(57)【要約】【課題】光学部材の曇りに起因する光学性能の低下を抑制することができるようにする。【解決手段】光源部１１は、紫外線から可視光線までの波長範囲にわたる光を放射し、紫外線カットフィルタ１２ａは、光源部１１から放射された光のうちの可視光線の波長の光を抽出する場合において、紫外線の波長以外の光を透過させ、波長選択フィルタユニット１４は、紫外線カットフィルタ１２ａを透過した紫外線の波長以外の光のうち、所望の波長の光を選択し、ファイバ１６によって出力する。本発明は、例えば、半導体ウェハの表面欠陥を検査する検査装置の照明装置に適用できる。【選択図】図１
2010251142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線及び該紫外線よりも波長の長い光を放射する光源と、
前記光源から放射された光のうちの前記紫外線よりも長い波長の光を前記紫外線と分離して抽出する光学部材と、
前記光学部材よりも後側の光路に配置され、前記光学部材を透過した光のうちの所望の波長の光を選択する波長選択手段と、
選択された前記所望の波長の光を出力する出力手段と
を備えることを特徴とする光照射装置。
【請求項２】
前記光学部材は、前記光源から放射された光のうちの前記紫外線の波長の光を抽出する場合においては前記光路から外れる
ことを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
【請求項３】
前記光学部材の前記光源側の面の表面には、光触媒が塗布されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光照射装置。
【請求項４】
前記光学部材は、380nmないし400nmの範囲内の所定の波長よりも短い波長の光を透過しない
ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の光照射装置。
【請求項５】
半導体ウェハの表面欠陥を検査する検査装置において、
請求項１から４の何れか一項に記載の光照射装置と、
前記光照射装置から出力された前記所望の波長の光が照射された前記半導体ウェハの表面の像を撮像する撮像手段と、
撮像により得られた画像データを用いて、前記半導体ウェハの表面欠陥を検査する検査手段と
を備えることを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光照射装置及び検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハの表面欠陥を検査する検査装置の照明装置として、紫外線から可視光線までの波長範囲にわたる光を放射する光源を備える光照射装置が使用されている。これらの波長範囲にわたる光を発する光照射装置においては、例えば、光源の直後に配置されたダイクロイックミラー等の分離手段によって、紫外線と可視光線との光路が分離される。
【０００３】
また、光源から放射された光に含まれる紫外線によって、浮遊している曇りの原因となる物質が活性化し光学部材の表面に付着すると、その表面が曇ってしまい、反射率や透過率が低下するなどの光学性能が低下することが知られている。
【０００４】
特許文献１には、このような曇りによる光学性能の低下を防ぐ技術として、光学部材を石英ガラスで密閉化する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３０３０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した紫外線と可視光線との光路を分離する分離手段を配置した場合、可視光線側の光路には紫外線が照射されることはないが、可視光線の波長だけを抽出したい場合であっても、上記のダイクロイックミラーには必ず紫外線が照射されるため、その表面には曇りが発生し、光学性能の低下を招く恐れがある。
【０００７】
また、特許文献１に開示されている技術であると、密閉化により内部の光学部材の曇りを低減させることはできるものの、曇りの進行を完全に抑えることはできず、さらに、密閉化された部分の外側の紫外線が照射される部分が曇る可能性がある。
【０００８】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、紫外線の影響で生じる光学部材の曇りを低減させることにより、光学部材の曇りに起因する光学性能の低下を抑制することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の光照射装置は、紫外線及び該紫外線よりも波長の長い光を放射する光源と、前記光源から放射された光のうちの前記紫外線よりも長い波長の光を前記紫外線と分離して抽出する光学部材と、前記光学部材よりも後側の光路に配置され、前記光学部材を透過した光のうちの所望の波長の光を選択する波長選択手段と、選択された前記所望の波長の光を出力する出力手段とを備える。
【００１０】
本発明の検査装置は、ウェハの表面欠陥を検査する検査装置において、上記の光照射装置と、前記光照射装置から出力された前記所望の波長の光が照射された前記ウェハの表面の像を撮像する撮像手段と、撮像により得られた画像データを用いて、前記ウェハの表面欠陥を検査する検査手段とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光学部材の曇りに起因する光学性能の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用した光照射装置の一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】紫外線カットフィルタの詳細な構成を示す図である。
【図３】本発明を適用した検査装置の一実施の形態の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
図１は、本発明を適用した光照射装置の一実施の形態の構成を示す図である。
【００１５】
図１に示すように、光照射装置１は、光源部１１、紫外線／可視光線カットフィルタユニット１２、リレーレンズ１３、波長選択フィルタユニット１４、インプットレンズ１５、及びファイバ１６を含むようにして構成される。
【００１６】
光源部１１内には、光源としてのランプ２１と、ランプ２１から放射された光を反射させる楕円鏡２２と、楕円鏡２２からの光を反射させる反射鏡２３とが配置される。
【００１７】
ランプ２１は、紫外線から可視光線までの波長範囲内の光を放射する光源である。ランプ２１としては、例えばDeep UVランプ（深紫外ランプ）や、水銀ランプ等のキセノンランプをベースに水銀などの金属蒸気を封入したものを使用することができる。
【００１８】
楕円鏡２２は、ランプ２１から放射された光であって、その内面に沿って形成された反射面により反射した光が、所定の位置で焦点を結ぶ集光機能を有し、全体として略釣鐘状に形成される。
【００１９】
反射鏡２３は、楕円鏡２２により反射された光を、さらに反射させて光源部１１の外側に配置された紫外線／可視光線カットフィルタユニット１２へ導くものであり、例えばダイクロイックミラーやバンドパスフィルタ等の光学素子から構成される。なお、反射鏡２３には、楕円鏡２２により反射した光に含まれる紫外線があたることになるが、その光の径は、反射鏡２３の後に配置されている光学部材に入射する光の径と比べて相対的に大きいため、反射鏡２３における上述した紫外線の影響はごく限られたものとなる。
【００２０】
反射鏡２３により光源部１１の外に導かれた光は、紫外線／可視光線カットフィルタユニット１２に到達する。この光は、光源部１１内のランプ２１から放射された光を、単に楕円鏡２２と反射鏡２３により反射したものであるため、紫外線から可視光線までの範囲の波長を含んだものとなる。
【００２１】
紫外線／可視光線カットフィルタユニット１２は、光源部１１と波長選択フィルタユニット１４との間の、より光源部１１に近い位置に配置される。紫外線／可視光線カットフィルタユニット１２には、図不示の切り替え駆動機構を有した円盤（ターレット）が設けられており、その円盤に設けられた紫外線カットフィルタ１２ａと、可視光線カットフィルタ１２ｂとを、円盤の回転により切り替えて使用する。なお、紫外線カットフィルタ１２ａと、可視光線カットフィルタ１２ｂとを切り替え可能な手段であれば、円盤の回転による手段に限らず、他の手段を用いることも可能である。
【００２２】
紫外線カットフィルタ１２ａは、400nm以下の波長の光である紫外線を吸収し、紫外線よりも長い波長の光を透過させる光学部材である。ただし、例えば、可視光線として380nmまでの波長を使用する場合には、紫外線カットフィルタ１２ａは、380nmよりも長い波長の光を透過するようにすればよい。つまり、紫外線カットフィルタ１２ａを透過させる波長を常に一定にして使用する場合だけでなく、可視光線として使用する波長の境界に幅を持たせたい場合も考えられるため、紫外線カットフィルタ１２ａを透過させる波長の境界を、380nm〜400nmの範囲内で若干の余裕を持って設定できるようにする。要するに、紫外線カットフィルタ１２ａによって、380nm〜400nmの範囲内の所定の波長よりも短い紫外線の波長域の光を透過させないようにしている。
【００２３】
また、図２に示すように、紫外線カットフィルタ１２ａにおいては、光源側の面の表面（図中の矢印Ａで示される面）には、光触媒３１が塗布され、それに対向する側の面の表面には、紫外線を吸収するための紫外線カットコート３２が塗布されている。
【００２４】
この光触媒３１は、光を照射することにより触媒作用を有する触媒であり、代表的なものとしては、酸化チタン（ＴｉＯ2）がある。すなわち、紫外線カットフィルタ１２ａには、紫外線が照射されるため、汚染物質と反応した硫酸アンモニウム（（ＮＨ4）2ＳＯ4）や、有機物の付着が生じる。ところが、紫外線カットフィルタ１２ａには、光触媒３１が塗布されているので、紫外線カットフィルタ１２ａの光源側の面（光触媒３１が塗布された側の面）に付着したそれらの物質は、紫外線によって励起された光触媒３１の酸化反応により直ちに自然分解される。
【００２５】
この光触媒作用により、曇りの原因となる物質が紫外線カットフィルタ１２ａに付着したとしても、光触媒３１により分解されるため、紫外線カットフィルタ１２ａの曇りの発生を抑止することができる。
【００２６】
なお、光触媒３１は、紫外線カットフィルタ１２ａの光源側の面の表面に、例えば、薄膜状や粒状に塗布される。光触媒３１を粒状に塗布した場合には、その粒子により光が散乱することも考えられるが、後段に設けられたファイバ１６による照明ムラを均一化させる機能により、それらの散乱を防止できる。
【００２７】
一方、可視光線カットフィルタ１２ｂは、可視光線を吸収し、可視光線よりも短い波長の光を透過させる光学部材である。
【００２８】
すなわち、紫外線／可視光線カットフィルタユニット１２においては、光源部１１から放射された光のうちの可視光線の波長の光を抽出し利用する場合には、紫外線カットフィルタ１２ａが光路に配置され、光源部１１からの光に含まれる紫外線がカットされ、紫外線よりも波長の長い可視光線が透過される。それに対して、光源部１１から放射された光のうちの紫外線の波長の光を抽出し使用する場合には、紫外線カットフィルタ１２ａが光路から外れて、可視光線カットフィルタ１２ｂが光路に配置され、光源部１１からの光に含まれる可視光線がカットされ、可視光線よりも波長の短い紫外線が透過される。
【００２９】
紫外線／可視光線カットフィルタユニット１２に設けられたフィルタを通過した光束は、リレーレンズ１３により平行光束となり、波長選択フィルタユニット１４に入射する。
【００３０】
波長選択フィルタユニット１４には、不図示の切り替え駆動機構を有した円盤（ターレット）が設けられており、その円盤に設けられた複数の種類のフィルタ（可視系波長選択フィルタ１４ａ、紫外線波長選択フィルタ１４ｂ）を、円盤の回転により切り替えて使用する。
【００３１】
すなわち、波長選択フィルタユニット１４においては、光源部１１から放射された光のうちの可視光線の波長の光を抽出し利用する場合には、可視系波長選択フィルタ１４ａが光路に配置され、上述した紫外線カットフィルタ１２ａにより透過された可視光線から所望の波長の光が選択される。それに対して、光源部１１から放射された光のうちの紫外線の波長の光を抽出し使用する場合には、紫外線波長選択フィルタ１４ｂが光路に配置され、上述した可視光線カットフィルタ１２ｂにより透過された紫外線から所望の波長の光が選択される。
【００３２】
なお、可視系波長選択フィルタ１４ａと、紫外線波長選択フィルタ１４ｂとしては、例えば、ｇ線（波長436nm）、ｉ線（波長365nm）等の特定の波長の光だけを透過させる干渉フィルタ、特定の波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタ、あるいは、所定の波長より長い波長の光だけを透過させるシャープカットフィルタ等の各種のフィルタが用いられる。
【００３３】
波長選択フィルタユニット１４のフィルタを通過した光束は、インプットレンズ１５により集束され、ファイバ１６の一端１６ａに導入される。そして、ファイバ１６の他端（後述する図３の他端１６ｂ）から照射された光は、この光を照明として利用する装置内に導かれる。
【００３４】
以上のようにして、光照射装置１は構成される。
【００３５】
次に、図３を参照して、図１の光照射装置１を有する検査装置の一実施の形態の構成について説明する。
【００３６】
図３に示すように、検査装置２は、半導体のウェハ１００の表面欠陥を検査する装置であって、その内部に設けられる照明光学系として、図１の光照射装置１を有している。
【００３７】
また、図３の検査装置２を構成する要素のうち、光源部１１ないしファイバ１６は、図１の光照射装置１を構成する光源部１１ないしファイバ１６に対応している。なお、図１には、説明の簡略化のため、ニュートラルデンシティフィルタ１７（以下、ＮＤフィルタ１７という）を図示しなかったが、実際には、このＮＤフィルタ１７が、図３に示すように、透過光量を調整する目的で、波長選択フィルタユニット１４と、インプットレンズ１５との間に配置される。
【００３８】
検査装置２は、ウェハ１００を載置保持するホルダ５を有し、不図示の搬送装置によって搬送されてくるウェハ１００を、ホルダ５の上に載置させるとともに、真空吸着により固定保持する。ホルダ５は、このように固定保持したウェハ１００の表面に垂直な軸を中心として回転可能あって、かつウェハ１００の表面を通る軸を中心としてチルト可能に構成されている。
【００３９】
この検査装置２はさらに、ホルダ５に固定保持されたウェハ１００の表面に検査用照明光を照射する照明光学系と、検査用照明光の照射を受けたときのウェハ１００からの反射光、回折光等を集光する集光光学系と、集光光学系により集光された光を受けてウェハ１００の表面の像を検出するCCDカメラ等を有する。
【００４０】
照明光学系は、図１の光照射装置１に相当するものであり、光源部１１と、この光源部１１から放射される光から紫外線又は可視光線をカットする紫外線／可視光線カットフィルタユニット１２と、カットされた光を集光するリレーレンズ１３と、リレーレンズ１３により平行光束となった光から所望の波長の光のみを透過させて波長選択を行う波長選択フィルタユニット１４と、調光を行うＮＤフィルタ１７とから構成される。
【００４１】
例えば、検査装置２において、ｇ線（波長436nm）による検査（可視光検査）が行われる場合、紫外線／可視光線カットフィルタユニット１２では、紫外線カットフィルタ１２ａが光路に配置され、波長選択フィルタユニット１４では、可視系波長選択フィルタ１４ａとしてのｇ線波長選択フィルタが光路に配置される。
【００４２】
これにより、リレーレンズ１３以降の照明光学系には、紫外線カットフィルタ１２ａにより紫外線が吸収され、紫外線が照射されないため、後段の各種のレンズには曇りが生ずることはない。また、このとき、紫外線カットフィルタ１２ａには、紫外線が照射されるため、曇りの原因となる物質が紫外線カットフィルタ１２ａに付着することになるが、その表面に塗布された光触媒３１により、紫外線カットフィルタ１２ａに付着した物質は、直ちに自然分解されることになる。
【００４３】
このように、光源から放射された光のうちの可視光線の波長の光を抽出する場合において、紫外線の影響で生じる光学部材の曇りを低減させることができるので、光学部材の曇りに起因する光学性能の低下を抑制することが可能となる。
【００４４】
また、照明光学系は、これらのフィルタ１４，１７を透過した光を集束させるインプットレンズ１５を有し、インプットレンズ１５により集束された光がファイバ１６の一端１６ａに導入される。
【００４５】
照明光学系はさらに、ファイバ１６の他端１６ｂから照射される発散光を受ける照明系凹面鏡１８を有しており、照明系凹面鏡１８からほぼその焦点距離だけ離れた位置に、ファイバ１６の他端１６ｂが配設されている。このため、ファイバ１６の一端１６ａに導入されて他端１６ｂから照明系凹面鏡１８に発散照射された照明光は、照明系凹面鏡１８によって平行光束となって、ホルダ５に保持されたウェハ１００の表面に照射される。
【００４６】
このとき、ウェハ１００の表面に照射される照明光は、ウェハ１００の表面と垂直な軸に対して所定の角度を有して照射され、ウェハ１００からの光が所定の角度を有して出射される。そして、ウェハ１００の表面からの出射光（ここでは回折光を用いる）は、集光光学系により集光される。
【００４７】
この集光光学系は、ウェハ１００の表面と垂直な軸に対して所定の角度を有した方向に対向して配置された集光系凹面鏡４１と、この集光系凹面鏡４１の集光位置に配設された絞り４２と、この絞り４２の後側に配設された結像レンズ４３とから構成される。
【００４８】
結像レンズ４３の後側には、CCDカメラ５２が配設されている。集光系凹面鏡４１により集光されるとともに、絞り４２によって絞られた出射光（ｎ次の回折光）は、結像レンズ４３によってCCDカメラ５２のCCD撮像素子５２ａに結像される。この結果、ウェハ１００の表面の回折像がCCD撮像素子５２ａに形成される。CCD撮像素子５２ａは、その受光面に形成されたウェハ表面の像を光電変換して画像信号を生成し、画像処理部５１に供給する。
【００４９】
画像処理部５１は、CCDカメラ５２から供給される画像信号に対し、所定の画像処理を施すことにより、ウェハ１００の表面に対応する画像データを生成する。そして、画像処理部５１においては、CCDカメラ５２からの画像信号により得られるウェハ１００の表面の画像と、予め記憶されている良品のウェハ１００の表面の画像（検査基準画像）とのパターンマッチングを行ったり、予め学習させておいた検査基準画像の特徴との相違点の有無の検査が行われる。検査対象となるウェハ１００にデフォーカスによる膜厚ムラ、パターン形状の異常、キズ等の欠陥が存在する部分には、例えば検査基準画像との明暗差や特徴の相違が検出されるため、欠陥が存在することが検出される。
【００５０】
以上のように、図１の光照射装置１は、図３の検査装置２の照明光学系として用いることができる。
【００５１】
なお、本実施の形態においては、光照射装置１を、半導体ウェハを検査する検査装置２の照明光学系に用いる例について説明したが、例えば、ｉ線や可視光線を使用する液晶やＩＣ等の半導体露光装置の照明光学系として用いることも可能である。
【００５２】
このように、本発明によれば、光源部１１と波長選択フィルタユニット１４との間に、光源側の面の表面に光触媒３１が塗布された紫外線カットフィルタ１２ａを配置することにより、紫外線から可視光線までの波長範囲にわたる光を放射する光源部１１からの放射光のうち、可視光線の波長の光を抽出する場合において、紫外線カットフィルタ１２ａ以降の光学部材には、紫外線が照射されないため、光学部材のダメージを低減できるとともに、紫外線カットフィルタ１２ａに曇りの原因となる物質が付着しても、照射された紫外線による光触媒３１の酸化反応により曇りの原因となる物質が分解される。そのため、可視光検査時等の可視光線を利用する際に、紫外線の影響で生じる曇りを低減し、紫外線による光学部材のダメージを大きく低減することが可能となる。
【００５３】
また、上記の通り、従来では、光源部の直後の光路に、ダイクロイックミラー等の分離手段を設けることで、紫外線と可視光線の光路を分離していたが、本実施の形態の構成を採用することで、それらの光路が一本化されることになる。
【００５４】
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１  光照射装置，  ２  検査装置，  １１  光源部，  １２  紫外線／可視光線カットフィルタユニット，  １２ａ  紫外線カットフィルタ，  １２ｂ  可視光線カットフィルタ，  １３  リレーレンズ，  １４  波長選択フィルタユニット，  １４ａ  可視系波長選択フィルタ，  １４ｂ  紫外線波長選択フィルタ，  １５  インプットレンズ，  １６  ファイバ，  １７  ＮＤフィルタ，  １８  照明系凹面鏡，  ２１  ランプ，  ２２  楕円鏡，  ２３  反射鏡，  ３１  光触媒，  ３２  紫外線カットコート，  ４１  集光系凹面鏡，  ４２  絞り，  ４３  結像レンズ，  ５１  画像処理部，  ５２  CCDカメラ，  ５２ａ  CCD撮像素子，  １００  ウェハ
【図１】
2010251142.tif 000003
【図２】
2010251142.tif 000004
【図３】
2010251142.tif 000005