・・第２の色度調節用フィルタ、１３１・・・ホモゲナイザー、１３２・・・凸レンズ、１３３・・・凹レンズ、２００・・・光源ヘッド部、３００・・・鏡筒部、４００・・・制御部、５００・・・ウェハテーブル、５１０・・・基準温度計、５２０・・・基準色温度計、５３０・・・基準分光器。

以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。

図２は、本発明の実施形態に係る光源装置の構成例を示す図である。

本実施形態に係る光源装置１００は、光源ヘッド部２００、鏡筒部３００、および制御部４００を有している。
また、鏡筒部３００の光照射領域に検査対象のウェハが搭載されるウェハテーブル５００が配置されている。ウェハテーブル５００のウェハ搭載面５００ａは鏡筒部３００の光学系の光路に対して垂直となっている。
また、本システムは、検査用として、基準温度計５１０、基準色温度計５２０、基準分光器５３０を備えている。

光源ヘッド部２００は、光源１０１、並びに、光源１０１による出射光（白色光）の光路ＬＰ（ＴＬＰ）に沿って配置された、コンデンサレンズ１０２、メカニカルスリット１０３、ＮＤフィルタターレット１０４、色補正フィルタターレット１０５、ハーフミラー１０６、ホモゲナイザー１０７、照度測定部としての照度計１０８、色度測定部としての分光器１０９、および色度調節部１２０を含んで構成されている。

鏡筒部３００は、光源ヘッド部２００のハーフミラー１０６による反射光路ＲＬＰに対して光軸を合わせるように配置されたホモゲナイザー１３１、凸レンズ１３２、および凹レンズ１３３を含んで構成されている。
鏡筒部３００は、光源ヘッド部２００で照度、色度が調節され、反射光路ＲＬＰを伝搬された光をウェハテーブル５００のウェハ搭載面５００ａに搭載される対象物であるウェハに照射する。

ホモゲナイザー１０７および１３１は、単レンズを縦横にマトリクス状に配列したフライアイレンズ等から構成され、光源１０１からの光の照度分布を均一化するために設けられている。

光源ヘッド部２００において、光源１０１は、たとえば、ハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、ＬＥＤ、レーザ等が適用される。光源１０１は、背面側に球面鏡が配置され、前面側にコンデンサレンズ１０２が配置されている。
光源１０１は、制御部４００による駆動電圧ＤＶにより、照度があらかじめ設定した照度となるように制御される。
光源１０１は、駆動電圧ＤＶに応じて、ウェハテーブル５００のウェハ搭載面５００ａに搭載される対象物であるウェハに照射すべき光（白色光）Ｌを前面側に配置されたコンデンサレンズ１０２に向けて出射する。

コンデンサレンズ１０２は、光源１０１から出射された光束を集光してメカニカルスリット１０３の方向に集中させる。

メカニカルスリット１０３は、図２に示すように、２枚の可動板１０３Ａ，１０３Ｂから構成され、可動板１０３Ａ，１０３Ｂの移動調整により、これらの間に形成される開口１０３Ｃの面積が調整される。
メカニカルスリット１０３は、開口１０３Ｃの面積を調整することにより、コンデンサレンズ１０２で集光された光の光量を調整する。

ＮＤフィルタターレット１０４は、支持軸ＡＸを中心に回転可能に支持されている。
このＮＤフィルタターレット１０４は、周方向に沿って複数種のＮＤ(Neutral Density) フィルタを保持している。ＮＤフィルタは、メカニカルスリット１０３を透過した光源１０１からの光を分光組成を変えないで所定の割合で減光する。
ＮＤフィルタターレット１０４を回転させて割り出すことにより、所望の減光量のＮＤフィルタが選択される。
なお、ＮＤフィルタターレット１０４は単なる開口も備えており、減光しない場合には、この開口をそのまま通過させる。

色補正フィルタターレット１０５は、支持軸ＡＸを中心に回転可能に支持されている。
この色補正フィルタターレット１０５は周方向に沿って複数種の色補正フィルタを保持している。
光源１０１からの光は、色補正フィルタを通過することにより、色補正フィルタの色に応じた波長の光が生成される。色補正フィルタターレット１０５を回転させて割り出すことにより、所望の色補正フィルタが選択される。
なお、色補正フィルタターレット１０５は光が通過する単なる開口も備えており、波長を選択しない場合には、この開口をそのまま通過させる。

ハーフミラー１０６は、光路ＬＰを伝搬された光源１０１による光のうち所定の光（例えば所定の波長域の光）を反射して反射光路ＲＬＰを形成させ、残りの光を透過して透過光路ＴＬＰを形成させる。
なお、ハーフミラーの代わりに回転ミラーを適用することも可能である。この場合、光をホモゲナイザー１０７および１３１に選択的に反射して供給するように構成可能である。

ホモゲナイザー１０７は、単レンズを縦横にマトリクス状に配列したフライアイレンズ等から構成され、ハーフミラー１０６を透過した光源１０１からの光の照度分布を均一化し、照度計１０８および分光器１０９に供給する。

照度計１０８は、ホモゲナイザー１０７による光源１０１により出射された光の照度を測定し、測定結果を制御部４００に出力する。

分光器１０９は、ホモゲナイザー１０７による光源１０１により出射された光の色度を測定し、測定結果を制御部４００に出力する。

(色度調節部１２０の構成および機能)
色度調節部１２０は、制御部４００の制御の下、色度調節用フィルタを出射光の光路ＬＰ上（本例では、色補正フィルタターレット１０５の出力側とハーフミラー１０６の反射面との間の光路ＬＰ上）において出し入れ可能で、色度調節用フィルタの出し入れにより出射光の色度を調節可能に構成されている。

色度調節部１２０は、異なる２種類の第１の色度調節用フィルタＣＨＡおよび第２の色度調節用フィルタＣＨＢを出射光の光路ＬＰ上に出し入れ可能である。
色度調節部１２０は、異なる２種類の第１の色度調節用フィルタＣＨＡおよび第２の色度調節用フィルタＣＨＢの光路ＬＰ上への挿入量で色度を調節する。
本実施形態においては、一例として、第１の色度調節用フィルタＣＨＡはＧフィルタにより形成され、第２の色度調節用フィルタＣＨＢはＬＡフィルタ（色温度交換フィルタ）により形成される。
第１の色度調節用フィルタＣＨＡおよび第２の色度調節用フィルタＣＨＢは、制御部４００の制御の下、個別にその光路ＬＰ上における配置量（ここでは挿入量あるいは移動量）が制御される。

図３は、本実施形態に係る色度調節部の機構部を含む外観図である。

色度調節部１２０は、第１の色度調節用フィルタＣＨＡを駆動する第１の駆動部１２１と、第２の色度調節用フィルタＣＨＢを駆動する第２の駆動部１２２とを有する。
第１の駆動部１２１は、制御部４００による制御信号ＣＬＴ１により駆動制御される。
第２の駆動部１２２は、制御部４００による制御信号ＣＬＴ２により駆動制御される。

第１の駆動部１２１は、制御信号ＣＴＬ１により正逆に回転量が制御される第１のモータ１２１１と、第１の色度調節用フィルタＣＨＡを保持する第１のフィルタ保持部１２１２と、第１のフィルタ保持部１２１２を第１のモータ１２１１の回転量に応じて、図３中に示すように、光路ＬＰの一側（図３では光路ＬＰの左側）で光路ＬＰに直交する矢印ＡＡ方向に移動させる第１の駆動ベルト１２１３等を含んで構成されている。

第２の駆動部１２２は、制御信号ＣＴＬ２により正逆に回転量が制御される第２のモータ１２２１と、第２の色度調節用フィルタＣＨＢを保持する第２のフィルタ保持部１２２２と、第２のフィルタ保持部１２２２を第２のモータ１２２１の回転量に応じて、図３中に示すように、光路ＬＰの他側（図３では光路ＬＰの右側）で光路ＬＰに直交する矢印ＡＢ方向に移動させる第２の駆動ベルト１２２３等を含んで構成されている。

鏡筒部３００において、ホモゲナイザー１３１は、単レンズを縦横にマトリクス状に配列したフライアイレンズ等から構成され、ハーフミラー１０６で反射された光源１０１からの光の照度分布を均一化し、凸レンズ１３２に供給する。

凸レンズ１３２は、ホモゲナイザー１３１から導かれた光源１０１からの光を集光する。
凹レンズ１３３は、凸レンズ１３２によって集光された光の強度分布が、たとえば、均一となるように、光を拡散させ、光量、照度および照度分布を制御しつつ、ウェハテーブル５００のウェハ搭載面５００ａに搭載される対象物であるウェハに照射する。

（制御部４００の構成および機能）
制御部４００は、照度測定部としての照度計１０８の測定結果により光源１０１の出射光の照度の変化をモニタリングし、その照度があらかじめ設定した照度となるように、光源１０１の駆動電圧ＤＶを制御する照度制御機能を有する。

制御部４００は、この照度制御機能に加えて、色度測定部としての分光器１０９の測定結果により光源１０１の出射光の色度の変化をモニタリングし、その色度があらかじめターゲットとして設定した色度となるように、色度調節部１２０の第１の色度調節用フィルタＣＨＡおよび第２の色度調節用フィルタＣＨＢの光路ＬＰ上における出し入れを制御する色度制御機能を有する。

このような構成に対応して、制御部４００は、照度制御部４１０と、色度制御部４２０とを含んで構成されている。

照度制御部４１０は、照度モニタリング部４１１および光源ドライバ４１２を有する。

照度モニタリング部４１１は、照度計１０８の測定結果により光源１０１の出射光の照度の変化をモニタリングし、その照度があらかじめ設定した照度に達しているか否かを判断する。照度モニタリング部４１１は、判断結果を光源ドライバ４１２に供給する。

光源ドライバ４１２は、照度モニタリング部４１１の判断結果を受けて、光源１０１の出射光の照度があらかじめ設定した照度に達していない場合に、光源１０１の出射光の照度があらかじめ設定した照度に達するように、光源１０１の駆動電圧ＤＶを制御する。

（色度制御機能を備える理由）
ここで、本実施形態において、色度制御機能を備える理由について説明する。
本実施形態の光源装置１００の光源ヘッド部２００においては、指定された照度の光を照射するために、光路ＬＰ上にあるメカニカルスリット（メカニカルアパーチャ）１０３とＮＤフィルタターレット１０４を組み合わせている。

ところが、光源１０１となるハロゲンランプは時間の経過とともに照度が落ちてしまう。
そこで、光源装置１００の光源ヘッド部２００においては、照度を維持するため、光源ヘッド部２００の内部に照度を測定するセンサとしての照度計１０８が設けられている。
そして、照度計１０８の測定結果により、制御部４００において照度が目標に達しているか否かを判定し、常に同じ値となるようランプの駆動電圧ＤＶをフィードバックすることで同じ照度を維持することを可能としている。

また、光源装置１００の光源ヘッド部２００において、光の色味を変えるために透過型の色補正フィルタを光路ＬＰ上に配置し、光全体の色味を変化させている。
また、光源装置１００においては、光学系の色ばらつきをなくすため、光源１０１のランプ電圧を調節しすべての装置を同じ色温度になるように、駆動電圧ＤＶを調節することも可能である。

図４（Ａ）および（Ｂ）は、光学系の色ばらつきをなくすため、光源１０１のランプ電圧を調節しすべての装置を同じ色温度になるように校正する場合の課題を説明するための図である。
光学系の色ばらつきをなくすため、光源１０１のランプ電圧を調節しすべての装置を同じ色温度になるように、駆動電圧ＤＶを調節したとしても、図４(Ｂ)に示すように、同じ色温度でも色味が異なっており、色ばらつきをなくすことは困難である。

そこで、本実施形態では、光の色味を調節するために、色味の管理方法を、色温度から色度に変更することで、より厳密な校正が可能となっている。

図５（Ａ）および（Ｂ）は、光の色味の管理方法として、色温度による校正と、色度による校正について比較して説明するための図である。
図５（Ａ）が色温度による校正について説明するための図であり、図５（Ｂ）が色度による校正について説明するための図である。

色温度による校正においては、光源１０１のランプ電圧を調節し、装置を同じ色温度に校正する。しかしながら、図５（Ａ）に示すように、同じ色温度でも色合いが異なる。

これに対して、色度による校正においては、色度制御部４２０の制御の下、色度（ｘ,ｙ）を調節し、装置を任意の色度に校正する。これにより、色度による校正においては、図５(Ｂ)に示すように、一律の色に調節が可能となる。

(色度制御部４２０の構成および機能)
ここで、本実施形態に係る色度制御部４２０の構成および機能について説明する。

色度制御部４２０は、色度モニタリング部４２１およびフィルタドライバ４２２を有する。

色度モニタリング部４２１は、分光器１１２の測定結果により光源１０１の出射光の色度の変化をモニタリングし、その色度があらかじめターゲットとして設定した色度に達しているか否かを判断する。色度モニタリング部４２１は、判断結果をフィルタドライバ４２２に供給する。

フィルタドライバ４２２は、色度モニタリング部４２１の判断結果を受けて、光源１０１の出射光の色度があらかじめターゲットとして設定した色度に達していない場合に、光源１０１の出射光の色度があらかじめ設定した色度に達するように、その色度があらかじめターゲットとして設定した色度となるように、色度調節部１２０の第１の色度調節用フィルタＣＨＡおよび第２の色度調節用フィルタＣＨＢの光路ＬＰ上における出し入れを制御する。

フィルタドライバ４２２は、光源１０１の出射光の色度があらかじめ設定した色度となるように、色度調節部１２０の第１の色度調節用フィルタＣＨＡおよび第２の色度調節用フィルタＣＨＢの光路ＬＰ上への挿入量を制御する。
フィルタドライバ４２２は、第１の色度調節用フィルタＣＨＡおよび第２の色度調節用フィルタＣＨＢの光路ＬＰ上への挿入量を個別に制御する。

具体的には、フィルタドライバ４２２は、第１の色度調節用フィルタＣＨＡの光路ＬＰ上への挿入量を第１の制御信号ＣＴＬ１により制御する。フィルタドライバ４２２は、第１の制御信号ＣＴＬ１を色度調節部１２０の第１の駆動部１２１に出力して、第１の色度調節用フィルタＣＨＡの光路ＬＰ上への挿入量を制御する。
フィルタドライバ４２２は、第２の色度調節用フィルタＣＨＢの光路ＬＰ上への挿入量を第２の制御信号ＣＴＬ２により制御する。フィルタドライバ４２２は、第２の制御信号ＣＴＬ２を色度調節部１２０の第２の駆動部１２２に出力して、第２の色度調節用フィルタＣＨＢの光路ＬＰ上への挿入量を制御する。

図６（Ａ）および（Ｂ）は、光の色味の管理方法として、色温度による校正と、色度による校正における調整範囲について比較して説明するための図である。
図６（Ａ）が色温度による校正における調整範囲について説明するための図であり、図６（Ｂ）が色度による校正における調整範囲について説明するための図である。

色温度による校正における調整について、図６(Ａ)中の符号＊で示す２点は、同じ色温度（３２００Ｋ）であるが、色度（色味）は異なる。
前述したように、従来の構成では、色温度を合わせる（同じ線上に載せる）ように光源１０１の電圧調整を行っている。

これに対して、本実施形態に係る色度による校正における調整範囲は、一例として、図６（Ｂ）中に符号ＡＲＧで示す領域として適用される。
図中に示す領域ＡＲＧが、色度調節部１２０の２枚の第１の色度調節用フィルタＣＨＡおよび第２の色度調節用フィルタＣＨＢの組み合わせで色度調整できる範囲の一例である。

本実施形態において、制御部４００における色度制御部４２０のフィルタドライバ４２２は、たとえばｘｙ色度座標上で、第１の色度調節用フィルタＣＨＡの近似直線ＡＬ上から所定幅ＷＢをもって定めた領域ＡＲＧを、異なる２種類の第１の色度調節用フィルタＣＨＡおよび第２の色度調節用フィルタＣＨＢの組み合わせで色度調節できる範囲として、第１の色度調節用フィルタＣＨＡおよび第２の色度調節用フィルタＣＨＢの光路ＬＰ上への挿入量を制御する。

フィルタドライバ４２２は、色度調節方法の一例として、次の方法を採用することができる。
この色度調節方法では、フィルタドライバ４２２は、まず、第２の色度調節用フィルタＣＨＢの挿入量を０にして、第１の色度調節用フィルタＣＨＡの任意の複数の挿入量で色度の第１の近似直線ＡＬを求める。
次に、第１の色度調節用フィルタＣＨＡの挿入量を０を含む任意の複数の挿入量にして、第１の色度調節用フィルタＣＨＡの挿入量ごとに、第２の色度調節用フィルタＣＨＢの任意の複数の挿入量でそれぞれの色度の第２の近似直線ＢＬを求める。
次に、複数の第２の近似直線ＢＬの傾きから、ｘ、ｙのうち一方の色度ｘの変化量に対する第２の近似曲線ＢＬの近似２次曲線ＣＬを求める。
次いで、第１の近似直線ＡＬ上の任意点Ｓからターゲット色度を示すターゲット点Ｔを結ぶ直線の傾きと、近似曲線ＣＬを求めたときの傾きが同じになるように点Ｓの第１の色度調節用フィルタＣＨＡの挿入量を含む色度座標を求める。
そして、第１の色度調節用フィルタＣＨＡの挿入量を固定した状態で、第２の色度調節用フィルタＣＨＢの挿入量を調節してターゲット点Ｔの色度座標に合わせる。

次に、以上の色度調節方法の具体的な処理例について、本実施形態に係る第１の色度調節用フィルタＣＨＡと第２の色度調節用フィルタＣＨＢによる色味の具体的な校正手順として図７〜図１０に関連付けて説明する。

図７（Ａ）〜（Ｆ）は、本実施形態に係る第１の色度調節用フィルタＣＨＡと第２の色度調節用フィルタＣＨＢの移動(光路ＬＰへの挿入)による色温度、色度変化の一例を示す図である。
図７（Ａ）は第１の色度調節用フィルタＣＨＡの移動(光路ＬＰへの挿入)による色温度変化の一例を示し、図７（Ｂ）は第１の色度調節用フィルタＣＨＡの移動(光路ＬＰへの挿入)による色度ｘの変化の一例を示し、図７（Ｃ）は第１の色度調節用フィルタＣＨＡの移動(光路ＬＰへの挿入)による色度ｙの変化の一例を示している。
図７（Ｄ）は第２の色度調節用フィルタＣＨＢの移動(光路ＬＰへの挿入)による色温度変化の一例を示し、図７（Ｅ）は第２の色度調節用フィルタＣＨＢの移動(光路ＬＰへの挿入)による色度ｘの変化の一例を示し、図７（Ｆ）は第２の色度調節用フィルタＣＨＢの移動(光路ＬＰへの挿入)による色度ｙの変化の一例を示している。

図８は、本実施形態に係る第１の色度調節用フィルタＣＨＡと第２の色度調節用フィルタＣＨＢによる色味の具体的な校正手順を説明するための色度座標図である。
図９は、複数の第２の近似直線ＢＬの傾きから、色度ｘ変化量に対する第２の近似曲線ＢＬの近似２次曲線ＣＬを求める処理を説明するための図である。
図１０は、本実施形態に係る第１の色度調節用フィルタＣＨＡと第２の色度調節用フィルタＣＨＢによる色味の具体的な校正手順を説明するためのフローチャートである。

（色度調節用フィルタＣＨＡ，ＣＨＢによる校正手順の例）
本実施形態においては、第１の色度調節用フィルタＣＨＡと第２の色度調節用フィルタＣＨＢの２種類を用いる。

（ステップＳＴ１）
ステップＳＴ１において、装置の仕様によって、ターゲットとする色度（ｘ，ｙ）は決まる。例として以下のような値とする（点Ｔ）。

（ステップＳＴ２）
ステップＳＴ２において、第２の色度調節用フィルタＣＨＢの挿入量を０にして、第１の色度調節用フィルタＣＨＡの任意の挿入量の２箇所（ＣＨＡ，ＣＨＢ）＝（０，０）と（１００００，０)で、図８に示すように、色度の近似直線式（１）を作る（直線ＡＬ１）。
色度の測定は、ウェハテーブル（測定台）５００上で、基準の色温度計５２０を用いる。

（ステップＳＴ３）
ステップＳＴ３において、第１の色度調節用フィルタＣＨＡの挿入量を０にして、第２の色度調節用フィルタＣＨＢの任意の挿入量の２箇所（ＣＨＡ，ＣＨＢ）＝（０，０）と（０，１００００)で、図８に示すように、色度の近似直線式（２）を作る（直線ＢＬ２）。

（ステップＳＴ４）
ステップＳＴ４において、第１の色度調節用フィルタＣＨＡの挿入量を６０００にして、第２の色度調節用フィルタＣＨＢの任意の挿入量の２箇所（ＣＨＡ，ＣＨＢ）＝（６０００，０）と（６０００，９０００）で、図８に示すように、色度の近似直線式（３）を作る（直線ＢＬ３）。

（ステップＳＴ５）
ステップＳＴ５において、第１の色度調節用フィルタＣＨＡの挿入量を８０００にして、第２の色度調節用フィルタＣＨＢの任意の挿入量の２箇所(ＣＨＡ，ＣＨＢ)＝（８０００，０）と（８０００，７０００）で、図８に示すように、色度の近似直線式（４）を作る（直線ＢＬ４）。

（ステップＳＴ６）
ステップＳＴ６において、図９に示すように、式（２）〜（４）の傾きから”色度ｘ変化量 vs ＣＨＢ傾き”の近似２次曲線ＣＬの式（５）を求める。

（ステップＳＴ７）
ステップＳＴ７において、第１の色度調節用フィルタＣＨＡの近似直線ＡＬ１上の点Ｓからターゲット色度(点Ｔ)を結ぶ直線の傾きと、式（５）で求めた傾きが同じになるように点Ｓを求める。

（ステップＳＴ８）
ステップＳＴ８において、式（６)を求めると点Ｓの色度座標は、以下のようになる。

（ステップＳＴ９）
ステップＳＴ９において、第１の色度調節用フィルタＣＨＡの挿入量を４７００に固定し、第２の色度調節用フィルタＣＨＢを移動させターゲットに合わせることができる。

なお、上記フィルタ挿入量の具体的な単位としては、たとえば第１のモータ１２１１および第２のモータ１２２１を構成するステッピングモータでの送りステップ数が該当する。
フィルタの移動機構の構成により算出されるモータ１ステップ当りのフィルタ移動量から、ステップ数を距離に換算できる。
例として、１ステップ当りの移動量が、０．０２ｍｍ／ステップであれば、第１の色度調節用フィルタＣＨＡと第２の色度調節用フィルタＣＨＢの挿入量（ＣＨＡ，ＣＨＢ）＝（６０００，９０００）の場合、各フィルタＣＨＡ，ＣＨＢの原点位置から、第１の色度調節用フィルタＣＨＡを１２０ｍｍ、第２の色度調節用フィルタＣＨＢを１８０ｍｍそれぞれ挿入させたことを示す。

以上説明したような、色度調節処理を行うことにより、すべての装置間、指定照度間そしてランプの経時変化による光の色味を同一にすることができる。

次に、上記構成の光源装置１００の全体の動作概要を説明する。

光源装置１００において、光源１０１は、制御部４００による駆動電圧ＤＶにより、照度があらかじめ設定した照度となるように制御されている。
光源１０１においては、駆動電圧ＤＶに応じて、ウェハテーブル５００のウェハ搭載面５００ａに搭載される対象物であるウェハに照射すべき光（白色光）Ｌが前面側に配置されたコンデンサレンズ１０２に向けて出射される。

光源１０１による出射光Ｌは、コンデンサレンズ１０２において光束が集光されてメカニカルスリット１０３の方向に集中される。
メカニカルスリット１０３では、開口１０３Ｃの面積を調整することにより、コンデンサレンズ１０２で集光された光の光量が調整され、ＮＤフィルタターレット１０４において、たとえば所望の減光量のＮＤフィルタが選択される。ＮＤフィルタを通過した光は、色補正フィルタターレット１０５に供給される。そして、色補正フィルタターレット１０５においては、所望の色補正フィルタが選択され、色補正フィルタを通過した光は光路ＬＰを伝搬されてハーフミラー１０６に入射される。

ハーフミラー１０６においては、光路ＬＰを伝搬された光源１０１による光のうち所定の波長域の光が反射され反射光路ＲＬＰを伝搬されて鏡筒部３００のホモゲナイザー１３１に入射され、残りの波長域の光は透過され透過光路ＴＬＰを伝搬されてホモゲナイザー１０７に入射される。

鏡筒部３００のホモゲナイザー１３１においては、ハーフミラー１０６で反射された光源１０１からの光の照度分布が均一化され、凸レンズ１３２に供給され、集光された後、集光された光の強度分布が、たとえば、均一となるように、光が拡散され、光量、照度および照度分布を制御しつつ、ウェハテーブル５００のウェハ搭載面５００ａに搭載される対象物であるウェハに照射される。

一方、ホモゲナイザー１０７においては、ハーフミラー１０６を透過した光源１０１からの光の照度分布が均一化され、照度計１０８および分光器１０９に供給される。
照度計１０８においては、ホモゲナイザー１０７による光源により出射された光の照度が測定され、測定結果が制御部４００に出力される。
一方、分光器１０９においては、ホモゲナイザー１０７による光源により出射された光の色度が測定され、測定結果が制御部４００に出力される。

制御部４００において、照度測定部としての照度計１０８の測定結果により光源１０１の出射光の照度の変化がモニタリングされ、その照度があらかじめ設定した照度となるように、光源１０１の駆動電圧ＤＶが制御される。
また、制御部４００においては、色度測定部としての分光器１０９の測定結果により光源１０１の出射光の色度の変化がモニタリングされ、その色度があらかじめターゲットとして設定した色度となるように、色度調節部１２０の第１の色度調節用フィルタＣＨＡおよび第２の色度調節用フィルタＣＨＢの光路ＬＰ上における出し入れが制御される。

このように、照度および色度がターゲットになるように制御された光は、光路ＬＰを伝搬されてハーフミラー１０６に入射される。
ハーフミラー１０６においては、上述したように、光路ＬＰを伝搬された光源１０１による光のうち所定の波長域の光が反射され反射光路ＲＬＰを伝搬されて鏡筒部３００のホモゲナイザー１３１に入射され、残りの波長域の光は透過され透過光路ＴＬＰを伝搬されてホモゲナイザー１０７に入射される。

そして、鏡筒部３００のホモゲナイザー１３１においては、照度および色度が制御され、ハーフミラー１０６で反射された光源１０１からの光の照度分布が均一化され、凸レンズ１３２に供給され、集光された後、集光された光の強度分布が、たとえば、均一となるように、光が拡散され、光量、照度および照度分布を制御しつつ、ウェハテーブル５００のウェハ搭載面５００ａに搭載される対象物であるウェハに照射される。

以上説明したように、本実施形態によれば、光源装置１００は、駆動電圧ＤＶに応じて、ウェハテーブル５００のウェハ搭載面５００ａに搭載される対象物であるウェハに照射すべき光（白色光）Ｌを前面側に配置されたコンデンサレンズ１０２に向けて出射する光源１０１と、異なる２種類の第１の色度調節用フィルタＣＨＡおよび第２の色度調節用フィルタＣＨＢを出射光の光路ＬＰ上（本例では、色補正フィルタターレット１０５の出力側とハーフミラー１０６の反射面との間の光路ＬＰ上）に出し入れ可能で、色度調節用フィルタの出し入れにより出射光の色度を調節可能な色度調節部１２０と、色度測定部としての分光器１０９の測定結果により光源１０１の出射光の色度の変化をモニタリングし、その色度があらかじめターゲットとして設定した色度となるように、色度調節部１２０の第１の色度調節用フィルタＣＨＡおよび第２の色度調節用フィルタＣＨＢの光路ＬＰ上における出し入れを制御する制御部４００とを有する。

このように、本実施形態の光源装置１００は、光源ヘッド内部に色度を測定できるセンサを配置し、たとえばハロゲンランプの光の色味の経時変化をモニタリングし、モニタリングした結果を色度調節部にフィードバックし、経時変化に対して同じ色味の光が照射できるように構成されている。
これにより、本実施形態によれば、すべての装置間、指定照度間そしてランプの経時変化による光の色味（色度）を同一にすることができる。

また、本実施形態によれば、ターゲットとする色度になるように、色度座標上で近似直線に関連付けて第１の色度調節用フィルタＣＨＡの挿入量と第２の色度調節用フィルタＣＨＢの挿入量を個別に制御することから、精度の高い色度調節を実現することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されないことは勿論である。
たとえば、色度調節部は、図２および図３の構成に限定されるものではなく、以下に示すような構成を採用することができる。

（色度調節部の他の構成例）
図１１（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の実施形態に係る光源装置における色度調節部の他の構成例を説明するための図である。

この色度調整部１２０Ａは、円周方向にグラデーションを持たせた円板状の第１の色度調節用透過フィルタターレットＴＣＨＡおよび第２の色度調整用透過フィルタターレットＴＣＨＢを光路ＬＰ上に置き、２つの第１の色度調節用透過フィルタターレットＴＣＨＡおよび第２の色度調整用透過フィルタターレットＴＣＨＢの回転量で色度を校正する。

第１の色度調節用透過フィルタターレットＴＣＨＡおよび第２の色度調整用透過フィルタターレットＴＣＨＢは、図１１（Ａ）に示すように、光路ＬＰ上で、同軸の回転軸ＲＡＸを中心に回転可能に支持されている。

第１の色度調節用透過フィルタターレットＴＣＨＡおよび第２の色度調整用透過フィルタターレットＴＣＨＢの回転量で色度を校正することは、色度調節用透過フィルタの光路ＬＰ上における配置量を制御することに相当する。

この場合も、すべての装置間、指定照度間そしてランプの経時変化による光の色味（色度）を同一にすることができる。

図１２は、本発明の実施形態に係る光源装置における色度調節部のさらに他の構成例を説明するための図である。

図１２の色度調節部１２０Ｂは、Ｘ方向とＹ方向でそれぞれ色度の階調を持たせた色度調節用フィルタＣＨＣを光路ＬＰ上に置き、Ｘ方向とＹ方向への移動量（配置量）で色度を校正する。

この場合も、すべての装置間、指定照度間そしてランプの経時変化による光の色味（色度）を同一にすることができる。

また、別の色度調節部として、次のような構成を採用することも可能である。
この色度調節部は、色度調節用フィルタＣＨＡとＣＨＢとが、電気的に濃度を可変できる機能を持ったフィルタであって、各フィルタに加える電圧（電流）量によって色度を校正する。

この場合も、すべての装置間、指定照度間そしてランプの経時変化による光の色味（色度）を同一にすることができる。

なお、以上詳細に説明した方法は、上記手順に応じたプログラムとして形成し、ＣＰＵ等のコンピュータで実行するように構成することも可能である。
また、このようなプログラムは、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、フロッピー（登録商標）ディスク等の記録媒体、この記録媒体をセットしたコンピュータによりアクセスし上記プログラムを実行するように構成可能である。

Claims (17)

1. 対象物に対して光を照射する光源装置であって、
   照射すべき光を出射する光源と、
   前記光源により出射された出射光の色度を測定する色度測定部と、
   色度調節用フィルタを前記出射光の光路上に出し入れ可能で、当該色度調節用フィルタの出し入れにより前記出射光の色度を調節可能な色度調節部と、
   前記色度測定部の測定結果により前記出射光の色度の変化をモニタリングし、当該色度があらかじめターゲットとして設定した色度となるように、前記色度調節部の色度調節用フィルタの前記光路上における出し入れを制御する制御部と
   を有する光源装置。
2. 前記制御部は、
   前記光源の出射光の色度があらかじめ設定した色度となるように、前記色度調節部の色度調節用フィルタの前記光路上における配置量を制御する
   請求項１記載の光源装置。
3. 前記色度調節部は、
   異なる２種類の第１の色度調節用フィルタおよび第２の色度調節用フィルタを前記出射光の光路上に出し入れ可能であり、
   前記制御部は、
   前記第１の色度調節用フィルタおよび前記第２の色度調節用フィルタの前記光路上への挿入量を制御する
   請求項１記載の光源装置。
4. 前記制御部は、
   色度座標上で、第１の色度調節用フィルタの近似直線上から所定幅をもって定めた領域を、異なる２種類の前記第１の色度調節用フィルタおよび前記第２の色度調節用フィルタの組み合わせで色度調節できる範囲として、前記第１の色度調節用フィルタおよび前記第２の色度調節用フィルタの前記光路上への挿入量を制御する
   請求項３記載の光源装置。
5. 前記制御部は、
   前記第２の色度調節用フィルタの挿入量を０にして、前記第１の色度調節用フィルタの任意の複数の挿入量で色度の第１の近似直線を求め、
   前記第１の色度調節用フィルタの挿入量を０を含む任意の複数の挿入量にして、前記第１の色度調節用フィルタの挿入量ごとに、前記第２の色度調節用フィルタの任意の複数の挿入量で色度の第２の近似直線を求め、
   複数の前記第２の近似直線の傾きから、一方の色度変化量に対する前記第２の近似曲線の近似２次曲線を求め、
   上記第１の近似直線上の任意点Ｓからターゲット色度を示すターゲット点Ｔを結ぶ直線の傾きと、前記近似曲線を求めたときの傾きが同じになるように点Ｓの前記第１の色度調節用フィルタの挿入量を含む色度座標を求め、
   前記第１の色度調節用フィルタの挿入量を固定した状態で、前記第２の色度調節用フィルタの挿入量を調節して前記ターゲット点Ｔの色度座標に合わせる
   請求項４記載の光源装置。
6. 前記色度調整部は、
   円周方向にグラデーションを持たせた円板状の第１の色度調節用透過フィルタターレットおよび第２の色度調整用透過フィルタターレットが光路上に配置され、
   前記制御部は、
   前記光源の出射光の色度があらかじめ設定した色度となるように、２つの前記第１の色度調節用透過フィルタターレットおよび前記第２の色度調整用透過フィルタターレットの回転量を制御する
   請求項１記載の光源装置。
7. 前記色度調節部は、
   Ｘ方向とＹ方向でそれぞれ色度の階調を持たせた色度調節用フィルタが光路上に配置され、
   前記制御部は、
   前記光源の出射光の色度があらかじめ設定した色度となるように、前記色度調節用フィルタの移動量を制御する
   請求項１記載の光源装置。
8. 前記色度調節部は、
   電気的に濃度を可変できる第１の色度調節用フィルタおよび第２の色度調節用フィルタを前記出射光の光路上に出し入れ可能であり、
   前記制御部は、
   前記光源の出射光の色度があらかじめ設定した色度となるように、前記第１の色度調節用フィルタおよび前記第２の色度調節用フィルタに印加する電圧量または電流量を制御する
   請求項１記載の光源装置。
9. 前記光源により出射された出射光の照度を測定する照度測定部を含み、
   前記制御部は、
   前記照度測定部の測定結果により前記出射光の照度の変化をモニタリングし、当該照度があらかじめ設定した照度となるように、前記光源の駆動電圧を制御する
   請求項１記載の光源装置。
10. 照射すべき光を出射する光源と、
    色度調節用フィルタを前記出射光の光路上に出し入れ可能で、当該色度調節用フィルタの出し入れにより前記出射光の色度を調節可能な色度調節部と、を含み、対象物に対して光を照射する光源装置の駆動方法であって、
    前記光源により出射された出射光の色度を測定する色度測定ステップと、
    前記色度測定ステップの測定結果により前記出射光の色度の変化をモニタリングし、当該色度があらかじめターゲットとして設定した色度となるように、前記色度調節部の色度調節用フィルタの前記光路上における出し入れを制御する制御ステップと
    を有する光源装置の駆動方法。
11. 前記制御ステップにおいては、
    前記光源の出射光の色度があらかじめ設定した色度となるように、前記色度調節部の色度調節用フィルタの前記光路上における配置量を制御する
    請求項１０記載の光源装置の駆動方法。
12. 前記色度調節部は、
    異なる２種類の第１の色度調節用フィルタおよび第２の色度調節用フィルタを前記出射光の光路上に出し入れ可能であり、
    前記制御ステップにおいては、
    前記第１の色度調節用フィルタおよび前記第２の色度調節用フィルタの前記光路上への挿入量を制御する
    請求項１０記載の光源装置の駆動方法。
13. 前記制御ステップにおいては、
    色度座標上で、第１の色度調節用フィルタの近似直線上から所定幅をもって定めた領域を、異なる２種類の前記第１の色度調節用フィルタおよび前記第２の色度調節用フィルタの組み合わせで色度調節できる範囲として、前記第１の色度調節用フィルタおよび前記第２の色度調節用フィルタの前記光路上への挿入量を制御する
    請求項１２記載の光源装置の駆動方法。
14. 前記制御ステップにおいては、
    前記第２の色度調節用フィルタの挿入量を０にして、前記第１の色度調節用フィルタの任意の複数の挿入量で色度の第１の近似直線を求め、
    前記第１の色度調節用フィルタの挿入量を０を含む任意の複数の挿入量にして、前記第１の色度調節用フィルタの挿入量ごとに、前記第２の色度調節用フィルタの任意の複数の挿入量で色度の第２の近似直線を求め、
    複数の前記第２の近似直線の傾きから、一方の色度変化量に対する前記第２の近似曲線の近似２次曲線を求め、
    上記第１の近似直線上の任意点Ｓからターゲット色度を示すターゲット点Ｔを結ぶ直線の傾きと、前記近似曲線を求めたときの傾きが同じになるように点Ｓの前記第１の色度調節用フィルタの挿入量を含む色度座標を求め、
    前記第１の色度調節用フィルタの挿入量を固定した状態で、前記第２の色度調節用フィルタの挿入量を調節して前記ターゲット点Ｔの色度座標に合わせる
    請求項１３記載の光源装置の駆動方法。
15. 前記色度調整部は、
    円周方向にグラデーションを持たせた円板状の第１の色度調節用透過フィルタターレットおよび第２の色度調整用透過フィルタターレットが光路上に配置され、
    前記制御ステップにおいては、
    前記光源の出射光の色度があらかじめ設定した色度となるように、２つの前記第１の色度調節用透過フィルタターレットおよび前記第２の色度調整用透過フィルタターレットの回転量を制御する
    請求項１０記載の光源装置の駆動方法。
16. 前記色度調節部は、
    Ｘ方向とＹ方向でそれぞれ色度の階調を持たせた色度調節用フィルタが光路上に配置され、
    前記制御ステップにおいては、
    前記光源の出射光の色度があらかじめ設定した色度となるように、前記色度調節用フィルタの移動量を制御する
    請求項１０記載の光源装置の駆動方法。
17. 前記色度調節部は、
    電気的に濃度を可変できる第１の色度調節用フィルタおよび第２の色度調節用フィルタを前記出射光の光路上に出し入れ可能であり、
    前記制御ステップにおいては、
    前記光源の出射光の色度があらかじめ設定した色度となるように、前記第１の色度調節用フィルタおよび前記第２の色度調節用フィルタに印加する電圧量または電流量を制御する
    請求項１０記載の光源装置の駆動方法。

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