特開 2024-45817 光学装置及び検査装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024045817

(43)【公開日】2024-04-03

(54)【発明の名称】光学装置及び検査装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/26 20060101AFI20240327BHJP

   G02B 5/08 20060101ALI20240327BHJP

   G02B 5/28 20060101ALI20240327BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20240327BHJP

【ＦＩ】

G02B5/26

G02B5/08 A

G02B5/08 D

G02B5/28

G03F7/20 521

G03F7/20 503

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022150819

(22)【出願日】2022-09-22

(71)【出願人】

【識別番号】000115902

【氏名又は名称】レーザーテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(74)【代理人】

【識別番号】100129953

【弁理士】

【氏名又は名称】岩瀬 康弘

(72)【発明者】

【氏名】幸山 常仁

(72)【発明者】

【氏名】塩澤 崇覚

(72)【発明者】

【氏名】柳澤 晶

【テーマコード（参考）】

2H042

2H148

2H197

【Ｆターム（参考）】

2H042DA01

2H042DA22

2H042DB02

2H148FA01

2H148FA05

2H148FA09

2H148FA18

2H148FA22

2H148FA24

2H148GA01

2H148GA03

2H148GA12

2H148GA24

2H148GA25

2H148GA32

2H148GA61

2H197CA10

2H197DB05

2H197GA01

2H197GA05

2H197GA10

(57)【要約】

【課題】ＥＵＶ光のモニタリング機能を向上させることができる光学装置及び検査装置を提供する。
【解決手段】本開示に係る光学装置１は、第１面１１及び第１面１１の反対側の第２面１２を有し、第１面１１側に配置されたミラー１３及び第２面１２側に配置されたシンチレータ１４を含む光学部材１０と、ＥＵＶ光の光路Ｌ１へ光学部材１０を挿入するとともに、ＥＵＶ光の光路Ｌ１から光学部材１０を外す駆動部２０と、を備え、光学部材１０は、第１面１１から入射したＥＵＶ光の一部をセンサ５０に対してミラー１３で反射するとともに、第１面１１から入射したＥＵＶ光の他の一部をシンチレータ１４まで透過させ、第２面１２から可視光を含む光を放射させる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１面及び前記第１面の反対側の第２面を有し、第１面側に配置されたミラー及び第２面側に配置されたシンチレータを含む光学部材と、
ＥＵＶ光の光路へ前記光学部材を挿入するとともに、前記ＥＵＶ光の前記光路から前記光学部材を外す駆動部と、
を備え、
前記光学部材は、前記第１面から入射した前記ＥＵＶ光の一部をセンサに対して前記ミラーで反射するとともに、前記第１面から入射した前記ＥＵＶ光の他の一部を前記シンチレータまで透過させ、前記第２面から可視光を含む光を放射させる、
光学装置。

【請求項2】

前記ミラーは、多層膜を含み、
前記多層膜は、シンチレータ上に積層された、
請求項１に記載の光学装置。

【請求項3】

前記ミラーは、モリブデンとシリコンとが交互に積層された多層膜を含み、
前記シンチレータは、酸化亜鉛を含む、
請求項１または２に記載の光学装置。

【請求項4】

前記多層膜は、前記モリブデンと前記シリコンとが５対以下に積層された、
請求項３に記載の光学装置。

【請求項5】

請求項１または２に記載の前記光学装置を備え、
前記ＥＵＶ光を用いた露光用のマスクを検査する検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光学装置及び検査装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１～３には、スズ（Ｓｎ）等のターゲットに、ＩＲ（Ｉｎｆｒａ Ｒｅｄ）レーザ光を照射することにより、ターゲットを励起させ、発生したプラズマからＥＵＶ光を発光させる光源が記載されている。光源から取り出したＥＵＶ光は、半導体基板の検査装置及び露光装置等に利用される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－００１９２４号公報

【特許文献2】特開２０１４－０８６５２３号公報

【特許文献3】特開２０１１－００３８８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ＥＵＶ光を検査及び露光等に用いるためには、ＥＵＶ光をモニタする必要がある。ＥＵＶ光の安定化のために、例えば、ＥＵＶ光のパワー、プラズマ分布、ミラーの反射率等をモニタする機能を向上させることが所望されている。

【0005】

本開示の目的は、このような問題を解決するためになされたものであり、ＥＵＶ光のモニタリング機能を向上させることができる光学装置及び検査装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係る光学装置は、第１面及び前記第１面の反対側の第２面を有し、第１面側に配置されたミラー及び第２面側に配置されたシンチレータを含む光学部材と、ＥＵＶ光の光路へ前記光学部材を挿入するとともに、前記ＥＵＶ光の前記光路から前記光学部材を外す駆動部と、を備え、前記光学部材は、前記第１面から入射した前記ＥＵＶ光の一部をセンサに対して前記ミラーで反射するとともに、前記第１面から入射した前記ＥＵＶ光の他の一部を前記シンチレータまで透過させ、前記第２面から可視光を含む光を放射させる。

【0007】

上記光学装置では、前記ミラーは、多層膜を含み、前記多層膜は、シンチレータ上に積層されてもよい。

【0008】

上記光学装置では、前記ミラーは、モリブデンとシリコンとが交互に積層された多層膜を含み、前記シンチレータは、酸化亜鉛を含んでもよい。

【0009】

上記光学装置では、前記多層膜は、前記モリブデンと前記シリコンとが５対以下に積層されてもよい。

【0010】

本開示に係る検査装置は、上記記載の光学装置を備え、前記ＥＵＶ光を用いた露光用のマスクを検査する。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、ＥＵＶ光のモニタリング機能を向上させることができる光学装置及び検査装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】比較例１に係る光学装置を例示した断面図である。

【図2】比較例２に係る光学装置を例示した断面図である。

【図3】実施形態１に係る光学装置を例示した断面図である。

【図4】実施形態１に係る光学装置において、ミラーの反射率を例示したグラフであり、横軸は、波長を示し、縦軸は、反射率を示す。

【図5】実施形態２に係る光学装置を例示した断面図である。

【図6】実施形態３に係る光学装置を例示した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本実施形態の具体的構成について図面を参照して説明する。以下の説明は、本開示の好適な実施の形態を示すものであって、本開示の範囲が以下の実施の形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものは実質的に同様の内容を示している。

【0014】

実施形態を説明する前に、比較例１及び２の光学装置を説明し、それらの課題を説明する。その後、比較例１及び２と対比させて、実施形態の光学装置を説明する。これにより、実施形態の光学装置の特徴をより明確にする。なお、比較例１及び２の光学装置、並びに、それらの課題も、実施形態の技術思想の範囲である。

【0015】

（比較例１）
まず、比較例１の光学装置を説明する。比較例１の光学装置は、例えば、ＥＵＶ光を用いてＥＵＶ用マスクを検査する検査装置またはＥＵＶ光を用いて露光する露光装置等に配置されている。図１は、比較例１に係る光学装置を例示した断面図である。図１に示すように、光学装置１０１は、光学部材１１０及び駆動部１２０を備えている。光学装置１０１は、これら以外の部材を含んでもよい。駆動部１２０は、光学部材１１０の位置を移動させる部材であり、モータ、アクチュエータ等である。なお、駆動部１２０は、光学部材１１０の位置を移動させることができれば、モータ、アクチュエータに限らず、機械的な機構でもよい。

【0016】

光学部材１１０は、駆動部１２０によってＥＵＶ光の光路Ｌ１上に挿入される。光学部材１１０をＥＵＶ光の光路Ｌ１上に挿入することを、光学部材１１０を振り込むとも呼ぶ。光学部材１１０は、例えば、板状である。光学部材１１０は、第１面１１１及び第２面１１２を有している。第２面１１２は、第１面１１１の反対側の面である。ＥＵＶ光の光路Ｌ１に挿入された光学部材１１０は、ＥＵＶ光を受光する。ＥＵＶ光は、光学部材１１０の第１面１１１に入射する。

【0017】

本比較例において、光学部材１１０は、ミラー１１３を含んでいる。ミラー１１３は、光学部材１１０の第１面１１１側に配置されている。ミラー１１３は、例えば、多層膜を含む。例えば、ミラー１１３は、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）とが交互に積層された多層膜を含む。多層膜は、ガラス基板等の基板１１４上に積層されている。モリブデンとシリコンとは、基板１１４上に、例えば、４０対交互に積層されている。なお、ミラー１１３は、２材質の２層の多層膜に限らず、３材質以上の３層以上の多層膜を含んでもよいし、単層膜を含んでもよい。多層膜は、上述のＭｏ／Ｓｉの組み合わせの他、ＥＵＶ光を反射するミラーであれば、Ｃｏ／Ｃ、ＣｏＣｒ／Ｃ、Ｃｒ／Ｃ、ＳｉＣ／Ｍｇ等を含んでもよい。単層膜は、ＥＵＶ光を反射するミラーであれば、Ｒｕ、ＳｉＣ等を含んでもよい。基板１１４は、光学部材１１０の第２面１１２側に配置されている。

【0018】

光学部材１１０の第１面１１１に入射したＥＵＶ光は、ミラー１１３で反射する。ミラー１１３は、ＥＵＶ光をセンサ５０に対して反射する。センサ５０は、ＥＵＶ光をモニタする。ＥＵＶ光は、例えば、ＩＲ光等のレーザ光をターゲット材に照射することにより励起させ、発生したプラズマから生成される。ターゲット材は、一例として、スズである。センサ５０は、ＥＵＶ光のパワー及びプラズマ分布を検出することにより、ＥＵＶ光をモニタする。センサ５０は、例えば、フォトダイオード（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ、ＰＤと呼ぶ。）、位置検出素子（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ、ＰＳＤと呼ぶ。）及び二次元センサ等を含んでもよい。

【0019】

駆動部１２０は、光学部材１１０に取り付けられている。駆動部１２０は、ＥＵＶ光をモニタする際に、光学部材１１０をＥＵＶ光の光路Ｌ１へ挿入する。これにより、光路Ｌ１を通ったＥＵＶ光を、センサ５０へ続く光路Ｌ２に導く。また、駆動部１２０は、ＥＵＶ光のモニタを終了し、ＥＵＶ光を検査光または露光光として運用する際に、光学部材１１０をＥＵＶ光の光路Ｌ１から外す。これにより、光路Ｌ１を通ったＥＵＶ光を、検査装置または露光装置へ続く光路Ｌ３に導く。

【0020】

このように、比較例１の光学装置１０１は、ＥＵＶ光の光路Ｌ１に光学部材１１０を挿入することにより、ＥＵＶ光の光路Ｌ１をセンサ５０に向かうように変える。そして、センサ５０によって、ＥＵＶ光をモニタする。光学装置１０１は、センサ５０によりＥＵＶ光のパワー及びプラズマ分布を検出することができる。しかしながら、比較例１の光学装置１０１は、ＥＵＶ光のビーム形状等を検出することが困難である。

【0021】

（比較例２）
次に、比較例２の光学装置を説明する。図２は、比較例２に係る光学装置を例示した断面図である。図２に示すように、本比較例の光学装置２０１は、光学部材２１０及び駆動部２２０を備えている。光学装置２０１は、これら以外の部材を含んでもよい。駆動部２２０は、光学部材２１０の位置を移動させる部材であり、前述の比較例１の駆動部１２０と同様である。

【0022】

光学部材２１０は、駆動部２２０によってＥＵＶ光の光路Ｌ１上に挿入される。光学部材２１０は、例えば、板状であり、第１面２１１及び第２面２１２を有する。ＥＵＶ光の光路Ｌ１上に挿入された光学部材２１０は、ＥＵＶ光を受光する。ＥＵＶ光は、光学部材２１０の第１面２１１に入射する。

【0023】

本比較例において、光学部材２１０は、ミラー１１３の代わりに、シンチレータ２１４を含んでいる。シンチレータ２１４は、第１面２１１及び第２面２１２を有している。すなわち、光学部材２１０の第１面２１１は、シンチレータ２１４の第１面２１１でもあり、光学部材２１０の第２面２１２は、シンチレータ２１４の第２面２１２でもある。シンチレータ２１４は、発光物質を含んでいる。シンチレータ２１４は、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を含む。なお、シンチレータ２１４は、ＺｎＯを含むものに限らず、Ｃｅ：ＹＡＧ等、ＥＵＶ光の励起により発光するものであれば、他の材質を含むものでもよい。

【0024】

シンチレータ２１４は、第１面２１１から入射したＥＵＶ光を内部に透過させる。シンチレータ２１４の内部に透過したＥＵＶ光は、発光物質を励起させる。励起した発光物質は、低いエネルギー状態に戻るときに可視光及び近赤外光等を含む光を放射することにより発光する。よって、光学部材２１０は、第１面２１１から入射したＥＵＶ光の一部をシンチレータ２１４に透過させ、第２面２１２から可視光を含む光を放射させる。

【0025】

図２の右上に示すように、シンチレータ２１４から放射される可視光を含む光は、シンチレータ２１４に入射するＥＵＶ光のビーム形状を示している。例えば、ビーム形状２１５は、通常のＥＵＶ光のビーム形状を示している。ビーム形状２１６は、前段のミラーに汚れが付着していることを示している。ビーム形状２１７は、前段のミラーの光学調整にズレが生じていることを示している。

【0026】

駆動部２２０は、光学部材２１０に取り付けられている。駆動部２２０は、ＥＵＶ光をモニタする際に、光学部材２１０をＥＵＶ光の光路Ｌ１へ挿入する。これにより、シンチレータ２１４にＥＵＶ光が入射し、ＥＵＶ光のビーム形状をモニタすることができる。よって、光学装置２０１は、前段のミラーの反射率変化、反射率分布及び光学調整をモニタすることができる。また、駆動部２２０は、ＥＵＶ光のモニタを終了し、ＥＵＶ光を検査光または露光光として運用する際に、光学部材２１０をＥＵＶ光の光路Ｌ１から外す。これにより、光路Ｌ１を通ったＥＵＶ光を、検査装置または露光装置へ続く光路Ｌ３に導くことができる。

【0027】

このように、比較例２の光学装置２０１は、ＥＵＶ光の光路Ｌ１に光学部材２１０を挿入することにより、ＥＵＶ光のビーム形状２１５～２１７をモニタする。よって、光学装置２０１は、前段のミラーの反射率及び光学調整を検出することができる。しかしながら、比較例２の光学装置２０１は、ＥＵＶ光のパワー及びプラズマ分布を検出することが困難である。

【0028】

比較例１及び比較例２の場合には、ＥＵＶ光のパワー及びプラズマ分布のモニタと、前段のミラーの反射率及び光学調整のモニタと、を行うために、各比較例の構成を必要とする。また、同時刻に比較例１及び比較例２の２つのモニタリングをすることができない。よって、ＥＵＶ光のモニタリング機能を向上させることができない。

【0029】

（実施形態１）
次に、実施形態１に係る光学装置を説明する。図３は、実施形態１に係る光学装置を例示した断面図である。図３に示すように、本実施形態の光学装置１は、光学部材１０及び駆動部２０を備えている。光学装置１は、これら以外の部材を含んでもよい。駆動部２０は、光学部材１０の位置を移動させる部材であり、前述の比較例１の駆動部１２０と同様である。

【0030】

光学部材１０は、駆動部２０によってＥＵＶ光の光路Ｌ１上に挿入される。光学部材１０は、例えば、板状である。光学部材１０は、第１面１１及び第２面１２を有している。第２面１２は、第１面１１の反対側の面である。ＥＵＶ光の光路Ｌ１に挿入された光学部材１０は、ＥＵＶ光を受光する。ＥＵＶ光は、光学部材１０の第１面１１に入射する。

【0031】

本実施形態において、光学部材１０は、ミラー１３及びシンチレータ１４を含んでいる。ミラー１３は、光学部材１０の第１面１１側に配置されている。ミラー１３は、多層膜を含む。例えば、ミラー１３は、モリブデンとシリコンとが交互に積層された多層膜を含む。多層膜は、シンチレータ１４上に積層されている。具体的には、多層膜は、シンチレータ１４の第１面１１側の面上に成膜されている。例えば、スパッタリングにより、シンチレータ１４上にモリブデン及びシリコンが交互に積層されている。これにより、ミラー１３とシンチレータ１４とは、一体化されている。

【0032】

モリブデンとシリコンとは、シンチレータ１４上に例えば、５対、好ましくは、５対以下に積層されている。図４は、実施形態１に係る光学装置１において、ミラー１３の反射率を例示したグラフであり、横軸は、波長を示し、縦軸は、反射率を示す。図４では、Ｓｉ／Ｍｏの１周期の厚さが９．９ｎｍであり、モリブデン及びシリコンの対が５対成膜された場合の入射角４５°の反射率を示している。

【0033】

図４に示すように、第１面１１に入射するＥＵＶ光の入射角が４５°の場合には、光学部材１０は、モリブデン及びシリコンの対が５対で反射率３０％以上を得ることができる。この場合には、光学部材１０は、ミラー１３に対するＥＵＶ光の透過率として、４０％を得ることができる。入射角の違いによる多層膜の吸収の分布がシンチレータ１４の発光で見える場合には、さらに、モリブデン及びシリコンの対を減らしてもよい。また、多層膜におけるＥＵＶ光の吸収が多く、透過率が減少する場合には、モリブデン及びシリコンの対を減らしてもよい。

【0034】

光学部材１０に入射したＥＵＶ光の一部は、ミラー１３で反射する。具体的には、光学部材１０は、第１面１１から入射したＥＵＶ光の一部をセンサ５０に対してミラー１３で反射する。つまり、ミラー１３は、ＥＵＶ光がセンサ５０に向かうように反射する。センサ５０は、ＥＵＶ光のパワー及びプラズマ分布を検出することにより、ＥＵＶ光をモニタする。

【0035】

シンチレータ１４は、光学部材１０の第２面１２側に配置されている。シンチレータ１４は、例えば、酸化亜鉛を含んでいる。光学部材１０は、第１面１１から入射したＥＵＶ光の他の一部をシンチレータ１４まで透過させ、第２面１２から可視光を含む光を放射させる。シンチレータ１４から放射される可視光を含む光は、シンチレータ１４に入射するＥＵＶ光のビーム形状１５～１７を示している。例えば、ビーム形状１５は、通常のＥＵＶ光のビーム形状を示し、ビーム形状１６は、前段のミラーに汚れが付着していることを示している。ビーム形状１７は、前段のミラーの光学調整にズレが生じていることを示している。

【0036】

駆動部２０は、光学部材１０に取り付けられている。駆動部２０は、ＥＵＶ光をモニタする際に、光学部材１０をＥＵＶ光の光路Ｌ１へ挿入する。これにより、光路Ｌ１を通ったＥＵＶ光を、センサ５０へ続く光路Ｌ２に導く。また、駆動部２０は、ＥＵＶ光のモニタを終了し、ＥＵＶ光を検査光または露光光として運用する際に、光学部材１０をＥＵＶ光の光路Ｌ１から外す。これにより、光路Ｌ１を通ったＥＵＶ光を、検査装置または露光装置へ続く光路Ｌ３に導く。

【0037】

次に、本実施形態の効果を説明する。本実施形態の光学装置１は、シンチレータ１４上にモリブデン及びシリコン等の多層膜を成膜することで、比較例１及び比較例２の構成を一体化することができる。よって、ＥＵＶ光のパワー及びプラズマ分布と、前段のミラーの反射率及び光学調整と、を同時にモニタすることができる。これにより、ＥＵＶ光のモニタリング機能を向上させることができる。

【0038】

ミラー１３は、多層膜を含み、多層膜は、シンチレータ１４上に積層されている。例えば、多層膜は、シンチレータ１４上に直接成膜されている。よって、ミラー１３におけるＥＵＶ光の反射率を向上させるとともに、透過率を向上させることができる。多層膜は、モリブデンとシリコンとが５対以下に積層させている。これにより、透過率を向上させ、モニタリング機能を向上させることができる。

【0039】

（実施形態２）
次に、実施形態２を説明する。本実施形態は、シンチレータ１４による発光を真空中で観察する方法である。図５は、実施形態２に係る光学装置を例示した断面図である。図５に示すように、本実施形態の光学装置２は、前述の実施形態１の光学装置１の構成に加えて、さらに、真空内カメラ３０を備えている。本実施形態において、光学装置２の内部は、真空となっている。なお、真空は、厳密に真空だけでなく、真空ポンプ等で排気された低圧力空間を意味する。

【0040】

真空内カメラ３０は、真空状態にされた光学装置２の内部に配置されている。真空内カメラ３０は、ビューポート３１、配管３２、ファイバースコープ３３及びカメラ３４を備えている。ビューポート３１は、ガラス等の透明部材を含む。ビューポート３１は、配管３２の一端に取り付けられている。配管３２は、金属等を含み、フレキシブルに折り曲げ可能である。ファイバースコープ３３は、先端にカメラ３４が取り付けられている。ファイバースコープ３３は、配管３２の他端から差し込まれている。ファイバースコープ３３の先端のカメラ３４は、ビューポート３１の近傍に位置している。

【0041】

真空内カメラ３０は、真空状態の光学装置２内に差し込まれ、光学部材１０のシンチレータ１４に対向する位置に配置されている。カメラ３４は、ビューポート３１を介してシンチレータ１４の発光を観察する。

【0042】

本実施形態によれば、真空状態にされた光学装置２の内部において、シンチレータ１４の発光を精度よく観察することができる。よって、真空状態の装置内におけるＥＵＶ光のモニタリング機能を向上させることができる。これ以外の構成及び効果は、実施形態１の記載に含まれている。

【0043】

（実施形態３）
次に、実施形態３を説明する。本実施形態は、シンチレータ１４による発光をミラー１３越しに真空中で観察する方法である。図６は、実施形態３に係る光学装置を例示した断面図である。図６に示すように、本実施形態の光学装置３において、真空内カメラ３０は、ミラー１３に対向する位置に配置されている。カメラ３４は、シンチレータ１４の発光を、ミラー１３を通して観察する。シンチレータ１４の発光を見やすくするために、ミラー１３の多層膜の積層数を減らす等の調整をしてもよい。

【0044】

本実施形態によれば、ＥＵＶ光のパワー及びプラズマ分布と、前段のミラーの反射率及び光学調整と、を同時にモニタする際に、センサ５０及びカメラ３４をミラー１３に対向する位置に配置することができる。これにより、シンチレータ１４に対向する空間を他の用途に使用することができる。または、シンチレータ１４に対向する空間を省き、光学装置３を小型化することができる。これ以外の構成及び効果は、実施形態１及び２の記載に含まれている。

【0045】

以上、本開示の実施形態を説明したが、本開示はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態よる限定は受けない。また、実施形態１～２及び比較例１～２の各構成は、適宜、組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0046】

１、２ 光学装置
１０ 光学部材
１１ 第１面
１２ 第２面
１３ ミラー
１４ シンチレータ
１５、１６、１７ ビーム形状
２０ 駆動部
３０ 真空内カメラ
３１ ビューポート
３２ 配管
３３ ファイバースコープ
３４ カメラ
５０ センサ
１０１、２０１ 光学装置
１１０、２１０ 光学部材
１１１、２１１ 第１面
１１２、２１２ 第２面
１１３ ミラー
１１４ 基板
２１４ シンチレータ
２１５、２１６、２１７ ビーム形状
１２０、２２０ 駆動部
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ 光路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】