JP2010541021A - 反射対物鏡、ミラーを有する広帯域対物光学系、及び屈折レンズを有する光学撮像システム、及び2つ以上の結像経路を有する広帯域光学撮像システム - Google Patents
反射対物鏡、ミラーを有する広帯域対物光学系、及び屈折レンズを有する光学撮像システム、及び2つ以上の結像経路を有する広帯域光学撮像システム Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】光学システムが、少なくとも4つのミラー及び焦点調節光学系を有する対物光学系を含み、これらのミラーは20:1以下のアスペクト比を有する最外部のミラーを含み、焦点調節光学系は屈折光学素子を含む。対物光学系は、0.7以上の開口数及び35%の中心不明瞭化で結像を行う。対物光学系は2つ以上のミラーを有することができ、1つは、最外部のミラーの中心開口を密封する屈折モジュールを有する。広帯域撮像システムが、1つの対物光学系及び2つ以上の結像経路を含むことができ、これらの結像経路は、0.7以上の開口数及び0.8mm以上の視野で結像を行う。光学撮像システムが、対物光学系及び2つ以上の結像経路を具えることができる。これらの結像経路は、2つ以上のモードにおいて、試料の2つ以上の広帯域像を同時に提供することができる。これらのモードは、異なる照明及び/または集光瞳孔開口、あるいは試料における異なる画素サイズを有することができる。
【選択図】図1b
Description
本願は、米国特許仮出願第60/997306号、2007年10月2日出願(特許文献1)に基づいて優先権を主張し、その全文を参考文献として本明細書に含める。また本願は、米国特許仮出願第61/000254号、2007年10月24日出願(特許文献2)に基づいて優先権を主張し、その全文を参考文献として本明細書に含める。
本発明は、試料検査用の撮像光学器に関するものであり、特に、反射対物光学系、反射屈折対物光学系の使用、及び複数の波長帯域及び/または検査モードの同時使用に関するものである。
DUV(deep ultra violet:深(遠)紫外)範囲についての欠陥検査は現在、オール屈折対物光学系または反射屈折(屈折と反射の組合せ)対物光学系で行われている。DUVより短い波長については、米国特許出願公開第2006/0219930号明細書(特許文献3)が、オール反射光学系の使用を提案している。特許文献3(現在、米国特許第7351980号明細書)は、その全文を参考文献として本明細書に含める。
図1aに光学撮像システムの例を示し、この光学撮像システムは、特許文献3に開示されているものに基づく4ミラーの対物光学系の設計を用いている。図1aに示す光学システムは、瞳孔リレー部分102及び対物光学系部分142を含む。対物光学系部分142は、ミラー110(M1)、112(M2)、115(M3)及び120(M4)を含む。瞳孔リレー部分102からの入射光ビーム101は、まずミラー110(M1)に当たり、次にミラー112(M2)に当たり、次に最外部のミラー115(M3)に当たり、そして試料105上に当たる。試料は一般に、ウェハー検査システムまたは生物標本検査システム、あるいはマスク検査システムのような試料検査システム内の最外部のミラー115の付近に配置されている。本明細書で利用する用語は、図に示す例の中の相対位置を表す用語の定義として解釈すべきであり、即ち、ミラーの番号付けは、瞳孔リレー部分102(及び/または照明器)からの入射光ビームがこれらのミラーに当たる順序によって決まる。4ミラーの対物光学系の設計については、対物光学系部分142をシステム100内で使用する際は、M3ミラー(最外部のミラー115)が試料に最も近い。試料105から出て放射される光線は、これらのミラーに逆の順序で当たり、即ち、まずM4に、次にM3に、次にM2に、そしてM1に当たる。図1aに示す対物光学系の設計の開口数は、集束角130によって決まる。所定直径の入射開口に対しては、最外部のミラー115と試料105との間の距離が減少すると共にNAが増加する。対物光学系部分142の内部の第1中間像面(像平面)160、及びこの対物光学系部分の外部の第2中間像面165を示す。
1.ミラーの改善された製造可能性、及び平面で高アスペクト比のミラーに比べて低減されたコスト;
2.システムのペツヴァル湾曲が負になる。(本明細書に開示する好適な設計は、約−80mmのペツヴァル湾曲を有する。)ここでも、本発明のシステムのような、ペツヴァル湾曲を負の値にすることを可能にするシステムは、0付近のペツヴァル湾曲に限定されたシステムに対していくつかの利点を有する。瞳孔リレー部品の特注(カスタム)設計が必要になり得るが、ペツヴァル湾曲を0付近にする一般的制約を緩めることは、より良好な収差の補正を可能にするか、収差が一定であれば、増大したFOV(field of view:視野)を可能にする。ペツヴァル湾曲及び半径、及びその反射素子及び屈折素子との関係は、Warren J. Smith, “Modern Lens Design”, McGraw-Hill, Inc., 1992, Chapter 16: Mirror and Catadioptric Systems (page 271)(非特許文献1)に記載されている。
3.第2中間像面の湾曲が生じる;即ち、湾曲した中間像面を平坦な最終像面上にマッピング(写像)するために、リレー光学系によるさらなる光学補正が必要になる。視野の湾曲を補正するためのこれらの追加的なリレー光学系は、より小型の利用可能な瞳孔を生じさせる。平坦な中間像面対湾曲した中間像面(IIP:intermediate image plane)に関するトレードオフが存在し:平坦なIIPは、より大きい利用可能な瞳孔を生産することをより容易にし、このことは、構成部品をそこに配置する際に有利であり得る。しかし、湾曲した中間像面に関連する利用可能なより小さい瞳孔は、より容易に遮光することができ、より小型のシステムを生じさせることもできる点で有利であり得る。
(画素サイズ×ラインレート)経路1=(画素サイズ×ラインレート)経路2=ステージ速度
となるように異なる設定にすることができるように、システムを構成することができることを提案する。
Claims (51)
- 試料検査用の光学システムにおいて、
最外部のミラーを含む少なくとも1つのミラーを具えた対物光学系と;
前記対物光学系に光結合され、1つ以上の屈折光学素子を含む焦点調節光学系とを具え、
前記対物光学系は、0.7以上の開口数、瞳孔内の35%以下の中心不明瞭化で結像を行い、前記最外部のミラーの前記試料側のアスペクト比が20:1以下であることを特徴とする光学システム。 - 前記焦点調節光学系がリレーモジュールを含み、このリレーモジュールは、前記対物光学系の内部の開口絞りを、前記対物光学系の外部に位置する瞳孔面にリレーするように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の光学システム。
- 前記焦点調節光学系が、可変倍率を提供するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の光学システム。
- さらに、前記対物光学系の前記最外部のミラー内の中心開口内に配置された屈折素子を具えていることを特徴とする請求項1に記載の光学システム。
- さらに、1つ以上の追加的屈折素子を前記対物光学系の内部に具え、前記1つ以上の追加的屈折素子は、前記最外部のミラーの前記中心開口内に配置された前記屈折素子に対する色補正を与えることを特徴とする請求項4に記載の光学システム。
- 前記対物光学系が、負の像面湾曲を有することを特徴とする請求項1に記載の光学システム。
- 前記焦点調節光学系が、前記対物光学系の前記像面湾曲を補償するペツヴァル湾曲を有することを特徴とする請求項6に記載の光学システム。
- 前記対物光学系が、0.5mm以上の試料視野サイズを有することを特徴とする請求項1に記載の光学システム。
- 前記対物光学系が6つのミラーを含み、無限共役の結像を行うことを特徴とする請求項1に記載の光学システム。
- 前記対物光学系が、負の球面収差を有する中間視野を生成する最外部のミラーモジュールを含むことを特徴とする請求項9に記載の光学システム。
- 前記対物光学系が2つ以上の凸面鏡を含むことを特徴とする請求項10に記載の光学システム。
- さらに、前記対物光学系と前記焦点調節光学系との間の光学収差を補償するように構成された1つ以上の光学素子を具えていることを特徴とする請求項1に記載の光学システム。
- 撮像対物光学系において、
2つ以上のミラーを具え、前記2つ以上のミラーの少なくとも1つが、前記2つ以上のミラーのうち最外部のミラーの中心開口を密封する屈折モジュールを含んで、前記撮像対物光学系の内部の雰囲気を試料の雰囲気から隔離することを特徴とする撮像対物光学系。 - 前記屈折モジュール、及び1つ以上の前記ミラーが、前記撮像対物光学系を通過する光が前記屈折モジュールの光学面に約25度以下である入射角で入射するように構成されていることを特徴とする請求項13に記載の撮像対物光学系。
- 前記屈折モジュールが、平面またはほぼ平面である光学素子を含むことを特徴とする請求項13に記載の撮像対物光学系。
- 前記屈折モジュールが、前記2つ以上のミラーによって生成される像面湾曲とは逆の像面湾曲を与えるように構成されていることを特徴とする請求項13に記載の撮像対物光学系。
- 前記屈折モジュールが、前記2つ以上のミラーのうち1つ以上の光学収差を補償するように構成されていることを特徴とする請求項13に記載の撮像対物光学系。
- 前記2つ以上のミラーが、前記最外部のミラー以外に1つ以上のミラーを含み、前記1つ以上のミラーは、中心開口を有するボディ、及び前記中心開口内に配置された屈折光学素子を有することを特徴とする請求項13に記載の撮像対物光学系。
- 前記屈折光学素子が、色補正を行うように構成されていることを特徴とする請求項18に記載の撮像対物光学系。
- 前記2つ以上のミラーが、少なくとも4つのミラーを含むことを特徴とする請求項13に記載の撮像対物光学系。
- 前記2つ以上のミラーが、最大6つのミラーを含むことを特徴とする請求項13に記載の撮像対物光学系。
- 前記対物光学系が無限共役であり、前記対物光学系は平坦なペツヴァル視野を有することを特徴とする請求項21に記載の撮像対物光学系。
- 前記6つのミラーが、凸面鏡に隣接した2ミラーのリレーグループを含み、前記2ミラーのリレーグループが、前記最外部のミラー、及び前記凸面鏡と前記最外部のミラーとの間に配置された他のミラーを含み、前記2ミラーのリレーグループが1に近い倍率を有し、前記2ミラーのリレーグループが負の球面収差を有することを特徴とする請求項22に記載の撮像対物光学系。
- 前記負の球面収差が、前記リレーグループのミラーの反射面と前記凸面鏡の反射面との間の距離の2倍以下であることを特徴とする請求項23に記載の撮像対物光学系。
- 単一の対物光学系、及びこの対物光学系に光結合された2つ以上の広帯域の結像経路を具えていることを特徴とする光学撮像システム。
- 前記2つ以上の結像経路の各々が、独立して利用可能な別個の瞳孔を含むことを特徴とする請求項25に記載のシステム。
- 前記2つ以上の結像経路が、前記対物光学系に近接した試料の表面の、複数の検査モードでの同時検査を可能にするように構成されていることを特徴とする請求項26に記載のシステム。
- 前記複数の検査モードが、明視野モード及び暗視野モードを含むことを特徴とする請求項27に記載のシステム。
- 前記複数の検査モードが2つの異なる波長帯域から成り、前記波長帯域の各々において、前記試料上に視野を有して、センサに伝達される像が生じることを特徴とする請求項28に記載のシステム。
- さらに、前記2つ以上の結像経路の各々に結合され、前記異なる波長帯域を検出する異なるセンサを具えていることを特徴とする請求項29に記載のシステム。
- 前記2つの異なる波長帯域が、約250nm以下の真空波長から成る第1帯域と;約250nm〜約450nmの真空波長から成る第2帯域を含むことを特徴とする請求項29に記載のシステム。
- 前記2つの異なる波長帯域が第1帯域を含み、この第1帯域が、少なくとも幅10nmであり250nm以下の真空波長を含むことを特徴とする請求項29に記載のシステム。
- 前記2つの異なる波長帯域がさらに、幅100nmより大きい第2帯域を含むことを特徴とする請求項32に記載のシステム。
- 前記瞳孔が屈折素子で構成されることを特徴とする請求項32に記載のシステム。
- 単一の瞳孔リレーを、複数の前記結像経路の間で共用することを特徴とする請求項34に記載のシステム。
- 前記2つ以上の結像経路の各々が、別個の瞳孔リレーを有することを特徴とする請求項34に記載のシステム。
- 前記2つの異なる波長帯域が第1波長帯域を含み、この第1波長帯域が、少なくとも幅10nmであり270nm以下の真空波長を含むことを特徴とする請求項29に記載のシステム。
- 前記結像経路の光学素子が、2つの前記結像経路の分割点の下流に1つ以上の屈折光学素子を含むことを特徴とする請求項37に記載のシステム。
- 前記対物光学系が、最外部のミラーを含む少なくとも4つのミラーを具え、前記対物光学系が、0.7以上の開口数、35%以下の瞳孔内の中心不明瞭化で結像を行うように構成され、前記最外部のミラーの試料側のアスペクト比が20:1以下であることを特徴とする請求項25に記載のシステム。
- 前記対物光学系が2つ以上のミラーを具え、前記2つ以上のミラーの少なくとも1つが、前記2つ以上のミラーのうち最外部のミラーの中心開口を密封する屈折モジュールを含んで、前記対物光学系の内部の雰囲気を試料の雰囲気からほとんど隔離することを特徴とする請求項25に記載のシステム。
- 前記2つ以上の結像経路の各々が、瞳孔リレー;瞳孔;及びズーム/可変倍率モジュールを含むことを特徴とする請求項25に記載のシステム。
- 前記2つ以上の結像経路の各々が、複数の画素サイズにマッピングするための複数の倍率を提供するように動作可能な可変倍率モジュールを含むことを特徴とする請求項25に記載のシステム。
- 前記2つ以上の結像経路が、独立したアライメント調整及び倍率調整を有することを特徴とする請求項25に記載のシステム。
- 前記結像経路の各々が、データレートを有するセンサを含み、前記センサの各々の前記データレートを独立して設定することができることを特徴とする請求項25に記載のシステム。
- さらに、複数の照明経路を含むことを特徴とする請求項25に記載のシステム。
- 前記照明経路毎に独立して、光スペクトル、出力、及び照明設定を選定し調整することを特徴とする請求項45に記載のシステム。
- 前記照明設定が、開口数、照明開口、偏光、光パワー、及び試料上の照明位置を含むことを特徴とする請求項46に記載のシステム。
- 前記結像経路の少なくとも1つが、長距離の光トロンボーンを含むことを特徴とする請求項25に記載のシステム。
- 対物光学系、及びこの対物光学系に光結合された2つ以上の結像経路を具え、前記対物光学系は、当該対物光学系に近接して配置された試料からの光を集光するように構成された光学撮像システムにおいて、
前記2つ以上の結像経路は、対応する2つ以上のモードにおいて、前記試料の対応する2つ以上の同時の像を提供するように構成され、前記2つ以上のモードの各モードは、照明瞳孔開口及び/または集光瞳孔開口によって特徴付けられ、前記2つ以上の同時の像の各々が広帯域の像であることを特徴とする光学撮像システム。 - 対物光学系、及びこの対物光学系に光結合された2つ以上の結像経路を具え、前記対物光学系は、当該対物光学系に近接して配置された試料からの光を集光するように構成された光学撮像システムにおいて、
前記2つ以上の結像経路は、対応する2つ以上のモードにおいて、前記試料の対応する2つ以上の同時の像を提供するように構成され、前記2つ以上のモードの各モードは、前記試料における異なる画素サイズによって特徴付けられることを特徴とする光学撮像システム。 - 単一の対物光学系、及び前記対物光学系に光結合され、2つの異なる波長帯域を伝達するように構成された2つ以上の結像経路を具えた光学撮像システムにおいて、
前記波長帯域の少なくとも1つは、幅10nm以上の波長帯域幅を有する広帯域の波長帯域であり、前記2つの異なる波長帯域用の照明が、前記対物光学系を通して試料に結合され、前記対物光学系及び前記結像経路は、0.7以上の開口数及び0.8mm以上の視野で結像を行うように構成されていることを特徴とする光学撮像システム。
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