JP2002501612A

JP2002501612A - 光学システムのスポットサイズの減縮および他の応用に有益なアポディゼーションフィルタシステム

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Publication number: JP2002501612A
Application number: JP54308498A
Authority: JP
Inventors: イー．ノルトン，アダム; シー．ジョンソン，ケネス; アール．カーター，ジョセフ
Original assignee: ケーエルエー−テンカーコーポレイション
Priority date: 1997-04-08
Filing date: 1998-04-07
Publication date: 2002-01-15
Also published as: AU6892298A; US5859424A; WO1998045869A1

Abstract

(57)【要約】光学測定システムにおいてスリットまたは開口（２）により回折効果が生じるため、試料上の特定の領域に向けた放射エネルギーは望ましい領域よりも広い領域に拡散される。そのようなシステムの放射行路にアポディゼーションフィルタ（５０）を用いることにより、システムの回折尾の部分が減少される。アポディゼーションフィルタは、局所的に平均した透過率関数がアポディゼーション関数である場合、高透過率領域と実質的に不透明な領域が交互にあるパターンをもつことが好ましい。好適な実施形態において、局所的に平均した透過率関数はフィルタの周辺（２０６）から中心（２０５）に向けて滑らかにかつ単調に変化する。

Description

【発明の詳細な説明】光学システムのスポットサイズの減縮および他の応用に有益なアポディゼーションフィルタシステム発明の背景本発明は一般的に、光学測定システムに関し、さらに詳しく言えば、光学測定装置のスポットサイズの減縮や他の応用に適したアポディゼーション用フィルタシステムに関する。エリプソメータ，スペクトル光度計および同様の光学器は、マイクロ波，赤外線，可視または紫外線のスペクトル領域からの電磁放射のうちの１以上の波長からなる偏光された放射または偏光されていない放射のビームを測定対象の試料に向ける。反射された放射，透過された放射またはそれら両方が収集され、収集された信号から材料または試料の他の特性に影響を及ぼす。試料の特性が場所によって異なる場合、通常試料の小さい領域だけを照明（またはその代わりにそこから信号を感知）して、対象となる領域を周囲の材料や異なる組成から検出された信号と混同しないように測定する必要がある。例えば、半導体ウェーハ表面の薄膜の厚みの測定が一例である。特別なテストウェーハではなく集積回路を含むウェーハ（製品ウェーハ）上で行う測定では、測定対象のフィルムを含む小さな領域で測定する必要がある。最新の集積回路では、測定対象となる特徴の寸法は、僅か数ミクロンから数十ミクロンの大きさしかない。入射放射が可視光波長のみからなる試料に垂直入射または垂直入射に近い角度で向けられる場合は、標準の顕微鏡技術を用いてこのように小さい試料の領域に照明または検出システムを合わせることができる。可視波長が色収差や他の収差を最小にして約数ミクロンのスポットに焦点合わせするレンズシステムの設計方法は十分に理解されているものである。しかしながら、多くの光学機器は感度を上げるために垂直とは全く異なる入射角を用いている。特に、エリプソメータは通常、対象の材料に対してブルースター角に近い入射角（シリコンに対して約７５度）で揃えられる。このような場合、入射角が大きいものでは回折が広がり広い領域に収差が影響してしまう。第１の近似では、スポットは垂直入射の場合の距離の１／ｃｏｓ（入射角）倍の距離に広がる。入射光がほぼ垂直の入射角で試料に当たる場合でも、スポットサイズの大きさを約１ミクロン以下にする必要がある場合の応用もある。これらの場合には、垂直でない入射の場合と同様に、開口の回折がスポットサイズに非常に寄与し減縮させる必要がある。小さいスポット像の回折パターンを減縮したり偏光する１つの共通した技術は、ピンホール空間フィルタである。この技術では、焦点レンズシステムの回折を制限された分解能よりも僅かに大きい開口に光源を焦点合わせする。光錐は第２のレンズを満たすように広がり、次いでこのレンズにより小さなスポット像が形成される。上述した光学サブシステムは、ピンホール空間フィルタとして公知のものである（例えば、Optics，M．KleinおよびT．Furtak,第７．３章，J．Wiley & Sons，１９８６年を参照）。ピンホール空間フィルタの制限は以下のものを含む。（ｉ）開口数が望ましいものと仮定すれば第１の焦点合わせレンズシステムの分解能と比較して小さいものであるスポットに対して、光源を開口に集束させなければならない。実際、通常はこれによりピンホール空間フィルタの使用がレーザー光源に制限されてしまう。（ｉｉ）ピンホールの開口は極めて密な公差で像に整列させ、光学装置の寿命が続く限りこの整列を維持させなければならない。これは、輸送や温度変動を経験する商業上の機器では問題となる。（ｉｉｉ）第１のレンズシステムの画質は良好のものでなければならない。波長帯域の広いもの，特にＵＶから近ＩＲを使用する場合、色収差では屈折レンズを使用できない。反射レンズシステムは、エリプソメータ照明器では望ましくないビームを特に偏光する傾向がある。これらの制限により、ほとんどの高域光学システム，特に偏光を測定するシステムにおいてピンホール空間フィルタを使用することが困難となっている。本発明の要約本発明は、エリプソメータやスペクトル光度計等の光学測定システムや画像システムにアポディゼーションを採用することで、上述した問題を解消するに基づいたものである。本発明の１つの態様は、試料を測定するための方法であって、供給源からの放射を試料に向けたサンプリングビームに焦点合わせするステップと、測定スポットを規定する試料の−部により修正されたサンプリングビームの放射を検出するステップと、供給源からの放射をアポディゼーションするステップとを含み、上記検出ステップはアポディゼーションステップでアポディゼーションした放射を検出して測定スポットの大きさを減縮する試料を測定するための方法に関する。本発明の別の態様は、試料を測定するための装置であって、放射を放出する供給源と、供給源からの放射を試料に向けたサンプリングビームに焦点合わせをするための手段と、測定スポットを規定する試料の一部により修正されたサンプリングビームの放射を検出するための手段とを含む試料を測定するための装置に関する。装置はさらに、供給源からの放射をアポディゼーションするための手段を含み、ここで上記検出手段はアポディゼーション手段によりアポディゼーションされた放射を検出して、測定スポットの大きさを減縮する。本発明のさらなる別の態様は、透過率が高い領域および実質的に不透明な領域を交互にする２次元パターンからなるアポディゼーションフィルタに関し、上記パターンはアポディゼーション関数である局所的平均透過率関数を有する。「実質的に不透明」という用語を以下に説明する。アポディゼーションフィルタの外縁部は、何箇所かで実質的に不透明な領域から完全に不透明な領域への移行部があるため（例えば、光学用の金属支持部）、実質的に不透明である必要がある。実質的に不透明な領域から完全に不透明な領域での透過率の変化が非常に大きければ、著しい回折効果が生じてアポディゼーションフィルタからのあらゆる利益を減少させる。「非常に大きい」という定義は応用に左右されるものであるが、ほとんどの応用では、わずか約１０％の入射放射を透過するために実質的に不透明な領域が必要であるため、アポディゼーションフィルタが器具での回折効果を著しく減少させる。本発明のさらなる態様は、分解能を改良した放射画像システムであって、物体表面から焦点表面へ放射を焦点合わせするための手段と、物体表面と焦点表面との間の放射行路に配置され、透過率が高い領域と実質的に不透明な領域とを交互にする２次元パターンを有するアポダイザ(apodizer)とからなり、上記パターンはアポディゼーション関数である局所的平均透過率関数を有する。上記システムはさらに、アポダイザの後に続く放射行路にあり、アポダイザにより発生する散乱放射を妨げるフィルタを含み、上記放射行路に沿ってアポダイザとフィルタを透過した放射は、回折点拡散関数を有する像放射からなり、そしてアポダイザはアポディゼーションしていない明確な開口のものに対して点拡散関数の尾の部分を減少させる。図面の簡単な説明図１Ａは、本発明を説明するために有益なもので、光学測定システムの一部略図的な部分的ブロック図である。図１Ｂは、本発明の好適な実施形態を説明するもので、図１Ａの配列にあるアポディゼーションフィルタと共に用いるのに適した代替偏光子組立体の略図である。図２Ａおよび２Ｂは、本発明の好適な実施形態を説明するもので、アポディゼーションフィルタの透過率関数の縦横断面を示すグラフである。図３は、本発明の１つの実施形態を説明するもので、アポディゼーションフィルタの正面図である。図４は、本発明の好適な実施形態を説明するもので、別のアポディゼーションフィルタの正面図である。図５Ａ，５Ｂおよび５Ｃは、アポディゼーションフィルタを製造するための工程を説明するもので、不透明層のパターンを形成した放射透過性材料の略図である。図６は、本発明の好適な実施形態を説明するもので、アポディゼーションフィルタの一部の断面図である。好適な実施形態の詳細な説明本発明は、アポディゼーションを画像，エリプソメータ，スペクトル光度計および他の光学測定システムに採用する方法を開示するものである。本発明はまた、アポディゼーションフィルタのデザインやアポディゼーションフィルタとして使用するのに適した空間的に変化する中性フィルタを製造するための効果的な方法を開示するものである。図１Ａは、分光エリプソメータ（ＳＥ）を含む薄膜測定システムの光学部品の略図を示す。キセノンアークランプ１０からの高域近ＵＶ，可視および近ＩＲ光は光学器により溶融シリカファイバ１に焦点合わせされる。このファイバの出力（米国特許第５，３２９，３５７号に記載されているように、ファイバ内で複数箇所で反射した結果均一性が良好になり偏光されていない状態のものである）は、ＳＥシステム用の供給源である。このファイバの全面にあるスリットまたはピンホール２は、垂直方向の有効供給源サイズを減少させる（ウェーハ等の試料上で左右方向として像映される）。光は一定の速度で回転する偏光子５を通過する。偏光子により偏向されていない光は、一定の速度で回転する偏光ベクトルで線形に偏光される。偏光子は偏向されたビームも発生する。偏向されたビームは、偏向されていないビームに対して垂直に偏光される。偏光子の開口５Ａは、偏向されたビームが妨げられる位置で偏向されていない光と偏向された光とが重複しないようなサイズのものである。偏向されていない放射ビームは焦点ミラー４により試料３へ焦点合わせされる。米国特許第５，６０８，５２６号に詳細に記載されているように、測定可能な試料上の最小領域は、このミラーにより放射をどの程度焦点合わせできるか、そして収集ミラー６により収集された光の反射角により決定される。上述した２つの好適な実施形態において、偏光子の開口はシステムの開口止めとしても機能し、この開口からの回折は試料上に焦点合わせされた像に影響する。代替実施形態において、別の開口止めをブロッキング開口１１付近または焦点ミラー４付近に配置し、偏光子開口５Ａは単独で偏向された放射ビームと偏向されていない放射ビームを分けるように機能する。第１の好適な実施形態において、開口５Ａを偏光子の後に配置する。代替実施形態においては、図１Ａに破線５Ａ’で示すように、偏光子の前に配置する。試料から反射された光の一部は収集ミラー６により収集されて、分光器の入口スリット６９にこの光を焦点合わせする。分光器までの行路で光はフォールドミラー（fold mirror）７から反射され（フォールドミラーはシステム設計に必須のものではないが、光学系を従来の大きさに合わせるために必要になる場合がある）、コンピュータ制御の分析器８を通過して、１つの偏光の光を選択する。収集ミラーにより焦点合わせされた試料の領域は、焦点ミラーにより照明されたものよりも大きく、システムの配列を容易にする。偏光子開口５Ａの大きさと光学系のレイアウトは、偏光子５からの偏向されたビームが到達しないかまたは分光器の入口スリット６９で妨げられて、測定した信号に寄与しないようなものである。分光器１６０の検出器１７３は、試料からの異なる放射要素を測定し、位相や振幅情報をプロセッサ１０１に供給する。プロセッサ１０１は、そのようなデータを分析して、試料上の膜の厚みや屈折率を含む試料特性を決定する。試料上に入射するビーム９の入射高角により（照明ビームが試料表面への法線となる角度として規定されたもの）、焦点ミラー４により形成されたファイバスリットの像は完全に焦点状態にはならず、回折および他の収差はさらに像を拡大する。入射角は、６３．５〜８０．５度の領域のものが好ましい。回折効果を最小にするために、システムは、偏光子開口５Ａのところに、高透過率から低透過率へと急減に移行するものではなく次第に移行する部分を有するアポダイザを含む。移行部の形状は、高透過率の中心部分から実質的に不透明な縁部へとかなり滑らかに変化する限り、あまり重要なものではない。他の適切なフィルタを以下に記載する。 McGraw-Hill Dictionary of Scientific and Technical Terms，第２改訂版，１９８５年，McGraw-Hill，Inc．は、「アポディゼーション」を「光学システムの開口の振幅透過率を修正して、中心エアリーディスクに対して回折リングのエネルギーを減少または抑圧すること」と定義している。この定義は、円形開口に応用可能であるが、この技術は同様に他の開口形状にも応用できる。光学システムの焦点面での回折点拡散関数は、システムの制限開口が非円形のものであれば、エアリーパターンの形状をもたないが、一般的に開口での回折のせいで中心回折ピークの外側よりもさらに延びた尾の部分を表す。例えば、Principles of Op tics，M．Born & B．Wolf,第６改訂版，（１９８０年）の第８章を参照されたい。回折尾の部分は、開口の２次元透過率プロファイルの高空間周波数要素に関連するものである。この高空間周波数要素は主に、開口縁部での急な透過率の不連続部分から生じ、そして回折尾の部分は開口の振幅透過率を修正することによりこれらの不連続部分を和らげて減少される。このような回折尾の部分を減少する方法を一般的にアポディゼーションと定義し、この減少を達成する開口透過率関数をここにおいて「アポディゼーションを行う関数」または「アポディゼーション関数」と呼ぶ。共通のアポディゼーション関数は、丸めたガウスプロファイルおよびコサインプロファイルである。Progress in Optics，Ed．B．Wolf，J． Wiley and Sons，第２９頁，１９６４年を参照されたい。アポディゼーションは超音波装置に広く応用されてきたもので回折効果を減少させるが、光学システムでのアポディゼーションの応用，特に照明および光学測定システムでの応用は限られたものであった。図２Ｂは、アポダイザに適したアポディゼーション関数を示している。振幅透過率は、コサイン関数の４つの四分円をたどって最小から最大に変動してそして最小に戻る。この形状は、好適な実施形態においてアポディゼーションフィルタの垂直寸法の振幅透過率プロファイル用に用いられ、ここでフィルタの垂直寸法は試料上の照明ビームの入射面（図１Ａの紙の面）に対応する。図２Ａは、別の振幅アポディゼーション関数を示す。この場合、開口寸法の中心半分は一定の最大透過率を有し、そしてコサインプロファイルの２つの四分円は両側で最小および最大透過率間で滑らかに移行するように使用される。この透過率プロファイルは第１のものほど測定スポットサイズを減縮しないが、全入射放射の大部分を透過する。好適な実施形態において、このプロファイルは、試料上の入射面に垂直な方向に対応するので、アポディゼーションフィルタの水平プロファイル用に使用される。（１／ｃｏｓ（入射角）傾斜要素を含まないのでこの方向の測定スポットサイズは入射面方向のものよりも小さく、したがって、開口は水平方向でのものほどアポディゼーションを必要としない。）アポディゼーションフィルタ５０は、試料用の照明光学系の入口スリット２および分光系の入口スリット６９との間の光行路に沿ったあらゆる位置に配置される。例えば、それが入口スリット２または試料３にあまり接近していない限り、スリット２および試料３の間に配置される。偏光子開口５Ａ，ブロッキング開口１１および焦点ミラー４，または試料ビーム９の行路にあるミラー４と試料３間の間隔は、アポディゼーションフィルタが配置されうる場所である。アポディゼーションはまた、例えば開口６Ａ等で試料から放射行路の下流，またはフォールドミラー７および分析器８の間にも配置される。アポディゼーションフィルタ５０を配置する可能性がある位置をいくつか図１Ａに破線で示す。検出器１７３で実際検出された信号は、試料３の表面上にある測定スポットからのものであり、ここで測定スポットは照明システム（２，５，５Ａ，１１，１４）により照明される試料部分として規定され、そして検出器の観察視野内のものでもある（収集光学系６Ａ，８，６９で規定される）。アポダイザを使用して、２つの技術のうちのいずれかを用いて測定スポットサイズを最小にすることができ、これら２つの技術とは、入口スリット（ピンホール）および試料間の光行路に配置して照明システムの焦点合わせの分解能を高める技術，または試料および検出器の間に配置して検出器の観測視野をより良く制限する技術である。（２つのアポダイザを用いて両方の技術を組み合わせて適用することも可能である。もしくは、外照明(epi-illumination)を有する垂直入射顕微鏡のように、照明および収集システムが共通の光行路を共有すれば、１つのアポダイザを用いて両方の技術を適用できる。）また、本発明は反射放射を検出するものとして説明されているが、透過放射を検出するシステムにも同様に応用可能である。上述のパラグラフにおいて、「照明部分」と「検出器の観察視野」の定義は試料上にあるこれらの領域の周囲を囲む特定の境界線を確認するための何らかの手段が必要となる。これらの境界は取り囲んだエネルギーのしきい値基準を用いて規定される。例えば、照明測定スポットは、照明配分においてエネルギーのある規定されたパーセント（例えば、９９．５％）を囲む境界で規定される。検出器の観察視野は、しきい値基準を試料表面にある検出器の放射感応要素の回折制限された原像（収集光学系を通して像映されたもの）に適用することにより、同様に規定することができる。使用するしきい値は検出器の感度制限に基づくものであるか、またはシステムの測定耐性要求に基づいた他の適切な基準を使用することもできる。一般的に、測定スポットサイズの規定は、測定される特定の試料のタイプや実行される測定のタイプに左右されるものである。規定基準は代替となるデザインの中から相対的な測定の特性を示すための手段が有益なものであれば、どのようなものでも使用可能である。第１の好適な実施形態において、アポディゼーションフィルタは偏光子開口５Ａの代わりに偏光子のすぐ後に設置し、図２Ａに示したような水平寸法および図２Ｂに示したような垂直寸法で位置が変化する透過率を有する矩形の開口である。そのようなアポディゼーションフィルタを製造するために用いてきた技術のうちの１つは、空間的に変化する中性フィルタを製造することである。中性フィルタは従来、基板の片側を薄膜の金属コーティングで被覆することにより製造されるものである。基板の材料は対象となる波長領域に対して透過性が良好なものを選択する。薄膜金属コーティングの厚みは、透過する少量の入射放射を制御するように選択される。ほとんどの場合、金属コーティングは基板にスパッタリングする。空間的に変化する中性コーティングを行うために、マスクをスパッタリング用の材料の基と被覆される基板との間に設置する。基板が完全にマスクで保護される場合、金属が全く存在しないため高い透過率が得られる。マスクが基板を全く保護していない場合、金属層は最も厚く透過率も最も低くなる。マスクが基板を部分的に覆う場合、金属コーティングの厚みは中間のものとなり、したがって透過率も中間のものとなる。スパッタリング処理中に基板を移動することで、長く複雑な形状の中間透過率の値（もしくは透過率の値）の範囲が生じ、したがって、すべてスパッタリングを行うよりも広い基板領域を曝すことができる。いくつかの応用では、適切なフィルタ，例えばカリフォルニア州，サンクレメントのレイナルド社(Reynard Corporation)のカタログナンバー１４００等も利用可能である。好適な代替実施形態において、開口は１次元のみにアポディゼーションされ、この方向はウェーハの入射角の高角（図１Ａに示した光学レイオウトの垂直方向）に対応する。この理由はそれが最も悪い回折影響をもたらすところである為である。図１Ｂは、別の好適な代替実施形態で使用可能な偏光子組立体の異なる構造を示す。言い換えれば、図１Ｂの組立体は、図１Ａの囲み部分１Ｂの部品を置き換えて使用し、第２の実施形態とする。この実施形態において、偏光子５はファイバ１の出力部と入口スリット２との間に配置する。１つのレンズまたは複数のレンズ２０１，２０２はファイバ１を入口スリット２に焦点合わせするために用いる。入口スリットは２つの機能を有する。すなわち、試料に像映される供給源としての機能（第１の実施形態での唯一の機能）と、システムの残りの部分に入る偏光子からの偏向された光を遮断して光学系の残り部分の設計により柔軟性をもたせる機能である。この実施形態において、アポディゼーションフィルタは、入口スリット２またはファイバ１のいずれかに近づきすぎない限り、入口スリット２と焦点ミラー４との間かまたはファイバ１と入口スリット２との間であればどこにでも設置することが可能である。例えば、アポディゼーションフィルタをブロッキング開口１１に設置すると、偏光子からの偏向された光を遮断する必要がなくなる。他には、止め部２０３にアポディゼーションフィルタを設置する場合もある。この場合、焦点ミラーシステム用の開口止めは、止め部２０３の対の面に近いものが好ましい。これは、ブロッキング開口１１と止め部２０３をレンズ２０１，２０２が略対の位置にあるように配置すればほとんど容易に達成できる。いくつかの応用において、開口１１は、参照番号１１の位置でバッフルまたはバッフルのセットに置き換えられる。この技術がここに記載した回転偏光子エリプソメータに制限されるものではなく、偏光されていない光を用いる反射率計や他のエリプソメータの構成にも応用可能であることは、当業者に明らかなことである。これらのエリプソメータの構成は、回転分析器エリプソメータ，回転補償器エリプソメータ，および偏光された光の楕円率を変調するための光弾変調器を用いるエリプソメータを含む。この技術は広域波長を用いる応用に制限したものではなく、レーザーからのような単一波長または狭域波長を用いる場合も同様に適用する。本発明はまた、試料を測定するためにマイクロ波を用いたシステムと共に赤外線，可視および／または紫外線の波長を用いる測定システムでも使用可能である。アポディゼーションは、焦点ミラー４で照明される領域をアポディゼーションしないかまたはそれ以外に、収集ミラー５により収集された領域での回折効果を減少させるように使用されることは、当業者に明らかなことである。収集光学系での整列を容易にし安定性を確保するために、検出器の観察視野は試料上の照明領域よりも著しく大きいものとなる。その代わりとして、照明光学系での整列要求や安定性の要求を緩和するために、照明領域は検出器の観察視野よりも著しく大きいものとなる。先行例の記載で上述したような空間的に変化する中性フィルタを製造するために利用可能な技術が他にもあるが、本発明はアポディゼーションフィルタを製造するための新規かつより良い方法を開示するものである。この方法を用いれば、極めて小さなフィルタを製造でき、何度も繰り返し可能な結果が得られ、そして高域の波長に対応できるフィルタが得られる。さらに、空間的に変化する中性フィルタを製造するためにこの方法を用いると、広範囲の異なるパターンを作りだすことができ、そのようなフィルタは以下に記載のもの以外の応用で使用可能である。ここに開示する空間的に変化する中性フィルタを製造するための新規な方法は、中間透過率の領域を作りださずに、高透過率領域や実質的に不透明な領域からなる２進パターンを用いることである。（これは、白黒印刷パターンが中間グレースケースレベルに近づけるために使用される場合、これは印刷時に使用される中間調処理に類似している。）そのようなパターンには透過率プロファイルに明確な不連続性が多くあるので、多くの入射放射を散乱するが、散乱された放射は回折格子に類似した周期的構造として２進パターンを形成することにより除去されるため、散乱された放射は照明光学系または収集光学系のいずれかで遮断される明確な回折された状態で集められる。したがって、零次放射のみ（すなわち、アポダイザにより実質的に偏向されていない透過された放射要素）は検出器で感知される。零次のアポダイザの振幅透過率は、「局所的に平均した透過率」がアポダイザ上の位置関数として変化し、アポダイザ関数の２次元空間周波数スペクトルで特定の空間周波数を遮断して規定される場合、局所的に平均した透過率に同等のものである。周波数の遮断は以下のように規定される。すなわち、あらゆる対の幾何学的光線，つまり１つは照明供給源から発生しアポダイザ上のあらゆる特定の点を通って透過する光線，２つ目は同じアポダイザの点から発生し測定スポットを通って透過する光線（上に規定したように）は、アポダイザにいくつかの偏差角を有しており、そして周波数の遮断は、そのような角度の最も大きな角度（弧度で）と検出器で感知される最小波長の比率である。アポダイザパターンの周期性が十分に小さいものであると仮定すれば、透過率のプロファィルの大きな不連続性が局所的に平均した透過率でなくなり、そしてアポダイザは局所的に平均した透過率が零次に回折の尾の部分を和らげるアポディゼーション関数の形を有するように設計される。周期パターンは、高透過率のゾーンと規則的な格子上に配分された特徴要素を繰り返すとによって規定された実質的に不透明なゾーンからなる。要素の形状は重要ではないが、線，正方形，六角形，三角形，八角形または円等の単純な幾何学系の物体が好ましい。（エリプソメータの応用では、アポダイザが放射の偏光状態に実質的に影響を及ぼさないことを確実にするために、正方形対称を有するパターンが好ましい。）アポダイザ上のあらゆる特定の点でのアポダイザの局所的に平均した透過率Ｔ_avgは実質的に以下に等しいものである。Ｔ_avg=Ｔ_low+ＣＡＦ*(Ｔ_high-Ｔ_low) ここで、Ｔ_highおよびＴ_lowは高い２進透過率の値と低い２進透過率であり、ＣＡＦは、高透過率を有する指定した点で格子セル上に小さな領域として規定された「明確な領域の小部分」である。特徴要素のサイズまたはそれらの周期性，もしくはその両方は、アポダイザ上で変化するため、局所的に平均した透過率関数は所望のアポディゼーション関数と適合する。通常、周期性は最初に回折次数で迷光を最適に制御するように選択され（周期性はアポダイザ上で均一なものが好ましい）、次いで特徴のサイズの配分は所望のアポディゼーション関数を作るようになされる。図３は、高透過率および低透過率の線またはストリップを交互にすることによりアポディゼーションフィルタを作る方法を示すものである。（図３および図４の影を付けた領域は低透過率領域を示し、高透過率領域は影を付けていない。）この図において、ストリップ幅と間隔の大きさは明確にするためにかなり誇張したものとなっている。異なる幅の暗いストリップは、正方形の格子のような規則的な格子の中心にある。したがって、隣接するストリップの中心線の間の間隔ｄは、全ての交互の縦ストリップおよび横ストリップで実質的に同じものである。ストリップの幅は、最小特徴サイズを引いた格子間隔（例えば、格子間隔３．６ μｍ上の最大線幅３μｍ）から最小特徴サイズ（例えば、０．６μｍ）まで変化するものである。この例において、アポダイザの横中心線および縦中心線１９９Ａ，１９９Ｂに沿った最小の明確な領域の小部分（例えば、頂部の中心部分１９８）は０．６／３．６＝１７％であるため、アポディゼーションされた領域と周りにある開口の不透明な材料との間の境界で透過率が僅かに不連続になっている。上述したようにアポディゼーションが縦方向にのみ必要な場合は、図３は縦方向の明確で実質的に不透明なストリップを除去し横方向のもののみ保持して修正する必要がある。上述のデザインで生じる可能性のある問題は、アポディゼーションフィルタの領域のうち横方向および縦方向の間に対称性をもたないものがあることである。例えば、図３のフィルタの頂部中心部分１９８には横方向に長い透明なストリップがあるが、縦方向のストリップは短いものだけである。これは透過された放射の偏光状態に影響を及ぼす可能性がある。よって偏光された光を用いるような応用（例えば、エリプソメトリー）では問題となる場合がある。しかしながら、起こる可能性があるこの問題を解消でき、前述のパラグラフで記載した強度の不連続性を減少できる別の好適な実施形態がある。この好適な実施形態は図４に示されている。図４では、局所的に平均した透過率関数が、横方向での図２Ｂおよび縦方向での図２Ａのプロファイル形状をたどることになる。この技術の実施形態では、フィルタの内部または中心部分は可変サイズの暗い（実質的には不透明な）正方形からなり、そして外部または周辺部分は可変サイズの明るい（高透過率）正方形からなる。正方形はその中心を各方向に等間隔の対角格子（正方形の４５度）上に配置する。明るい正方形の中心は暗い正方形に対して格子間隔が半分変位されるため、明るい正方形と暗い正方形が領域で等しい場合は、明るい正方形と暗い正方形の間の移行境界でのパターンが不連続なものではなくなる。正方形のサイズは、確実に製造することが可能な最も小さいもの（例えば、０．６μｍ）から格子区分の半分である最大の大きさまで変化する。このパターンでは、特徴のサイズが制限されていることから生じる明確な領域の小部分にある不連続性は重要な点ではなく、それは正方形（線と相対して）の特徴が局所的に平均した高い透過率と低い透過率の両方の領域を規定するために使用されるためである。例えば、格子間隔が３．６μｍで最小特徴サイズが０．６μｍの場合、前の例（図３）の１７％と比較すると、最大明確領域の小部分は１−（０．６／３．６）²＝９７％であり、最小明確領域の小部分は（０．６／３．６）²＝３％となる。さらに、フィルタの小規模構造は正方形の対称性を有するので、前に透過した光の偏光状態がアポディゼーションフィルタにより影響されない状態が続く。開口からの１次回折の放射は、所与の弧度の角度を通って近似値に格子区分で分割された波長により偏向される。最短の波長は常に偏向される。ここに開示した第１の好適な実施形態において、偏光子からの望ましくない偏光の偏向の少なくとも２倍の放射の偏向を作ることが望ましいため、望ましくない偏光からの１次の回折された光は望ましい偏光からの真っ直ぐ通るビームとは重複しない。この実施形態において、最短の波長での望ましくない偏光の偏向は２度であるため、アポダイザの回折パターンからの所望の最小偏向は４度になる（０．０７ラジアンに等しい）。器具で使用すべき最も短い波長が１８５ｎｍであれば、格子間隔は０．１８５／０．０７＝２．６μｍとなる。図４に示したパターンにおいて、対角線（すなわち、最短のもの）の格子間隔はこの値に等しいものである。いくつかの好適な代替実施形態において、アポディゼーションフィルタはまた、偏向した放射と偏向していない放射を偏光子から分離する必要がない。そのような場合、格子間隔はパターンからの１次およびより高次の回折が検出器に入らないという要求にのみ基づいて選択される。図４を参照すると、アポディゼーションフィルタ２００は、明確な領域を囲みすべてが暗い領域のものを排除する最小の凸状閉曲線から本質的になる有効開口を有する。フィルタは境界２０４内に中心または中心部分２０５を有し、境界の外側に縁または周辺部分２０６を有する。中心部分２０５において、フィルタのパターンは明確な背景上にある暗い（すなわち、実質的に不透明）正方形からなる。周辺部分では、フィルタのパターンは暗い背景上にある明確な正方形からなる。境界２０４またはその付近で、明確かつ実質的に不透明な正方形の隅は、それらの隅で境を接している。実質的に不透明なものから明確な正方形のパターンへの移行部分が明確な領域の小部分が移行部分の両側で５０％である場合に生じるので、境界での不連続性は全くない。放射状の線のセグメントは、図４に示す線２１０のような略中央部分の中心と有効開口の境界との間を進むものである。好適な実施形態において、実質的に不透明な領域にある局所的に平均した透過率関数は入射放射の１０％より小さく、明確な領域のものは実質的に不透明な領域の少なくとも２倍である。図４の実施形態において、フィルタ２００は局所的に平均した透過率関数でアポディゼーションを行ない、この関数は有効開口の線形寸法の有意な小部分である距離に対して高透過率の中心部分と実質的に不透明な縁部分との間で変化する。特に、フィルタ２００の局所的に平均した透過率関数は、放射状の線のセグメント，例えば２１０等の長さの１０％に対して明確な領域の透過率が５０％よりも小さく透過率で実質的に単調に変化するものが好ましい。図４のフィルタ２００において、中心部分の中央部２１２での局所的に平均した透過率関数は、実質的に一定の最大値をもつものである。実質的に不透明および明確な正方形の中心は、正方形に対して実質的に４５度で周期的な正方形の格子の点にある。明確な正方形の中心は第１の周期的な正方形の格子の点にあり、実質的に不透明な正方形の中心は第２の周期的に正方形な格子の点にあり、ここにおいて第１および第２の格子は２次元のものであり、２次元に沿って半分の間隔で置換される。好適な実施形態において、開口での正方形サイズの配分は、図４にある横方向の線の局所的に平均した透過率関数が図２Ａに示す形のものであり、縦方向の線のものは図２Ｂに示す形のものであるように規定される。さらに詳しく言えば、横軸をＸ，縦軸をＹと規定すると、ＸとＹの関数として明確な領域の小部分ＣＡＦ［Ｘ，Ｙ］は２つの軸に分離される。ＣＡＦ[Ｘ,Ｙ]=ＣＡＦ[Ｘ]ＣＡＦ[Ｙ] ここで、関数ＣＡＦ［Ｘ］は図２Ａに示した形で、ＣＡＦ［Ｙ］は図２Ｂに示したものである。実際には、この規定は製造工程での特徴のサイズの制限に適用するように僅かに修正を加えなければならない場合もある。例えば、特徴サイズの制限が明確な領域の小部分が０．０３≦ＣＡＦ≦０．９７の範囲にあれば、０≦ ＣＡＦ≦０．０１５の範囲にある値（上記の規定によれば）は零と置き換えられ、０．０１５≦ＣＡＦ≦０．０３の範囲にある値は０．０３に置き換えられ、０．９７≦ＣＡＦ≦０．９８５の範囲にある値は０．９７に置き換えられ、０．９８５≦ＣＡＦ≦１の範囲にある値は１に置き換えられる。矩形のような他の幾何学的形状を用いるためにこの技術をさらに応用して用いることは、当業者に公知のことである。上述したようなパターンは電子ビームリトグラフィーを用いて容易に製造でき（例えば、Silicon Processing for the VLSI Bra, S．WolfおよびR.N．Tauber ，Lattice Press，第４８２〜４８３ページ，４９３〜５０４頁，１９８６年を参照されたい）、このリトグラフィーは半導体製造用のリトグラフィーマスクを製造する技術として公知のものである。リトグラフィーマスクは、ガラス，石英，溶融シリカまたはサファイア等の透過材料の基板上に実質的に不透明な材料（通常、クロム合金またはクロム等の金属）で作られたパターンからなる。パターンはコンピュータプログラムで作られ、通常、線，正方形，矩形，六角形，三角形，八角形または円形や半導体回路設計に適した他の幾何学形状からなる。また、光学リトグラフィー技術が電子ビームリトグラフィーの代わりに用いることができることも明らかである。実用的に光学リトグラフィーは通常、電子ビームリトグラフィーで生じるものと同じ大きさの特徴を発生することができないが、光学リトグラフィーはより高速で安価なものであるため、それらの要求があまり重要なものではない応用にはより適したものとなる場合がある（例えば、より長い波長でのみ動作する応用等）。多くの場合、電子ビームリトグラフィーで作られたマスクは要望通りのサイズに切ってアポディゼーションフィルタとして直接使用することができる。マスクの基板が使用するいくつかの波長で良好な透過率をもたなければ、マスクからのパターンはより適切な基板に写真平板にして転写される。また、電子ビームリトグラフィーのマスクから写真平板の転写を用いると、製造コストを低くでき、そして品質が僅かに低下しても問題とならない場合に適したものとなる。図５Ａ〜５Ｃは、単一マスク上に複数のアポディゼーションフィルタを製造する方法を示すものである。この技術は、アポディゼーションの応用に必要とされる、低透過率の外側と高透過率の中心部分をもつ単純なパターンを作るように制限されず、透過率が変化するほんとんど任意のパターンを作ることは当業者には明らかなことである。このように形成されたフィルタ表面の片面または両面は、図６に示すように、適切なデザインの反射防止コーティング２５２で被覆されることも当業者には公知のことである。図６に示すように、コーティング２５２は、石英基板２５６上に形成されたクロム合金層２５４上に形成されている。図４に類似したアポディゼーションフィルタの製造工程をここに添付した付録Ａにより詳細に記載し、本発明の一部とする。本発明を種々の実施形態に関して上述してきたが、異なる修正および変更も本発明の範囲から逸脱すことなく可能であり、本発明の範囲は添付の請求の範囲およびそれと同等のもののみに制限されるものであることを理解されたい。

【手続補正書】特許法第１８４条の４第４項【提出日】平成１０年１１月２日（１９９８．１１．２）【補正内容】特許請求の範囲１．試料を測定するための方法であって、供給源からの放射を試料に向けたサンプリングビームに焦点合わせするステップと、測定スポットを規定する試料の一部により修正されたサンプリングビームの放討を検出するステップと、供給源からの放射をアポディゼーションするステップであって、前記検出ステップがアポディゼーションステップでアポディゼーションされた放射を検出して、測定スポットの大きさを減縮するアポディゼーションステップとを含む試料を測定するための方法。２．前記方法であって、さらに、前記焦点合わせステップは前記偏光された放射を焦点合わせして前記サンプリングビームを供給する供給源からの放射を偏光するステップからなる請求項１記載の試料を測定するための方法。３．前記方法であって、さらに、前記サンプリングビームに放射を焦点合わせする前に供給源から入口スリットまたはピンホールを介して放射を通過させるステップからなる請求項２記載の試料を測定するための方法。４．前記方法であって、焦点合わせステップで焦点合わせされた供給源からの高域波長をもつ前記放射であり、前記試料は前記サンプリングビームを修正し、前記検出ステップは、試料からの修正されたサンプリングビームを波長成分に分離するステップと、波長成分を検出して出力するステップと、出力を処埋して試料により生じた振幅および位相の偏光状態の変化を決定するステップとからなる請求項２記載の試料を測定するための方法。５．前記方法であって、前記焦点合わせステップは反射光学系により斜角入射で放射を試料に焦点合わせする請求項４記載の試料を測定するための方法。６．前記方法であって、前記入射角は約６３．５度から約８０．５度の範囲のものである請求項４記載の試料を測定するための方法。７．前記方法であって、前記放射は赤外線，可視および紫外線波長を含む範囲の波長をもつ請求項４記載の試料を測定するための方法。８．前記方法であって、前記放射はマイクロ波波長を含む範囲の波長をもつ請求項４記載の試料を測定するための方法。９．前記方法であって、前記アポディゼーションステップは試料により修正された放射をアポディゼーションする請求項１記載の試料を測定するための方法。１０．前記方法であって、前記アポディゼーションステップはサンプリングビームの放射をアポディゼーションする請求項１記載の試料を測定するための方法。１１．前記方法であって、前記焦点合わせステップはアポディゼーションステップでアポディゼーションされた放射を焦点合わせする請求項１記載の試料を測定するための方法。１２．前記方法であって、前記測定スポットは約５０×３０ミクロンよりも小さいものである請求項１記載の試料を測定するための方法。１３．試料を測定するための装置であって、放射を放出する供給源と、供給源からの放射を試料へのサンブリングビームに焦点合わせするための手段と、測定スポットを規定する試料の一部により修正されたサンプリングビームの放射を検出するための手段と、供給源からの放射をアポディゼーションするための手段であり、前記検出手段がアポディゼーション手段によりアポディゼーションされた放射を検出して測定スポットの大きさを減縮するアポディゼーション手段とを含む試料を測定するための装置。１４．前記装置であって、さらに、供給源からの放射を偏光して偏光ビームを発生させる偏光子からなり、前記焦点合わせ手段は前記偏光ビームまたはそこから生じたビームを焦点合わせして、前記サンプリングビームを供給する請求項１３記載の試料を測定するための装置。１５．前記装置であって、前記アポディゼーション手段は前記偏光ビームをフィルタがけする第１のアポディゼーションフィルタを含む請求項１４記載の試料を測定するための装置。１６．前記装置であって、前記アポディゼーション手段は偏光子により偏光される前に供給源からの偏光されていない放射をフィルタがけする第２のアポディゼーションフィルタを含む請求項１５記載の試料を測定するための装置。１７．前記装置であって、さらに、供給源から発生する放射を焦点合わせ手段へ通過させる入口スリットまたはピンホールを含む請求項１５記載の試料を測定するための装置。１８．前記装置であって、さらに、供給源から偏光子を介して入口スリットまたはピンホールへ放射を焦点合わせし、共役面を有する少なくとも１つのレンズと、２つの共役面にある２つの開口止めとからなる請求項１７記載の試料を測定するための装置。１９．前記装置であって、前記第１のアポディゼーションフィルタは偏光子および焦点手段との間の開口止めに最も近い請求項18記載の試料を測定するための装置。２０．前記装置であって、前記焦点合わせ手段は試料ビームを試料上の測定スポットに焦点合わせして反射する反射光学系を含み、前記検出器は出力を出し、前記装置はさらに検出器手段の出力を処理して試料により生じた振幅と位相での偏光状態の変化を決定する手段からなる請求項１５記載の試料を測定するための装置。２１．前記装置であって、アポディゼーション手段は偏光子からの放射を試料にアポディゼーションするように配置される請求項１４記載の試料を測定するための装置。２２．前記装置であって、アポディゼーション手段は供給源からの放射を偏光子へアポディゼーションするように配置される請求項１４記載の試料を測定するための装置。２３．前記装置であって、アポディゼーション手段は試料により修正された放射をアポディゼーションするように配置される請求項１４記載の試料を測定するための装置。２４．前記装置であって、さらに、供給源からの放射を焦点合わせ手段へ通過させる入口スリットまたはピンホールを含む請求項１４記載の試料を測定するための装置。２５．前記装置であって、アポディゼーション手段は入口スリットまたはピンホールからの放射を試料にアポディゼーションするように配置される請求項２４記載の試料を測定するための装置。２６．前記装置であって、アポディゼーション手段は供給源からの放射を入口スリットまたはピンホールにアポディゼーションするように配置される請求項２４記載の試料を測定するための装置。２７．前記装置であって、前記アポディゼーション手段は、高透過率領域と実質的に不透明な領域とが交互にあり、アポディゼーション関数である局所的に平均した透過率関数を有する２次元のパターンをもつ板を含む請求項１３記載の試料を測定するための装置。２８．前記装置であって、前記板は中心部分と前記中心部分を囲む縁部とを有し、前記フィルタは放射をフィルタがけする有効領域をもち、前記有効領域は中心部分と少なくとも一部の縁部を含み、前記局所的に平均した透過率関数はあらゆる放射状の線の長さの１０％に対して前記高透過率の５０％よりも少ない透過率で実質的に単調に変化する請求項２７記載の試料を測定するための装置。２９．前記装置であって、前記局所的に平均した透過率関数は、板の中心部分の中央部で実質的に一定の最大値をもつようなものである請求項２７記載の試料を測定するための装置。３０．前記装置であって、前記パターンは空間的に変化する構造をもつ線をもつ１次元または２次元回折格子からなり、格子は格子線を横断する方向にそこから通過する放射をアポディゼーションする請求項２７記載の試料を測定するための装置。３１．前記装置であって、前記パターンは明確な背景上に実質的に不透明な正方形または矩形もしくは実質的に不透明な背景上に明確な正方形または矩形からなる２次元格子であり、空間的に変化する正方形または矩形寸法を有する請求項２７記載の試料を測定するための装置。３２．前記装置であって、前記アポディゼーション手段は空間的に変化する中性フィルタを含む請求項１３記載の試料を測定するための装置。３３．アポディゼーションフィルタであって、高透過領域と実質的に不透明な領域とが交互にあり、アポディゼーション関数である局所的に平均した透過率関数を有する２次元パターンをもつ板からなるアポディゼーションフィルタ。３４．前記フィルタであって、前記板は、透明な基板と、基板上またはその付近にある実質的に不透明な材料であって、前記実質的に不透明な領域を規定する層とからなる請求項３２記載のアポディゼーションフィルタ。３５．前記フィルタであって、前記基板は石英からなり、前記不透明な材料はクロム合金からなる請求項３４記載のアポディゼーションフィルタ。３６．前記フィルタであって、前記板は中心部分と前記中心部分を囲む縁部とを有し、前記フィルタは放射をフィルタがけする有効領域をもち、前記有効領域は中心部分と少なくとも一部の縁部を含み、前記局所的に平均した透過率関数はあらゆる放射状の線の長さの１０％に対して前記高透過率の５０％よりも少ない透過率で実質的に単調に変化する請求項３３記載のアポディゼーションフィルタ。３７．前記フィルタであって、前記局所的に平均した透過率関数は、板の中心部分の中央部で実質的に一定の最大値をもつようなものである請求項３３記載のアポディゼーションフィルタ。３８．前記フィルタであって、前記パターンは空間的に変化する構造をもつ線をもつ１次元または２次元回折格子からなり、格子は格子線を横断する方向にそこから通過する放射をアポディゼーションする請求項３３記載のアポディゼーションフィルタ。３９．前記フィルタであって、格子は幅が変化し中心線をもつ実質的に不透明なストリップからなり、そして隣接する対のストリップの中心線の間隔は実質的に同じものである請求項３８記載のアポディゼーションフィルタ。４０．前記フィルタであって、前記パターンは明確な背景上に実質的に不透明な正方形または矩形もしくは実質的に不透明な背景上に明確な正方形または矩形からなる２次元格子であり、空間的に変化する正方形または矩形寸法を有する請求項３３記載のアポディゼーションフィルタ。４１．前記フィルタであって、前記格子は板の第１の部分上の明確な背景にある実質的に不透明な正方形または矩形と板の第２の部分上の実質的に不透明な背景にある明確な正方形または矩形とからなる請求項40記載のアポディゼーションフィルタ。４２．前記フィルタであって、前記第１の部分は板の中央部分からなり、第２の部分は板の周辺部分からなる請求項４１記載のアポディゼーションフィルタ。４３．前記フィルタであって、前記格子は明確な背景にある実質的に不透明な正方形かまたは実質的に不透明な背景にある明確な正方形からなり、中央部分と周辺部分との間の境界で不透明な正方形と明確な正方形はそれらの隅で接触する請求項４２記載のアポディゼーションフィルタ。４４．前記フィルタであって、前記格子は明確な背景にある実質的に不透明な正方形かまたは実質的に不透明な背景にある明確な正方形からなり、正方形の中心は正方形に対して実質的に４５度の角度の周期的な正方形格子の点にある請求項４０記載のアポディゼーションフィルタ。４５．前記フィルタであって、明確な正方形の中心は第１の周期的な正方形格子の点にあり、そして実質的に不透明な正方形の中心は第２の周期的な正方形格子の点にあり、第１および第２の格子は２次元であり、２次元に沿って半分の間隔で変位される請求項４４記載のアポディゼーションフィルタ。４６．前記フィルタであって、前記パターンは明確な背景にある実質的に不透明な八角形，円形，三角形または六角形の領域かまたは実質的に不透明な背景にある明確な八角形，円形，三角形または六角形の領域からなる２次元格子である請求項３３記載のアポディゼーションフィルタ。４７．前記フィルタであって、前記試料はサンプリングビームを修正して修正ビームを生じ、サンプリングビームと修正ビームは入射面を規定し、前記局所的に平均した透過率関数は入射面に平行な方向に変化するが入射面と垂直な方向には実質的に一定の値をもつ請求項３３記載のアポディゼーションフィルタ。４８．前記システムであって、高透過率の前記領域は実質的に不透明な領域で透過された放射量の少なくとも２倍の放射量を透過する請求項３３記載のシステム。４９．分解能を高めた放射画像システムであって、物体表面からの放射を放射面に焦点合わせするための手段と、物体表面と焦点表面との間にある放射行路に配置され、高透過率領域と実質的に不透明な領域とを交互にした２次元パターンをもつアポダイザであって、前記パターンはアポディゼーション関数である局所的に平均した透過率関数を有するアポダイザと、アポダイザに続く放射行路にあり、アポダイザにより発生したかまたは通過した散乱放射をブロックするフィルタとからなり、ここにおいて前記放射行路に沿ってアポダイザとフィルタを通って透過する放射は像放射からなり、前記像放射は回折点拡散関数を有し、アポダイザは明確なアポディゼーションされていない開口に対して点拡散関数の尾の部分を減少させる分解能を高めた放射画像システム。５０．前記システムであって、前記フィルタは１次またはそれよりも高次の回折された放射を遮断し、アポダイザにより通過する零次の回折された放射を通過させる請求項４９記載の分解能を高めた放射画像システム。５１．前記システムであって、前記フィルタは明確な開口，バッフルまたはバッフルのセットである請求項５０記載の分解能を高めた放射画像システム。５２．前記方法であって、前記焦点合わせステップは複数の波長の放射を前記サンプリングビームに焦点合わせし、前記アポディゼーションステップは前記複数の波長の放射をアポディゼーションする請求項１記載の試料を測定するための方法。５３．前記方法であって、前記焦点合わせステップは高域放射を前記サンプリングビームに焦点合わせし、前記アポディゼーションステップは高域放射をアポディゼーションする請求項１記載の試料を測定するための方法。５４．前記方法であって、前記サンプリングビームは回折点拡散関数をもち、前記アポディゼーションステップは明確なアポディゼーションされていない開口に対して点拡散関数の尾の部分を減少させる請求項１記載の試料を測定するための方法。５５．前記方法であって、前記アポディゼーションステップは修正される放射の振幅を最大および最小の間で滑らかに変化させる請求項１記載の試料を測定するための方法。５６．前記方法であって、前記検出ステップは前記放射の偏光された状態の変化を検出する請求項１記載の試料を測定するための方法。５７．前記装置であって、前記焦点合わせ手段は高域放射を前記サンプリングビームに焦点合わせし、前記アポディゼーション手段は前記複数の波長の放射をアポディゼーションする請求項１３記載の試料を測定するための装置。５８．前記装置であって、前記焦点合わせ手段は高域放射を前記サンプリングビームに焦点合わせし、前記アポディゼーション手段は高域放射をアポディゼーションする請求項１３記載の試料を測定するための装置。５９．前記装置であって、前記サンプリングビームは回折点拡散関数をもち、前記アポディゼーション手段は明確なアポディゼーションされていない開口に対して点拡散関数の尾の部分を減少させる請求項１３記載の試料を測定するための装置。６０．前記装置であって、前記アポディゼーション手段は修正される前記放射の振幅を最大および最小の間で滑らかに変化させる請求項１３記載の試料を測定するための装置。６１．前記装置であって、前記検出手段は前記放射の偏光された状態の変化を検出する請求項１３記載の試料を測定するための装置。６２．試料のエリプソメトリーパラメータを測定するための方法であって、供給源からの偏光された高域放射を試料に向かうサンプリングビームに焦点合わせさせるステップと、測定スポットを規定する試料の一部により修正されたサンプリングビームの放射を波長成分に分離させるステップと、波長成分を検出して出力するステップと、試料により生じる偏光された状態の変化を出力からの決定するステップと、供給源からの放射をアポディゼーションし、前記検出ステップはアポディゼーションステップでアポディゼーションされた放射を検出して測定スポットのサイズを減縮するアポディゼーションステップとからなる試料のエリプソメトリーパラメータを測定するための方法。６３．前記方法であって、前記アポディゼーションステップは前記放射の複数の波長成分をアポディゼーションする請求項６２記載の試料のエリプソメトリーパラメータを測定するための方法。６４．前記方法であって、前記サンブリングビームは回折点拡散関数をもち、前記アポディゼーションステップは明確なアポディゼーションされていない開口に対して点拡散関数の尾の部分を減少させる請求項６２記載の試料のエリプソメトリーパラメータを測定するための方法。６５．前記方法であって、前記アポディゼーションステップは試料により修正された前記放射の振幅を最大および最小の間で滑らかに変化させる請求項６２記載の試料のエリプソメトリーパラメータを測定するための方法。６６．試料のエリプソメトリーパラメータを測定するための装置であって、供給源からの偏光されていない高域放射を試料に向かうサンプリングビームに焦点合わせするための手段と、測定スポットを規定する試料の一部により修正されたサンプリングビームの放射を波長成分に分離するための手段と、試料により生じる偏光された状態の変化を決定するために波長成分を検出する検出器と、供給源からのものであり検出器で検出される放射をアポディゼーションして測定スポットのサイズを減縮するアポダイザとからなる試料のエリプソメトリーパラメータを測定するための装置。６７．前記方法であって、前記アポダイザは前記放射の複数の波長成分をアポディゼーションする請求項６６記載の試料のエリプソメトリーパラメータを測定するための方法。６８．前記方法であって、前記サンプリングビームは回折点拡散関数をもち、前記アポダイザは明確なアポディゼーションされていない開口に対して点拡散関数の尾の部分を減少させる請求項６６記載の試料のエリブソメトリーパラメータを測定するための方法。６９．前記方法であって、前記アポダイザは試料により修正される前記放射の振幅を最大および最小の間で滑らかに変化させる請求項６６記載の試料のエリプソメトリーパラメータを測定するための方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者カーター，ジョセフアール. アメリカ合衆国、95125、カリフォルニア州、サンノゼ、アルボアドライブ 1811

Claims

【特許請求の範囲】１．試料を測定するための方法であって、供給源からの放射を試料に向けたサンプリングビームに焦点合わせするステップと、測定スポットを規定する試料の一部により修正されたサンプリングビームの放射を検出するステップと、供給源からの放射をアポディゼーションするステップであって、前記検出ステップがアポディゼーションステップでアポディゼーションされた放射を検出して、測定スポットの大きさを減縮するアポディゼーションステップとを含む試料を測定するための方法。２．前記方法であって、さらに、前記焦点合わせステップは前記偏光された放射を焦点合わせして前記サンプリングビームを供給する供給源からの放射を偏光するステップからなる請求項１記載の試料を測定するための方法。３．前記方法であって、さらに、前記サンプリングビームに放射を焦点合わせする前に供給源から入口スリットまたはピンホールを介して放射を通過させるステップからなる請求項２記載の試料を測定するための方法。４．前記方法であって、焦点合わせステップで焦点合わせされた供給源からの高域波長をもつ前記放射であり、前記試料は前記サンプリングビームを反射し、前記検出ステップは、試料からのサンプリングビームの反射を波長成分に分離するステップと、波長成分を検出して出力するステップと、出力を処理して試料により反射されて生じた振幅および位相の偏光状態の変化を決定するステップとからなる請求項２記載の試料を測定するための方法。５．前記方法であって、前記焦点合わせステップは全反射光学系により斜角入射で放射を試料に焦点合わせする請求項４記載の試料を測定するための方法。６．前記方法であって、前記入射角は約６３．５度から約８０．５度の範囲のものである請求項４記載の試料を測定するための方法。７．前記方法であって、前記放射は赤外線，可視および紫外線波長を含む範囲の波長をもつ請求項４記載の試料を測定するための方法。８．前記方法であって、前記放射はマイクロ波波長を含む範囲の波長をもつ請求項４記載の試料を測定するための方法。９．前記方法であって、前記アポディゼーションステップは試料により修正された放射をアポディゼーションする請求項１記載の試料を測定するための方法。１０．前記方法であって、前記アポディゼーションステップはサンプリングビームの放射をアポディゼーションする請求項１記載の試料を測定するための方法。１１．前記方法であって、前記焦点合わせステップはアポディゼーションステップでアポディゼーションされた放射を焦点合わせする請求項１記載の試料を測定するための方法。１２．前記方法であって、前記測定スポットは約５０×３０ミクロンよりも小さいものである請求項１記載の試料を測定するための方法。１３．試料を測定するための装置であって、放射を放出する供給源と、供給源からの放射を試料へのサンプリングビームに焦点合わせするための手段と、測定スポットを規定する試料の一部により修正されたサンプリングビームの放射を検出するための手段と、供給源からの放射をアポディゼーションするための手段であり、前記検出手段がアポディゼーション手段によりアポディゼーションされた放射を検出して測定スポットの大きさを減縮するアポディゼーション手段とを含む試料を測定するための装置。１４．前記装置であって、さらに、供給源からの放射を偏光して偏光ビームを発生させる偏光子からなり、前記焦点合わせ手段は前記偏光ビームまたはそこから生じたビームを焦点合わせして、前記サンプリングビームを供給する請求項１３記載の試料を測定するための装置。１５．前記装置であって、前記アポディゼーション手段は前記偏光ビームをフィルタがけする第１のアポディゼーションフィルタを含む請求項１４記載の試料を測定するための装置。１６．前記装置であって、前記アポディゼーション手段は偏光子により偏光される前に供給源からの偏光されていない放射をフィルタがけする第２のアポディゼーションフィルタを含む請求項１５記載の試料を測定するための装置。１７．前記装置であって、さらに、供給源から発生する放射を焦点合わせ手段へ通過させる入口スリットまたはピンホールを含む請求項１５記載の試料を測定するための装置。１８．前記装置であって、さらに、供給源から偏光子を介して入口スリットまたはピンホールへ放射を焦点合わせし、共役面を有する少なくとも１つのレンズと、２つの共役面にある２つの開口止めとからなる請求項１７記載の試料を測定するための装置。１９．前記装置であって、前記第１のアポディゼーションフィルタは偏光子および焦点手段との間の開口止めに最も近い請求項１８記載の試料を測定するための装置。２０．前記装置であって、前記焦点合わせ手段は試料ビームを試料上の測定スポットに焦点合わせして反射する全反射光学系を含み、前記検出器は出力を出し、前記装置はさらに検出器手段の出力を処理して試料により反射されて生じた振幅と位相での偏光状態の変化を決定する手段からなる請求項１５記載の試料を測定するための装置。２１．前記装置であって、アポディゼーション手段は偏光子からの放射を試料にアポディゼーションするように配置される請求項１４記載の試料を測定するための装置。２２．前記装置であって、アポディゼーション手段は供給源からの放射を偏光子へアポディゼーションするように配置される請求項１４記載の試料を測定するための装置。２３．前記装置であって、アポディゼーション手段は試料により修正された放射をアポディゼーションするように配置される請求項１４記載の試料を測定するための装置。２４．前記装置であって、さらに、供給源からの放射を焦点合わせ手段へ通過させる入口スリットまたはピンホールを含む請求項１４記載の試料を測定するための装置。２５．前記装置であって、アポディゼーション手段は入口スリットまたはピンホールからの放射を試料にアポディゼーションするように配置される請求項２４記載の試料を測定するための装置。２６．前記装置であって、アポディゼーション手段は供給源からの放射を入口スリットまたはピンホールにアポディゼーションするように配置される請求項２４記載の試料を測定するための装置。２７．前記装置であって、前記アポディゼーション手段は、高透過率領域と実質的に不透明な領域とが交互にあり、アポディゼーション関数である局所的に平均した透過率関数を有する２次元のパターンをもつ板を含む請求項１４記載の試料を測定するための装置。２８．前記装置であって、前記板は中心部分と前記中心部分を囲む縁部とを有し、前記フィルタは放射をフィルタがけする有効領域をもち、前記有効領域は中心部分と少なくとも一部の縁部を含み、前記局所的に平均した透過率関数はあらゆる放射状の線の長さの１０％に対して前記高透過率の５０％よりも少ない透過率で実質的に単調に変化する請求項２７記載の試料を測定するための装置。２９．前記装置であって、前記局所的に平均した透過率関数は、板の中心部分の中央部で実質的に一定の最大値をもつようなものである請求項２７記載の試料を測定するための装置。３０．前記装置であって、前記パターンは空間的に変化する構造をもつ線をもつ１次元または２次元回折格子からなり、格子は格子線を横断する方向にそこから通過する放射をアポディゼーションする請求項２７記載の試料を測定するための装置。３１．前記装置であって、前記パターンは明確な背景上に実質的に不透明な正方形または矩形もしくは実質的に不透明な背景上に明確な正方形または矩形からなる２次元格子であり、空間的に変化する正方形または矩形寸法を有する請求項２７記載の試料を測定するための装置。３２．前記装置であって、前記アポディゼーション手段は空間的に変化する中性フィルタを含む請求項１４記載の試料を測定するための装置。３３．アポディゼーションフィルタであって、高透過領域と実質的に不透明な領域とが交互にあり、アポディゼーション関数である局所的に平均した透過率関数を有する２次元パターンをもつ板からなるアポディゼーションフィルタ。３４．前記フィルタであって、前記板は、透明な基板と、基板上またはその付近にある実質的に不透明な材料であって、前記実質的に不透明な領域を規定する層とからなる請求項３３記載のアポディゼーションフィルタ。３５．前記フィルタであって、前記基板は石英であり、前記不透明な材料はクロム合金である請求項３４記載のアポディゼーションフィルタ。３６．前記フィルタであって、前記板は中心部分と前記中心部分を囲む縁部とを有し、前記フィルタは放射をフィルタがけする有効領域をもち、前記有効領域は中心部分と少なくとも一部の縁部を含み、前記局所的に平均した透過率関数はあらゆる放射状の線の長さの１０％に対して前記高透過率の５０％よりも少ない透過率で実質的に単調に変化する請求項３３記載のアポディゼーションフィルタ。３７．前記フィルタであって、前記局所的に平均した透過率関数は、板の中心部分の中央部で実質的に一定の最大値をもつようなものである請求項３３記載のアポディゼーションフィルタ。３８．前記フィルタであって、前記パターンは空間的に変化する構造をもつ線をもつ１次元または２次元回折格子からなり、格子は格子線を横断する方向にそこから通過する放射をアポディゼーションする請求項３３記載のアポディゼーションフィルタ。３９．前記フィルタであって、格子は幅が変化し中心線をもつ実質的に不透明なストリップからなり、そして隣接する対のストリップの中心線の間隔は実質的に同じものである請求項３８記載のアポディゼーションフィルタ。４０．前記フィルタであって、前記パターンは明確な背景上に実質的に不透明な正方形または矩形もしくは実質的に不透明な背景上に明確な正方形または矩形からなる２次元格子であり、空間的に変化する正方形または矩形寸法を有する請求項３３記載のアポディゼーションフィルタ。４１．前記フィルタであって、前記格子は板の第１の部分上の明確な背景にある実質的に不透明な正方形または矩形と板の第２の部分上の実質的に不透明な背景にある明確な正方形または矩形とからなる請求項４０記載のアポディゼーションフィルタ。４２．前記フィルタであって、前記第１の部分は板の中央部分からなり、第２の部分は板の周辺部分からなる請求項４１記載のアポディゼーションフィルタ。４３．前記フィルタであって、前記格子は明確な背景にある実質的に不透明な正方形かまたは実質的に不透明な背景にある明確な正方形からなり、中央部分と周辺部分との間の境界で不透明な正方形と明確な正方形はそれらの隅で接触する請求項４２記載のアポディゼーションフィルタ。４４．前記フィルタであって、前記格子は明確な背景にある実質的に不透明な正方形かまたは実質的に不透明な背景にある明確な正方形からなり、正方形の中心は正方形に対して実質的に４５度の角度の周期的な正方形格子の点にある請求項４０記載のアポディゼーションフィルタ。４５．前記フィルタであって、明確な正方形の中心は第１の周期的な正方形格子の点にあり、そして実質的に不透明な正方形の中心は第２の周期的な正方形格子の点にあり、第１および第２の格子は２次元であり、２次元に沿って半分の間隔で変位される請求項４４記載のアポディゼーションフィルタ。４６．前記フィルタであって、前記パターンは明確な背景にある実質的に不透明な八角形，円形，三角形または六角形の領域かまたは実質的に不透明な背景にある明確な八角形，円形，三角形または六角形の領域からなる２次元格子である請求項３３記載のアポディゼーションフィルタ。４７．前記フィルタであって、前記試料はサンプリングビームを修正して修正ビームを生じ、サンプリングビームと修正ビームは入射面を規定し、前記局所的に平均した透過率関数は入射面に平行な方向に変化するが入射面と垂直な方向には実質的に一定の値をもつ請求項３３記載のアポディゼーションフィルタ。４８．前記システムであって、高透過率の前記領域は実質的に不透明な領域で透過された放射量の少なくとも２倍の放射量を透過する請求項３３記載のシステム。４９．分解能を高めた放射画像システムであって、物体表面からの放射を放射面に焦点合わせするための手段と、物体表面と焦点表面との間にある放射行路に配置され、高透過率領域と実質的に不透明な領域とを交互にした２次元パターンをもつアポダイザであって、前記パターンはアポディゼーション関数である局所的に平均した透過率関数を有するアポダイザと、アポダイザに続く放射行路にあり、アポダイザにより発生したかまたは通過した散乱放射をブロックするフィルタとからなり、ここにおいて前記放射行路に沿ってアポダイザとフィルタを通って透過する放射は像放射からなり、前記像放射は回折点拡散関数を有し、アポダイザは明確なアポディゼーションされていない開口に対して点拡散関数の尾の部分を減少させる分解能を高めた放射画像システム。５０．前記システムであって、前記フィルタは１次またはそれよりも高次の回折された放射を遮断し、アポダイザにより通過する零次の回折された放射を通過させる請求項４９記載の分解能を高めた放射画像システム。５１．前記システムであって、前記フィルタは明確な開口，バッフルまたはバッフルのセットである請求項５０記載の分解能を高めた放射画像システム。