KR20230133961A - Reflectometer, spectrophotometer, ellipsometer, and polarimeter systems including wavelength modifiers - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 엘립소미터, 편광계, 반사계, 및 분광 광도계 시스템에 관한 것으로, 이는 전자기 방사선의 소스에 의해 제공되는 파장들을 샘플 조사에 사용하기 위한 상이한 파장들로 변환하는 적어도 하나의 파장 수정자를 포함한다. The present invention, an ellipsometer, A polarimeter, reflectometer, and spectrophotometer system comprising at least one wavelength modifier that converts the wavelengths provided by a source of electromagnetic radiation into different wavelengths for use in sample irradiation.
Description
본 발명은 2021.01.29일 제출된 가출원 63/143,187, 및 2021.08.17일 제출된 가출원 63/259,830의 우선권을 청구한다. This invention claims priority of provisional application 63/143,187 filed on January 29, 2021, and provisional application 63/259,830 filed on August 17, 2021.
본 발명은 엘립소미터, 편광계, 반사계, 및 분광 광도계 시스템에 관한 것으로, 전자기 방사선 소스에 제공된 파장을 샘플 조사에 사용하기 위해 및/또는 이의 검출기가 감지할 수 있는 다른 파장으로 변환하는 하나 이상의 파장 수정자를 포함한다.The present invention relates to ellipsometers, polarimeters, reflectometers, and spectrophotometer systems, comprising one or more converting wavelengths provided to a source of electromagnetic radiation into other wavelengths detectable by its detector and/or for use in irradiating a sample. Contains a wavelength modifier.
샘플을 조사하기 위한 전자기 방사선의 사용, 반사계, 분광 광도계, 엘립소미터, 편광계 시스템, 예를 들어 상호 작용하기 위한 전자기 방사선의 직접 빔(반사 및/또는 투과에서) 빔이 검출기에 입사하는 샘플이 주지되어 있다. 감지된 강도(반사계 및 분광 광도계 시스템) 및 편광 상태(엘립소미터 및 편광계 시스템)의 변화는 상기 상호 작용의 결과로 샘플의 속성에 대한 통찰력을 제공한다. 흡수 상수, 프사이(Psi) 및 델타(Delta) 등과 같은 속성은 일반적으로 샘플의 수학적 모델에 대해 축적된 데이터의 수학적 회귀를 수행하여 평가된다.The use of electromagnetic radiation to irradiate samples, including reflectometers, spectrophotometers, ellipsometers, polarimeter systems, for example a direct beam of electromagnetic radiation (in reflection and/or transmission) to interact with a sample with which the beam is incident on a detector. This is well known. Changes in detected intensity (reflectometer and spectrophotometer systems) and polarization state (ellipsometer and polarimeter systems) provide insight into the properties of the sample as a result of these interactions. Properties such as absorption constant, Psi and Delta are usually evaluated by performing mathematical regression of the accumulated data against a mathematical model of the sample.
원하는 파장을 포함하는 전자기 방사선의 소스를 제공하고 그것이 샘플과 상호작용하도록 빔을 지향시킨 다음 검출기에 들어가는 것이 통상적인 관행이었다. 그러나 제공된 파장이 예를 들어 IR 또는 THZ 범위에 있는 경우 이를 감지하려면 특수 검출기 시스템(예: 골레이 셀(Golay Cells) 또는 볼로미터(Bolometers), 등)이 필요하며 IR 및 THZ 파장의 검출기는 예를 들어, 가시 범위 파장을 감지하는 데 적합한 고체 검출기보다 사용하기가 훨씬 어렵다. 본 발명은 이를 인식하고, 예를 들어 IR 또는 THZ 파장을 수신하고 예를 들어 IR 및 THZ 파장으로부터 유도된 가시 범위 파장을 제공하는 파장 수정자를 제공한다. 또한, IR 또는 THZ 파장을 제공하는 시스템을 사용하는 조사자가 시각적 파장을 포함하도록 조사를 쉽게 확장하기를 원할 수도 있다. 이러한 경우 샘플 이전에 파장 수정자를 적용할 수 있다. MIR 범위 파장을 근가시 파장으로 변환하는 현재 사용 가능한 파장 수정자의 예는 덴마크 회사 NLIR에서 생산한다. 따라서 정보 공개에 데이터 시트가 제공된다.It has been common practice to provide a source of electromagnetic radiation containing the desired wavelength and direct the beam so that it interacts with the sample and then enters a detector. However, if a given wavelength is for example in the IR or THZ range, then special detector systems (e.g. Golay Cells or Bolometers, etc.) are needed to detect it, detectors for IR and THZ wavelengths e.g. For example, they are much more difficult to use than solid-state detectors suitable for detecting wavelengths in the visible range. The present invention recognizes this and provides a wavelength modifier that receives, for example, IR or THZ wavelengths and provides visible range wavelengths derived, for example, from the IR and THZ wavelengths. Additionally, investigators using systems that provide IR or THZ wavelengths may wish to easily extend the survey to include visual wavelengths. In these cases, a wavelength modifier can be applied prior to the sample. An example of a currently available wavelength modifier that converts MIR range wavelengths to near-visible wavelengths is produced by the Danish company NLIR. Therefore, a data sheet is provided for information disclosure.
본 발명은 특허성을 위해 엘립소미터, 편광계, 반사계, 및 분광 광도계 시스템에서 파장 수정자의 사용에 초점을 맞추면서도 전자기 방사선의 소스 및 그 검출기와 같은 주제를 부수적으로 고려한다. 상향 변환(Up-Conversion)과 관련하여, 파장 수정자는 분명히 반도체의 표면 상태 속성을 활용한다. 최근 보도 자료에서 UCLA 컴퓨터 및 전기 공학부의 모나 자라히(Mona Jarrahi)는 들어오는 빛에 부딪힐 때 반도체 격자의 전자가 에너지 증가를 경험하여 격자 내에서 점프할 수 있다고 보고하였다. 전기장은 에너지를 더욱 강화한다. 전자가 광자 방출을 통해 에너지를 방출할 때 파장이 상이하다.For patentability purposes, the present invention focuses on the use of wavelength modifiers in ellipsometers, polarimeters, reflectometers, and spectrophotometer systems, while incidentally considering topics such as sources of electromagnetic radiation and their detectors. Regarding up-conversion, the wavelength modifier clearly exploits the surface state properties of the semiconductor. In a recent press release, Mona Jarrahi of UCLA's Department of Computer and Electrical Engineering reported that electrons in a semiconductor lattice experience an increase in energy when struck by incoming light, causing them to jump within the lattice. The electric field further enhances the energy. When electrons release energy through photon emission, the wavelengths are different.
계속해서, 샘플 표면에 대한 빔의 다중 입사각과 가능한 한 많은 파장을 가진 샘플을 조사하는 것이 항상 유익하다. 여기에서 선호되는 것으로 식별된 소스는 없지만(파장 수정자와 함께 사용하기에 적합한 것으로 결정된 경우 제외), 나중의 점은 초연속 레이저(supercontinuum laser)라고 하는 전자기 방사선 빔의 소스를 사용하여 해결할 수 있다. 초연속 소스(Supercontinuum Sources)에 대한 더 많은 통찰력은 Van Derslice의 특허 11/035,729호를 참조하시오. 초연속 레이저 스펙트럼의 형성이 많은 복잡한 비선형 효과의 결과이지만, 초연속체가 생성되는 방식에 의존하지 않고, 초연속체가 생성되고 반사계, 분광 광도계, 엘렙소미터, 또는 편광계와 같이 적용될 수 있다는 것만으로 본 발명과 관련하여 관련될 필요가 없다. 다시, 본 발명은 이러한 샘플 조사 시스템에서 파장 수정자의 사용에 관한 것이다.Continuing, it is always beneficial to irradiate the sample with multiple angles of incidence of the beam on the sample surface and with as many wavelengths as possible. Although no source has been identified as preferred here (except those determined to be suitable for use with wavelength modifiers), the latter point can be addressed using a source of electromagnetic radiation beams called supercontinuum lasers. . For more insight into Supercontinuum Sources, see patent 11/035,729 to Van Derslice. Although the formation of supercontinuum laser spectra is the result of many complex nonlinear effects, it does not depend on the way the supercontinuum is created, simply that the supercontinuum can be created and applied as a reflectometer, spectrophotometer, elepsometer, or polarimeter. It need not be related in connection with the present invention. Again, the present invention relates to the use of wavelength modifiers in such sample irradiation systems.
엘립소미터, 편광계, 반사계, 및 분광 광도계 시스템에 파장 수정자를 적용하기 위한 특허 검색은 아무 것도 찾지 못했다. 그러나, 가까이 관련된 영역에서 특허들을 찾을 수 있었으며, 여기에 개시된다. 예를 들어:A patent search for applying wavelength modifiers to ellipsometer, polarimeter, reflectometer, and spectrophotometer systems found nothing. However, patents were found in closely related areas and are disclosed herein. for example:
특허 No. 8,422,519 (Knight et al.); Patent No. 8,422,519 (Knight et al.);
특허 No. 8,718,104 (Clowes et al.); Patent No. 8,718,104 (Clowes et al.);
출원 공개 No. 2014/0233091 (Clowes et al.); Application Publication No. 2014/0233091 (Clowes et al.);
특허 No. 7,345,762 (Liphardt et al.); Patent No. 7,345,762 (Liphardt et al.);
특허 No. 6,104,488 (LeVan); Patent No. 6,104,488 (LeVan);
가 개시되어 있다. 컴퓨터 서치에서 추가적인 특허 참고문헌들이 발견되었으며: is disclosed. A computer search found additional patent references:
(초연속 레이저 및 엘립소미터)에 대한 서치로, 5개의 특허 Nos. 9,080,971, 8,873,054, 8,441,639, 8,031,337 및 7,570,358, 및 6개의 출원 공개 No. 2015/0323316, 2015/0036142, 2013/0222795, 2011/0069312, 2009/0262366 및 2008/0239265가 제공되며; 및 In a search for (supercontinuous laser and ellipsometer), 5 patents Nos. 9,080,971, 8,873,054, 8,441,639, 8,031,337 and 7,570,358, and 6 application publication nos. 2015/0323316, 2015/0036142, 2013/0222795, 2011/0069312, 2009/0262366, and 2008/0239265 are provided; and
(초연속 & 레이저 및 엘립소미터 및 반점)에 대한 서치로, 특허는 제공되지 않고, 4개의 출원 공개 Nos. 2015/0058813, 2015/0046121, 2015/0046118 and 2015/0330770 만이 제공되었다. In the search for (supercontinuum & laser and ellipsometer & spot), no patents were provided, but 4 applications were published, Nos. Only 2015/0058813, 2015/0046121, 2015/0046118 and 2015/0330770 were provided.
또한, 반점 감소과 관련된 알려진 특허 및 출원 공개들은 다음과 같다: 6,895,149 (Jacob et al.); 7,522,331 (Lapchuk et al.); US 2013/0027673 (Moussa); US 2006/0238743 (Lizotte et al.) 및 US 2013/0010365 (Curtis).Additionally, known patent and application publications related to spot reduction include: 6,895,149 (Jacob et al.); 7,522,331 (Lapchuk et al.); US 2013/0027673 (Moussa); US 2006/0238743 (Lizotte et al.) and US 2013/0010365 (Curtis).
또한, 특허 출원 14/757,280의 심사 중, 심사관은 다음 문헌을 발견하였다:Additionally, during examination of patent application 14/757,280, the examiner discovered the following documents:
US2012/0057158(Hilfiker et al.); US2012/0057158 (Hilfiker et al.);
US2013/0026368(Herzinger); US2013/0026368 (Herzinger);
US2013/0304408(Pandev); US2013/0304408 (Pandev);
US2015/0219497(Johs); US2015/0219497(Johs);
US2009/0267003(Moriva et al.); US2009/0267003 (Moriva et al.);
US2014/0304963(Grejeda); US2014/0304963 (Grejeda);
US2013/0063700(Yamaguchi et al.). US2013/0063700 (Yamaguchi et al.).
또한 제목이 "2차원 전하 결합 다이오드 어레이 검출기와 함께 다중 격자를 사용하는 새로운 분광기(A New Spectrometer Using the Multiple Gratings With A Two-Dimensional Charge-Coupled Diode Array Detector)"(과학 기구의 리뷰(Review of Scientific Instruments), 한(Han) 등, 제 74 권, 제 6 호, 2003년 6월)인 논문은 3개의 파장 범위를 생성하기 위해 3개의 측면으로 적층된 하위 격자로 구성된 특수 격자에 대해 설명한다.Also titled "A New Spectrometer Using the Multiple Gratings With A Two-Dimensional Charge-Coupled Diode Array Detector" (Review of Scientific The paper, Instruments, Han et al., Volume 74, Issue 6, June 2003, describes a special grating consisting of three laterally stacked sub-gratings to generate three wavelength ranges.
파장 수정자가 샘플 조사 시스템의 단계 이후에 소스에 의해 제공된 파장을 샘플과의 상호작용 후에 검출기가 검출할 수 있는 파장으로 변경하기 위해 적용될 수 있음을 이해해야 한다. 또한 샘플 조사에 사용되는 파장을 이동시키기 위해 샘플 조사 시스템의 스테이지 앞에 파장 수정자가 배치될 수 있음을 이해해야 한다. 후자의 효과는 예를 들어 IR 및 THZ 시스템의 범위를 가시 범위로 확장하는 데 사용할 수 있다.It should be understood that a wavelength modifier may be applied after a step in the sample irradiation system to change the wavelength provided by the source to a wavelength that can be detected by the detector after interaction with the sample. It should also be understood that a wavelength modifier may be placed in front of the stage of the sample irradiation system to shift the wavelength used to irradiate the sample. The latter effect can be used, for example, to extend the range of IR and THZ systems into the visible range.
공지된 선행 기술의 관점에서도 시스템 스테이지의 검출기 측 또는 소스 측에서 엘립소미터, 편광계, 반사계, 및 분광 광도계 샘플 조사 시스템에서 파장 수정자를 사용하여 제공되는 이점에 대한 필요성이 남아 있다.Even in view of the known prior art, there remains a need for the advantages provided by the use of wavelength modifiers in ellipsometer, polarimeter, reflectometer, and spectrophotometer sample investigation systems, either on the detector side or the source side of the system stage.
우선, 공동 계류 중인 출원 제 16/602,088호에서와 같이, 본 발명의 샘플 조사 시스템 및 사용 방법이 적어도 세 가지 다른 하위 발명 영역으로 이루어지고 이의 다양한 조합으로부터 파생되며, 이는:First, as in co-pending application Ser. No. 16/602,088, the sample interrogation system and method of use of the present invention consists of and derives from various combinations of at least three different sub-inventive areas, which are:
다양한 범위의 전자기 방사선 파장에서 사용하도록 최적화될 수 있는 조합으로 검출기 시스템의 적용; Application of detector systems in combinations that can be optimized for use in a wide range of electromagnetic radiation wavelengths;
확장된 파장 범위에 걸쳐 전자기 방사선의 다른 소스와 조합하여 적어도 400 내지 4400nm의 파장 범위에 걸쳐 간섭성 전자기 방사선 빔을 제공하기 위한 초연속 레이저의 사용; 및 the use of a supercontinuum laser to provide a beam of coherent electromagnetic radiation over a wavelength range of at least 400 to 4400 nm in combination with other sources of electromagnetic radiation over an extended wavelength range; and
엘립소미터, 반사계, 분광 광도계, 및 이와 유사한 시스템에서 초연속 레이저 출력에서 파생된 전자기 방사선 빔에서보다 일관된 강도 대 위치를 효과적으로 제공하기 위해 초연속 레이저 소스가 있는 반점 감소기의 적용이다. The application of a speckle reducer with a supercontinuum laser source to effectively provide more consistent intensity versus position in the electromagnetic radiation beam derived from the supercontinuity laser output in ellipsometers, reflectometers, spectrophotometers, and similar systems.
그러나 현재 개시된 발명은 추가 하위 발명 영역으로 추가로 구성되고, 상기 하위 발명 영역은 즉:However, the presently disclosed invention further consists of further sub-inventive areas, said sub-inventive areas namely:
가장 중요하게는, 예를 들어 고체 검출기 요소가 감지할 수 없는 상대적으로 더 긴 파장의 전자기 방사선(예: 적외선(IR) 및 테라헤르츠(THZ) 범위)를 수신하는 파장 수정자의 적용 및 예를 들어, 고체 상태(또는 다른 유형) 검출기 요소가 검출할 수 있는 상대적으로 더 짧은 파장 전자기 방사선 제공으로부터 추가로 구성된다. Most importantly, the application of wavelength modifiers to receive relatively longer wavelengths of electromagnetic radiation (e.g. in the infrared (IR) and terahertz (THZ) range) that solid-state detector elements cannot detect, and e.g. , a solid-state (or other type) detector element is further configured to provide relatively shorter wavelength electromagnetic radiation that can be detected.
골레이 셀, 볼로미터, 마이크로-볼로미터, 열전쌍, 광전도성 물질; 광전도성 물질; 중수소화 트리글리신 설페이트(DTGS); HgCdTe(MCT); LiTaO3; PbSe; PbS; 및 InSb 등의 검출기와 같이 상대적으로 짧은 파장의 전자기 방사선을 수신하는 파장 수정자의 적용이 검출할 수 있는 상대적으로 더 긴 파장의 전자기 방사선을 검출하고 제공하는 데 문제가 있다. Golay cells, bolometers, micro-bolometers, thermocouples, photoconductive materials; photoconductive material; deuterated triglycine sulfate (DTGS); HgCdTe(MCT); LiTaO3; PbSe; PbS; and InSb detectors that receive relatively short wavelength electromagnetic radiation have problems detecting and providing relatively longer wavelength electromagnetic radiation that can be detected.
추가 하위 발명 영역은 다음과 같다:Additional sub-inventive areas include:
약 18000 nm 까지의 파장을 제공하는 초연속 레이저 소스의 적용; Application of supercontinuum laser sources providing wavelengths up to approximately 18000 nm;
본 발명의 샘플 조사 시스템이 사용될 수 있는 파장 범위를 확장하기 위해 초연속 레이저와 결합하거나 이를 대체하는 추가 유형의 전자기 방사선 소스 적용(예: 네른스트 글로어(Nernst Glower) 및 글로바(Globar) 및 각각 14000 nm와 50000 nm 사이 까지의 파장 또는 DTHS를 포함하는 기타 가능한 소스, 레이저 안정화 아크 램프, Hg 아크 램프, 고정 또는 가변 양자 캐스케이드 레이저, QTH 및 Xe 램프, 레이저 안정화 아크 램프, 기타 레이저 구동 소스를 제공할 수 있는 기타 소스), Application of additional types of electromagnetic radiation sources in combination with or replacing supercontinuum lasers to extend the wavelength range over which the sample irradiation system of the present invention can be used (e.g. Nernst Glower and Globar, respectively) Provides wavelengths up to between 14000 nm and 50000 nm or other possible sources including DTHS, laser stabilized arc lamps, Hg arc lamps, fixed or tunable quantum cascade lasers, QTH and other sources that can),
엘립소미터, 반사계, 분광 광도계, 및 이와 유사한 시스템에서의 적용의 맥락에서 이전에 개시되지 않은 것으로 생각되는 Michelson 간섭계와 결합하여 푸리에 변환 적외선 소스에 초연속 레이저의 적용; Application of a supercontinuum laser to a Fourier transform infrared source in combination with a Michelson interferometer, believed not previously disclosed in the context of applications in ellipsometers, reflectometers, spectrophotometers, and similar systems;
본 발명의 하위 범주는 다양한 조합으로 새롭고, 신규하고 자명하지 않은 샘플 조사 시스템을 제공하고 새롭고 자명하지 않으며 유용한 사용 방법을 가능하게 하는 것으로 믿어진다.It is believed that subcategories of the present invention provide novel, non-obvious sample interrogation systems in various combinations and enable new, non-obvious and useful methods of use.
본 출원에서 청구된 본 발명은, 전자기 방사선으로 조사 샘플에 사용하기 위해: The invention claimed in this application is for use in irradiating samples with electromagnetic radiation:
엘립소미터(ellipsometer); ellipsometer;
편광계; polarimeter;
반사계; 및 reflectometer; and
분광 광도계; spectrophotometer;
로 구성된 그룹에서 선택되는 샘플 조사 시스템에 집중하며;It focuses on a sample survey system selected from a group consisting of;
상기 시스템은: The system:
전자기 소스(LS); electromagnetic source (LS);
샘플을 지지하는 스테이지(STG); 및 Stage supporting the sample (STG); and
검출기 요소(DE's)를 포함하는 검출기(PA);를 포함한다. a detector (PA) comprising detector elements (DE's);
중요한 일 실시예에서, 상기 시스템 소스(LS)는 IR 및 THZ 범위의 장파장 전자기 방사선을 제공하고, 상기 검출기는 상기 IR 및 THZ 파장을 검출할 수 없는 고체 상태 요소(DE's)를 포함한다. 그러나, 상기 시스템은 상기 검출기(PA) 앞에 상기 검출기(PA)의 범위 외측의 파장의 전자기 방사선을 수용하기 위한 적어도 하나의 파장 수정자(WM)의 존재에 의해, 검출기 요소(DE's)가 검출할 수 있고 상기 검출기 요소(DE's)가 검출할 수 있는 파장의 위에 출력 전자기 방사선을 제공하는 것을 특징으로 한다.In one important embodiment, the system source (LS) provides long-wavelength electromagnetic radiation in the IR and THZ range, and the detector comprises solid state elements (DE's) that are unable to detect the IR and THZ wavelengths. However, the system allows the detector elements (DE's) to detect by the presence of at least one wavelength modifier (WM) in front of the detector (PA) for receiving electromagnetic radiation of wavelengths outside the range of the detector (PA). and characterized in that the detector elements (DE's) provide output electromagnetic radiation above a detectable wavelength.
상기 시스템은 상기 스테이지(STG) 전후에 각각 편광 상태 발생기(PSG) 및 편광 상태 분석기(PSA) 구성요소를 더 포함할 수 있고, 이때 시스템은 엘립소미터이다.The system may further include polarization state generator (PSG) and polarization state analyzer (PSA) components respectively before and after the stage (STG), where the system is an ellipsometer.
상기 시스템은 적어도 하나의 파장 수정자(WM)가 IR 및 THZ 범위의 파장을 포함하는 전자기 방사선을 수용하고 가시 파장 범위의 파장을 갖는 전자기 방사선을 출력하는 것을 제공할 수 있다.The system may provide that at least one wavelength modifier (WM) receives electromagnetic radiation comprising wavelengths in the IR and THZ ranges and outputs electromagnetic radiation having wavelengths in the visible wavelength range.
상기 시스템은 적어도 하나의 파장 수정자(WM)가 원적외선(far-IR) 범위의 파장을 포함하는 전자기 방사선을 수용하고 가시 파장 범위의 파장을 갖는 전자기 방사선을 출력하는 것을 제공할 수 있다.The system can provide that at least one wavelength modifier (WM) receives electromagnetic radiation comprising a wavelength in the far-infrared (far-IR) range and outputs electromagnetic radiation having a wavelength in the visible wavelength range.
상기 시스템은 적어도 하나의 파장 수정자(WM)가 중적외선(mid-IR) 범위의 파장을 포함하는 전자기 방사선을 수용하고 가시 파장 범위의 파장을 갖는 전자기 방사선을 출력하는 것을 제공할 수 있다.The system may provide that at least one wavelength modifier (WM) receives electromagnetic radiation comprising a wavelength in the mid-IR range and outputs electromagnetic radiation having a wavelength in the visible wavelength range.
상기 시스템은 적어도 하나의 파장 수정자(WM)가 near-IR 범위의 파장을 포함하는 전자기 방사선을 수용하고 가시 파장 범위의 파장을 갖는 전자기 방사선을 출력하는 것을 제공할 수 있다.The system can provide that at least one wavelength modifier (WM) receives electromagnetic radiation comprising a wavelength in the near-IR range and outputs electromagnetic radiation having a wavelength in the visible wavelength range.
상기 시스템은 다중 요소(DE's) 검출기(PA)에 제시하기 위해 상이한 파장을 공간적으로 분리하기 위해 상기 스테이지와 검출기 사이에 분산 광학계(DO)를 더 포함할 수 있다.The system may further include dispersive optics (DO) between the stage and the detector to spatially separate different wavelengths for presentation to multiple element (DE's) detectors (PA).
상기 파장 수정자는:The wavelength modifiers are:
상기 소스(LS)와 상기 스테이지(STG) 사이; between the source (LS) and the stage (STG);
상기 스테이지(STG)와 상기 분산 광학계(DO) 사이; Between the stage (STG) and the distributed optical system (DO);
상기 분산 광학계(DO)와 상기 검출기(PA) 사이;로 구성된 군으로부터의 선택되는 사이에 배치될 수 있다. It may be arranged between the distributed optical system (DO) and the detector (PA) selected from the group consisting of.
본 발명은 또한, 전자기 방사선으로 조사 샘플에 사용하기 위해: The invention also provides for use in irradiating samples with electromagnetic radiation:
엘립소미터; ellipsometer;
편광계; polarimeter;
반사계; 및 reflectometer; and
분광 광도계; spectrophotometer;
로 구성된 그룹에서 선택되는 샘플 조사 시스템이며;It is a sample survey system selected from a group consisting of;
상기 시스템은: The system:
전자기 소스(LS); electromagnetic source (LS);
샘플을 지지하는 스테이지(STG); 및 Stage supporting the sample (STG); and
검출기(PA);를 포함한다. Includes a detector (PA).
상기 시스템 소스(LS)는 상기 검출기 요소(DE's)가 검출할 수 있는 것보다 길거나 짧은 파장 범위의 전자기 방사선을 제공하고; 상기 시스템은 상기 검출기(PA) 앞에, 상기 검출기(PA)의 범위 외측의 파장의 전자기 방사선을 수용하기 위한 적어도 하나의 파장 수정자(WM)의 존재에 의해 상기 상태 요소(DE's)가 검출할 수 있고 상기 고체 상태 요소(DE'S)가 검출할 수 있는 파장을 기초로 하여 출력 전자기 방사선을 제공하는 것을 특징으로 한다.The system source (LS) provides electromagnetic radiation in a wavelength range longer or shorter than what the detector elements (DE's) can detect; The system allows the state elements (DE's) to be detected by the presence of at least one wavelength modifier (WM) in front of the detector (PA) for receiving electromagnetic radiation of wavelengths outside the range of the detector (PA). and the solid state element (DE'S) provides output electromagnetic radiation based on a detectable wavelength.
상기 시스템은, 소스(LS)가:The system has a source (LS):
자외선; UV-rays;
가시선(visual); line of sight;
원적외선; Far infrared rays;
중적외선; mid-infrared;
테라헤르츠; terahertz;
로부터 선택된 범위의 파장을 구비한 전자기 방사선을 제공하고, providing electromagnetic radiation having a wavelength range selected from
상기 검출기가,The detector,
자외선; UV-rays;
가시선; line of sight;
원적외선; Far infrared rays;
중적외선; mid-infrared;
테라헤르츠; terahertz;
로부터 선택된 범위의 파장을 검출하도록 하며, To detect a wavelength in a selected range from
여기서, 상기 선택된 검출 파장 범위는 상기 소스(LS)에 의해 제공되는 파장 범위와 상이하다.Here, the selected detection wavelength range is different from the wavelength range provided by the source LS.
상기 시스템은, 소스가:The system has sources:
원적외선; Far infrared rays;
중적외선; mid-infrared;
근적외선; 및 near infrared; and
테라헤르츠; terahertz;
로부터 선택된 범위의 파장을 제공하고;providing a range of wavelengths selected from;
파장 수정자는:The wavelength modifiers are:
자외선; 및 UV-rays; and
가시선; line of sight;
로 이루어지는 군으로부터 선택된 범위의 파장을 제공한다.Provides a wavelength in a range selected from the group consisting of.
본 발명은 또한 다음의 단계들을 포함하는 샘플 조사 방법이다:The present invention is also a sample investigation method comprising the following steps:
a) 전자기 방사선으로 조사 샘플에 사용하기 위해, a) For use in irradiating samples with electromagnetic radiation,
엘립소미터, ellipsometer,
편광계; polarimeter;
반사계; 및 reflectometer; and
분광 광도계; spectrophotometer;
를 제공하는 단계를 포함하며, It includes the step of providing,
상기 시스템은: The system:
전자기 소스(LS); electromagnetic source (LS);
샘플을 지지하는 스테이지(STG); 및 Stage supporting the sample (STG); and
검출기 요소(DE's)를 포함하는 검출기(PA);를 포함하고, Detector (PA) comprising detector elements (DE's);
상기 시스템 소스(LS)는 상기 검출기 요소(DE's)가 검출할 수 있는 것보다 길거나 짧은 파장 범위의 전자기 방사선을 제공하고; 상기 시스템은 상기 검출기(PA) 이전에, 상기 검출기(PA)의 범위 밖의 파장의 전자기 방사선을 수용하기 위한 적어도 하나의 파장 수정자(WM)의 존재에 의해, 상기 상태 요소(DE's)가 검출할 수 있고, 상기 고체 상태 요소(DE's)가 검출할 수 있는 파장에 기초하여 출력 전자기 방사선을 제공하는 것을 특징으로 한다. The system source (LS) provides electromagnetic radiation in a wavelength range longer or shorter than what the detector elements (DE's) can detect; The system is such that the state elements (DE's) can be detected by the presence of at least one wavelength modifier (WM) before the detector (PA) to accommodate electromagnetic radiation of wavelengths outside the range of the detector (PA). and wherein the solid state elements (DE's) provide output electromagnetic radiation based on a detectable wavelength.
상기 방법은 다음의 단계들이 이어진다:The method is followed by the following steps:
b) 조사할 샘플을 상기 스테이지(STG)에 배치하는 단계; b) placing the sample to be examined on the stage (STG);
c) 상기 소스(LS)가 상기 검출기 요소(DE's)가 검출할 수 없는 파장을 포함하는 전자기 방사선을 제공하고 상기 전자기 방사선의 빔을 상기 샘플을 향하도록 하는 단계; c) the source (LS) providing electromagnetic radiation comprising a wavelength that the detector elements (DE's) cannot detect and directing a beam of electromagnetic radiation at the sample;
d) 상기 파장 수정자가 상기 소스(LS)에 의해 제공되는 상기 샘플로부터 전자기 방사선 파장을 수신하고, 상기 검출기 요소(DE)가 검출할 수 있는 파장으로 수정하도록 하는 단계; d) causing the wavelength modifier to receive electromagnetic radiation wavelengths from the sample provided by the source LS and modify them into a wavelength detectable by the detector element DE;
e) 상기 검출기 요소가 수정된 전자기 방사선을 검출하고 출력 데이터를 제공하도록 하는 단계; e) causing the detector element to detect modified electromagnetic radiation and provide output data;
f) 샘플 특성을 결정하기 위해 상기 출력 데이터를 분석하는 단계. f) analyzing the output data to determine sample characteristics.
상기 방법은 상기 시스템이 상이한 전자기 파장을 공간적으로 분리하는 분산 광학계(DO)를 더 포함하는 것을 제공할 수 있다.The method may provide that the system further includes distributed optics (DO) that spatially separates different electromagnetic wavelengths.
상기 파장 수정자(WM)는 상기 소스(LS)와 상기 스테이지 사이, 또는 상기 스테이지(STG)와 상기 분산 광학계(DO) 사이, 또는 상기 분산 광학계(DO)와 상기 검출기(PA) 사이에 위치될 수 있다.The wavelength modifier (WM) may be located between the source (LS) and the stage, or between the stage (STG) and the distributed optics (DO), or between the distributed optics (DO) and the detector (PA). You can.
소스에 의해 제공되는 상이한 파장들의 전자기 방사선으로 샘플을 조사하는 다른 방법은 다음의 단계들을 포함한다:Another method of irradiating a sample with different wavelengths of electromagnetic radiation provided by a source includes the following steps:
a) 전자기 방사선으로 조사 샘플에 사용하기 위해, a) For use in irradiating samples with electromagnetic radiation,
엘립소미터, ellipsometer,
편광계; polarimeter;
반사계; 및 reflectometer; and
분광 광도계; spectrophotometer;
를 제공하는 단계를 포함하며, It includes the step of providing,
상기 시스템은: The system:
전자기 소스(LS); electromagnetic source (LS);
샘플을 지지하는 스테이지(STG); 및 Stage supporting the sample (STG); and
검출기 요소(DE's)를 포함하는 검출기(PA);를 포함하고, Detector (PA) comprising detector elements (DE's);
상기 시스템 소스(LS)는 상기 검출기 요소(DE's)가 검출할 수 있는 것보다 길거나 짧은 파장 범위의 전자기 방사선을 제공한다. The system source LS provides electromagnetic radiation in a wavelength range longer or shorter than what the detector elements DE's can detect.
상기 시스템은 상기 단계(STG) 이전에 파장 수정자(WM)의 존재를 특징으로 한다.The system is characterized by the presence of a wavelength modifier (WM) before the step (STG).
상기 방법은 다음의 단계들이 이어진다:The method is followed by the following steps:
b) 조사할 샘플을 상기 스테이지(STG)에 배치하는 단계; b) placing the sample to be examined on the stage (STG);
c) 상기 소스(LS)가 전자기 방사선을 제공하고 상기 전자기 방사선의 빔을 상기 샘플을 향하도록 하는 단계; c) the source LS providing electromagnetic radiation and directing a beam of electromagnetic radiation toward the sample;
d) 상기 파장 수정자(WM)가 상기 소스(LS)에 의해 제공되는 제 1 범위의 전자기 방사선 파장을 수신하고, 수정된 범위의 파장을 방출하는 단계; d) said wavelength modifier (WM) receiving a first range of electromagnetic radiation wavelengths provided by said source (LS) and emitting a modified range of wavelengths;
e) 상기 검출기 요소(DE's)가 상기 샘플(MS)과 상호작용한 후에 수정된 전자기 방사선 파장을 검출하는 단계; e) detecting modified electromagnetic radiation wavelengths after the detector elements (DE's) interact with the sample (MS);
f) 샘플 특성을 결정하기 위해 상기 출력 데이터를 분석하는 단계. f) analyzing the output data to determine sample characteristics.
상기 방법은 단계 c)와 d) 사이에 상기 샘플(MS)로부터의 파장을 검출할 수 있는 상기 검출기(PA)의 범위 검출기 요소에 배치하도록 상기 스테이지(STG)와 상기 검출기(PA) 사이에 제 2 파장 수정자(WM)를 배치하는 단계(c')를 더 포함할 수 있다.The method provides an arrangement between the stage (STG) and the detector (PA) to place a detector element in the range of the detector (PA) capable of detecting the wavelength from the sample (MS) between steps c) and d). A step (c') of placing a two-wavelength modifier (WM) may be further included.
여기에서 청구된 주요 발명(샘플 조사 시스템 내의 지점에서 전자기파의 파장을 변경하기 위한 파장 수정자(WM)의 사용)을 고려하여, 원하는 파장의 전자기 방사선을 제공하기 위해 본 발명에서 임의의 전자기 방사선 소스를 사용할 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, UV 영역의 Ar, Xe 및 He 방전 램프와 같은 연속 소스, 가시 영역의 텅스텐 필라멘트 램프, 적외선 범위의 흑체 방열기, 네른스트 및 글로바 소스가 적용될 수 있다. UV 및 가시광선 범위의 Hg 및 Na 램프와 같은 라인 소스 및 가시광선 및 IR 범위의 레이저도 적용할 수 있지만 이점은 초연속 레이저에서 나오는 전자기 방사선 빔의 강도가 다음과 같다는 사실에서 파생될 수 있다. 일반적으로 엘립소메트릭 및 유사 적용 분야에서 일반적으로 사용되는 다른 전자기 방사선 소스의 경우보다 더 넓은 범위의 파장에서 훨씬 더 높다. 본 발명의 검출기 시스템은 특정 범위의 파장(파장 수정자에 의해 생성된 수정된 파장 포함 - 일반적으로 더 긴 파장에서 더 짧은 파장으로, 그러나 더 짧은 파장에서 더 긴 파장으로 될 수 있음)에서 전자기 방사선의 최적화된 탐지를 제공할 수 있기 때문에, 본 발명은 사용자가 전자기 방사선의 다른 소스 및 검출기로 시스템을 재구성할 필요 없이 넓은 범위의 파장에 걸쳐 샘플을 편리하게 조사할 수 있도록 하는 형태의 유용성을 제공한다. 그러나, 다른 공지된 소스는 현재 초연속 레이저에 의해 생성될 수 있는 것보다 더 긴 파장을 제공하지만 미래에 개선된 초연속 레이저에 의해 확실히 생성될 것이므로, 본 발명은 또한 개선된 초연속 레이저를 사용할 수 있을 때까지 더 긴//짧은 파장에서 샘플 조사를 가능하게 하는 데 필요한 경우 이의 사용을 포함한다. 약 5년 전 약 400 내지 2500 nm로부터의 파장 범위의 증가, 현재 사용 가능한 초연속 레이저는 적어도 4400 nm까지의 파장을 제공한다. 예를 들어 NP 포토닉스 스펙트라크롬(NP Photonics SpectraChrome) 1000 Mid-IR 초연속 레이저. 파장의 강도가 가장 긴 파장에서 떨어지지만, 약 18000 nm 까지의 파장을 제공하는 초연속 레이저를 사용할 수 있다는 점에 유의한다. IPG 포토닉스(CLPF-2500-SC IDFG 시리즈)의 소스는 예를 들어 18마이크론까지의 플롯을 보여준다. 그러나 그러한 많은 소스는 최대 약 5000 nm까지만 확장된다. 본 발명은 임의의 그러한 가능한 초연속 레이저 파장 범위를 포함하는 것으로 간주되어야 한다.In view of the main invention claimed herein (the use of a wavelength modifier (WM) to change the wavelength of an electromagnetic wave at a point within a sample irradiation system), any electromagnetic radiation source in the present invention can be used to provide electromagnetic radiation of a desired wavelength. You must understand that you can use . For example, continuous sources such as Ar, Line sources such as Hg and Na lamps in the UV and visible ranges and lasers in the visible and IR ranges are also applicable, but the advantage can be derived from the fact that the intensity of the electromagnetic radiation beam from supercontinuum lasers is: It is generally much higher over a wider range of wavelengths than is the case for other electromagnetic radiation sources commonly used in ellipsometric and similar applications. The detector system of the present invention is capable of providing electromagnetic radiation at a certain range of wavelengths (including modified wavelengths produced by wavelength modifiers - typically longer to shorter wavelengths, but can be from shorter to longer wavelengths). By being able to provide optimized detection of do. However, since other known sources provide longer wavelengths than can currently be produced by supercontinuum lasers, but will certainly be produced by improved supercontinuum lasers in the future, the present invention also provides for the use of improved supercontinuity lasers. This includes its use when necessary to enable sample irradiation at longer//shorter wavelengths until possible. An increase in wavelength range from about 400 to 2500 nm about 5 years ago, currently available supercontinuum lasers provide wavelengths up to at least 4400 nm. For example, the NP Photonics SpectraChrome 1000 Mid-IR supercontinuum laser. Note that supercontinuum lasers can be used that provide wavelengths up to about 18000 nm, although the intensity of the wavelengths drops off at the longest wavelengths. The source from IPG Photonics (CLPF-2500-SC IDFG series) shows plots down to 18 microns, for example. However, many such sources only extend up to about 5000 nm. The present invention should be considered to cover any such possible supercontinuum laser wavelength range.
샘플 조사 시스템(SAMPLE INVESTIGATION SYSTEMS)SAMPLE INVESTIGATION SYSTEMS
전술한 내용을 염두에 두고, 본 발명은 먼저: With the foregoing in mind, the present invention first:
반사계; reflectometer;
분광 광도계; spectrophotometer;
엘립소미터; 및 ellipsometer; and
편광계; polarimeter;
로 이루어지는 군으로부터 선택된 샘플 조사 시스템으로 설명될 수 있으며, It can be described as a sample survey system selected from the group consisting of,
상기 샘플 조사 시스템은;The sample investigation system includes;
a) 전자기 방사선의 분광 빔의 소스; a) a source of a spectral beam of electromagnetic radiation;
b) 샘플을 지지하는 단계; 및 b) supporting the sample; and
c) 단일 샘플에서 제공되는 전자기 방사선을 모니터링하기 위한 검출기 시스템;을 포함한다. c) a detector system for monitoring electromagnetic radiation provided by a single sample.
상기 시스템은 다음과 같은 점에서 구별된다: The above systems are distinguished in the following respects:
전자기 방사선의 분광 빔의 소스는 400 내지 적어도 4400 nm를 포함하는 범위 내에서 전자기 방사선 파장의 고강도, 고도로 지향성인 간섭성 스펙트럼(coherent spectrum)을 제공하는 초연속 레이저이며, 이는 광범위한 스펙트럼 확장을 유발하는 펄스 레이저 및 비선형 프로세스의 상호 작용으로부터 초래되고;The source of the spectral beam of electromagnetic radiation is a supercontinuum laser that provides a high intensity, highly directional coherent spectrum of electromagnetic radiation wavelengths in the range covering 400 to at least 4400 nm, which results in a wide spectral broadening. Resulting from the interaction of pulsed lasers and nonlinear processes;
상기 샘플 조사 시스템은 1차 선택 군으로부터 적어도 하나의 선택을 특징으로 하며, 상기 1차 선택 군은:The sampling system is characterized by at least one selection from a primary selection group, the primary selection group being:
1차 선택 군(PRIMARY SELECTION GROUP)PRIMARY SELECTION GROUP
사용시, 전자기 방사선의 분광 빔의 소스는 그에 의해 제공된 빔을 샘플을 지지하기 위해 상기 스테이지에 배치된 샘플에 비스듬히 지향하지만, 상기 순서로, 빔 스플리터와 대물 렌즈의 조합을 통과하는 상기 빔을 포함하지 않으며, In use, a source of a spectroscopic beam of electromagnetic radiation directs the beam provided by it at an angle to a sample placed on the stage to support the sample, but does not include the beam passing through a combination of a beam splitter and an objective lens, in that order. and
사용시, 전자기 방사선의 조명 빔에 의해 발생하는 형광은 검사 대상 물체에서 방출된 방사선을 공간적으로 분해하는 검출기 및 조명 수단과 검사 대상 물체 사이의 조명 빔 경로에 의해 감지되지 않으며, 상기 검사 대상물과 검출기 사이의 검출 빔 경로는 조명 빔 경로를 가로질러 연장되는 조명 방사선의 광 시트를 생성하도록 설계된 조명 광학계를 포함하지 않으며, 검출 빔 경로의 축선은 광 시트와 검사 대상 물체의 단면 평면에 실질적으로 수직으로 배향되고, 조명 수단과 검사 대상 물체 사이의 조명 빔 경로, 및 검사 대상 물체와 검출기 사이의 검출 빔 경로는 조명 광학계를 포함하지 않으며, 상기 조명 광학계는 조명 빔 경로의 축선을 가로질러 연장되는 조명 방사선의 광 시트를 생성하도록 설계되고 검출 빔 경로는 검사 대상 물체 및 광 시트의 단면 평면에 대해 9도에서 발산하는 각도로 배향되지 않고; 및 In use, the fluorescence caused by the illumination beam of electromagnetic radiation is not detected by the illumination beam path between the object to be inspected and the detector and illumination means that spatially resolve the radiation emitted by the object to be inspected, and between the object to be inspected and the detector. The detection beam path of does not include illumination optics designed to produce a light sheet of illumination radiation extending across the illumination beam path, the axis of the detection beam path being oriented substantially perpendicular to the light sheet and the cross-sectional plane of the object to be inspected. wherein the illumination beam path between the illumination means and the object to be inspected and the detection beam path between the object to be inspected and the detector do not include illumination optics, wherein the illumination optics comprises illumination radiation extending across the axis of the illumination beam path. designed to create a light sheet and the detection beam path is oriented at an angle diverging at 9 degrees with respect to the object to be inspected and the cross-sectional plane of the light sheet; and
사용시 상기 시스템은 실질적인 요소로서 칼로겐화물 유리로 만들어진 광결정 섬유로 또는 AlClxBr(1-x), NaCl 및 ZnSe의 군으로부터 적어도 하나의 선택으로부터 부분적으로 형성된 광 결정 섬유 내로 발사하도록 구성된 펌핑 CO2 레이저로부터 펌핑하도록 구성된 펄스 레이저로 구성된 초연속 소스를 사용하지 않거나; 제 2 고조파 펄스가 생성되고 초연속 테라헤르츠 방사선을 생성하도록 티타늄:사파이어 레이저를 포함하는 시스템은 가스 격납 셀의 불활성 가스에 배치된 비선형 광학 요소를 통해 펨토초 펄스를 발사하도록 구성된다. In use, the system is configured to fire from a pumped CO2 laser configured to fire into a photonic crystal fiber made of chalgenide glass as a substantial element or partially formed from at least one selection from the group of AlClxBr(1-x), NaCl and ZnSe. does not use a supercontinuum source comprised of a pulsed laser configured to do so; A system comprising a titanium:sapphire laser is configured to fire femtosecond pulses through a nonlinear optical element disposed in an inert gas in a gas containment cell such that second harmonic pulses are generated and produce supercontinuum terahertz radiation.
2개 또는 3개 모두를 선택할 수 있다.You can choose two or all three.
상기 샘플 조사 시스템은 반점 감소기를 더 포함할 수 있으며; 상기 반점 감소기는 상기 광범위하게 확장된 스펙트럼에서 서로 다른 간섭성 파장 사이의 간섭 효과로 인한 빔의 시간 및 위치의 함수로서 전자기 방사선 강도의 거친 스윙을 감소시키는 역할을 한다.The sample irradiation system may further include a spot reducer; The speckle reducer serves to reduce wild swings in the intensity of electromagnetic radiation as a function of time and position of the beam due to interference effects between different coherent wavelengths in the widely extended spectrum.
상기 샘플 조사 시스템은 상기 전자기 방사선 빔의 소스와 샘플을 지지하기 위한 상기 스테이지 사이에 편광 상태 생성기를 더 포함할 수 있고, 상기 샘플을 지지하기 위한 상기 스테이지와 상기 검출기 사이에 편광 상태 분석기를 포함할 수 있고, 상기 시스템은 엘립소미터이다 또는 편광계이고, 선택적으로 편광 상태 발생기 및/또는 상기 편광 상태 검출기에 보상기를 더 포함한다.The sample irradiation system may further include a polarization state generator between the source of the electromagnetic radiation beam and the stage for supporting the sample, and may include a polarization state analyzer between the detector and the stage for supporting the sample. The system may be an ellipsometer or a polarimeter, and optionally further comprises a polarization state generator and/or a compensator to the polarization state detector.
상기 샘플 조사 시스템은 다중모드 섬유 형태의 반점 감소기를 포함할 수 있다. The sample irradiation system may include a speckle reducer in the form of a multimode fiber.
상기 샘플 조사 시스템은 빔 확산기 형태의 반점 감소기를 포함할 수 있다. The sample irradiation system may include a speckle reducer in the form of a beam diffuser.
상기 샘플 조사 시스템은 플라이스아이 빔 균질화기(fly's-eye beam homogenizer) 형태의 반점 감소기를 포함할 수 있다. The sample irradiation system may include a speckle reducer in the form of a fly's-eye beam homogenizer.
상기 샘플 조사 시스템은 회전 빔 확산기 형태의 반점 감소기를 포함할 수 있다.The sample irradiation system may include a speckle reducer in the form of a rotating beam diffuser.
상기 샘플 조사 시스템은 전기 결정 구동 빔 확산기 형태의 반점 감소기를 포함할 수 있다.The sample irradiation system may include a speckle reducer in the form of an electrocrystal driven beam diffuser.
상기 샘플 조사 시스템은 시간적 간섭성 길이를 단축시키는 전자적 수단 형태의 반점 감소기를 포함할 수 있다.The sample irradiation system may include a speckle reducer in the form of electronic means to shorten the temporal coherence length.
상기 샘플 조사 시스템은 다음으로 구성된 군으로부터 적어도 하나의 선택을 더 포함할 수 있다:The sample interrogation system may further include at least one selection from the group consisting of:
상기 시스템은 마이클슨 간섭계(Michelson interferometer)를 더 포함하고 전자기 방사선의 상기 초연속 레이저 소스는 그와 기능적으로 결합되며, 상기 소스는 FTIR 소스이고; The system further includes a Michelson interferometer and the supercontinuum laser source of electromagnetic radiation is functionally coupled thereto, wherein the source is a FTIR source;
상기 시스템은 상대적으로 긴(짧은) 파장의 전자기를 수용하고 검출기 요소(들)가 검출할 수 있는 더 짧은(긴) 파장의 출력을 제공하기 위한 파장 수정자를 더 포함하고; The system further includes a wavelength modifier to receive relatively long (short) wavelength electromagnetism and provide an output of shorter (longer) wavelengths that can be detected by the detector element(s);
상기 검출기 시스템은 단일 요소를 포함하고; The detector system includes a single element;
상기 검출기 시스템은 상대적으로 긴(짧은) 파장이 입력될 때 상기 파장 수정자로부터 나오는 파장을 검출할 수 있는 다수의 검출기 요소를 포함하고, 상기 검출 가능한 파장은: The detector system includes a plurality of detector elements capable of detecting a wavelength coming from the wavelength modifier when a relatively long (short) wavelength is input, the detectable wavelength being:
적어도 하나의 빔 스플리터; at least one beam splitter;
적어도 하나의 결합된 이색성 미러 및 프리즘; 및 at least one combined dichroic mirror and prism; and
적어도 하나의 격자; at least one grid;
로 이루어진 군으로부터 적어도 하나의 선택을 통해 상기 검출기 요소 내로 안내되고; 및are guided into the detector element through at least one selection from the group consisting of; and
상기 시스템은 상기 초연속 레이저에 의해 제공되는 것보다 길거나 짧은 범위 내의 파장을 제공하는 제 2 소스를 더 포함한다.The system further includes a second source providing wavelengths within a longer or shorter range than that provided by the supercontinuum laser.
본 발명의 샘플 조사 방법은 다음을 포함할 수 있다: Sample interrogation methods of the present invention may include:
a) 다음으로 구성된 군으로부터 선택되는 샘플 조사 시스템의 제공: a) Provision of a sample survey system selected from the group consisting of:
반사계; reflectometer;
분광 광도계; spectrophotometer;
엘립소미터, 및 ellipsometer, and
편광계; polarimeter;
상기 시스템은: The system:
a') 전자기 방사선의 분광 빔의 빔 소스; a') a beam source of a spectral beam of electromagnetic radiation;
b') 샘플을 지지하는 스테이지; 및 b') a stage supporting the sample; and
c') 단일 샘플로부터 제공되는 전자기 방사선을 모니터링하기 위한 검출기 시스템;를 포함한다. c') a detector system for monitoring electromagnetic radiation provided from a single sample.
상기 시스템은 전자기 방사선의 고강도, 고도 지향성 분광 빔의 소스가 400 내지 적어도 4400 nm를 포함하는 범위 내에서 전자기 방사선 파장의 간섭성 스펙트럼을 제공하고 펄스형 레이저 및 비선형 프로세스가 광범위한 스펙트럼 확장을 야기하는 초연속 레이저라는 점에서 구별되며, 상기 시스템은 상기 초연속 레이저에 의해 제공되는 것보다 길거나 짧은 범위 내의 파장을 제공하는 제 2 소스를 더 포함하고, 상기 시스템은 두 소스 모두 실질적으로 상기 초연속체 소스와 상기 샘플 상의 동일한 위치에 전자기 방사선을 제공하도록 구성된다.The system is such that a source of a high-intensity, highly directional spectral beam of electromagnetic radiation provides a coherent spectrum of electromagnetic radiation wavelengths in the range covering from 400 to at least 4400 nm, and pulsed lasers and nonlinear processes result in a broad spectral broadening. Distinguished in that it is a continuous laser, the system further comprising a second source providing a wavelength within a range longer or shorter than that provided by the supercontinuum laser, wherein both sources are substantially the same as the supercontinuum source. It is configured to provide electromagnetic radiation to the same location on the sample.
상기 시스템은 다음으로 구성된 군으로부터 선택된 형태의 반점 감소기를 더 포함한다: The system further comprises a spot reducer of a type selected from the group consisting of:
다중모드 섬유; multimode fiber;
빔 확산기; beam spreader;
플라이스아이 빔 균질화기(fly's-eye beam homogenizer); fly's-eye beam homogenizer;
회전 빔 확산기; rotating beam spreader;
압전 전기 결정 구동 빔 확산기; Piezoelectric crystal driven beam diffuser;
시간적 간섭성 길이를 단축시키는 전자적 수단;Electronic means to shorten the temporal coherence length;
상기 반점 감소기는 상기 광범위하게 확장된 스펙트럼에서 서로 다른 간섭성 파장 사이의 간섭 효과로 인해 발생하는 빔의 위치 함수로서 전자기 방사선의 강도에서 거친 스윙을 감소시키는 역할을 한다.The speckle reducer serves to reduce the harsh swings in the intensity of electromagnetic radiation as a function of the position of the beam resulting from interference effects between different coherent wavelengths in the widely extended spectrum.
상기 샘플 조사 시스템은 다음으로 구성된 군에서 적어도 하나의 선택을 특징으로 한다:The sampling system is characterized by at least one selection from the group consisting of:
1차 선택 군(THE PRIMARY SELECTION GROUP)THE PRIMARY SELECTION GROUP
상기 방법은 다음이 이어진다:The method continues as follows:
b) 상기 초연속 레이저 및 반점 감소기에 의해 제공되는 반점 감소된 전자기 방사선의 분광 빔이 상기 스테이지의 샘플과 상호작용하도록 하고나서 상기 검출기 시스템에 진입하고 및/또는 상기 제 2 소스에 의해 제공된 전자기 방사선이 상기 스테이지 상의 샘플과 상호작용하게 하고 및 상기 검출기에 진입하는 단계; b) causing a spectral beam of speckle-reduced electromagnetic radiation provided by the supercontinuum laser and a speckle reducer to interact with the sample of the stage and then enter the detector system and/or electromagnetic radiation provided by the second source. causing it to interact with a sample on the stage and enter the detector;
c) 상기 샘플을 특성화하기 위해 상기 검출기에 의해 제공된 데이터를 분석하는 단계. c) analyzing the data provided by the detector to characterize the sample.
상기 검출기는 파장에 기초하여 각각에 상기 분광 빔의 일부를 분배하기 위한 수단 및 적어도 2개의 검출기의 시스템을 포함할 수 있다.The detector may comprise a system of at least two detectors and means for distributing a portion of the spectral beam to each based on wavelength.
샘플 조사 시스템의 다른 예는 다음으로 구성된 군으로부터 선택되고:Other examples of sample survey systems are selected from the group consisting of:
반사계; reflectometer;
분광 광도계; spectrophotometer;
엘립소미터, 및 ellipsometer, and
편광계; polarimeter;
다음을 포함한다: Includes:
a) 전자기 방사선의 분광 빔의 소스; a) a source of a spectral beam of electromagnetic radiation;
b) 샘플을 지지하는 스테이지; 및 b) a stage supporting the sample; and
c) 전자기 방사선을 모니터링하기 위한 검출기 시스템. c) Detector system for monitoring electromagnetic radiation.
상기 시스템은 다음과 같은 점에서 구별된다:The above systems are distinguished in the following respects:
상기 전자기 방사선의 분광 빔의 소스는 펄스 레이저와 비선형 프로세스의 상호 작용으로 인해 400 내지 적어도 4400 nm를 포함하는 범위 내에서 전자기 방사선 파장의 고강도, 고 지향성 간섭성 스펙트럼을 제공하고 광범위한 스펙트럼 확장을 야기하기 위해 펄스형 레이저 및 비-선형 프로세스의 상호 작용으로부터 초래되는 초연속 레이저이고, 상기 시스템은 상기 초연속 레이저에 의해 제공되는 것보다 길거나 짧은 범위 내의 파장을 제공하는 제 2 소스를 더 포함하고, 상기 시스템은 두 소스가 상기 초연속체 소스로서 상기 샘플의 실질적으로 동일한 위치에 전자기 방사선을 제공하도록 구성되고;The source of the spectral beam of electromagnetic radiation provides a high-intensity, highly directional coherent spectrum of electromagnetic radiation wavelengths in the range comprising 400 to at least 4400 nm due to the interaction of a pulsed laser with a nonlinear process and causes a wide spectral broadening. A supercontinuum laser resulting from the interaction of a pulsed laser and a non-linear process, the system further comprising a second source providing a wavelength within a longer or shorter range than that provided by the supercontinuum laser, The system is configured such that both sources provide electromagnetic radiation to substantially the same location on the sample as the supercontinuum source;
그리고 상기 샘플 조사 시스템은 다음을 특징으로 한다:And the sample investigation system is characterized by:
1차 선택 군(THE PRIMARY SELECTION GROUP)THE PRIMARY SELECTION GROUP
상기 시스템은 다음으로 구성된 군으로부터 선택된 형태의 반점 감소기를 더 포함하고: The system further comprises a spot reducer of a type selected from the group consisting of:
다중모드 섬유; multimode fiber;
빔 확산기; beam spreader;
플라이스-아이 빔 균질화기; Plyss-Eye Beam Homogenizer;
회전 빔 확산기; rotating beam spreader;
압전 전기 결정 구동 빔 확산기; Piezoelectric crystal driven beam diffuser;
시간적 간섭성 길이를 단축시키는 전자적 수단; Electronic means to shorten the temporal coherence length;
상기 반점 감소기는 상기 광범위하게 확장된 스펙트럼에서 서로 다른 간섭성 파장 사이의 간섭 효과로 인한 빔의 시간 및 위치의 함수로서 전자기 방사선 강도의 거친 스윙을 감소시키는 역할을 한다.The speckle reducer serves to reduce wild swings in the intensity of electromagnetic radiation as a function of time and position of the beam due to interference effects between different coherent wavelengths in the widely extended spectrum.
상기 시스템은 또한 상기 전자기 방사선 빔의 소스와 샘플을 지지하기 위한 상기 스테이지 사이의 편광 상태 생성기, 및 상기 샘플을 지지하기 위한 상기 스테이지와 상기 검출기 사이에 편광 상태 분석기를 더 포함할 수 있고, 상기 시스템은 엘립소미터 또는 편광계이고, 상기 시스템은 선택적으로 편광 상태 발생기 및/또는 상기 편광 저장 검출기의 보상기를 더 포함한다.The system may further include a polarization state generator between the source of the electromagnetic radiation beam and the stage for supporting the sample, and a polarization state analyzer between the stage for supporting the sample and the detector, is an ellipsometer or polarimeter, the system optionally further comprising a polarization state generator and/or a compensator of the polarization storage detector.
상기 샘플 조사 시스템은 다중 모드 섬유 형태의 반점 감소기, 빔 확산기, 플라이스 아이 빔 균질기, 회전 빔 확산기, 압전 전기 결정 구동 빔 확산기 또는 시간적 간섭성 길이를 단축하기 위한 전자 수단을 포함할 수 있다.The sample irradiation system may include a speckle reducer in the form of a multimode fiber, a beam spreader, a fly-eye beam homogenizer, a rotating beam spreader, a piezoelectric crystal driven beam spreader, or electronic means for shortening the temporal coherence length.
적용가능한 경우, 임의의 실시형태의 검출기 시스템은 다음으로 구성된 군으로부터 선택을 포함할 수 있고:Where applicable, the detector system of any embodiment may include a selection from the group consisting of:
골레이 셀(Golay cell); Golay cell;
볼로미터(Bolometer); Bolometer;
열전쌍(thermocouple); thermocouple;
광전도성 물질을 포함하고; Contains a photoconductive material;
광전지 물질을 포함하고; comprising photovoltaic materials;
중수소화 트리글리신 설페이트(DTGS)를 포함하고; Contains deuterated triglycine sulfate (DTGS);
HgCdTe(MCT)를 포함하고; Includes HgCdTe (MCT);
LiTaO3를 포함하고; Contains LiTaO 3 ;
PbSe를 포함하고; Contains PbSe;
PbS를 포함하고; 및 Contains PbS; and
InSb를 포함하며; Contains InSb;
상기 군은 다음을 더 포함한다:The group further includes:
상기 검출기 시스템은 다음으로 구성된 군으로 부터 선택된 것을 통하여 내부로 가이드된 파장을 검출할 수 있는 다수의 검출기 요소를 포함하고: The detector system comprises a plurality of detector elements capable of detecting the internally guided wavelength via those selected from the group consisting of:
적어도 하나의 빔 스플리터; at least one beam splitter;
적어도 하나의 결합된 이색성 미러 및 프리즘; 및 at least one combined dichroic mirror and prism; and
적어도 하나의 격자. At least one grid.
400nm 내지 적어도 50000nm 까지를 포함하는 파장 범위에 대한 샘플 조사에 사용하기 위한 샘플 조사 시스템의 다른 예에서, 상기 샘플 조사 시스템은 다음으로 구성된 군으로부터 선택되고: In another example of a sample irradiation system for use in sample irradiation over a wavelength range comprising from 400 nm to at least 50000 nm, the sample irradiation system is selected from the group consisting of:
반사계; reflectometer;
분광 광도계; spectrophotometer;
엘립소미터, 및 ellipsometer, and
편광계; polarimeter;
다음을 포함한다: Includes:
a) 전자기 방사선의 분광 빔의 소스; a) a source of a spectral beam of electromagnetic radiation;
b) 샘플을 지지하는 스테이지; 및 b) a stage supporting the sample; and
c) 전자기 방사선을 모니터링하기 위한 적어도 하나의 검출기 시스템. c) At least one detector system for monitoring electromagnetic radiation.
상기 전자기 방사선의 분광 빔의 소스는 The source of the spectral beam of electromagnetic radiation is
초연속 레이저; Supercontinuous laser;
네른스트 글로어(Nernst Glower); Nernst Glower;
글로바(Globar); Globar;
레이저 안정화 아크 램프; Laser stabilized arc lamp;
HG 아크 램프; 및 HG arc lamp; and
고정 또는 조정 가능한 양자 캐스케이드 레이저; Fixed or tunable quantum cascade lasers;
로 구성된 군에서 선택되고; 및, is selected from the group consisting of; and,
이는 적외선 및/또는 테라헤르츠 범위의 파장을 제공한다.This provides wavelengths in the infrared and/or terahertz range.
상기 적어도 하나의 검출기 시스템은 적외선 및 테라헤르츠 범위의 적어도 일부에 걸쳐 긴 전자기 방사선 파장을 검출할 수 없는 검출기 요소(들)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 샘플 조사 시스템은, 사용 중, 상기 적어도 하나의 검출기 시스템의 요소(들)가 검출할 수 없는 비교적 긴(짧은) 파장의 전자기 방사선을 수용하고, 상기 검출기 요소(들)가 검출할 수 있는 더 짧은(긴) 파장의 출력을 제공하고, 및 상기 더 짧은(더 긴) 파장의 전자기 방사선을 탐지할 수 있는 요소(들)로 구성된 상기 적어도 하나의 탐지기 시스템에 상기 탐지 가능한 파장을 입력하는, 적어도 하나의 파장 수정자를 더 포함한다.The at least one detector system may include detector element(s) that are unable to detect long electromagnetic radiation wavelengths spanning at least part of the infrared and terahertz ranges. In this case, the sample irradiation system, in use, receives electromagnetic radiation of relatively long (short) wavelengths that the element(s) of the at least one detector system cannot detect, and which the detector element(s) cannot detect. providing an output of a shorter (longer) wavelength capable of detecting electromagnetic radiation of the shorter (longer) wavelength, and inputting the detectable wavelength to the at least one detector system comprised of element(s) capable of detecting electromagnetic radiation of the shorter (longer) wavelength. further comprising at least one wavelength modifier.
샘플의 조사 방법의 다른 예는 다음의 단계들을 포함한다:Another example of a sample investigation method includes the following steps:
a) 400nm 내지 적어도 50000 nm를 포함하는 파장 범위에 대한 샘플 조사에 사용하기 위한 샘플 조사 시스템을 제공하는 단계로서, 상기 샘플 조사 시스템은 다음으로 구성된 군으로부터 선택되고: a) providing a sample irradiation system for use in irradiating a sample over a wavelength range comprising 400 nm to at least 50000 nm, wherein the sample irradiation system is selected from the group consisting of:
반사계; reflectometer;
분광 광도계; spectrophotometer;
엘립소미터, 및 ellipsometer, and
편광계; polarimeter;
다음을 포함하며: Includes:
a') 전자기 방사선의 분광 빔의 소스; a') a source of a spectral beam of electromagnetic radiation;
b') 샘플을 지지하는 스테이지; 및 b') a stage supporting the sample; and
c') 전자기 방사선을 모니터링하기 위한 적어도 하나의 검출기 시스템; c') at least one detector system for monitoring electromagnetic radiation;
상기 전자기 방사선의 분광 빔의 소스는:The source of the spectral beam of electromagnetic radiation is:
초연속 레이저; Supercontinuous laser;
네른스트 글로어; Nernst Glor;
글로바; Globa;
레이저 안정화 아크 램프; Laser stabilized arc lamp;
HG 아크 램프; 및 HG arc lamp; and
고정 또는 조정 가능한 양자 캐스케이드 레이저; Fixed or tunable quantum cascade lasers;
로 구성된 군에서 선택되고;is selected from the group consisting of;
이는 적외선 및/또는 테라헤르츠 범위의 파장을 제공한다.This provides wavelengths in the infrared and/or terahertz range.
상기 적어도 하나의 검출기 시스템은, 적외선 및 테라헤르츠 범위의 적어도 일부에 걸쳐 긴 전자기 방사선 파장을 검출할 수 없는 검출기 요소(들)를 포함할 수 있고, 상기 샘플 조사 시스템은, 사용 중, 상기 적어도 하나의 검출기 시스템의 요소(들)가 검출할 수 없는 비교적 긴(짧은) 파장의 전자기 방사선을 수용하고, 상기 검출기 요소(들)가 검출할 수 있는 더 짧은(긴) 파장의 출력을 제공하고, 및 상기 더 짧은(더 긴) 파장의 전자기 방사선을 탐지할 수 있는 요소(들)로 구성된 상기 적어도 하나의 탐지기 시스템에 상기 탐지 가능한 파장을 입력하는, 적어도 하나의 파장 수정자를 더 포함한다.The at least one detector system may include detector element(s) capable of detecting long electromagnetic radiation wavelengths spanning at least part of the infrared and terahertz ranges, and the sample irradiation system may, in use, detect the at least one receive electromagnetic radiation of relatively long (short) wavelengths that the detector element(s) of the detector system cannot detect, and provide an output of shorter (longer) wavelengths that the detector element(s) can detect, and and at least one wavelength modifier that inputs the detectable wavelength to the at least one detector system comprised of element(s) capable of detecting electromagnetic radiation of the shorter (longer) wavelength.
상기 방법은 다음의 단계들이 이어진다:The method is followed by the following steps:
b) 초연속 레이저 소스를 선택하고 다음으로 구성된 군으로부터 선택되는 반점 감소 시스템을 더 제공하는 단계: b) selecting a supercontinuum laser source and further providing a speckle reduction system selected from the group consisting of:
다중 모드 섬유; multimode fiber;
빔 확산기; beam spreader;
플라이스아이 빔 균질화기; Fly's Eye Beam Homogenizer;
회전 빔 확산기; rotating beam spreader;
압전 전기 결정 구동 빔 확산기; 및 Piezoelectric crystal driven beam diffuser; and
시간적 간섭성 길이를 단축시키는 전자적 수단; Electronic means to shorten the temporal coherence length;
c) 샘플을 지지하기 위해 상기 스테이지에 조사할 샘플을 배치하는 단계; c) placing the sample to be examined on the stage to support the sample;
d) 전자기 방사선 빔이 상기 초연속 레이저 소스에 의해 생성되고 상기 샘플과 상호작용하도록 한 다음, 전자기 방사선을 모니터링하기 위해 상기 적어도 하나의 검출기 시스템에 진입하는 단계; d) causing a beam of electromagnetic radiation to be generated by the supercontinuum laser source and interact with the sample and then enter the at least one detector system to monitor the electromagnetic radiation;
상기 전자기 방사선 빔이 상기 초연속 레이저 소스와, 적외선 및 테라헤르츠 범위의 적어도 일부에 걸쳐 긴(짧은) 전자기 방사선 파장을 검출할 수 없는 요소(들)를 포함하는, 상기 초연속 레이저 소스와 적어도 하나의 검출기 시스템 사이의 상기 파장 수정자와 상기 반점 감소 시스템과 또한 상호 작용하도록 하여, at least one supercontinuum laser source, wherein the electromagnetic radiation beam comprises the supercontinuum laser source and element(s) that are incapable of detecting long (short) electromagnetic radiation wavelengths over at least part of the infrared and terahertz ranges; to also interact with the wavelength modifier and the speckle reduction system between the detector systems of
상기 적어도 하나의 검출기 내의 요소(들)이 검출할 수 있는 파장(들)의 전자기 방사선이 상기 적어도 하나의 검출기 시스템 내로 들어가도록 하며, 및causing electromagnetic radiation of a wavelength(s) detectable by element(s) in the at least one detector to enter the at least one detector system, and
e) 상기 샘플의 특성에 대한 통찰력을 제공하기 위해 상기 적어도 하나의 검출기로부터의 출력을 분석하는 단계. e) analyzing the output from the at least one detector to provide insight into the characteristics of the sample.
샘플을 조사하는 다른 방법은 다음의 단계들을 포함한다:Another method of examining a sample includes the following steps:
a) 400nm 내지 적어도 50000 nm를 포함하는 파장 범위에 대한 샘플 조사에 사용하기 위한 샘플 조사 시스템을 제공하는 단계로서, 상기 샘플 조사 시스템은 다음으로 구성된 군으로부터 선택되고: a) providing a sample irradiation system for use in irradiating a sample over a wavelength range comprising 400 nm to at least 50000 nm, wherein the sample irradiation system is selected from the group consisting of:
반사계; reflectometer;
분광 광도계; spectrophotometer;
엘립소미터, 및 ellipsometer, and
편광계; polarimeter;
다음을 포함한다: Includes:
a') 전자기 방사선의 분광 빔의 소스; a') a source of a spectral beam of electromagnetic radiation;
b') 샘플을 지지하는 스테이지; 및 b') a stage supporting the sample; and
c') 전자기 방사선을 모니터링하기 위한 적어도 하나의 검출기 시스템. c') At least one detector system for monitoring electromagnetic radiation.
상기 전자기 방사선의 분광 빔의 소스는:The source of the spectral beam of electromagnetic radiation is:
초연속 레이저; Supercontinuous laser;
네른스트 글로어; Nernst Glor;
글로바; Globa;
레이저 안정화 아크 램프; Laser stabilized arc lamp;
HG 아크 램프; 및 HG arc lamp; and
고정 또는 조정 가능한 양자 캐스케이드 레이저; Fixed or tunable quantum cascade lasers;
로 구성된 군에서 선택되고;is selected from the group consisting of;
이는 적외선 및/또는 테라헤르츠 범위의 파장을 제공한다.This provides wavelengths in the infrared and/or terahertz range.
상기 적어도 하나의 검출기 시스템은, 적외선 및 테라헤르츠 범위의 적어도 일부에 걸쳐 전자기 방사선 파장을 검출할 수 없는 검출기 요소(들)를 포함할 수 있고;The at least one detector system may include detector element(s) capable of detecting electromagnetic radiation wavelengths over at least a portion of the infrared and terahertz ranges;
상기 샘플 조사 시스템은, 사용 중, 상기 적어도 하나의 검출기 시스템의 검출기 요소(들)가 검출할 수 없는 비교적 긴(짧은) 파장의 전자기 방사선을 수용하고, 상기 검출기 요소(들)가 검출할 수 있는 더 짧은(긴) 파장의 출력을 제공하고, 및 상기 더 짧은 파장의 전자기 방사선을 탐지할 수 있는 요소(들)로 구성된 상기 적어도 하나의 탐지기 시스템에 상기 탐지 가능한 파장을 입력하는, 적어도 하나의 파장 수정자를 더 포함한다.The sample irradiation system, in use, receives electromagnetic radiation of relatively long (short) wavelengths that the detector element(s) of the at least one detector system cannot detect and that the detector element(s) of the at least one detector system can detect. At least one wavelength, providing an output of a shorter (longer) wavelength, and inputting the detectable wavelength to the at least one detector system consisting of element(s) capable of detecting electromagnetic radiation of the shorter wavelength. Includes more modifiers.
상기 방법은 다음의 단계들이 이어진다:The method is followed by the following steps:
b) 전자기 방사선의 초연속 레이저 소스 외에 선택하는 단계; b) selecting other than a supercontinuum laser source of electromagnetic radiation;
c) 샘플을 지지하기 위해 상기 스테이지에 조사할 샘플을 배치하는 단계; c) placing the sample to be examined on the stage to support the sample;
d) 전자기 방사선 빔이 상기 소스에 의해 생성되고 상기 샘플과 상호작용하도록 한 다음, 전자기 방사선을 모니터링하기 위해 상기 적어도 하나의 검출기 시스템에 진입하는 단계; d) causing a beam of electromagnetic radiation to be generated by the source and interact with the sample and then enter the at least one detector system to monitor the electromagnetic radiation;
상기 전자기 방사선 빔이 상기 소스와, 적외선 및 테라헤르츠 범위의 적어도 일부에 걸쳐 긴(짧은) 전자기 방사선 파장을 검출할 수 없는 검출기 요소(들)를 포함하는, 상기 소스와 적어도 하나의 검출기 시스템 사이의 상기 파장 수정자와 또한 상호 작용하도록 하여, wherein the electromagnetic radiation beam is between the source and at least one detector system comprising detector element(s) capable of detecting long (short) electromagnetic radiation wavelengths over at least part of the infrared and terahertz ranges. to also interact with the wavelength modifier,
상기 적어도 하나의 검출기 내의 검출기 요소(들)이 검출할 수 있는 파장(들)의 전자기 방사선이 상기 적어도 하나의 검출기 시스템 내로 들어가도록 하며, 및causing electromagnetic radiation of a wavelength(s) detectable by detector element(s) in the at least one detector to enter the at least one detector system, and
e) 상기 샘플의 특성에 대한 통찰력을 제공하기 위해 상기 적어도 하나의 검출기로부터의 출력을 분석하는 단계. e) analyzing the output from the at least one detector to provide insight into the characteristics of the sample.
임의의 상기한 예들에서, 적용가능한 경우, 샘플 조사 시스템은 전자기 방사선의 초연속 레이저 소스가 마이클슨 간섭계와 기능적으로 조합되도록 제공될 수 있고, 상기 검출기는 다음으로 구성된 군으로부터 선택되고:In any of the foregoing examples, where applicable, the sample irradiation system may be provided such that a supercontinuum laser source of electromagnetic radiation is functionally combined with a Michaelson interferometer, wherein the detector is selected from the group consisting of:
골레이 셀; golay cell;
볼로미터; bolometer;
열전쌍; thermocouple;
상기 검출기는 다음으로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다: The detector is characterized in that it contains a substance selected from the group consisting of:
중수소화 트리글리신 설페이트(DTGS); deuterated triglycine sulfate (DTGS);
HgCdTe(MCT); HgCdTe(MCT);
LiTaO3; LiTaO 3 ;
PbSe; PbSe;
PbS; PbS;
InSb; 및 InSb; and
InGaAs. InGaAs.
본 발명의 일 파장 범위에 대한 샘플 조사에 사용하기 위한 다른 샘플 조사 시스템은, 상기 샘플 조사 시스템이 다음으로 구성된 군으로부터 선택되고: Another sample irradiation system for use in sample irradiation over a wavelength range of the present invention is wherein the sample irradiation system is selected from the group consisting of:
반사계; reflectometer;
분광 광도계; spectrophotometer;
엘립소미터; 및 ellipsometer; and
편광계; polarimeter;
상기 샘플 조사 시스템은;The sample investigation system includes;
a) 전자기 방사선의 분광 빔의 빔 소스로서: a) as a beam source of a spectral beam of electromagnetic radiation:
초연속 레이저; 및 Supercontinuous laser; and
상기 초연속 레이저에 의해 제공되는 것 보다 긴 또는 짧은 파장을 제공하는 소스;로 구성된 군으로부터 선택되는, 소스; A source selected from the group consisting of: a source providing a longer or shorter wavelength than that provided by the supercontinuum laser;
b) 샘플을 지지하는 스테이지; 및 b) a stage supporting the sample; and
c) 단일 샘플에서 제공되는 전자기 방사선을 모니터링하기 위한 검출기 시스템;를 포함하는 것을 제공한다. c) a detector system for monitoring electromagnetic radiation provided by a single sample.
상기 적어도 하나의 검출기 시스템은 상기 파장의 소스 범위의 적어도 일부에 걸쳐 긴(짧은) 전자기 방사선 파장을 검출할 수 없는 검출기 요소(들)를 포함할 수 있다. The at least one detector system may include detector element(s) that are unable to detect long (short) electromagnetic radiation wavelengths over at least a portion of the source range of the wavelengths.
상기 시스템은, 다음으로 구성된 군으로부터의 적어도 하나의 선택을 추가로 요구할 수 있다:The system may further require at least one selection from the group consisting of:
사용 중, 상기 적어도 하나의 검출기 시스템의 요소(들)가 검출할 수 없는 비교적 긴(짧은) 파장의 전자기 방사선을 수용하고, 상기 검출기 요소(들)가 검출할 수 있는 더 짧은(긴) 파장의 출력을 제공하는 적어도 하나의 파장 수정자로서, 상기 파장 수정자의 출력인 검출가능한 파장으로서 검출기 시스템의 검출기 요소(들)로서 입력되는, 파일 수정자; 및 In use, the element(s) of the at least one detector system receive electromagnetic radiation of relatively long (shorter) wavelengths that the detector element(s) cannot detect, and the element(s) of the at least one detector system receive electromagnetic radiation of relatively long (shorter) wavelengths that the detector element(s) can detect. at least one wavelength modifier providing an output, the file modifier being input as a detector element(s) of a detector system as a detectable wavelength being the output of said wavelength modifier; and
상기 광범위하게 확장된 스펙트럼에서 서로 다른 간섭성 파장 사이의 간섭 효과로 인한, 빔의 시간 및 위치의 함수로서 전자기 방사선 강도의 거친 스윙을 감소시키는 역할을 하는 반점 감소기. A speckle reducer that serves to reduce wild swings in the intensity of electromagnetic radiation as a function of time and position of the beam due to interference effects between different coherent wavelengths in the broadly extended spectrum.
본 발명은 다음의 조합들에서 사용될 수 있다: The invention can be used in the following combinations:
검출기 시스템의 적용; Application of detector systems;
초연속 레이저의 사용; Use of supercontinuous lasers;
반점 감소기의 적용; Application of spot reducer;
전자기 방사선의 추가 소스의 적용; Application of additional sources of electromagnetic radiation;
푸리에 변환 적외선 소스에서 초연속 레이저의 적용; Application of supercontinuum lasers from Fourier transform infrared sources;
파장 수정자의 적용. Application of wavelength modifier.
검출기 시스템(DETECTOR SYSTEMS)DETECTOR SYSTEMS
본 발명은 단일 요소 및 다중-요소 검출기 모두의 사용을 포함한다. 단색이든 분광이든 빔을 전체적으로 분석해야 하는 경우: The present invention includes the use of both single element and multi-element detectors. When you need to analyze the beam as a whole, either monochromatic or spectral:
골레이 셀; golay cell;
볼로미터; bolometer;
열전쌍;과 같은 단일 요소 검출기, Single element detectors, such as thermocouples;
또는 or
광전도성 물질; photoconductive material;
광전지 물질; 인 검출기로서, photovoltaic materials; As a phosphorus detector,
중수소화 트리글리신 설페이트(DTGS)를 포함하고; Contains deuterated triglycine sulfate (DTGS);
HgCdTe(MCT)를 포함하고; Includes HgCdTe (MCT);
LiTaO3를 포함하고; Contains LiTaO 3 ;
PbSe를 포함하고; Contains PbSe;
PbS를 포함하고; 또는 Contains PbS; or
InSb를 포함하는; 검출기가 Containing InSb; detector
활용될 수 있다. 예를 들어, 전자기 방사선 소스가 기능적으로 마이컬슨 간섭계와 결합되는 경우가 종종 있다.It can be utilized. For example, electromagnetic radiation sources are often functionally combined with Michelson interferometers.
본 발명의 검출기 시스템은 대안적으로 분광 빔 입사로부터의 복수의 별개의 파장 범위들을 생성하는 수단을 포함할 수 있으며, 상기 시스템은 적어도 두 개의 요소들의 시퀀스를 포함하며, 각각의 요소는 다음으로 구성된 그룹으로부터 선택된다:The detector system of the invention may alternatively include means for generating a plurality of distinct wavelength ranges from an incident spectral beam, said system comprising a sequence of at least two elements, each element consisting of: It is selected from the group:
전자기 방사선의 입사 분광 빔이 제공될 때 회절된 분산 파장의 스펙트럼을 생성하고 이와 동시에 전자기 방사선의 변경된 스펙트럼 콘텐츠 반사 빔을 생성하는 격자; a grating which, when presented with an incident spectral beam of electromagnetic radiation, produces a spectrum of diffracted dispersed wavelengths and at the same time produces a reflected beam of altered spectral content of electromagnetic radiation;
전자기 방사선의 분광 빔이 제공될 때 상기 프리즘을 통해 투과 및 출사되는 파장의 스펙트럼, 및 이와 동시에 전자기 방사선의 변경된 스펙트럼 콘텐츠 빔을 생성하는, 결합 이색성 빔 스플리터-프리즘. A combined dichroic beam splitter-prism that produces a spectrum of wavelengths transmitted and emitted through said prism when provided with a spectral beam of electromagnetic radiation, and at the same time produces a beam of altered spectral content of electromagnetic radiation.
사용시, 상기 소스로부터의 전자기 방사선의 분광 빔은 상기 스테이지에 배치된 샘플과 상호작용하고 나서, 제 2 검출기를 향해 지향되는 분산된 파장의 스펙트럼을 마찬가지로 생성하는 제 2 선택된 요소에 충돌하도록 지향되는 전자기 방사선의 반사된 변경된 스펙트럼 콘텐츠 반사 빔의 생성과 동시에, 분산된 파장의 스펙트럼이 생성되고 동시에 제 1 검출기를 향해 지향되도록 제 1 선택된 요소에 충돌한다.In use, a spectroscopic beam of electromagnetic radiation from the source is directed to interact with a sample disposed on the stage and then impinge on a second selected element that likewise produces a spectrum of scattered wavelengths directed toward a second detector. Simultaneously with the creation of the reflected changed spectral content of the radiation, a spectrum of scattered wavelengths is generated and simultaneously impinges on the first selected element such that it is directed towards the first detector.
전자기 방사선의 반사된 변경된 스펙트럼 콘텐츠 반사 빔은 상기 빔의 적어도 일부를 제 3 검출기로 지향되는 분산된 파장의 스펙트럼을 생성하는 제 3의 선택된 요소 상으로 지향시키는 빔 스플리터에 충돌하도록 지향될 수 있는 반면, 상기 변경된 스펙트럼 콘텐츠 빔의 적어도 일부를 상기 제 2 검출기를 향해 생성된 분산 파장의 제한된 범위 스펙트럼을 계속 지향시키는 상기 제 2 선택된 요소를 향하도록 지향시킨다.while the reflected altered spectral content of the electromagnetic radiation may be directed to impinge on a beam splitter that directs at least a portion of the beam onto a third selected element producing a spectrum of scattered wavelengths directed to a third detector. , directing at least a portion of the altered spectral content beam toward the second selected element that continues to direct a limited range spectrum of dispersed wavelengths produced toward the second detector.
상기 검출기 시스템은 다음으로 구성된 군으로부터 적어도 하나의 선택을 포함할 수 있다:The detector system may include at least one selection from the group consisting of:
상기 제 1 및 제 2 선택된 요소 중 적어도 하나는 그로부터 나오는 파장 범위를 최적으로 구성하도록 설계되고; at least one of the first and second selected elements is designed to optimally configure the wavelength range emanating therefrom;
상기 제 1 및 제 2 검출기 중 적어도 하나는 상기 제 1 및 제 2 선택된 요소 각각에 의해 입력된 파장 범위를 최적으로 검출하도록 설계되고; at least one of the first and second detectors is designed to optimally detect the wavelength range input by each of the first and second selected elements;
기능적으로 활성화된다.Functionally activated.
상기 검출기 시스템은 2개 초과의 선택된 요소를 더 포함할 수 있고, 여기서 제 2의 선택된 요소에 의해 생성된 반사된 전자기 빔은:The detector system may further include more than two selected elements, wherein the reflected electromagnetic beam produced by the second selected element is:
이색성 빔 스플리터(dichroic beam splitter) 그리고 그로부터 제 3의 선택된 요소에 충돌하고; impinging on a dichroic beam splitter and a third selected element therefrom;
제 3의 선택된 요소에 직접 충돌하고; collides directly with a third selected element;
적어도 하나의 반사기 그리고 이색성 빔 스플리터 및 그리고 그로부터 제 3의 선택된 요소에 충돌하고; 및 impinging on at least one reflector and a dichroic beam splitter and a third selected element therefrom; and
적어도 하나의 반사체 그리고 제 3의 선택된 요소에 충돌하는 것으로 이루어진 군으로부터의 적어도 하나의 선택을 향해 지향된다. It is directed towards at least one selection from the group consisting of at least one reflector and a third selected element.
상기 검출기 시스템은 전자기 방사선의 반사된 빔을 수신할 때 제 3의 선택된 요소가 제 3 검출기를 향해 지향되는 분산된 파장의 스펙트럼을 생성하도록 제공할 수 있다.The detector system may provide for a third selected element to generate a spectrum of scattered wavelengths that are directed toward the third detector when receiving the reflected beam of electromagnetic radiation.
상기 검출기 시스템은 다음으로 구성된 군으로부터 적어도 하나의 선택을 제공할 수 있다:The detector system may provide at least one selection from the group consisting of:
상기 제 3의 선택된 요소는 그로부터 나오는 파장 범위를 최적으로 구성하도록 설계되고; the third selected element is designed to optimally configure the wavelength range emerging therefrom;
상기 제 3 검출기는 상기 제 1 및 제 2의 선택된 요소에 의해 각각 입력되는 파장 범위를 최적으로 검출하도록 설계되는 것이 가능하게 된다. It becomes possible for the third detector to be designed to optimally detect the wavelength ranges respectively input by the first and second selected elements.
상기 검출기 시스템은, 4개의 요소가 선택되고, 여기서 제 3의 선택된 요소에 의해 생성된 반사된 전자기 빔 또는 상기 제2의 선택된 요소와 연관된 현재의 이색성 빔 스플리터가 존재하며: The detector system includes four elements selected, wherein there is either a reflected electromagnetic beam produced by a third selected element or a current dichroic beam splitter associated with the second selected element:
이색성 빔 스플리터(dichroic beam splitter) 그리고 그로부터 제 4의 선택된 요소에 충돌하고; impinging on a dichroic beam splitter and a fourth selected element therefrom;
제 4의 선택된 요소에 직접 충돌하고; collides directly with a fourth selected element;
적어도 하나의 반사기 그리고 이색성 빔 스플리터 및 그리고 그로부터 제 4의 선택된 요소에 충돌하고; 및 impacting at least one reflector and a dichroic beam splitter and a fourth selected element therefrom; and
적어도 하나의 반사체 그리고 제 4의 선택된 요소에 충돌하는 것으로 이루어진 군으로부터의 적어도 하나의 선택을 향해 지향된다. It is directed towards at least one selection from the group consisting of at least one reflector and a fourth selected element.
상기 검출기 시스템은 전자기 방사선의 반사된 빔을 수신할 때 제 4의 선택된 요소가 제 4 검출기를 향해 지향되는 분산된 파장의 스펙트럼을 생성하도록 제공할 수 있다.The detector system may provide for a fourth selected element to produce a spectrum of scattered wavelengths directed toward the fourth detector when receiving the reflected beam of electromagnetic radiation.
상기 검출기 시스템은 다음으로 구성된 군으로부터 적어도 하나의 선택을 제공할 수 있다:The detector system may provide at least one selection from the group consisting of:
상기 제 4의 선택된 요소는 그로부터 나오는 파장 범위를 최적으로 구성하도록 설계되고; said fourth selected element is designed to optimally configure the wavelength range emerging therefrom;
상기 제 4 검출기는 상기 제 1 및 제 2의 선택된 요소에 의해 각각 입력되는 파장 범위를 최적으로 검출하도록 설계되는 것이 가능하게 된다. It becomes possible for the fourth detector to be designed to optimally detect the wavelength ranges respectively input by the first and second selected elements.
상기 검출기 시스템은 회절된 분산 파장의 스펙트럼을 생성하는 격자 또는 조합 이색성 빔 스플리터 프리즘에 충돌하도록 유발되는 상기 샘플로부터의 분광 전자기 방사선 빔을 포함할 수 있으며, 이 스펙트럼은 검출기로 향하게 되고 전자기 방사선의 변경된 스펙트럼 내용 반사 빔을 두 개의 빔으로 분할하게 하는 이색성 빔 스플리터와 상호작용하도록 지시되는 전자기 방사선의 변경된 스펙트럼 콘텐츠 반사 빔을 동시에 생성하며, 둘 다 다음으로 구성되는 군으로부터 분리된 선택으로 지향되고:The detector system may include a beam of spectroscopic electromagnetic radiation from the sample that is caused to impinge on a grating or combination dichroic beam splitter prism that produces a spectrum of diffracted dispersed wavelengths, which is directed to the detector and of the electromagnetic radiation. simultaneously producing a reflected beam of altered spectral content of electromagnetic radiation that is directed to interact with a dichroic beam splitter causing the altered spectral content reflected beam to split into two beams, both oriented in a separate selection from the group consisting of: :
전자기 방사선의 입사 분광 빔이 제공될 때 회절된 분산 파장의 스펙트럼을 생성하고 이와 동시에 전자기 방사선의 변경된 스펙트럼 콘텐츠 반사 빔을 생성하는 격자; a grating which, when presented with an incident spectral beam of electromagnetic radiation, produces a spectrum of diffracted dispersed wavelengths and at the same time produces a reflected beam of altered spectral content of electromagnetic radiation;
전자기 방사선의 분광 빔이 제공될 때 상기 프리즘을 통해 투과 및 출사되는 파장의 스펙트럼, 및 이와 동시에 전자기 방사선의 변경된 스펙트럼 콘텐츠 빔을 생성하는, 결합 이색성 빔 스플리터-프리즘; a combined dichroic beam splitter-prism, which produces a spectrum of wavelengths transmitted and emitted through the prism when provided with a spectral beam of electromagnetic radiation, and at the same time produces a beam of altered spectral content of electromagnetic radiation;
현재 격자 또는 조합 이색성 빔 스플리터-프리즘에서 나오는 분산된 파장의 스펙트럼이 각각 별도의 검출기로 들어가도록 한다.Currently, the spectrum of scattered wavelengths from a grating or combination dichroic beam splitter-prism is directed to each separate detector.
상기 검출기 시스템은 마찬가지로 제 2 검출기를 향하여 지향되는 분산된 파장의 스펙트럼을 생산하는 제 2의 선택된 요소에 충돌하도록 지향되는 전자기 방사선의 변경된 스펙트럼 컨텐츠 반사 빔의 생산과 함께 분산된 파장의 스펙트럼이 생성되고 제 1 검출기를 향하여 지향되도록 제 1의 선택된 요소 상으로 충돌하도록 하는 상기 샘플로부터 전자기 방사선의 분광 빔이 이의 분석기로부터 나가는 엘립소미터 또는 편광계의 출력 빔인 것을 제공할 수 있다.The detector system is configured to produce a spectrum of scattered wavelengths with the production of a reflected beam of altered spectral content of electromagnetic radiation directed to impinge on a second selected element producing a spectrum of scattered wavelengths that is likewise directed towards the second detector. It may be provided that the spectroscopic beam of electromagnetic radiation from the sample is the output beam of an ellipsometer or polarimeter exiting its analyzer, causing it to impinge on a first selected element to be directed towards a first detector.
상기 검출기 시스템은 구체적으로 일련의 요소와 상호작용하도록 야기되는 상기 샘플로부터의 분광 전자기 방사선 빔을 포함할 수 있으며, 일련의 요소는:The detector system may specifically include a beam of spectroscopic electromagnetic radiation from the sample caused to interact with a set of elements, the set of elements being:
상기 제 1 격자를 빠져나가는 반사된 빔은 0차 빔이고 제 2 격자 및 제 2 검출기로 지향되는, 제 1 격자 및 제 1 검출기를 포함한다. The reflected beam exiting the first grating is a zero-order beam and is directed to a second grating and a second detector, including a first grating and a first detector.
상기 검출기 시스템은 구체적으로 일련의 요소와 상호작용하도록 야기되는 상기 샘플로부터의 분광 전자기 방사선 빔을 포함할 수 있으며, 일련의 요소는:The detector system may specifically include a beam of spectroscopic electromagnetic radiation from the sample caused to interact with a set of elements, the set of elements being:
상기 제 1 격자를 빠져나가는 반사된 빔은 0차 빔이고 제 1 이색성 빔 스플리터-프리즘 조합 및 제 2 검출기로 지향되는, 제 1 격자 및 제 1 검출기를 포함한다. The reflected beam exiting the first grating is a zero-order beam and is directed to a first dichroic beam splitter-prism combination and a second detector, comprising a first grating and a first detector.
상기 검출기 시스템은 구체적으로 일련의 요소와 상호작용하도록 야기되는 상기 샘플로부터의 분광 전자기 방사선 빔을 포함할 수 있으며, 일련의 요소는:The detector system may specifically include a beam of spectroscopic electromagnetic radiation from the sample caused to interact with a set of elements, the set of elements being:
각각 실질적으로 특정 파장 위 및 아래에 있는 분산된 파장의 제 1 및 제 2 범위를 전송하는 이색성 빔 스플리터를 포함하고, 각각 다음으로 이루어지는 군으로부터 선택된다: a dichroic beam splitter transmitting first and second ranges of scattered wavelengths, each substantially above and below a particular wavelength, each selected from the group consisting of:
제 1 격자 및 제 1 검출기로서, 상기 제 1 격자를 빠져나가는 반사된 빔은 0차 빔이고 제 2 격자 및 제 2 검출기로 지향되는, 제 1 격자 및 제 1 검출기; 및 a first grating and a first detector, wherein the reflected beam exiting the first grating is a zero-order beam and is directed to a second grating and a second detector; and
제 1 격자 및 제 1 검출기로서, 상기 제 1 격자를 빠져나가는 반사된 빔은 0차 빔이고 제 1 이색성 빔 스플리터-프리즘 조합 및 제 2 검출기로 지향되는, 제 1 격자 및 제 1 검출기. A first grating and a first detector, wherein the reflected beam exiting the first grating is a zero-order beam and is directed to a first dichroic beam splitter-prism combination and a second detector.
상기 검출기 시스템은 일련의 요소와 상호작용하도록 야기되는 상기 샘플로부터의 분광 전자기 방사선 빔을 구체적으로 포함할 수 있으며, 일련의 요소는:The detector system may specifically include a beam of spectroscopic electromagnetic radiation from the sample caused to interact with a series of elements, the series of elements being:
제 1 조합 이색성 빔 스플리터-프리즘 및 제 2 검출기를 포함하고, 여기서 상기 제 1 조합 이색성 빔 스플리터-프리즘으로부터 반사된 반사 빔은 제 1 격자 및 제 2 검출기로 지향된다. A first combined dichroic beam splitter-prism and a second detector, wherein the reflected beam reflected from the first combined dichroic beam splitter-prism is directed to the first grating and the second detector.
상기 검출기 시스템은 일련의 요소와 상호작용하도록 야기되는 상기 샘플로부터의 분광 전자기 방사선 빔을 구체적으로 포함할 수 있으며, 일련의 요소는:The detector system may specifically include a beam of spectroscopic electromagnetic radiation from the sample caused to interact with a series of elements, the series of elements being:
제 1 격자 및 제 1 검출기를 포함하고, 여기서 상기 제 1 격자에 의해 생성된 반사 빔은 0차 빔이고 제 2 격자 및 제 2 검출기로 지향되고, 상기 제 2 격자에 의해 생성된 반사된 빔은 0차 빔이고 제 3 격자 및 제 3 검출기로 지향된다. A first grating and a first detector, wherein the reflected beam generated by the first grating is a zero-order beam and is directed to a second grating and a second detector, and wherein the reflected beam generated by the second grating is: It is a zero-order beam and is directed to a third grating and a third detector.
상기 검출기 시스템은 일련의 요소와 상호작용하도록 야기되는 상기 샘플로부터의 분광 전자기 방사선 빔을 구체적으로 포함할 수 있으며, 일련의 요소는:The detector system may specifically include a beam of spectroscopic electromagnetic radiation from the sample caused to interact with a series of elements, the series of elements being:
제 1 격자 및 제 1 검출기를 포함하고, 여기서 상기 제 1 격자에 의해 생성된 반사 빔은 0차 빔이고 제 1 조합 이색성 빔 스플리터-프리즘 및 제 2 검출기로 지향되고, 상기 제 1 조합 이색성 빔 스플리터-프리즘로부터 반사된 빔은 이색성 빔 스플리터를 통해 제 3 격자 및 제 3 검출기로 지향된다. a first grating and a first detector, wherein the reflected beam produced by the first grating is a zero-order beam and is directed to a first combined dichroic beam splitter-prism and a second detector, wherein the first combined dichroic beam splitter-prism The beam reflected from the beam splitter-prism is directed through a dichroic beam splitter to a third grating and a third detector.
상기 검출기 시스템은 일련의 요소와 상호작용하도록 야기되는 상기 샘플로부터의 분광 전자기 방사선 빔을 구체적으로 포함할 수 있으며, 일련의 요소는:The detector system may specifically include a beam of spectroscopic electromagnetic radiation from the sample caused to interact with a series of elements, the series of elements being:
제 1 격자 및 제 1 검출기를 포함하고, 여기서 상기 제 1 격자에 의해 생성된 반사 빔은 0차 빔이고 제 2 격자 및 제 2 검출기로 지향되고, 상기 제 2 격자에 의해 생성된 반사된 빔은 0차 빔이고 제 1 조합 이색성 빔 스플리터-프리즘 및 제 3 검출기로 지향된다. A first grating and a first detector, wherein the reflected beam generated by the first grating is a zero-order beam and is directed to a second grating and a second detector, and wherein the reflected beam generated by the second grating is: It is a zero-order beam and is directed to a first combination dichroic beam splitter-prism and a third detector.
상기 검출기 시스템은 일련의 요소와 상호작용하도록 야기되는 상기 샘플로부터의 분광 전자기 방사선 빔을 구체적으로 포함할 수 있으며, 일련의 요소는:The detector system may specifically include a beam of spectroscopic electromagnetic radiation from the sample caused to interact with a series of elements, the series of elements being:
제 1 격자 및 제 1 검출기를 포함하고, 여기서 상기 제 1 격자에 의해 생성된 반사 빔은 0차 빔이고 제 1 조합 이색성 빔 스플리터-프리즘 및 제 2 검출기로 지향되고, 상기 제 1 조합 이색성 빔 스플리터-프리즘로부터 반사된 빔은 빔 스플리터를 통해 제 2 이색성 빔 스플리터-프리즘 조합 및 제 3 검출기로 지향된다. a first grating and a first detector, wherein the reflected beam produced by the first grating is a zero-order beam and is directed to a first combined dichroic beam splitter-prism and a second detector, wherein the first combined dichroic beam splitter-prism The beam reflected from the beam splitter-prism is directed through the beam splitter to a second dichroic beam splitter-prism combination and a third detector.
상기 검출기 시스템은 일련의 요소와 상호작용하도록 야기되는 상기 샘플로부터의 분광 전자기 방사선 빔을 구체적으로 포함할 수 있으며, 일련의 요소는:The detector system may specifically include a beam of spectroscopic electromagnetic radiation from the sample caused to interact with a series of elements, the series of elements being:
제 1 조합 이색성 빔 스플리터-프리즘 및 제 1 검출기를 포함하고, 여기서 상기 제 1 조합 이색성 빔 스플리터-프리즘에 의해 생성된 반사 빔은 제 2 격자 및 제 2 검출기로 지향되고, 상기 제 2 격자에 의해 생성된 반사된 빔은 0차 빔이고 제 3 격자 및 제 3 검출기로 지향된다. comprising a first combined dichroic beam splitter-prism and a first detector, wherein a reflected beam produced by the first combined dichroic beam splitter-prism is directed to a second grating and a second detector, wherein the second grating The reflected beam produced by is a zero-order beam and is directed to the third grating and the third detector.
상기 검출기 시스템은 일련의 요소와 상호작용하도록 야기되는 상기 샘플로부터의 분광 전자기 방사선 빔을 구체적으로 포함할 수 있으며, 일련의 요소는:The detector system may specifically include a beam of spectroscopic electromagnetic radiation from the sample caused to interact with a series of elements, the series of elements being:
제 1 조합 이색성 빔 스플리터-프리즘 및 제 1 검출기를 포함하고, 여기서 상기 제 1 조합 이색성 빔 스플리터-프리즘에 의해 반사된 반사 빔은 제 2 조합 이색성 빔 스플리터-프리즘 및 제 2 검출기로 지향되고, 상기 제 2 조합 이색성 빔 스플리터-프리즘로부터 반사된 빔은 이색성 빔 스플리터를 통해 제 3 격자 및 제 3 이색성 빔 스플리터-프리즘 조합로 지향된다. A first combined dichroic beam splitter-prism and a first detector, wherein the reflected beam reflected by the first combined dichroic beam splitter-prism is directed to a second combined dichroic beam splitter-prism and a second detector. and the beam reflected from the second combination dichroic beam splitter-prism is directed through the dichroic beam splitter to the third grating and the third dichroic beam splitter-prism combination.
상기 검출기 시스템은 일련의 요소와 상호작용하도록 야기되는 상기 샘플로부터의 분광 전자기 방사선 빔을 구체적으로 포함할 수 있으며, 일련의 요소는:The detector system may specifically include a beam of spectroscopic electromagnetic radiation from the sample caused to interact with a series of elements, the series of elements being:
제 1 조합 이색성 빔 스플리터-프리즘 및 제 1 검출기를 포함하고, 여기서 상기 제 1 조합 이색성 빔 스플리터-프리즘에 의해 생성된 반사 빔은 제 1 격자 및 제 2 검출기로 지향되고, 상기 제 2 격자에 의해 생성된 반사된 빔은 0차 빔이고 제 2 조합 이색성 빔 스플리터-프리즘 및 제 3 검출기로 지향된다. comprising a first combined dichroic beam splitter-prism and a first detector, wherein a reflected beam produced by the first combined dichroic beam splitter-prism is directed to a first grating and a second detector, and wherein the second grating The reflected beam produced by is a zero-order beam and is directed to a second combined dichroic beam splitter-prism and a third detector.
상기 검출기 시스템은 일련의 요소와 상호작용하도록 야기되는 상기 샘플로부터의 분광 전자기 방사선 빔을 구체적으로 포함할 수 있으며, 일련의 요소는:The detector system may specifically include a beam of spectroscopic electromagnetic radiation from the sample caused to interact with a series of elements, the series of elements being:
제 1 조합 이색성 빔 스플리터-프리즘 및 제 1 검출기를 포함하고, 여기서 상기 제 1 조합 이색성 빔스플리터-프리즘으로부터 반사된 반사 빔은 제 2 조합 이색성 빔 스플리터-프리즘 및 제 2 검출기로 지향되고, 상기 조합 제 2 이색성 빔 스플리터-프리즘으로부터 반사된 반사 빔은 빔 스플리터를 통해 제 3 조합 이색성 빔 스플리터-프리즘 및 제 3 검출기로 지향된다. a first combined dichroic beam splitter-prism and a first detector, wherein the reflected beam reflected from the first combined dichroic beam splitter-prism is directed to a second combined dichroic beam splitter-prism and a second detector; , the reflected beam reflected from the combined second dichroic beam splitter-prism is directed through the beam splitter to a third combined dichroic beam splitter-prism and a third detector.
상기 검출기 시스템은 + 또는 - 차수 스펙트럼인 격자에 의해 생성된 분산된 회절 파장의 스펙트럼을 포함할 수 있다.The detector system may include a spectrum of dispersed diffracted waves produced by the grating that is a + or - order spectrum.
또한 상대적으로 더 짧은 파장이 더 긴 파장으로 수정될 수 있는 곳에서 더 긴 파장은 예를 들어 골레이 셀(Golay Cell), 볼로미터(Bolometer) 또는 마이크로-볼로미터(Micro-Bolometer) 등에 의해 모니터링되어야 함을 이해해야 한다. 그러나, 본 발명은 예를 들어 더 긴 파장을 모니터링할 수 없지만, 더 짧은 파장, 더 높은 에너지 파장을 모니터링할 수 있는 고체 상태 검출기 요소와 기능적으로 결합하여 상대적으로 더 긴 파장의 전자기 방사선을 더 짧은 파장의 전자기 방사선으로 변경하기 위한 파장 조절기를 포함할 가능성이 더 크다.Additionally, where relatively shorter wavelengths can be modified to longer wavelengths, the longer wavelengths should be monitored, for example by a Golay Cell, Bolometer or Micro-Bolometer. You must understand. However, the present invention is functionally coupled with a solid-state detector element that, for example, cannot monitor longer wavelengths, but can monitor shorter, higher energy wavelengths, thereby converting electromagnetic radiation of relatively longer wavelengths into shorter wavelengths. It is more likely to contain a wavelength modifier to change the wavelength into electromagnetic radiation.
본 발명의 맥락에서 전형적인 구성은 소스가 적외선 및/또는 테라헤르츠 범위의 파장을 제공하고 검출기 요소가 더 높은 에너지, 더 짧은 파장만을 검출할 수 있는 고체 상태라는 것이다. 그러나 이것은 파장 변조기가 상대적으로 더 짧은 파장을 입력하고 더 긴 파장을 출력하고, 검출기 요소가 골레이 셀, 볼로미터, 마이크로-볼로미터 등인 상황을 배제하지 않는다. 고체 상태 검출기 요소가 사용되는 경우, 본 발명은 감소된 초기 및 운영 비용의 형태(예: 더 긴 파장이 감지될 때 냉각)에서 유용성을 제공한다.A typical configuration in the context of the present invention is that the source provides wavelengths in the infrared and/or terahertz range and the detector element is in a solid state capable of detecting only the higher energy, shorter wavelengths. However, this does not exclude situations where the wavelength modulator inputs relatively shorter wavelengths and outputs longer wavelengths, and the detector element is a Golay cell, bolometer, micro-bolometer, etc. Where solid state detector elements are used, the present invention provides utility in the form of reduced initial and operating costs (e.g. cooling when longer wavelengths are detected).
요소(들)가 인용된 청구항에서, 검출기 유형 간의 구별이 표시된다. 즉, 청구항은 검출기가 단일 요소를 포함하고 분광 빔의 단색 또는 모든 파장을 함께 모니터링하는 경우 또는 파장을 개별적으로 분리하여 모니터링하는 경우에 적용되는 것으로 해석되어야 한다.In the claims in which the element(s) are recited, the distinction between detector types is indicated. That is, the claims should be interpreted as applying when the detector includes a single element and monitors a single color or all wavelengths of the spectroscopic beam together, or when the wavelengths are monitored separately separately.
이하에서는 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 더 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings.
도 1은 다양한 다중-채널 검출기(DET1)(DET2)(DET3)가 최적으로 처리하도록 설계된 여러 파장 범위를 도시한다.
도 2는 각각이 파장의 적어도 하나의 + 또는 - 차(order) 스펙트럼뿐만 아니라 상대적으로 더 에너지가 높은 반사 빔(예: 격자의 경우 O차(ZO)), 후속 격자(G)로 향하는 전자기 방사선 빔을 생성하는 예로서 다중 격자(G) 및/또는 이색성 빔 분할기-프리즘 조합(일반적으로 (G/P)로 표시됨)의 일부 본 발명 조합을 도시한다.
도 3a는 전자기의 입사 빔(IB)을 반사하고 0 차(ZO)와 함께, 이의 모든 차수(예를 들어 제 1+차)의 파장(λ)의 스펙트럼을 제공하는 격자(G)를 도시한다.
도 3aa는 반사(RB) 빔이 코팅이 존재하는 표면에서 이색성 빔 스플리터-프리즘(DBS-PR) 조합으로부터 반사되어 이색성 특성을 부여하는 상황을 도시한다. 적어도 + 또는 -차 스펙트럼의 스펙트럼이 프리즘(P)을 빠져나간다는 점에 유의하자.
도 4는 본 발명이 매우 적절한 응용을 찾는 엘립소미터 시스템을 나타낸다.
도 5는 전자기 방사선이 순차적으로 마주치게 한 순차적 후속 격자의 사용을 도시한다.
도 6은 빔 스플리터를 사용하여 빔의 일부를 상이한 파장 범위에 응답하도록 최적화할 수 있는 상이한 검출기로 향하게 하는 것을 도시한다.
도 7a 및 7b는 각각 약 400 내지 2500nm 범위에 걸쳐 초연속 레이저 소스에 의해 제공되는 전자기 방사선 빔에 대한 빔의 일반적인 강도 대 위치를 나타내며, 반점 감소기가 도 7a의 플롯에 적용될 때 동일한 결과를 보여준다.
도 8a, 도 8aa 내지 도 8ac는 반점을 감소시키기 위한 플라이스 아이(Fly's Eye) 접근법을 도시한다.
도 8b 내지 도 8f는 다양한 반점 감소기를 도시한다.
도 9a 및 도 9b는 하나 또는 그 초과의 파장 수정자(WM)를 포함하는 기본 반사계 또는 분광 광도계 시스템 및 편광계 시스템의 기본 엘립소미터를 각각 보여주기 위해 포함된다.
도 9c는 내부에 전자기 방사선 소스를 포함하는 기본 FTIR 시스템을 도시한다.
도 9d 및 도 9e는 분산 광학 장치 및 파장 수정자(WM)를 구비한 도 9 및 도 9e를 도시한다.
도 9f는 2개의 파동 수정자(WM)가 있는 기본 반사계 또는 분광 광도계 시스템을 도시한다.
도 9g 내지 도 9i는 파장 수정자(WM)가 내부에 존재하는 엘립소미터 시스템의 추가 예를 보여준다.
도 10a는 전자기 방사선 강도 대 파장의 일반적인 기존 소스와 비교하여 초연속 레이저에서 생성된 일반적인 인벤터(Inventor) 생성 강도 대 파장 결과를 보여주기 위해 포함된다.
도 10b는 최근의 발전으로 초연속 레이저의 범위가 적어도 4400 nm, 심지어 18000 nm 크기까지 확장되었음을 보여주기 위해 포함된다.Figure 1 shows the different wavelength ranges that various multi-channel detectors (DET1) (DET2) (DET3) are designed to optimally process.
2 shows a relatively higher energy reflected beam (e.g. order O (ZO) for a grating), electromagnetic radiation directed to the subsequent grating (G), as well as at least one + or - order spectrum of this wavelength. Some inventive combinations of multiple gratings (G) and/or dichroic beam splitter-prism combinations (generally denoted (G/P)) are shown as examples for generating beams.
Figure 3a shows a grating G which reflects the incident beam IB of electromagnetism and provides a spectrum of the wavelength λ of all its orders (e.g. 1+ order) along with the zero order ZO. .
Figure 3aa shows a situation where a reflected (RB) beam is reflected from a dichroic beam splitter-prism (DBS-PR) combination at a surface where a coating is present, imparting dichroic properties. Note that at least the + or - order spectrum exits the prism (P).
Figure 4 represents an ellipsometer system for which the invention finds very suitable application.
Figure 5 illustrates the use of sequential subsequent gratings with electromagnetic radiation encountered sequentially.
Figure 6 shows using a beam splitter to direct a portion of the beam to different detectors that can be optimized to respond to different wavelength ranges.
Figures 7a and 7b respectively show typical intensity versus position of the beam for an electromagnetic radiation beam provided by a supercontinuum laser source over a range of approximately 400 to 2500 nm, showing identical results when a speckle reducer is applied to the plot in Figure 7a.
Figures 8A, 8AA-8AC illustrate the Fly's Eye approach for reducing speckles.
Figures 8B-8F depict various speckle reducers.
Figures 9A and 9B are included to show the basic ellipsometer of a basic reflectometer or spectrophotometer system and a polarimeter system, respectively, including one or more wavelength modifiers (WM).
Figure 9c shows a basic FTIR system including an electromagnetic radiation source therein.
Figures 9d and 9e show Figures 9 and 9e with dispersive optics and a wavelength modifier (WM).
Figure 9f shows a basic reflectometer or spectrophotometer system with two wave modifiers (WM).
Figures 9g-9i show further examples of ellipsometer systems with a wavelength modifier (WM) present therein.
Figure 10A is included to show typical Inventor generated intensity vs. wavelength results from a supercontinuum laser compared to a typical conventional source of electromagnetic radiation intensity vs. wavelength.
Figure 10b is included to show that recent developments have expanded the range of supercontinuum lasers to sizes of at least 4400 nm and even 18000 nm.
시작하기 위해, 여기에 청구된 발명이 반사계, 분광 광도계, 엘립소미터 및 편광계 샘플 조사 시스템의 맥락에서 적용되는 파장 수정자(WM)에 관한 도 9f 및 도 9j에 가장 잘 도시되어 있음을 이해해야 한다. 상기 파장 수정자(WM)는 진입하는 전자기 방사선의 파장을 변경하며, 이는 스테이지(STG)를 지원하는 샘플(SAM) 전후에 존재할 수 있다. 그러나, 현재 청구된 발명은 또한 전자기 방사선의 소스(LS) 및 검출기(PA)를 불가분하게 포함한다. 여기에 있는 도면은 동시 계류 중인 출원 17/300, 091호(소스(LS) 및 검출기(DET)에 관한)에서 채택되었으며 여기에 제시된 순서대로 설명된다.To begin, it should be understood that the invention claimed herein is best illustrated in FIGS. 9F and 9J with respect to the wavelength modifier (WM) applied in the context of reflectometer, spectrophotometer, ellipsometer and polarimeter sample examination systems. do. The wavelength modifier (WM) changes the wavelength of the incoming electromagnetic radiation, which may be present before or after the sample (SAM) supporting stage (STG). However, the presently claimed invention also inseparably includes a source (LS) and a detector (PA) of electromagnetic radiation. The drawings herein are adapted from co-pending application Ser. No. 17/300, 091 (relating to source (LS) and detector (DET)) and are explained in the order presented here.
지금부터, 도 1을 보면, 다양한 다중-채널 검출기(DET1)(DET2)(DETS)가 최적으로 처리되도록 설계된 여러 파장 범위가 나와 있다. 많은 추가 파장 범위도 도 2에 표시된 (4)와 같이 유사하게 표시될 수 있다.Turning now to Figure 1, several wavelength ranges are shown that various multi-channel detectors (DET1) (DET2) (DETS) are designed to optimally process. Many additional wavelength ranges can be represented similarly, such as (4) shown in Figure 2.
도 2는 적외선 또는 테라헤르츠 범위의 전자기 파장의 소스(EM)를 도시하고, 상기 적외선 또는 테라헤르츠 파장을 수용하고 일반적으로 파장 고체 상태 검출기(DET) 요소(DE)(도 4 참조)의 범위 내의 출력 파장을 제공하기 위해 일반적으로 존재하는 통공 및 파장 수정자(WM)의 예증적인 사용을 감지할 수 있다. 도 2는 또한 다중 격자(G)의 조합(도 3a 참조) 및/또는 도 2의 이색성 빔 스플리터-프리즘 조합(DBS-RP)(도 3aa 참조)을 보여주고, 이는 각각 파장의 하나의 + 또는 - 차 스펙트럼(△λ) 및 전자기 방사선의 변경된 스펙트럼 콘텐츠 반사(RB/OR) 빔(예: 격자(G)의 경우와 같은 0차(OR) 빔 또는 이색성 빔 스플리터-프리즘 조합(DBS-PR)의 경우 기능적으로 유사한 반사 빔(RB)(두 가능성 모두 도 2에서 G/P-로 표시됨)을 생성한다. 도 3a의 조합 이색성 빔 스플리터-프리즘(DBS-PR) 및 0차(OR) 빔에 관하여 도 3aa의 반사 빔(RB) 참조(영차(ZO)라는 용어는, 제공된 결과가 기능적으로 유사하더라도, 격자(G)가 아니라 이색성 빔 스플리터-프리즘 조합(DBSP)이 적용되는 임계적 의미에서 정확하지 않다는 점에 유의하자). 도 2는 본 발명의 시스템 검출기 시스템의 관련 예이고, 여기서, 전자기 방사선 빔(IB)의 소스(EM)가 통공(AP)을 통해 전자기 방사선을 제공하고 (G/Pl)에 충돌하는 것으로 도시된다. 진출(exiting)(G/Pl)은 검출기(DET1)에 표시된 대로 미러(M)에서 반사를 통해 진행되는 + 또는 -의 1차 범위, 일반적으로 파장(λ)의 1차 스펙트럼이다. 또한, 다른 미러(M)에서 반사되어 이색성 빔 스플리터(DBS)를 만나는 반사 빔(RB)이 표시되어 있고, 이 빔 스플리터(DBS)는 제 1 양의 들어오는 빔을 (G/P3)로 지향시키고 이 (G/PS)는 빔을 검출기(DET3)로 향하는 파장(λ)의 범위 내로 분산한다. (DBS)에 들어가는 빔의 제 2 양은 검출기(DET2)로 향하는 분산된 파장(λ) 범위를 제공하고 반사 빔(RB"//OORR")을 파장(7)의 분산된 범위를 검출기(DET4)에 제공하는 (G/P4)로 지향시킨다. 도 2는 본 발명이 복수의 검출기(DET's)를 포함하고 복수의 검출기 각각은 복수의 고체 상태 검출기 요소(DE's)(도 44 참조)를 포함하고, 상기 복수의 고체 상태 검출기 요소는 상대적으로 긴 파장(예를 들어, IR 또는 THZ 범위)이 그 안으로 들어갈 때 파장 수정자(WM)으로부터 나오는 파장을 검출할 수 있고, 상기 복수의 고체 상태 검출기 요소 내에는, 상기 파장 수정자(WM)로부터 고체 상태 검출기 요소(DE's)에 의해 검출 가능한 상기 파장이 빔 스플리터(DBS) 및/또는 프리즘/이색성 빔 스플리터 조합(DBS-PR)(도 3 참조) 및/또는 격자(G)(도 3a 참조)를 통해 상기 고체 상태 검출기 요소(DE's) 내로 안내된다.Figure 2 shows a source (EM) of electromagnetic wavelengths in the infrared or terahertz range, which accepts said infrared or terahertz wavelengths and generally has a wavelength within the range of a solid state detector (DET) element (DE) (see Figure 4). One may perceive the exemplary use of commonly existing through holes and wavelength modifiers (WM) to provide the output wavelength. Figure 2 also shows the combination of multiple gratings (G) (see Figure 3a) and/or the dichroic beam splitter-prism combination (DBS-RP) of Figure 2 (see Figure 3aa), which each has one + or - the order spectrum (△λ) and the altered spectral content of the electromagnetic radiation reflected (RB/OR) beam, e.g. a zero-order (OR) beam as in the case of a grating (G) or a dichroic beam splitter-prism combination (DBS- In the case of PR), it generates a functionally similar reflected beam (RB) (both possibilities are denoted as G/P- in Figure 2), the combined dichroic beam splitter-prism (DBS-PR) and zero order (OR) in Figure 3a. ) See reflected beam (RB) in Figure 3aa for the beam (the term zero-order (ZO) refers to the threshold at which the dichroic beam splitter-prism combination (DBSP) is applied rather than the grating (G), although the results presented are functionally similar. 2 is a relevant example of a system detector system of the present invention, wherein a source (EM) of an electromagnetic radiation beam (IB) provides electromagnetic radiation through an aperture (AP). Exiting (G/Pl) is the primary range, typically + or -, which proceeds through reflection at the mirror (M) as indicated by the detector (DET1). This is the first-order spectrum of the wavelength λ. Also shown is the reflected beam RB, which is reflected from another mirror M and meets the dichroic beam splitter DBS, which is the first positive beam splitter DBS. Directs the incoming beam to (G/P3), which (G/PS) disperses the beam within a range of wavelengths λ towards detector DET3. A second amount of beam entering (DBS) is directed to detector DET2. and directs the reflected beam RB"//OORR" to (G/P4) which provides a distributed range of wavelengths λ to the detector DET4. Figure 2 The present invention includes a plurality of detectors (DET's), each of the plurality of detectors comprising a plurality of solid state detector elements (DE's) (see Figure 44), wherein the plurality of solid state detector elements have a relatively long wavelength (e.g. e.g., in the IR or THZ range) may detect a wavelength emanating from a wavelength modifier (WM) when entering therein, within the plurality of solid state detector elements, a solid state detector element from the wavelength modifier (WM). The wavelength detectable by (DE's) is transmitted through a beam splitter (DBS) and/or a combination prism/dichroic beam splitter (DBS-PR) (see Figure 3) and/or a grating (G) (see Figure 3A). It is guided into solid state detector elements (DE's).
도 3a는 전자기 방사선의 입력 빔(IB)이 그 위에 충돌하는 격자(G)를 보여주며, 그 결과 파장의 적어도 하나의 +/- 차 스펙트럼이 0차(ZO) 빔과 함께 생성된다.Figure 3a shows a grating (G) on which an input beam (IB) of electromagnetic radiation impinges, resulting in at least one +/- order spectrum of wavelengths together with the zero-order (ZO) beam.
도 3aa는 반사(RB) 빔이 코팅이 있는 표면에서 이색성 빔 스플리터-프리즘(DBS-PR) 조합에서 반사되어 이색성 속성을 부여하는 상황을 보여준다. 적어도 + 또는 -차 스펙트럼의 스펙트럼이 프리즘(P)을 빠져나간다는 점에 유의하자. 코팅(C)은 입력 빔이 충돌하는 표면에 존재하는 것으로 표시되고 이색성 빔 스플리터(DBS)를 형성하는 역할을 한다. 통찰력을 위해, 이색성은 파장을 기반으로 다른 속성, 예를 들어, 전자기 방사선의 반사/전송을 나타낸다.Figure 3aa shows a situation where a reflected (RB) beam is reflected from a dichroic beam splitter-prism (DBS-PR) combination on a surface with a coating, imparting dichroic properties. Note that at least the + or - order spectrum exits the prism (P). The coating (C) is shown to be present on the surface upon which the input beam impinges and serves to form a dichroic beam splitter (DBS). For insight, dichroism refers to different properties based on wavelength, e.g. reflection/transmission of electromagnetic radiation.
도 2에서 (G/P_)의 지정은 도 3a 및 도 3aa의 시스템 중 하나일 가능성이 있는 것으로 해석되어야 한다는 것이 이해되어야 한다.It should be understood that the designation of (G/P_) in Figure 2 should be interpreted as possibly being one of the systems of Figures 3A and 3AA.
도 4(이는 리파르트(Liphardt) 등의 특허 번호 7,345,762호에서 가져온 도 2)는 엘립소미터 시스템을 설명하기 위해 포함되며, 여기서 본 발명의 엘립소미터, 편광계, 및 유사 시스템은 매우 적절한 응용을 찾는다. 그렇게 적용될 때, 엘립소미터 편광 상태 분석기(즉, 상기 도 4의 (EPCLB))를 빠져나가는 빔은 첨부된 도 2에 도시된 빔(IB)인 것으로 유리하게 고려된다. 대략 도 2는 상기 도 4의 분산 요소(즉, 격자), (DO)에 대응한다. 도 4는 도시된 편광기(P)와의 상호작용에 의해 편광된 엘립소미터 빔(PPCLB)을 제공하는 엘립소미터 소스(LS)를 나타낸다는 점에 유의한다. 그 다음, 상기 빔(PPCLB)은 도시된 샘플(MS)과 상호작용하게 되며, 이는 그 지점에서 집속된 빔일 수 있음을 나타낸다. 상기 샘플(MS)에서 반사된 빔은 다시 시준될 수 있으며 분석기(A)를 통과하고 빔(EPCLB)으로 나타나며 (FE)에 의해 분산 요소(예: 격자)(DO)에 집속되기 전에, (DO)는 다중-요소 검출기(PA)로 파장을 분산시키는 역할을 한다. 하나 또는 두 개의 보정기(C)는 편광 상태 발생기 또는 분석기 또는 각각 편광기 및 분석기와 연결된 시스템에 표시된 것처럼 존재할 수도 있다. 다시 말하지만, 관련성에 대해, 분산 요소(DO)는 도 2의 격자(G1)와 거의 동일하다. 또한 집속(SSC) 및 재시준(SSC') 렌즈가 의도한 효과를 최적화하기 위해 위치를 제어할 수 있다는 표시가 도시된다.Figure 4 (which is taken from Patent No. 7,345,762 to Liphardt et al., Figure 2) is included to illustrate an ellipsometer system, for which ellipsometers, polarimeters, and similar systems of the present invention have very suitable applications. look for When so applied, the beam exiting the ellipsometer polarization state analyzer (i.e. (EPCLB) in Figure 4 above) is advantageously considered to be beam IB as shown in Figure 2 attached. Figure 2 roughly corresponds to the dispersive element (i.e. grating), (DO) of Figure 4 above. Note that Figure 4 shows an ellipsometer source LS providing a polarized ellipsometer beam PPCLB by interaction with the polarizer P shown. The beam (PPCLB) then interacts with the sample (MS) shown, indicating that it may be a focused beam at that point. The beam reflected from the sample (MS) can be re-collimated and passes through the analyzer (A), appearing as a beam (EPCLB), before being focused by (FE) onto a dispersive element (e.g. grating) (DO), (DO ) serves to disperse the wavelength with a multi-element detector (PA). One or two correctors (C) may be present as indicated in the system connected to a polarization state generator or analyzer or to a polarizer and analyzer respectively. Again, for relevance, the dispersion element (DO) is almost identical to the grating (G1) in Figure 2. Also shown is an indication that the focusing (SSC) and re-collimating (SSC') lenses can be positioned to optimize the intended effect.
도 5(특허 7,345,762호의 도 9에서)는 분광계 시스템에서 원하는 파장에 도달하기 위해 순차적인 후속 격자(예: G1 및 G1')의 사용을 보여주기 위해 포함된다.Figure 5 (from Figure 9 of Patent No. 7,345,762) is included to demonstrate the use of sequential subsequent gratings (e.g., G1 and G1') to reach the desired wavelength in the spectrometer system.
도 6(특허 8,169,611호의 도 1a에서 취함)은 빔 스플리터(B1 및 B2)를 사용하여 빔의 일부를 다른 파장 범위에 응답하기 위해 최적화할 수 있는 상이한 검출기(D1 및 D2)로 보내는 것을 보여주기 위해 포함되었다. 더 자세한 설명은 특허 7,345,762호 및 8,169,611호를 참조하시오. 그러나, 상기 특허는 반사된 변경된 스펙트럼 콘텐츠 빔을 후속 빔 분산 요소로 지향시키는 본 발명을 제안하지 않는다. 도 6은 또한 빔 스플리터를 사용하여 빔의 일부를 상이한 파장 범위에 응답하도록 최적화할 수 있는 상이한 검출기로 향하게 하는 것을 보여준다.Figure 6 (taken from Figure 1A of Patent No. 8,169,611) to illustrate the use of beam splitters (B1 and B2) to direct a portion of the beam to different detectors (D1 and D2) that can be optimized to respond to different wavelength ranges. included. For further explanation, see Patent Nos. 7,345,762 and 8,169,611. However, the patent does not propose the invention to direct the reflected altered spectral content beam to a subsequent beam diverging element. Figure 6 also shows using a beam splitter to direct portions of the beam to different detectors that can be optimized to respond to different wavelength ranges.
도면에 표시된 +/- 차수는 일반적으로 격자에 전자기 방사선의 입사 분광 빔이 제공되고 응답하여 회절된 분산 파장의 스펙트럼과 동시에 0차 빔의 통상적으로 전자기의 변경된 스펙트럼 콘텐츠 반사 빔을 생성할 때 생성되는 파장 범위로 설명될 수 있다.The +/- orders shown in the diagram are typically generated when an incident spectral beam of electromagnetic radiation is presented to a grating and responds to produce a spectrum of diffracted scattered wavelengths and simultaneously a reflected beam with a changed spectral content of the electromagnetic typically of the zero-order beam. It can be described in terms of wavelength range.
계속해서, 도 7a는 약 400 내지 적어도 4400 nm 범위에 걸쳐 초연속 레이저 소스에 의해 제공되는 전자기 방사선 빔에 대한 빔 단면 내에서의 일반적인 강도 대 위치를 보여준다. 특히 일관된 구성 요소 간의 상호 작용 효과로 인해 매우 일관성 없는 강도 플롯이 생성된다는 점에 유의하자. 반점은 파장 불안정을 초래할 수 있으며, 초연속 레이저가 현재 청구된 발명에 적용될 수 있어 그에 의해 제공된 파장을 고체 상태 검출기가 아마도 파장 필터와 함께 감지할 수 있는 파장으로 변경할 수 있다.7A shows a typical intensity versus position within the beam cross section for an electromagnetic radiation beam provided by a supercontinuum laser source over a range from about 400 to at least 4400 nm. In particular, note that interaction effects between coherent components result in very inconsistent intensity plots. Speckles may result in wavelength instability, and supercontinuum lasers may be applied to the presently claimed invention to change the wavelength provided thereby to a wavelength that a solid state detector can detect, possibly with a wavelength filter.
도 7b는 도 6의 빔 강도 프로파일에 "반점 감소기"를 적용하면 빔 프로파일의 위치 Ln에 비해 훨씬 더 안정적인 빔 강도를 얻을 수 있음을 보여준다. 이 훨씬 더 안정적인 강도 프로파일은 엘립소미터, 편광계, 및 반사계와 같은 계측 시스템의 적용에 매우 적합하다. 본 명세서에 기술된 초연속 레이저 소스 및 반점 감소기의 사용은 특히 또한 기술된 검출기 시스템과 결합하여 새롭고 참신하다고 믿어진다. 이전에 언급된 바와 같이, 간섭성 소스는 간섭 효과를 초래하고, 상기 시스템은 다음으로 구성된 군으로부터 선택된 형태의 반점 감소기를 더 포함하며: Figure 7b shows that applying a “spot reducer” to the beam intensity profile of Figure 6 can result in a much more stable beam intensity compared to the position Ln of the beam profile. This much more stable intensity profile is well suited for applications in metrology systems such as ellipsometers, polarimeters, and reflectometers. It is believed that the use of the supercontinuity laser source and speckle reducer described herein is novel and novel, especially in combination with the detector system also described. As previously mentioned, coherent sources result in interference effects, and the system further comprises a speckle reducer of a type selected from the group consisting of:
다중모드 섬유; multimode fiber;
빔 확산기; beam spreader;
플라이스아이 빔 균질화기; Fly's Eye Beam Homogenizer;
회전 빔 확산기; rotating beam spreader;
압전 전기 결정 구동 빔 확산기; Piezoelectric crystal driven beam diffuser;
시간적 간섭성 길이를 단축시키는 전자적 수단;Electronic means to shorten the temporal coherence length;
이는 매우 작은 파장 범위의 강도에서 넓은 변화들을 효과적으로 줄이기 위한 것이다(즉, 반점).This is to effectively reduce wide variations in intensity over a very small wavelength range (i.e. speckles).
도 8a, 도 8aa 내지 도 8ac는 반점을 감소시키기 위한 빔 균질화 접근법을 보여준다. 도 8a에서 (EMI)로 표시된 입력 전자기 방사선은 강도가 매우 고르지 않지만 매우 균일한 강도인 (EMO)로 표시된 출력 전자기 방사선으로 변환될 수 있음을 보여준다.Figures 8A, 8AA-8AC show a beam homogenization approach to reduce speckles. Figure 8a shows that input electromagnetic radiation, denoted (EMI), can be converted into output electromagnetic radiation, denoted (EMO), which is very uneven in intensity but very uniform in intensity.
이 시스템은 빔 확장기(BE), 빔 시준기(BC1), 2개의 플라이스 아이 렌즈(Fly's Eye lens)(MFI)(MF2), 시준 빔 진출(exiting)(MF2)에 초점을 맞추기 위해 적용된 제 2 빔 시준기(BC2) 및 제공된 빔을 다시 시준하는 제 2 빔 시준기(BC2)는 제공된 빔으로 이루어진다. (EMI)의 에너지 함량은 (EMO)로 표시된 대로 플라이스 아이 렌즈(MFI) 및 (MF2)의 작용에 의해 균일하게 분포되었다. 도 8aa 및 도 8ab는 전형적인 플라이스 아이 렌즈 구조를 나타낸다. 도 8ac는 도 8a(BH)의 시스템이 엘립소미터 시스템에 어떻게 적용될 수 있는지를 나타내기 위해 포함된다. "A"에서 소스(LS)에서 들어오는 빔은 (EMI)로 표시되고 "B"에서 빔 에너지는 (EMO)로 표시되는 대로 분포되며 편광 요소(DE)는 그 위의 위치(D)에서 상기 샘플로부터 반사된 빔을 모니터링하도록 배치된 검출기에 의해 샘플(및 위치(D))과 상호 작용하는 빔 앞에 적용될 수 있다.The system consists of a beam expander (BE), a beam collimator (BC1), two Fly's Eye lenses (MFI) (MF2), and a second beam applied to focus the collimated beam exiting (MF2). The collimator BC2 and the second beam collimator BC2, which re-collimates the provided beam, consist of the provided beam. The energy content of (EMI) was uniformly distributed by the action of the fly's eye lens (MFI) and (MF2), as indicated by (EMO). Figures 8aa and 8ab show a typical fly's eye lens structure. Figure 8ac is included to illustrate how the system of Figure 8a (BH) can be applied to an ellipsometer system. At "A" the beam coming from the source (LS) is denoted as (EMI) and at "B" the beam energy is distributed as denoted by (EMO) and the polarization element (DE) is distributed as indicated by (EMO) on the sample at a position (D) above it. It can be applied in front of the beam interacting with the sample (and location D) by a detector arranged to monitor the beam reflected from.
도 8b 내지 도 8f는 다른 다양한 반점 감소기를 보여준다. 도 8b는 입력 빔(BI)이 내부로 들어가고 확산 빔(DBO) 구성요소로 나가는 빔 확산기 판을 보여준다. 도 8c는 빔이 통과할 때 도 8b의 빔 확산기와 유사한 효과를 일으키는 단순한 플라이스 아이 렌즈(FE)를 도시한다. 도 8d는 모터(M)에 부착된 도 8b의 빔 확산기(BD)가 사용 중에 회전하도록 하는 것을 도시한다. 입력 빔(B)은 도시된 바와 같이 다시 통과되어 확산 빔(DBO)으로 나타난다. 도 8e는 빔 확산기(BD)가 사용 중 수직 및/또는 수평으로 진동하도록 적용되는 압전 드라이버(PZ)에 부착된 도 8b와 같이 빔 확산기(BD) 판을 보여준다. 플라이스 아이 렌즈(FE)는 도 8d 및 도 8e와 같은 구성에서도 사용될 수 있다. 도 8f는 다중 모드 섬유의 엔드온 뷰(end-on view)를 보여준다. 코어 영역 1 및 외부 영역 2에 주목하자. 다중 모드 광섬유에서, 영역 1은 영역 2의 중요한 부분이다. 영역 1 코어는 단일 모드 광섬유에서 훨씬 덜 두드러진다.Figures 8B-8F show various other speckle reducers. Figure 8b shows a beam spreader plate with the input beam (BI) entering and exiting the diffuse beam (DBO) component. Figure 8c shows a simple fly's eye lens (FE) that produces a similar effect as the beam spreader of Figure 8b when a beam passes through it. Figure 8d shows the beam spreader (BD) of Figure 8b attached to a motor (M) causing it to rotate during use. The input beam (B) is passed back as shown and appears as a diffuse beam (DBO). Figure 8e shows the beam spreader (BD) plate as in Figure 8b attached to a piezoelectric driver (PZ) adapted to cause the beam spreader (BD) to oscillate vertically and/or horizontally during use. A fly's eye lens (FE) can also be used in configurations such as FIGS. 8D and 8E. Figure 8f shows an end-on view of a multimode fiber. Note core region 1 and outer region 2. In multimode optical fiber, zone 1 is an important part of zone 2. Zone 1 cores are much less prominent in single-mode fiber.
도 9a는 다음을 포함하는 기본 반사계 또는 분광 광도계 시스템을 보여주기 위해 포함하며:Figure 9A is included to show a basic reflectometer or spectrophotometer system comprising:
a) 전자기 방사선 빔의 소스(S);a) source (S) of the electromagnetic radiation beam;
b) 샘플(SAM)을 지지하는 스테이지(STG);b) stage (STG) supporting the sample (SAM);
c) 전자기의 검출기 시스템(DET);c) Electromagnetic detector system (DET);
본 발명에서, 상기 시스템은 전자기 방사선의 분광 빔의 소스(S)가 도 7a 및 바람직하게는 도 7b에 도시된 바와 같은 출력 스펙트럼을 제공하는 초연속 레이저라는 점에서 구별된다. 즉, 본 발명의 주된 구별되는 양태는 전자기 방사선을 제공하기 위해 고강도, 고 지향성 초연속 레이저를 사용하는 것이다. 도 2와 관련하여 앞서 설명된 바와 같이, 본 발명의 다른 양태는 다양한 범위의 파장을 상기 파장을 검출하는 데 매우 적합한 검출기에 제공하는 검출기 시스템의 사용을 포함한다.In the present invention, the system is distinguished in that the source S of the spectral beam of electromagnetic radiation is a supercontinuum laser providing an output spectrum as shown in Figure 7a and preferably in Figure 7b. That is, the main distinguishing aspect of the present invention is the use of a high intensity, highly directive supercontinuum laser to provide electromagnetic radiation. As previously described in connection with Figure 2, another aspect of the invention involves the use of a detector system that provides a wide range of wavelengths to a detector well suited for detecting those wavelengths.
도 9b는 엘립소미터 또는 편광계 시스템에 영향을 미치도록 편광 상태 발생기(PSG) 및 편광 상태 분석기(PSA)를 구비한 도 9a의 요소를 보여준다.Figure 9b shows the element of Figure 9a with a polarization state generator (PSG) and polarization state analyzer (PSA) to effect an ellipsometer or polarimeter system.
(참고로, 이 명세서와 청구항들에서 하나 초과의 소스(S)가 언급된 경우, 관련 도면서 (S)의 표시는 사용 중인 소스를 나타내는 것으로 해석되어야 한다.)(Please note that when more than one source (S) is mentioned in this specification and claims, the designation of (S) in the relevant drawings should be construed as indicating the source in use.)
전술한 검출기 시스템은 도 2에서와 같이 복수의 다중 요소 어레이가 존재하거나 도 4에서와 같이 단일 어레이 또는 도 9a 및 도 9b에 의해 도시된 바와 같은 단일 검출기가 있다는 점이 이해된다. 도 9d 및 도 9e는 검출기(DET) 어레이 요소(DE's)를 포함하도록 수정된 도 9a 및 도 9b에 도시된 시스템의 검출기 측을 도시한다. 도 9e에서 웨이브 수정자(Wave Modifier; WM)는 분산 광학(DO) 이전에서 이후로 이동된다. 모든 구성에서, 측정 가능한 전기 신호를 제공하는 기능 요소(들)는 고체 상태(예: CCD 어레이) 또는 단일 요소(예: 골레이 셀 또는 볼로미터)일 수 있다. 최신 검출기는 적외선 및 테라헤르츠 주파수 전자기 방사선을 모니터링하는 데 적용될 수 있다. 골레이 셀은 전자기 방사선로 인한 온도 변화를 전기적으로 모니터링 가능한 신호로 변환한다. 예를 들어, 전자기 방사선을 하나 또는 다른 포토 셀로 반사하는 왜곡 가능한 다이어프램/필름이 존재할 수 있다. 골레이 셀의 챔버에 있는 다이어프램/필름 모양의 왜곡은 모니터링 포토 셀로 향하는 전자기 방사선에 영향을 준다. 볼로미터(Bolometer)는 전자기 방사선을 흑색 물질에 충돌시켜 전기 저항의 변화를 변환하여 작동한다. 또한, 검출기는 적용 가능한 경우 파장 수정자를 포함할 수 있으며, 파장 수정자는 원적외선을 근적외선 주파수/파장으로 변경하여 보다 저렴하고 사용하기 쉬운 실리콘 기반 요소를 사용할 수 있다. 도 9a, 도 9b, 도 9d, 및 도 9e는 파장 수정자(WM)를 식별한다. 더 긴 파장을 더 짧은 파장으로 변환하는 파장 수정자의 예는 중적외선(Mid-IR) 파장을 근적외선 파장으로 변경하는 NLIR 비선형 적외선 센서이다. 도 9c는 전자기 방사선의 소스(S)가 푸리에 변환 간섭계(FTIR) 시스템의 일부일 수 있음을 나타내기 위해 포함된다. 소스(S), 빔 스플리터(BS), 및 두 개의 미러(M1) 및 (M2)가 표시된다. 사용 중인 미러(M1)는 도시된 바와 같이 위아래로 움직인다. 이는 빔 에스 스플리터(BS)에서 미러로 가는 빔의 경로 길이를 늘리거나 줄인다. 빔 스플리터에서, 빔 스플리터(BS)와 미러(M1) 사이, 빔 스플리터(BS)와 미러(M2) 사이의 간섭으로 인해 미러(M1)의 서로 다른 위치에서 다양한 송신 및 차단이 이루어진다. It is understood that the detector systems described above may have multiple multi-element arrays as in Figure 2, a single array as in Figure 4, or a single detector as shown by Figures 9A and 9B. Figures 9D and 9E show the detector side of the system shown in Figures 9A and 9B modified to include detector (DET) array elements (DE's). In Figure 9e, the Wave Modifier (WM) is moved from before to after the Dispersive Optics (DO). In all configurations, the functional element(s) that provide the measurable electrical signal may be solid-state (e.g., a CCD array) or a single element (e.g., a Golay cell or bolometer). Modern detectors can be applied to monitor infrared and terahertz frequency electromagnetic radiation. Golay cells convert temperature changes caused by electromagnetic radiation into electrically monitorable signals. For example, there may be a distortable diaphragm/film that reflects electromagnetic radiation to one or another photo cell. Distortions in the shape of the diaphragm/film in the Golay cell's chamber affect the electromagnetic radiation directed to the monitoring photo cell. Bolometers work by impinging electromagnetic radiation on a black material and converting it into a change in electrical resistance. Additionally, the detector may include a wavelength modifier, if applicable, which changes far-infrared to near-infrared frequencies/wavelengths, allowing for the use of less expensive and easier to use silicon-based elements. 9A, 9B, 9D, and 9E identify the wavelength modifier (WM). An example of a wavelength modifier that converts longer wavelengths to shorter wavelengths is the NLIR nonlinear infrared sensor, which converts mid-infrared (Mid-IR) wavelengths to near-infrared wavelengths. FIG. 9C is included to illustrate that the source S of electromagnetic radiation may be part of a Fourier Transform Interferometry (FTIR) system. The source (S), beam splitter (BS), and two mirrors (M1) and (M2) are shown. The mirror M1 in use moves up and down as shown. This increases or decreases the path length of the beam from the beam splitter (BS) to the mirror. In the beam splitter, various transmissions and interceptions occur at different positions of the mirror M1 due to interference between the beam splitter BS and the mirror M1 and between the beam splitter BS and the mirror M2.
도 9f는 두 개의 파장 수정자(WM)가 있는 기본 반사계 또는 분광 광도계 시스템을 보여준다. 일반적으로 그 중 하나만 있을 수 있으므로 두 개를 표시하는 것이 제한적인 것으로 해석되지는 않지만, 하나만 있는 경우 스테이지(STG)의 양쪽에 있을 수 있다. 파장 수정자가 스테이지(STG) 앞에 있는 경우 샘플 조사 시스템은 전자기 방사선의 소스(LS)가 제공하는 상이한 파장 범위의 샘플(MS)을 조사하는 시스템으로 변환된다. 이것은 전자기 방사선의 소스(LS)를 변경하지 않고 동일한 샘플 조사 시스템을 사용하여 매우 광범위한 파장의 샘플을 조사하려는 경우에 유용할 수 있다.Figure 9f shows a basic reflectometer or spectrophotometer system with two wavelength modifiers (WM). Showing two is not to be construed as restrictive, as usually there can only be one of them, but if there is only one it can be on either side of the stage (STG). When a wavelength modifier is placed in front of the stage (STG), the sample irradiation system is transformed into a system that irradiates samples (MS) of different wavelength ranges provided by a source (LS) of electromagnetic radiation. This can be useful when one wants to irradiate samples over a very wide range of wavelengths using the same sample irradiation system without changing the source (LS) of electromagnetic radiation.
도 9g 내지 도 9i는 스테이지(STG) 이후의 다양한 위치에 존재하는 파장 수정자(WM)를 갖는 엘립소미터 시스템의 추가 예를 도시한다. 시스템은 분광 전자기 방사선의 소스(LS), 편광기(P), 보정기(C)((P)와 (C)가 조합되어 (PSG)를 구성함), 무대(STG)상의 샘플(MS), 제 2 보상기(C') 분석기(A)((C') 및 (A)는 (PSA)를 포함함), 집속 요소(FE), 분산 광학 장치(DO) 및 복수의 검출기 요소(DE's)를 포함하는 검출기(PA)를 포함하는 것으로 도시된다. 도 9g에서 웨이브 수정자(WM)는 상기 스테이지(STG)와 상기 분산 광학 장치(DO) 사이에 존재한다. 도 9h는 빔 스플리터(BS) 및 미러(M)를 더 포함하여 2개의 검출기 배열을 제공하며, 둘 모두 상기 스테이지(STG)와 상기 분산 광학 장치(DO) 사이에 존재하는 웨이브 수정자(WM)를 갖는다. 도. 9i는 웨이브 수정자(WM)가 분산 광학 장치(DO)와 검출기(PA) 사이에 존재한다는 점에서 Fig. 9g와 상이하다. 그러한 배열은 본 발명의 범위 내에서 고려되어야 한다.9G-9I show further examples of ellipsometer systems with wavelength modifiers (WM) present at various locations after the stage (STG). The system consists of a source of spectral electromagnetic radiation (LS), a polarizer (P), a compensator (C) ((P) and (C) combined make up (PSG)), a sample (MS) on the stage (STG), 2 Compensator (C') comprising analyzer (A) ((C') and (A) include (PSA)), focusing element (FE), dispersing optics (DO) and a plurality of detector elements (DE's) It is shown as including a detector (PA). In Figure 9g a wave modifier (WM) is present between the stage (STG) and the dispersive optics (DO). FIG. 9H presents a two detector arrangement further comprising a beam splitter (BS) and a mirror (M), both of which have a wave modifier (WM) between the stage (STG) and the dispersive optics (DO). has do. 9i is shown in Fig. 9i in that the wave modifier (WM) exists between the dispersive optics (DO) and the detector (PA). It is different from 9g. Such arrangements should be considered within the scope of the present invention.
도 9g 내지 도 9i는 예시적인 본 발명 시스템에서 웨이브 수정자(WM)의 위치를 보여준다. 또한, 도 9g의 구성이 도 9h 및 도 9i에 존재할 수 있다는 점에 유의한다. 즉, 시스템이 반사계, 분광 광도계, 엘립소미터 또는 편광계인지 여부에 관계없이 소스(LS)와 스테이지(STG) 사이에 웨이브 수정자(WM)가 있을 수 있다. 9G-9I show the location of the wave modifier (WM) in an exemplary system of the present invention. Additionally, note that the configuration of Figure 9g may exist in Figures 9h and 9i. That is, there can be a wave modifier (WM) between the source (LS) and the stage (STG) regardless of whether the system is a reflectometer, spectrophotometer, ellipsometer, or polarimeter.
편광기(P), 분석기(A) 또는 보정기(들)(C)(도 6에서와 같이 또는 도 9b에서와 같이 편광 상태 발생기(PSG) 또는 편광 상태 분석기(PSA)에 통합됨)가 사용 중이거나 정지하거나 일부 또는 전체가 회전할 수 있다는 점에 유의하자.Polarizer (P), analyzer (A) or corrector(s) (C) (integrated into a polarization state generator (PSG) or polarization state analyzer (PSA) as in FIG. 6 or as in FIG. 9B) is in use or stationary. Note that some or all of the images may be rotated.
도 10a는 종래의 소스의 전자기 방사선 강도 대 파장과 비교하여, 초연속 레이저 빔의 경로에 0.0325% 중성 밀도 필터가 존재할 때 초연속 레이저로부터 생성된 강도 대 파장 결과를 본 발명의 전형적인 발명가에게 보여주는 것을 포함한다. 초연속 레이저 강도는 기존 소스 스펙트럼보다 훨씬 더 크며(약 30배 더 크게 표시됨) 파장 스펙트럼 특성을 비교하려면 0.0325 중성 밀도 필터로 크게 감쇠되는 것이 필요하다.FIG. 10A shows a typical inventor of the present invention showing intensity versus wavelength results generated from a supercontinuum laser when a 0.0325% neutral density filter is present in the path of the supercontinuum laser beam, compared to the electromagnetic radiation intensity versus wavelength of a conventional source. Includes. The supercontinuum laser intensity is much larger than the conventional source spectrum (approximately 30 times larger) and requires significant attenuation with a 0.0325 neutral density filter to compare the wavelength spectral characteristics.
도 10b는 특허 출원서가 제출된 이후로 초연속 레이저 소스의 발전이 이루어졌음을 보여주기 위해 포함되었다. 도 10a에 비해 도 10b에서 크게 확장된 파장 범위에 주목하시오. 추가 파장 범위 확장이 계속될 것으로 예상되며 본 발명은 이러한 관점에서 고려되어야 한다. 이것이 도 10a 및 도 10b에 도시된 초연속 레이저 소스 파장 범위이고, 이는 예시적이며 제한적이지 않다. 예를 들어, 18000 nm 까지의 파장을 제공하는 초연속 레이저를 사용할 수 있지만 더 긴 파장에서는 강도가 감소한다.Figure 10b is included to demonstrate the progress made in supercontinuum laser sources since the patent application was submitted. Note the greatly expanded wavelength range in Figure 10b compared to Figure 10a. Further wavelength range expansion is expected to continue and the present invention should be considered in this light. This is the supercontinuum laser source wavelength range shown in FIGS. 10A and 10B, which is illustrative and not limiting. For example, supercontinuum lasers are available that provide wavelengths up to 18000 nm, but the intensity decreases at longer wavelengths.
이로써 본 발명의 요지를 개시하였지만, 본 발명의 다양한 수정, 대체, 및 변형이 교시의 관점에서 가능하다는 것이 명백해야 한다. 따라서, 본 발명은 구체적으로 설명된 것과는 다르게 실시될 수 있으며, 그 폭과 범위가 청구항들에 의해서만 제한되어야 함을 이해해야 한다.Having thus disclosed the subject matter of the invention, it should be apparent that various modifications, substitutions, and variations of the invention are possible in light of the teachings. Accordingly, it should be understood that the invention may be practiced otherwise than as specifically described, and that its breadth and scope should be limited only by the claims.
Claims (22)
엘립소미터;
편광계;
반사계; 및
분광 광도계;로 구성된 군으로부터 선택되며,
상기 시스템은:
전자기 소스(LS);
샘플을 지지하기 위한 스테이지(STG); 및
검출기 요소(DE's)를 포함하는 검출기(PA);를 포함하고,
상기 시스템 소스(LS)는 IR 및 THZ 범위의 장파장 전자기 방사선을 제공하고, 상기 검출기는 상기 IR 및 THZ 파장을 검출할 수 없는 고체 상태 요소(DE's)를 포함하며,
상기 시스템은, 상기 검출기(PA) 전에, 검출기 요소(DE's)가 검출할 수 있는 상기 검출기(PA)의 범위 밖의 파장의 전자기 방사선을 수용하고 상기 검출기 요소(DE's)가 검출할 수 있는 파장에 기초하여 출력 전자기 방사선을 제공하기 위한, 적어도 하나의 파장 수정자(WM)가 존재하는 것을 특징으로 하는, 샘플 조사 시스템.1. A sample irradiation system for use in irradiating a sample with electromagnetic radiation, comprising:
ellipsometer;
polarimeter;
reflectometer; and
Spectrophotometer; is selected from the group consisting of,
The system:
electromagnetic source (LS);
Stage for supporting the sample (STG); and
Detector (PA) comprising detector elements (DE's);
wherein the system source (LS) provides long-wavelength electromagnetic radiation in the IR and THZ ranges, and the detector comprises solid state elements (DE's) that are unable to detect the IR and THZ wavelengths;
The system receives, before the detector PA, electromagnetic radiation of wavelengths outside the range of the detector elements (DE's) that the detector elements (DE's) can detect and based on the wavelengths that the detector elements (DE's) can detect. A sample irradiation system, characterized in that at least one wavelength modifier (WM) is present for providing output electromagnetic radiation.
상기 스테이지(STG) 전후에 각각 편광 상태 발생기(PSG) 및 편광 상태 분석기(PSA) 구성요소를 더 포함하고, 상기 시스템은 엘립소미터인, 샘플 조사 시스템.According to paragraph 1,
A sample irradiation system further comprising a polarization state generator (PSG) and a polarization state analyzer (PSA) components before and after the stage (STG), respectively, wherein the system is an ellipsometer.
적어도 하나의 파장 수정자(WM)는 IR 및 THZ 범위의 파장을 포함하는 전자기 방사선을 수용하고 가시 파장 범위의 파장을 갖는 전자기 방사선을 출력하는, 샘플 조사 시스템.According to paragraph 1,
A sample irradiation system, wherein at least one wavelength modifier (WM) receives electromagnetic radiation comprising wavelengths in the IR and THZ ranges and outputs electromagnetic radiation having wavelengths in the visible wavelength range.
적어도 하나의 파장 수정자(WM)는 원적외선(far-IR) 범위의 파장을 포함하는 전자기 방사선을 수용하고 가시 파장 범위의 파장을 갖는 전자기 방사선을 출력하는, 샘플 조사 시스템.According to paragraph 1,
A sample irradiation system, wherein at least one wavelength modifier (WM) receives electromagnetic radiation comprising a wavelength in the far-infrared (far-IR) range and outputs electromagnetic radiation having a wavelength in the visible wavelength range.
적어도 하나의 파장 수정자(WM)는 중적외선(mid-IR) 범위의 파장을 포함하는 전자기 방사선을 수용하고 가시 파장 범위의 파장을 갖는 전자기 방사선을 출력하는, 샘플 조사 시스템.According to paragraph 1,
A sample irradiation system, wherein at least one wavelength modifier (WM) receives electromagnetic radiation comprising a wavelength in the mid-IR range and outputs electromagnetic radiation having a wavelength in the visible wavelength range.
적어도 하나의 파장 수정자(WM)는 근적외선(near-IR) 범위의 파장을 포함하는 전자기 방사선을 수용하고 가시 파장 범위의 파장을 갖는 전자기 방사선을 출력하는, 샘플 조사 시스템.According to paragraph 1,
A sample irradiation system, wherein at least one wavelength modifier (WM) receives electromagnetic radiation comprising a wavelength in the near-infrared (near-IR) range and outputs electromagnetic radiation having a wavelength in the visible wavelength range.
상기 스테이지(STG) 후에 존재하는 상이한 파장들을 공간적으로 분리하기 위한 분산 광학계(DO)를 더 포함하고, 파장 수정자는:
상기 소스(LS)와 상기 스테이지(STG) 사이;
상기 스테이지(STG)와 상기 분산 광학계(DO) 사이;
상기 분산 광학계(DO)와 상기 검출기(PA) 사이;
로 구성된 군으로부터의 선택되는 위치에 배치되는, 샘플 조사 시스템.According to paragraph 1,
It further comprises dispersive optics (DO) for spatially separating different wavelengths present after the stage (STG), wherein the wavelength modifier is:
between the source (LS) and the stage (STG);
Between the stage (STG) and the distributed optical system (DO);
Between the distributed optical system (DO) and the detector (PA);
A sample survey system deployed at a location selected from the group consisting of:
엘립소미터;
편광계;
반사계; 및
분광 광도계;로 구성된 군으로부터 선택되며,
상기 시스템은:
전자기 소스(LS);
샘플을 지지하는 스테이지(STG); 및
검출기(PA);를 포함하고,
상기 시스템 소스(LS)는 상기 검출기 요소(DE's)가 검출할 수 있는 것보다 길거나 짧은 파장 범위의 전자기 방사선을 제공하고;
상기 시스템은, 상기 검출기(PA) 전에, 상태 요소(DE's)가 검출할 수 있는 상기 검출기(PA)의 범위 밖의 파장의 전자기 방사선을 수용하고 상기 고체 상태 요소(DE's)가 검출할 수 있는 파장에 기초하여 출력 전자기 방사선을 제공하기 위한, 적어도 하나의 파장 수정자(WM)가 존재하는 것을 특징으로 하는, 샘플 조사 시스템.1. A sample irradiation system for use in irradiating a sample with electromagnetic radiation, comprising:
ellipsometer;
polarimeter;
reflectometer; and
Spectrophotometer; is selected from the group consisting of,
The system:
electromagnetic source (LS);
Stage supporting the sample (STG); and
Includes a detector (PA);
The system source (LS) provides electromagnetic radiation in a wavelength range longer or shorter than what the detector elements (DE's) can detect;
The system receives electromagnetic radiation at wavelengths outside the range of the detectors (PA) that the solid state elements (DE's) can detect before the detector (PA) and at wavelengths that the solid state elements (DE's) can detect. A sample irradiation system, characterized in that at least one wavelength modifier (WM) is present for providing output electromagnetic radiation based on the WM.
상기 소스(LS)는:
자외선;
가시선;
원적외선;
중적외선;
테라헤르츠;
로부터 선택된 범위의 파장을 갖는 전자기 방사선을 제공하는, 샘플 조사 시스템.According to clause 8,
The source (LS) is:
UV-rays;
line of sight;
Far infrared rays;
mid-infrared;
terahertz;
A sample irradiation system providing electromagnetic radiation having a wavelength range selected from
상기 검출기는:
자외선;
가시선;
원적외선;
중적외선;
테라헤르츠;
로부터 선택된 범위의 파장을 검출하며,
상기 선택된 범위는 상기 소스(LS)에 의해 제공되는 파장 범위와 상이한, 샘플 조사 시스템.According to clause 9,
The detector:
UV-rays;
line of sight;
Far infrared rays;
mid-infrared;
terahertz;
Detects a wavelength in a selected range from
The sample irradiation system of claim 1, wherein the selected range is different from the wavelength range provided by the source (LS).
상기 소스는:
원적외선;
중적외선;
근적외선; 및
테라헤르츠;
로부터 선택된 범위의 파장을 제공하고;
상기 파장 수정자는:
자외선; 및
가시선;
으로 이루어지는 군으로부터 선택된 범위의 파장을 제공하는, 샘플 조사 시스템.According to clause 10,
The above sources are:
Far infrared rays;
mid-infrared;
near infrared; and
terahertz;
providing a range of wavelengths selected from;
The wavelength modifiers are:
UV-rays; and
line of sight;
A sample irradiation system that provides a range of wavelengths selected from the group consisting of.
전자기 방사선의 소스는:
UV 영역의 Ar, Xe 및 He 방전 램프;
가시 영역의 텅스텐 필라멘트 램프;
적외선 범위의 흑체 방열기, 네른스트 및 글로바;
UV 및 가시광선 범위의 Hg 및 Na 라인 생성 램프;
가시광선 및 IR 범위의 레이저; 및
400 nm 내지 18000 nm의 파장 범위의 초연속 레이저;
로 구성된 군으로부터 선택되고,
상기 검출기는:
골레이 셀;
볼로미터;
마이크로-볼로미터;
열전쌍;
광전도성 물질;
중수소화 트리글리신 설페이트(DTGS);
HgCdTe(MCT);
LiTaO3;
PbSe;
PbS;
InSb; 및
실리콘, 게르마늄, 및 갈륨 비소 고체 상태 장치;
로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 샘플 조사 시스템.According to clause 8,
Sources of electromagnetic radiation are:
Ar, Xe and He discharge lamps in the UV region;
Tungsten filament lamp in the visible area;
Blackbody radiators, Nernst and Globa in the infrared range;
Lamps producing Hg and Na lines in UV and visible range;
Lasers in the visible and IR range; and
Supercontinuum laser with a wavelength range from 400 nm to 18000 nm;
is selected from the group consisting of,
The detector:
golay cell;
bolometer;
micro-bolometer;
thermocouple;
photoconductive material;
deuterated triglycine sulfate (DTGS);
HgCdTe(MCT);
LiTaO3;
PbSe;
PbS;
InSb; and
silicon, germanium, and gallium arsenide solid-state devices;
A sample survey system, characterized in that selected from the group consisting of.
a) 전자기 방사선으로 샘플을 조사하는데 사용하기 위해,
엘립소미터,
편광계;
반사계; 및
분광 광도계;를 제공하는 단계로서,
상기 시스템은:
전자기 소스(LS);
샘플을 지지하는 스테이지(STG); 및
검출기 요소(DE's)를 포함하는 검출기(PA);를 포함하고,
상기 시스템 소스(LS)는 상기 검출기 요소(DE's)가 검출할 수 있는 것보다 길거나 짧은 파장 범위의 전자기 방사선을 제공하며,
상기 시스템은, 상기 검출기(PA) 전에, 상태 요소(DE's)가 검출할 수 있는 상기 검출기(PA)의 범위 밖의 파장의 전자기 방사선을 수용하고 고체 상태 요소(DE's)가 검출할 수 있는 파장에 기초하여 출력 전자기 방사선을 제공하기 위한 적어도 하나의 파장 수정자(WM)가 존재하는 것을 특징으로 하는,
상기 제공하는 단계;
b) 조사할 샘플을 상기 스테이지(STG)에 배치하는 단계;
c) 상기 소스(LS)가 상기 검출기 요소(DE's)가 검출할 수 없는 파장을 포함하는 전자기 방사선을 제공하고 상기 전자기 방사선의 빔을 상기 샘플을 향하도록 하는 단계;
d) 상기 파장 수정자가 상기 소스(LS)에 의해 제공되는 상기 샘플로부터 전자기 방사선 파장을 수신하고, 상기 검출기 요소(DE)가 검출할 수 있는 파장으로 수정하도록 하는 단계;
e) 상기 검출기 요소가 수정된 전자기 방사선을 검출하고 출력 데이터를 제공하도록 하는 단계;
f) 샘플 특성을 결정하기 위해 상기 출력 데이터를 분석하는 단계;를 포함하는, 샘플 조사 방법. As a sample survey method,
a) For use in irradiating samples with electromagnetic radiation,
ellipsometer,
polarimeter;
reflectometer; and
A step of providing a spectrophotometer,
The system:
electromagnetic source (LS);
Stage supporting the sample (STG); and
Detector (PA) comprising detector elements (DE's);
wherein the system source (LS) provides electromagnetic radiation in a wavelength range longer or shorter than what the detector elements (DE's) can detect,
The system receives, before the detector (PA), electromagnetic radiation of wavelengths outside the range of the detector (PA) that the solid state elements (DE's) can detect and based on the wavelengths that the solid state elements (DE's) can detect. Characterized in that at least one wavelength modifier (WM) is present for providing the output electromagnetic radiation,
The providing step;
b) placing the sample to be examined on the stage (STG);
c) the source (LS) providing electromagnetic radiation comprising a wavelength that the detector elements (DE's) cannot detect and directing a beam of electromagnetic radiation at the sample;
d) causing the wavelength modifier to receive electromagnetic radiation wavelengths from the sample provided by the source LS and modify them into a wavelength detectable by the detector element DE;
e) causing the detector element to detect modified electromagnetic radiation and provide output data;
f) analyzing the output data to determine sample characteristics.
상기 시스템은 상이한 전자기 파장을 공간적으로 분리하는 분산 광학계(DO)를 더 포함하고, 상기 파장 수정자(WM)는 상기 소스(LS)와 상기 검출기(PA) 사이에 위치되는, 샘플 조사 방법. According to clause 13,
The system further comprises dispersive optics (DO) that spatially separates different electromagnetic wavelengths, and the wavelength modifier (WM) is located between the source (LS) and the detector (PA).
상기 적어도 하나의 파장 수정자는 상기 소스(LS)와 상기 스테이지(STG) 사이에 위치되는, 샘플 조사 방법. According to clause 14,
The at least one wavelength modifier is positioned between the source (LS) and the stage (STG).
상기 적어도 하나의 파장 수정자는 상기 스테이지(STG)와 상기 분산 광학계(DO) 사이에 위치되는, 샘플 조사 방법. According to clause 14,
The method of claim 1, wherein the at least one wavelength modifier is positioned between the stage (STG) and the dispersive optics (DO).
상기 적어도 하나의 파장 수정자(WM)는 상기 분산 광학계(DO)와 상기 검출기(PA) 사이에 위치되는, 샘플 조사 방법. According to clause 14,
The at least one wavelength modifier (WM) is positioned between the dispersive optics (DO) and the detector (PA).
상기 소스(LS) 또는 전자기 방사선 및 상기 검출기(PA) 사이에 적어도 두 개의 파장 수정자를 포함하는, 샘플 조사 시스템.According to paragraph 1,
A sample irradiation system comprising at least two wavelength modifiers between the source (LS) or electromagnetic radiation and the detector (PA).
상기 소스(LS) 또는 전자기 방사선 및 상기 검출기(PA) 사이에 적어도 두 개의 파장 수정자를 포함하는, 샘플 조사 시스템.According to clause 8,
A sample irradiation system comprising at least two wavelength modifiers between the source (LS) or electromagnetic radiation and the detector (PA).
상기 시스템은 상이한 전자기 파장을 공간적으로 분리하는 분산 광학계(DO)를 더 포함하고, 상기 파장 수정자(WM)는 상기 소스(LS)와 상기 검출기(PA) 사이에 위치되는, 샘플 조사 방법. According to clause 13,
The system further comprises dispersive optics (DO) that spatially separates different electromagnetic wavelengths, and the wavelength modifier (WM) is located between the source (LS) and the detector (PA).
a) 전자기 방사선으로 샘플을 조사하는데 사용하기 위해,
엘립소미터,
편광계;
반사계; 및
분광 광도계;
를 제공하는 단계로서,
상기 시스템은:
전자기 소스(LS);
샘플을 지지하는 스테이지(STG); 및
검출기 요소(DE's)를 포함하는 검출기(PA);를 포함하고,
상기 시스템 소스(LS)는 상기 검출기 요소(DE's)가 검출할 수 있는 것보다 길거나 짧은 파장 범위의 전자기 방사선을 제공하며,
상기 시스템은 상기 단계(STG) 이전에 파장 수정자(WM)가 존재하는 것을 특징으로 하는,
상기 제공하는 단계;
b) 조사할 샘플을 상기 스테이지(STG)에 배치하는 단계;
c) 상기 소스(LS)가 전자기 방사선을 제공하고 상기 전자기 방사선의 빔을 상기 샘플을 향하도록 하는 단계;
d) 상기 파장 수정자(WM)가 상기 소스(LS)에 의해 제공되는 제 1 범위의 전자기 방사선 파장을 수신하고, 수정된 범위의 파장을 방출하는 단계;
e) 상기 검출기 요소(DE's)가 상기 샘플(MS)과 상호작용한 후에 수정된 전자기 방사선 파장을 검출하는 단계;
f) 샘플 특성을 결정하기 위해 상기 출력 데이터를 분석하는 단계;를 포함하는, 샘플 조사 방법.As another method of irradiating a sample with electromagnetic radiation of between wavelengths provided by a source:
a) For use in irradiating samples with electromagnetic radiation,
ellipsometer,
polarimeter;
reflectometer; and
spectrophotometer;
As a step to provide,
The system:
electromagnetic source (LS);
Stage supporting the sample (STG); and
Detector (PA) comprising detector elements (DE's);
wherein the system source (LS) provides electromagnetic radiation in a wavelength range longer or shorter than what the detector elements (DE's) can detect,
The system is characterized in that a wavelength modifier (WM) is present before the step (STG),
The providing step;
b) placing the sample to be examined on the stage (STG);
c) the source LS providing electromagnetic radiation and directing a beam of electromagnetic radiation toward the sample;
d) said wavelength modifier (WM) receiving a first range of electromagnetic radiation wavelengths provided by said source (LS) and emitting a modified range of wavelengths;
e) detecting modified electromagnetic radiation wavelengths after the detector elements (DE's) interact with the sample (MS);
f) analyzing the output data to determine sample characteristics.
단계 c)와 d) 사이에, 상기 샘플(MS)로부터의 파장을 상기 검출기(PA)가 검출할 수 있는 상기 검출기 요소(DE's)의 범위에 배치하기 위하여, 상기 스테이지(STG)와 상기 검출기(PA) 사이에 제 2 파장 수정자(WM)를 배치하는 단계(c')를 더 포함하는, 샘플 조사 방법.According to clause 21,
Between steps c) and d), the stage (STG) and the detector ( Method for irradiating a sample, further comprising the step (c') of placing a second wavelength modifier (WM) between PA).
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