JP2015529346A - 光アイソレータを含むレーザ走査モジュール - Google Patents

Abstract

本願は、レーザ走査モジュールの様々な実施形態を開示する。一実施形態では、係るレーザ走査モジュールは、第１の直線偏光子と、第２の直線偏光子と、を含む、光アイソレータと、レーザ光源によって生成された光を受け入れるとともに、実質的に平行な光ビームが第１の直線偏光子を通過するように構成されたコリメーティング光学系と、第２の直線偏光子を通過した光を受け入れるように配置された走査ユニットと、を備える。第１の直線偏光子は、走査ユニットから第２の直線偏光子を分離する第２の距離よりも短い第１の距離だけ、コリメーティング光学系から分離されている。【選択図】図４

Description

本願は、２００９年１２月９日に「光分離モジュールおよびその利用方法」という名称で出願された係属中の米国特許出願第１２／６５３，２３５号の一部継続出願であり、係る出願日の利益を主張し、係る出願の全体が参照によって本明細書に組み込まれる。

レーザ走査顕微鏡法は、半導体製造において広く使用されている。例えば、レーザ走査顕微鏡法は、ソフトディフェクトローカリゼーション（soft defect localization）の実行に用いられることがあり、例えばタイミング余裕度（timing marginalities）等のソフトディフェクトは、組み立てられた半導体装置において検出される。通常、ソフトディフェクトローカリゼーションでは、レーザを利用して、被試験半導体装置の領域を走査する。最近の半導体装置の寸法がこれまで以上に小さくなるにつれて、ソフトディフェクト分析のために装置の個々の機構を分離するのに必要とされる解像度が高くなる。

半導体装置の高解像度撮像は、固浸レンズ（solid immersion lens；ＳＩＬ）を採用する暗視野顕微鏡検査法の使用を通して達成し得る。最小の装置寸法で必要とされる撮像解像度をこのような方法で達成するために、対象への撮像入射光は、対象を収納する半導体材料内にエバネッセント場を生成可能な超臨界光（supercritical light）であるべきである。また、対象から散乱した光を、ＳＩＬの中心軸に沿って、または、ＳＩＬの中心軸付近で収集する必要があり得る。その結果、対象を走査するために、光アイソレータを使用する超臨界光を生成できる一方で、係る対象で散乱した光の収集を同時に行うことの可能なレーザ走査モジュールは、レーザ走査顕微鏡法の使用において望ましい機能である。

本開示は、少なくとも１つの図面に関連して開示されおよび／または記載されたような、ならびに、特許請求の範囲で完全に規定されたような、光アイソレータを含むレーザ走査モジュールを対象とする。

光アイソレータを含むレーザ走査モジュールの例示的実施形態を有するレーザ走査顕微鏡法システムの図である。 レーザ走査顕微鏡法を実行するための方法の１つの例示的実施形態を表すフロー図である。 図１の例示的レーザ走査モジュールを含むレーザ走査顕微鏡法システムであって、暗視野顕微鏡検査法を実行するために実装された例示的なレーザ走査顕微鏡法システムの一部の図である。 レーザ走査顕微鏡法プロセスの一部として、光分離を実行するための方法の１つの例示的実施形態を表すフロー図である。 １つの例示的実施形態による、図４に示した例示的方法の初期段階における図３のレーザ走査モジュールの一部を示す図である。 １つの例示的実施形態による、図４に示した例示的方法の中期段階における図３のレーザ走査モジュールの一部を示す図である。 １つの例示的実施形態による、図４に示した例示的方法の別の中期段階における図３のレーザ走査モジュールの一部を示す図である。

以下の説明は、本開示における実施形態に関連する具体的情報を含む。本願の図面および添付の詳細な説明は、単に例示的な実施形態を対象とする。図中の同一または対応する要素は、そうではないと記載されない限り、同一または対応する符号によって示され得る。また、本願の図面の記載は、概して原寸に比例しておらず、さらには、実際の相対寸法に対応することを意図していない。

図１は、光アイソレータを含むレーザ走査モジュールの例示的実施形態を有するレーザ走査顕微鏡法システムの図である。レーザ走査顕微鏡法システム１００は、撮像対象１６０に使用するための光１０２を生成するレーザ光源１０１と、対物レンズ１５０と、レーザ光源１０１と対物レンズ１５０との間に位置するレーザ走査モジュール１１０と、を含む。レーザ走査モジュール１１０は、光アイソレータ１２０と、走査ユニット１４０と、を含むように示されている。走査ユニット１４０は、概念を明確にするために、一体のブロック構成またはユニットとして示されているが、例えば、走査ミラーと１つ以上の走査レンズ（ミラーおよびレンズ自体は図１に示されていない）とを含むガルバノメータースキャナーなどの複数の内部機構を含んでもよいことに留意されたい。レーザ走査顕微鏡法システム１００は、対象１６０のソフトディフェクト分析を実行するために実装されてもよく、対象１６０は、半導体ウェハまたはダイ上に組み立てられた集積回路（ＩＣ）の形態を取ってもよい。

光アイソレータ１２０は、第１の直線偏光子１２３と、ファラデー回転子１２５と、半波長板１２６ａおよび孔１２６ｂを含む伝達要素１２６と、第２の直線偏光子１２８と、を少なくとも含む。図１に示すように、ファラデー回転子１２５と、半波長板１２６ａおよび孔１２６ｂを含む伝達要素１２６とは、第１の直線偏光子１２３と第２の直線偏光子１２８との間に位置する。任意に、または、図１でさらに示すように、いくつかの実施形態では、光アイソレータ１２０は、入口孔１１２（共焦点入口孔であってもよい）およびコリメーティング光学系１２１のうち一方または両方を含んでもよい。すなわち、いくつかの実施形態では、入口孔１１２および／またはコリメーティング光学系１２１は、光アイソレータ１２０内に含まれるのではなく、むしろレーザ走査モジュール１１０の個別の構成要素であってもよい。光アイソレータ１２０がコリメーティング光学系１２１を省略した実施形態では、光アイソレータ１２０は、コリメーティング光学系１２１と走査ユニット１４０との間のレーザ走査モジュール１１０内に位置してもよいことに留意されたい。

第１の直線偏光子１２３は、コリメーティング光学系１２１から第１の距離１２４だけ分離されており、第２の直線偏光子１２８は、走査ユニット１４０から第２の距離１２９だけ分離されている。少なくとも１つの実施形態では、コリメーティング光学系１２１から第１の直線偏光子１２３を分離する第１の距離１２４は、走査ユニット１４０から第２の直線偏光子１２８を分離する第２の距離１２９より短く、あるいは実質的に短くてもよいことに留意されたい。例えば、一実施形態では、第１の距離１２４が約１ミリメートル（１ｍｍ）であってもよく、第２の距離１２９が約２ｍｍであってもよい。また、図１には、間隔１１３と、実質的に平行な光ビーム１２２と、実質的に平行な光ビーム１２２から光アイソレータ１２０によって生成された光の環１３９が示されている。

以下に詳細に説明するように、光アイソレータ１２０を含むレーザ走査モジュール１１０は、光１０２を受け、光の環１３９を生成し、光の環１３９を用いて対象１６０を走査するために走査ユニット１４０を利用するように構成されている。また、以下に詳細に説明するように、レーザ走査モジュール１１０の光アイソレータ１２０は、対象１６０によって散乱された光を収集できるように構成されている。

レーザ走査モジュール１１０の機能性について、図２を参照してさらに説明する。図２は、レーザ走査顕微鏡法を実行する方法の１つの例示的実施形態を表すフロー図である。図２に概説された方法に関して、本願の発明の特徴についての議論を不明瞭にしないために、一部の詳細および特徴が、フロー図２００から省略されていることに留意されたい。

図１のレーザ走査顕微鏡法システム１００を別途参照しながらフロー図２００を参照すると、フロー図２００は、レーザ走査モジュール１１０が、レーザ光源１０１によって生成された光１０２を受ける（受光する）ことで始まる（２１０）。レーザ光源１０１によって生成された光１０２は、レーザ走査モジュール１１０によって受け入れられ、入口孔１１２を通って光アイソレータ１２０内に受容されてもよい。光１０２を受容するための入口孔１１２は、光アイソレータ１２０の一部として含まれてもよいし、上述したように、レーザ走査モジュール１１０の個別の構成要素として存在してもよいことを繰り返し述べておく。

フロー図２００では、続いて、実質的に平行な光ビーム１２２が進むように、コリメーティング光学系１２１は、入口孔１１２を通って受け入れられた光１０２を平行にする（２２０）。図１に示すように、コリメーティング光学系１２１は、レーザ光源１０１によって生成された光１０２を受け入れ、実質的に平行な光ビーム１２２が第１の直線偏光子１２３を通過するように構成されている。

一実施形態によれば、コリメーティング光学系１２１は、間隔１１３に一致する焦点距離を有する色消し複レンズ（achromatic doublet lens）を含んでもよい。入口孔が共焦点入口孔である実施形態では、例えば間隔１１３は、コリメーティング光学系１２１の焦点距離と実質的に等しくてもよい。具体的な例として、一実施形態では、コリメーティング光学系１２１は、約５０ｍｍの焦点距離を有してもよく、入口孔１１２は、実質的に５０ｍｍと等しい間隔１１３でコリメーティング光学系１２１から離間された共焦点入口孔であってもよい。

フロー図２００では、続いて、光アイソレータ１２０を用いて、実質的に平行な光ビーム１２２の一部を進める（２３０）。図１に示すように、一実施形態によれば、光アイソレータ１２０は、実質的に平行な光ビーム１２２を第１の直線偏光子１２３で受け入れ、光の環１３９が第２の直線偏光子１２８から進むように構成されている。光アイソレータ１２０が、実質的に平行な光ビーム１２２から光の環１３９を生成する例示的なプロセスは、図３、図４、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃを参照して以下にさらに記載されている。

フロー図２００では、続いて、走査ユニット１４０を用いて、対象１６０を走査する（２４０）。走査ユニット１４０は、第２の偏光子１２８を通過した光（例えば光の環１３９）を受け入れるように位置し、受け入れた光を用いて対象１６０を走査するように構成されている。走査ユニット１４０は、上述したように、ガルバノメータースキャナーと、１つ以上の走査レンズと、を含んでもよい。走査ユニット１４０による対象１６０の走査は、あらゆる適切な技術を用いて進められてもよい。固浸レンズ（ＳＩＬ）を用いて暗視野顕微鏡検査法を実行するような技術は、図３、図４、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃを参照して以下に記載されている。

フロー図２００は、対象１６０から散乱した光を収集することによって終了する（２５０）。また、対象１６０で散乱した光を、レーザ走査モジュール１１０の光アイソレータ１２０を用いて収集可能な例示的実施形態は、図３、図４、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃを参照して以下に記載されている。

次に、図３を参照すると、図３は、図１の例示的なレーザ走査モジュールを含む、暗視野顕微鏡検査法を実行するために実装される例示的なレーザ走査顕微鏡法システムの一部を示す図である。レーザ走査顕微鏡法システム３００は、光アイソレータ３２０および走査ユニット３４０を含むレーザ走査モジュール３１０と、対物レンズ３５０と、ＳＩＬ３５２と、例えば上面（前面）に回路３６４が組み立てられた半導体ウェハまたはダイ３６２の背面などのような対象３６０と、を含む。また、光３０２と、実質的に平行な光ビーム３２２と、実質的な超臨界入射光線３５１と、対象３６０から収集した散乱光３５６とが、図３に示されている。

光アイソレータ３２０は、第１の直線偏光子３２３と、ファラデー回転子３２５と、半波長板３２６ａおよび孔３２６ｂを含む伝達要素３２６と、第２の直線偏光子３２８と、を含む。また、いくつかの実施形態では、図３に示すように、光アイソレータ３２０は、入口孔３１２および／またはコリメーティング光学系３２１を含んでもよい。光アイソレータ３２０と走査ユニット３４０とを含むレーザ走査モジュール３１０は、図１の光アイソレータ１２０と走査ユニット１４０とを含むレーザ走査モジュール１１０に対応している。さらに、図３の入口孔３１２、コリメーティング光学系３２１、第１の直線偏光子３２３、ファラデー回転子３２５、伝達要素３２６、第２の直線偏光子３２８の各々は、図１の入口孔１１２、コリメーティング光学系１２１、第１の直線偏光子１２３、ファラデー回転子１２５、伝達要素１２６、第２の直線偏光子１２８に対応している。レーザ走査顕微鏡法システム３００は、半導体ウェハまたはダイ３６２上の回路３６４の一部として組み立てられた半導体装置のソフトディフェクト分析を実行するために実装されてもよい。

図３の実施形態によれば、光３０２は、図１のレーザ光源１０１に対応するレーザ光源などのような、レーザ走査顕微鏡法システム３００の光源（図３には示されていない）から入口孔３１２を通って受け入れられる。光３０２は、コリメーティング光学系３２１によって受け入れられ、コリメーティング光学系３２１は、実質的に平行な光ビーム３２２を、第１の直線偏光子３２３に進める。次に、実質的に平行な光ビーム３２２が、光アイソレータ３２０によってフィルタリングされ、操作されることにより、第２の直線偏光子３２８を通過する光の環３３９が生成される。

光の環３３９は、走査ユニット３４０に受け入れられ、走査ユニット３４０は、実質的な超臨界入射光線３５１を用いて、対物レンズ３５０およびＳＩＬ３５２を介して対象３６０を走査するように構成されている。したがって、光は、光３０２としてレーザ走査モジュール３１０に入り、実質的な超臨界入射光線３５１としてレーザ走査モジュールから出る。また、対象３６０からの散乱光３５６は、ＳＩＬ３５２の中心光軸３５４に沿って、または、ＳＩＬ３５２の中心光軸３５４付近を移動し、次いで、回路３６４の撮像半導体装置での使用のために、光アイソレータ３２０を介して収集され得る。

以下により詳細に説明するように、光アイソレータ３２０の具体的な構成に依存して、光アイソレータ３２０は、光３０２または実質的に平行な光ビーム３２２の何れかを受け入れ、実質的な超臨界入射光線３５１を提供するように形成された光の環３３９を生成し、散乱光３５６をＳＩＬ３５２の中心光軸３５４に沿って収集できるように構成されてもよい。

図３では、光アイソレータ３２０を、特定の要素を特定の順番で備えるように示しているが、他の実施形態では、光アイソレータ３２０は、図３に示されている以外の配置を有してもよいことに留意されたい。したがって、図３の実施形態では、ファラデー回転子３２５が、第１の直線偏光子３２３と伝達要素３２６との間に位置するように表されているが、他の実施形態では、伝達要素３２６が、第１の直線偏光子３２３とファラデー回転子３２５との間に置かれてもよい。

図３、図４、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃに表された具体的な実装環境は、概念を明確にするために示されているのであって、限定することを意図していないことにさらに留意されたい。本願で示され検討されているように、本発明の概念は、半導体装置の高解像度撮像への適用性を有する。しかしながら、より一般的には、この概念を利用して、ナノ材料および生体試料、ならびに、パッケージングされた半導体ダイまたはウェハ上の半導体ダイの何れかにおいてレーザ走査顕微鏡法を行うことが可能になり得る。

次に、レーザ走査顕微鏡法プロセスの一部として光分離を実行する光アイソレータ３２０を含むレーザ走査モジュール３１０の使用について、図４、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃと共にさらに説明する。図４に概説された方法に関して、本願の発明の特徴についての議論を不明瞭にしないために、一部の詳細および特徴が、フロー図４００から省略されていることに留意されたい。

図５Ａを参照すると、図５Ａは、図４のフロー図４００によって示された例示的方法の初期段階における、図３のレーザ走査モジュール３１０の一部を含むレーザ走査環境５３２を示す図である。レーザ走査環境５３２は、実質的に平行な光ビーム５２２と、第１の直線偏光子５２３と、ファラデー回転子５２５と、対物レンズ５５０と、ＳＩＬ５５２と、半導体ウェハまたはダイ５６２および回路５６４を含む対象５６０と、を含む。

実質的に平行な光ビーム５２２、第１の直線偏光子５２３、ファラデー回転子５２５、対物レンズ５５０、ＳＩＬ５５２、対象５６０の各々は、図１または図３における実質的に平行な光ビーム１２２，３２２、第１の直線偏光子１２３，３２３、ファラデー回転子１２５，３２５、対物レンズ１５０，３５０、ＳＩＬ３５２、対象１６０，３６０に対応している。また、図５Ｂで紹介される半波長板５２６ａおよび孔５２６ｂを含む伝達要素５２６は、図１または図３における半波長板１２６ａ，３２６ａおよび孔１２６ｂ，３２６ｂを含む伝達要素１２６，３２６に対応している。さらに、図５Ｃの第１の直線偏光子５２３と、ファラデー回転子５２５と、伝達要素５２６と、第２の直線偏光子５２８と、を含む光アイソレータ５２０は、図１または図３におけるレーザ走査モジュール１１０，３１０の光アイソレータ１２０，３２０に対応している。また、図５Ａには、実質的に平行な光ビーム５２２の偏光図５２２Ｐと、直線偏光光５３３と、第１の回転した撮像光５３５と、これらの各々の偏光図５３３Ｐ，５３５Ｐと、が示されている。

レーザ走査環境５３２は、係るプロセスの初期段階において、１つの例示的実施形態による光アイソレータ１２０，３２０を含むレーザ走査モジュール１１０，３１０によって実行される光分離プロセスを示している。さらに、図５Ｂおよび図５Ｃを参照すると、レーザ走査環境５３４，５３６の各々は、フロー図４００の例示的方法の中期段階において、光アイソレータ１２０，３２０を含むレーザ走査モジュール１１０，３１０によって実行される光分離プロセスの結果を示している。

図５Ａのレーザ走査環境５３２を参照しながらフロー図４００を参照すると、フロー図４００は、実質的に直線に偏光した光ビーム５２２の偏光軸を、第１の方向に第１の回転だけ回転させることによって開始する（４３２）。偏光図５２２Ｐで示されているように、実質的に平行な光ビーム５２２は、偏光しない状態で第１の直線偏光子５２３に到着してもよいことが意図される。第１の直線偏光子５２３は、水平な偏光子として表されており、偏光図５３３Ｐで示されているように、偏光の水平軸を有する直線偏光光５３３を通過させる。偏光図５３５Ｐでさらに示されているように、第１の方向への第１の回転は、ファラデー回転子５２５によって実行され、第１の直線偏光子５２３を通過した直線偏光光５３３に対して、４５°の反時計回りの回転を課す。

図５Ａの実施形態では、第１の直線偏光子５２３を、水平な偏光子として表しているが、その特性は、例示に過ぎないことに留意されたい。他の実施形態では、第１の直線偏光子５２３は、実質的に平行な光ビーム５２２に対して、任意の角度の偏光を有する偏光軸を課してもよい。さらに、直線偏光光５３３は、０°以外の偏光角を有してもよい（すなわち、偏光光５３３は、水平に偏光されなくてもよい）ので、ファラデー回転子５２５によって直線偏光光５３３に課された４５°の反時計回りの回転は、偏光図５３５Ｐで示された偏光以外の偏光を有する第１の回転した撮像光５３５をもたらしてもよい。

次に、図４と、図５Ｂのレーザ走査環境５３４とを参照すると、フロー図４００では、続いて、第１の回転した撮像光５３５の一部を、第１の方向に第２の回転だけ選択的に回転させる（４３４）。係る選択的回転は、伝達要素５２６によって実行されてもよい。記載したように、伝達要素５２６は、半波長板５２６ａを含む。本実施形態では、この配置は、伝達要素５２６の中心孔５２６ｂを囲む環状の半波長板５２６ａ（図５Ｂに断面が示されている）によって表されており、伝達要素５２６は、例えば直径約２．３ｍｍを有する円形孔を含んでもよい。結果として、第１の回転した撮像光５３５のうち半波長板５２６ａを通過する部分は、反時計回りの方向にさらに９０°回転される一方で、第１の回転した撮像光５３５のうち孔５２６ｂを通過する部分は、それ以上回転しない。したがって、この選択的回転は、例えば、伝達要素５２６の孔５２６ｂを通過して、ファラデー回転子５２５によって課せられた第１の回転のみを受けた、第１の直線偏光光ビーム部分と、例えば、伝達要素５２６の半波長板５２６ａを通過し、ファラデー回転子５２５によって課せられた４５°の第１の回転と同じ方向に第２の９０°の回転を受けた、第２の直線偏光光ビーム部分と、を含む、光学的に分離した撮像光５３７を生成する。

このため、偏光図５３７Ｐで示すように、伝達要素５２６を通過した光学的に分離した撮像光５３７は、その中心部の偏光軸に対して垂直な偏光軸を有する環状部によって特徴付けられている。偏光図５３７Ｐでさらに示されるように、この例示的方法は、半波長板５２６ａを通過して、１３５°反時計回りに回転した偏光軸を有する環状光ビーム部分と、孔５２６ｂを通過して、４５°反時計回りに回転した偏光軸を有する中心光ビーム部分と、をもたらす。

図４の参照を続けて、図５Ｃのレーザ走査環境５３６に進むと、フロー図４００では、生成した２つの直線偏光光ビームのうち１つをフィルタリングし、ひいては光の環５３９を生成する（４３６）。図５Ｃの実施形態によれば、記載されたフィルタリングは、互いに垂直な偏光軸を有する２つの直線偏光部分を含む、光学的に分離した撮像光５３７を、環状光ビーム部分を伝達するように選択された偏光軸を有する第２の直線偏光子５２８を用いてフィルタリングすることに対応している。中心光ビーム部分の偏光軸は、環状部分の偏光軸に垂直であるため、第２の直線偏光子５２８の偏光軸に対して実質的に垂直になり、偏光光ビームの中心部分が遮断される。

したがって、本実施形態によれば、第２の直線偏光子５２８は、１３５°に設定した偏光軸を有しており、これにより、中心部分が暗色で表されることによって、第２の直線偏光子５２８によって光学的に分離された撮像光５３７の中心部分の遮断を示す偏光図５３９Ｐで示されているように、光の環５３９を実質的に通過させる。光アイソレータ５２０の様々な構成要素の先の検討は、１つの可能な実装モデルを説明するが、多数の変形形態が存在する。例えば、ファラデー回転子５２５と伝達要素５２６との位置を交換することは、図５Ｃの実施形態によって達成されるように、光学的に分離した撮像光５３７の第１の部分および第２の部分の各々について実質的に同じ累積回転を生成することになる。

さらに別の実施形態では、伝達要素５２６は、孔５２６ｂよりもむしろ半波長板によって占有された中心部分を有してもよく、環状の外部領域は、伝達された光に対して実質的に回転を課さないように構成されている。この実施形態では、光学的に分離した撮像光５３７の環状部分は、ファラデー回転子５２５を通過することに起因して、単一の回転４５°を受ける一方で、光学的に分離した撮像光５３７の中心部分は、２回回転して、該中心部分に対して１３５°の累積回転を生成することになる。第２の直線偏光子５２８を、１３５°よりもむしろ４５°に設定した偏光軸を有する直線偏光子に単に置換することにより、光の環５３９の実質的な伝達を再度行う一方で、光学的に分離した撮像光５３７の中心部分を実質的に遮断することになる。

フロー図４００では、続いて、ＳＩＬ５５２を用いて、半導体ウェハまたはダイ５６２上に組み立てられた回路５６４などの対象５６０に対して、光の環５３９の焦点を合わせる（４４２）。光の環５３９の焦点を対象５６０に合わせることは、ＳＩＬ５５２が、実質的な超臨界入射光線５５１を、光アイソレータ５２０および走査ユニットを含むレーザ走査モジュールから対物レンズ５５０を介して受け入れることに対応し得る（図における光学的分離を強調するために、図５Ｃから走査ユニットが省略されている）。結果として、ＳＩＬ５５２は、光アイソレータ５２０を含むレーザ走査モジュールによって提供された超臨界撮像光を用いて、回路５６４内の個々のデバイスを撮像するのに利用されてもよい。

図３を再度参照すると、フロー図４００では、ＳＩＬ３５２の中心光軸３５４に沿って対象３６０から散乱した光を収集することで終了する（４５２）。例として、図５Ａ〜５Ｃによって示された実施形態に基づく実施例の詳細を示す。すなわち、第１の直線偏光子３２３は水平の偏光子であって、伝達要素３２６は、環状の半波長板３２６ａおよび孔３２６ｂを含み、第２の直線偏光子３２８の偏光軸は、光の環３３９をＳＩＬ３５２に通すように選択されている、と仮定する。

この実施例の設定では、ＳＩＬ３５２の中心光軸３５４に沿って向けられた散乱光３５６（以下、「軸近傍の散乱光３５６」と言う）は、走査ユニット３４０の影響を受けず、第２の直線偏光子３２８によって偏光され、実質的に変わることなく伝達要素３２６の孔３２６ｂを通過し、ファラデー回転子３２５により時計回りの方向に４５°だけ回転する。結果として、軸近傍の散乱光３５６は、水平に偏光された光として第１の直線偏光子３２３にエンカウント（encounter）し、結果として、レーザ走査顕微鏡法システム３００の検出器（図３に示されていない）に実質的に移動する。軸近傍の散乱光３５６の記載された時計回りの回転は、ファラデー回転子の独自の特性の結果であり、ファラデー回転子によって生成された回転方向は、当該技術分野では周知であるように、ファラデー回転子を通る光伝播の方向に従って変わる。したがって、ファラデー回転子３２５を、レーザ走査モジュール３１０に含まれる光アイソレータ３２０の構成要素として有することにより、ＳＩＬ３５２に向かって移動する直線偏光光を反時計回りに回転させる一方で、ＳＩＬ３５２から遠ざかる光を時計回りに回転させ、それによって、軸近傍の散乱光３５６の収集を可能にする。

より一般的には、対象３６０からの軸近傍の散乱光３５６の収集には、例えば、第２の直線偏光子３２８によって軸近傍の散乱光３５６を直線に偏光することと、第１の直線偏光散乱孔部分と第２の直線偏光散乱光部分とを生成するために、直線偏光散乱光を、第１の方向に第３の回転だけ選択的に回転させることと、が含まれる。換言すると、半波長板３２６ａを通過する散乱光の軸外部分（軸外の散乱光は図３に示されていない）は、反時計回りに９０°回転する一方で、軸近傍の散乱光３５６は、孔３２６ｂの通過中には回転しない。軸近傍の散乱光３５６の収集には、第１の直線偏光散乱光部分および第２の直線偏光散乱光部分を、第１の方向とは反対の第２の方向に、第４の回転（例えば、軸外の散乱光および軸近傍の散乱光３５６の両方の時計回りに４５°の回転）だけ回転させることがさらに含まれる。結果として、軸近傍の散乱光３５６は、第４の回転のみを受ける一方で、軸外の散乱光部分は、第３の回転および第４の回転の両方を受ける。軸外の散乱光は、それに続く第１の直線偏光子３２３によるフィルタリングによって遮断されるので、中心光軸３５４に沿って移動する軸近傍の散乱光３５６の通過および収集が可能になる。

対象３６０で散乱した光の例示的な収集は、より一般的に、具体的な設計パラメータについて説明されているが、上述した実施形態の変形の検討により、本願に記載された光アイソレータ３２０を含むレーザ走査モジュール３１０の様々な実施形態の全ては、（１）実質的な超臨界入射光線３５１を含む光の環３３９を送達する一方で、臨界未満の撮像光構成要素を同時に実質的に遮断し、（２）ＳＩＬ３５２の中心光軸３５４に沿って移動する軸近傍の散乱光３５６を収集するように構成されていることが可能であることがさらにわかる。

本発明者は、レーザ走査顕微鏡法システム３００によってウェハまたはダイに生成されたエバネッセント場の結果として、対象の半導体装置から散乱した光の大部分は、中心光軸３５４に沿って向けられることに気付いた。結果として、実質的な超臨界撮像光を対象装置に送達するために、撮像光ビームの臨界未満の中心部を中心光軸に沿って遮断することができるソリューションであって、画像輝度およびコントラストを高めるために軸近傍の散乱光３５６を収集できるソリューションを提供することから、大きな利点が得られる。

上述したように、本願は、実質的な超臨界撮像光構成要素の送達と、実質的な臨界未満の撮像光構成要素の遮断と、対象から散乱した光の非常に有利な選択的収集と、を好ましく行うことができる、レーザ走査モジュールおよびシステムを開示する。結果として、本発明の概念の実施形態は、約５０ナノメートル（５０ｎｍ）の方位分解能を提供できる。また、本願によって開示されたレーザ走査モジュールは、半導体ウェハまたはダイ上に組み立てられたデバイスの迅速で効率的な撮像を可能とするレーザ走査顕微鏡法システムの実現に役立つ。さらに、このレーザ走査モジュールの実装は、ＳＩＬと組み合わせて実装することができるので、開示されたソリューションは、ＩＣおよび装置画像処理、ならびに、ソフトディフェクトローカリゼーションなどの回路分析アプリケーションへのロバストなアプローチを表す。

上記から、様々な技術を用いて本願に記載された概念を、それらの概念の範囲から逸脱することなく実現できることが明らかである。さらに、概念は、ある特定の実施形態を具体的に参照して記載されているが、形態および詳細の変更が、それらの概念の範囲から逸脱することなくなされ得ることが当業者には認識されるはずである。したがって、記載された実施形態は、あらゆる点で例示に過ぎず、限定的に解釈されるべきではない。また本願は、上記の特定の実施形態に限定されないが、多くの再配列形態、修正形態および代替形態が、本開示の範囲から逸脱することなく可能であることも理解されたい。

Claims (20)

1. 第１の直線偏光子と、第２の直線偏光子と、を含む光アイソレータと、
   レーザ光源によって生成された光を受け入れるとともに、実質的に平行な光ビームが前記第１の直線偏光子を通過するように構成されたコリメーティング光学系と、
   前記第２の直線偏光子を通過した光を受け入れるように配置された走査ユニットと、を備える、
   レーザ走査モジュール。
2. 前記コリメーティング光学系から前記第１の直線偏光子を分離する第１の距離は、前記走査ユニットから前記第２の直線偏光子を分離する第２の距離よりも短い、請求項１に記載のレーザ走査モジュール。
3. 前記光アイソレータは、前記コリメーティング光学系を含む、請求項１に記載のレーザ走査モジュール。
4. 前記レーザ光源によって生成された前記光を受け入れるための共焦点入口孔をさらに備える、請求項１に記載のレーザ走査モジュール。
5. 前記光アイソレータは、前記共焦点入口孔を含む、請求項４に記載のレーザ走査モジュール。
6. 前記光アイソレータは、ファラデー回転子および半波長板を含む伝達要素をさらに備え、前記ファラデー回転子および前記伝達要素は、前記第１の直線偏光子と、前記第２の直線偏光子との間に位置する、請求項１に記載のレーザ走査モジュール。
7. 前記第２の直線偏光子を通過した前記光は、前記実質的に平行な光ビームから生成された光の環を含む、請求項１に記載のレーザ走査モジュール。
8. レーザ光源および対物レンズと、
   前記レーザ光源と前記対物レンズとの間に位置するレーザ走査モジュールと、を備えるレーザ走査顕微鏡法システムであって、
   前記レーザ走査モジュールは、
   第１の直線偏光子と、第２の直線偏光子と、を含む光アイソレータと、
   前記レーザ光源によって生成された光を受け入れるとともに、実質的に平行な光ビームが前記第１の直線偏光子を通過するように構成されたコリメーティング光学系と、
   前記第２の直線偏光子を通過した光を受け入れるように配置された走査ユニットと、を備える、
   レーザ走査顕微鏡法システム。
9. 前記コリメーティング光学系から前記第１の直線偏光子を分離する第１の距離は、前記走査ユニットから前記第２の直線偏光子を分離する第２の距離よりも短い、請求項８に記載のレーザ走査顕微鏡法システム。
10. 前記光アイソレータは、前記コリメーティング光学系を含む、請求項８に記載のレーザ走査顕微鏡法システム。
11. 前記レーザ走査モジュールは、前記レーザ光源によって生成された前記光を受け入れるための共焦点入口孔をさらに備える、請求項８に記載のレーザ走査顕微鏡法システム。
12. 前記光アイソレータは、前記共焦点入口孔を含む、請求項１１に記載のレーザ走査顕微鏡法システム。
13. 前記光アイソレータは、ファラデー回転子および半波長板を含む伝達要素をさらに備え、前記ファラデー回転子および前記伝達要素は、前記第１の直線偏光子と、前記第２の直線偏光子との間に位置する、請求項８に記載のレーザ走査顕微鏡法システム。
14. 前記第２の直線偏光子を通過した前記光は、前記実質的に平行な光ビームから生成された光の環を含む、請求項８に記載のレーザ走査顕微鏡法システム。
15. 固浸レンズ（ＳＩＬ）をさらに備える、請求項８に記載のレーザ走査顕微鏡法システム。
16. レーザ走査を実行するための方法であって、
    レーザ走査モジュールが、レーザ光源によって生成された光を受け入れることと、
    実質的に平行な光ビームを通過させるために、前記光を平行にすることと、
    前記レーザ走査モジュールの光アイソレータが、前記実質的に平行な光ビームの一部を通過させることと、
    前記レーザ走査モジュールの走査ユニットが、前記レーザ走査を実行することと、
    を含む、方法。
17. 前記光アイソレータを通過した前記実質的に平行な光ビームの一部は、前記実質的に平行な光ビームから生成された光の環を含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記光アイソレータを通過した前記実質的に平行な光ビームの一部の焦点を、対象に合わせることをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
19. 前記光アイソレータを通過した前記実質的に平行な光ビームの一部の焦点を、固浸レンズ（ＳＩＬ）を用いて、対象に合わせることをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
20. 前記対象から散乱した光を、前記ＳＩＬの中心光軸に沿って収集することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。

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