WO2024009340A1 - 光フィルタリングデバイス、ｍｅｍｓシャッタ - Google Patents

光フィルタリングデバイス、ｍｅｍｓシャッタ Download PDF

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WO2024009340A1
WO2024009340A1 PCT/JP2022/026555 JP2022026555W WO2024009340A1 WO 2024009340 A1 WO2024009340 A1 WO 2024009340A1 JP 2022026555 W JP2022026555 W JP 2022026555W WO 2024009340 A1 WO2024009340 A1 WO 2024009340A1
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WO
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shutter
filtering device
optical filtering
substrate
stopper
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/026555
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English (en)
French (fr)
Inventor
保廣 吉村
仁之 友常
昌敏 金丸
宇紀 青野
祐子 大谷
伸彦 神崎
Original Assignee
株式会社日立ハイテク
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/02—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the intensity of light
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor

Definitions

  • the present invention relates to the structure of an optical filtering device composed of MEMS, and particularly relates to a technique that is effective when applied to a MEMS shutter mounted on a dark field microscope.
  • the defect observation device is a scanning electron microscope (SEM) used to review and classify various defects and foreign objects (hereinafter referred to as "defects, etc.") that occur on the surface of wafers, which are semiconductor substrates, in semiconductor manufacturing lines. ) etc.
  • SEM scanning electron microscope
  • the defect observation device further includes an optical microscope.
  • the defect observation device has a function of controlling an optical microscope, efficiently and automatically detecting defects on the wafer surface, and performing coordinate alignment. By controlling the SEM, the shape of minute defects detected using an optical microscope can be observed in detail, and their components can be analyzed.
  • the optical microscope is preferably one that can be used as a dark field optical microscope (DFOM).
  • the defect observation device has a function of automatically outputting SEM images, classification data such as defects, elemental analysis data, etc., and can also create a defect map from the output data. Furthermore, the defect observation device can also observe, classify, and analyze defects etc. based on the created defect map. For this reason, the defect observation device is also called a review SEM. It is also called a defect review SEM or a wafer inspection SEM.
  • the optical microscope and SEM have a common stage, and the wafer placed on this stage is observed with the optical microscope, the position of detected defects, etc. is specified, and the defects, etc. are observed using the SEM. can do.
  • it is possible to search for defects within a range of several hundred nanometers using a dark field microscope of a defect observation device according to a defect map with an accuracy of several tens of micrometers, and to specify the position of defects with an accuracy of several micrometers or less. can.
  • a pupil filter is required depending on the type of defect, etc., and a minute shutter with a size of 1 mm or less is required that can handle many types of defects. It is believed that by opening and closing such shutters, it is possible to form various spatial filters.
  • the spatial and polarization characteristics of various types of defect scattered light on the pupil plane are used to distinguish between defects and wafer roughness, which causes detection noise.
  • the possibility was enhanced by spatial filters and polarization filters.
  • the shape of the spatial filter that is advantageous for detection differs depending on the type of defect, etc., in order to improve the detection sensitivity of multiple types of defects, a mechanism for individually switching the opening and closing of the shutters using a shutter array consisting of an array of minute shutters is recommended.
  • a switching circuit, etc. to control this is required. This is because by using the shutter switching mechanism, it is possible to select the opening/closing location of the shutter, and it is possible to configure a plurality of types of spatial filters.
  • Patent Document 1 states, ⁇ A shutter pattern is formed in a two-dimensional array on an optically opaque thin film formed on an SOI wafer, and the SOI wafer in the lower part of the shutter pattern is removed to form a hole.
  • An optical filtering device in which a pattern is operated to open and close with respect to the hole, and the shutter pattern has a protrusion at an end.
  • a shutter array device composed of MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) is generally formed using an SOI substrate (Silicon On Insulator) in which SiO 2 is inserted between a Si substrate and a surface Si layer.
  • SOI substrate Silicon On Insulator
  • SiO 2 SiO 2 is inserted between a Si substrate and a surface Si layer.
  • Patent Document 1 does not mention anything about the problem of the shutter sticking to the Si substrate as described above or how to solve the problem.
  • the stress generated in the rotatable beam that supports the shutter becomes high, and its lifespan is shortened when the shutter is repeatedly opened and closed.
  • a control method may be considered in which the shutter is not fully opened from the beginning but is kept stationary in the space of the shutter opening.
  • the degree of opening of the shutter differs depending on the potential difference between the shutter and the opening, that is, the Si substrate, and when the shutter opens, the wall of the shutter opening As you get closer, the electric field strength acting on the shutter and opening increases, causing a pull-in in which the shutter suddenly opens due to a certain potential difference, making it difficult to keep the shutter stationary in the space of the shutter opening.
  • an object of the present invention is to provide a highly reliable optical filtering device that is used as a spatial filter in a dark-field microscope and can control the shutter at a desired opening angle without fully opening the shutter. It is in.
  • the present invention includes a shutter that can be opened and closed by voltage control, and a substrate having a shutter opening that is a movable range of the shutter, and the substrate has a side surface of the shutter opening.
  • a stopper is disposed extending in the thickness direction of the substrate, and has a substantially same shape in any cross section in the thickness direction of the substrate, and the shutter has a notch, and when the shutter is opened, Preferably, the cutout portion contacts the stopper.
  • the present invention it is possible to realize a highly reliable optical filtering device that is used as a spatial filter of a dark-field microscope and can control the shutter at a desired opening angle without fully opening the shutter. .
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a defect observation device according to Example 1.
  • FIG. FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an optical microscope that is a defect detection section of the defect observation apparatus of FIG. 1.
  • FIG. FIG. 2 is a schematic enlarged view showing a shutter array device and a microlens array.
  • 3A is a schematic enlarged view showing a state in which the shutters constituting the shutter array device of FIG. 3A are partially closed
  • FIG. 3B is a schematic enlarged view showing a state in which all shutters forming the shutter array device of FIG. 3A are closed.
  • 3B illustrates a spatial filter corresponding to the state of the shutter array device of FIG. 3A;
  • FIG. 3B illustrates a spatial filter corresponding to the state of the shutter array device of FIG. 3B
  • FIG. 3C illustrates a spatial filter corresponding to the state of the shutter array device of FIG. 3C
  • FIG. FIG. 2 is a perspective view showing an example of a shutter array device (5 ⁇ 5 array).
  • 1 is a perspective view showing one shutter array according to Example 1.
  • FIG. 5B is a top view of the shutter array of FIG. 5A.
  • FIG. 5B is a perspective view showing the shutter array of FIG. 5A in an open state;
  • FIG. 5C is a top view of the shutter array of FIG. 5C;
  • FIG. 3 is a diagram showing the voltage application state and operation of the shutter array.
  • 6A is a diagram showing a modification of FIG. 6A.
  • FIG. 6A is a diagram showing a modification of FIG. 6A.
  • FIG. FIG. 7 is a top view showing a shutter array according to Example 2.
  • FIG. 7 is a top view showing a shutter array according to Example 3.
  • FIG. 7 is a top view showing a shutter array according to Example 4.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a shutter array manufacturing process according to Example 5.
  • FIG. 10A is a cross-sectional view showing a step following FIG. 10A.
  • FIG. 10B is a cross-sectional view showing a step following FIG. 10B.
  • FIG. 10C is a cross-sectional view showing a step following FIG. 10C.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a mounting structure of a shutter array device according to a sixth embodiment.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a mounting structure of a shutter array device according to a seventh embodiment.
  • a review SEM, an optical inspection device, a dark field microscope, and a light filtering device to which the present invention is applied will be described.
  • a defect observation device for observing and inspecting defects on a wafer will be used as an example of a dark field microscope.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a defect observation device according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an optical microscope that is a defect detection section of the defect observation apparatus shown in FIG. 3A to 3C are schematic enlarged views showing the shutter array device and the microlens array, respectively, with the shutter fully open (FIG. 3A), with all but a portion of the shutter closed (FIG. 3B), and with the shutter fully open (FIG. 3B).
  • the fully closed state (FIG. 3C) is shown.
  • 3D to 3F are diagrams showing spatial filters corresponding to FIGS. 3A to 3C, respectively.
  • the defect observation apparatus 10 of this embodiment includes a scanning electron microscope (SEM) 1002, a dark field microscope 1003 which is a defect detection section, a control section 1006, a terminal 1007, and a recording device 1008. and a network 1009.
  • SEM scanning electron microscope
  • a scanning electron microscope 1002 is installed in a vacuum chamber 1005 together with a stage 1004.
  • a wafer 1001 is placed on the stage 1004.
  • the wafer 1001 can be moved together with a stage 1004 that is movable about the X and Y axes. This makes it possible to observe any surface of the wafer 1001 using the scanning electron microscope 1002 and the dark field microscope 1003.
  • the dark field microscope 1003 includes a laser light source 1010, an objective lens 1013, an imaging lens 1015, and an image sensor 1016.
  • the objective lens 1013 is installed inside the vacuum chamber 1005. Therefore, a vacuum-sealed window 1014 is provided so that the light that has passed through the objective lens 1013 reaches the image sensor 1016.
  • a microlens array 1103, a shutter array device 1101, and a microlens array 1102 are installed between the vacuum sealing window 1014 and the imaging lens 1015 in this order from the vacuum sealing window 1014 side.
  • a light beam emitted from a laser light source 1010 is configured to pass through a vacuum sealing window 1011 and be irradiated onto the upper surface of the wafer 1001 via a mirror 1012.
  • the light reflected from the upper surface of the wafer 1001 passes through an objective lens 1013 and a vacuum sealing window 1014 in order, passes through a microlens array 1103, a shutter array device 1101, and a microlens array 1102 in order, and is imaged by an imaging lens 1015. and detected by the image sensor 1016.
  • CCD Charge-Coupled Device
  • TDI Time Delay Integration
  • the scanning electron microscope 1002 and the dark field microscope 1003 are fixed so as to maintain an accurate distance.
  • the control unit 1006 includes a stage control circuit 1018, a SEM imaging system control circuit 1019, an image processing circuit 1020, an external input/output interface 1021, a central processing unit 1022 (CPU), and a memory 1023.
  • the stage control circuit 1018, the SEM imaging system control circuit 1019, and the image processing circuit 1020 are connected to an external input/output interface 1021, a central processing unit 1022, and a memory 1023 via a bus 1024.
  • the stage control circuit 1018, the SEM imaging system control circuit 1019, and the image processing circuit 1020 are circuits for moving the wafer 1001, observing defects on the surface of the wafer 1001, and other operations.
  • the image processing circuit 1020 integrates the signals of the image acquired by the image sensor 1016, performs data conversion, etc., and determines the type of defect, etc., and specifies its position and size. Information regarding the results of determination, identification, etc. will be referred to as "defect information" in this specification.
  • the defect information is input to the recording device 1008 or the memory 1023.
  • Memory 1023 is mainly used for temporary storage.
  • the recording device 1008 can be used to accumulate and store the acquired defect information.
  • a stage control circuit 1018 controls the stage 1004, and a SEM imaging system control circuit 1019 controls the scanning electron microscope 1002, based on the defect information. Then, the control unit 1006 closely observes some or all of the defects detected by the dark-field microscope 1003, classifies the defects, analyzes the causes of their occurrence, and the like.
  • the control unit 1006 also controls the focus and output of the SEM image, controls the analysis, analyzes the data obtained by the scanning electron microscope 1002, and corrects the position of defects etc. obtained by the dark field microscope 1003. . Furthermore, the control unit 1006 can perform display on the terminal 1007, data transfer via the network 1009, and the like.
  • the terminal 1007 conditions regarding observation of defects, etc. are set. Further, in the terminal 1007, parameters for controlling the scanning electron microscope 1002, the dark field microscope 1003, and the stage 1004 are set. Further, in the terminal 1007, settings regarding the opening/closing operation of the shutter (described later) of the shutter array device 1101 are also performed. Furthermore, in the terminal 1007, the speed at which the shutter opens can be adjusted. In this case, the shutter opening speed can be adjusted by adjusting the shape of the voltage curve applied to the shutter or the slope in the case of a straight line, and also by setting a sequence for applying voltage in multiple stages.
  • the opening/closing state of the shutter can be checked on the terminal 1007 by converting the image obtained by the image sensor 1016 into a pupil image, and also adjusting the voltage applied to the shutter array device 1101 while viewing the image converted into a pupil image. You may also adopt a method of doing so. This prevents the voltage value applied to the shutter from being too large, and prevents dielectric breakdown of the shutter portion and damage or malfunction of the shaft portion of the shutter.
  • a force acts as an elastic body that attempts to return to the closed state against the stress of the shutter in the open state.
  • the opening angle is determined by the balance between this force and the electrostatic force generated by the voltage application described above that tends to open the shutter. Therefore, by adjusting the voltage application curve described above, the opening speed can be adjusted. Further, the opening angle of the shutter is determined by the applied voltage value.
  • FIG. 2 uses different symbols from those in FIG. 1, such as a dark-field microscope with reference numeral 20, the configuration and function of each part are the same as in FIG. 1.
  • the dark field microscope 20 of this embodiment includes an imaging element (sensor) 100, an imaging lens 101, and an objective lens 102.
  • Microlens arrays 106 and 107 are installed between the imaging lens 101 and the objective lens 102.
  • a shutter array device 200 (light filtering device) is installed between the microlens arrays 106 and 107.
  • the microlens arrays 106 and 107 and the shutter array device 200 are installed near the pupil plane of the dark field microscope 20.
  • the objective lens 102 is configured so that a light beam 300 irradiated onto the wafer 104 from the laser light source 103 is reflected on the surface of the wafer 104, and the reflected light 301 is incident thereon.
  • the light that has passed through the objective lens 102 passes through a pupil plane (Fourier transform plane) and an imaging lens 101, reaches the image sensor 100, and is detected as an electrical signal.
  • the light beam 300 irradiated from the laser light source 103 is transmitted through the vacuum sealing window 351, reflected by the mirror 352, and irradiated onto the wafer 104.
  • FIGS. 1 and 2 The shutter array device and microlens array of FIGS. 1 and 2 will be described in detail using FIGS. 3A to 3F.
  • FIG. 3A shows a state in which the shutters 220 of the shutter array device 200 are all open.
  • a shutter array device 200 is installed between microlens arrays 106 and 107. All shutters 220 of shutter array device 200 are open. Therefore, as shown in FIG. 2, reflected light 302 passing through the shutter array device 200 from below the plane of the paper is converged and focused at the shutter opening 304 to become light 303.
  • FIG. 3B shows the shutter array device 200 in a closed state except for some shutters 220. Further, FIG. 3C shows a state in which all shutters 210 of the shutter array device 200 are closed. In this way, the plurality of shutters (closed) 210 and shutters (open) 220 each have a configuration that can be opened and closed independently.
  • 3D to 3F show spatial filters corresponding to the states shown in FIGS. 3A to 3C, respectively.
  • 3D to 3F are views of the shutter array device 200 from above or below.
  • the shutter closed state 211 is shown in black, and the shutter open state 221 is shown in white.
  • a plurality of types of spatial filters can be configured.
  • the shutters 210 and 220 of the shutter array device 200 and the lenses of the microlens arrays 106 and 107 are arranged in 3 rows and 3 columns, but this is just an example, and Accordingly, a larger matrix may be formed.
  • FIGS. 6A to 6C are vertical cross-sectional views of one shutter in the shutter array device 200, and each is a diagram showing the operation of the shutter.
  • FIGS. 6A to 6C show potentials (+) and potentials (-) that schematically indicate the voltage application state of the shutter array.
  • a voltage is applied to the shutter 212 via the shutter support 203 so that it has a positive potential (V1), and to the substrate 201 so that it has a negative potential or a potential of 0 (V2). be done.
  • the resulting potential difference generates an electrostatic force, causing the shutter 212 to open. Note that even if the potentials of V1 and V2 are set oppositely, the operating behavior of the shutter remains the same.
  • the lower surface of the shutter 212 is positively charged, and the inner wall surface 282 of the substrate 201 is negatively charged.
  • the shutter 212 rotates around the shaft portion (torsion beam 232) and moves through the shutter opening 264, resulting in the shutter being opened.
  • the shutter returns to the closed state due to the restoring force of the shaft portion (torsion beam 232).
  • the applied voltage is 20 to 400V.
  • the voltage applied to the shutter is increased, the opening angle 250 of the shutter increases in accordance with the applied voltage.
  • the voltage applied to the shutter varies depending on the size of the shutter 212, and the present invention is not limited to the above example.
  • the opened shutter 212 sticks to the inner wall surface 282 of the shutter opening 264 provided in the substrate 201 due to the influence of static electricity and moisture in the atmosphere. , after that, it may become impossible to control the opening and closing of the shutter 212. In order to prevent such sticking of the shutter, it is preferable to leave the shutter 212 stationary in the space of the shutter opening 264 without fully opening it.
  • the present invention proposes a stopper structure as described below.
  • FIG. 4 is a perspective view showing an example (5 ⁇ 5 array) of the shutter array device of this example.
  • FIG. 5A is a perspective view showing one shutter array of this example, and FIG. 5B is a top view thereof.
  • FIG. 5C is a perspective view showing the shutter in an open state, and FIG. 5D is a top view thereof. Note that in FIGS. 5A to 5D, electrodes are omitted.
  • the optical filtering device of this example is composed of a 5 ⁇ 5 array in which 25 shutter arrays are arranged in rows and columns, with five shutter arrays each.
  • Each of the shutter arrays is provided with an electrode pad 240, and by applying a voltage via the electrode pad 240, opening and closing of the shutter 210 is controlled as described above.
  • a hinge 233 is provided on the shutter 222, and the hinge 233 and the shutter support portion 203 are connected by a torsion beam 232.
  • a stopper 230 is provided on the side wall surface 253 of the shutter opening 264, and the stopper 230 is a square prism having substantially the same cross section in the thickness direction of the substrate 201, and is formed integrally with the substrate 201.
  • a notch 231 is provided in a recessed state by removing a portion of the shutter 222. Due to this notch 231, the shutter 222 has a polygonal shape except for the hinge 233 and the torsion beam 232.
  • the shutter 222 does not fully open and stops halfway.
  • the positions of the stopper 230 and the notch 231 are set so that the shutter 222 stops at a desired opening angle 251 (see FIG. 6B).
  • the contact portion 234 between the stopper 230 and the cutout portion 231 is in line contact and the contact area is small, so the shutter 222 does not stick to the stopper 230.
  • the optical filtering device of this embodiment includes the shutter 210 (222) that can be opened and closed by voltage control and the substrate 201 that has the shutter opening 264 that is the movable range of the shutter 210 (222).
  • the substrate 201 is disposed on the side surface of the shutter opening 264 so as to extend over the entire or part of the substrate 201 in the thickness direction, and has a stopper 230 having substantially the same shape in any cross section in the thickness direction of the substrate 201.
  • the shutter 210 (222) has a notch 231, and is configured such that the notch 231 comes into contact with the stopper 230 when the shutter 210 (222) is opened.
  • the shutter does not open fully, it is possible to prevent the shutter from sticking to the wall of the shutter opening, and the stress generated in the beam that supports the shutter is reduced. reliability can be improved.
  • FIG. 7 is a top view of the shutter array of this embodiment, showing the shutter in a closed state. Note that electrodes are not shown.
  • the top surface of the stopper 235 has a shape close to a semicircle. That is, the stopper 235 has a substantially semi-cylindrical shape, and the cross section in the thickness direction of the substrate 201 has substantially the same shape. Furthermore, the shutter 222 has a partially cut-off shape, and a recessed cutout portion 236 is provided with a curved line. Therefore, when the shutter 222 opens and the notch 236 comes into contact with the stopper 235, the contact becomes a point contact, which is better than the line contact between the stopper 230 and the notch 231 of the shutter 222 shown in FIGS. 5A to 5D. The contact area is small, making it even more difficult to stick.
  • both the stopper 235 and the notch 236, it is preferable to provide both the stopper 235 and the notch 236, but either one may be provided.
  • the shapes of the curved surface of the stopper 235 and the curve of the notch 236 are not limited to circular arcs, and may be provided so that the contact portion between the stopper and the notch becomes small.
  • the stopper 235 may have a curved part in its cross section in the thickness direction of the substrate 201, and the cutout 236 may have a partially curved part.
  • FIG. 8 is a top view of the shutter array of this embodiment, showing the shutter in a closed state. Note that electrodes are not shown.
  • a tapered portion 237 is provided on the surface of the stopper 230 that the notch 231 comes into contact with.
  • the stopper 230 By providing the stopper 230 with the tapered portion 237 as in this embodiment, the contact portion with the notch portion 231 of the shutter 222 becomes small, and sticking can be prevented.
  • the taper may be provided not on the stopper 230 side but on the concave cutout side where a part of the shutter 222 is cut out.
  • FIG. 9 is a top view of the shutter array of this embodiment, showing the shutter in a closed state. Note that electrodes are not shown.
  • a stopper 230 is provided at a corner of the shutter support portion 204 and is integrated with the shutter support portion 204. That is, the shutter opening 238 has a polygonal shape, which is recessed by removing a portion of the shutter support 204 around the shutter 222.
  • the shutter 222 extends in a direction perpendicular to the movable direction, that is, on the side surface of the shutter opening, over a range corresponding to 239 of the shutter protrusions. Therefore, the shutter 222 has a polygonal shape.
  • Example 1 The difference from Example 1 (FIGS. 5A to 5D) is that the shutter 222 protrudes in the direction of the shutter support 204, and the width of the shutter support 204 is narrower.
  • stopper 230 and the notch portion 231 may be provided with a curved surface portion or a curved portion as in the second embodiment (FIG. 7), or may be provided with a tapered portion as in the third embodiment (FIG. 8). It's okay.
  • the stopper 230 is provided at the inner corner of the shutter support 204, the shutter 222 is connected to the notch 231, and the thickness of the substrate 201 is It is configured to have a wide portion that protrudes in a direction perpendicular to the direction.
  • the shutter 222 can be stopped halfway without fully opening, thereby preventing sticking. can do.
  • FIGS. 10A to 10D show longitudinal sections in each step of processing one shutter of an optical filtering device (shutter array device).
  • an SOI wafer 500 is used.
  • the SOI wafer 500 has a three-layer structure including a device layer 501, a BOX (Buried Oxide) layer 502, and a handle layer 503, each having a thickness of approximately 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m, 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m, and 30 ⁇ m to 1000 ⁇ m. .
  • a photoresist is applied to the device layer 501, and the shape of the shutter 510 (222) is patterned by photolithography, and then the shape of the shutter 510 (222) is processed by etching, as shown in FIG. 10B. At this time, an opening pattern 520 is formed in the device layer 501. The photoresist is then removed.
  • a photoresist is applied to the handle layer 503 and a pattern of a shutter opening 521 is formed by photolithography, and then, as shown in FIG. 10C, the shutter opening 521 is formed by etching up to the BOX layer 502. After that, the resist is removed.
  • the BOX layer 502 exposed in the shutter opening 521 is removed by etching to expose the shutter back surface 522.
  • the shutter 510 (222) is separated from the shutter support part 203 except for the portion connected to the torsion beam 232 (see FIG. 5B), and a gap 523 is formed.
  • the shutter can be formed by processing the SOI wafer 500 from both sides.
  • FIGS. 10A to 10D show processing steps for one shutter, in a shutter array in which a plurality of shutters are arranged in an array, each shutter is processed at the same time.
  • FIG. 11 is a perspective view showing the mounting structure of the shutter array device of this example.
  • optical filtering devices described in Examples 1 to 5 can be implemented, for example, in the form shown in FIG. 11.
  • the mounting structure of the shutter array device of this embodiment is as shown in FIG.
  • the wiring board 400 has a wiring board 401.
  • the wiring 401 is connected to a flexible board 403 different from the wiring board 400 via a bonding wire 402, and is electrically connected to an external control device (not shown) via a connector 404 of the flexible board 403. .
  • the flexible substrate 403 may be a printed wiring board, and instead of the bonding wire 402, the electrodes may be made to face each other and connected using bumps or solder, or may be connected via an anisotropic conductive film. It is.
  • FIG. 12 is a perspective view showing the mounting structure of the shutter array device of this example.
  • the mounting structure of the shutter array device of Example 6 (FIG. 11) is further provided with a quartz glass (protective cover) 405 that covers the shutter array 205.
  • the shutter array 205 can be protected from dust and moisture in the atmosphere.
  • the shutter operates by rotating around a torsion beam using electrostatic force, and when the notch of the shutter collides with the stopper, the shutter This is to stop the process midway through.
  • the stress generated on the torsion beam is smaller than when the shutter is fully opened, reducing the load on the torsion beam, reducing concerns about breakage, and improving reliability.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications.
  • the embodiments described above are described in detail to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and the present invention is not necessarily limited to having all the configurations described.
  • it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment.
  • SYMBOLS 10 Defect observation device, 20, 1003... Dark field microscope (defect detection part), 100, 1016... Image pickup element (sensor), 101, 1015... Imaging lens, 102, 1013... Objective lens, 103, 1010... Laser light source , 104, 1001... Wafer, 105, 1004... Stage, 106, 107, 1102, 1103... Microlens array, 108... Defect, 200, 1101... Shutter array device, 201... Substrate, 203, 204...
  • Shutter support part, 205 ...Shutter array, 210,220,212,222,510...Shutter, 211...Shutter closed state, 213...Gap, 221...Shutter open state, 230,235...Stopper, 231,236...Notch, 232...Torsion beam , 233... Hinge, 234... Contact part, 237... Taper part, 238, 264, 521... Shutter opening, 239... Shutter convex part, 240... Electrode pad, 250, 251, 252... Opening angle, 253... Side wall surface , 282... Inner wall surface (of substrate 201), 300... Light ray, 301, 302... Reflected light, 303... Light, 304...
  • Shutter opening 351, 1011, 1014... Vacuum sealing window, 352, 1012... Mirror, 400 ...Wiring board, 401... Wiring, 402... Bonding wire, 403... Flexible board, 404... Connector, 405... Quartz glass, 500... SOI wafer, 501... Device layer, 502... BOX layer, 503... Handle layer, 520... Opening Pattern, 522... Shutter back surface, 523... Gap, 1002... Scanning electron microscope (SEM), 1005... Vacuum chamber, 1006... Control unit, 1007... Terminal, 1008... Recording device, 1009... Network, 1018... Stage control circuit, 1019... SEM imaging system control circuit, 1020... Image processing circuit, 1021... External input/output interface, 1022... Central processing unit, 1023... Memory, 1024... Bus.
  • SEM scanning electron microscope

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Abstract

暗視野顕微鏡の空間フィルタとして用いられる光フィルタリングデバイスにおいて、シャッタを全開させることなく、所望の開き角でシャッタを制御可能な信頼性の高い光フィルタリングデバイスを提供する。電圧制御により開閉可能なシャッタと、前記シャッタの可動域となるシャッタ開口部を有する基板と、を備え、前記基板は、前記シャッタ開口部の側面に、前記基板の厚み方向に延在して配置され、前記基板の厚み方向の任意の断面が略同形状のストッパを有し、前記シャッタは、切り欠き部を有し、前記シャッタを開いた際に、前記切り欠き部が前記ストッパに当接することを特徴とする。

Description

光フィルタリングデバイス、ＭＥＭＳシャッタ
　本発明は、ＭＥＭＳで構成される光フィルタリングデバイスの構造に係り、特に、暗視野顕微鏡に搭載されるＭＥＭＳシャッタに適用して有効な技術に関する。
　欠陥観察装置は、半導体製造ライン等において半導体の基板であるウエハの表面に生じる各種の欠陥や異物等（以下「欠陥等」という。）のレビュー、分類等を行うための走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等を備えている。
　欠陥観察装置は、光学顕微鏡を更に備えていることが望ましい。欠陥観察装置は、光学顕微鏡を制御し、ウエハ表面の欠陥等を効率よく自動的に検出し、座標アライメントを行う機能を有する。光学顕微鏡により検出した微小な欠陥等については、ＳＥＭを制御することにより、その形状を詳しく観察し、成分分析することができる。光学顕微鏡は、暗視野光学顕微鏡（ＤＦＯＭ：Ｄａｒｋ　Ｆｉｅｌｄ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）として使用可能なものが望ましい。
　また、欠陥観察装置は、ＳＥＭ像、欠陥等の分類データ、元素分析データ等を自動的に出力する機能を有し、出力されたデータから欠陥マップを作成することもできる。さらに、欠陥観察装置は、作成した欠陥マップを元に、欠陥等の観察、分類及び分析を行うこともできる。このため、欠陥観察装置は、レビューＳＥＭとも呼ばれている。また、欠陥レビューＳＥＭ（Ｄｅｆｅｃｔ　Ｒｅｖｉｅｗ－ＳＥＭ）又はウエハ検査ＳＥＭとも呼ばれている。
　欠陥観察装置において、光学顕微鏡とＳＥＭとは共通のステージを有し、このステージに載置したウエハについて、光学顕微鏡で観察し、検出した欠陥等の位置を特定し、その欠陥等をＳＥＭにより観察することができる。例えば、数十μｍの精度を有する欠陥マップに従って、欠陥観察装置の暗視野顕微鏡を用いて数百ｎｍの範囲で欠陥等を探索し、数μｍ以下の精度で欠陥等の位置を特定することができる。
　これにより、光学顕微鏡とＳＥＭとの座標系の乖離を補正し、欠陥観察の成功率を向上させ、高いスループットを維持することができる。また、半導体デバイスの製造工程において、配線の絶縁不良や短絡等の不良の原因になる欠陥等を早期に検出し、その発生源を突き止め、歩留まり低下を防ぐことができる。
　暗視野顕微鏡においては、欠陥等の種類に応じた瞳フィルタが必要であり、多種類の欠陥等に対応する１ｍｍ以下の寸法を有する微小なシャッタが求められている。このようなシャッタを開閉させることにより、多様な空間フィルタを形成することができると考えられる。
　このようなシャッタを使わない従来の暗視野光学系による欠陥検出においては、各種の欠陥散乱光の瞳面における空間特性及び偏光特性を利用して、欠陥と、検出ノイズとなるウエハラフネスとの判別可能性を空間フィルタ及び偏光フィルタにより高めていた。
　欠陥等の種類によって検出に有利な空間フィルタの形状が異なるため、複数種の欠陥の検出感度向上のためには、微小なシャッタをアレイ化したシャッタアレイを用い、シャッタの開閉を個別に切り替える機構と制御するスイッチング回路等が必要である。シャッタ切り替え機構を用いることにより、シャッタの開閉箇所を選択することができ、複数種の空間フィルタを構成することができるからである。
　本技術分野の背景技術として、例えば、特許文献１のような技術がある。特許文献１には「ＳＯＩウェハ上に生成させた光学的に不透明な薄膜にシャッタパターンが２次元状に配列して形成され、該シャッタパターンの下側の部分のＳＯＩウェハが除去されて孔部が形成され前記ＳＯＩウェハの残った部分に動作電極が形成されたシャッタアレイと、表面に電極パターンが形成されて前記シャッタアレイを搭載したガラス基板と、該ガラス基板に形成された電極パターンと前記ＳＯＩウェハの動作電極とに電力を供給する給電部と、を備え、前記給電部から前記電極パターンと前記動作電極とに供給する電力を制御することにより前記２次元状に配列して形成したシャッタパターンを前記孔部に対して開閉動作させ、前記シャッタパターンは端部に突起を有する光学フィルタリングデバイス」が開示されている。
国際公開第２０１２／１０５７０５号
　ところで、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）で構成されるシャッタアレイデバイス（光フィルタリングデバイス）は、一般に、Ｓｉ基板と表面Ｓｉ層の間にＳｉＯ２を挿入したＳＯＩ基板（Silicon On Insulator）を用いて形成されるが、シャッタを全開させた際に、静電気や大気中の水分の影響で、開いたシャッタがＳｉ基板に設けられたシャッタ開口部の壁面に貼り付いてしまい、その後シャッタの開閉制御ができなくなる場合がある。
　上記特許文献１には、上述したようなシャッタのＳｉ基板への貼り付きの問題やその解決方法については何ら触れられていない。
　また、シャッタを全開にした場合には、シャッタを支持する回転可能な梁に発生する応力が高くなり、開閉を繰り返した場合の寿命が短くなる。
　さらに、シャッタ開口部の壁面へのシャッタの貼り付きを防止するために、はじめからシャッタを全開にせず、シャッタ開口部の空間で静止させる制御方法が考えられる。
　しかし、シャッタと基板とに印加された電圧によって静電力で駆動するシャッタにおいては、シャッタと開口部すなわちＳｉ基板との電位差によってシャッタの開き具合が異なるとともに、シャッタが開いてシャッタ開口部の壁面に近づくにつれて、シャッタと開口部に働く電界強度が大きくなって、ある電位差で急激にシャッタが開くプルインが発生するため、シャッタをシャッタ開口部の空間で静止させることは難しい。
　そこで、本発明の目的は、暗視野顕微鏡の空間フィルタとして用いられる光フィルタリングデバイスにおいて、シャッタを全開させることなく、所望の開き角でシャッタを制御可能な信頼性の高い光フィルタリングデバイスを提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明は、電圧制御により開閉可能なシャッタと、前記シャッタの可動域となるシャッタ開口部を有する基板と、を備え、前記基板は、前記シャッタ開口部の側面に、前記基板の厚み方向に延在して配置され、前記基板の厚み方向の任意の断面が略同形状のストッパを有し、前記シャッタは、切り欠き部を有し、前記シャッタを開いた際に、前記切り欠き部が前記ストッパに当接することを特徴とする。
　本発明によれば、暗視野顕微鏡の空間フィルタとして用いられる光フィルタリングデバイスにおいて、シャッタを全開させることなく、所望の開き角でシャッタを制御可能な信頼性の高い光フィルタリングデバイスを実現することができる。
　これにより、シャッタが全開しないため、シャッタ開口部壁面へのシャッタの貼り付きを防止できると共に、シャッタを支持する梁部に発生する応力を小さくすることができ、欠陥検査装置、暗視野顕微鏡、光学式検査装置、レビューＳＥＭの信頼性向上が図れる。
　上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
実施例１に係る欠陥観察装置の概略構成を示す図である。 図１の欠陥観察装置の欠陥検出部である光学顕微鏡の概略構成を示す図である。 シャッタアレイデバイス及びマイクロレンズアレイを示す模式拡大図である。 図３Ａのシャッタアレイデバイスを構成するシャッタが一部を除き閉じた状態を示す模式拡大図である。 図３Ａのシャッタアレイデバイスを構成するシャッタの全てが閉じた状態を示す模式拡大図である。 図３Ａのシャッタアレイデバイスの状態に対応する空間フィルタを示す図である。 図３Ｂのシャッタアレイデバイスの状態に対応する空間フィルタを示す図である。 図３Ｃのシャッタアレイデバイスの状態に対応する空間フィルタを示す図である。 シャッタアレイデバイスの一例（５×５アレイ）を示す斜視図である。 実施例１に係る１個のシャッタアレイを示す斜視図である。 図５Ａのシャッタアレイの上面図である。 図５Ａのシャッタアレイのシャッタが開いた状態を示す斜視図である。 図５Ｃのシャッタアレイの上面図である。 シャッタアレイの電圧印加状態と動作を示す図である。 図６Ａの変形例を示す図である。 図６Ａの変形例を示す図である。 実施例２に係るシャッタアレイを示す上面図である。 実施例３に係るシャッタアレイを示す上面図である。 実施例４に係るシャッタアレイを示す上面図である。 実施例５に係るシャッタアレイ製造プロセスを示す断面図である。 図１０Ａに続く工程を示す断面図である。 図１０Ｂに続く工程を示す断面図である。 図１０Ｃに続く工程を示す断面図である。 実施例６に係るシャッタアレイデバイスの実装構造を示す斜視図である。 実施例７に係るシャッタアレイデバイスの実装構造を示す斜視図である。
　以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。なお、重複する部分についてはその詳細な説明は省略する。
　先ず、図１から図３Ｆを参照して、本発明の適用対象となるレビューＳＥＭ、光学式検査装置、暗視野顕微鏡及び光フィルタリングデバイスについて説明する。なお、本実施例では、暗視野顕微鏡の例として、ウエハ上の欠陥等を観察・検査する欠陥観察装置を用いて説明する。
　図１は、本実施例に係る欠陥観察装置の概略構成を示す図である。図２は、図１の欠陥観察装置の欠陥検出部である光学顕微鏡の概略構成を示す図である。図３Ａから図３Ｃは、シャッタアレイデバイス及びマイクロレンズアレイを示す模式拡大図であり、それぞれシャッタが全て開いた状態（図３Ａ）、シャッタの一部を除き閉じた状態（図３Ｂ）、シャッタが全て閉じた状態（図３Ｃ）を示している。図３Ｄから図３Ｆは、それぞれ図３Ａから図３Ｃに対応する空間フィルタを示す図である。
　図１に示すように、本実施例の欠陥観察装置１０は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）１００２と、欠陥検出部である暗視野顕微鏡１００３と、制御部１００６と、端末１００７と、記録装置１００８と、ネットワーク１００９と、を備えている。
　走査型電子顕微鏡１００２は、ステージ１００４と共に、真空槽１００５内に設置されている。ステージ１００４には、ウエハ１００１が載置されるようになっている。ウエハ１００１は、Ｘ軸及びＹ軸について移動可能なステージ１００４と共に移動させることができる。これにより、ウエハ１００１の任意の表面について、走査型電子顕微鏡１００２及び暗視野顕微鏡１００３による観察が可能となっている。
　暗視野顕微鏡１００３は、レーザー光源１０１０と、対物レンズ１０１３と、結像レンズ１０１５と、撮像素子１０１６と、を備えている。
　対物レンズ１０１３は、真空槽１００５内に設置されている。このため、対物レンズ１０１３を通過した光が撮像素子１０１６に到達するように、真空封止窓１０１４が設けられている。真空封止窓１０１４と結像レンズ１０１５との間には、真空封止窓１０１４側から順に、マイクロレンズアレイ１１０３、シャッタアレイデバイス１１０１及びマイクロレンズアレイ１１０２が設置されている。レーザー光源１０１０から照射された光線は、真空封止窓１０１１を通過し、ミラー１０１２を介してウエハ１００１の上面に照射されるように構成されている。
　ウエハ１００１の上面で反射した光は、対物レンズ１０１３及び真空封止窓１０１４を順に通過し、マイクロレンズアレイ１１０３、シャッタアレイデバイス１１０１及びマイクロレンズアレイ１１０２を順に通過し、結像レンズ１０１５で結像されて、撮像素子１０１６により検出される。
　撮像素子１０１６としては、２次元ＣＣＤセンサ、ラインＣＣＤセンサ、複数のＴＤＩを平行に配置したＴＤＩセンサ群、フォトダイオードアレイ等が用いられる。ここで、ＣＣＤは、Charge-Coupled Deviceの略称である。また、ＴＤＩは、Time Delay Integrationの略称である。
　走査型電子顕微鏡１００２と暗視野顕微鏡１００３とは、正確な距離を保つように固定されている。
　制御部１００６は、ステージ制御回路１０１８と、ＳＥＭ撮像系制御回路１０１９と、画像処理回路１０２０と、外部入出力インターフェース１０２１と、中央演算部１０２２（ＣＰＵ）と、メモリ１０２３と、を有する。
　ステージ制御回路１０１８、ＳＥＭ撮像系制御回路１０１９及び画像処理回路１０２０は、バス１０２４を介して、外部入出力インターフェース１０２１、中央演算部１０２２及びメモリ１０２３と接続されている。
　ステージ制御回路１０１８、ＳＥＭ撮像系制御回路１０１９及び画像処理回路１０２０は、ウエハ１００１の移動、ウエハ１００１の表面の欠陥等の観察やその他の操作をするための回路である。画像処理回路１０２０は、撮像素子１０１６で取得した画像の信号を積算し、データ変換等を行って、欠陥等の種類の判別、その位置及び寸法の特定等を行う。判別、特定等の結果に関する情報は、本明細書においては「欠陥情報」と呼ぶことにする。
　欠陥情報は、記録装置１００８又はメモリ１０２３に入力される。メモリ１０２３は、主として、一時的な保存に用いられる。一方、記録装置１００８は、取得された欠陥情報を蓄積し保管するために用いることができる。
　制御部１００６においては、欠陥情報に基づいて、ステージ制御回路１０１８がステージ１００４を、ＳＥＭ撮像系制御回路１０１９が走査型電子顕微鏡１００２を制御する。そして、制御部１００６においては、暗視野顕微鏡１００３により検出された欠陥等のいくつか又は全てを詳細に観察し、欠陥等の分類、その発生原因の分析等を行う。また、制御部１００６においては、ＳＥＭ像の焦点や出力の制御、分析の制御、走査型電子顕微鏡１００２で得られたデータの解析、暗視野顕微鏡１００３で得られた欠陥等の位置補正等も行う。さらに、制御部１００６においては、端末１００７への表示、ネットワーク１００９経由のデータ転送等も行うことができる。
　端末１００７においては、欠陥等の観察に関する条件設定を行う。また、端末１００７においては、走査型電子顕微鏡１００２、暗視野顕微鏡１００３及びステージ１００４を制御するためのパラメータ設定を行う。また、端末１００７においては、シャッタアレイデバイス１１０１のシャッタ（後述）の開閉動作に関する設定も行う。さらに、端末１００７においては、シャッタを開くときの速度を調整できるようになっている。この場合のシャッタを開く速度は、シャッタに印加する電圧カーブの形状や直線の場合は傾きを調整し、さらに多段階で電圧を印加するシーケンスを設定することができるようになっている。シャッタの開閉状態は、撮像素子１０１６で得られた画像から瞳像に変換した画像を端末１００７で確認でき、さらに、瞳像に変換した画像を見ながら、シャッタアレイデバイス１１０１に印加する電圧の調整を行う方法を採用しても良い。これにより、シャッタに印加する電圧値が大き過ぎることがないようにでき、シャッタ部の絶縁破壊やシャッタの軸部の破損や故障を防止することができる。
　シャッタを支持し回転可能なシャッタの軸部においては、シャッタの開状態における応力に対抗して閉状態に戻ろうとする弾性体としての力が働く。この力と、上記の電圧印加によって発生するシャッタを開こうとする静電力との釣り合いにより、開き角が決定される。よって、上記の電圧の印加カーブを調整することにより、開く速さを調整することができる。また、シャッタの開き角は、印加する電圧値により定められる。
　図２を用いて、図１の欠陥観察装置１０の欠陥検出部である暗視野顕微鏡１００３について詳しく説明する。なお、図２では、暗視野顕微鏡を符号２０で示すなど、図１とは異なる符号で示しているが、各部位の構成及び機能は図１と同様である。
　図２に示すように、本実施例の暗視野顕微鏡２０は、撮像素子（センサ）１００と、結像レンズ１０１と、対物レンズ１０２と、を備えている。結像レンズ１０１と対物レンズ１０２との間には、マイクロレンズアレイ１０６，１０７が設置されている。マイクロレンズアレイ１０６，１０７の間には、シャッタアレイデバイス２００（光フィルタリングデバイス）が設置されている。マイクロレンズアレイ１０６，１０７及びシャッタアレイデバイス２００は、暗視野顕微鏡２０の瞳面の近傍に設置されている。
　対物レンズ１０２は、レーザー光源１０３からウエハ１０４に照射された光線３００がウエハ１０４の表面で反射し、その反射光３０１が入射するように構成されている。対物レンズ１０２を通過した光は、瞳面（フーリエ変換面）及び結像レンズ１０１を通過し、撮像素子１００に到達し、電気的な信号として検出される。なお、レーザー光源１０３から照射される光線３００は、真空封止窓３５１を透過し、ミラー３５２で反射し、ウエハ１０４に照射されるようになっている。
　ウエハ１０４に欠陥１０８が存在する場合は、欠陥１０８に当たった光線３００が反射し、通常と異なる反射光３０１が発生する。この反射光３０１を撮像素子１００により検出し、図１の画像処理回路１０２０により欠陥１０８の像に対応するデータを取得することができる。ステージ１０５を移動することにより、ウエハ１０４の表面に存在する欠陥１０８を見つけることができる。
　図３Ａから図３Ｆを用いて、図１及び図２のシャッタアレイデバイス及びマイクロレンズアレイについて詳しく説明する。
　図３Ａは、シャッタアレイデバイス２００のシャッタ２２０が全て開いた状態を示している。図３Ａにおいては、マイクロレンズアレイ１０６，１０７の間にシャッタアレイデバイス２００が設置されている。シャッタアレイデバイス２００のシャッタ２２０はすべて開となっている。このため、図２に示したように紙面の下方からシャッタアレイデバイス２００を通過する反射光３０２は、シャッタ開口部３０４において収束して焦点を結び、光３０３となる。
　図３Ｂは、シャッタアレイデバイス２００の一部のシャッタ２２０以外が閉じた状態を示している。また、図３Ｃは、シャッタアレイデバイス２００の全てのシャッタ２１０が閉じた状態を示している。このように、複数個のシャッタ（閉）２１０及びシャッタ（開）２２０は、それぞれが独立に開閉可能な構成を有する。
　図３Ｄから図３Ｆは、それぞれ図３Ａから図３Ｃに示す状態に対応する空間フィルタを示したものである。図３Ｄから図３Ｆは、シャッタアレイデバイス２００の上方又は下方から見た図である。
　これらの図において、シャッタ閉状態２１１は黒色で表し、シャッタ開状態２２１は白色で表している。シャッタアレイデバイス２００の画素ごとに個別にＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、複数種の空間フィルタ（空間マスク）を構成することができる。
　なお、図３Ａから図３Ｃにおいては、シャッタアレイデバイス２００のシャッタ２１０，２２０及びマイクロレンズアレイ１０６，１０７のレンズは、３行３列で配置されているが、これは一例であって、必要に応じて、更に大規模なマトリクスを形成しても良い。
　次に、図６Ａから図６Ｃを参照して、上述した本発明が解決しようとする課題について詳しく説明する。図６Ａから図６Ｃは、シャッタアレイデバイス２００の内の１個のシャッタの縦断面図であり、いずれもシャッタの動作を示す図である。図６Ａから図６Ｃには、シャッタアレイの電圧印加状態を模式的に示す電位（＋）と電位（－）を示している。
　図６Ａに示すように、シャッタ２１２にはシャッタ支持部２０３を介して正の電位（Ｖ１）となるように、基板２０１には負の電位または電位０（Ｖ２）となるように、電圧が印加される。これにより生じる電位差により静電力が生じ、シャッタ２１２が開く。なお、Ｖ１とＶ２の電位を逆に設定してもシャッタの動作挙動は同じである。
　本図に示すように、シャッタ２１２の下面が正に帯電し、基板２０１の内壁面２８２が負に帯電する。これにより、シャッタ２１２が軸部（ねじり梁２３２）の周りに回転して、シャッタ開口部２６４を移動し、その結果としてシャッタ開となる。電圧の印加を停止すると、軸部（ねじり梁２３２）の復元力により、シャッタ閉の状態に戻る。
　例えば、Ｖ１が正の電位として＋１０～＋２００Ｖ、Ｖ２が負の電位として－１０～－２００Ｖとなるようにする場合、印加する電圧は、２０～４００Ｖである。シャッタに印加する電圧を大きくすると、印加した電圧に応じてシャッタの開き角２５０は大きくなる。但し、シャッタに印加する電圧は、シャッタ２１２の大きさによっても変わるものであり、本発明が上記の例に限定されるものではない。
　一方、図６Ｂに示すようにシャッタ２１２の開き角２５１がある角度になると、シャッタ２１２と基板２０１との距離が近くなって、距離の二乗に反比例する静電力がシャッタ２１２を支持するねじり梁２３２のシャッタ回転に対する反力よりも大きくなり、シャッタ２１２が一気に全開するプルインが発生し、図６Ｃに示すシャッタ２１２の状態となる。
　図６Ｃに示すように、シャッタ２１２を全開させた際に、静電気や大気中の水分の影響で、開いたシャッタ２１２が基板２０１に設けられたシャッタ開口部２６４の内壁面２８２に貼り付いてしまい、その後シャッタ２１２の開閉制御ができなくなる場合がある。このようなシャッタの貼り付きを防止するためには、シャッタ２１２を全開せずにシャッタ開口部２６４の空間で静止させることが好ましい。シャッタ２１２を途中まで開いて空中静止させる場合、プルインの発生が懸念されるため、本発明では、以下に説明するストッパ構造を提案する。
　次に、図４から図５Ｄを参照して、本実施例の光フィルタリングデバイスについて説明する。図４は、本実施例のシャッタアレイデバイスの一例（５×５アレイ）を示す斜視図である。図５Ａは、本実施例の１個のシャッタアレイを示す斜視図であり、図５Ｂは、その上面図である。図５Ｃは、シャッタが開いた状態を示す斜視図であり、図５Ｄは、その上面図である。なお、図５Ａから図５Ｄでは、電極を省略して示している。
　本実施例の光フィルタリングデバイスは、図４に示すように、２５個のシャッタアレイを縦横にそれぞれ５個ずつ配置する５×５アレイで構成されている。シャッタアレイの各々には、電極パッド２４０が設けられており、電極パッド２４０を介して電圧を印加することで、上述したようにシャッタ２１０の開閉を制御する。
　ここで、本実施例の光フィルタリングデバイスでは、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、シャッタ２２２にヒンジ２３３が設けられており、ヒンジ２３３とシャッタ支持部２０３がねじり梁２３２で接続されている。また、シャッタ開口部２６４の側壁面２５３にストッパ２３０が設けられており、ストッパ２３０は、基板２０１の厚さ方向の断面がほぼ同形状の四角柱で、基板２０１と一体に形成されている。さらに、シャッタ２２２の一部を取り除いて凹んだ状態で、切り欠き部２３１が設けられている。この切り欠き部２３１により、シャッタ２２２は、ヒンジ２３３とねじり梁２３２以外の部分で多角形となる。
　上記のような構成とすることで、図５Ｃ及び図５Ｄに示すように、シャッタ２２２が開いても、切り欠き部２３１がストッパ２３０に当接部２３４で当接し、シャッタ開口部２６４の空間で停止できる。
　これにより、プルインする電圧を印加しても、シャッタ２２２は、全開となることなく、途中で止まる。ストッパ２３０と切り欠き部２３１を設ける位置は、シャッタ２２２が所望の開き角２５１（図６Ｂ参照）で止まるように設定する。
　なお、ストッパ２３０と切り欠き部２３１の当接部２３４は、線接触となり接触領域が小さいため、ストッパ２３０へのシャッタ２２２の貼り付きは発生しない。
　以上説明したように、本実施例の光フィルタリングデバイスは、電圧制御により開閉可能なシャッタ２１０（２２２）と、シャッタ２１０（２２２）の可動域となるシャッタ開口部２６４を有する基板２０１を備えており、基板２０１は、シャッタ開口部２６４の側面に、基板２０１の厚み方向の全体或いは一部に延在して配置され、基板２０１の厚み方向の任意の断面が略同形状のストッパ２３０を有し、シャッタ２１０（２２２）は、切り欠き部２３１を有し、シャッタ２１０（２２２）を開いた際に、切り欠き部２３１がストッパ２３０に当接するように構成されている。
　これにより、暗視野顕微鏡や光学式検査装置の空間フィルタとして用いられる光フィルタリングデバイスにおいて、シャッタを全開させることなく、所望の開き角でシャッタを制御可能な信頼性の高い光フィルタリングデバイスを実現することができる。
　シャッタが全開しないため、シャッタ開口部壁面へのシャッタの貼り付きを防止できると共に、シャッタを支持する梁部に発生する応力が小さくなり、欠陥検査装置、暗視野顕微鏡、光学式検査装置、レビューＳＥＭの信頼性向上が図れる。
　図７を参照して、本発明の実施例２に係る光フィルタリングデバイスについて説明する。図７は、本実施例のシャッタアレイの上面図であり、シャッタが閉じた状態を示している。なお、電極は示していない。
　本実施例では、図７に示すように、ストッパ２３５の上面が半円に近い形状である。すなわち、ストッパ２３５は略半円柱状の形状であり、基板２０１の厚さ方向の断面がほぼ同一の形状である。また、シャッタ２２２は、その一部が切り取られた形状をしており、凹んだ切り欠き部２３６には曲線が設けられている。そのため、シャッタ２２２が開いて切り欠き部２３６がストッパ２３５に当接した際に、接触が点接触となり、図５Ａから図５Ｄで示したストッパ２３０とシャッタ２２２の切り欠き部２３１の線接触よりも接触部が小さく、さらに貼り付きにくくなる。
　ストッパ２３５および切り欠き部２３６は、両方設けるのが好ましいが、どちらか一方でも良い。ストッパ２３５の曲面と切り欠き部２３６の曲線の形状は、円弧に限定することはなく、ストッパと切り欠き部との接触部が小さくなるように設ければ良い。
　例えば、ストッパ２３５は、基板２０１の厚み方向における断面の一部に曲線を有し、切り欠き部２３６は、一部に曲線を有するように構成することも可能である。
　図８を参照して、本発明の実施例３に係る光フィルタリングデバイスについて説明する。図８は、本実施例のシャッタアレイの上面図であり、シャッタが閉じた状態を示している。なお、電極は示していない。
　本実施例では、図８に示すように、ストッパ２３０の切り欠き部２３１が当接する面にテーパ部２３７を設けている。
　本実施例のように、テーパ部２３７を設けたストッパ２３０とすることで、シャッタ２２２の切り欠き部２３１との接触部が小さくなり、貼り付きを防止することができる。
　また、テーパはストッパ２３０側ではなく、シャッタ２２２の一部を切り取った凹んだ切り欠き部側に設けても良い。
　図９を参照して、本発明の実施例４に係る光フィルタリングデバイスについて説明する。図９は、本実施例のシャッタアレイの上面図であり、シャッタが閉じた状態を示している。なお、電極は示していない。
　本実施例では、図９に示すように、ストッパ２３０がシャッタ支持部２０４の隅部に設けられて一体となっている。すなわち、シャッタ２２２の周囲のシャッタ支持部２０４の一部を取り除いて凹んだ状態で、シャッタ開口部２３８が多角形となっている。シャッタ２２２は、可動方向と垂直な方向、すなわちシャッタ開口の側面側にシャッタ凸部２３９分の範囲で広がっている。そのため、シャッタ２２２は多角形となっている。
　実施例１（図５Ａから図５Ｄ）との違いは、シャッタ２２２がシャッタ支持部２０４の方向にはみ出しているところで、シャッタ支持部２０４の幅が狭くなっている。
　なお、ストッパ２３０及び切り欠き部２３１に、実施例２（図７）のように、曲面部や曲線部を設けても良く、或いは、実施例３（図８）のように、テーパ部を設けても良い。
　以上説明したように、本実施例の光フィルタリングデバイスでは、ストッパ２３０は、シャッタ支持部２０４の内側の隅部に設けられており、シャッタ２２２は、切り欠き部２３１に連接し、基板２０１の厚み方向と垂直な方向に突出する幅広部を有するように構成されている。
　本実施例のように、シャッタ開口部２３８の側壁面にストッパ２３０を設け、シャッタ２２２に切り欠き部２３１を設けることで、シャッタ２２２を全開せずに途中で止めることができ、貼り付きを防止することができる。
　図１０Ａから図１０Ｄを参照して、本発明の実施例５に係る光フィルタリングデバイスの製造プロセスについて説明する。図１０Ａから図１０Ｄは、光フィルタリングデバイス（シャッタアレイデバイス）の内の１個のシャッタを加工する際の各工程における縦断面を示している。
　本実施例では、図１０Ａに示すように、ＳＯＩウエハ５００を使用する。ＳＯＩウエハ５００は、デバイス層５０１、ＢＯＸ（Buried Oxide）層５０２、及びハンドル層５０３の３層構造で、それぞれの厚みは０．１μｍ～１０μｍ、０．１μｍ～１０μｍ、及び３０μｍ～１０００μｍ程度である。
　先ず、デバイス層５０１にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ法でシャッタ５１０（２２２）の形状をパターンニングした後、図１０Ｂに示すように、エッチングでシャッタ５１０（２２２）の形状を加工する。この際、デバイス層５０１に開口パターン５２０が形成される。その後フォトレジストは除去する。
　次に、ハンドル層５０３にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ法でシャッタ開口部５２１のパターンを形成した後、図１０Ｃに示すように、ＢＯＸ層５０２までエッチングしてシャッタ開口部５２１を形成する。その後、レジストは除去する。
　最後に、図１０Ｄに示すように、シャッタ開口部５２１に露出しているＢＯＸ層５０２をエッチングで除去し、シャッタ裏面５２２を露出する。この工程で、シャッタ５１０（２２２）は、ねじり梁２３２と接続する部分を除いてシャッタ支持部２０３から分離され（図５Ｂ参照）、隙間５２３が形成される。
　本実施例のように、ＳＯＩウエハ５００を両面から加工することで、シャッタを形成することができる。
　なお、上記で説明したエッチングには、ドライエッチングまたはウェットエッチングのいずれを用いても良い。
　また、図１０Ａから図１０Ｄは１個のシャッタについて加工工程を示しているが、シャッタがアレイ状に複数配列されたシャッタアレイでは、各シャッタが同時に加工される。
　図１１を参照して、本発明の実施例６に係るシャッタアレイデバイスの実装構造について説明する。図１１は、本実施例のシャッタアレイデバイスの実装構造を示す斜視図である。
　実施例１から実施例５で説明した光フィルタリングデバイスは、例えば、図１１に示すような形態で実装することができる。
　本実施例のシャッタアレイデバイスの実装構造は、図１１に示すように、シャッタをアレイ化したシャッタアレイ２０５と、シャッタアレイ２０５を搭載し、シャッタアレイ２０５の各シャッタを開閉する電圧を供給する配線４０１を有する配線基板４００を備えて構成されている。
　配線４０１は、ボンディングワイヤ４０２を介して、配線基板４００とは異なるフレキシブル基板４０３に接続され、フレキシブル基板４０３のコネクタ４０４を介して、外部の制御装置（図示せず）へ電気的に接続される。
　本実施例のような実装構造とすることで、外部の制御装置から供給される電圧を各シャッタアレイの電極パッド２４０（図４参照）へ印加し、シャッタ２１０の開閉を制御することができる。
　なお、フレキシブル基板４０３は、プリント配線板でも良く、また、ボンディングワイヤ４０２の代わりに電極同士を対向させてバンプやはんだを用いで接続する方法や異方性導電膜を介して接続することも可能である。
　図１２を参照して、本発明の実施例７に係るシャッタアレイデバイスの実装構造について説明する。図１２は、本実施例のシャッタアレイデバイスの実装構造を示す斜視図である。
　本実施例では、実施例６（図１１）のシャッタアレイデバイスの実装構造に、さらにシャッタアレイ２０５を覆う石英ガラス（保護カバー）４０５を備えている。
　例えば、接着材による接着や他の接合手段による接合により石英ガラス４０５をシャッタアレイ２０５の上面に貼り付けて封止することで、シャッタアレイ２０５をゴミや大気中の水分から保護することができる。
　上記の各実施例で説明した光フィルタリングデバイス（シャッタアレイデバイス）は、シャッタが静電力でねじり梁を軸に回転して稼働するもので、シャッタの切り欠き部がストッパに衝突することで、シャッタを途中で止めるものである。シャッタを途中で止めることで、全開にするよりもねじり梁に発生する応力は小さくなり、ねじり梁にかかる負荷が低減し、破損の懸念を低下させて信頼性を向上することができる。
　一方、シャッタの切り欠き部がストッパに衝突することによる衝撃でシャッタが破損することを防止するために、電圧を印加するときの電圧値カーブ、例えばサインカーブや台形カーブ等任意の電圧カーブを設定し、シャッタの切り欠き部がストッパに接触する直前にスピードを遅くすることで、衝突によるシャッタの破損を防止することができる。
　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　１０…欠陥観察装置、２０，１００３…暗視野顕微鏡（欠陥検出部）、１００，１０１６…撮像素子（センサ）、１０１，１０１５…結像レンズ、１０２，１０１３…対物レンズ、１０３，１０１０…レーザー光源、１０４，１００１…ウエハ、１０５，１００４…ステージ、１０６，１０７，１１０２，１１０３…マイクロレンズアレイ、１０８…欠陥、２００，１１０１…シャッタアレイデバイス、２０１…基板、２０３，２０４…シャッタ支持部、２０５…シャッタアレイ、２１０，２２０，２１２，２２２，５１０…シャッタ、２１１…シャッタ閉状態、２１３…間隙、２２１…シャッタ開状態、２３０，２３５…ストッパ、２３１，２３６…切り欠き部、２３２…ねじり梁、２３３…ヒンジ、２３４…当接部、２３７…テーパ部、２３８，２６４，５２１…シャッタ開口部、２３９…シャッタ凸部、２４０…電極パッド、２５０，２５１，２５２…開き角、２５３…側壁面、２８２…（基板２０１の）内壁面、３００…光線、３０１，３０２…反射光、３０３…光、３０４…シャッタ開口部、３５１，１０１１，１０１４…真空封止窓、３５２，１０１２…ミラー、４００…配線基板、４０１…配線、４０２…ボンディングワイヤ、４０３…フレキシブル基板、４０４…コネクタ、４０５…石英ガラス、５００…ＳＯＩウエハ、５０１…デバイス層、５０２…ＢＯＸ層、５０３…ハンドル層、５２０…開口パターン、５２２…シャッタ裏面、５２３…隙間、１００２…走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、１００５…真空槽、１００６…制御部、１００７…端末、１００８…記録装置、１００９…ネットワーク、１０１８…ステージ制御回路、１０１９…ＳＥＭ撮像系制御回路、１０２０…画像処理回路、１０２１…外部入出力インターフェース、１０２２…中央演算部、１０２３…メモリ、１０２４…バス。

Claims (10)

  1. 　電圧制御により開閉可能なシャッタと、
    　前記シャッタの可動域となるシャッタ開口部を有する基板と、を備え、
    　前記基板は、前記シャッタ開口部の側面に、前記基板の厚み方向に延在して配置され、前記基板の厚み方向の任意の断面が略同形状のストッパを有し、
    　前記シャッタは、切り欠き部を有し、
    　前記シャッタを開いた際に、前記切り欠き部が前記ストッパに当接することを特徴とする光フィルタリングデバイス。
  2. 　請求項１に記載の光フィルタリングデバイスであって、
    　前記ストッパは、略半円柱状の形状であることを特徴とする光フィルタリングデバイス。
  3. 　請求項１に記載の光フィルタリングデバイスであって、
    　前記切り欠き部の一部に曲線を有することを特徴とする光フィルタリングデバイス。
  4. 　請求項１に記載の光フィルタリングデバイスであって、
    　前記ストッパは、前記基板の厚み方向における断面の一部に曲線を有し、
    　前記切り欠き部は、一部に曲線を有することを特徴とする光フィルタリングデバイス。
  5. 　請求項１に記載の光フィルタリングデバイスであって、
    　前記ストッパは、前記切り欠き部との当接部にテーパを有することを特徴とする光フィルタリングデバイス。
  6. 　請求項１に記載の光フィルタリングデバイスであって、
    　前記シャッタを回転動作させる軸となるねじり梁と、
    　前記シャッタの周囲に設けられ、前記ねじり梁と連接して前記シャッタを支持するシャッタ支持部と、
    　を有することを特徴とする光フィルタリングデバイス。
  7. 　請求項６に記載の光フィルタリングデバイスであって、
    　前記ストッパは、前記シャッタ支持部の内側の隅部に設けられており、
    　前記シャッタは、前記切り欠き部に連接し、前記基板の厚み方向と垂直な方向に突出する幅広部を有することを特徴とする光フィルタリングデバイス。
  8. 　請求項１に記載の光フィルタリングデバイスであって、
    　前記シャッタをアレイ化したシャッタアレイと、
    　前記シャッタアレイを搭載し、前記シャッタアレイの各シャッタを開閉する電圧を供給する配線を有する配線基板と、
    　前記シャッタアレイを覆う保護カバーと、
    　を備えることを特徴とする光フィルタリングデバイス。
  9. 　請求項１に記載の光フィルタリングデバイスであって、
    　光学式検査装置、暗視野光学顕微鏡、欠陥検査装置、レビューＳＥＭのいずれかに搭載されることを特徴とする光フィルタリングデバイス。
  10. 　電圧制御により開閉可能なシャッタと、
    　前記シャッタの可動域となるシャッタ開口部を有する基板と、を備え、
    　前記基板は、前記シャッタ開口部の側面に、前記基板の厚み方向に延在して配置され、前記基板の厚み方向の任意の断面が略同形状のストッパを有し、
    　前記シャッタは、切り欠き部を有し、
    　前記シャッタを開いた際に、前記切り欠き部が前記ストッパに当接することを特徴とするＭＥＭＳシャッタ。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH116968A (ja) * 1997-06-17 1999-01-12 Brother Ind Ltd 光制御装置
JPH11212000A (ja) * 1998-01-26 1999-08-06 Nikon Corp 光シャッタ及びその製造方法
JP2000089138A (ja) * 1998-09-07 2000-03-31 Nikon Corp 光変調素子とそのパッケージとその制御方法と光量圧縮装置と撮像装置
WO2021192017A1 (ja) * 2020-03-24 2021-09-30 株式会社日立ハイテク 光フィルタリングデバイス、光学顕微鏡及び欠陥観察装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH116968A (ja) * 1997-06-17 1999-01-12 Brother Ind Ltd 光制御装置
JPH11212000A (ja) * 1998-01-26 1999-08-06 Nikon Corp 光シャッタ及びその製造方法
JP2000089138A (ja) * 1998-09-07 2000-03-31 Nikon Corp 光変調素子とそのパッケージとその制御方法と光量圧縮装置と撮像装置
WO2021192017A1 (ja) * 2020-03-24 2021-09-30 株式会社日立ハイテク 光フィルタリングデバイス、光学顕微鏡及び欠陥観察装置

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