JP2009539064A - Contamination monitoring and control technology for use in optical metrology equipment - Google Patents

Contamination monitoring and control technology for use in optical metrology equipment Download PDF

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    • G01N21/33Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using ultraviolet light

Abstract

計測装置の光学経路中の吸収性の物質を最小化すると共に、性能の低下を引き起こし得る光学要素表面上の汚染物蓄積を最小化するように、光学計測装置内に制御された環境を生成し続いてモニタする技術が提供される。排気および再充填技術の両方とも、環境が測定に適するかどうか、または環境が再生されるべきかどうかを決定するモニタ技術と共に利用可能である。光学計測装置は、真空紫外(VUV)波長を含む波長で運転する装置でよい。  Create a controlled environment in the optical metrology device to minimize absorbent material in the optical path of the metrology device and to minimize contaminant buildup on the optical element surface that can cause performance degradation. Subsequent monitoring techniques are provided. Both exhaust and refill techniques can be used with monitoring techniques to determine whether the environment is suitable for measurement or whether the environment should be regenerated. The optical measurement device may be a device that operates at wavelengths including vacuum ultraviolet (VUV) wavelengths.

Description

本出願は光学計測の分野に関し、さらに具体的には、真空紫外(VUV)において実施される光学計測に関する。   This application relates to the field of optical metrology, and more specifically to optical metrology performed in vacuum ultraviolet (VUV).

1つの実施形態では、真空紫外(VUV)において正確で再現性のある光学計測を実施可能な手段が提供される。1つの実施形態では、本明細書で開示される技術は、ガス状および表面の汚染物の両方の存在下で、真空紫外の反射計が、高安定で再現性のある結果を確実に生成するために使用可能である。他の実施形態では、本明細書で開示される技術は、表面が汚染されている可能性のある試料自体から正確な反射率データを取得するための手段を提供する。   In one embodiment, a means is provided that can perform accurate and reproducible optical measurements in vacuum ultraviolet (VUV). In one embodiment, the techniques disclosed herein ensure that a vacuum ultraviolet reflectometer produces highly stable and reproducible results in the presence of both gaseous and surface contaminants. Can be used for. In other embodiments, the techniques disclosed herein provide a means for obtaining accurate reflectance data from the sample itself, whose surface may be contaminated.

光学計測技術は、その非接触、非破壊かつ一般に高速処理の性質によって、半導体製造産業のプロセス制御用途に長く採用されてきた。これらの装置の大多数は、深紫外から近赤外波長(DUV−NIR、一般に200〜1000nm)に渡るスペクトル領域の一部で運転する。より薄い層からなる小型の装置開発に向けての絶え間ない活動は、このような装置の感度への挑戦であった。プロセス条件における微細な変化に対してより大きな感度が実現可能な、短波長(200nm未満)を利用する光学計測装置の開発への取り組みがあった。真空紫外(VUV)反射計のためのシステムおよび方法などの、短波長で光学測定を実施するアプローチは、2003年9月23日に出願された米国特許出願番号10/668,642号公報で現在の特許文献1、および2004年7月30日に出願された米国特許出願番号10/909,126号公報で現在の特許文献2に記載されており、これら両者の記載内容を明示的に本明細書に援用する。   Optical metrology technology has long been adopted for process control applications in the semiconductor manufacturing industry due to its non-contact, non-destructive and generally high-speed processing nature. The majority of these devices operate in a portion of the spectral region ranging from deep ultraviolet to near infrared wavelengths (DUV-NIR, generally 200-1000 nm). The constant effort towards developing smaller devices with thinner layers has been a challenge to the sensitivity of such devices. There has been an effort to develop an optical measurement device using a short wavelength (less than 200 nm) that can realize greater sensitivity to minute changes in process conditions. An approach to performing optical measurements at short wavelengths, such as a system and method for a vacuum ultraviolet (VUV) reflectometer, is currently available in US patent application Ser. No. 10 / 668,642, filed Sep. 23, 2003. Patent Document 1 and US Patent Application No. 10 / 909,126 filed on July 30, 2004 are described in the present Patent Document 2, and the contents of both of these are explicitly described in this specification. Included in the book.

窓や鏡などの光学表面の汚染は、VUVにおける光学装置の運転に対して深刻な障害となる。湿気および残留分子、特に炭化水素化合物は経時的にこのような表面上に堆積し、装置の性能を著しく減じる場合がある。これらの効果は、193および157nmリソグラフィ露光装置の設計、開発および性能に対するこれらの影響度故に、過去の研究の焦点をなした。   Contamination of optical surfaces such as windows and mirrors is a serious obstacle to the operation of optical devices in VUV. Moisture and residual molecules, especially hydrocarbon compounds, can accumulate on such surfaces over time and can significantly reduce the performance of the device. These effects have been the focus of past research due to their impact on the design, development and performance of 193 and 157 nm lithographic exposure apparatus.

理論的にVUV光学計測装置によってもたらされる多大な感度向上を実際に実現確保するために、装置の光学表面上の汚染物の蓄積を減少、除去、または全て排除する本質的な機能を備える装置を開発することが非常に所望される。さらに、潜在的に高価で複雑な部品の追加なしに、この自己清浄化機能が実現できたら、装置の所有者にとって非常な利益になるだろう。   A device with the essential function of reducing, eliminating, or eliminating all the build-up of contaminants on the optical surface of the device, in order to ensure that the great sensitivity improvements that are theoretically provided by the VUV optical metrology device are actually achieved. It is highly desirable to develop. Furthermore, if this self-cleaning function can be realized without the addition of potentially expensive and complex parts, it would be very beneficial to the owner of the device.

汚染物層が調査中の試料の表面に存在すると、VUVにおける光学応答の測定に著しく影響を与え、不正確および/または誤った結果を与える場合がある。試料が非常に薄い薄膜(<100Å)を含む場合には、この厚さ自体が汚染物層の厚さと同等であり、これらの影響が特に懸念される。   The presence of a contaminant layer on the surface of the sample under investigation can significantly affect the measurement of the optical response in the VUV and may give inaccurate and / or incorrect results. If the sample contains a very thin film (<100 mm), this thickness itself is equivalent to the thickness of the contaminant layer, and these effects are of particular concern.

清浄化段階において汚染物層を除去することによって半導体ウェハの測定を改善するために考えられる1つの技術に、測定前にマイクロ波放射および/または放射体加熱を使用することが含まれる。このアプローチを使用して測定再現性を向上させることが報告されているが、この方法は別の清浄化システムが既存の測定システムに結合させることを必要とし、その結果、システムのコストと設計の複雑性が増加してしまう。   One possible technique for improving the measurement of semiconductor wafers by removing the contaminant layer in the cleaning stage involves the use of microwave radiation and / or radiator heating prior to measurement. Although this approach has been reported to improve measurement repeatability, this method requires that another cleaning system be coupled to the existing measurement system, resulting in system cost and design considerations. Complexity will increase.

これらの不利な点を考えると、試料の表面から汚染物を除去する機能を自らに備え、これによって、正確かつ再現性の高い結果を確実に取得可能な測定システムを開発することが望ましい。このような装置は、同時に、測定に通常必要とされるものの他に追加の部品を必要とせず、試料の特定の位置を清浄化して測定可能であり、それによって、システムのコストと設計の複雑性を減少できるとよい。さらに、このような装置は、別の清浄化および測定の補助システムの位置合わせを必要としない方がよい。さらに、このような装置では、全ての測定位置において安定な清浄結果が取得されることを確保する一方、同時に、試料全体の不必要な「清浄化」を避けることができるとよい。   In view of these disadvantages, it is desirable to develop a measurement system that has its own function of removing contaminants from the surface of the sample, and that can reliably obtain accurate and reproducible results. Such devices can simultaneously clean and measure specific locations on the sample without the need for additional components beyond what is normally required for measurement, thereby reducing system cost and design complexity. It should be possible to reduce sex. Furthermore, such an apparatus should not require separate cleaning and alignment of the auxiliary measurement system. Furthermore, such an apparatus should ensure that a stable cleaning result is obtained at all measurement positions, while at the same time avoiding unnecessary “cleaning” of the entire sample.

米国特許第7,067,818号公報US Pat. No. 7,067,818 米国特許第7,126,131号公報US Pat. No. 7,126,131

開示される技術の1つの実施形態は、性能の低下を引き起こし得る光学要素の表面上の汚染物の蓄積を最小化または全て排除するように、VUV光学計測装置内に制御された環境を生成し、続いてモニタする技術を提供する。   One embodiment of the disclosed technology creates a controlled environment within the VUV optical metrology device to minimize or eliminate any accumulation of contaminants on the surface of the optical element that can cause performance degradation. Next, provide the technology to monitor.

他の実施形態では、光学計測装置の光学経路(または補助的な経路)の中に収容された光学要素から、表面汚染物を減少させるための技術を開示する。この技術は、追加の部品および/または装置が既存の計測装置に結合または一体化されることを必要としないような態様で1つの実施形態に利用可能である。   In another embodiment, techniques are disclosed for reducing surface contamination from optical elements housed in the optical path (or auxiliary path) of an optical metrology device. This technique can be used in one embodiment in such a way that no additional components and / or devices need to be coupled or integrated into an existing metrology device.

他の実施形態では、必要と考えられる時に清浄化行程が実施可能なように、光学計測装置内の光学要素上の表面汚染物がモニタされる技術を開示する。この技術は、装置の別個の光学経路が互いに独立してモニタされ、続いて清浄化されることをさらに可能にするだろう。   In another embodiment, a technique is disclosed in which surface contaminants on optical elements in an optical metrology device are monitored so that a cleaning process can be performed when deemed necessary. This technique will further allow the separate optical paths of the device to be monitored independently of each other and subsequently cleaned.

さらに他の実施形態では、試料から光学応答が記録される前に、正確な結果が取得されることを確保するように、この試料の表面から汚染物を除去するための技術が開示される。別法では、この技術は、追加の部品および/または装置が既存の計測装置に結合または一体化されることを必要としないような態様で実施可能である。   In yet another embodiment, techniques are disclosed for removing contaminants from the surface of the sample to ensure that accurate results are obtained before the optical response is recorded from the sample. Alternatively, this technique can be implemented in a manner that does not require additional components and / or devices to be coupled or integrated into existing metrology equipment.

さらに他の実施形態では、試料の表面上の汚染物を特性化するための技術が開示される。汚染物自体の性質の知見を提供することに加え、この技術は、また、試料の表面上に存在し得る汚染物層を考慮に入れて、正確な試料測定が実施可能な手段も提供する。   In yet another embodiment, a technique for characterizing contaminants on the surface of a sample is disclosed. In addition to providing knowledge of the nature of the contaminant itself, this technique also provides a means by which accurate sample measurements can be performed taking into account the contaminant layer that may be present on the surface of the sample.

他の実施形態では、光学計測装置内の雰囲気を制御する方法が提供される。この方法は、少なくとも第1の環境が制御された室と第2の環境が制御された室とを提供するステップであって、第1と第2の環境が制御された室はDUV波長より低い波長を有する光ビームを通過させるように構成される、ステップを含み得る。この方法は、第1と第2の環境が制御された室の内の少なくとも1つの中の光学吸収性の物質の濃度を真空排気技術を利用して下げるステップであって、第1と第2の環境が制御された室の内の少なくとも1つは雰囲気が制御された室である、ステップをさらに含み得る。この方法は、雰囲気が制御された室を非吸収性のガスで再充填し、雰囲気が制御された室内の圧力を真空排気の圧力水準よりも上に増加させることによって光学性能を向上させるステップと、雰囲気が制御された室が再充填された状態にある間にDUV波長より低い波長を有する光ビームを伝達させるステップとをさらに含み得る。   In another embodiment, a method for controlling an atmosphere in an optical measurement device is provided. The method includes providing at least a first environment controlled room and a second environment controlled room, wherein the first and second environment controlled rooms are lower than the DUV wavelength. Configured to pass a light beam having a wavelength. The method includes the step of reducing the concentration of the optically absorbing material in at least one of the chambers in which the first and second environments are controlled using a vacuum evacuation technique. The method may further include the step of at least one of the controlled atmosphere chambers being a controlled atmosphere chamber. The method includes refilling a controlled atmosphere chamber with a non-absorbing gas and improving the optical performance by increasing the pressure of the controlled atmosphere chamber above the vacuum exhaust pressure level; Transmitting a light beam having a wavelength lower than the DUV wavelength while the atmosphere-controlled chamber is in a refilled state.

他の実施形態は、光学計測装置内の雰囲気を制御する方法を含み、この方法は、少なくとも環境が制御された試料室と環境が制御された光学室とを提供するステップであって、
試料室および光学室のそれぞれがDUV波長より低い波長を有する光ビームを通過させるように構成される、ステップを含み得る。この方法は、試料室と光学室の内の少なくとも1つの中の水分または酸素の濃度を周囲の状態から真空排気技術を利用して減少させるステップであって、減少させるステップが起こる試料室と光学室の内の少なくとも1つは雰囲気が制御された室である、ステップをさらに含み得る。この方法は、また、雰囲気が制御された室をVUV非吸収性のガスで再充填し、雰囲気が制御された室内の圧力を真空排気の圧力水準よりも上に増加させることによって汚染物の拡散を減少させるステップと、雰囲気が制御された室が再充填された状態にある間にDUV波長より低い波長を有する光ビームを伝達させるステップとを含み得る。
Another embodiment includes a method for controlling an atmosphere in an optical metrology device, the method comprising providing at least an environment-controlled sample chamber and an environment-controlled optical chamber,
Each of the sample chamber and the optical chamber may include a step configured to pass a light beam having a wavelength lower than the DUV wavelength. The method includes reducing the concentration of moisture or oxygen in at least one of the sample chamber and the optical chamber from ambient conditions using a vacuum evacuation technique, wherein the reducing step occurs. At least one of the chambers may further comprise a step where the atmosphere is a controlled chamber. This method also allows the diffusion of contaminants by refilling the controlled atmosphere chamber with a non-VUV absorbing gas and increasing the controlled atmosphere pressure above the evacuation pressure level. And transmitting a light beam having a wavelength lower than the DUV wavelength while the atmosphere-controlled chamber is in a refilled state.

他の実施形態では、光学計測装置内の雰囲気を制御する方法は、少なくとも環境が制御された試料室と環境が制御された光学室とを提供するステップであって、試料室および光学室のそれぞれがDUV波長より低い波長を有する光ビームを通過させるように構成される、ステップを含み得る。この方法は、試料ビーム光学経路と参照ビーム光学経路とを提供するステップであって、試料ビーム光学経路と参照ビーム光学経路の光学経路長が一致する、ステップをさらに含み得る。この方法は、また、試料室と光学室の内の少なくとも1つの中の水分または酸素の濃度を周囲の状態から真空排気技術を利用して減少させるステップであって、減少させるステップが起こる試料室と光学室の内の少なくとも1つは雰囲気が制御された室である、ステップも含み得る。この方法は、雰囲気が制御された室をVUV非吸収性のガスで再充填し、雰囲気が制御された室内の圧力を真空排気の圧力水準よりも上に増加させることによって光学性能を向上させるステップと、雰囲気が制御された室が再充填された状態にある間にDUV波長より低い波長を有する光ビームを伝達させるステップとをさらに含み得る。   In another embodiment, a method for controlling an atmosphere in an optical measurement device is the step of providing at least an environment-controlled sample chamber and an environment-controlled optical chamber, each of the sample chamber and the optical chamber. Can be configured to pass a light beam having a wavelength lower than the DUV wavelength. The method may further include providing a sample beam optical path and a reference beam optical path, wherein the optical path lengths of the sample beam optical path and the reference beam optical path are coincident. The method also includes reducing the concentration of moisture or oxygen in at least one of the sample chamber and the optical chamber from ambient conditions using a vacuum evacuation technique, wherein the reducing step occurs. And at least one of the optical chambers may include a step in which the atmosphere is controlled. The method includes refilling a controlled atmosphere chamber with a non-VUV absorbing gas and increasing the optical performance by increasing the pressure in the controlled atmosphere chamber above the evacuation pressure level. And transmitting a light beam having a wavelength lower than the DUV wavelength while the atmosphere-controlled chamber is in a refilled state.

他の実施形態では、光学計測装置内の環境汚染状態を決定する方法が提供される。この方法は、第1の時間に参照試料から第1の強度測定値を取得するステップと、第2の時間に参照試料から第2の強度測定値を取得するステップとを含み得る。この方法は、第1と第2の強度測定値を分析するステップと、第1の強度と第2の強度との間の変動に基づき、光学計測装置の環境汚染状態がさらなる使用に適するかどうか、第1と第2の強度測定値を分析するステップから決定するステップとをさらに含み得る。   In another embodiment, a method is provided for determining an environmental contamination condition within an optical metrology device. The method may include obtaining a first intensity measurement from the reference sample at a first time and obtaining a second intensity measurement from the reference sample at a second time. The method is based on analyzing the first and second intensity measurements and the variation between the first intensity and the second intensity to determine whether the environmental contamination state of the optical measurement device is suitable for further use. Determining from analyzing the first and second intensity measurements.

他の実施形態では、DUV波長より低い波長を少なくとも含む波長で運転する光学計測装置中の環境汚染状態を決定する方法が提供される。この方法は、第1の時間に参照試料から第1の強度スペクトル測定値を取得するステップであって、第1の強度スペクトル測定値はDUV波長より低い少なくとも複数の波長を含む、ステップと、第2の時間に参照試料から第2の強度測定値を取得するステップであって、第1の強度スペクトル測定値はDUV波長より低い少なくとも複数の波長を含む、ステップとを含み得る。この方法は、第1と第2の強度測定値を分析するステップと、第1の強度と第2の強度との間の変動に基づき、光学計測装置の環境汚染状態がさらなる使用に適するかどうか、第1と第2の強度測定値を分析するステップから決定するステップとをさらに含み得る。   In another embodiment, a method is provided for determining an environmental contamination condition in an optical metrology device operating at a wavelength that includes at least a wavelength lower than the DUV wavelength. The method includes obtaining a first intensity spectrum measurement from a reference sample at a first time, wherein the first intensity spectrum measurement includes at least a plurality of wavelengths lower than the DUV wavelength; Obtaining a second intensity measurement from the reference sample at a time of two, wherein the first intensity spectrum measurement includes at least a plurality of wavelengths lower than the DUV wavelength. The method is based on analyzing the first and second intensity measurements and the variation between the first intensity and the second intensity to determine whether the environmental contamination state of the optical measurement device is suitable for further use. Determining from analyzing the first and second intensity measurements.

本明細書に開示される概念の性質の利点が、以下の説明および関連する図面を検討することにより、さらに理解されるだろう。   The advantages of the nature of the concepts disclosed herein will be further understood by considering the following description and the associated drawings.

挑戦的な用途のための光学計測装置の感度を増加させるために、このような測定が実施される波長範囲を拡大することが望ましい。具体的には、真空紫外(VUV)と称される電磁スペクトル領域の中、およびそれを超える範囲の、短波長(高エネルギ)光子を利用することは利点がある。真空紫外(VUV)波長とは、一般に、深紫外(DUV)、すなわち、約190nmより下の波長と考えられる。VUV範囲の下限に普遍的な境界はない
が、当分野では、VUVは極紫外(EUV)領域が始まる所(例えば、100nmより下の波長をEUVとして定義する場合がある)と考える場合があるだろう。本明細書に記載した原理は100nmより上の波長に応用可能であるが、このような原理は、100nmより下の波長にも一般に応用可能である。従って、本明細書に使用するように、VUVの用語は一般に約190nmより下の波長を指すが、低い波長を除外することを意味しないことが認識されるだろう。従って、本明細書に使用するように、VUVは、波長の下限を除外せずに、一般に約190nmより下の波長を包含することを一般に意味する。さらに、VUVの下限は、一般に140nmより下の波長と考えられる場合がある。
In order to increase the sensitivity of optical metrology devices for challenging applications, it is desirable to expand the wavelength range in which such measurements are performed. Specifically, it is advantageous to utilize short wavelength (high energy) photons in and beyond the electromagnetic spectral region called vacuum ultraviolet (VUV). Vacuum ultraviolet (VUV) wavelengths are generally considered deep ultraviolet (DUV), ie wavelengths below about 190 nm. There is no universal boundary at the lower limit of the VUV range, but in the art VUV may be considered where the extreme ultraviolet (EUV) region begins (eg, wavelengths below 100 nm may be defined as EUV). right. Although the principles described herein are applicable to wavelengths above 100 nm, such principles are generally applicable to wavelengths below 100 nm. Accordingly, as used herein, it will be appreciated that the term VUV generally refers to wavelengths below about 190 nm, but is not meant to exclude lower wavelengths. Thus, as used herein, VUV generally means to encompass wavelengths generally below about 190 nm, without excluding the lower limit of wavelengths. Furthermore, the lower limit of VUV may be generally considered to be a wavelength below 140 nm.

実質的に全ての物質形態(固体、液体、および気体)では、VUV波長で一層強い光学吸収特性を示すことは、一般的に正しい。このことは、ある程度、むしろ物質の本質的な特質であり、VUV光学計測技術で高い感度が利用できることは物質自体に起因する。プロセス条件の小さな変化は、長波長では物質の検出不可な光学挙動変化だが、VUV波長では、そのような物質の測定可能な特性に、十分にかつ容易に検出可能な変化を誘起し得ることになる。波長に関する光子の吸収断面の、この高度に非線形な依存性は、VUV光学計測装置にとって非常に大きな機会を与えるものであるが、残念ながら、同時に関連して複雑性ももたらす。   It is generally correct that virtually all material forms (solid, liquid, and gas) exhibit stronger optical absorption properties at VUV wavelengths. This is, to some extent, rather an intrinsic property of the material, and the high sensitivity available in the VUV optical metrology technique is due to the material itself. Small changes in process conditions are undetectable optical behavior changes of materials at long wavelengths, but VUV wavelengths can induce sufficiently and easily detectable changes in the measurable properties of such materials. Become. This highly non-linear dependence of the photon absorption cross section with respect to wavelength presents a tremendous opportunity for VUV optical metrology equipment, but unfortunately also introduces associated complexity.

このような複雑性の1つは、VUV放射が普通の大気中の条件を介しては伝搬不可であるという事実に関する。VUV光子はOおよびHOによって強く吸収されるため、計測装置の光学経路に沿った伝達を可能にするには、これらの物質は十分に低い水準(例えば、典型的にPPM以下)に維持しなければならない。この目的で、真空または(窒素、アルゴンまたはヘリウムのような)非吸収性のパージガスを使用するパージ法が一般に使用される。パージ法は、気体のOおよびHO濃度を低下させることに適度に効果的であり得るが、真空技術を使用せずに吸着された水を適時に除去することは非常に難しい。真空法は、吸着されたHOを除去するのにより効率的であるが、減圧下において、そのような物質によって発生する平均自由行程の増加の結果、意図せずに表面汚染物の拡散を促進する。 One such complexity is related to the fact that VUV radiation cannot propagate through normal atmospheric conditions. Since VUV photons are strongly absorbed by O 2 and H 2 O, these materials are at a sufficiently low level (eg, typically below PPM) to allow transmission along the optical path of the instrument. Must be maintained. For this purpose, a purge method using vacuum or a non-absorbing purge gas (such as nitrogen, argon or helium) is generally used. Although the purge method can be reasonably effective in reducing gaseous O 2 and H 2 O concentrations, it is very difficult to remove adsorbed water in a timely manner without using vacuum techniques. The vacuum method is more efficient at removing adsorbed H 2 O, but unintentionally diffuses surface contaminants as a result of the increased mean free path generated by such materials under reduced pressure. Facilitate.

これらの相反する事柄を考えると、真空法またはパージ法だけでは、VUV中で光学測定を実施するために必要な制御された環境を生成し引き続き維持する、最も効果的な手段を構成することはできないということになる。むしろ、最適な装置性能を確保するためには、両方の技術の要素を組み合わせる行程を利用することが望ましい。つまり、真空を最初に使用して水分および酸素の物質の濃度が急速に許容水準まで低下され、続いて、非吸収性のガスで装置内が再充填される。   Given these conflicting issues, vacuum or purge alone alone constitutes the most effective means of creating and continuing to maintain the controlled environment necessary to perform optical measurements in VUV. It will be impossible. Rather, it is desirable to utilize a process that combines elements of both technologies to ensure optimal device performance. That is, a vacuum is first used to quickly reduce the concentration of moisture and oxygen materials to acceptable levels and then refill the device with a non-absorbing gas.

1つの実施形態では、吸着された水分の濃度を許容水準まで低下させるために、一般に、1×10−5〜1×10−6Torr近辺まで装置内の圧力を低下させることが望ましい。この間、光堆積の汚染物層が形成する可能性があるため、装置の光学表面が確実にVUV放射に暴露されないように注意を払った方がよい。この状況は、排気の前にVUV光源の遮断または電源切断のいずれかによって容易に避けられる。 In one embodiment, it is generally desirable to reduce the pressure in the device to around 1 × 10 −5 to 1 × 10 −6 Torr in order to reduce the concentration of adsorbed moisture to an acceptable level. During this time, care should be taken to ensure that the optical surface of the device is not exposed to VUV radiation, as a photodeposited contaminant layer may form. This situation is easily avoided by either shutting off the VUV light source or turning off the power prior to exhaust.

必要な真空条件に達するまでに必要な時間は、システムの多くの側面(すなわち、温度、装置容積の内部表面積、真空系のポンプの速度、等)に依存するが、試料の装着プロセス中の内部表面の大気暴露に大きく影響される。従って、システムのポンプ減圧時間は、ロードロック機構の使用を工夫することで最小化され、これによって、システムの処理速度が増加し、汚染物の拡散が減少することになる。   The time required to reach the required vacuum conditions depends on many aspects of the system (ie, temperature, internal surface area of the instrument volume, vacuum pump speed, etc.), but the internals during the sample loading process It is greatly affected by atmospheric exposure on the surface. Thus, the system pump depressurization time is minimized by devising the use of a load lock mechanism, which increases system throughput and reduces contaminant diffusion.

ポンプ減圧周期もまた、機械的、熱的、または放射的な方法を介して水が吸着された基台にエネルギを加えることによって、短縮可能である。ポンプ減圧周期の初期部分の間に
制御されたパージガスを導入することによって、機械的エネルギを加えることが可能である。装置の壁を加熱することによって熱的エネルギを加えることが可能であるが、このアプローチは、汚染の拡散を促進させ、かつ機械的に不安定にさせる場合がある。UVランプを使用してエネルギを直接吸着された水分子に伝達することも可能だが、同時に、汚染物の光堆積を引き起こす場合がある。
The pump vacuum cycle can also be shortened by applying energy to the water-adsorbed base via mechanical, thermal, or radiative methods. Mechanical energy can be added by introducing a controlled purge gas during the initial portion of the pump decompression cycle. Although it is possible to apply thermal energy by heating the walls of the device, this approach may promote the diffusion of contamination and may be mechanically unstable. It is possible to transfer energy directly to adsorbed water molecules using a UV lamp, but at the same time it can cause photodeposition of contaminants.

装置容積内の吸収性の物質の濃度が十分に低下すると、高純度の非吸収性のガスで装置容積内を再充填することによって、運転を支援するに必要な制御された(すなわち、VUV光子の十分な伝達を可能にする)環境が、得られる。汚染物を考慮すると、装置の圧力を高い水準に維持することが推進されるだろうが、機械的に考慮すると、一般に、実用的な運転圧力は大気状態付近に制限される。その結果、典型的に300〜700Torrの範囲の圧力が使用される。このように、光学的な伝達性を増加させることによって光学性能が向上可能である。光学的な伝達性は、真空技術の使用を介して酸素および/または水分含有量を低下させることによって、増加可能である。さらに、光学性能は、再充填技術の使用を介して、吸収性の物質(すなわち、汚染物質)が表面から拡散することを抑制することによっても、向上可能である。装置表面から拡散し光学表面に付着する吸着性の汚染物質は、このような要素の性能を著しく低下させ得るため、鏡の反射率を減少させ、窓の伝達特性を減少させる結果となる。   When the concentration of the absorbent material in the device volume is sufficiently reduced, the controlled (ie, VUV photon) required to assist operation is provided by refilling the device volume with high purity non-absorbing gas. Environment) is obtained. Considering the contaminants will promote maintaining a high level of equipment pressure, but mechanical considerations generally limit practical operating pressures to near atmospheric conditions. As a result, pressures typically in the range of 300-700 Torr are used. Thus, optical performance can be improved by increasing optical transmission. Optical transmissibility can be increased by reducing the oxygen and / or moisture content through the use of vacuum technology. In addition, optical performance can also be improved by suppressing the diffusion of absorbent materials (ie, contaminants) from the surface through the use of refill techniques. Adsorbent contaminants that diffuse from the device surface and adhere to the optical surface can significantly degrade the performance of such elements, resulting in reduced mirror reflectivity and reduced window transfer characteristics.

経時的に、さまざまな原因によって、装置内の制御された環境の質が低下することが予想でき、これには、内部表面からの気化、材料を通した透過、漏れを介した浸透(実際上および事実上の両方)、および試料自体からの気化を含むが、しかしこれらのみに限定されるものではない。これらの機構のいずれも、装置内の吸収性の物質の濃度の増加をもたらし、従って、これに相応したシステム光学伝達量の低下をもたらす。環境状態をモニタすることは利点があり、必要な場合には、環境を再生するために適当な処置を取ることができ、これによって、測定の正確性が毀損されないことを確保できることになる。   Over time, the quality of the controlled environment within the device can be expected to deteriorate due to various causes, including vaporization from internal surfaces, permeation through materials, and penetration through leaks (in practice). And practically both), and vaporization from the sample itself, but is not limited to these. Either of these mechanisms results in an increase in the concentration of absorbent material in the device, and thus a corresponding reduction in system optical transmission. It is advantageous to monitor the environmental conditions, and if necessary, appropriate measures can be taken to regenerate the environment, thereby ensuring that the accuracy of the measurement is not compromised.

閉鎖空間の質をモニタするために、独立型の方法、システム、およびセンサが多く存在するが、最も直接的でおそらく最も有用なアプローチは、光学伝達量を検知するために参照試料と組み合わせ、計測装置の光学要素を利用することである。図1の流れ図100は、この方法でどのように環境モニタが達成し得るかを例示するものである。最初に、ステップ110で、適当な真空系を使用して装置容積が所定の圧力Pまで排気される。次に、ステップ120で、装置は非吸収性のガスで所定の測定圧力Pまで再充填される。測定圧力に到達すると、ステップ130に示すように、直ちに時間tでの参照試料からの強度スペクトルが記録される。吸収性の物質の濃度は、この時点までには到達可能な最小水準になっていると推測される。次に、ステップ140で、試験試料の測定が所定の時間実施され、続いて、ステップ150に示すように、参照試料の強度スペクトルが時間tで再び収集される。ステップ160および170で示すように、参照試料からの2つの強度スペクトル(時間tおよび時間t)の比が、次に計算および分析され、吸収性の物質の濃度を決定する。次に、ステップ180では、次に、決定された濃度が使用者が定義した閾値と比較され、装置内の環境がさらなる測定を行うに適するかどうか決定される。ステップ190に示したように、環境が適する場合には、次に、制御がステップ140に戻ることによって、試験試料の測定が別途所定の時間再度実施される。逆に、環境がもはや適切でない場合には、(ステップ195で示されるように)、次にステップ110で排気/再充填行程を再度開始して環境が再生される。 There are many stand-alone methods, systems, and sensors to monitor the quality of the enclosed space, but the most direct and perhaps the most useful approach is to combine and measure with a reference sample to detect optical transmission The use of the optical elements of the device. The flowchart 100 of FIG. 1 illustrates how environmental monitoring can be achieved in this manner. First, in step 110, device volume is evacuated to a predetermined pressure P L using a suitable vacuum system. Next, in step 120, the device is refilled with a non-absorbing gas to a predetermined measuring pressure P H. When the measured pressure is reached, the intensity spectrum from the reference sample at time t 1 is recorded immediately, as shown in step 130. The concentration of the absorbent material is assumed to be at the minimum level that can be reached by this point. Next, in step 140, the measurement of the test sample is performed for a predetermined period of time, followed by, as shown in step 150, the intensity spectrum of the reference sample is collected again at time t 2. As indicated by steps 160 and 170, the ratio of the two intensity spectra (time t 1 and time t 2 ) from the reference sample is then calculated and analyzed to determine the concentration of the absorbent material. Next, in step 180, the determined concentration is then compared to a user defined threshold to determine whether the environment within the device is suitable for further measurements. As shown in step 190, if the environment is suitable, then control returns to step 140, and the measurement of the test sample is again performed for a predetermined time. Conversely, if the environment is no longer appropriate (as indicated by step 195), then the environment is regenerated by starting the exhaust / refill process again at step 110.

図2は、純粋な非吸収性のガスの存在下で収集された参照測定値に対する、追跡濃度の酸素および水(プロット200、205、210、および215でそれぞれ示されるように1、5、10、および20PPM)を含有する非吸収性のガスの雰囲気の存在下で収集された参照測定値の、比を示す。図で明らかなように、酸素と水の濃度が増加すると、制御された環境を通した伝達性は、190nmより低い波長でかなり減少している。既に分かっている光学経路長の情報、装置の圧力、および酸素と水の吸収断面を用いると、これらの物質の濃度は分析を通して容易に決定可能である。   FIG. 2 shows trace concentrations of oxygen and water (1, 5, 10 as shown in plots 200, 205, 210, and 215, respectively, for reference measurements collected in the presence of pure non-absorbing gas. And the ratio of the reference measurements collected in the presence of a non-absorbing gas atmosphere containing 20 PPM). As can be seen in the figure, as oxygen and water concentrations increase, the transmissibility through the controlled environment decreases significantly at wavelengths below 190 nm. Using the already known optical path length information, device pressure, and oxygen and water absorption cross sections, the concentrations of these materials can be easily determined through analysis.

別法として、離散した波長における参照測定値の比を使用して、制御された環境の質を簡単にモニタすることも可能である。図3には、純粋な非吸収性のガスの存在下で収集された参照測定値に対する、VUV波長124.6nm、144.98nm、および177.12nm(それぞれプロット300、305、および310で示される)において追跡量の酸素および水を含有する非吸収性のガスの存在下で実施された参照測定値の、比を酸素と水の関数としてプロットされている。実際においては、測定された伝達性の値は、使用者が定義した閾値と比較され、制御された環境の状態を決定可能である。比較に使用する実際の波長は、対象の吸収性の物質の吸収断面に基づいて選択可能である。   Alternatively, it is possible to simply monitor the quality of the controlled environment using the ratio of the reference measurements at discrete wavelengths. FIG. 3 shows VUV wavelengths 124.6 nm, 144.98 nm, and 177.12 nm (represented by plots 300, 305, and 310, respectively), for reference measurements collected in the presence of pure non-absorbing gas. The ratio of the reference measurements carried out in the presence of a non-absorbing gas containing trace amounts of oxygen and water is plotted as a function of oxygen and water. In practice, the measured transmissibility value can be compared with a user-defined threshold to determine the state of the controlled environment. The actual wavelength used for comparison can be selected based on the absorption cross section of the absorbing material of interest.

本明細書で記載した環境モニタ行程では、VUV光源のスペクトル強度は、最初と最後の参照測定時の間で感知可能な変化はないと仮定している。これは、多くの例で合理的な仮定であろうが、顕著な変動が予測される状況では、強度変動を考慮するために光源のスペクトル強度は独立にモニタ可能であることを述べておく。   The environmental monitoring process described herein assumes that the spectral intensity of the VUV light source has no appreciable change between the first and last reference measurements. While this may be a reasonable assumption in many instances, it should be noted that in situations where significant fluctuations are expected, the spectral intensity of the light source can be monitored independently to account for intensity fluctuations.

制御された環境の再生が必要な前に、そのような装置が運転可能(および信頼性のある試料測定が実施可能)な時間は、装置の設計および装置が運転される態様によって著しく変わり得る。内部(すなわち、装着・固定機構を介して試料が導入される)表面の暴露を最小化するように運転される、良く設計された(すなわち、漏れがない)システムに対しては、一般に、管理された環境内の変化は、所与の試料の測定に必要な時間よりもかなり長い時間尺度で起こる。従って、制御された環境の再生を必要とする前に、このような試料の多くを測定可能である場合が多い。いづれにしても、環境があまり安定性していない場合には短い間隔が使用可能であり、環境がより安定している場合には長い間隔が使用可能なように、必要に応じて参照測定の間隔が調節可能である。   The time that such a device can be operated (and reliable sample measurements can be performed) before a controlled environment regeneration is required can vary significantly depending on the design of the device and the manner in which the device is operated. For well-designed (ie, leak-free) systems that are operated to minimize the exposure of internal (ie, samples are introduced through a loading and securing mechanism), generally control Changes in the generated environment occur on a time scale that is significantly longer than the time required to measure a given sample. Therefore, many of these samples can often be measured before requiring a controlled environment regeneration. In any case, a short interval can be used if the environment is less stable and a longer interval can be used if the environment is more stable. The interval is adjustable.

図1の流れ図に概説されたプロセス中で確立した制御された「測定」環境は、装置容積を所定の圧力まで再充填することによって生成できる場合がある。この状態に達すると、装置へのパージガスの流れは停止してよい。このような装置を運転する他の方法は、装置に特定の「解放」圧に設定したパージ弁を備え、パージガスが装置の中に連続して流入するようにもできよう。酸素および水のような吸収性の物質の蓄積が制限され得るため、原理的には、測定環境の「再生」の必要性を減じる、または全く排除することが可能であろう。このアプローチの実施は、吸収性の物質の濃度を十分に低く維持するために高い流量が必要なため(パージ排気部を通して汚染物が逆流するために)、実用上は難しい。さらに、連続パージは圧力変動を誘起する可能性があり、測定の安定性に悪い影響を与え得る。   A controlled “measurement” environment established in the process outlined in the flow diagram of FIG. 1 may be created by refilling the device volume to a predetermined pressure. When this state is reached, purge gas flow to the apparatus may be stopped. Another way of operating such a device could be to have a purge valve set at a specific “release” pressure in the device so that the purge gas flows continuously into the device. In principle, it would be possible to reduce or eliminate the need for “regeneration” of the measurement environment, since the accumulation of absorbable substances such as oxygen and water may be limited. Implementation of this approach is difficult in practice because high flow rates are required to keep the concentration of absorbent material low enough (due to backflow of contaminants through the purge exhaust). In addition, continuous purge can induce pressure fluctuations and can adversely affect measurement stability.

光学計測装置におけるVUV光子の使用に関連して、次の難点は、表面汚染に関する問題に関してである。薄い汚染物層は、長波長では光学表面の性能に微々たる影響しか与え得ないが、VUV波長では、そのような要素の応答を著しく低下させ得る。通常の大気状態下で光学表面上に容易に形成することが予想される吸着層に加え、汚染物を含有する雰囲気の存在下でVUV光子で照射されると、有機およびシリコーンベースの薄膜も、意図せずにそのような表面上に光堆積する可能性がある。   In connection with the use of VUV photons in optical metrology devices, the next difficulty is with respect to problems with surface contamination. A thin contaminant layer can only have a minor effect on the performance of the optical surface at longer wavelengths, but can significantly reduce the response of such elements at VUV wavelengths. In addition to adsorbed layers that are expected to form easily on optical surfaces under normal atmospheric conditions, organic and silicone-based thin films, when irradiated with VUV photons in the presence of contaminant-containing atmospheres, Unintentional photodeposition can occur on such surfaces.

光学表面のVUV応答に関して、図4に汚染物層が有し得る影響の例を示すが、プロット400、405、および410にそれぞれ示すように、「清浄な」シリコン表面の参照値が、「わずかに汚染された」と「より汚染された」表面の参照値に対して対比される。図より明らかなように、VUV領域におけるSi表面の反射率は汚染物の蓄積の関数とし
て顕著に低下する。光学計測装置内の光子は、光源から試料に、そして最終的に検出器に移動する際に、一般に、多くのそのような表面に当たるため、個々の表面の光学性能がわずかに低下しただけで、装置の全体的な光学伝達量に深刻な影響を与え得る。
With respect to the VUV response of the optical surface, FIG. 4 shows an example of the effect that a contaminant layer can have, but as shown in plots 400, 405, and 410, respectively, the reference value for the “clean” silicon surface is Against the reference values of the “contaminated” and “more contaminated” surfaces. As is apparent from the figure, the reflectivity of the Si surface in the VUV region decreases significantly as a function of contaminant accumulation. The photons in the optical metrology device typically hit many such surfaces as they travel from the light source to the sample and finally to the detector, so that the optical performance of the individual surfaces is only slightly reduced, The overall optical transmission of the device can be severely affected.

幸い、多くの場合で、追跡濃度の酸素を含有する雰囲気の存在下でのVUV照射を通して、そのような汚染物の光学表面上への蓄積を非破壊的に減少、除去、または全て排除することが可能である。VUV波長に暴露されると、二原子性の酸素は原子状の酸素に解離し、次に、二原子性の酸素と反応してオゾンを形成する。原子状の酸素とオゾンの両方とも、非常に反応性に富み、表面の汚染物を酸化可能であり、ガス状生成物を形成し解放し得る。   Fortunately, in many cases, non-destructively reducing, removing or eliminating the accumulation of such contaminants on the optical surface through VUV irradiation in the presence of an atmosphere containing a trace concentration of oxygen. Is possible. When exposed to VUV wavelengths, diatomic oxygen dissociates into atomic oxygen, which then reacts with diatomic oxygen to form ozone. Both atomic oxygen and ozone are very reactive and can oxidize surface contaminants and form and release gaseous products.

この光エッチング清浄化プロセスを図5に模式的に例示する。図5Aは、汚染物505を有する汚染された光学表面500を示す。図5Bでは、汚染された光学表面500が酸素含有雰囲気の存在下でVUV放射510に暴露され、その結果、上に概説した反応を介して汚染物505が表面から除去される。図5Cには、結果の「清浄な」光学表面520を示す。   This photoetch cleaning process is schematically illustrated in FIG. FIG. 5A shows a contaminated optical surface 500 having a contaminant 505. In FIG. 5B, the contaminated optical surface 500 is exposed to VUV radiation 510 in the presence of an oxygen-containing atmosphere so that the contaminant 505 is removed from the surface via the reaction outlined above. FIG. 5C shows the resulting “clean” optical surface 520.

ある種の汚染物(例えば、ハロゲン化有機物および有機珪素化合物)では、光堆積反応が非可逆的な場合があり、光エッチングを通じてこれらを十分に除去できない場合がある。そのような場合に、大部分を酸素からなる雰囲気の存在下で表面をVUV光子で照射すると、わずかな水準の汚染化合物であっても、汚染物層を連続して成長させるだけの結果となる可能性がある。   For certain contaminants (eg, halogenated organics and organosilicon compounds), the photodeposition reaction may be irreversible and may not be sufficiently removed through photoetching. In such a case, irradiating the surface with VUV photons in the presence of an atmosphere consisting mostly of oxygen results in a continuous growth of the contaminant layer, even with a slight level of contaminant compounds. there is a possibility.

より一般的な場合では、酸素、光堆積および光エッチングの両方に導く汚染物(すなわち、可逆的な反応を介して形成されるもの)、および光堆積するが光エッチングはしない汚染物(すなわち、不可逆的な反応を介して形成されるもの)を含有する雰囲気の存在下で表面がVUV放射に暴露される。このような状況では、少なくとも3つの異なるプロセス、すなわち、可逆的な堆積プロセス、不可逆的な堆積プロセス、およびエッチングを介した逆反応プロセスが起こる。これらの3つのプロセスは、表面に向かって移動している白丸610、黒丸620(それぞれ、可逆的および不可逆的な堆積)、および表面から離れて移動する(エッチング)白丸610によって、それぞれ図6中に図形的に表されている。これらのプロセスに関連した相対速度は、吸着された汚染物の表面濃度、酸素濃度、当該汚染物の吸収断面、および関連したVUV光子束を含み、さまざまな要因に依存する。   In the more general case, oxygen, contaminants that lead to both photodeposition and photoetching (ie, those formed via a reversible reaction), and contaminants that photodeposit but not photoetch (ie, The surface is exposed to VUV radiation in the presence of an atmosphere containing (which is formed via an irreversible reaction). In such a situation, at least three different processes occur: a reversible deposition process, an irreversible deposition process, and a reverse reaction process via etching. These three processes are illustrated in FIG. 6 by white circles 610 moving toward the surface, black circles 620 (reversible and irreversible deposition, respectively), and white circles 610 moving away from the surface (etching), respectively, in FIG. Is represented graphically. The relative velocities associated with these processes depend on a variety of factors, including the surface concentration of the adsorbed contaminant, the oxygen concentration, the absorption cross-section of the contaminant, and the associated VUV photon flux.

光エッチングプロセスにおいて酸素は重要な働きをするため、装置容積内に含まれる酸素の濃度をモニタし制御することに利点があり得ることになる。このように、追跡濃度の酸素(または清浄な乾燥空気)は、測定目的のためにVUV光子束を著しく損なわずに清浄化プロセスを促進するように、再充填の非吸収性のガスに意図的に付加される。汚染とエッチングの相対速度によっては、望ましくない物質の蓄積の開始を促進しない(すなわち、エッチング速度が汚染速度を超える)ように、VUV光学装置を運転することが可能であろう。著しい量の汚染物が光学表面上に既に存在する場合には、そのような薄膜を除去するに必要な清浄化時間は、酸素濃度をデータ取得用に通常使用される水準より上に一時的に増加させることによって、大きく減少させることが可能である。   Since oxygen plays an important role in the photoetching process, it may be advantageous to monitor and control the concentration of oxygen contained within the device volume. Thus, the trace concentration of oxygen (or clean dry air) is deliberately added to the refilling non-absorbing gas to facilitate the cleaning process for measurement purposes without significantly compromising the VUV photon flux. To be added. Depending on the relative rates of contamination and etching, it may be possible to operate the VUV optics such that it does not promote the onset of unwanted material accumulation (ie, the etching rate exceeds the contamination rate). If a significant amount of contaminants is already present on the optical surface, the cleaning time required to remove such a thin film will temporarily exceed the level of oxygen normally used for data acquisition. By increasing it, it can be greatly reduced.

装置の制御された環境に意図的に付加された追跡量の酸素濃度は、意図しない酸素および湿気の蓄積が図1の環境モニタ手法を使用して検知されることと同様に、モニタ可能である。追跡濃度の酸素のようなガスはマスフローコントローラを使用して装置容積に正確に付加可能であろう。試料検査の開始直前に、一定量の酸素が装置容積に付加されように、図1の手法を修正することによって、実用的に実施可能であろう。適量の酸素がシステ
ムに付加されたことを検証するために、参照試料からのスペクトル強度が記録され、非吸収性のガスで再充填された直後に取得されたスペクトル強度と比較可能であろう。従って、例えば、さまざまな清浄化機構を促進するために、例えば、1ppm以下の範囲の、さらに好ましくは、0.1ppm以下の範囲の追跡濃度の酸素が制御された環境に付加可能である。1つの実施形態では、制御された環境は準大気圧でよい。
A trace amount of oxygen concentration intentionally added to the controlled environment of the device can be monitored, as can unintentional oxygen and moisture accumulations be detected using the environmental monitoring technique of FIG. . A gas such as a trace concentration of oxygen could be accurately added to the device volume using a mass flow controller. It could be practically implemented by modifying the technique of FIG. 1 so that a certain amount of oxygen is added to the device volume just before the start of sample inspection. To verify that the proper amount of oxygen has been added to the system, the spectral intensity from the reference sample will be recorded and can be compared with the spectral intensity obtained immediately after refilling with a non-absorbing gas. Thus, for example, to facilitate various cleaning mechanisms, a trace concentration of oxygen, for example in the range of 1 ppm or less, and more preferably in the range of 0.1 ppm or less, can be added to the controlled environment. In one embodiment, the controlled environment may be subatmospheric.

原理的に、VUV計測装置中の全ての光学表面は汚染効果に影響を受けやすい。これには、光学要素(すなわち、窓、ビームスプリッタ、鏡、等)だけでなく、試料自体の表面も含まれる。計測装置中の汚染物の濃度は、装置周囲の変化および試料導入に伴いかなり変化することが予想されるため、最適なシステム性能を達成するために、適切な清浄化対応が取れるようにそのような汚染物の蓄積(または除去)を経時的にモニタすることは利点があり得ることになる。   In principle, all optical surfaces in a VUV measuring device are susceptible to contamination effects. This includes not only the optical elements (ie windows, beam splitters, mirrors, etc.) but also the surface of the sample itself. Contaminant concentrations in the instrument are expected to vary significantly with changes around the instrument and with sample introduction, so that appropriate cleaning measures can be taken to achieve optimal system performance. It may be advantageous to monitor the accumulation (or removal) of major contaminants over time.

そのような表面が光エッチングプロセスによって効果的に清浄化できる場合には、清浄化中に光学表面が受けるVUVの相対的な光束プロファイルは、初期の光堆積プロセス中に受けるそれと非常によく一致するはずである。その結果、最適な清浄化結果を得るためには、光学表面が受けるVUV光束プロファイルが非常によく一致することを確保できるように、VUV清浄化システムを正確に構成しVUV光学計測装置と位置が合うことが望ましいだろう。   If such a surface can be effectively cleaned by a photoetching process, the relative luminous flux profile of the VUV that the optical surface undergoes during cleaning matches very well with that experienced during the initial photodeposition process. It should be. As a result, in order to obtain an optimal cleaning result, the VUV cleaning system is precisely configured and the position of the VUV optical measuring device and the position is ensured so that the VUV luminous flux profile received by the optical surface can be matched very well. It would be desirable to fit.

従って、VUV清浄化機能の正確な構成かつ位置合わせが必要ないような態様で光学計測装置に一体化され得るならば利点であろう。さらに、そのような機能が、光学計測装置内に既に存在する部品の他に、追加の部品をほとんど必要としない手段で一体化され得れば、システム設計およびコストの必要性は大きく減少するだろう。これを達成する革新的な手段は、参照試料と組み合わせて、計測装置自体の光学要素を利用してシステムの汚染状態を検知することである。   Therefore, it would be advantageous if it could be integrated into an optical metrology device in such a way that precise configuration and alignment of the VUV cleaning function is not required. Furthermore, if such a function can be integrated in a way that requires few additional components in addition to those already present in the optical metrology device, the need for system design and cost will be greatly reduced. Let's go. An innovative means of accomplishing this is to detect the contamination status of the system using the optical elements of the measurement device itself in combination with a reference sample.

図7の流れ図700は、この方法でどのように汚染物モニタが達成し得るかを例示するものである。最初に、ステップ710に示すように、n個の連続した参照試料強度のモニタ測定が参照試料上で実施されて記録される。各測定では、装置の光学経路(および経路上にある各光学要素)を、既知の時間間隔内に、あるVUV放射光束に暴露する。よって、各測定は装置内の光学表面上に特定線量のVUV放射を与えると考えることができる。次に、測定番号nの関数として参照試料強度を測定してよい。例えば、ステップ720に示すように、参照試料強度は測定番号nの関数としてプロットしてよい。このように、測定数の関数として検出器で強度を記録することによって、システムの光学伝達量をVUV暴露線量の関数として効果的に検知することが可能である。1つの実施形態では、測定数は10以下でよい。システムの環境が十分に制御されていれば、測定数はわずか2つでもよい。   The flowchart 700 of FIG. 7 illustrates how a contaminant monitor can be achieved in this manner. Initially, as shown in step 710, n consecutive reference sample intensity monitor measurements are performed and recorded on the reference sample. For each measurement, the optical path of the device (and each optical element on the path) is exposed to a certain VUV radiation flux within a known time interval. Thus, each measurement can be considered to give a specific dose of VUV radiation on the optical surface in the device. The reference sample strength may then be measured as a function of measurement number n. For example, as shown in step 720, the reference sample intensity may be plotted as a function of measurement number n. Thus, by recording the intensity at the detector as a function of the number of measurements, it is possible to effectively detect the optical transmission of the system as a function of the VUV exposure dose. In one embodiment, the number of measurements may be 10 or less. If the system environment is well controlled, only two measurements are required.

これらの参照測定に続き、記録された結果が分析されて、清浄化プロセスが完了したかどうか、それ故装置の光学伝達量が安定かどうかが決定可能である。例えば、ステップ730に示すように、測定数nの関数としての参照試料強度のプロットは分析されて汚染状態が決定され、不安定であれば、安定に到達するために必要な暴露時間tcleanが決定される。システムが安定状態にあると判定されると、次に試料測定が実施可能である。ステップ740に示すように、例えば、2つの連続した測定(nおよびn−1)間で参照試料強度の差が、「清浄化」状態に関連づけられた所望の測定再現性内である範囲内であれば、状態は安定であると考えてよい。しかし、ステップ745に示すように、例えば、2つの連続した測定(nおよびn−1)間で参照試料強度間の差が、「清浄化」状態に関連づけられた所望の測定再現性内である範囲よりも大きければ、状態は不安定であると考えてよい。システムが不安定(清浄化プロセスが不完全な場合を含む)と判定されれば、
次に、システムの安定性を達成するにために必要な暴露線量が推定可能である。この暴露線量は、システム(および参照試料)を暴露してよい有効測定時間に変換することができる。1つの実施形態では、暴露は、連続した個々の参照測定を介した暴露と対照的に単独で行われる。システムを必要な清浄化線量に暴露した後に、再評価ステップ760に示すように、参照試料上で連続したモニタ測定が再度実施可能である。このプロセスは、装置が事実上安定な「清浄化」状態にあると確認されるまで繰り返してよい。図7の代表的な技術の中に示すように、2つの強度測値定間の変化は、1つの強度測定値を他の強度測定値から減算することによって決定してよい。しかし、2つの強度測定値の差すなわち変化は、2つの測定値を比較する広範囲な方法によって特定可能であり、従って、2つの測定値の変動は広範囲な方法で定量化可能であることが認識されるだろう。例えば、変動を定量化するのに比を利用してもよい。このように、広範囲な数学的な方法を用いるが、やはり本明細書に記載した概念を利用して、測定データが分析、比較、定量化可能であることが認識されるだろう。さらに、2つの連続した測定値(nおよびn−1)の評価に関して説明したが、2つの測定値は連続している必要はなく、しかし、むしろ、単に、任意の2つの測定値を評価して1つの測定値から他の測定値への変動を決定してよいことが認識されるだろう。
Following these reference measurements, the recorded results can be analyzed to determine if the cleaning process is complete and therefore the optical transmission of the device is stable. For example, as shown in step 730, a plot of the reference sample intensity as a function of the number of measurements n is analyzed to determine the contamination status, and if unstable, the exposure time t clean required to reach stability is It is determined. Once it is determined that the system is in a stable state, a sample measurement can then be performed. As shown in step 740, for example, within a range where the difference in reference sample strength between two consecutive measurements (n and n-1) is within the desired measurement reproducibility associated with the “clean” state. If so, the state may be considered stable. However, as shown in step 745, for example, the difference between the reference sample intensities between two consecutive measurements (n and n-1) is within the desired measurement reproducibility associated with the "cleaned" state. If it is greater than the range, the state may be considered unstable. If the system is determined to be unstable (including when the cleaning process is incomplete)
Next, the exposure dose required to achieve system stability can be estimated. This exposure dose can be converted into an effective measurement time that may expose the system (and the reference sample). In one embodiment, the exposure is performed alone, as opposed to exposure via consecutive individual reference measurements. After exposing the system to the required cleaning dose, a continuous monitor measurement on the reference sample can be performed again, as shown in the reassessment step 760. This process may be repeated until the device is confirmed to be in a substantially “cleaned” state. As shown in the representative technique of FIG. 7, the change between two intensity measurements may be determined by subtracting one intensity measurement from another intensity measurement. However, it is recognized that the difference or change between two intensity measurements can be identified by a wide range of methods comparing the two measurements, and thus the variation of the two measurements can be quantified in a wide range of ways. Will be done. For example, a ratio may be used to quantify variation. Thus, although using a wide range of mathematical methods, it will also be appreciated that the measurement data can be analyzed, compared and quantified using the concepts described herein. Furthermore, although described with respect to the evaluation of two consecutive measurements (n and n-1), the two measurements need not be consecutive, but rather, simply evaluate any two measurements. It will be appreciated that the variation from one measurement to another may be determined.

システムの安定性を(時間、使用量等の関数として)検知することによって、効率的な装置清浄化と、その結果のシステム安定性の向上を確保するように、清浄化プロセスに関連する細部(すなわち、参照測定の頻度、暴露当たりの有効線量、装置容積内に存在する追跡濃度の酸素、等)は調節可能である。このように、装置は装置性能を最適化するように運転可能である。   Details related to the cleaning process (so as a function of time, usage, etc.) to ensure efficient equipment cleaning and the resulting improved system stability ( That is, the frequency of reference measurements, the effective dose per exposure, the trace concentration of oxygen present in the device volume, etc.) can be adjusted. In this way, the device can be operated to optimize device performance.

このプロセスから起こり得る結果の例を図8のプロット800に示すが、単一のVUV波長における規格化された参照試料からの強度が有効線量の関数としてプロットされたものである。図より明らかなように、参照試料からの強度は、安定化する前の一時期、一般に暴露に対して直線的に増加する。このような清浄化が実施されなければ、このような清浄化プロセスの完了前に正確な測定を実施する光学装置の機能は、著しく損なわれるだろうということになる。   An example of the results that can result from this process is shown in plot 800 of FIG. 8, where the intensity from a normalized reference sample at a single VUV wavelength is plotted as a function of effective dose. As is apparent from the figure, the intensity from the reference sample generally increases linearly with exposure for a period before stabilization. If such cleaning is not performed, the ability of the optical device to perform accurate measurements prior to completion of such cleaning process will be significantly impaired.

このような装置内の非光学表面も、汚染物質の供給源として機能し得ると考えるべきであり、汚染物質は光学表面上に吸着されて後で解放され得る。従って、潜在的な汚染物が付着する可能性を最小化するように、このような表面を製造することが望ましい。これには、真空適合性を確実に達成するために、特定の機械加工プロセス、および/または適切なコーティングの適用を含んでよい。   It should be considered that non-optical surfaces in such devices can also function as a source of contaminants, which can be adsorbed onto the optical surface and later released. Therefore, it is desirable to produce such a surface so as to minimize the potential for potential contaminants to adhere. This may include application of specific machining processes and / or appropriate coatings to ensure vacuum compatibility.

装置内で外来の表面から光学要素への汚染物の拡散を減少させるため、そのような物質の蒸発速度を最小化させるように装置を運転することは利点がある。所与の温度において、雰囲気圧が減少すると分子の蒸発速度は増加する。さらに、そのような条件下では、これらの分子の平均自由行程も増加するだろう。その結果、汚染物分子が利用可能な容積全体に拡散する傾向が大きくなるため、この分子が光学表面に当たりそこに付着する可能性が増加する。従って、汚染の観点からは、VUV光学装置の容積が減圧に維持される時間を最小化することが望ましい。   In order to reduce the diffusion of contaminants from extraneous surfaces into the optical element within the device, it is advantageous to operate the device to minimize the evaporation rate of such materials. At a given temperature, the rate of molecular evaporation increases as the atmospheric pressure decreases. Furthermore, under such conditions, the mean free path of these molecules will also increase. As a result, contaminant molecules have a greater tendency to diffuse throughout the available volume, increasing the likelihood that the molecules will hit the optical surface and adhere to it. Therefore, from a contamination perspective, it is desirable to minimize the time that the volume of the VUV optical device is maintained at a reduced pressure.

VUV計測装置中の光学要素が汚染効果の影響を受けやすいことと、ちょうど同じように、測定される試料自体も影響を受けやすい。試料汚染の程度は、作成後に試料が暴露される環境、およびその暴露の期間の両方に大きく依存する。そのため、試料特質の正確な測定実現に役立つために、存在し得る表面汚染物層を迅速に検知することが望ましい。これは、調査中の試料が、汚染物自体の層の厚さと同等な厚さの極薄膜を含む場合には、特に重要である。この重要性は、汚染物層が研究中の極薄膜に比べて高度の吸収性を呈する
状況では、一層強調される。
Just as the optical elements in a VUV measuring device are susceptible to contamination effects, just as the sample being measured is also susceptible. The degree of sample contamination is highly dependent on both the environment to which the sample is exposed after creation and the duration of the exposure. Therefore, it is desirable to quickly detect a surface contaminant layer that may be present to help achieve an accurate measurement of sample characteristics. This is particularly important when the sample under investigation contains a very thin film with a thickness comparable to the thickness of the layer of the contaminant itself. This importance is even more emphasized in situations where the contaminant layer exhibits a higher degree of absorbency than the ultrathin film under study.

この問題への従来のアプローチは、測定を開始する前に、試料の表面全体から汚染物層を完全に除去しようとするものであった。一般に、ウェハ全体の清浄化は、熱的な加熱、マイクロ波放射、UV放射、または、これらのまたは他の技術のいくつかの組み合わせを使用して実施される。そのようなウェハ全体の清浄化手法に関連しては、非常に困難が多い。そのようなシステムは、多くの場合、比較的大型であり、そのために、VUV光学計測装置の制御された環境の外部で、独立型のシステムとして構成される可能性が高い。その結果、試料は清浄化システムと計測装置との間を移動しなくてはならず、再汚染の可能性を増加させる。   Prior approaches to this problem have attempted to completely remove the contaminant layer from the entire surface of the sample before starting the measurement. In general, cleaning of the entire wafer is performed using thermal heating, microwave radiation, UV radiation, or some combination of these or other techniques. There are many difficulties associated with such a whole wafer cleaning technique. Such systems are often relatively large and are therefore likely to be configured as stand-alone systems outside the controlled environment of the VUV optical metrology apparatus. As a result, the sample must move between the cleaning system and the measurement device, increasing the possibility of recontamination.

さらに、ウェハ全体の清浄化手法を使用して水分は容易に除去されるだろうが、他の汚染物を完全、かつ均一に除去することは問題が多いことが分かる。これは、汚染物が試料の全ての部分から確実に十分除去されるように、十分なエネルギ、振幅、および空間的均一性を有する出力の光束を発生させることに関する困難性に起因する。清浄化後の残留汚染物は不正確な測定結果、並びに、試料特質の空間的な均一性に関して誤った結論に導く可能性がある。   In addition, although moisture will be easily removed using whole wafer cleaning techniques, it can be seen that removing other contaminants completely and uniformly is problematic. This is due to the difficulties associated with generating an output beam of sufficient energy, amplitude, and spatial uniformity to ensure that contaminants are sufficiently removed from all parts of the sample. Residual contaminants after cleaning can lead to inaccurate measurement results as well as false conclusions regarding the spatial uniformity of sample characteristics.

独立型の部分的清浄化技術は、VUV計測装置の制御された環境に一体化された場合でさえも、欠点が多い。正確な測定結果が取得されることを確保するために、清浄化部分の位置と部分測定の位置が一致するように、部分的清浄化システムを光学計測装置に正確に位置合わせすることが、おそらく、望ましい。   Stand-alone partial cleaning techniques have many drawbacks, even when integrated into the controlled environment of a VUV metrology device. In order to ensure that accurate measurement results are obtained, it is likely that the partial cleaning system is accurately aligned with the optical metrology device so that the position of the cleaning part and the position of the partial measurement coincide. ,desirable.

従って、共通の光学モジュールの使用を介して位置合わせの懸念を避けるように、部分的清浄化機能が光学計測装置中に一体化可能であれば利点があるだろう。さらに、そのような機能が、光学計測装置内に既に存在する部品の他に、追加の部品をほとんど必要としない手段で一体化され得れば、システム設計およびコストの必要性は大きく減少するだろう。   Therefore, it would be advantageous if a partial cleaning function could be integrated into the optical metrology device so as to avoid alignment concerns through the use of a common optical module. Furthermore, if such a function can be integrated in a way that requires few additional components in addition to those already present in the optical metrology device, the need for system design and cost will be greatly reduced. Let's go.

これを達成する新規な手段は、清浄化と試料の特性化の両方に対して、測定放射自体を利用することである。このため、試料の離散した位置は、測定の直前に測定放射に暴露することを通して清浄化可能である。清浄化/測定の位置合わせの懸念を完全に排除することに加え、このアプローチは、広大な試料表面域を不必要に「処理する」ことを避ける。しかし、本明細書で提供される技術は、清浄化および測定として利用される光源に別の光源を使用しても、なお利用可能である。このような光源の1つ、両方またはいずれかがVUV光源でよい。   A novel means of achieving this is to utilize the measurement radiation itself for both cleaning and sample characterization. Thus, the discrete positions of the sample can be cleaned through exposure to measurement radiation immediately prior to measurement. In addition to completely eliminating the concern of cleaning / measurement alignment, this approach avoids unnecessarily “treating” large sample surface areas. However, the techniques provided herein are still available using another light source for the light source used for cleaning and measurement. One, both or any of such light sources may be a VUV light source.

この技術のさらなる利点は、汚染物層自体を容易に測定および特性化可能であることである。これが達成可能な方法を図9の流れ図900に例示する。汚染物層の除去の前後で、汚染された試料から光学応答を取得してその結果を分析することによって、汚染物層の特質(厚さ、光学特質、組成、粗度、等)を決定することが可能である。この取得情報を用いて、次にデータが試料上の他の汚染された位置から収集および分析され、試料の特質を特性化する。換言すると、所与の試料上の汚染物層の特質が決定されると、原理的には、最初に清浄化しなくても試料の他の位置を正確に特性化可能である。さらに、明らかな処理速度の利点に加え、清浄化/測定の組み合わせ周期が減少するため、この技術は汚染物層自体に関して、試料の処理手法を改良するために使用可能な貴重な情報も提供可能である。   A further advantage of this technique is that the contaminant layer itself can be easily measured and characterized. The manner in which this can be achieved is illustrated in the flowchart 900 of FIG. Determine the properties of the contaminant layer (thickness, optical properties, composition, roughness, etc.) by obtaining the optical response from the contaminated sample and analyzing the results before and after removal of the contaminant layer It is possible. Using this acquired information, data is then collected and analyzed from other contaminated locations on the sample to characterize the characteristics of the sample. In other words, once the nature of the contaminant layer on a given sample is determined, in principle, other locations of the sample can be accurately characterized without first being cleaned. In addition to the obvious processing speed advantages, the combined cleaning / measurement period is reduced, so this technology can also provide valuable information on the contaminant layer itself that can be used to improve sample processing techniques. It is.

図9のステップ910に示すように、まず、汚染物薄膜が存在する「汚れた」試料の第1の位置から反射率データが収集されるだろう。次に、ステップ920で、試料上の第1
の位置を測定放射に暴露することによって、この位置が清浄化される。ステップ930では、ステップ920で汚染物薄膜が除去された後、次に「清浄な」データが第1の位置から収集されるだろう。ステップ940では、試料の第1の位置からの清浄なデータが分析され、試料の特質が決定されるだろう。ステップ950では、ステップ940で測定された試料の特質を利用して、第1の位置からの汚れたデータ(ステップ910からのデータ)を分析して汚染物薄膜の特質を決定することができる。次にステップ960では、汚染物薄膜が存在する試料の別の位置から「汚れた」データが収集されるだろう。次にステップ970では、ステップ960で取得された別の位置からの「汚れた」データと、ステップ950で測定して取得された汚染物薄膜の特質とを使用することによって、ステップ970で、この別の位置の清浄化を必要とせずに、この別の位置に対して試料の特質を決定可能である。制御をステップ970から960の戻し、プロセスを繰り返すことによって、複数の位置をこの方法で分析可能である。
As shown in step 910 of FIG. 9, reflectance data will first be collected from a first location of a “dirty” sample in which a contaminant film is present. Next, in step 920, the first on the sample.
This position is cleaned by exposing the position to measuring radiation. In step 930, after the contaminant film is removed in step 920, the "clean" data will then be collected from the first location. In step 940, clean data from the first location of the sample will be analyzed and the characteristics of the sample will be determined. In step 950, the sample characteristics measured in step 940 can be utilized to analyze the dirty data from the first location (data from step 910) to determine the characteristics of the contaminant film. Next, at step 960, “dirty” data will be collected from another location on the sample where the contaminant film is present. Next, in step 970, this is done in step 970 by using the “dirty” data from another location obtained in step 960 and the characteristics of the contaminant film obtained in step 950. Sample characteristics can be determined for this other location without the need for another location cleaning. Multiple positions can be analyzed in this manner by returning control from steps 970 to 960 and repeating the process.

図9の方法は、一旦このアプローチの妥当性が証明されれば、所与の1つの試料、または連続した複数試料の1つまたはいくつかの位置で汚染物層の特質を決定し、次に、その試料または別の試料上で続けて測定される位置での分析中に、これを使用するような態様でも採用可能である。このように、汚染物層は全ての測定位置で分析される必要はない。別法として、汚染物層の性質が1つの位置と他の位置で著しく変化することが予想される状況では、データ収集の前に全ての測定位置を清浄化することも可能である。さらに、清浄化の前および直後に試料のそれぞれの位置を測定し、汚染物層およびその下にある試料の両方の特質を決定することも可能である。   The method of FIG. 9 determines the nature of the contaminant layer at one or several locations of a given sample, or multiple consecutive samples, once this approach has been validated. It is also possible to adopt a mode in which this is used during analysis at a position to be continuously measured on the sample or another sample. In this way, the contaminant layer need not be analyzed at all measurement locations. Alternatively, in situations where the contamination layer properties are expected to vary significantly from one location to another, all measurement locations can be cleaned prior to data collection. Furthermore, it is possible to measure the position of each of the samples before and immediately after cleaning to determine the nature of both the contaminant layer and the underlying sample.

当然、この一体化された部分的清浄化手法の使用を、他の独立型の、全ウェハまたは部分的清浄化技術と組み合わせることも可能である。このアプローチは、試料が非常に汚染されている、および/または所与の試料上の多くの位置を測定すべき状況下で利点があるだろう。このような状況下では、この清浄化方法の組み合わせは清浄化プロセスの高速化に役に立つだろう。   Of course, the use of this integrated partial cleaning technique can also be combined with other stand-alone, full wafer or partial cleaning techniques. This approach may be advantageous in situations where the sample is highly contaminated and / or many locations on a given sample should be measured. Under such circumstances, this combination of cleaning methods will help speed up the cleaning process.

本明細書に概説したものと同じ試料清浄化手法は、光学計測システムによって利用される校正および/または参照試料の準備にも使用可能であり、高水準の測定正確性の達成を確保する。さらに、これらの「清浄化された」試料の特質は経時的にモニタされ、このような試料の「健全度」を検知可能である。このような試料の修復および/または交換は、このように、他の予防的保守活動と同時に行うように計画することができよう。   The same sample cleaning techniques outlined in this specification can also be used for calibration and / or reference sample preparation utilized by optical metrology systems, ensuring high levels of measurement accuracy. In addition, the nature of these “cleaned” samples can be monitored over time to detect the “soundness” of such samples. Such sample repair and / or replacement could thus be planned to occur concurrently with other preventive maintenance activities.

ある例では、清浄化プロセスに対するそのような層の応答を観察することを通して、汚染物層自体の特性についてさらなる知見が得られる。すなわち、汚染物薄膜の除去速度を累積線量の関数として記録することによって、汚染物の化学的な性質の一部を決定できる可能性がある。追加の分析データで相関が取れれば、清浄化応答プロファイルのライブラリを作成可能であろう。このライブラリは、次に、続く測定中に参照され、未知の汚染物が特性化され得るだろう。   In one example, through observation of the response of such a layer to the cleaning process, further knowledge about the characteristics of the contaminant layer itself can be obtained. That is, it may be possible to determine part of the chemical nature of the contaminant by recording the removal rate of the contaminant thin film as a function of the cumulative dose. If a correlation is obtained with additional analytical data, a library of cleaning response profiles could be created. This library can then be referenced during subsequent measurements to characterize unknown contaminants.

例として、3つの異なる汚染物層1000、1010、および1020に対する代表的な清浄化応答プロファイルを図10に示す。この代表的な清浄化応答プロファイルは、異なる汚染物層から観察され得るプロファイル変化を例示している。清浄化応答ライブラリ中に保存されたこれらのプロファイルを用いて、未知の汚染物薄膜からのプロファイルが比較によって分類可能であろう。プロファイルは直接比較可能であるだろうし、また、パラメータ化されたモデルを使用してフィッティングを行い、結果のパラメータ値を使用して汚染物物質間の識別を行うことも可能であろう。   As an example, representative cleaning response profiles for three different contaminant layers 1000, 1010, and 1020 are shown in FIG. This representative cleaning response profile illustrates the profile changes that can be observed from different contaminant layers. Using these profiles stored in the cleaning response library, profiles from unknown contaminant films could be classified by comparison. The profiles could be directly comparable, or could be fitted using a parameterized model and the resulting parameter values could be used to distinguish between contaminants.

従って上述のように、試料層の特質は試料を光学放射に暴露することによって変化させ
得るし、この変化は、光学放射に暴露する前後で実施される測定の使用を通じて特性化し得る。上述の例では、その変化には、試料から汚染物層を除去することを含んでよい。しかし、試料における他の変化を特性化してもよいことが認識されるだろう。従って、例えば、汚染物層は存在する必要はなく、しかし、むしろ、なんらかの別の層、または、試料の一部を特性化してもよい。1つの実施形態では、光学計測装置の使用を通じて分析されるべき試料層または試料の一部の特質が特性化されるだろう。そのような実施形態では、試料層または試料の一部は、光学放射への暴露の後も残留するかも知れないし、しかし、試料層または試料の一部のなんらかの状態は変化するかも知れない。発生する変化を特性化することによって、試料層または試料の一部の本来の特質についての情報を取得し得る。
Thus, as described above, the characteristics of the sample layer can be altered by exposing the sample to optical radiation, and this change can be characterized through the use of measurements performed before and after exposure to optical radiation. In the example described above, the change may include removing a contaminant layer from the sample. However, it will be appreciated that other changes in the sample may be characterized. Thus, for example, a contaminant layer need not be present, but rather some other layer or part of the sample may be characterized. In one embodiment, the characteristics of the sample layer or part of the sample to be analyzed through the use of an optical metrology device will be characterized. In such embodiments, the sample layer or part of the sample may remain after exposure to optical radiation, but some state of the sample layer or part of the sample may change. By characterizing the changes that occur, information about the intrinsic properties of the sample layer or part of the sample can be obtained.

例えば、光学放射への暴露は、試料の結合構造、物質濃度、または他の物理的特質を変化させ得る。そのような例では、本来の結合構造、物質濃度/拡散、または他の物理的特質は、ある線量の光学放射に対して検出される変化量に基づき、定量化し得る。このように、光学放射に対して層がどのように応答するかは、層の本来の特質について有用な情報を与え得る。層における変化は、検出された変化の定量化された測定値を通じて、別法として既知の光学応答プロファイル(応答プロファイルライブラリに保存されているもの等)との比較を通じて、または他の技術を通じて、分析可能である。   For example, exposure to optical radiation can change the binding structure, substance concentration, or other physical characteristics of the sample. In such examples, the intrinsic binding structure, substance concentration / diffusion, or other physical characteristics can be quantified based on the amount of change detected for a dose of optical radiation. Thus, how a layer responds to optical radiation can provide useful information about the intrinsic properties of the layer. Changes in layers are analyzed through quantified measurements of detected changes, alternatively compared to known optical response profiles (such as those stored in response profile libraries), or through other techniques Is possible.

1つの例では、窒素を含有するシリコン酸化膜は、このような技術を通じて特性化し得る。例えば、VUV光学暴露は、窒素拡散を引き起こす、および/または、そのような薄膜中に窒素を保持する結合構造を変化させることによって、そのような薄膜中に含有される窒素に選択的に影響を与える。光学放射への暴露の前後で検出された光学応答の変化は、このように、窒素結合(強固に結合した、緩く結合した、等)、または窒素濃度等、本来の状態に関する有用な情報を与え得る。このように、一般的な形態では、本明細書で提供される技術は、光学放射への暴露のために薄膜の特質が変化する前と後との間で薄膜の分析を通じて、試料の特性を検出することが認識されるだろう。   In one example, a silicon oxide film containing nitrogen can be characterized through such techniques. For example, VUV optical exposure can selectively affect the nitrogen contained in such thin films by causing nitrogen diffusion and / or changing the binding structure that retains nitrogen in such thin films. give. Changes in the optical response detected before and after exposure to optical radiation thus provide useful information about the original state, such as nitrogen binding (tightly bound, loosely bound, etc.) or nitrogen concentration. obtain. Thus, in general form, the techniques provided herein can characterize a sample through analysis of the thin film before and after the thin film characteristics change due to exposure to optical radiation. It will be recognized to detect.

VUV中で運転する光学計測装置から正確で再現性のある結果を得ることに役立つために、図1の環境モニタ手法、図7の汚染物モニタ手法、および図9の試料清浄化手法は組み合わされて、そのような装置のために基本的な運転の基礎を形成することが可能である。   To help obtain accurate and reproducible results from optical metrology devices operating in VUV, the environmental monitoring technique of FIG. 1, the contaminant monitoring technique of FIG. 7, and the sample cleaning technique of FIG. 9 are combined. Thus, it is possible to form the basis of basic operation for such a device.

本明細書に記載された方法の使用の利点によく適合するVUV光学計測装置の例は、2003年9月23日に出願された米国特許出願番号10/668,642号公報で現在の米国特許第7,067,818号公報、および2004年7月30日に出願された米国特許出願番号10/909,126号公報で現在の米国特許第7,126,131号公報に記載されており、これら両者の記載内容を明示的に本明細書に援用する。この計測装置は、特に、VUVを含む広範囲な波長範囲に渡り運転するように設計された広帯域反射計でよい。   An example of a VUV optical metrology device that fits well with the advantages of using the methods described herein is US patent application Ser. No. 10 / 668,642, filed Sep. 23, 2003. No. 7,067,818 and U.S. Patent Application No. 10 / 909,126, filed July 30, 2004, and described in current U.S. Pat. No. 7,126,131, The contents of both are expressly incorporated herein by reference. This metrology device may be a broadband reflectometer designed specifically to operate over a wide wavelength range including VUV.

そのような装置1100の例を図11に示す。明らかなように、光源1110、ビーム調節モジュール1120、光学系(図示せず)、分光計1130、および検出器1140が環境が制御された装置室1102(または光学系)内に収容される。試料1150、付加的な光学系1160、モータ駆動のステージ/試料チャック1170(任意選択的に一体化された脱着器(desorber)機能を備える)、および参照試料1155が、環境が制御された独立した試料室1104内に収容され、装置室環境の質を汚染させずに試料の着脱が可能である。装置室および試料室は制御可能な結合機構1106を介して接続され、この結合機構は光子の伝達が可能で、所望すればガス交換が可能である。装置室1102および試料室1104の両方とも、それぞれの室内で環境制御が独立して実施可能
なように、適当な真空接続部1176、弁、パージ接続部1177、および圧力計1178、を完備した、真空・パージ補助システム1175に接続される。このように、上述の環境真空および再充填技術が、それぞれの室で独立または一緒に達成してよい。このように、環境真空および再充填技術(1つまたは両方)は装置/光学室、試料室、および/または両方の室で実施してよい。
An example of such an apparatus 1100 is shown in FIG. As is apparent, the light source 1110, the beam conditioning module 1120, the optical system (not shown), the spectrometer 1130, and the detector 1140 are housed in a device room 1102 (or optical system) in which the environment is controlled. Sample 1150, additional optics 1160, motor driven stage / sample chuck 1170 (optionally with integrated desorber function), and reference sample 1155 are independent controlled environment The sample is accommodated in the sample chamber 1104, and the sample can be attached and detached without contaminating the quality of the device chamber environment. The instrument chamber and the sample chamber are connected via a controllable coupling mechanism 1106, which can transmit photons and can exchange gas if desired. Both the instrument chamber 1102 and the sample chamber 1104 are fully equipped with suitable vacuum connections 1176, valves, purge connections 1177, and pressure gauges 1178 so that environmental control can be performed independently within each chamber. Connected to vacuum / purge assist system 1175. Thus, the environmental vacuum and refill techniques described above may be accomplished independently or together in each chamber. Thus, environmental vacuum and refill techniques (one or both) may be performed in the instrument / optical chamber, sample chamber, and / or both chambers.

さらに、制御された環境の外部に位置するプロセッサ(図示せず)を使用して、自動化されたモニタ手法を整合促進し、測定データを分析してよい。プロセッサは、適切なデータ処理および/または収集データの保存を提供可能な任意の広範囲な計算手段でよいことが認識される。   In addition, a processor (not shown) located outside the controlled environment may be used to facilitate automated monitoring techniques and to analyze measurement data. It will be appreciated that the processor may be any of a wide variety of computing means capable of providing appropriate data processing and / or storage of collected data.

図11には明示していないが、このシステムはロボットおよび他の関連した機械化された部品を装備し、自動化された態様で試料の着脱を補助し、これによって、さらに測定の処理速度を増加させること可能である。さらに、当業者には既知のように、試料室と共にロードロック室を利用し、試料交換に対して環境の制御を向上させ、試料交換に対するシステム処理速度を増加させることも可能である。   Although not explicitly shown in FIG. 11, the system is equipped with a robot and other related mechanized parts to assist in the loading and unloading of the sample in an automated manner, thereby further increasing the processing speed of the measurement. It is possible. Further, as is known to those skilled in the art, it is possible to utilize a load lock chamber along with the sample chamber to improve control of the environment for sample replacement and increase system processing speed for sample replacement.

運転では、光源1110からの光は、ビーム調節モジュール1120を通して調節され、結合機構1106を通り分配光学系を介して試料室の中に配光され、ここで焦点光学系1160によって試料1150上へ焦点を結ぶ。試料1150から反射した光は、焦点光学系1160によって捕集され、結合機構1106を通り、再び外に配光され、ここで分光計1130によって分散されて検出器1140によって記録される。装置の全光学経路は、吸収性の物質を除去してVUV光子の伝達が可能となるよう機能する制御された環境内に維持される。   In operation, light from the light source 1110 is conditioned through the beam conditioning module 1120 and is distributed through the coupling mechanism 1106 through the distribution optics into the sample chamber where it is focused onto the sample 1150 by the focus optics 1160. Tie. The light reflected from the sample 1150 is collected by the focus optical system 1160, passes through the coupling mechanism 1106, is distributed again outside, where it is dispersed by the spectrometer 1130 and recorded by the detector 1140. The entire optical path of the device is maintained in a controlled environment that functions to remove absorbing material and allow transmission of VUV photons.

一層詳細な装置の光学形態の模式図を図12に示す。装置は、VUVおよび2つの付加的なスペクトル領域中の参照広帯域反射率データを収集するように構成される。運転では、これらの3つのスペクトル領域からの光は、並列または直列な態様で取得してよい。直列な態様で運転される場合、最初にVUVからの反射率データおよび参照データが取得され、続いて、第2および第3領域からの反射率データが収集され参照される。3つのデータセット全てが記録されると、これらは互いに結合されて単一の広帯域スペクトルを形成する。並列運転では、データ結合の前に3つの領域全てから反射データが同時に収集、参照、記録される。   A more detailed schematic diagram of the optical configuration of the apparatus is shown in FIG. The apparatus is configured to collect reference broadband reflectance data in the VUV and two additional spectral regions. In operation, light from these three spectral regions may be acquired in a parallel or serial manner. When operating in a serial fashion, reflectivity data and reference data from the VUV are first acquired, and subsequently reflectivity data from the second and third regions are collected and referenced. Once all three data sets are recorded, they are combined together to form a single broadband spectrum. In parallel operation, reflection data from all three regions is collected, referenced and recorded simultaneously before data combination.

装置は、装置室1102、および試料室1104の2つの環境が制御された室に分かれている。装置室1102は殆どのシステムの光学系を収容し、通常は大気に曝されることはない。試料室1104は試料、ならびに試料および参照光学系を収容し、試料交換を容易にするように通常開放される。例えば、装置室1102は鏡M−1、M−2、M−3、およびM−4を含んでよい。フリップイン式鏡FM−1およびFM−3は、どの光源1201、1202および1203(それぞれが異なるスペクトル領域を有する)を利用するか択一選択するために利用してよい。フリップイン式鏡FM−2およびFM−4は、分光計1204、1216および1214の1つを択一選択するために利用してよい(同様に、選択されたスペクトル領域による)。鏡M−6、M−7、M−8およびM−9は、光ビームを図示するように配光を補助するために利用してよい。窓W−1およびW−2は、測定室1102と試料室1104との間で光を接続する。窓W−3、W−4、W−5およびW−6は、測定室1102内外へと光を接続する。ビームスプリッタBSおよびシャッタS−1およびS−2は、図示するように、鏡M−2およびM−4を補助として選択的に光を試料1206または参照物1207に配光するために利用される(1つの実施形態では参照物は鏡でよい)。試料ビームは補正板CPを通過する。補正板CPは、試料経路と参照物経路との間に起こり得る位相差を排除するために含まれ、この位相差は、ビームスプ
リッタ作用の性質上、試料チャンネルを伝達する光はビームスプリッタ基板を1回だけ通過するのに対し、参照チャンネルを伝達する光はビームスプリッタ基板を3回通過する事実に起因する。このため、補正板はビームスプリッタと同じ材料で構成し、同じ厚さにしてよい。これによって、試料チャンネルを伝達する光も、総計で同じ厚さのビームスプリッタ基板材料を通過することを保証する。
The apparatus is divided into two chambers in which the environment is controlled: an apparatus chamber 1102 and a sample chamber 1104. The device room 1102 contains most of the system optics and is not normally exposed to the atmosphere. The sample chamber 1104 contains the sample, as well as the sample and reference optics, and is usually open to facilitate sample exchange. For example, device room 1102 may include mirrors M-1, M-2, M-3, and M-4. Flip-in mirrors FM-1 and FM-3 may be used to select which light source 1201, 1202 and 1203 (each having a different spectral region) to use. Flip-in mirrors FM-2 and FM-4 may be utilized to select one of spectrometers 1204, 1216 and 1214 (also depending on the selected spectral region). Mirrors M-6, M-7, M-8, and M-9 may be utilized to assist the light distribution as illustrated in the light beam. Windows W-1 and W-2 connect light between the measurement chamber 1102 and the sample chamber 1104. Windows W-3, W-4, W-5, and W-6 connect light into and out of the measurement chamber 1102. The beam splitter BS and shutters S-1 and S-2 are used to selectively distribute light to the sample 1206 or reference 1207 with the aid of mirrors M-2 and M-4, as shown. (In one embodiment, the reference may be a mirror). The sample beam passes through the correction plate CP. The correction plate CP is included to eliminate a phase difference that may occur between the sample path and the reference path, and due to the nature of the beam splitter action, this phase difference causes the light transmitted through the sample channel to pass through the beam splitter substrate. The light passing through the reference channel is due to the fact that it passes through the beam splitter substrate three times, whereas it passes only once. Therefore, the correction plate may be made of the same material as the beam splitter and have the same thickness. This ensures that the light transmitted through the sample channel also passes through the beam splitter substrate material of the same thickness in total.

直列な態様で運転される場合、第2のスペクトル領域のフリップイン式光源鏡FM−1と、第3のスペクトル領域のフリップイン式光源鏡FM−2とを「外側」の位置に切り換えることによって、VUV光源からの光が捕集され、コリメートされ、焦点鏡M−1によってビームスプリッタ要素BSに向かって再配光されることが可能となり、VUVデータが最初に取得される。ビームスプリッタに当たった光は、近平衡のマイケルソン干渉計配列を使用して、試料ビーム1255および参照ビーム1265の2つの成分に分割される。試料ビームはビームスプリッタBSから反射され、補正板CP、試料シャッタS−1、試料窓W−1を通して試料室1104の中へと伝達し、ここで焦点鏡M−2を介して光は再配光され試料1206上に焦点を結ぶ。この間、参照シャッタS−2は閉じている。試料窓W−1は、高い光学伝達量を維持するようにVUV波長に対して十分に透明な材料で構成される。   When operated in a serial manner, the flip-in light source mirror FM-1 in the second spectral region and the flip-in light source mirror FM-2 in the third spectral region are switched to the “outer” position. The light from the VUV light source is collected, collimated and can be redistributed by the focus mirror M-1 towards the beam splitter element BS, and VUV data is acquired first. The light striking the beam splitter is split into two components, a sample beam 1255 and a reference beam 1265, using a near-balanced Michelson interferometer arrangement. The sample beam is reflected from the beam splitter BS and transmitted to the sample chamber 1104 through the correction plate CP, the sample shutter S-1, and the sample window W-1, where the light is redistributed through the focus mirror M-2. Light is focused on the sample 1206. During this time, the reference shutter S-2 is closed. The sample window W-1 is made of a material that is sufficiently transparent to the VUV wavelength so as to maintain a high optical transmission amount.

試料から反射された光は捕集され、コリメートされ、試料鏡M−2によって試料窓を通して再配光されて戻り、試料シャッタおよび補正板を通過する。次に、光は、第1のスペクトル領域フリップイン式検出器鏡FM−2および第2のスペクトル領域フリップイン式検出器鏡FM−4(「外側」の位置に切り換えられている)によって制約を受けずに進行し、再配光され、焦点鏡M−3によってVUV分光計1214の入射スリット上に焦点を結ぶ。この時点で、試料ビームからの光は、VUV分光計によって分散され、これに関連した検出器によって記録される。   The light reflected from the sample is collected, collimated, redistributed through the sample window by the sample mirror M-2, and returned through the sample shutter and the correction plate. The light is then constrained by a first spectral domain flip-in detector mirror FM-2 and a second spectral domain flip-in detector mirror FM-4 (switched to the “outer” position). It proceeds without being received, is redistributed, and is focused on the entrance slit of the VUV spectrometer 1214 by the focusing mirror M-3. At this point, the light from the sample beam is dispersed by the VUV spectrometer and recorded by the associated detector.

試料ビームの収集後に、参照ビームが測定される。これは、試料シャッタS−1を閉じ、参照シャッタS−2を開くことによって達成される。これによって、参照ビームがビームスプリッタ、参照シャッタS−2および参照窓W−2を通って試料室1104の中へと伝達することを可能とし、ここで、再配光され、鏡M−4によって参照物として働く平坦な参照鏡1207上へと焦点を結ぶ。参照窓も、高い光学伝達量を維持するようにVUV波長に対して十分に透明な材料で構成される。   After collection of the sample beam, the reference beam is measured. This is accomplished by closing the sample shutter S-1 and opening the reference shutter S-2. This allows the reference beam to be transmitted through the beam splitter, reference shutter S-2 and reference window W-2 into the sample chamber 1104 where it is redistributed and by mirror M-4. Focus on a flat reference mirror 1207 that serves as a reference. The reference window is also made of a material that is sufficiently transparent to the VUV wavelength to maintain a high optical transmission.

平坦な参照鏡1207の表面から反射した光は、焦点参照鏡M−4に向かって戻り、捕集され、コリメートされ、参照窓W−2、参照シャッタS−2通り、ビームスプリッタBSに向って再配光される。光は、次に、ビームスプリッタによって焦点鏡M−3に向かって反射され、再配光されてVUV分光計1214の入射スリット上に焦点を結ぶ。   The light reflected from the surface of the flat reference mirror 1207 returns toward the focal reference mirror M-4, is collected, collimated, and passes through the reference window W-2, the reference shutter S-2, and the beam splitter BS. Redistributed light. The light is then reflected by the beam splitter toward the focusing mirror M-3, redistributed and focused on the entrance slit of the VUV spectrometer 1214.

参照ビームの1265の経路長は、環境が制御された室のそれぞれの中で、試料ビーム1255の試料経路長と一致するように、特に設計される。装置の制御された環境の質は、図1で先に説明したように、参照経路からの強度をモニタすることによって評価できることになる。図7を参照して上に説明したように、システムのさまざまな光学要素が暴露される光学放射量は、さまざまな光学要素の上に存在し得る表面汚染物の量に影響を与え得る。従って、参照ビームが伝達する参照経路と、試料ビームが伝達する試料経路とをさらに平衡させることを促進するために、それぞれの経路が暴露される光学放射線量を均衡させることが望ましいだろう。このように、光学経路長および光学要素を平衡させることに加え、光学要素に関する汚染物も両方の経路の間で相対的に均衡させてよい。さらに、本明細書に記載した光学経路の汚染状態を決定するための技術は、それぞれの経路の状態をモニタするために、それぞれの経路に対して別個に実施してよい。   The path length of the reference beam 1265 is specifically designed to match the sample path length of the sample beam 1255 in each of the environmentally controlled chambers. The quality of the controlled environment of the device can be assessed by monitoring the intensity from the reference path, as previously described in FIG. As described above with reference to FIG. 7, the amount of optical radiation to which the various optical elements of the system are exposed can affect the amount of surface contaminants that can be present on the various optical elements. Accordingly, it may be desirable to balance the amount of optical radiation to which each path is exposed to facilitate further balancing the reference path transmitted by the reference beam and the sample path transmitted by the sample beam. Thus, in addition to balancing the optical path length and optical element, contaminants associated with the optical element may be relatively balanced between both paths. Furthermore, the techniques for determining the contamination status of an optical path described herein may be performed separately for each path to monitor the status of each path.

VUVデータセットの測定後、第2のスペクトル領域のデータセットが同様に取得される。第2領域のスペクトルデータの収集の間、第2のスペクトル領域の光源フリップイン式鏡FM−1および第2のスペクトル領域の検出器フリップイン式鏡FM−2は、「内側」の位置に切り換えられる。その結果、VUV光源1201からの光が阻止され、第2のスペクトル領域の光源1203からの光が窓W−3を通過することが可能となり、光は捕集された後に、コリメートされ、焦点鏡M−6によって再配光される。同様に、第2のスペクトル領域の検出器フリップイン式鏡FM−2が「内側」の位置に切り換えられると、試料ビームからの光(試料シャッタが開で、参照シャッタが閉の場合)および参照ビーム(参照シャッタが開、試料シャッタが閉の場合)は、関連する窓W−6を通り鏡M−9上へと配光され、鏡M−9は光を第2のスペクトル領域の分光計1216の入射スリット上に焦点を結び、ここで光は分光されて、ここの検出器で捕集される。   After measurement of the VUV data set, a data set of the second spectral region is acquired in the same way. During the collection of spectral data in the second region, the light source flip-in mirror FM-1 in the second spectral region and the detector flip-in mirror FM-2 in the second spectral region are switched to the “inner” position. It is done. As a result, the light from the VUV light source 1201 is blocked and the light from the light source 1203 in the second spectral region can pass through the window W-3, and after the light is collected, it is collimated and the focus mirror Redistributed by M-6. Similarly, when detector flip-in mirror FM-2 in the second spectral region is switched to the “inner” position, the light from the sample beam (when the sample shutter is open and the reference shutter is closed) and the reference The beam (when the reference shutter is open and the sample shutter is closed) is distributed through the associated window W-6 onto the mirror M-9, which transmits the light to the spectrometer in the second spectral region. Focus is placed on the 1216 entrance slit where the light is split and collected by the detector here.

第3のスペクトル領域からのデータも、第2のスペクトル領域の光源フリップイン式鏡FM−1および第2のスペクトル領域の検出器フリップイン式鏡FM−2を「外側」に切り換える一方、第3のスペクトル領域の光源フリップイン式鏡FM−3および第3のスペクトル領域の検出器フリップイン式鏡FM−4を「内側」に切り換えることによって、同様に収集される。   The data from the third spectral region also switches the light source flip-in mirror FM-1 in the second spectral region and the detector flip-in mirror FM-2 in the second spectral region to “outside” while Are collected in the same manner by switching the inner spectral region source flip-in mirror FM-3 and the third spectral region detector flip-in mirror FM-4 "inside".

それぞれのスペクトル領域の試料および参照測定が実施されると、プロセッサ(図示せず)を使用して、3つの領域のそれぞれにおいて、参照される反射率スペクトルが計算可能である。最後に、これら個々の反射率スペクトルは結合され、3つのスペクトル領域を包含する単一の反射率スペクトルが生成される。   Once the samples and reference measurements for each spectral region have been performed, a referenced reflectance spectrum can be calculated in each of the three regions using a processor (not shown). Finally, these individual reflectance spectra are combined to produce a single reflectance spectrum that encompasses the three spectral regions.

並列な態様で運転される場合、光源および検出器のフリップイン式鏡は、適当なビームスプリッタに交換され、3つのスペクトル領域全てのデータが同時に記録される。   When operated in a parallel manner, the source and detector flip-in mirrors are replaced with appropriate beam splitters and data for all three spectral regions is recorded simultaneously.

ちょうど補助光源が図12の反射計に簡単に付加可能であるように、望ましいと思われる状況では、システムおよび/または試料の清浄化の目的で、特定のVUV光源も共通の光学モジュールと共に一体化可能である、例えば、システムおよび/または試料の清浄化のために1つの別の補助VUV光源を利用可能である。そのような補助VUV光源は、主なVUV光源よりも高い強度の光源でもよい。そのような補助VUV光源は、単一波長線光源でもよいし、主なVUV光源と異なる他の波長特性を有するものでもよい。高い強度の光源の使用は、清浄化の処理速度を向上させ得る。補助VUV光源の使用に関する1つの実施形態では、光源からの光が、フリップイン式鏡、シャッタ等(図示せず)を介して鏡M−1に向かって配光するように、そのような光源を構成することが望ましいだろう。これは、鏡M−1の清浄化を可能にするだろう。このような構成では、試料測定をするために利用される、主なVUV光源の光学経路の要素の全てでないにせよ、殆どの要素に補助光源が当たるだろう。そのような要素の多数に当たることが望ましいにせよ、主なVUV光源の光学経路の全ての要素に当たらずとも、本明細書で開示される技術の利点を達成可能であることが認識されるだろう。さらに、補助VUV光源が利用される場合、そのような光源の経路が環境が制御された光学経路の中に収容されるように、そのような光源をシステムに結合することが望ましいと認識されるだろう。   In situations where it may be desirable, just as an auxiliary light source can be easily added to the reflectometer of FIG. 12, certain VUV light sources are also integrated with a common optical module for system and / or sample cleaning purposes. It is possible, for example, to use one additional auxiliary VUV light source for system and / or sample cleaning. Such an auxiliary VUV light source may be a light source with a higher intensity than the main VUV light source. Such an auxiliary VUV light source may be a single wavelength line light source or may have other wavelength characteristics different from the main VUV light source. The use of a high intensity light source can improve the cleaning process speed. In one embodiment relating to the use of an auxiliary VUV light source, such a light source such that the light from the light source is distributed toward the mirror M-1 via a flip-in mirror, shutter, etc. (not shown). It would be desirable to configure. This will allow the mirror M-1 to be cleaned. In such a configuration, most if not all of the elements in the optical path of the main VUV light source used to make the sample measurement will be hit by the auxiliary light source. While it would be desirable to hit many such elements, it will be recognized that the advantages of the techniques disclosed herein can be achieved without hitting all the elements of the optical path of the main VUV light source. Let's go. Further, when an auxiliary VUV light source is utilized, it is recognized that it would be desirable to couple such a light source into the system so that the path of such a light source is contained within an optical path in which the environment is controlled. right.

図11および図12のシステムは、独立型の装置として利用してもよいし、他のプロセス装置と一体化してもよい。1つの実施形態では、図11および図12のシステムは、そのプロセス装置と計測装置の試料室との間で試料を移送を可能とするなんらかの機構を用いて、単にプロセス装置に取り付けてもよい。別法では、計測装置とプロセス装置とが一層密に互いに一体化可能なように、試料室がプロセス装置の中で共有されるように構成してよい。例えば、装置/光学室は、窓、ゲート、弁、または他の結合機構の使用を通じて、プロセス装置と共に形成された試料室と一体連結してもよい。このように、試料はプロ
セス装置の環境から分離する必要はなく、むしろ、試料は、処理室、移送領域、またはプロセス装置内の他の領域等のプロセス装置の領域内に収容してよい。
The system of FIGS. 11 and 12 may be used as a stand-alone device or may be integrated with other process devices. In one embodiment, the system of FIGS. 11 and 12 may simply be attached to the process equipment using some mechanism that allows the sample to be transferred between the process equipment and the sample chamber of the metrology equipment. Alternatively, the sample chamber may be configured to be shared among the process devices so that the measurement device and the process device can be more closely integrated with each other. For example, the device / optical chamber may be integrally connected with the sample chamber formed with the process device through the use of windows, gates, valves, or other coupling mechanisms. In this way, the sample need not be separated from the environment of the process equipment, but rather the sample may be contained in a region of the process equipment, such as a processing chamber, transfer area, or other area within the process equipment.

明らかなように、図11および図12に示したシステムは、図1で概説した環境モニタ手法、図7で概説したシステム汚染モニタ手法、および図9で示した汚染された試料測定手法を容易にするような代表的な部品を収容する。一般に、3つの効果(すなわち、装置容積内の吸収性の物質の蓄積、装置内の光学表面の汚染、および試料汚染)全てはVUV中の光学データに著しく影響し得、このため、このスペクトル領域中で運転する装置から最適なシステム性能を達成するために、3つの手法の全てを同時に採用することが望ましいだろう。図13に示した運転流れ図1300は、これがどのように達成可能かの例を与える。   As is apparent, the systems shown in FIGS. 11 and 12 facilitate the environmental monitoring approach outlined in FIG. 1, the system contamination monitoring approach outlined in FIG. 7, and the contaminated sample measurement approach shown in FIG. Contains typical parts. In general, all three effects (ie, accumulation of absorbing material within the device volume, contamination of the optical surfaces within the device, and sample contamination) can significantly affect the optical data in the VUV, and thus this spectral region It may be desirable to employ all three approaches simultaneously to achieve optimal system performance from the equipment operating in it. The operational flow diagram 1300 shown in FIG. 13 provides an example of how this can be achieved.

最初に、ステップ1305で、装置容積は所定の圧力まで排気される。次に、装置は所定の測定圧力まで非吸収性のガスで再充填される1310。測定圧力に到達したら、ステップ1315に示すように、図7で概説したシステム汚染モニタ手法を使用して、システムは測定の準備が行われる。このように、ステップ1315では、図7ののさまざまなシステム汚染物のステップ710〜760を実施してよい。ステップ1315で、システムの状態が安定で「清浄」と考えられる場合には、即座にステップ1320で時間tの参照試料からの強度スペクトルが取得される。吸収性の物質の濃度は、この時点までには到達可能な最小水準になっていると推測される。この時に取得される強度スペクトルは、図1のステップ130に対応する環境モニタプロセスの一部として利用してよい。次に、ステップ1325で、試験試料上の測定が、図9のステップ910〜970に概説した汚染された試料測定手法を利用して、ステップ1325で所定の時間実施される。 Initially, at step 1305, the device volume is evacuated to a predetermined pressure. The device is then refilled 1310 with a non-absorbing gas to a predetermined measured pressure. When the measured pressure is reached, the system is prepared for measurement using the system contamination monitoring technique outlined in FIG. 7, as shown in step 1315. Thus, step 1315 may perform steps 710-760 for the various system contaminants of FIG. If, at step 1315, the system condition is considered stable and “clean”, an intensity spectrum from the reference sample at time t 1 is immediately acquired at step 1320. The concentration of the absorbent material is assumed to be at the minimum level that can be reached by this point. The intensity spectrum acquired at this time may be used as part of the environmental monitoring process corresponding to step 130 of FIG. Next, in step 1325, a measurement on the test sample is performed for a predetermined time in step 1325 using the contaminated sample measurement technique outlined in steps 910-970 of FIG.

所定の測定時間が経過したら、図7に概説したシステム汚染物質モニタ手法を利用した測定のためにシステムを準備することによって、ステップ1330で制御された環境の状態が再度評価される。システム汚染物モニタおよび清浄化ステップを再度実施すると、さまざまな光学表面はステップ1315の時と同様な状態になり得る。これにより、ある条件下で環境モニタステップを完了すると、ステップ1320で記録された最初の強度測定に対してシステム状態により正確に一致することが可能となる。このように、ステップ1330の後、参照試料からの強度スペクトルがステップ1335に示すように時間tで再度記録される。参照試料からの2つの強度スペクトル(時間tおよび時間t)の比が、次にステップ1340および1345で計算および分析され、吸収性の物質の濃度N、N等を決定する。ステップ1350では、次に、決定された濃度が閾値と比較され、装置内の環境がさらなる測定を行うに適するかどうか決定される。環境が適する(すなわち、決定された汚染物が閾値より低い)と考えられる場合には、次に、図7のプロセスを介して測定の準備がなされていれば、ステップ1355で示すように、さらなる測定が実施してよい。逆に、ステップ1360で示すように、環境がさらなる測定を行うに不適であると判定されれば、ステップ1305に制御を戻し、図13の行程を再開することによって、環境が再生される。このように、ステップ1335〜1360は、図1の環境モニタステップ150−195に対応する。 Once the predetermined measurement time has elapsed, the state of the environment controlled at step 1330 is again evaluated by preparing the system for measurement utilizing the system contaminant monitoring technique outlined in FIG. When the system contaminant monitoring and cleaning steps are performed again, the various optical surfaces can be in the same state as at step 1315. Thus, when the environmental monitoring step is completed under certain conditions, it is possible to more closely match the system status to the first intensity measurement recorded in step 1320. Thus, after step 1330, the intensity spectrum from the reference sample is recorded again in time t 2 as shown in step 1335. The ratio of the two intensity spectra from the reference sample (time t 1 and time t 2 ) is then calculated and analyzed in steps 1340 and 1345 to determine the concentration of absorbent material N 1 , N 2, etc. In step 1350, the determined concentration is then compared to a threshold value to determine if the environment within the device is suitable for further measurements. If the environment is deemed suitable (ie, the determined contaminant is below the threshold), then, if ready for measurement via the process of FIG. Measurement may be performed. Conversely, as shown in step 1360, if it is determined that the environment is unsuitable for making further measurements, the environment is regenerated by returning control to step 1305 and restarting the process of FIG. Thus, steps 1335 to 1360 correspond to environment monitoring steps 150 to 195 in FIG.

図13に示すように、環境モニタおよび図1の再生、システム汚染モニタおよび図7の清浄化、および図9の試料清浄化のさまざまな方策は、光学計測装置の制御に使用するために互いに統合してよい。さまざまな技術の採用は変わり得るものであり、図13は、単に、これらさまざまな方策の組み合わせの1つの方法を例示するものであると理解されよう。例えば、これらの方策は、図13の技術で示すようにステップを互いに統合するより、むしろ、直列に実施してよい。さらに、これらの方策は互いに全てを利用する必要はない。例えば、別法の実施形態では、これらの方策の1つまたは2つだけを利用してもよい。   As shown in FIG. 13, the various measures of environmental monitoring and regeneration of FIG. 1, system contamination monitor and cleaning of FIG. 7, and sample cleaning of FIG. 9 are integrated with each other for use in controlling optical metrology equipment. You can do it. It will be appreciated that the adoption of various technologies can vary, and FIG. 13 is merely illustrative of one way of combining these various strategies. For example, these strategies may be performed in series rather than integrating the steps together as shown in the technique of FIG. Furthermore, these strategies do not have to use all of each other. For example, in alternative embodiments, only one or two of these strategies may be utilized.

VUV光学計測装置の性能を低下させる汚染効果(環境と表面/試料の両方)の程度は、一般に広範囲な要因に依存し、これは、装置設計、運転方法、測定頻度、試料装着手法、および試料特性を含むが、これらに限定されるものではない。その結果、図13に概説した運転行程は、最適な装置性能が確実に維持されるように、適宜修正可能であること予想される。   The degree of contamination effects (both environment and surface / sample) that degrade the performance of a VUV optical metrology device generally depends on a wide range of factors, including device design, operating method, measurement frequency, sample loading technique, and sample Including but not limited to properties. As a result, it is anticipated that the operating process outlined in FIG. 13 can be modified as appropriate to ensure that optimal device performance is maintained.

本明細書の記述を考慮すると、さらなる修正および本発明の別の実施形態は、当業者にとって自明であろう。従って、本明細書の記載は、単に例示的と解釈されるべきであり、当業者に本発明を実施する方法を教示することを目的とする。本明細書に示し記載した発明の形態は、現時点で好適な実施形態と考えて理解すべきである。本明細書に記載した本発明の利点を理解した当業者には明らかなように、本明細書に例示および記載された要素は同様な要素で代用可能であり、本発明の特色のあるものは、他の特色の使用と独立して利用可能である。   Further modifications and other embodiments of the invention will be apparent to those skilled in the art in view of the description herein. Accordingly, this description is to be construed as illustrative only and is for the purpose of teaching those skilled in the art the manner of carrying out the invention. The forms of the invention shown and described herein are to be understood as presently preferred embodiments. As will be apparent to those skilled in the art who have the benefit of the invention described herein, elements illustrated and described herein can be substituted with similar elements, and the features of the invention are Available independently of the use of other spot colors.

本発明とその利点のより完全な理解は、添付の図面と併せて、以下の説明を参照して得ることができ、図面では、同様の参照番号は同様の特徴を示す。しかし、添付の図面は、本発明の代表的な実施形態を例示するのみであり、他にも同様に有効な実施形態の余地があるため、それ故に、本発明の範囲を限定すると考えるべきではないことに留意すべきである。
代表的な環境モニタの流れ図である。 広帯域VUVデータセットを使用する代表的な環境モニタの結果を例示する図である。 選択波長のVUVデータセットを使用する代表的な環境モニタの結果を例示する図である。 清浄な、および汚染されたシリコン表面から取得された代表的な反射率データを例示する図である。 汚染物層を伴う光学表面を例示する図である。 清浄化をもたらす酸素含有雰囲気中でVUV暴露を例示する図である。 処理後の清浄な光学表面を例示する図である。 汚染物および酸素を含有する雰囲気の存在下でVUV照射の結果として、1つの汚染物質の可逆的な堆積およびエッチング、並びに別の汚染物質の不可逆的な堆積を例示する図である。 代表的なシステム汚染物モニタの流れ図である。 選択VUV波長を使用する代表的な汚染物モニタのデータを例示する図である。 代表的な汚染された試料測定の流れ図である。 3種の汚染物薄膜に対する代表的な清浄化応答プロファイルを例示する図である。 代表的な模式的表現のVUV反射計を例示する図である。 VUVを含む3つのスペクトル領域を包含する広帯域参照反射計を例示する図である。 VUV光学計測装置のための代表的な運転流れ図である。
A more complete understanding of the present invention and its advantages may be obtained by reference to the following description, taken in conjunction with the accompanying drawings, in which like reference numerals indicate like features, and in which: However, the accompanying drawings only illustrate exemplary embodiments of the present invention and there are other equally effective embodiments, and therefore should not be considered as limiting the scope of the present invention. It should be noted that there is no.
It is a flowchart of a typical environmental monitor. FIG. 6 illustrates the results of a representative environmental monitor using a broadband VUV data set. FIG. 6 illustrates the results of a typical environmental monitor using a selected wavelength VUV data set. FIG. 5 illustrates exemplary reflectance data obtained from clean and contaminated silicon surfaces. FIG. 6 illustrates an optical surface with a contaminant layer. FIG. 6 illustrates VUV exposure in an oxygen-containing atmosphere that provides cleaning. It is a figure which illustrates the clean optical surface after a process. FIG. 6 illustrates reversible deposition and etching of one contaminant and irreversible deposition of another contaminant as a result of VUV irradiation in the presence of a contaminant and oxygen-containing atmosphere. 2 is a flow diagram of an exemplary system contaminant monitor. FIG. 5 illustrates exemplary contaminant monitor data using selected VUV wavelengths. 2 is a flowchart of a representative contaminated sample measurement. FIG. 4 illustrates a typical cleaning response profile for three contaminant films. It is a figure which illustrates the VUV reflectometer of a typical schematic expression. FIG. 6 illustrates a broadband reference reflectometer that includes three spectral regions including VUV. 3 is a representative operational flow diagram for a VUV optical measurement device.

Claims (162)

少なくとも第1の環境が制御された室と第2の環境が制御された室とを提供するステップであって、前記第1と第2の環境が制御された室はDUV波長より低い波長を有する光ビームを通過させるように構成される、ステップと、
前記第1と第2の環境が制御された室の内の少なくとも1つの中の光学吸収性の物質の濃度を真空排気技術を利用して下げるステップであって、前記第1と第2の環境が制御された室の内の前記少なくとも1つは雰囲気が制御された室である、ステップと、
前記雰囲気が制御された室を非吸収性のガスで再充填し、前記雰囲気が制御された室内の圧力を真空排気の圧力水準よりも上に増加させることによって光学性能を向上させるステップと、
前記雰囲気が制御された室が前記再充填された状態にある間にDUV波長より低い波長を有する前記光ビームを伝達させるステップとを有する、
光学計測装置内の雰囲気を制御する方法。
Providing at least a first environment-controlled room and a second environment-controlled room, wherein the first and second environment-controlled rooms have a wavelength lower than the DUV wavelength. A step configured to pass a light beam;
Reducing the concentration of the optically absorptive substance in at least one of the chambers in which the first and second environments are controlled using a vacuum evacuation technique, the first and second environments; The at least one of the controlled chambers is a controlled atmosphere chamber; and
Refilling the atmosphere-controlled chamber with a non-absorbing gas and improving the optical performance by increasing the pressure in the atmosphere-controlled chamber above the pressure level of evacuation; and
Transmitting the light beam having a wavelength lower than the DUV wavelength while the atmosphere controlled chamber is in the refilled state.
A method for controlling the atmosphere in an optical measurement device.
光学伝達性を増加させることによって前記光学性能を向上させる、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the optical performance is improved by increasing optical transmissibility. 前記光学装置の表面から吸収された物質が気化することを抑制することによって前記光学伝達性を増加させる、請求項2記載の方法。   The method according to claim 2, wherein the optical transmissibility is increased by suppressing vaporization of a substance absorbed from the surface of the optical device. 汚染物の拡散を減少させることによって前記光学性能を向上させる、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the optical performance is improved by reducing contaminant diffusion. 汚染物の拡散を減少させて、前記光学表面に付着する汚染物に起因する光学表面の反射特質の低下を制限する、請求項4記載の方法。   5. The method of claim 4, wherein the diffusion of contaminants is reduced to limit degradation of the reflective properties of the optical surface due to contaminants attached to the optical surface. 光学伝達性を増加させることによって前記光学性能も向上させる、請求項4記載の方法。   The method of claim 4, wherein the optical performance is also improved by increasing optical transmissibility. 前記第1の室が試料室であり、前記第2の室が光学室であり、光学吸収性の物質の濃度を前記下げるステップと前記再充填するステップとが前記試料室の中で行われる、請求項1記載の方法。   The first chamber is a sample chamber, the second chamber is an optical chamber, and the step of reducing the concentration of the optically absorbing substance and the step of refilling are performed in the sample chamber; The method of claim 1. 前記光学計測装置が独立型の光学計測装置である、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the optical measurement device is a stand-alone optical measurement device. 前記第1の室が試料室であり、前記第2の室が光学室であり、光学吸収性の物質の濃度を前記下げるステップと前記再充填するステップとが前記光学室の中で行われる、請求項1記載の方法。   The first chamber is a sample chamber, the second chamber is an optical chamber, and the step of reducing the concentration of the optically absorbing substance and the step of refilling are performed in the optical chamber; The method of claim 1. 前記試料室がプロセス装置中に一体化された、請求項9記載の方法。   The method of claim 9, wherein the sample chamber is integrated into a process apparatus. 前記第1の室が試料室であり、前記第2の室が光学室であり、光学吸収性の物質の濃度を前記下げるステップと前記再充填するステップとが前記試料室および前記光学室の両方の中で行われる、請求項1記載の方法。   The first chamber is a sample chamber, the second chamber is an optical chamber, and the step of lowering the concentration of the optically absorbing substance and the step of refilling both the sample chamber and the optical chamber. The method according to claim 1, wherein 前記光学吸収性の物質が水分または酸素である、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the optically absorptive substance is moisture or oxygen. 前記真空排気の圧力水準が1×10−5Torrよりも低い、請求項1記載の装置。 The apparatus of claim 1, wherein a pressure level of the evacuation is lower than 1 × 10 −5 Torr. 前記下げるステップの間に前記光学吸収性の物質にエネルギを加えるステップをさらに有する、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, further comprising applying energy to the optically absorptive material during the lowering step. 前記エネルギが、機械的、熱的、または放射的な方法を介して加えられる、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the energy is applied via a mechanical, thermal, or radiative method. 前記再充填するステップは、前記雰囲気が制御された室内の前記圧力を300〜700Torrの範囲に増加させる、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the refilling step increases the pressure in the atmosphere controlled chamber to a range of 300 to 700 Torr. 前記再充填するステップの後に前記雰囲気が制御された室にパージガスを連続的に供給するステップをさらに有する、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, further comprising continuously supplying a purge gas to the atmosphere controlled chamber after the refilling step. 前記雰囲気が制御された室に追跡水準のガスを加えるステップをさらに有する、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, further comprising adding a trace level of gas to the atmosphere controlled chamber. 前記追跡水準のガスが表面清浄化プロセスを促進する、請求項18記載の方法。   The method of claim 18, wherein the tracking level gas facilitates a surface cleaning process. 少なくとも環境が制御された試料室と環境が制御された光学室とを提供するステップであって、前記試料室および前記光学室のそれぞれがDUV波長より低い波長を有する光ビームを通過させるように構成される、ステップと、
前記試料室と前記光学室の内の少なくとも1つの中の水分または酸素の濃度を周囲の状態から真空排気技術を利用して減少させるステップであって、前記減少させるステップが起こる前記試料室と前記光学室の内の前記少なくとも1つは雰囲気が制御された室である、ステップと、
前記雰囲気が制御された室をVUV非吸収性のガスで再充填し、前記雰囲気が制御された室内の圧力を真空排気の圧力水準よりも上に増加させることによって汚染物の拡散を減少させるステップと、
前記雰囲気が制御された室が前記再充填された状態にある間にDUV波長より低い波長を有する前記光ビームを伝達させるステップとを有する、
光学計測装置内の雰囲気を制御する方法。
Providing at least an environment-controlled sample chamber and an environment-controlled optical chamber, each of the sample chamber and the optical chamber configured to pass a light beam having a wavelength lower than the DUV wavelength Step,
Reducing the concentration of moisture or oxygen in at least one of the sample chamber and the optical chamber from ambient conditions using a vacuum evacuation technique, wherein the reducing step occurs; and The at least one of the optical chambers is a controlled atmosphere chamber; and
Refilling the atmosphere-controlled chamber with a non-VUV absorbing gas and reducing the diffusion of contaminants by increasing the pressure in the atmosphere-controlled chamber above the evacuation pressure level. When,
Transmitting the light beam having a wavelength lower than the DUV wavelength while the atmosphere controlled chamber is in the refilled state.
A method for controlling the atmosphere in an optical measurement device.
汚染物の拡散を減少させて、前記光学表面に付着する汚染物に起因する光学表面の反射特質の低下を制限する、請求項20記載の方法。   21. The method of claim 20, wherein the diffusion of contaminants is reduced to limit degradation of reflective properties of the optical surface due to contaminants attached to the optical surface. 水分または酸素の濃度を前記減少させるステップと前記再充填するステップとが前記試料室で行われる、請求項21記載の方法。   The method of claim 21, wherein the step of reducing the concentration of moisture or oxygen and the step of refilling are performed in the sample chamber. 前記光学計測装置が独立型の光学計測装置である、請求項21記載の方法。   The method of claim 21, wherein the optical measurement device is a stand-alone optical measurement device. 水分または酸素の濃度を前記減少させるステップと前記再充填するステップとが前記光学室で行われる、請求項21記載の方法。   The method of claim 21, wherein the step of reducing the concentration of moisture or oxygen and the step of refilling are performed in the optical chamber. 前記試料室がプロセス装置中に一体化された、請求項24記載の方法。   25. The method of claim 24, wherein the sample chamber is integrated into a process apparatus. 水分または酸素の濃度を前記減少させるステップと前記再充填するステップとが前記光学室と前記試料室との両方で行われる、請求項21記載の方法。   The method of claim 21, wherein the step of reducing the concentration of moisture or oxygen and the step of refilling are performed in both the optical chamber and the sample chamber. 前記再充填するステップの後に前記雰囲気が制御された室にパージガスを連続的に供給するステップをさらに有する、請求項20記載の方法。   21. The method of claim 20, further comprising continuously supplying a purge gas to the atmosphere controlled chamber after the refilling step. 前記雰囲気が制御された室に追跡水準のガスを加えるステップをさらに有する、請求項21記載の方法。   The method of claim 21, further comprising adding a trace level of gas to the atmosphere controlled chamber. 前記追跡水準のガスが表面清浄化プロセスを促進する、請求項21記載の方法。   The method of claim 21, wherein the tracking level gas facilitates a surface cleaning process. 少なくとも環境が制御された試料室と環境が制御された光学室とを提供するステップであって、
前記試料室および前記光学室のそれぞれがDUV波長より低い波長を有する光ビームを通過させるように構成される、ステップと、
試料ビーム光学経路と参照ビーム光学経路とを提供するステップであって、前記試料ビーム光学経路と前記参照ビーム光学経路の光学経路長が一致する、ステップと、
前記試料室と前記光学室の内の少なくとも1つの中の水分または酸素の濃度を周囲の状態から真空排気技術を利用して減少させるステップであって、前記減少させるステップが起こる前記試料室と前記光学室の内の前記少なくとも1つは雰囲気が制御された室である、ステップと、
前記雰囲気が制御された室をVUV非吸収性のガスで再充填し、前記雰囲気が制御された室内の圧力を真空排気の圧力水準よりも上に増加させることによって前記光学性能を向上させるステップと、
前記雰囲気が制御された室が前記再充填された状態にある間にDUV波長より低い波長を有する前記光ビームを伝達させるステップとを有する、
光学計測装置内の雰囲気を制御する方法。
Providing at least an environment-controlled sample chamber and an environment-controlled optical chamber,
Each of the sample chamber and the optical chamber is configured to pass a light beam having a wavelength lower than the DUV wavelength;
Providing a sample beam optical path and a reference beam optical path, wherein the optical path lengths of the sample beam optical path and the reference beam optical path match; and
Reducing the concentration of moisture or oxygen in at least one of the sample chamber and the optical chamber from ambient conditions using a vacuum evacuation technique, wherein the reducing step occurs; and The at least one of the optical chambers is a controlled atmosphere chamber; and
Refilling the atmosphere-controlled chamber with a non-VUV absorbing gas and increasing the optical performance by increasing the pressure in the atmosphere-controlled room above the pressure level of evacuation; and ,
Transmitting the light beam having a wavelength lower than the DUV wavelength while the atmosphere controlled chamber is in the refilled state.
A method for controlling the atmosphere in an optical measurement device.
光学伝達性を増加させることによって前記光学性能を向上させる、請求項30記載の方法。   32. The method of claim 30, wherein the optical performance is improved by increasing optical transmissibility. 前記光学装置の表面から吸収された物質が気化することを抑制することによって前記光学伝達性を増加させる、請求項31記載の方法。   32. The method of claim 31, wherein the optical transmissivity is increased by inhibiting vaporization of a material absorbed from the surface of the optical device. 汚染物の拡散を減少させることによって前記光学性能を向上させる、請求項30記載の方法。   32. The method of claim 30, wherein the optical performance is improved by reducing contaminant diffusion. 汚染物の拡散を減少させて、前記光学表面に付着する汚染物に起因する光学表面の反射特質の低下を制限する、請求項33記載の方法。   34. The method of claim 33, wherein contaminant diffusion is reduced to limit degradation of the reflective properties of the optical surface due to contaminants attached to the optical surface. 光学伝達性を増加させることによって前記光学性能も向上させる、請求項33記載の方法。   34. The method of claim 33, wherein the optical performance is also improved by increasing optical transmissibility. 光学計測装置内の環境汚染状態を決定する方法であって、
第1の時間に参照試料から第1の強度測定値を取得するステップと、
第2の時間に前記参照試料から第2の強度測定値を取得するステップと、
前記第1と第2の強度測定値を分析するステップと、
前記第1の強度と前記第2の強度との間の変動に基づき、前記光学計測装置の前記環境汚染状態がさらなる使用に適するかどうか、前記第1と第2の強度測定値を前記分析するステップから決定するステップとを有する方法。
A method for determining an environmental contamination state in an optical measuring device,
Obtaining a first intensity measurement from a reference sample at a first time;
Obtaining a second intensity measurement from the reference sample at a second time;
Analyzing the first and second intensity measurements;
Based on the variation between the first intensity and the second intensity, the first and second intensity measurements are analyzed to determine whether the environmental contamination state of the optical measurement device is suitable for further use. Determining from the steps.
前記第1と第2の強度測定値が、DUV波長より低い波長を少なくとも一部有する強度スペクトルを有する、請求項36記載の方法。   37. The method of claim 36, wherein the first and second intensity measurements have an intensity spectrum having at least a portion of wavelengths below the DUV wavelength. 前記第1の強度測定値を取得するステップの前に、前記光学計測装置の少なくとも1つの環境が制御された室の第1の排気および再充填操作を実施するステップをさらに有する
、請求項36記載の方法。
37. The method of claim 36, further comprising performing a first evacuation and refilling operation of a chamber in which at least one environment of the optical metrology device is controlled prior to obtaining the first intensity measurement. the method of.
前記光学計測装置の前記環境汚染状態がさらなる使用に不適と決定された場合には、前記光学計測装置の前記環境を調節するステップをさらに有する、請求項36記載の方法。   37. The method of claim 36, further comprising adjusting the environment of the optical metrology device if the environmental contamination state of the optical metrology device is determined to be unsuitable for further use. 前記環境を前記調節するステップが、前記光学計測装置の少なくとも1つの環境が制御された室の排気および再充填操作を実施するステップを有する、請求項39記載の方法。   40. The method of claim 39, wherein the step of adjusting the environment comprises performing a chamber evacuation and refill operation in which at least one environment of the optical metrology device is controlled. 前記排気および再充填操作が、
DUV波長より低い波長を有する光ビームを通過させるように前記第1の環境が制御された室を構成するステップと、
前記第1の環境が制御された室中の光学吸収性の物質の濃度を真空排気技術を利用して下げるステップと、
前記第1の環境が制御された室を非吸収性のガスで再充填し、前記第1の環境が制御された室内の圧力を真空排気の圧力水準よりも上に増加させることによって光学性能を向上させるステップと、
前記第1の環境が制御された室が前記再充填された状態にある間にDUV波長より低い波長を有する前記光ビームを伝達させるステップとを有する、請求項40記載の方法。
The exhaust and refill operation is
Configuring the chamber in which the first environment is controlled to pass a light beam having a wavelength lower than the DUV wavelength;
Lowering the concentration of the optically absorptive substance in the chamber in which the first environment is controlled using a vacuum evacuation technique;
Optical performance is improved by refilling the first environment controlled chamber with a non-absorbing gas and increasing the pressure in the first environment controlled chamber above the pressure level of the evacuation. Steps to improve,
41. The method of claim 40, comprising transmitting the light beam having a wavelength lower than the DUV wavelength while the first environment is in a refilled chamber.
前記第1の強度測定値を取得する前に、前記光学計測装置の前記少なくとも1つの環境が制御された室の初期排気および再充填操作を実施するステップをさらに有する、請求項40記載の方法。   41. The method of claim 40, further comprising performing an initial evacuation and refilling operation of the at least one environment controlled chamber of the optical metrology device prior to obtaining the first intensity measurement. 少なくとも前記第2の時間に吸収性の物質の濃度が決定される、請求項36記載の方法。   38. The method of claim 36, wherein the concentration of the absorbent material is determined at least during the second time. 前記第1の強度測定値と前記第2の強度測定値との間の前記変動は、前記第1と第2の強度測定値の比を計算することによって分析される、請求項36記載の方法。   37. The method of claim 36, wherein the variation between the first intensity measurement and the second intensity measurement is analyzed by calculating a ratio of the first and second intensity measurements. . 測定された前記吸収性の物質の濃度が、前記第1の時間および前記第2の時間において決定される、請求項44記載の方法。   45. The method of claim 44, wherein the measured concentration of the absorbent material is determined at the first time and the second time. 前記環境に関する前記決定が、前記第2の時間における、少なくとも前記吸収性の物質の前記測定された濃度を前記吸収性の物質に対する閾値に比較することに基づく、請求項45記載の方法。   46. The method of claim 45, wherein the determination regarding the environment is based on comparing at least the measured concentration of the absorbent material to a threshold value for the absorbent material at the second time. 前記第1の強度スペクトル測定値と前記第2の強度スペクトル測定値とを取得するために利用される複数の光学部品は、前記光学計測装置で試料を測定するためにも利用される、請求項36記載の方法。   The plurality of optical components used for obtaining the first intensity spectrum measurement value and the second intensity spectrum measurement value are also used for measuring a sample with the optical measurement device. 36. The method according to 36. 前記第1の強度スペクトル測定値と前記第2の強度スペクトル測定値とを取得するために利用される少なくとも複数の光学部品は、専用のモニタ部品である、請求項36記載の方法。   38. The method of claim 36, wherein at least the plurality of optical components utilized to obtain the first intensity spectrum measurement and the second intensity spectrum measurement are dedicated monitor components. 前記光学計測装置が、参照光学経路と試料光学経路とを有する、請求項36記載の方法。   40. The method of claim 36, wherein the optical metrology device has a reference optical path and a sample optical path. 前記参照光学経路が前記試料光学経路と光学的に一致する、請求項49記載の方法。   50. The method of claim 49, wherein the reference optical path is optically coincident with the sample optical path. DUV波長より低い波長を少なくとも有する波長で運転する光学計測装置中の環境汚染
状態を決定する方法であって、
第1の時間に参照試料から第1の強度スペクトル測定値を取得するステップであって、前記第1の強度スペクトル測定値はDUV波長より低い少なくとも複数の波長を有する、ステップと、
第2の時間に前記参照試料から第2の強度測定値を取得するステップであって、前記第1の強度スペクトル測定値はDUV波長より低い少なくとも複数の波長を有する、ステップと、
前記第1と第2の強度測定値を分析するステップと、
前記第1の強度と前記第2の強度との間の変動に基づき、前記光学計測装置の前記環境汚染状態がさらなる使用に適するかどうか、前記第1と第2の強度測定値を前記分析するステップから決定するステップとを有する、方法。
A method for determining an environmental contamination state in an optical measurement device operating at a wavelength having at least a wavelength lower than a DUV wavelength,
Obtaining a first intensity spectrum measurement from a reference sample at a first time, wherein the first intensity spectrum measurement has at least a plurality of wavelengths lower than a DUV wavelength;
Obtaining a second intensity measurement from the reference sample at a second time, wherein the first intensity spectrum measurement has at least a plurality of wavelengths lower than a DUV wavelength;
Analyzing the first and second intensity measurements;
Based on the variation between the first intensity and the second intensity, the first and second intensity measurements are analyzed to determine whether the environmental contamination state of the optical measurement device is suitable for further use. Determining from the steps.
前記第1の強度スペクトル測定値と前記第2の強度スペクトル測定値とを取得するために利用される複数の光学部品は、前記光学計測装置で試料を測定するためにも利用される、請求項51記載の方法。   The plurality of optical components used for obtaining the first intensity spectrum measurement value and the second intensity spectrum measurement value are also used for measuring a sample with the optical measurement device. 51. The method according to 51. 前記第1の強度スペクトル測定値と前記第2の強度スペクトル測定値とを取得するために利用される少なくとも複数の光学部品は、専用のモニタ部品である、請求項51記載の方法。   52. The method of claim 51, wherein at least the plurality of optical components utilized to obtain the first intensity spectrum measurement and the second intensity spectrum measurement are dedicated monitor components. 前記光学計測装置が、参照光学経路と試料光学経路とを有する、請求項51記載の方法。   52. The method of claim 51, wherein the optical metrology device has a reference optical path and a sample optical path. 前記参照光学経路が前記試料光学経路と光学的に一致する、請求項54記載の方法。   55. The method of claim 54, wherein the reference optical path is optically coincident with the sample optical path. 前記第1の強度測定値を取得するステップの前に、前記光学計測装置の少なくとも1つの環境が制御された室の第1の排気および再充填操作を実施するステップをさらに有する、請求項51記載の方法。   52. The method of claim 51, further comprising performing a first evacuation and refilling operation of a chamber in which at least one environment of the optical metrology device is controlled prior to obtaining the first intensity measurement. the method of. 前記光学計測装置の前記環境汚染状態がさらなる使用に不適と決定された場合には、前記光学計測装置の前記環境を調節するステップをさらに有する、請求項56記載の方法。   57. The method of claim 56, further comprising adjusting the environment of the optical metrology device if the environmental contamination state of the optical metrology device is determined to be unsuitable for further use. 前記環境を前記調節するステップが、前記光学計測装置の少なくとも1つの環境が制御された室の第2の排気および再充填操作を実施するステップを有する、請求項57記載の方法。   58. The method of claim 57, wherein the step of adjusting the environment comprises performing a second evacuation and refilling operation of a chamber in which at least one environment of the optical metrology device is controlled. 前記光学計測装置の前記環境汚染状態がさらなる使用に不適と決定された場合には、前記光学計測装置の前記環境を調節するステップをさらに有する、請求項51記載の方法。   52. The method of claim 51, further comprising adjusting the environment of the optical metrology device if the environmental contamination state of the optical metrology device is determined to be unsuitable for further use. 前記環境を前記調節するステップが、前記光学計測装置の少なくとも1つの環境が制御された室の排気および再充填操作を実施するステップを有する、請求項59記載の方法。   60. The method of claim 59, wherein the step of adjusting the environment comprises performing a chamber evacuation and refill operation in which at least one environment of the optical metrology device is controlled. 前記再充填操作は前記環境が制御された室に追跡水準のガスを加えるステップを有する、請求項60記載の方法。   61. The method of claim 60, wherein the refilling operation comprises adding a trace level of gas to the environment controlled chamber. 前記追跡水準のガスが表面清浄化プロセスを促進する、請求項61記載の装置。   64. The apparatus of claim 61, wherein the tracking level gas facilitates a surface cleaning process. 前記ガスが酸素を含む、請求項18記載の方法。   The method of claim 18, wherein the gas comprises oxygen. 前記ガスが酸素を含む、請求項19記載の方法。   The method of claim 19, wherein the gas comprises oxygen. 前記ガスが酸素を含む、請求項28記載の方法。   30. The method of claim 28, wherein the gas comprises oxygen. 前記ガスが酸素を含む、請求項29記載の方法。   30. The method of claim 29, wherein the gas comprises oxygen. 前記ガスが酸素を含む、請求項61記載の方法。   64. The method of claim 61, wherein the gas comprises oxygen. 前記ガスが酸素を含む、請求項62記載の方法。   64. The method of claim 62, wherein the gas comprises oxygen. 光学計測装置内の光学要素上の表面汚染物水準をモニタする方法であって、
複数の強度測定を実施するステップと、
前記複数の測定の内の少なくとも2つの強度測定値を分析するステップと、
前記複数の測定の内の前記少なくとも2つの強度測定値の比較から前記表面汚染物水準の安定性を決定するステップとを有する方法。
A method of monitoring the level of surface contaminants on an optical element in an optical measurement device, comprising:
Performing a plurality of intensity measurements;
Analyzing at least two intensity measurements of the plurality of measurements;
Determining the stability of the surface contaminant level from a comparison of the at least two intensity measurements of the plurality of measurements.
前記比較が所望される範囲内であれば、前記表面汚染物水準の状態が安定であると決定される、請求項69記載の方法。   70. The method of claim 69, wherein the surface contaminant level condition is determined to be stable if the comparison is within a desired range. 前記比較が所望される範囲内でなければ、前記表面汚染物水準の状態が不安定であると決定される、請求項69記載の方法。   70. The method of claim 69, wherein the surface contaminant level condition is determined to be unstable if the comparison is not within a desired range. 前記表面汚染物水準の状態が不安定であると決定された後に、前記光学要素の少なくともいくつかの表面を清浄化する清浄化操作を実施するステップをさらに有する、請求項71記載の方法。   72. The method of claim 71, further comprising performing a cleaning operation to clean at least some surfaces of the optical element after the surface contaminant level condition is determined to be unstable. 前記清浄化操作が前記光学表面を放射に暴露するステップを有する、請求項72記載の方法。   73. The method of claim 72, wherein the cleaning operation comprises exposing the optical surface to radiation. 光学放射への前記暴露がガスの存在下で起こる、請求項73記載の方法。   74. The method of claim 73, wherein the exposure to optical radiation occurs in the presence of a gas. 前記ガスが準大気圧の環境中に存在する、請求項74記載の方法。   75. The method of claim 74, wherein the gas is present in a sub-atmospheric environment. 前記ガスが前記清浄化操作を促進する、請求項74記載の方法。   75. The method of claim 74, wherein the gas facilitates the cleaning operation. 前記放射が、深紫外(DUV)波長より低い少なくともいくつかの波長を有する光を有する、請求項73記載の方法。   75. The method of claim 73, wherein the radiation comprises light having at least some wavelengths that are lower than deep ultraviolet (DUV) wavelengths. 前記光学計測装置が、参照光学経路と試料光学経路とを有する、請求項69記載の方法。   70. The method of claim 69, wherein the optical metrology device has a reference optical path and a sample optical path. 前記強度測定が前記参照光学経路を利用して実施される、請求項78記載の方法。   79. The method of claim 78, wherein the intensity measurement is performed utilizing the reference optical path. 前記強度測定が前記試料光学経路を利用して実施される、請求項78記載の方法。   79. The method of claim 78, wherein the intensity measurement is performed utilizing the sample optical path. 前記参照光学経路が前記試料光学経路と光学的に一致する、請求項78記載の方法。   79. The method of claim 78, wherein the reference optical path is optically coincident with the sample optical path. 放射暴露線量が、前記参照光学経路と前記試料光学経路との間で均衡する、請求項81記載の方法。   84. The method of claim 81, wherein a radiation exposure dose is balanced between the reference optical path and the sample optical path. 前記光学計測装置の少なくとも1つの環境が制御された室の第1の排気および再充填操
作を実施するステップをさらに有する、請求項69記載の方法。
70. The method of claim 69, further comprising performing a first evacuation and refilling operation of the chamber in which at least one environment of the optical metrology device is controlled.
前記光学計測装置の前記環境汚染状態がさらなる使用に不適と決定された場合には、前記光学計測装置の前記環境を調節するステップをさらに有する、請求項83記載の方法。   84. The method of claim 83, further comprising adjusting the environment of the optical metrology device if the environmental contamination state of the optical metrology device is determined to be unsuitable for further use. 前記環境を前記調節するステップが、前記光学計測装置の少なくとも1つの環境が制御された室の第2の排気および再充填操作を実施するステップを有する、請求項84記載の方法。   85. The method of claim 84, wherein the step of adjusting the environment comprises performing a second evacuation and refilling operation of a chamber in which at least one environment of the optical metrology device is controlled. 深紫外(DUV)波長より低い少なくともいくつかの波長を利用する光学計測装置内の光学要素上の表面汚染物水準をモニタする方法であって、
参照光学経路と試料光学経路とを供給するステップであって、前記参照光学経路と前記試料光学経路は光学的に平衡する、ステップと、
DUV波長より低い少なくともいくつかの波長を利用して複数の強度測定を実施するステップと、
前記複数の測定の内の少なくとも2つの強度測定値を分析するステップと、
前記複数の測定の内の前記少なくとも2つの強度測定値の分析に少なくとも部分的に基づいて前記表面汚染物水準の安定性を決定するステップとを有し、
前記強度測定は前記参照光学経路または前記試料光学経路の内の少なくとも1つを利用して実施される、方法。
A method of monitoring the level of surface contaminants on an optical element in an optical metrology device that utilizes at least some wavelengths below a deep ultraviolet (DUV) wavelength, comprising:
Providing a reference optical path and a sample optical path, wherein the reference optical path and the sample optical path are optically balanced;
Performing a plurality of intensity measurements utilizing at least some wavelengths below the DUV wavelength;
Analyzing at least two intensity measurements of the plurality of measurements;
Determining stability of the surface contaminant level based at least in part on an analysis of the at least two intensity measurements of the plurality of measurements.
The method wherein the intensity measurement is performed utilizing at least one of the reference optical path or the sample optical path.
前記強度測定が前記参照光学経路を利用して実施される、請求項86記載の方法。   90. The method of claim 86, wherein the intensity measurement is performed utilizing the reference optical path. 前記強度測定が前記試料光学経路を利用して実施される、請求項86記載の方法。   90. The method of claim 86, wherein the intensity measurement is performed utilizing the sample optical path. 前記参照光学経路と前記試料光学経路の両方の前記表面汚染水準の安定性が決定される、請求項86記載の方法。   87. The method of claim 86, wherein the stability of the surface contamination level of both the reference optical path and the sample optical path is determined. 前記参照光学経路と前記試料光学経路の両方に同様の放射暴露線量が与えられる、請求項89記載の方法。   90. The method of claim 89, wherein similar radiation exposure doses are provided to both the reference optical path and the sample optical path. 前記参照光学経路と前記試料光学経路の両方に同様の放射暴露線量が与えられる、請求項86記載の方法。   90. The method of claim 86, wherein similar radiation exposure doses are provided for both the reference optical path and the sample optical path. 前記複数の測定の内の少なくとも2つの強度測定値を前記分析するステップが、前記複数の測定値の内の前記少なくとも2つの比較を実施するステップを有する、請求項86記載の方法。   87. The method of claim 86, wherein the analyzing the at least two intensity measurements of the plurality of measurements comprises performing the at least two comparisons of the plurality of measurements. 前記比較が所望される範囲内であれば、前記表面汚染物水準の状態が安定であると決定される、請求項92記載の方法。   94. The method of claim 92, wherein the surface contaminant level condition is determined to be stable if the comparison is within a desired range. 前記比較が所望される範囲内でなければ、前記表面汚染物水準の状態が不安定であると決定される、請求項92記載の方法。   95. The method of claim 92, wherein the surface contaminant level condition is determined to be unstable if the comparison is not within a desired range. 前記比較は、前記複数の測定値の内の前記少なくとも2つの間の変動を特定する、請求項92記載の方法。   94. The method of claim 92, wherein the comparison identifies a variation between the at least two of the plurality of measurements. 前記表面汚染物水準の状態が不安定であると決定された後に、前記光学要素の少なくともいくつかの表面を清浄化する清浄化操作を実施するステップをさらに有する、請求項92記載の方法。   94. The method of claim 92, further comprising performing a cleaning operation to clean at least some surfaces of the optical element after the surface contaminant level condition is determined to be unstable. 前記清浄化操作が前記光学表面を放射に暴露するステップを有する、請求項96記載の方法。   99. The method of claim 96, wherein the cleaning operation comprises exposing the optical surface to radiation. 光学放射への前記暴露がガスの存在下で起こる、請求項97記載の方法。   98. The method of claim 97, wherein the exposure to optical radiation occurs in the presence of a gas. 前記ガスが準大気圧の環境中に存在する、請求項98記載の方法。   99. The method of claim 98, wherein the gas is present in a sub-atmospheric environment. 前記ガスが前記清浄化操作を促進する、請求項98記載の方法。   99. The method of claim 98, wherein the gas facilitates the cleaning operation. 光学計測装置内の光学要素上の表面汚染物を清浄化する方法であって、
複数の強度測定を実施するステップであって、前記強度測定は前記表面汚染物を除去するに適する条件下で前記光学要素を放射に暴露する、ステップと、
前記複数の測定値の内の少なくとも2つの測定強度を分析するステップと、
前記測定された強度の前記分析するステップに基づき前記光学要素の表面清浄化が望ましいかどうか決定するステップとを有し、
表面清浄化が望ましいと決定された場合、前記光学要素を追加放射に暴露することによって表面清浄化が実施される、方法。
A method for cleaning surface contaminants on an optical element in an optical metrology device, comprising:
Performing a plurality of intensity measurements, the intensity measurements exposing the optical element to radiation under conditions suitable to remove the surface contaminants;
Analyzing at least two measurement intensities of the plurality of measurements;
Determining whether surface cleaning of the optical element is desirable based on the analyzing step of the measured intensity;
A method wherein surface cleaning is performed by exposing the optical element to additional radiation if it is determined that surface cleaning is desired.
前記複数の測定値の内の前記少なくとも2つの間の強度変動が所望される範囲内である場合、前記表面汚染物の状態が許容可能であると決定される、請求項101記載の方法。   102. The method of claim 101, wherein the surface contaminant condition is determined to be acceptable if an intensity variation between the at least two of the plurality of measurements is within a desired range. 前記複数の測定値の内の前記少なくとも2つの間の強度変動が所望される範囲内でない場合、前記表面汚染物水準の表面清浄化が望ましいと決定される、請求項101記載の方法。   102. The method of claim 101, wherein surface cleaning of the surface contaminant level is determined to be desirable if the intensity variation between the at least two of the plurality of measurements is not within a desired range. 前記放射が、少なくともDUV波長を含む波長を有する、請求項101記載の方法。   102. The method of claim 101, wherein the radiation has a wavelength comprising at least a DUV wavelength. 前記表面清浄化を実施するために利用される少なくとも複数の光学部品は、光学計測試料測定を実施するためにも利用される、請求項104記載の方法。   105. The method of claim 104, wherein at least a plurality of optical components utilized to perform the surface cleaning are also utilized to perform optical metrology sample measurements. 光学計測試料測定を実施するための光源は、前記光学要素を清浄化するために利用される前記放射のための光源としても利用される、請求項105記載の方法。   106. The method of claim 105, wherein a light source for performing an optical metrology sample measurement is also utilized as the light source for the radiation utilized to clean the optical element. 前記光学計測装置が、参照光学経路と試料光学経路とを有する、請求項104記載の方法。   105. The method of claim 104, wherein the optical metrology device has a reference optical path and a sample optical path. 前記参照光学経路が前記試料光学経路と光学的に一致する、請求項107記載の方法。   108. The method of claim 107, wherein the reference optical path is optically coincident with the sample optical path. 追加放射への前記暴露がガスの存在下で起こる、請求項101記載の方法。   102. The method of claim 101, wherein the exposure to additional radiation occurs in the presence of a gas. 前記ガスが準大気圧の環境中に存在する、請求項109記載の方法。   110. The method of claim 109, wherein the gas is present in a sub-atmospheric environment. 前記ガスが前記清浄化操作を促進する、請求項109記載の方法。   110. The method of claim 109, wherein the gas facilitates the cleaning operation. 前記ガスが酸素を含む、請求項74記載の方法。   75. The method of claim 74, wherein the gas comprises oxygen. 前記ガスが酸素を含む、請求項75記載の方法。   76. The method of claim 75, wherein the gas comprises oxygen. 前記ガスが酸素を含む、請求項76記載の方法。   77. The method of claim 76, wherein the gas comprises oxygen. 前記ガスが酸素を含む、請求項98記載の方法。   99. The method of claim 98, wherein the gas comprises oxygen. 前記ガスが酸素を含む、請求項99記載の方法。   100. The method of claim 99, wherein the gas comprises oxygen. 前記ガスが酸素を含む、請求項100記載の方法。   101. The method of claim 100, wherein the gas comprises oxygen. 前記ガスが酸素を含む、請求項109記載の方法。   110. The method of claim 109, wherein the gas comprises oxygen. 前記ガスが酸素を含む、請求項110記載の方法。   111. The method of claim 110, wherein the gas comprises oxygen. 前記ガスが酸素を含む、請求項111記載の方法。   112. The method of claim 111, wherein the gas comprises oxygen. 光学計測装置の使用を通して光学データを取得することが望まれる試料を清浄化する方法であって、
光ビームを前記試料の離散した位置に配光し前記試料の前記離散した位置から汚染物を清浄化するステップと、
前記離散した位置で前記試料の特質を測定するステップとを有し、
前記清浄化と測定を達成するための前記光学計測装置の光学モジュールの少なくとも共通部分を利用することによって、同じ前記離散した位置の測定と清浄化とが達成され、前記清浄化ステップと測定ステップとの間の位置合わせ誤差を最小化する、方法。
A method for cleaning a sample where it is desired to obtain optical data through the use of an optical metrology device, comprising:
Distributing light beams to discrete locations on the sample and cleaning contaminants from the discrete locations on the sample;
Measuring the characteristics of the sample at the discrete locations;
By utilizing at least the common part of the optical module of the optical metrology apparatus for achieving the cleaning and measurement, the same discrete position measurement and cleaning is achieved, the cleaning step and the measuring step; A method that minimizes alignment errors between.
清浄化光源と測定光源とに別の光源が使用される、請求項121記載の方法。   122. The method of claim 121, wherein separate light sources are used for the cleaning light source and the measurement light source. 前記清浄化光源と前記測定光源との内の少なくとも1つがDUV波長より低い波長を有する光を有する、請求項122記載の方法。   123. The method of claim 122, wherein at least one of the cleaning light source and the measurement light source comprises light having a wavelength lower than the DUV wavelength. 清浄化光源と測定光源との両方に共通の光源が使用される、請求項121記載の方法。   122. The method of claim 121, wherein a common light source is used for both the cleaning light source and the measurement light source. 前記清浄化光源がDUV波長より低い波長を有する光を有する、請求項124記載の方法。   129. The method of claim 124, wherein the cleaning light source comprises light having a wavelength lower than the DUV wavelength. 前記光学計測装置が、DUV波長より低い波長を有する光を少なくとも一部利用する反射計である、請求項121記載の方法。   122. The method of claim 121, wherein the optical metrology device is a reflectometer that utilizes at least a portion of light having a wavelength lower than the DUV wavelength. 前記離散した位置に前記光ビームを配光する前に、全試料の事前清浄化操作を実施するステップをさらに有する、請求項121記載の方法。   122. The method of claim 121, further comprising performing a pre-cleaning operation on all samples before distributing the light beam to the discrete locations. 前記事前清浄化操作が、前記試料を光に暴露するステップを有する、請求項127記載の方法。   128. The method of claim 127, wherein the precleaning operation comprises exposing the sample to light. 前記試料が校正標準である、請求項121記載の方法。   122. The method of claim 121, wherein the sample is a calibration standard. 前記光学計測装置が、DUV波長より低い波長を有する光を少なくとも一部利用する反射計である、請求項129記載の方法。   129. The method of claim 129, wherein the optical metrology device is a reflectometer that utilizes at least in part light having a wavelength lower than the DUV wavelength. 前記試料が前記光学計測装置の環境が制御された室内にあり、前記環境が制御された室は真空排気処理を受ける、請求項121記載の方法。   122. The method of claim 121, wherein the sample is in a chamber in which the environment of the optical measurement device is controlled, and the chamber in which the environment is controlled is subjected to a vacuum evacuation process. 光学計測装置の使用を通して光学データを取得することが望まれる試料を清浄化する方
法であって、
DUV波長より低い波長を少なくとも一部含む波長を有する光ビームを前記試料の離散した位置に配光し前記試料の前記離散した位置から汚染物を清浄化するステップと、
前記離散した位置で前記試料の特質を測定するステップであって、前記特質がDUV波長より低い波長に関する情報を少なくとも一部利用することによって取得される、ステップとを有し、
前記清浄化と測定を達成するための前記光学計測装置の光学モジュールの少なくとも共通部分を利用することによって、同じ前記離散した位置の測定と清浄化とが達成され、前記清浄化ステップと測定ステップとの間の位置合わせ誤差を最小化する、方法。
A method for cleaning a sample where it is desired to obtain optical data through the use of an optical metrology device, comprising:
Distributing a light beam having a wavelength at least partially including a wavelength lower than the DUV wavelength to discrete positions of the sample to clean contaminants from the discrete positions of the sample;
Measuring characteristics of the sample at the discrete locations, wherein the characteristics are obtained by utilizing at least in part information relating to wavelengths where the characteristics are lower than the DUV wavelength;
By utilizing at least the common part of the optical module of the optical metrology apparatus for achieving the cleaning and measurement, the same discrete position measurement and cleaning is achieved, the cleaning step and the measuring step; A method that minimizes alignment errors between.
前記試料が前記光学計測装置の環境が制御された室内にあり、前記環境が制御された室は真空排気処理を受ける、請求項132記載の方法。   135. The method of claim 132, wherein the sample is in a chamber in which the environment of the optical measurement device is controlled, and the chamber in which the environment is controlled is subjected to a vacuum evacuation process. 清浄化光源と測定光源とに別の光源が使用される、請求項133記載の方法。   134. The method of claim 133, wherein separate light sources are used for the cleaning light source and the measurement light source. 清浄化光源と測定光源との両方に共通の光源が使用される、請求項133記載の方法。   143. The method of claim 133, wherein a common light source is used for both the cleaning light source and the measurement light source. 前記離散した位置から第1の光学データを収集し、次に前記試料の前記離散した位置から汚染物を清浄化するように引き続き前記光ビームを前記試料の前記離散した位置に配光するステップと、
前記離散した位置を清浄化後に前記離散した位置から第2の光学データを収集するステップと、
前記第1の光学データと前記第2の光学データとを少なくとも部分的に利用することによって前記試料上の汚染物層の少なくとも1つの特質を決定するステップとをさらに有する、
請求項133記載の方法。
Collecting first optical data from the discrete locations and then subsequently distributing the light beam to the discrete locations of the sample to clean contaminants from the discrete locations of the sample; ,
Collecting second optical data from the discrete positions after cleaning the discrete positions;
Determining at least one characteristic of a contaminant layer on the sample by at least partially utilizing the first optical data and the second optical data;
134. The method of claim 133.
前記第2の光学データを分析することによって前記試料の少なくとも1つの特質を決定するステップをさらに有する、請求項136記載の方法。   138. The method of claim 136, further comprising determining at least one characteristic of the sample by analyzing the second optical data. 前記試料の複数の位置で、前記試料の少なくとも1つの特質を決定するステップをさらに有する、請求項137記載の方法。   138. The method of claim 137, further comprising determining at least one characteristic of the sample at a plurality of locations on the sample. 第3の光学データを前記試料の第2の位置から収集するステップであって、前記試料の前記第2の位置は前記試料の前記離散した位置に配光された前記光ビームを受けない、ステップと、
前記汚染物層の前記決定された特質を利用して前記第3の光学データを分析し、前記第2の位置の前記試料の特質を決定するステップとをさらに有する、請求項136記載の方法。
Collecting third optical data from a second position of the sample, wherein the second position of the sample does not receive the light beam distributed to the discrete positions of the sample; When,
137. The method of claim 136, further comprising analyzing the third optical data utilizing the determined characteristic of the contaminant layer to determine the characteristic of the sample at the second location.
光学計測装置の使用を通して試料から光学データを取得する方法であって、
前記試料の第1の位置から第1の光学データを収集するステップと、
前記第1の光学データを収集するステップの後に光放射への暴露を通して前記試料の前記第1の位置を清浄化するステップと、
前記試料の前記第1の位置を清浄化するステップの後に前記試料の第1の位置から第2の光学データを収集するステップと、
前記第1の光学データと前記第2の光学データとを少なくとも部分的に利用することによって前記試料上の汚染物層の少なくとも1つの特質を決定するステップとを有する、方法。
A method of acquiring optical data from a sample through the use of an optical measurement device,
Collecting first optical data from a first position of the sample;
Cleaning the first position of the sample through exposure to light radiation after collecting the first optical data;
Collecting second optical data from the first position of the sample after the step of cleaning the first position of the sample;
Determining at least one characteristic of a contaminant layer on the sample by at least partially utilizing the first optical data and the second optical data.
前記第2の光学データを分析することによって前記試料の少なくとも1つの特質を決定するステップをさらに有する、請求項140記載の方法。   141. The method of claim 140, further comprising determining at least one characteristic of the sample by analyzing the second optical data. 前記試料の複数の位置で、前記試料の少なくとも1つの特質を決定するステップをさらに有する、請求項141記載の方法。   142. The method of claim 141, further comprising determining at least one characteristic of the sample at a plurality of locations on the sample. 前記複数の位置の全てが光放射への暴露によって清浄化されることを必要とせずに、前記特質が前記試料の前記複数の位置で決定される、請求項142記載の方法。   143. The method of claim 142, wherein the characteristics are determined at the plurality of locations of the sample without requiring that all of the plurality of locations be cleaned by exposure to light radiation. 第3の光学データを前記試料の第2の位置から収集するステップであって、前記試料の前記第2の位置は前記試料の前記離散した位置に配光された前記光ビームを受けない、ステップと、
前記汚染物層の前記決定された特質を利用して前記第3の光学データを分析し、前記第2の位置の前記試料の特質を決定するステップとをさらに有する、請求項140記載の方法。
Collecting third optical data from a second position of the sample, wherein the second position of the sample does not receive the light beam distributed to the discrete positions of the sample; When,
143. The method of claim 140, further comprising analyzing the third optical data utilizing the determined characteristic of the contaminant layer to determine the characteristic of the sample at the second location.
前記光放射がDUV波長より低い波長を少なくとも一部有する、請求項144記載の方法。   145. The method of claim 144, wherein the light radiation has at least a portion of a wavelength that is lower than a DUV wavelength. 前記試料上の汚染物層の少なくとも1つの特質を決定するステップが、清浄化応答プロファイルを利用するステップを有する、請求項140記載の方法。   141. The method of claim 140, wherein determining at least one characteristic of a contaminant layer on the sample comprises utilizing a cleaning response profile. 光学計測装置の使用を通して試料から光学データを取得する方法であって、
前記試料から第1の光学データを収集するステップと、
前記第1の光学データを取得するステップの後に前記試料の少なくとも一部を光放射に暴露することを通して前記試料の特質を変更するステップと、
前記試料の前記特質を変更するステップの後に前記試料から第2の光学データを収集するステップと、
前記第1の光学データと前記第2の光学データを少なくとも部分的に利用することによって前記試料の少なくとも1つの特性を決定するステップとを有する、方法。
A method of acquiring optical data from a sample through the use of an optical measurement device,
Collecting first optical data from the sample;
Modifying the characteristics of the sample through exposing at least a portion of the sample to light radiation after obtaining the first optical data;
Collecting second optical data from the sample after modifying the characteristic of the sample;
Determining at least one characteristic of the sample by at least partially utilizing the first optical data and the second optical data.
前記試料の特質を前記変更するステップが、汚染物層の少なくとも一部を除去するステップを有する、請求項147記載の方法。   148. The method of claim 147, wherein the step of altering the quality of the sample comprises removing at least a portion of a contaminant layer. 前記光放射がDUV波長より低い波長を少なくとも一部有する、請求項148記載の方法。   149. The method of claim 148, wherein the light radiation has at least a portion of a wavelength below the DUV wavelength. 前記試料の特質を前記変更するステップは、層の物理的な特質を変更するステップであって、前記層の少なくとも一部は前記試料上に残留する、ステップを有する、請求項147記載の方法。   148. The method of claim 147, wherein the step of altering a property of the sample comprises the step of altering a physical property of a layer, wherein at least a portion of the layer remains on the sample. 前記特性は、前記第1の光学データと前記第2の光学データとの間の変動によって少なくとも一部が決定される、請求項150記載の方法。   165. The method of claim 150, wherein the characteristic is determined at least in part by a variation between the first optical data and the second optical data. 前記特性が予め決定された光学応答プロファイルを利用することによって決定される、請求項151記載の方法。   152. The method of claim 151, wherein the characteristic is determined by utilizing a predetermined optical response profile. 追加収集された光学データを前記第1の光学データおよび前記第2の光学データと組み合わせて利用し、前記試料の前記少なくとも1つの特性を決定する、請求項151記載の方法。   152. The method of claim 151, wherein additional collected optical data is utilized in combination with the first optical data and the second optical data to determine the at least one characteristic of the sample. 前記変更される特質は、変更される結合特質を有する、請求項151記載の方法。   153. The method of claim 151, wherein the modified characteristic comprises a modified coupling characteristic. 前記変更される特質が、前記試料内の物質の拡散に少なくとも一部起因する、請求項151記載の方法。   153. The method according to claim 151, wherein the altered attribute is due at least in part to diffusion of material within the sample. 前記光放射がDUV波長より低い波長を少なくとも一部有する、請求項151記載の方法。   153. The method of claim 151, wherein the light radiation has at least a portion of a wavelength that is lower than a DUV wavelength. 前記光放射がDUV波長より低い波長を少なくとも一部有する、請求項150記載の方法。   165. The method of claim 150, wherein the light radiation has at least a portion of a wavelength that is lower than a DUV wavelength. 前記特性は、前記第1の光学データと前記第2の光学データとの間の変動によって少なくとも一部が決定される、請求項157記載の方法。   158. The method of claim 157, wherein the characteristic is determined at least in part by a variation between the first optical data and the second optical data. 前記特性が予め決定された光学応答プロファイルを利用することによって決定される、請求項157記載の方法。   158. The method of claim 157, wherein the characteristic is determined by utilizing a predetermined optical response profile. 追加収集された光学データを前記第1の光学データおよび前記第2の光学データと組み合わせて利用し、前記試料の前記少なくとも1つの特性を決定する、請求項157記載の方法。   158. The method of claim 157, wherein additional collected optical data is utilized in combination with the first optical data and the second optical data to determine the at least one characteristic of the sample. 前記変更される特質は、変更される結合特質を有する、請求項157記載の方法。   158. The method of claim 157, wherein the modified characteristic comprises a modified coupling characteristic. 前記変更される特質が、前記試料内の物質の拡散に少なくとも一部起因する、請求項157記載の方法。   158. The method of claim 157, wherein the altered attribute is due at least in part to diffusion of material within the sample.
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