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発明の名称 ビーム分割装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−97042
公開日 平成6年(1994)4月8日
出願番号 特願平4−247604
出願日 平成4年(1992)9月17日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 浅井 枢容 / 船津 隆一 / 藤井 憲 / 中山 保彦
要約 目的
ウエハ表面の高さを計測する干渉光学系の、参照光,測定光にビームを分割する系において、角度精度の高い2本の分割ビームを供給すること。

構成
上記の干渉光学系の、特にビーム分割光学系において、2つのビーム出射面に一体のガラス板を張り付け、出射面が目的の面を有するように構成する。
特許請求の範囲
【請求項1】入射ビームを光軸がぼぼ平行で隣接する2本以上のビームに分割するビーム分割プリズムにおいて、それぞれのビームの出射面に一枚の平行板ガラスを、ガラスとほぼ同じ屈折率を有する充填材を介して固定したビーム分割プリズムを用いることを特徴とするビーム分割装置。
【請求項2】請求項1のビーム分割装置を用いて、参照光,測定光を分割する事を特徴とする干渉光学系。
【請求項3】請求項1のビーム分割装置を用いて、複数軸の測定を可能とするようビームを分割する事を特徴とする測定光学系。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は各種の光学計測装置に係り、特に光軸間の角度精度の高い複数のビームを必要とする検出光学系や干渉光学系に関する。
【0002】
【従来の技術】特開平2−64155号公報に示されている公知例は、ウエハ表面の高さと傾きを、可干渉光源より出射した光を平行な測定光とし、ウエハ表面上に斜めから照射し得られる反射光と、上記光源から出射した光を分離して作った参照光をパターン検出器上で互いに所望の角度をつけて入射させ得られる干渉縞を検出する。この干渉縞ピッチと位相の変化からウエハ表面の傾きと高さの変化を求めるものである。この検出光学系の中で測定光と参照光を分離する光学系および、2つの計測軸用にビームを分割する事が必要とされているが、このためビーム分割プリズムとビームベンダとの組み合わせ、または両者を一体化した光学部品より構成され、複数のビームを作りだしている。
【0003】図1は上記の従来技術で用いられている分離プリズムの構造を示す。ひし形プリズム1と三角プリズム2を接着剤で固定したものを2ビーム分割光学系とし、これを2組連続して接続し、4ビームに分割するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術は、分割タイプでは各光学部品間の高精度の光軸調整が必要であり、一体化構造の場合も高精度の部品加工や組立が必要とされる。
【0005】図1の一体化構造の場合、ひし形プリズム1と三角プリズム2の組立固定時のネジレ誤差のため、図2,図3に示すように2本の出射ビームがねじれるという問題があった。ひし形プリズム1に対し、三角プリズム2がねじれることにより入射ビーム3に対し2つの分割ビーム4,5が図示のようにねじれる。通常の組立精度では1分から5分程度の角度誤差となり、これを1分以下とするには高精度な組立を必要とする。
【0006】本発明の目的は高精度の組立を要する事なくビームの角度精度を向上させることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するため、本発明においては、2本の分割ビームが出射されるビーム分割プリズムの出射面に平行板ガラスを張り付けるようにしたものである。
【0008】
【作用】すなわち、ビーム分割に分いられる複数の光学部品の面、特に出射面のねじれにより、複数の出射ビーム間に角度誤差が生じる。ビーム分割プリズムと平行板ガラスとを屈折率がガラスと同じ接着剤で固定することにより、出射面のねじれに起因するビームの角度誤差を低減する事ができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図4により説明する。露光照明系6より出射した露光光がレティクル7を照射し、その透過光は縮小投影レンズ8によりステージ9上のウエハ10の表面にレティクル上のパターンの縮小像として投影される。レティクル7とウエハ10の相対位置はアライメント検出系11により検出され、レティクル7またはウエハ10のいずれかを位置決めすることによりパターンの重ね露光を行うものである。
【0010】レーザ光源12を出射した光は所定の太さの平行光13に整形されビームスプリッタ14に入射し、2つの平行光15と16に分離される(図4ではビームは1本のみを示す)。これは2軸の計測が出来るようにビームを2つに分割するものである。さらに、ビームスプリッタ17を出射した平行光18はビームスプリッタ19を経てウエハ10の表面で反射し、折り返しミラー20に垂直に入射する。反射した平行光21は再び元の光路を戻り、ビームスプリッタ19,ビームベンダ22,レンズ23を経てパターン検出器24に至る。
【0011】他方、ビームスプリッタ17で分離された平行光25は平行光18とほぼ同じ光路を進み、直接折り返しミラー20で反射された後、元の光路を逆戻りし、参照光26としてビームスプリッタ19を透過後、パターン検出器24にいたる。参照光路が物体光路と異なる点は、被露光物体10の表面で反射しない点、およびビーム25はビーム18に対してわずかに傾斜しておりウエハ10の手前でビーム25と交差する点である。
【0012】ビームスプリッタ14,17では、反射面の数を参照光,測定光を共に偶数回または奇数回にそろえることにより、ビームの角度変動による参照光,測定光の角度変動を同一方向とする事ができ、干渉計測の誤差のキャンセルが可能となる。そのため、図5に示すように、三角プリズム2とひし形プリズム1を接着する構造としており、さらに、その出射面に平行板ガラス27を、ガラスと同じ屈折率の接着剤28で張り付けるものである。または同じ屈折率の充填剤を両者のすきまに満たすことも同じ効果を有する。すなわち、図2,図3に示すように、ビーム分割に用いられる三角プリズム2とひと形プリズム1の二つの出射面にねじれが存在すると2つの出射ビームに角度誤差が生じるが、ビーム分割プリズムと平行板ガラス27とを屈折率がガラスと同じ接着剤で固定することにより、出射面のねじれを無くすことができ、それに起因するビームの角度誤差を低減できる。
【0013】これにより2本の光軸のねじれ誤差を容易に1分以下に向上する事ができる。この構造は、本実施例のような干渉光学系のみならず、同じ構造のビーム分割光学系を有する各種の光学系にも適用できる。
【0014】
【発明の効果】以上、本発明によれば、複数のビームに分割して使用する計測光学系のビーム間の平行度,直交度などの角度精度を向上できる効果がある。これにより干渉光学系における二つのビーム(参照光,測定光)の角度調整による干渉縞ピッチの調整が容易になる。さらに、図4には示していないが、光路中のピンホールに対する光軸の位置精度も向上できる。




 

 


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