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公開番号2025163808
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-30
出願番号2024067346
出願日2024-04-18
発明の名称走査光学系及び光学処理装置
出願人株式会社ディスコ
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類G02B 13/00 20060101AFI20251023BHJP(光学)
要約【課題】それぞれが所定の波長範囲に属し、かつ、互いに異なる波長を有する光の色収差を小さくすることが可能な走査光学系を提供する。
【解決手段】光を被走査面において集束するためのfθレンズを含む走査光学系であって、fθレンズは、ミラー側から順に並ぶように配設される、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有する第4レンズ群と、から構成される。第1レンズ群は、ミラー側から順に並ぶように配設される、光の入射側が凸面である第1正レンズと、光の射出側が凹面である第1負レンズと、を有する。第2レンズ群は、ミラー側から順に並ぶように配設される、両凹レンズである第2負レンズと、両凸レンズであり、かつ、光の入射側の凸面が第2負レンズの光の射出側の凹面に貼り合わせられている第2正レンズと、を有する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
それぞれが所定の波長範囲に属し、かつ、互いに異なる波長を有する光を反射するためのミラーと、該ミラーによって反射された該光が所定の角度範囲において偏向するように該ミラーを変位させるための駆動源と、該ミラーによって反射された該光を被走査面において集束するためのｆθレンズと、を含む走査光学系であって、
該ｆθレンズは、該ミラー側から順に並ぶように配設される、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群と、から構成され、
該第１レンズ群は、該ミラー側から順に並ぶように配設される、該光の入射側が凸面である第１正レンズと、該光の射出側が凹面である第１負レンズと、を有し、
該第２レンズ群は、該ミラー側から順に並ぶように配設される、両凹レンズである第２負レンズと、両凸レンズであり、かつ、該光の入射側の凸面が該第２負レンズの該光の射出側の凹面に貼り合わせられている第２正レンズと、を有する走査光学系。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
波長が５８７．６ｎｍのｄ線に対する該ｆθレンズの合成焦点距離をＦ、該ｄ線に対する該第１レンズ群の合成焦点距離をＦ１、該ｄ線に対する該第２レンズ群の合成焦点距離をＦ２、該ｄ線に対する該第３レンズ群の合成焦点距離をＦ３、該ｄ線に対する該第４レンズ群の合成焦点距離をＦ４としたときに、下記の数式（１）～（４）の全てを充足する請求項１に記載の走査光学系。
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【請求項３】
該第１正レンズの該光の射出側の面と該第１負レンズの該光の入射側の面とは、貼り合わされており、
該第３レンズ群は、該ミラー側から順に並ぶように配設される、該光の入射側が凹面である第３負レンズと、該光の射出側が凸面であり、かつ、該光の入射側の面が該第３負レンズの該光の射出側の面に貼り合わせられている第３正レンズと、を有する請求項２に記載の走査光学系。
【請求項４】
該第１正レンズと該第１負レンズとは、離隔するように配設され、
該第３レンズ群は、該ミラー側から順に並ぶように配設される、該光の入射側が凹面である第３負レンズと、該光の射出側が凸面であり、かつ、該光の入射側の面が該第３負レンズの該光の射出側の面に貼り合わせられている第３正レンズと、を有する請求項２に記載の走査光学系。
【請求項５】
該第４レンズ群は、複数の正レンズを有する請求項２乃至４のいずれかに記載の走査光学系。
【請求項６】
該第１正レンズの該光の射出側の面と該第１負レンズの該光の入射側の面とは、貼り合わされており、
該第３レンズ群は、該光の入射側が凹面である正メニスカスレンズを有する請求項２に記載の走査光学系。
【請求項７】
それぞれが所定の波長範囲に属し、かつ、互いに異なる波長を有する光を射出するための光源と、
該光を反射するためのミラーと、該ミラーによって反射された該光が所定の角度範囲において偏向するように該ミラーを変位させるための駆動源と、該ミラーによって反射された該光を被走査面において集束するためのｆθレンズと、を含む走査光学系と、を備える光学処理装置であって、
該ｆθレンズは、該ミラー側から順に並ぶように配設される、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群と、から構成され、
該第１レンズ群は、該ミラー側から順に並ぶように配設される、該光の入射側が凸面である第１正レンズと、該光の射出側が凹面である第１負レンズと、を有し、
該第２レンズ群は、該ミラー側から順に並ぶように配設される、両凹レンズである第２負レンズと、両凸レンズであり、かつ、該光の入射側の凸面が該第２負レンズの該光の射出側の凹面に貼り合わせられている第２正レンズと、を有する光学処理装置。
【請求項８】
光電変換器と、該光電変換器から電気信号が入力されるコントローラと、をさらに備え、
該光源は、該波長範囲に属する非単波長の光を射出し、
該非単波長の光は、該走査光学系によって集束されて該被走査面に位置する薄膜に照射され、
該光電変換器は、該薄膜の表面及び裏面のそれぞれにおいて反射されて干渉した該非単波長の光のスペクトルを示す該電気信号を出力し、
該コントローラは、該電気信号に基づいて該薄膜の厚さを特定する請求項７に記載の光学処理装置。
【請求項９】
コントローラをさらに備え、
該光源は、
該波長範囲に属する第１波長の第１レーザービームを射出するための第１発振器と、
該波長範囲に属し、かつ、該第１波長と異なる第２波長の第２レーザービームを射出するための第２発振器と、を有し、
該第１レーザービーム及び該第２レーザービームのそれぞれは、該走査光学系によって集束されて該被走査面に位置する被加工物に照射され、
該コントローラは、該第１レーザービーム又は該第２レーザービームのいずれかが選択的に該被加工物に照射されるように該第１発振器及び該第２発振器を制御する請求項７に記載の光学処理装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミラーとミラーを変位させるための駆動源とミラーによって反射された光を被走査面において集束するためのｆθレンズとを含む走査光学系と、光源と走査光学系とを備える光学処理装置と、に関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程においては、所定の単波長を有する光を利用して所望の処理を行う光学処理装置が利用されている。例えば、半導体ウェーハ等の被加工物上に形成された薄膜に含有されている吸光剤によって吸収される波長のレーザービームを利用して、この薄膜の厚さを測定することが可能な光学処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、被加工物においてアブレーションを生じさせる、又は、その素材を変質させるレーザービームを利用して、被加工物を加工することが可能な光学処理装置も知られている。
【０００３】
光学処理装置においては、一般的に、ミラーとミラーを変位させるための駆動源とミラーによって反射された光を被走査面において集束するためのｆθレンズとを含む走査光学系が利用されている（例えば、特許文献２参照）。そして、所定の単波長を有する光を走査光学系によって集束して被加工物に照射する場合、光学処理装置における処理（例えば、薄膜の厚さの測定又は被加工物の加工等）を精度よく行うことが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１２－１０４５３２号公報
特開２０１５－１０２６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光学処理装置における処理は、それぞれが所定の波長範囲に属し、かつ、互いに異なる波長を有する光を利用して行われることがある。例えば、薄膜の厚さは、その表面及び裏面のそれぞれにおいて反射されて干渉した非単波長の光のスペクトルに基づいて、すなわち、分光干渉法を利用して測定されることがある。また、被加工物は、その素材等に応じて波長が異なる２種以上のレーザービームのいずれかが選択的に照射されることによって加工されることもある。
【０００６】
ただし、非単波長の光又は波長が異なる２種以上の波長のレーザービームを被走査面において集束するために共通の走査光学系が利用される場合、大きな色収差が生じて光学処理装置における処理を精度良く行うことが困難になるおそれがある。この点に鑑み、本発明の目的は、それぞれが所定の波長範囲に属し、かつ、互いに異なる波長を有する光の色収差を小さくすることが可能な走査光学系と、所望の処理を精度良く行うことが可能な光学処理装置と、を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面によれば、それぞれが所定の波長範囲に属し、かつ、互いに異なる波長を有する光を反射するためのミラーと、該ミラーによって反射された該光が所定の角度範囲において偏向するように該ミラーを変位させるための駆動源と、該ミラーによって反射された該光を被走査面において集束するためのｆθレンズと、を含む走査光学系であって、該ｆθレンズは、該ミラー側から順に並ぶように配設される、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群と、から構成され、該第１レンズ群は、該ミラー側から順に並ぶように配設される、該光の入射側が凸面である第１正レンズと、該光の射出側が凹面である第１負レンズと、を有し、該第２レンズ群は、該ミラー側から順に並ぶように配設される、両凹レンズである第２負レンズと、両凸レンズであり、かつ、該光の入射側の凸面が該第２負レンズの該光の射出側の凹面に貼り合わせられている第２正レンズと、を有する走査光学系が提供される。
【０００８】
さらに、本発明の走査光学系においては、波長が５８７．６ｎｍのｄ線に対する該ｆθレンズの合成焦点距離をＦ、該ｄ線に対する該第１レンズ群の合成焦点距離をＦ１、該ｄ線に対する該第２レンズ群の合成焦点距離をＦ２、該ｄ線に対する該第３レンズ群の合成焦点距離をＦ３、該ｄ線に対する該第４レンズ群の合成焦点距離をＦ４としたときに、下記の数式（１）～（４）の全てを充足することが好ましい
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【０００９】
なお、本発明の走査光学系においては、例えば、該第１正レンズの該光の射出側の面と該第１負レンズの該光の入射側の面とは、貼り合わされており、該第３レンズ群は、該ミラー側から順に並ぶように配設される、該光の入射側が凹面である第３負レンズと、該光の射出側が凸面であり、かつ、該光の入射側の面が該第３負レンズの該光の射出側の面に貼り合わせられている第３正レンズと、を有してもよい。あるいは、本発明の走査光学系においては、該第１正レンズと該第１負レンズとは、離隔するように配設され、該第３レンズ群は、該ミラー側から順に並ぶように配設される、該光の入射側が凹面である第３負レンズと、該光の射出側が凸面であり、かつ、該光の入射側の面が該第３負レンズの該光の射出側の面に貼り合わせられている第３正レンズと、を有してもよい。さらに、本発明の走査光学系においては、該第４レンズ群は、複数の正レンズを有してもよい。あるいは、本発明の走査光学系においては、該第１正レンズの該光の射出側の面と該第１負レンズの該光の入射側の面とは、貼り合わされており、該第３レンズ群は、該光の入射側が凹面である正メニスカスレンズを有してもよい。
【００１０】
本発明の別の側面によれば、それぞれが所定の波長範囲に属し、かつ、互いに異なる波長を有する光を射出するための光源と、該光を反射するためのミラーと、該ミラーによって反射された該光が所定の角度範囲において偏向するように該ミラーを変位させるための駆動源と、該ミラーによって反射された該光を被走査面において集束するためのｆθレンズと、を含む走査光学系と、を備える光学処理装置であって、該ｆθレンズは、該ミラー側から順に並ぶように配設される、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群と、から構成され、該第１レンズ群は、該ミラー側から順に並ぶように配設される、該光の入射側が凸面である第１正レンズと、該光の射出側が凹面である第１負レンズと、を有し、該第２レンズ群は、該ミラー側から順に並ぶように配設される、両凹レンズである第２負レンズと、両凸レンズであり、かつ、該光の入射側の凸面が該第２負レンズの該光の射出側の凹面に貼り合わせられている第２正レンズと、を有する光学処理装置が提供される。
（【００１１】以降は省略されています）

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