JP7344952B2

JP7344952B2 - 空間選択的波長フィルタにより修正された光源を用いて試料を撮像するためのシステム及び方法並びに紫外線光源

Info

Publication number: JP7344952B2
Application number: JP2021196124A
Authority: JP
Inventors: ウェイザオ; ケネスピーグロス; イリヤベゼル; マシューパンザー
Original assignee: KLA Corp
Current assignee: KLA Corp
Priority date: 2015-05-20
Filing date: 2021-12-02
Publication date: 2023-09-14
Anticipated expiration: 2036-05-16
Also published as: TW201706589A; CN107636449A; CN115060650A; WO2016187139A1; JP2022029462A; KR20180000734A; KR102381155B1; JP2018514788A; TWI702387B

Description

本開示は、概して、ウェハ検査システムに関し、詳細には、スペクトル的にフィルタリングされた光源を用いてのウェハの照射に関する。

検査又は製造のために設計された光学系により解像され得る最小フィーチャサイズは、光源の波長に反比例する。従って、より短い波長と、これらの波長におけるより高い強度とを有する光源を開発することが常に必要である。しかし、より強力な光源の開発は、この照射を利用するためのシステム及び方法の開発に新たな課題を生じる。紫外線領域に達する波長で機能するように設計された光学系に関する重要な課題の１つは、多くの材料が、短波長光線に対して高吸収性であることである。この高い吸収性は、性能の低下につながるだけでなく、光源の許容強度を制限する要因にもなり得る。一例として、紫外線光源のスペクトルをフィルタリングするように設計された多くのコーティングが、照射光の高吸収により高温になる（熱負荷と称されるプロセス）。この熱負荷は、最終的に、システム内の部品の損傷や光汚染を生じ得る。

米国特許第５，７９３，０４９号

従って、先行技術における上記の欠点を解決することが望ましい。

波長の選択制御を用いる紫外線光源を、本開示の例示的な実施形態により開示する。例示的な一実施形態において、前記紫外線光源は、第１の波長セットを含む照射ビームを発生するように構成された光源を含む。別の例示的な実施形態において、前記紫外線光源は、１以上の光学素子の第１のセットを含み、当該１以上の光学素子の第１セットは、前記ビーム内に空間分散を導入するように配置された１以上の第１の分散素子を含む。別の例示的な実施形態において、前記紫外線光源は、前記光源に共役な面に配置された空間フィルタ素子を含み、当該空間フィルタ素子は、前記ビームの少なくとも一部を通過させるように構成され、前記空間フィルタ素子から方向付けられた前記ビームは第２の波長セットを含み、当該第２波長セットは前記第１波長セットのサブセットである。別の例示的な実施形態において、前記紫外線光源は、１以上の光学素子の第２のセットを含み、当該１以上の光学素子の第２セットは、前記ビームの少なくとも一部を収集するように配置され、当該１以上の光学素子の第２セットは、空間分散を前記ビームから除去するように配置された１以上の第２の分散素子を含む。

スペクトル的にフィルタリングされた光源を用いて試料を照射するためのシステムを、本開示の例示的な実施形態により開示する。例示的な一実施形態において、前記システムは、第１の波長セットを含む照射ビームを発生するように構成された光源を含む。別の実施形態において、前記システムは、波長フィルタリングサブシステムを含む。別の例示的な実施形態において、当該波長フィルタリングサブシステムは、１以上の光学素子の第１のセットを含み、当該１以上の光学素子の第１セットは、前記ビーム内に空間分散を導入するように配置された１以上の第１の分散素子を含む。別の例示的な実施形態において、前記波長フィルタリングサブシステムは、前記光源に共役な面に配置された空間フィルタ素子を含み、当該空間フィルタ素子は、前記ビームの少なくとも一部を通過させるように構成され、前記空間フィルタ素子から方向付けられた前記ビームは第２の波長セットを含み、当該第２波長セットは前記第１波長セットのサブセットである。別の例示的な実施形態において、前記波長フィルタリングサブシステムは、１以上の光学素子の第２のセットを含み、当該１以上の光学素子の第２セットは、前記ビームの少なくとも一部を収集するように配置され、当該１以上の光学素子の第２セットは、空間分散を前記ビームから除去するように配置された１以上の第２の分散素子を含む。別の例示的な実施形態において、前記システムは、１以上の試料を固定するための試料ステージを含む。別の例示的な実施形態において、前記システムは、前記１以上の試料の少なくとも一部を前記第２波長セットの少なくとも一部により、照射路を介して照射するように構成された照射サブシステムを含む。別の例示的な実施形態において、前記システムは検出器を含む。別の例示的な実施形態において、前記システムは対物レンズを含み、当該対物レンズは、前記１以上の試料の表面からの照射を集束し、当該集束された照射を、収集経路を介して前記検出器に集束させて、前記１以上の試料の前記表面の少なくとも一部の画像を前記検出器上に形成するように構成されている。

スペクトル的にフィルタリングされた光源を用いて試料を照射するためのシステムを、本開示の別の例示的な実施形態により開示する。例示的な一実施形態において、前記システムは、第１の波長セットを含む照射ビームを発生するように構成された光源を含む。別の例示的な実施形態において、前記システムは、波長フィルタリングサブシステムを含む。別の例示的な実施形態において、前記波長フィルタリングサブシステムは、１以上の光学素子の第１のセットを含み、当該１以上の光学素子の第１セットは、前記ビーム内に空間分散を導入するように配置された１以上の第１の分散素子を含む。別の例示的な実施形態において、前記波長フィルタリングサブシステムは、前記光源に共役な面に配置された空間フィルタ素子を含む。当該空間フィルタ素子は、前記ビームの少なくとも一部を反射させて通過させるように配置されている。前記空間フィルタ素子から方向付けられた前記ビームは第２の波長セットを含み、当該第２波長セットは前記第１波長セットのサブセットである。前記空間フィルタ素子から方向付けられた前記ビームは、空間分散が前記ビームから除去されるように、前記１以上の光学素子を通ってミラー光路にて伝搬して戻る。別の例示的な実施形態において、前記システムは、１以上の試料を固定するための試料ステージを含む。別の例示的な実施形態において、前記システムは、前記１以上の試料の少なくとも一部を、選択された前記第２の波長セットの少なくとも一部により照射路を介して照射するように構成された照射サブシステムを含む。別の例示的な実施形態において、前記システムは、検出器を含む。別の例示的な実施形態において、前記システムは対物レンズを含む。当該対物レンズは、前記１以上の試料の表面からの照射を集束し、当該集束された照射を、収集経路を介して前記検出器に集束させて、前記１以上の試料の前記表面の少なくとも一部の画像を前記検出器上に形成するように構成されている。

試料を撮像するために紫外線をフィルタリングするための方法を、本開示の別の例示的な実施形態により開示する。例示的な一実施形態において、前記方法は、第１の波長セットを含む照射ビームを発生するステップを含む。別の例示的な実施形態において、前記方法は、前記ビームに空間分散を導入するステップを含む。別の例示的な実施形態において、前記方法は、前記ビームを空間フィルタ素子上に、前記空間フィルタ素子から方向付けられた前記ビームが第２の波長セットを含むように方向付けるステップを含む。前記第２波長セットは、前記第１波長セットのサブセットである。別の例示的な実施形態において、前記方法は、前記空間フィルタ素子から方向付けられた前記ビームの少なくとも一部を収集するステップを含む。別の例示的な実施形態において、前記方法は、前記ビームから空間分散を除去するステップを含む。

添付図面を参照することにより、本開示の多くの利点が、当業者により、より良好に理解されるであろう。

本開示の一実施形態による、スペクトル的にフィルタリングされた光源により試料を撮像するためのシステムの概念図である。本開示の一実施形態による、波長フィルタリングサブシステムの概略図である。本開示の一実施形態による、ミラー光路を有して構成された波長フィルタリングサブシステムの概略図である。本開示の一実施形態による、ミラー光路、及び、拡張光源を有して構成された波長フィルタリングサブシステムの概略図である。本開示の一実施形態による分散素子として使用される従来の三角プリズムの概念図である。本開示の一実施形態による分散素子として使用されるプリズムアレイの概念図である。本開示の一実施形態による、各波長が１つの線に結像されるように構成された拡張光源の、空間的に分散された結像の概念図であり、線幅が光源の寸法に関連している様子を示す。本開示の一実施形態による、スペクトル的にフィルタリングされた光源を用いて試料を照射するためのシステムの概略図である。本開示の一実施形態による、スペクトル的にフィルタリングされた光源を用いて試料を撮像する方法を示すフローチャートである。

ここで、添付図面に示されている、開示される主題について詳細に説明する。

本発明の特定の実施形態が例示されているが、本発明の様々な変型例及び実施形態が、前述の開示の範囲及び精神から逸脱せずに当業者により行われ得ることが明らかであろう。従って、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。

図１Ａ～図１Ｆの全体を参照すると、本開示による、光源のスペクトル放射をフィルタリングするためのシステム及び方法が記載されている。本開示の実施形態は、光源のスペクトルから所望の波長セットを選択することに向けられている。さらなる実施形態は、スペクトル的にフィルタリングされた波長を、対応する撮像システム（例えば、ウェハ検査サブシステム、計測サブシステムなど）の照射素子と組み合わせることに向けられている。本開示の幾つかの実施形態は、ハイパワーで非常に短波長のシステムにおける波長選択に向けられている。

図１Ａは、本開示の実施形態による、光源１０１のスペクトルフィルタリングされた部分により試料を撮像するためのシステム１００を示す。光源１０１は、第１の波長セットから構成されたスペクトルを有するビーム１０４を画定する照射出力を発生する。第１の波長セットは、非限定的な例として、電磁スペクトルの赤外線領域、可視光領域、紫外線（ＵＶ）領域、深紫外線（ＤＵＶ）領域、極端紫外線（ＥＵＶ）領域、及び／又は真空紫外線（ＶＵＶ）領域を含み得るが、これらに限定されない。幾つかの実施形態において、ビーム１０４の少なくとも一部が集められて、１以上の素子１０３により方向付けられ得る。１以上の光学素子１０３が、１以上のレンズ、プリズム、回折格子、偏光子、波長板、又はアパーチャを含み得、しかしこれらに限定されないことに留意されたい。さらに、１以上の素子が、ビーム１０４の時間的又は空間的なプロファイルを変更するように、そしてまた、ビーム１０４の発散を制御するように（例えば、コリメートされた、発散する、又は収束するビーム１０４を生成するように）構成され得ることにも留意されたい。

図１Ｂを参照すると、一実施形態において、ビーム１０４は、システム１００内の波長フィルタリングサブシステム１０２に向けられている。一実施形態において、ビーム１０４は、波長フィルタリングサブシステム１０２の入射瞳１１６を通過して、分散素子１１１（例えば、プリズム）に入射する。素子１１１は、ビーム１０４に空間分散を導入するように配置されている。これに関し、第１の波長セット内の各波長が分散素子１１１から、異なる角度に方向付けられる。集束素子１１３が、ビーム１０４を空間フィルタ素子１１２上に集めて焦点を合わせるように配置されている。フィルタ素子１１２は、ビームの、第２の波長セットを有する部分のみを通過させるように構成されている。本明細書において、第２の波長セットが、第１の波長セットのサブセットであることに留意されたい。分散素子１１１により誘導された空間分散により、集束素子１１３は、各波長を空間フィルタ素子１１２上の異なる位置に集束させる。一実施形態において、空間フィルタ素子１１２は、第２の波長セットのみを通過させるように配置された１以上の開口を有するアパーチャである。幾つかの実施形態において、第２の集束素子１１４が、空間フィルタ素子１１２により通過された、選択された波長の光を集めてコリメートするように配置されている。幾つかの実施形態において、第２の分散素子（例えばプリズム）１１５が、空間分散を除去してビーム１０５を生成するように配置される。従って、波長フィルタリングサブシステム１０２の射出瞳１１７を通過するビーム１０５は、入射瞳１１６を通過したビームがスペクトルフィルタリングされたものである。

本明細書において、分散素子１１１及び／又は１１５のいずれも、当分野で公知の任意の個数の分散部品を含み得、また、屈折素子（例えば、プリズム）及び回折素子（例えば、反射又は透過モードで機能する回折格子）も含み得るが、これらに限定されない。一実施形態において、図１Ｅ及び図１Ｆに示されているように、分散素子１１１は、プリズムアレイ１１１ｂ（又は同等に、フレネルプリズム１１１ｂ）を含む。本明細書において、頂角１３６及び幅１３４を有するプリズムアレイ１１１ｂが、同一の頂角１３６及び幅１３２を有する従来のプリズム１１１ａと同一の分散をビーム１０４に導入し得ることに留意されたい。このように、厚さ１３２が厚さ１３４よりも低減されていることにより、分散素子１１１における光（例えばＵＶ光）の吸収を低減できる。また、分散素子１１１及び／又は１１５のいずれも、屈折素子及び回折素子の任意の組合せを含み得ることにも留意されたい。非限定的な例として、分散素子１１１及び／又は１１５は、伝統的な又はフレネルタイプのいずれかの１以上のプリズムを含み得るが、これらに限定されない。別の非限定的な例として、分散素子１１１が１つの回折格子を含み得、分散素子１１５が１以上のプリズムを含み得るが、これらに限定されない。また、本明細書において、システム１００における任意のレンズ素子（例えば、素子１０３及び１０６）が１以上のフレネルレンズを含み得ることにも留意されたい。

また、分散素子１１１及び／又は１１５のいずれもが、分散を導入する目的に適した、当分野で公知の任意の材料から作製され得ることにも留意されたい。例えば、透過型分散素１１１及び／又は１１５（例えば、プリズム又は透過型回折格子）が、ＭｇＦ２（フッ化マグネシウム）、ＬｉＦ（フッ化リチウム）、ＣａＦ２（フッ化カルシウム）、サファイア、結晶水晶、溶融シリカ、ＳＵＰＲＡＳＩＬ１、ＳＵＰＲＡＳＩＬ２、ＳＵＰＲＡＳＩＬ３００、ＳＵＰＲＡＳＩＬ３１０、ＨＥＲＡＬＵＸＰＬＵＳ、ＨＥＲＡＬＵＸ－ＶＵＶなどの材料から形成され得るが、これらの材料に限定されない。また、ＣａＦ_２、ＭｇＦ_２、結晶水晶及びサファイアなど（これらに限定されない）の材料が、短波長照射線（例えば、λ＜１９０ｎｍ）を透過させることにも留意されたい。屈折系の分散光学素子１１１及び／又は１１５（例えばプリズム）によりビーム１０４に導入される空間分散の程度は、材料の選択、及び、物理的な設計（例えば、任意の面に対するビーム１０４の入射角）に依存する。さらに、回折系の分散素子１１１及び／又は１１５、例えば回折格子を、当分野で公知の任意の製造プロセスを用いて作製し得ることにも留意されたい。回折系の分散素子１１１及び／又は１１５は、ホログラフィック格子、ルールド（罫線）格子、ブレーズド格子、ボリュームブラッグ格子（ＶＢＧ）、又は、直接描画プロセス（例えば、材料のバルクの表面上又はその内部へのフェムト秒レーザ直接描画）を用いて作製された格子を含み得るが、これらに限定されない。

本開示が、本明細書にて上述した集束素子１１３及び１１４に限定されず、これらの素子が単に例示のために提示されていることに留意されたい。幾つかの実施形態において、集束素子１１３及び／又は１１４が含まれなくてもよい。集束素子１１３及び／又は１１４は、当分野で公知の任意のタイプのレンズから形成され得る。例えば、集束素子１１３及び／又は１１４は、１以上の球面レンズ又は１以上のシリンドリカルレンズを含み得るが、これらに限定されない。本明細書において、空間フィルタ素子１１２の１以上の通過帯域の形状が、光源１０１の空間フィルタ素子１１２上での結像の形状（光源１０１と空間フィルタ素子１１２との間のビーム１０４の光路上に配置された任意の素子により影響を受ける）により画定され得ることに留意されたい。非限定的な例として、分散素子１１１は、一次元の線状空間分散をビームが呈するように配置された線状プリズムであり、集束素子１１３は、光源１０１からの各波長が空間フィルタ素子１１２上の所定の線に集束されるように配置されたシリンドリカルレンズである。また、この構成において、各波長は、空間フィルタ上の異なる空間位置に集束される。

図２は、本開示の一実施形態による、空間フィルタ素子１１２上での光源１０１の結像の概念図を示す。この実施形態において、光源１０１の各波長は、空間フィルタ素子１１２上の所定の線に結像される。線幅１１８は、光源１０１の結像部の空間的広がりに関連している。また、空間フィルタ素子１１２が所望の波長を選択的に通過させることができ、副次的な波長は遮断し得るコントラストが、空間フィルタ素子１１２上の各波長に対応する線幅１１８に依存することにも留意されたい。この線幅が小さくなるほど、空間フィルタ素子１１２上での波長の空間的重なりが小さくなり、空間フィルタのコントラストがより高くなる。図２の概念図を参照すると、光源１０１は、１２０ｎｍ～２００ｎｍの範囲の波長を含むスペクトルを有し得る。各波長は、空間フィルタ素子１１２上の所定の線に結像され、各線幅１１８は、光源１０１の結像寸法を示している。幾つかの実施形態において、システム１００は、システム１００の残りの部分に見られるように、光源１０１のスペクトル成分及び／又は有効寸法を制限するように構成された素子１０３、例えば、光学素子又はフィルタ（例えば、スペクトル選択性コーティング又は空間フィルタ）を含み得る。また、本明細書において、光源１０１の空間フィルタ素子１１２上での結像の形状及び寸法が、空間フィルタ素子１１２の製造上の制約を最小限にするように設計され得ることにも留意されたい。例えば、光源を、各波長が線形状になる（例えば図２に示す）ように結像させることは、光源１０１を、各波長が円形状になるように結像させることよりも、空間フィルタ素子１１２の製造をより容易及び／又は安価にする。

一実施形態において、光線１０４は、光源１０１及び光学素子１０３を含む光学素子の任意の組み合わせによりコリメートされる。次いで、コリメートされた光線１０４は分散素子１１１に向けられ、そして、集束素子１１３により空間フィルタ素子１１２上に集束され得る。光源１０１及び空間フィルタ素子１１２は、集束素子１１３に対して無限共役構成で配置される。これはすなわち、光源及び空間フィルタ素子１１２の結像が、集束素子１１３の焦点距離に位置することである。本明細書において、本開示がこの特定の構成に限定されず、この構成が単に例示のためであることに留意されたい。本開示が、任意の構成を含むように拡張され得ること、すなわち、空間フィルタ素子１１２が光源１０１の結像面に位置するように、光源１０１及び空間フィルタ素子１１２を任意の個数の無限共役位置に配置し得ることに留意されたい。

別の実施形態において、分散素子１１１及び集束素子１１３の機能は、単一の物理的部品、すなわち、空間的分散をビーム１０４に導入し、同時にビーム１０４を空間フィルタ素子１１２上に集束させる部品、例えば湾曲回折格子を用いて達成され得る。同様に、分散素子１１５及び集束素子１１４の機能も、単一の物理的部品を用いて達成され得る。

空間フィルタ素子１１２が、当分野で公知の任意のタイプの空間フィルタを含み得ることことに留意されたい。幾つかの実施形態において、空間フィルタは、１以上の開口を含むアパーチャにより形成される。この点に関し、第２の波長セット（すなわち、空間フィルタ素子１１２により通過される波長）が、アパーチャの１以上の開口を通って伝搬し得る。一実施形態において、空間フィルタ素子により拒絶された波長は、空間フィルタ素子１１２により吸収される。別の実施形態において、空間フィルタ素子１１２は、拒絶された波長を反射する高反射面を有する。別の実施形態において、空間フィルタは、制御ユニットを有する空間光変調器により形成されることができ、空間光変調器は、個々にアドレス指定可能な領域又はピクセルを含み、これらの領域は、各ピクセルへの波長の入射を、制御ユニットを用いて通過又は拒絶するように構成され得る。このような空間光変調器は、選択された通過波長が空間光変調器に向けられる透過モード、又は、選択された通過波長が反射される反射モードのいずれかで機能し得る。その他の実施形態において、空間フィルタは、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイス又はナノ電気機械システム（ＮＥＭＳ）デバイスを含み、これらは、デバイス上の波長の位置により波長を選択して通過させるように構成され得る。一実施形態において、ＭＥＭＳベースの空間フィルタ素子１１２は、変形可能なミラーとして構成されることができ、このミラーは、通過されるように選択された波長が、システム内の次の素子（例えば、集束光学素子１１４）に向けられるように、尚且つ、残りの波長は空間フィルタ素子１１２から反射される（例えば、ビームブロック又はバッフルとして反射される）ように構成される。この点に関し、ＭＥＭＳベースの空間フィルタ素子１１２は、空間フィルタ素子１１２を通過されるように選択されていない波長を拒絶するように機能する。

図１Ｃ及び図１Ｄの簡略概略図の両方を参照すると、幾つかの実施形態において、システム１００内の物理的要素の個数を、空間フィルタ素子１１２の周囲で光学的に対称な構成を用いることにより低減できる。これに関して、空間フィルタ素子１１２が、反射モードで機能するように構成される。すなわち、選択された第２の波長セットが空間フィルタ素子１１２から反射され、そして、ビーム１０４における空間分散が除去されるように、分散素子１１１を通ってミラー光路(mirrored optical path)に沿って伝搬する。この実施形態を示す簡略概略図が図１Ｃ及び図１Ｄに示され、それぞれ、光源１０１が点光源及び拡張光源として構成されている様子を示す。一実施形態において、ビーム１０４は、空間分散をビーム１０４に導入するように配置された分散素子１１１（例えばプリズム）に入射される。集束素子１１３がビーム１０４を、反射モードで機能するように構成された空間フィルタ素子１１２上に集めて焦点を合わせるように配置されている。選択された第２の波長セットが空間フィルタ素子１１２から反射され、ミラー光路を通り、素子１１１及び１１３を二度目に通過する。出力ビーム１０５が、当分野で公知の任意の方法により選択されて、入力ビーム１０４と区別され得る。例えば、非限定的な実施形態において、光学素子１０３は、偏光ビームスプリッタ、及び、選択された波長のための四分の一波長板を含むように構成されることができ、これにより、空間フィルタ素子１１２により通過された第２の波長セットは、二度目の通過の際に偏向ビームスプリッタと相互作用して、入力ビーム１０４とは異なる光路に沿って偏向される。こうして得られるビーム１０５は照射経路１２１に向けられ、最終的に、試料１０７に向けられる。

本明細書において、波長フィルタリングサブシステム１０２の利点の１つが、短波長光線１０４（例えば、ＵＶ、ＥＵＶ、ＤＵＶ、及び／又はＶＵＶ光線）のための改善された性能であることに留意されたい。空間フィルタ素子１１２を作製するための材料の熱特性は、波長フィルタリングサブシステム１０２の最大パワー限度を、空間フィルタ素子１１２により拒絶された波長に関連するエネルギーの少なくとも一部が吸収され得る限りにおいて、ある程度制御する。非限定的な一例において、空間フィルタ素子１１２は、空間フィルタ素子１１２により拒絶された波長の吸収により誘発された熱負荷を（例えば、取り付けられたヒートシンクを介して）吸収及び分散できる金属からつくられる。別の非限定的な実施形態において、空間フィルタ素子１１２は、高反射面を有するように構成され、これは、空間フィルタ素子１１２により拒絶された波長のエネルギーの、空間フィルタ素子１１２により吸収される量を最小にするためである。むしろ、このエネルギーは、空間フィルタ素子１１２から反射されて、システム１００内の追加の素子（例えば、エネルギーを吸収及び分散させるように設計されたビームブロック又はバッフル）に向けられる。短波長光源は、光学的性能においては利点をもたらすが、固有の課題をシステム１００の設計に生じることに留意されたい。これらの課題は、光線１０４を許容範囲内の吸収損失で十分に透過又は反射できる材料の利用可能性が制限されていることを含む。また、システム１００内の部品による過度の吸収が、損傷及び光汚染の危険につながる場合があり、これらが、結果としてシステム１００の性能又は寿命を低下させ得ることにも留意されたい。

一実施形態において、光源１０１は、所定の波長セット又は波長範囲の光線１０４（例えば、赤外線放射、可視光放射、ＵＶ放射、ＤＵＶ放射、及び／又はＶＵＶ放射を含むがこれらに限定されない）を発生するように構成されたレーザ持続プラズマ（ＬＳＰ）源を含む。一実施形態において、光源１０１は、プラズマランプ内に維持されたプラズマを介して広帯域光を発生するレーザ持続プラズマ源である。例えば、ＬＳＰベースの光源のプラズマランプはプラズマセル又はプラズマバルブを含み得るが、これらに限定されない。別の実施形態において、光源１０１は、放射源（例えば、限定はしないが、プラズマ放電ランプ）を含む。非限定的な例として、光源１０１は、重水素ランプを含み得るがこれに限定されない。別の実施形態において、光源１０１は２つ以上の光源を含むことができ、これにより、単一の光源で可能であるよりも多数の波長を有する光源１０１を生成できる。

さらなる実施形態において、光源は、１以上の狭帯域光源、例えば、１以上のレーザ光源から構成される。一般的に、光源１０１は、当分野で公知の任意のレーザシステムを含み得る。非限定的な例として、光源１０１は、所定の波長セット又は波長範囲（例えば、赤外線放射、可視光放射、ＵＶ放射、ＤＵＶ放射、及び／又はＶＵＶ放射を含むが、これらに限定されない）を生成するように構成された、当分野で公知の任意のレーザシステムを含み得る。一実施形態において、光源１０１は、連続波（ＣＷ）レーザ光を放射するように構成されたレーザシステムを含み得る。例えば、ポンプ源１０４が、ウェハ検査ツールで使用するために構成された１以上のＣＷ紫外レーザ光源を含むことができ、所望の解像度を得るために、ＵＶ、ＤＵＶ、ＥＵＶ、又はＶＵＶ照射などの短波長光源を有することが望ましい。本明細書において、ＣＷ照射を生成するように構成された光源１０１が限定的ではなく、当分野で公知の任意の光源１０１が本発明の文脈において実施され得ることに留意されたい。別の実施形態において、光源は、時間スケール（ミリ秒、マイクロ秒、ナノ秒、ピコ秒、又はフェムト秒を含むがこれらに限定されない）のパルス長を有するパルスレーザ源であり得る。別の実施形態において、光源１０１は、変調出力を生成するように構成され得る。例えば、光源１０１は、時間的に整形された光線を生成するために、音響光学変調器で又は電気光学変調器を用いて変調され得る。

別の実施形態において、光源１０１は、１以上のエキシマレーザシステムを含み得る。非限定的な例として、光源は、１５７ｎｍのレーザ光を放射するための活性ガスとしてフッ素分子を使用するように構成されたエキシマレーザを含み得る。別の実施形態において、光源１０１は、１以上のダイオードレーザシステムを含み得る。別の実施形態において、光源は、４４５ｎｍで放射するように構成されたダイオードレーザを含み得る。

別の実施形態において、光源１０１は、１以上の周波数変換レーザシステムを含み得る。非限定的な例として、光源１０１は、ベータホウ酸バリウム（ＢＢＯ）結晶と結合されて２２９ｎｍの中心波長を有する光線を生成する、公称中心光線波長４５８ｎｍのガスイオンレーザを含み得る。

別の実施形態において、システム１００は、試料１０７を固定するのに適したステージアセンブリ１０８を含む。ステージアセンブリ１０８は、当分野で公知の任意の試料ステージアーキテクチャを含み得る。例えば、ステージアセンブリ置１０８は、リニアステージ、回転ステージ、又は多軸ステージの任意の組合せを含み得るが、これらに限定されない。また、試料１０７は、ウェハ（限定はしないが、例えば半導体ウェハ）を含み得る。

別の実施形態において、システム１００は、撮像サブシステム１２１を含む。撮像サブシステム１２１は、レンズ１２０、及び、ビームスプリッタ１１０を含み得るが、これらに限定されない。さらに、撮像サブシステム１２１は、波長フィルタリングサブシステム１０２からの光線を１以上の試料１０７に供給するのに適したアパーチャ、フィルタ、ホモジナイザ、偏光子、ビームスプリッタ、及び／又は、ビーム整形素子を含み得るが、これらに限定されない。本明細書において、撮像サブシステム１２１が、波長フィルタリングサブシステム１０２の照射出力に結合され得ること、そしてそれが対物レンズ１０６と協働することに留意されたい。この点に関し、撮像サブシステム１２１は、１以上の試料１０７を、波長フィルタリングサブシステム１０２からの照射出力（例えば、選択された波長を有するＵＶ、ＤＵＶ、ＥＵＶ、又はＶＵＶ光）を用いて検査し、或いは分析し得る。

別の実施形態において、撮像サブシステム１２２は、対物レンズ１０６及び検出器１０９を含む。一実施形態において、対物レンズ１０６は、試料１０７（又は試料１０７上に配置された粒子）の１以上の部分から散乱又は反射された後の光線を収集し得る。対物レンズは、さらに、収集された光線を、収集経路１２３を介して検出器１０９に集束させて、試料１０７の１以上の表面の１以上の部分の画像を形成する。本明細書において、対物レンズ１０６が、検査（例えば、暗視野検査、若しくは明視野検査）又は光計測を行うのに適した、当分野で公知の任意の対物レンズを含み得ることに留意されたい。また、本明細書において、検出器１０９が、１以上の試料１０７から受けた光線の測定に適した、当分野で公知の任意の光検出器を含み得ることに留意されたい。例えば、検出器１０９は、ＣＣＤ検出器、ＴＤＩ検出器などを含み得るが、これらに限定されない。

図３の全体を参照すると、一実施形態において、システム１００は、短波長光線を試料１０７上に導くように構成されている。光源１０１は、第１の波長セット（１９０ｎｍ～４５０ｎｍの範囲）を有する光線を発生するレーザ持続プラズマ源を含む。照射ビーム１０４が、軸外し放物面鏡１０３により集められてコリメートされる。次いで、ビーム１０４は、さらに分散素子１１１（例えばプリズム）に向けられ、素子１１１が空間分散をビーム１０４に導入する。次いで、ビームは、集束素子１１３（例えば、シリンドリカルミラー）に入射し、そして、１以上の開口を有するアパーチャを含むように構成された空間フィルタ素子１１２上に集束される。空間フィルタ素子１１２は、第２の波長セットを通過させるように配置されている。空間フィルタ素子１１２から方向付けられたビーム１０４は、集束素子１１４（例えば、シリンドリカルミラー）により集められてコリメートされ、さらに、分散素子１１５（例えば、プリズム）に向けられる。分散素子１１５は、ビーム１０４から空間分散を除去する。次いで、ビーム１０４は、第２の軸外し放物面鏡により集められて試料１０７に向けられる。

本明細書において、システム１００における素子のいずれも、１以上のコーティング（反射防止コーティング又はスペクトル選択性コーティングを含むが、これらに限定されない）を含むように構成されることに留意されたい。非限定的な例として、スペクトル選択性コーティングを、分散素子１１１及び／又は１１５、集束素子１１３及び／若しくは１１４、並びに／又は、空間フィルタ素子１１２の表面上に配置して、ビーム１０４及び／又は１０５のスペクトル成分をさらに制限し得る。別の実施形態において、反射防止コーティングを、システム１００の非光学素子上に配置してもよく、これは、システム１００全体の迷光を低減するための包囲チャンバを含む。

本明細書において、上述し且つ図１Ａ～図１Ｄに示したようなシステム１００の光学素子のセットは、例示のために提示されたに過ぎず、限定的なものと解釈されるべきでないことに留意されたい。多数の均等な又は追加の光学的構成が、本発明の範囲内で利用され得ることが予測される。非限定的な例として、１以上の光学フィルタを、照射経路又は収集経路のいずれかに沿って、光が波長フィルタリングサブシステム１０２に入射する前に光線をフィルタリングするように、或いは、波長フィルタリングサブシステム１０２の後に光線をフィルタリングするように配置し得る。さらに、１以上の光学フィルタを、照射サブシステム１２２又は収集経路１２３に照射に配置し得る。

図４は、本開示の一実施形態による、フィルタリングされたスペクトル成分を有する光源を用いてを試料を撮像する方法を示すフローチャートである。ステップ４０２にて、第１の波長セットを含む照射ビーム１０４（例えば、電磁スペクトルの赤外線、可視光、ＵＶ、ＤＵＶ、ＥＵＶ及び／又はＶＵＶ部の波長のセット又は波長範囲を有する光線）を発生させる。ステップ４０にて、空間分散が、分散素子１１１を用いてビーム１０４に導入される。ステップ４０６にて、空間分散を有するビーム１０４が空間フィルタ素子１１２に、空間フィルタ素子１１２から方向付けられたビームが第２の波長セット（第１波長セットのサブセット）を含むように向けられる。ステップ４０８にて、空間フィルタ素子１１２から方向付けられたビーム１０４の少なくとも一部が収集される。ステップ４１０にて、空間分散がビーム１０４から除去される。一実施形態において、空間的分散は第２の分散素子１１５により除去され得る。別の実施形態において、空間フィルタ素子１１２が、選択された波長をミラー構成で反射するように、すなわち、最初に分散を生成した素子と同一の分散素子１１１により空間分散が除去され得るように構成される。ステップ４１２にて、１以上の試料が選択された第２の波長セットの少なくとも一部により、対物レンズ１０６に結合された照射経路１２１を介して照射される。ステップ４１４にて、１以上の試料１０７からの照射が集められる。例えば、１以上の試料１０７から散乱又は反射された光が、対物レンズ１０６と検出器１０９上への収集経路１２３との組合せを介して結像され得る。

本明細書に記載された主題が、その他の構成要素内に含まれた、又はそれらに接続された異なる構成要素を示す場合がある。このように示されたアーキテクチャが単に例示的なものであり、実際には、同一機能を達成する多くのその他のアーキテクチャが実現可能であることが理解されよう。概念的には、同一機能を達成するための構成要素のどのような配置も、所望の機能が達成されるように有効に「関連付けられる」。従って、特定の機能を達成するために明細書中で組み合わされた任意の２つの構成要素を、アーキテクチャ又は中間構成要素に関係無く、所望の機能が達成されるように互いに「関連付けられている」とみなし得る。同様に、このように関連付けられた任意の２つの構成要素を、所望の機能を達成するために互いに「接続されている」又は「連結されている」とみなすこともでき、また、このように関連付けられることができる任意の２つの構成要素を、所望の機能を達成するために互いに「連結可能である」とみなすこともできる。連結可能なものの特定の例は、物理的に噛み合い可能な及び／若しくは物理的に相互作用する構成要素、並びに／又は、無線で相互作用可能な及び／若しくは無線で相互作用する構成要素、並びに／又は、論理的に相互作用する及び／若しくは論理的に相互作用可能な構成要素を含むが、これらに限定されない。

本開示及びそれに付随する利点の多くが、上記の説明により理解されるであろう。また、様々な変更が、開示された主題から逸脱することなく、また、その材料の利点の全てを犠牲にすることなく、構成要素の形態、構造、及び配置に対してなされ得ることが明らかであろう。本文に記載された形態は単なる例示であり、このような様々な変更を包含することが、以下の特許請求の範囲の意図である。また、本発明が、添付の請求の範囲により定義されることが理解されよう。

Claims

波長の選択制御を用いる紫外線光源であって、
第１波長セットを含む照射ビームを発生するように構成された光源と、
前記ビーム内に空間分散を導入するように配置された１以上の第１の分散素子を含む、１以上の光学素子の第１のセットと、
１以上の集束素子と、
前記光源に共役な面に配置された空間フィルタ素子とを備え、前記１以上の集束素子が前記ビームのサブビームのセットのそれぞれを前記空間フィルタ素子に集束し、当該空間フィルタ素子が、前記サブビームの少なくとも１つのサブセットを通過させるように構成され、前記空間フィルタ素子から方向付けられた前記サブビームの前記サブセットが第２波長セットに関連し、当該第２波長セットが前記第１波長セットのサブセットであって極端紫外線（ＥＵＶ）、深紫外線（ＤＵＶ）、真空紫外線（ＶＵＶ）の少なくとも１つの波長を含み、
前記空間フィルタ素子は、通過する前記サブビームの少なくとも１つのサブセット以外を反射させる反射面を備え、前記空間フィルタ素子の前記反射面で反射されたエネルギは追加の素子で吸収され、
前記紫外線光源が、さらに、
１以上の光学素子の第２のセットを備え、当該１以上の光学素子の第２のセットが、前記ビームの少なくとも一部を収集するように配置され、当該１以上の光学素子の第２のセットが、空間分散を前記サブビームの前記サブセットを含む前記ビームから除去するように配置された１以上の第２の分散素子を含む、紫外線光源。
前記空間フィルタ素子が、１以上の開口を有するアパーチャを含み、且つ、前記空間フィルタ素子が、前記第２波長セットが前記１以上の開口を通過するように配置されている、請求項１に記載の紫外線光源。
前記空間フィルタ素子が空間光変調器を含む、請求項１に記載の紫外線光源。
前記空間光変調器が変形可能なミラーを含む、請求項３に記載の紫外線光源。
前記光源がレーザ持続プラズマ光源を含む、請求項１に記載の紫外線光源。
前記光源が放射源を含む、請求項１に記載の紫外線光源。
前記第１の光学素子のセット又は前記第２の光学素子のセットの少なくとも一方がシリンドリカルミラーを含む、請求項１に記載の紫外線光源。
前記１以上の第１の分散素子又は前記１以上の第２の分散素子の少なくとも一方が１以上のプリズムを含む、請求項１に記載の紫外線光源。
前記１以上のプリズムが１以上のプリズムアレイを含む、請求項８に記載の紫外線光源。
前記１以上の第１の分散素子又は前記１以上の第２の分散素子の少なくとも一方が１以上の回折格子を含む、請求項１に記載の紫外線光源。
前記１以上の回折格子が、平坦な回折格子又は湾曲した回折格子の少なくとも一方を含む、請求項１０に記載の紫外線光源。
スペクトル的にフィルタリングされた光源を用いた試料の照射のためのシステムであって、
第１波長セットを含む照射ビームを発生するように構成された光源と、
波長フィルタリングサブシステムとを備え、当該波長フィルタリングサブシステムが、
前記ビーム内に空間分散を導入するように配置された１以上の第１の分散素子を含む、１以上の光学素子の第１のセットと、
１以上の集束素子と、
前記光源に共役な面に配置された空間フィルタ素子とを含み、前記１以上の集束素子が前記ビームのサブビームのセットのそれぞれを前記空間フィルタ素子に集束し、当該空間フィルタ素子が、前記サブビームの少なくとも１つのサブセットを通過させるように構成され、前記空間フィルタ素子から方向付けられた前記サブビームの前記サブセットが第２波長セットに関連し、当該第２波長セットが前記第１波長セットのサブセットであってＥＵＶ、ＤＵＶ、ＶＵＶの少なくとも１つの波長を含み、
前記空間フィルタ素子は、通過する前記サブビームの少なくとも１つのサブセット以外を反射させる反射面を備え、前記空間フィルタ素子の前記反射面で反射されたエネルギは追加の素子で吸収され、
前記波長フィルタリングサブシステムが、さらに、
１以上の光学素子の第２のセットを含み、当該１以上の光学素子の第２のセットが、前記ビームの少なくとも一部を収集するように配置され、当該１以上の光学素子の第２のセットが、空間分散を前記サブビームの前記サブセットを含む前記ビームから除去するように配置された１以上の第２の分散素子を含み、前記システムが、さらに、
１以上の試料を固定するための試料ステージと、
前記１以上の試料の少なくとも一部を前記第２波長セットの少なくとも一部により、照射路を介して照射するように構成された照射サブシステムと、
検出器と、
対物レンズとを備え、当該対物レンズが、前記１以上の試料の表面からの照射を集束し、当該集束された照射を、収集経路を介して前記検出器に集束させて、前記１以上の試料の前記表面の少なくとも一部の画像を前記検出器上に形成するように構成されている、システム。
前記空間フィルタ素子が、１以上の開口を有するアパーチャを含み、且つ、前記空間フィルタ素子が、前記第２波長セットが前記１以上の開口を通過するように配置されている、請求項１２に記載のシステム。
前記空間フィルタ素子が空間光変調器を含む、請求項１２に記載のシステム。
前記空間光変調器が変形可能なミラーを含む、請求項１４に記載のシステム。
前記光源がレーザ持続プラズマ光源を含む、請求項１２に記載のシステム。
前記光源が放射源を含む、請求項１２に記載のシステム。
前記第１の光学素子のセット又は前記第２の光学素子のセットの少なくとも一方がシリンドリカルミラーを含む、請求項１２に記載のシステム。
前記１以上の第１の分散素子又は前記１以上の第２の分散素子の少なくとも一方が１以上のプリズムを含む、請求項１２に記載のシステム。
前記１以上のプリズムが１以上のプリズムアレイを含む、請求項１９に記載のシステム。
前記１以上の第１の分散素子又は前記１以上の第２の分散素子の少なくとも一方が１以上の回折格子を含む、請求項１２に記載のシステム。
前記１以上の回折格子が、平坦な回折格子又は湾曲した回折格子の少なくとも一方を含む、請求項２１に記載のシステム。
前検出器がＣＣＤ検出器及びＴＤＩ検出器の少なくとも一方を含む、請求項１２に記載のシステム。
光源を用いて試料を照射するためのシステムであって、
第１波長セットを含む照射ビームを発生するように構成された光源と、
波長フィルタリングサブシステムとを備え、当該波長フィルタリングサブシステムが、
前記ビーム内に空間分散を導入するように配置された１以上の分散素子を含む１以上の光学素子であって１以上の集束素子を含む、１以上の光学素子と、
前記光源に共役な面に配置された空間フィルタ素子とを含み、前記１以上の集束素子が前記ビームのサブビームのセットのそれぞれを前記空間フィルタ素子に集束し、当該空間フィルタ素子が、前記サブビームの少なくとも１つのサブセットを反射させて通過させるように配置され、前記空間フィルタ素子から方向付けられた前記サブビームの前記サブセットが第２波長セットに関連し、当該第２波長セットが前記第１波長セットのサブセットであってＥＵＶ、ＤＵＶ、ＶＵＶの少なくとも１つの波長を含み、前記空間フィルタ素子から方向付けられた前記ビームが、空間分散が前記サブビームの前記サブセットを含む前記ビームから除去されるように前記１以上の光学素子を通ってミラー光路にて伝搬して戻り、
前記空間フィルタ素子は、反射する前記サブビームの少なくとも１つのサブセット以外のエネルギを追加の素子で吸収し、
前記照射システムが、さらに、
１以上の試料を固定するための試料ステージと、
前記１以上の試料の少なくとも一部を、選択された前記第２波長セットの少なくとも一部により照射路を介して照射するように構成された照射サブシステムと、
検出器と、
対物レンズとを備え、当該対物レンズが、前記１以上の試料の表面からの照射を集束し、当該集束された照射を、収集経路を介して前記検出器に集束させて、前記１以上の試料の前記表面の少なくとも一部の画像を前記検出器上に形成するように構成されている、システム。
前記空間フィルタ素子が、１以上の開口を有するアパーチャを含み、且つ、前記空間フィルタ素子が、前記第２波長セットが前記１以上の開口を通過するように配置されている、請求項２４に記載のシステム。
前記空間フィルタ素子が空間光変調器を含む、請求項２４に記載のシステム。
前記空間光変調器が変形可能なミラーを含む、請求項２６に記載のシステム。
前記光源がレーザ持続プラズマを含む、請求項２４に記載のシステム。
前記光源が放射源を含む、請求項２４に記載のシステム。
前記第１の光学素子のセット又は前記第２の光学素子のセットの少なくとも一方がシリンドリカルミラーを含む、請求項２４に記載のシステム。
前記１以上の第１の分散素子又は前記１以上の第２の分散素子の少なくとも一方が１以上のプリズムを含む、請求項２４に記載のシステム。
前記１以上のプリズムが１以上のプリズムアレイを含む、請求項３１に記載のシステム。
前記１以上の第１の分散素子又は前記１以上の第２の分散素子の少なくとも一方が１以上の回折格子を含む、請求項２４に記載のシステム。
前記１以上の回折格子が、平坦な回折格子又は湾曲した回折格子の少なくとも一方を含む、請求項３３に記載のシステム。
前検出器がＣＣＤ検出器及びＴＤＩ検出器の少なくとも一方を含む、請求項２４に記載のシステム。
試料を撮像するための紫外光線を調製するための方法であって、
第１波長セットを含む照射ビームを発生するステップと、
前記ビームに空間分散を導入して前記第１波長セットに関連するサブビームのセットを形成するステップと、
前記サブビームを空間フィルタ素子に集束するステップであり、前記空間フィルタから方向付けられた前記サブビームのサブセットは第２波長セットを含み、前記第２波長セットは前記第１波長セットのサブセットであってＥＵＶ、ＤＵＶ、ＶＵＶの少なくとも１つの波長を含み、前記空間フィルタ素子は、通過する前記サブビームの前記サブセット以外を反射させる反射面を備え、前記空間フィルタ素子の前記反射面で反射されたエネルギは追加の素子で吸収される、ステップと、
前記空間フィルタ素子から方向付けられた、前記サブビームの前記サブセットを含む前記ビームの少なくとも一部を収集するステップと、
前記サブビームの前記サブセットを含む前記ビームから空間分散を除去するステップとを含む、方法。
さらに、
１以上の試料の少なくとも一部を、前記ビームの、前記第２波長セットを含む少なくとも一部を用いて照射するステップと、
前記１以上の試料からの照射を、収集経路を介して集めて、前記１以上の試料の少なくとも一部の画像を形成するステップとを含む、請求項３６に記載の方法。