JP2016536609A5 - - Google Patents

Description

図示の通り、照射光学系１０２は、照射ビームを生成する１つ以上の光源（例えば、光源１０６）を含む。例示した実施態様では、１つ以上の照射源１０２は、真空ＵＶから近赤外線（例えば、約１５０ｎｍから約２０００ｎｍ）の範囲の波長をカバーする１つ以上の広帯域光源を含み得る。一実施例では、照射源は、高輝度光を生成するレーザー維持（ＬＳＰ）源である。一実施例のＬＳＰは、Ｅｎｅｒｇｅｔｉｑ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社（マサチューセッツ州、ウーバン）から市販されているＥＱ−１０００である。ＬＳＰのいくつかの実施形態は、Ｄｏｎａｌｄ Ｋ．Ｓｍｉｔｈらによって２０１１年５月３日に出願された「レーザー駆動光源」と題する米国特許第２０１１／０２０４２６５号公報、及びＤｏｎａｌｄ Ｋ．Ｓｍｉｔｈらによって２００８年７月２日に出願された「レーザー駆動光源」と題する米国特許第２００９／００３２７４０号公報に記載されており、ここに本明細書の一部を構成するものとしてこれらの出願を援用する。他の光源は、固体レーザーまたは他の種類のレーザーを含んでもよい。

収集光学系１０４は、試料１３２からの光を離散的入射角及び離散的方位角で収集するように構成されてよい。すなわち、収集光学系１０４は、試料１３２からの被検出光（複数の異なる入射角及び方位角を有する）を収集できるような大きさになっている。例示した実施形態では、ミラー１１７，１１８は、試料１３２で反射する照射ビームを収集し、そのビームを検出器１２４に向けて誘導する。開口素子１２６は、種々の入射角及び方位角を選択するように構成されている。例えば、３つの異なる収集開口のうちの１つを用いて、３つの異なる入射角のセット（３つの異なる入射角に集められている）のうちの１つを１つずつ選択してよい。

次いで、収集した光を検出器１２４で受け取ることができる。一実施形態では、検出器は、広範囲な波長に対して十分高い量子効率を有する分光器である。検出器モジュールは、分光器スリット、及びプリズムを通った出力ビームを反射する１つ以上の反射ミラーを含んでよく、このプリズムは、異なる波長を別々の方向に屈折させることにより、検出器またはセンサの異なる直線部に沿って光が当たるように構成されている。他の検出器モジュールの配置も考えられる。具体的な実施形態では、検出器は、以下のＵＶ強化部品の１つ以上を備えることができる。すなわち、約１９０ｎｍから約９００ｎｍの波長範囲にわたって十分高い量子効率を有する電荷結合素子（ｃｈａｒｇｅｄ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ：ＣＣＤ）を用いた検出器、約７００ｎｍから約２０００ｎｍの波長範囲にわたって十分高い量子効率を有するフォトダイオードアレイ、約１５０ｎｍから約４００ｎｍの波長範囲にわたって十分高い量子効率を有するフォトダイオードアレイなどである。好適な検出器としては、電荷結合素子（ＣＣＤ）、ＣＣＤアレイ、時間遅延積算（ｔｉｍｅ ｄｅｌａｙ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：ＴＤＩ）センサ、ＴＤＩセンサアレイ、光電子増倍管（ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ ｔｕｂｅ：ＰＭＴ）及び他のセンサが挙げられる。

システム１００はまた、制御部１３０を含んでもよい。この制御部は、ソフトウェア及びハードウェアの任意の適切な組み合わせを含むと共に、通常、計測システム１００の種々の構成要素を制御するように構成されている。例えば、この制御部は、光源１０６の選択的作動、照射偏光子及び照射補償子の設定、検出補償子及び検出検光子の設定、照射開口／シャッターの設定などを制御してよい。制御部１３０はまた、検出器１２４で生成された信号または画像データを受け取ってもよく、得られた信号または画像を解析し、試料パラメータを求めることによって対象または試料を特徴付け、あるいは欠陥が試料に存在するかどうかを判定し、あるいは試料に存在する欠陥を特徴付けるように構成されてもよい。

システム２００はまた、システム２００の任意の構成要素を制御するように構成された制御部２３０を含んでもよい。例えば、制御部２３０は、１つ以上の光源１０６の波長、偏光子１１０、照射補償子１１２、検光子１２２及び収集補償子などの角周波数及び／または方位角並びにタイミングを選択するように構成されている。制御部２３０はまた、検出器で生成された信号または画像データを受け取り、得られた信号または画像を解析するように構成されてもよい。これにより、試料パラメータを求めることによって試料を特徴付け、あるいは欠陥が試料に存在するかどうかを判定し、あるいは試料に存在する欠陥を特徴付けるようにする。システム２００はまた、種々の移動可能な構成要素（試料台、固定開口／マスク、シャッター、偏光子、検光子、補償子など）を種々の位置に回転移動、チルト移動及び／または平行移動させる位置決め機構２３１を含んでもよい。

入射角マスク３５１は、特定の入射角領域を選択できるように任意の適切な形態をとってよい。例えば、入射角マスク３５１（または開口）は、異なる入射角領域を選択するためのシャッターをそれぞれ備えた複数の固定開口を備えてもよく、あるいは単一の可動開口（図示の通り）を備えてもよい。多数の固定開口を用いた実施例では、さらに本明細書に記載されるように、各開口を空間的に分離することにより、試料の種々の入射角領域を分解できるようにする。

図４Ａは、本発明の別の実施形態に係る単一または複数のアポダイザ４０９及び／または４０５を備えた構成可能なＳＥツール４００を図示したものである。ある配置構成では、静止した単一のアポダイザ４０９を照射瞳またはその付近に配置する。このアポダイザは、照射ビームを整形すると共に、選択された全ての入射角（または方位角）について、試料１３２に結ばれる焦点の点広がり関数を制御するように構成されている。別の配置構成では、１つ以上の可動アポダイザ４０９を照射瞳の内（例えば方向４１０内）外に移動させてよい。このアポダイザは、通常、照射ビームを整形すると共に、選択された種々の入射角（または方位角）について、試料１３２に結ばれる焦点の点広がり関数を制御するように構成されている。例えば、選択された各アポダイザは、特定セットの入射角（または方位角）についてスポット径を制御するように構成されてよい。具体的な実施例では、各アポダイザは、スポット中心から２５ミクロンを超えて隔てたところのスポット位置の照射レベルがスポット中心におけるピーク照射の１０^−３未満にすべく、特定入射角の照射光を整形するように構成されている。例えば、サイドローブを抑制すると共に、試料となるウェーハの平面内の測定ボックス・サイズを改善することにより、選択された特定入射角（または方位角）での被測定信号の汚染を低減させるように、選択された各アポダイザを構成してよい。

一般に、各アポダイザを設計する際は、選択可能な照射側入射角（または方位角）の各特定セットに合わせて調整してよく、各アポダイザは、各特定セットの入射角（または方位角）についてスポット径を制御すべく、照射ビーム経路に移動可能である。すなわち、これらのアポダイザを用いた実施形態は、再構成不可能な光学機能をそれぞれ有する。加えて、一式のアポダイザ４０９は、特定の被テスト対象向けに構成された各アポダイザを含んでよい。例えば、同じ入射角でも、別々の照射振幅プロファイルを得ることが可能である。図４Ａのシステムに加えて、本明細書に記載されたシステム実施形態はいずれも、構成可能なアポダイザを同様に含んでよい。

制御部４３０及び／または位置決め機構４６１は、システム４００の任意の構成要素を制御するように構成されてよい。例えば、制御部４３０及び／または位置決め機構４６１は、１つ以上の光源１０６の波長、方向４０８へのスキャンミラー４０７のチルト位置、偏光子１１０、照射補償子１１２、収集補償子１２０及び検光子１２２の角周波数及び／または方位角並びにタイミング、各アポダイザ４０９の位置、照射及び／または収集シャッターの設定、可動開口の位置などを選択するように構成されている。

図４Ｂは、本発明の代替的実施形態に係る動的に調整可能なアポダイザを備えた構成可能なＳＥツール４５０を図示したものである。このシステムは、動的に構成可能な反射アポダイザ４５６を照射路内に含む。この照射路には、照射光学系及び収集光学系において選択された特定の入射角、方位角及びＮＡのそれぞれについて、アポダイジング用パターンが動的に形成される。このアポダイザ４５６は、ＶＵＶからＵＶを含む広範囲で作用するように反射性であることが好ましい。図示の通り、アポタイザ４５６は、照射スリット４５８を経由した回転補償子４５４からの照射光４５２を受け取るように配置されてよい。

上述したように、種々の照射機構を用いて特定入射角（及び方位角）を選択してよく、種々の収集機構を用いて特定入射角（及び方位角）を収集してよい。アポダイザ４５６は、照射光学系及び収集光学系において選択された入射角（及び方位角）に基づき、照射光の振幅及び／または位相を動的に調整するように構成されている。一定の実施形態では、照射ビームは、走査ミラー、または１つ以上の固定もしくは可動開口、またはシャッター、あるいはその組み合わせを通過してもよい。これらは、アポダイザ４５６に到達する前に、１つ以上の空間的に分離した入射角（方位角）を選択するように構成されている。あるいは、こうした入射角（または方位角）選択機構の前にアポダイザ４５６を配置する。アポダイザ４５６は、瞳平面またはその付近に配置されることが好ましい。あるいは、アポダイザ４５６は、収集瞳またはその付近に配置することもできる。あるいは、アポダイザ４５６は、照射瞳及び収集瞳の両方またはこれらの付近に配置することもできる。収集側アポダイザを用いた構成により、例えば、検出器スリットにおけるスポット形状を制御することができる。このような種類のアポダイゼーションにより、検出器で受け取る際にボックス外部からの汚染が低減し得ると共に、検出器の分解能（またはＰＳＦ）も向上し得る。追加的または代替的に、種々の入射角（または方位角）を、固定もしくは可動開口及び／またはシャッターなどによって収集してもよい。

具体的な実施態様では、アポダイザ４５６は、空間光変調器（ＳＬＭ）からなる。この空間光変調器は、アポダイザ４５６の全範囲にわたる振幅反射分布を制御するように構成可能である。ある適切なＳＬＭは、微小電気機械システム（ｍｉｃｒｏ−ｅｌｅｃｔｒｏ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ：ＭＥＭＳ）によるＳＬＭである。例示的なＳＬＭ型デバイスとしては、テキサス・インスツルメンツ社（ダラス）から入手可能であるＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、登録商標）デバイス、並びにフラウンホーファー協会（ミュンヘン、ドイツ）からのＴＸデバイス及びＳＬＭデバイスなどが挙げられる。

システム４５０はまた、制御部及び／または位置決め機構（図示せず）も含んでよい。これらは上記の制御部及び／または位置決め機構のいずれとも同様であるが、アポダイザ４５６の制御をさらに備える。

本明細書に記載された一定の実施形態では、固定または可動開口を用いて、試料に向けて誘導させた照射ビーム、または試料から収集された被収集ビームにおいて特定入射角（または方位角）を選択してよい。図５Ａは、一実施態様に係る例示的な開口システム５００の側面図である。図示の通り、開口システム５００は反射基板５０２を含んでよく、その上にマスクが形成されている。このマスクは、吸収または無反射領域（例えば、５０４ａ，５０４ｂ，５０４ｃ）からなり、その中には穴／ビア（例えば、５０６ａ，５０６ｂ，５０６ｃ）が形成されている。例示的な吸収または無反射材としては、金属シート材または金属箔材（ステンレス鋼やアルミニウムなど）及び黒アルマイト材などが挙げられる。これらの穴を透明材料で充填してもよく、あるいは充填しないままにしてもよい。各マスク開口（例えば５０６ａ、５０６ｂ，５０６ｃ）を覆うようにシャッター（例えば、５０８ａ，５０８ｂ，５０８ｃ）を配置し、あるいは取り付けてもよい。開口システム５００全体はまた、移動可能（例えば、方向５１４に）であってもよい。これにより、本明細書にさらに記載されるように照射路または収集路内に開口が位置するようにする。

図５Ｂは、第２実施態様に係る例示的な開口システム５５０の側面図である。図示されるように、開口システム５５０は反射基板５５２を含んでもよい。この開口システム５５０はシャッターを含んでおらず、固定開口（例えば、５５４ａ，５５４ｂ，５５４ｃ）を位置決めできるように方向５６４に沿って移動可能である。これらの開口は、吸収または無反射マスク材（例えば、５５６ａ，５５６ｂ，５５６ｃ）に形成されている。これらの開口は、照射路または収集路内に特定入射角（または方位角）で位置決めすることができる。図示の通り、最初に選択した入射角で光線５６０ａを光線５６２ａとして反射させ、２番目に選択した入射角で光線５６０ｂを光線５６２ｂとして反射させ、３番目に選択した入射角で光線５６０ｃを光線５６２ｃとして反射させる。

制御部７３０及び／または位置決め機構７６１は、システム７００の任意の構成要素を制御するように構成されてよい。例えば、制御部７３０及び／または位置決め機構７６１は、１つ以上の光源１０６の波長、偏光子１１０、照射補償子１１２、検光子１２２及び収集補償子１２０の角周波数及び／または方位角並びにタイミング、各平行移動ミラー７１２，７１３の平行移動、ＯＡＰミラーの回転などを選択するように構成されている。