(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ検査用照射を提供する照射サブシステムであって、
照射光ビームを複数の光ビームに分離する回折光学素子と、
前記複数の光ビームの光路に配置された補償回折光学素子であって、前記補償回折光学素子は、前記回折光学素子と同じ回折角度で符号が反転した回折次数を有する、補償回折光学素子と、
前記補償回折光学素子から出る前記複数の光ビームの光路に配置され、前記複数の光ビームのそれぞれの焦点を検査用ウエハに個別におよび同時に合わせる、１つまたは複数の屈折光学素子と、を含み、
前記補償回折光学素子は、異なるピッチを有する複数の格子を含む、
照射サブシステム。
【請求項２】
前記照射光ビームは、パルスレーザによって提供され、中心波長２６６ｎｍを有する、請求項１に記載の照射サブシステム。
【請求項３】
前記照射光ビームの帯域幅は、１０ｐｍ以上である、請求項１に記載の照射サブシステム。
【請求項４】
前記補償回折光学素子は、複数の光ビームのそれぞれの１次の回折次数のみを回折する、請求項１に記載の照射サブシステム。
【請求項５】
前記補償回折光学素子は、ブラッグ条件を満たす透過格子である、請求項１に記載の照射サブシステム。
【請求項６】
前記補償回折光学素子は、ブレーズド透過格子である、請求項１に記載の照射サブシステム。
【請求項７】
前記１つまたは複数の屈折光学素子は、前記複数の光ビームのそれぞれの焦点を個別におよび同時に前記ウエハに合わせるように構成されたレンズアレイを備える、請求項１に記載の照射サブシステム。
【請求項８】
前記複数の光ビームは、前記補償回折光学素子および前記１つまたは複数の屈折光学素子で相互に空間的に分離される、請求項１に記載の照射サブシステム。
【請求項９】
前記１つまたは複数の屈折光学素子は、前記複数の光ビームのそれぞれの焦点を個別におよび同時に合わせるレンズアレイ、ならびに前記焦点を合わせた複数の光ビームを前記レンズアレイから前記ウエハに個別におよび同時に中継するように構成されたリレー光学を含む、請求項１に記載の照射サブシステム。
【請求項１０】
前記補償回折光学素子は、一次元チャープ格子であり、前記１つまたは複数の屈折光学素子は、円柱レンズを含む、請求項１に記載の照射サブシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、「Ｍｕｌｔｉ−Ｓｐｏｔ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｕｓｉｎｇ  Ｂｒｏａｄｂａｎｄ  Ｌａｓｅｒｓ」という名称の、２０１０年７月３０日に出願された米国特許出願番号第６１／３６９，６３８号に対して優先権を主張し、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は一般に、ウエハ検査用マルチスポット照射に関する。ある特定の実施形態は、比較的大きい帯域幅を有する光を使用するウエハ検査用マルチスポット照射を提供するように構成された照射サブシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
以下の説明および例示は、関連技術に含まれるものであって従来技術ではない。
【０００４】
検査過程は、半導体の製造過程中、様々な工程で使用されて、より高生産をもたらし、したがってより高利益をもたらすために、ウエハの欠陥を検出する。欠陥検出の感度を増加するため、一部の検査システムは、ウエハ上の照射スポットの寸法を削減することにより、また同時にウエハ上の複数のスポットを照射することによってスポットの削減した寸法を補償することにより、表面散乱を減少させるように設計されている。
【０００５】
一部の検査システムでは、回折光学素子（ＤＯＥ）を使用して、単一レーザビームを複数のレーザビームに分割し、対物レンズが、ビームの焦点を合わせて複数のスポットを形成する。通常、ＤＯＥは対物レンズの後焦点面に配置されるが、焦点を合わせたスポットは、対物レンズの前焦点面に形成される。たとえば、図１に示したように、照射光ビーム１０は、ＤＯＥ１２に当てられ得る。ＤＯＥ１２は、照射光ビームを複数の光ビーム１４に分離させる。複数の光ビームは、複数の光ビームの焦点を、焦点面上で個々に、空間的に分離したスポットとして焦点面１８に合わせるように構成された対物レンズ１６に当てられ得る。焦点面はウエハ面であってよい。
【０００６】
図１に示した方法は、レーザ帯域幅が比較的小さい場合に有効に働く。比較的高電力の、固体深紫外線（ＤＵＶ）レーザなどの比較的大きい帯域幅のレーザに対しては、レーザ帯域幅は、ＤＯＥ回折による波長に依存する角度のために、焦点スポットに著しいぼやけを引き起こすほど大きい。したがって、ＤＯＥを使用する照射サブシステムは、現在比較的小さい帯域幅レーザの使用に限定されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、ウエハ検査用の回折限界スポットを生成するために、比較的大きい波長帯域幅を有する光ビームを複数の光ビームに分割する方法を開発することが有益である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
様々な実施形態の以下の記載は、添付の特許請求の範囲の主題を限定するとは決して解釈されるべきではない。
【０００９】
一実施形態は、ウエハ検査用照射を提供するように構成された照射サブシステムに関する。照射サブシステムは、照射光ビームを複数の光ビームに分離するように構成された回折光学素子（ＤＯＥ）を含む。照射サブシステムはまた、複数の光ビームの光路に配置された補償ＤＯＥも含む。補償ＤＯＥは、ＤＯＥと同じ回折角だが、符号が反転した回折次数を有する。照射サブシステムはまた、補償ＤＯＥから出る複数の光ビームの光路に配置され、検査用ウエハに複数の光ビームのそれぞれの焦点を個別におよび同時に合わせるように構成された、１つまたは複数の屈折光学素子も含む。上記の照射サブシステムはさらに、本明細書に記載されたように構成され得る。
【００１０】
別の実施形態は、ウエハ検査用照射を提供するように構成された照射サブシステムに関する。照射サブシステムは、照射光ビームを複数の光ビームに分離するように構成されたＤＯＥを含む。照射サブシステムはまた、複数の光ビームの通路に配置された屈折レンズアレイも含む。屈折レンズアレイの後焦点面における複数の光ビームの径は、以下の通りである。
【数１】
0005875793.tif 000002
（式中λは照射光ビームの波長であり、ｆ１はＤＯＥと屈折レンズアレイとの間に配置された屈折レンズの焦点距離であり、Ｗ０はＤＯＥにおける照射光ビームの径である。）屈折レンズアレイの焦点面における複数の光ビームの径は、以下の通りである。
【数２】
0005875793.tif 000003
（式中ｆ２は屈折レンズアレイの焦点距離である。）屈折レンズアレイにおける複数の光ビームの径は、以下の通りである。
【数３】
0005875793.tif 000004
屈折レンズアレイは、ウエハ表面上のＤＯＥにおけるレーザビームウエストを中継し、検査用ウエハのために複数の光ビームのそれぞれの焦点を個別におよび同時に合わせるように構成されている。照射サブシステムはさらに、本明細書に記載されたように構成され得る。
【００１１】
一実施形態では、補償ＤＯＥは、一次元のチャープ格子であり、該１つまたは複数の屈折光学素子は、円柱レンズを含む。
【００１２】
さらなる実施形態は、ウエハ検査用照射を提供するように構成された照射サブシステムに関する。照射サブシステムは、照射光ビームを複数の光ビームに分離し、複数の光ビームを焦点面上の複数の空間的に分離されスポットに個別におよび同時に当てるように構成された、１組のビームスプリッタを含む。照射サブシステムはまた、複数の光ビームのそれぞれの焦点を焦点面から検査用ウエハに個別におよび同時に合わせるように構成された、１つまたは複数の屈折光学素子も含む。照射サブシステムはさらに、本明細書に記載されたように構成され得る。
【００１３】
本発明の他の目的および利点は、以下の詳細を読み、添付図面を参照にすると明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】現在使用されている照射サブシステムの側面を示す概略図である。
【図２】回折光学素子（ＤＯＥ）の分散計算を示す概略図である。
【図３】照射サブシステムの実施形態の側面を示す概略図である。
【図４】照射サブシステムの実施形態の側面を示す概略図である。
【図５】照射サブシステムの実施形態の側面を示す概略図である。
【図６】照射サブシステムの実施形態の側面を示す概略図である。
【図７】照射サブシステムの実施形態の側面を示す概略図である。
【図８】照射サブシステムの実施形態の一部の側面を示す概略図である。
【図９】照射サブシステムの実施形態の一部の側面を示す概略図である。
【図１０】照射サブシステムの実施形態の一部の側面を示す概略図である。
【図１１】照射サブシステムの実施形態の一部の側面を示す概略図である。
【図１２】本明細書に記載の実施形態で使用され得る補償ＤＯＥの一実施形態の断面を示す概略図である。
【００１５】
本発明は、様々な修正形態および代替の形状の影響を受けやすいが、それらの特定の実施形態は、図面中に例示によって示されており、本明細書に詳細に記載される。しかし、そこに記載された図面および詳述は、本発明を開示された特定の形態に限定することを意図しないが、一方では、本発明は、添付の特許請求の範囲により定義される本発明の精神および範囲内におけるすべての修正形態、均等物ならびに代替形態をカバーすることを理解されたい。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
ここで図面を検討すると、図は一定の縮尺で描かれていないことに留意されたい。具体的には、図の要素の一部の縮尺は、要素の特徴を強調するために非常に誇張されている。また、図は同じ縮尺で描かれていないことにも留意されたい。同様に構成され得る複数の図に示された要素は、同じ参照番号を使用して示されている。本明細書に別段の言及がない限り、本明細書に記載の各要素は、本明細書に記載されたように構成され使用されることが可能な、あらゆる適切な市販の要素でよい。
【００１７】
本明細書に記載の実施形態は、ウエハ検査用照射を提供するように構成された照射サブシステムに関する。ウエハ検査は、明視野（ＢＦ）ウエハ検査、暗視野（ＤＦ）ウエハ検査、またはＢＦおよびＤＦウエハ検査などの当技術分野に公知のあらゆるウエハ検査を含み得る。一般に、本明細書に記載の一部の実施形態は、回折限界スポットを生成する回折光学素子（ＤＯＥ）ビームスプリッタの補償分散用に構成された照射サブシステムに関する。ＤＯＥビームスプリッタの分散を補償することにより、本明細書に記載の実施形態によって、マルチスポット照射用の比較的高電力の紫外線（ＵＶ）レーザの使用が有利に可能になる。
【００１８】
照射サブシステムの一実施形態は、照射光ビームを複数の光ビームに分割させるように構成されたＤＯＥを含む。一実施形態では、照射光ビームは、パルスレーザによって提供され、中心波長２６６ｎｍを有する。別の実施形態では、照射光ビームの帯域幅は、１０ｐｍ以上である。たとえば、２６６ｎｍにおけるＣＷレーザに対して、レーザ帯域幅は通常、１ｐｍをはるかに下回る。したがって、このようなレーザに対して、レーザ帯域幅によって引き起こされるスポットぼかしは無視できる。しかし、比較的高電力の深紫外線（ＤＵＶ）レーザは、米国カリフォルニア州ＭｉｌｐｉｔａｓのＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒから市販されている高処理能力のウエハ検査器具に対して使用される必要があり得る。現在、比較的高電力（たとえば１Ｗ〜５Ｗ）の２６６ｎｍのレーザは、パルスレーザであり、パルスレーザは、最大で数１００ピコメートルまでの比較的大きい帯域幅を有することができる。たとえば、パルスＵＶレーザに対して、レーザ帯域幅は、数１０ｐｍから数１００ｐｍまであり得る。したがって、従来のＤＯＥビームスプリッタを使用して、特に比較的多くのスポットに対して、このような大きいレーザ帯域幅を有する実質的に小さいスポットを生成することは極めて困難である。しかし本明細書に記載の実施形態は、マルチスポット照射がより高電力の比較的大きい帯域幅のＤＵＶレーザの使用をできるための解決策を提供する。
【００１９】
ＤＯＥの分散計算は、図２に示されている。具体的には、図２に示したように、最小波長λ１、中心波長λ２、および最大波長λ３を有する照射光ビーム２０は、照射光ビームを複数の回折光ビームに分割するように構成されたＤＯＥ２２に当てられ得る。ｍ次数光ビーム２４および第０次数光ビーム２６のみが図２に示されている。ｍ次数回折光ビームおよび第０次数光ビームは、対物レンズ２８に当てられ得る。対物レンズ２８は、光ビームの焦点を焦点面３０に合わせるように構成されており、焦点面３０は、ウエハ面であり得る。ＤＯＥは通常、等しい効果を備えた複数の回折次数を生成するように設計された周期波面変調輪郭を有する。図２に示したように、ｍ次数光ビームの角度偏向は、θｍである。ｍ次の角度偏向は以下から得られる。
【数４】
0005875793.tif 000005
（式中Ｐは格子輪郭のピッチ、ｍは次数の数、λは波長である。）図２に示したように焦点距離ｆを有する焦点対象に対して、スポット位置ｙは図２に示したように、以下から得られる。
【数５】
0005875793.tif 000006
通常中心波長よりはるかに小さい帯域幅δλ、すなわちδλ＝λ３−λ１を有するレーザに対して、λ２を以下から得られる。
【数６】
0005875793.tif 000007
（式中ｄｙは図２に示したように、ｙ方向にｙの領域高さにおけるスポットぼかしを表す。）スポットぼかしは、領域高さおよびレーザ帯域幅に直線的に比例する。表１は、様々な領域高さ（ｎｍ）およびレーザ帯域幅（ｐｍ）に対するスポットぼかし（ｕｍ）を一覧にしてある。
【表１】
0005875793.tif 000008
表１に示したように、スポットぼかしは、スポットの寸法が１ｕｍ〜２ｕｍに対して有効である。
【００２０】
上述のように、未来のウエハ検査器具に対して、より高感度の要件を満たすために、現在使用されているレーザより大きい波長帯域幅を有する、より高電力のレーザが使用される必要があり得る。さらに、処理能力の要件を満たすために使用され得る比較的大量のスポットを収容するために、比較的大きい領域が使用され得る。方程式３に示したように、ＤＯＥ分散によって引き起こされたスポットぼかしは、レーザ帯域幅δλおよび領域寸法ｙと直線的に増加し、１ｕｍ〜２ｕｍの小さいスポット寸法に対して問題になる。
【００２１】
また表１に実証されている、ＤＯＥ分散の別の効果は、スポットの寸法と領域の対比の変動である。これにより、領域全体に欠陥感度の不均一応答をもたらす。したがって、ＤＯＥの分散を修正し、スポットぼかしを除去する必要がある。
【００２２】
照射サブシステムの一実施形態は、図３に示されている。照射サブシステムは、照射光ビーム３４を複数の光ビーム３６および３８に分離するように構成されたＤＯＥ３２を含む。図３に示したように、照射光ビームは、波長λ１、λ２、およびλ３を有する。複数の光ビーム３６は、＋１次回折光ビームである。またＤＯＥによって、０次数光ビーム３８がＤＯＥを通過できるように構成され得る。複数の光ビームはまた、簡単にするために図３に示されていない他の次数を有する他の光ビームも含み得る。
【００２３】
照射サブシステムはまた、複数の光ビームの通路に配置された補償ＤＯＥ４０も含む。補償ＤＯＥは、ＤＯＥと同じ回折角だが反転する回折次数を有する。たとえば、回折格子の分散は、同じ回折角だが反転する回折次数を有する別の格子によって補償できる。ピッチＰ０を有するＤＯＥのｍ次の回折角θｍは以下によって得られる。
【数７】
0005875793.tif 000009
補償ＤＯＥから出るｍ次の回折角θｎは、以下によって得られる。
【数８】
0005875793.tif 000010
（式中Ｐｍはｍ次補償格子の格子ピッチである。）異なる波長のすべての光線が同じ焦点に到達するために、それらの光線は補償ＤＯＥから出た後平行である必要がある、すなわち、すべての波長に対してθｎ＝０である。
【数９】
0005875793.tif 000011
したがって、以下の通りになる。
【数１０】
0005875793.tif 000012
【００２４】
一実施形態では、補償ＤＯＥは、複数の光ビームのそれぞれの一回折次数のみを回折する。たとえば、一実施形態では、補償ＤＯＥは、図３に示したように、複数の光ビームのそれぞれの−１次のみを回折する。たとえば、１つの実施形態では、−１次を回折のみする補償ＤＯＥを有することである。したがって、補償ＤＯＥのピッチは以下によって得られる。
【数１１】
0005875793.tif 000013
一実施形態では、補償ＤＯＥは、ブラッグ条件を満たす透過回折格子である。別の実施形態では、補償ＤＯＥは、ブレーズド透過格子である。たとえば、−１次を回折のみする格子は、ブラッグ条件、または現代のリソグラフィーの方法およびシステムで製造できるブレーズド透過格子を満たす、基本的に比較的厚い透過格子である。しかし、補償ＤＯＥによって回折のみされる次数は、必ずしも−１次ではない。たとえば、ｍ次に対して、補償ＤＯＥの回折次数は＋１であるはずである。換言すれば、補償ＤＯＥは、１つの符号が反転した回折次数のみを回折し得る。
【００２５】
一実施形態では、補償ＤＯＥは、異なるピッチを有する複数の格子を含む。この手法で、ビーム分光ＤＯＥ（または格子）は、異なる角度を有する複数のビームを生成し、補償ＤＯＥ（または格子）は、複数の格子を有し得、それぞれが対応するビームをビーム分光ＤＯＥから反転させる。たとえば、図４に示したように、ＤＯＥ３２は、＋１次、＋２次、＋３次などのそれぞれに対して光ビームを回折する。補償ＤＯＥ４２は、異なるピッチを有する複数の格子を含む。異なるピッチは、異なる次数にそれぞれ対応し得る。たとえば、＋１次に対する格子ピッチはＰ０であり得、＋２次に対する格子ピッチは２Ｐ０であり得、＋３次に対する格子ピッチは３Ｐ０であり得、以下同様である。ｍ次の分散を補償するための格子ピッチは、ＤＯＥの周期性の１／ｍのピッチを有する。
【００２６】
照射サブシステムはまた、補償ＤＯＥから出る複数の光ビームの通路に配置され、検査用ウエハのために複数の光ビームのそれぞれの焦点を個別におよび同時に合わせるように構成された、１つまたは複数の屈折光学素子を含む。一実施形態では、該１つまたは複数の屈折光学素子は、ウエハに複数の光ビームのそれぞれの焦点を個別におよび同時に合わせるように構成された、図３および図４に示されたレンズアレイ４４を含む。たとえば、レンズアレイの個々のレンズは、レンズアレイの一方のレンズによって焦点を合わせられた光ビームから分離された光ビームの他方のレンズに焦点を合わせる。図３および図４に示したように、レンズアレイ４４は、焦点距離ｆを有し得る。図３に示した構成では、焦点面４６は、ウエハ面であり得る。図４に示した構成では、焦点面４８は、照射サブシステムの中間焦点面であり得、本明細書にさらに記載された他の屈折光学素子の後焦点面であり得る。場合によっては、視野絞り（図示せず）は、焦点面４８に配置され得る。
【００２７】
一実施形態では、複数の光ビームは、互いに補償ＤＯＥおよび該１つまたは複数の屈折光学素子で空間的に分離される。たとえば、複数の光ビームは、好ましくは複数の光ビームが補償ＤＯＥに到達すると実質的に分離され、好ましくはレンズアレイで分離された状態が保持される。レンズ間の距離は、スポット分離によって決定され、それによってレンズアレイで達成可能な作業距離が限定される。
【００２８】
一実施形態では、該１つまたは複数の屈折光学素子は、本明細書に記載されたように構成され得、複数の光ビームのそれぞれの焦点を個別におよび同時に合わせるレンズアレイ、ならびに焦点を合わせた複数の光ビームをレンズアレイからウエハに個別におよび同時に中継するように構成されたリレー光学を含む。たとえば、図４に示したように、該１つまたは複数の屈折光学素子は、屈折レンズ５２を含み得る、リレー光学５０を含み得る。リレー光学５０は、複数の光ビームを焦点面４８から焦点面５４に中継するように構成され、焦点面５４は試料表面またはウエハ面であり得る。リレー光学は、比較的長い作業距離が必要とされる際に、使用され得る。リレー光学が使用されると、レンズアレイの焦点面におけるスポット寸法は非常に可撓性である。好ましくは、レンズアレイは通常、より低い開口数（ＮＡ）を有し、レンズアレイのレンズの間の分離は、比較的大きい必要があるので、リレー光学は縮小を有する。リレー光学は、鏡筒、リレーレンズ、コリメーティングレンズ、焦点レンズ、集光レンズ、またはそれらの一部の組合せなどの、任意の適切な屈折光学素子を含み得る。
【００２９】
照射サブシステムはまた、照射光ビームをＤＯＥに当てるように構成された１つまたは複数の他の屈折光学素子を含む。たとえば、図５に示したように、照射サブシステムは、照射光ビーム３４をＤＯＥ３２に当てるように構成された屈折レンズ５６を含み得る。ガウシアンビームウエストＷ０は、ＤＯＥに配置される。照射サブシステムのこの実施形態はまた、補償ＤＯＥ５８も含み、補償ＤＯＥ５８はこの実施形態では、格子ピッチに対応する局部格子のアレイである。補償ＤＯＥから出る光は、１つまたは複数の屈折光学素子に当てられ得、１つまたは複数の屈折光学素子はこの実施形態では、レンズアレイ４４を含む。図５に示したように好ましい実施形態では、第１のガウシアンビームウエストＷ１が、補償ＤＯＥ５８に配置される場合、補償ＤＯＥ５８はまた、レンズアレイ４４の後焦点面でもあり、次いで第２のビームウエストＷ２がそのレンズアレイに配置され、さらに第３のビームウエストＷ３がレンズアレイの前焦点面に配置される。当技術分野で公知のガウシアンビーム伝播理論に従うと、焦点における１／ｅ２のスポット寸法径は以下から得られる。
【数１２】
0005875793.tif 000014
（式中ｆは図５に示したように、レンズアレイの焦点距離である。）レンズ口径のビーム径は、以下から得られる。
【数１３】
0005875793.tif 000015
レンズ直径Ｄは図５に示したように、以下から得られる。
【数１４】
0005875793.tif 000016
（式中ｋは、レンズのビーム径１／ｅ２に対するレンズ開口径によって定義される截頭比である。）レンズ開口、したがってレンズ間の最小空隙は一般に、焦点面で激しい共鳴を避けるために、ビーム径の１．４倍より大きい必要がある。ＤＯＥにおけるビーム径は以下から得られる。
【数１５】
0005875793.tif 000017
（式中Ｌは図５に示したように、ＤＯＥから補償ＤＯＥまでの距離である。）ＤＯＥによって生成された回折ビーム間の角度分離（たとえば、図５に示したθ１）は、以下から得られる。
【数１６】
0005875793.tif 000018
（式中ＬはＤよりはるかに大きい。）ＤＯＥの格子ピッチは、次いで以下から得られる。
【数１７】
0005875793.tif 000019
複数のビームを生成するのに必要とされる最小形状寸法は、以下を下回る。
【数１８】
0005875793.tif 000020
このように、ＤＯＥの最小形状寸法がＤＯＥ生産能力の限度を超えないように、ＤＯＥと補償ＤＯＥとの距離Ｌが選択される必要がある。上記の方程式に基づいて、構造の例を表２に一覧にした。
【表２】
0005875793.tif 000021
【００３０】
表２に収載された数は、実際的な構造を示すが、他の変形形態も可能である。ウエハ上のスポットアレイは、スポットの一次元アレイであり得る。スポットはウエハ上で相互に重ならないことが好ましい。また、ウエハ上の各スポットの寸法は、ほぼ等しい可能性がある。さらに、ウエハ上に結像されたスポットのすべてが、回折限界スポットであり得る。
【００３１】
上述の補償ＤＯＥの代わりに、照射サブシステムは、複数の光ビームの通路に配置された屈折レンズアレイを含んでもよい。たとえば、ガウシアンビーム伝播理論（Ｓ．Ｓｅｌｆ、「Ｆｏｃｕｓｉｎｇ  ｏｆ  ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  Ｇａｕｓｓｉａｎ  ｂｅａｍｓ」Ａｐｐ．Ｏｐｔ．、Ｖｏｌ．２２、Ｎｏ．５、Ｐ６５８、１９８３年参照）に基づいて、入力ビームウエストが、正レンズの後焦点面に配置されると、出力ビームウエストは、前焦点面に配置される。この手法で、補償ＤＯＥは、レーザ帯域幅に比較的大きい許容範囲を獲得するために、ビームウエスト位置の適切な配置でレンズを交換されてもよい。この概念は、図６に示されている。たとえば、図６に示したように、ＤＯＥ３２は、照射光ビーム３４を複数の光ビーム６０に分離するように構成される（図６には複数の光ビーム６０の１つのみが示されている）。屈折レンズ６２は、複数の光ビームの焦点を屈折レンズアレイ６６の後焦点面６４に合わせるように構成され得る。屈折レンズアレイ６６は、複数の光ビームの焦点を前焦点面６８に合わせるように構成され得る。
【００３２】
屈折レンズアレイの後焦点面におけるスポット径（すなわち、複数の光ビームの径）は、以下から得られる。
【数１９】
0005875793.tif 000022
（式中λは照射光ビームの波長、ｆ１は図６に示したように、ＤＯＥと屈折レンズアレイとの間に配置された屈折レンズの焦点距離、Ｗ０は図６に示したように、ＤＯＥにおける照射光ビームの径である。）屈折レンズアレイの焦点面における複数の光ビームの径は、以下から得られる。
【数２０】
0005875793.tif 000023
式中、ｆ２は図６に示したように、屈折レンズアレイの焦点距離である。）屈折レンズアレイにおける複数の光ビームの径は、以下から得られる。
【数２１】
0005875793.tif 000024
屈折レンズアレイは、レーザビームウエストをウエハ表面上のＤＯＥで中継し、検査用ウエハのために複数の光ビームのそれぞれの焦点を個別におよび同時に合わせるように構成される。一実施形態では、屈折レンズアレイ内のレンズは、屈折レンズアレイにおける複数の光ビームの径より大きい開口（図示せず）を有する。たとえば、レンズ開口は、良質のスポットを達成させ、スポット間のクロストークを最小にするのに十分なマージンを有するためにビーム径より大きいことが重要であり得る。このような構造の一例が表３に一覧にされている。
【表３】
0005875793.tif 000025
【００３３】
一実施形態では、補償ＤＯＥは、一次元（１Ｄ）チャープ格子であり、該１つまたは複数の屈折光学素子は、円柱レンズ含む。このような一実施形態が図７に示されている。たとえば、ＤＯＥ３２は、波長λ１、λ２、およびλ３を有する照射光ビーム３４を複数の光ビーム７０に分離し得、複数の光ビーム７０は補償ＤＯＥ７２に当てられる。この実施形態では、補償ＤＯＥ７２は、１Ｄチャープ格子である。１Ｄチャープ格子は、図面に平行な１次元で複数のビームの焦点を合わせ、同時にＤＯＥ分散の補償を提供するために使用される。１Ｄチャープ格子から出る光は、円柱レンズ７４に当てられ得、円柱レンズ７４は、複数の光ビームのそれぞれの焦点を焦点面７６に個別におよび同時に合わせる。焦点面７６はウエハ面でもよい。図７に示したように、１Ｄチャープ格子は、焦点距離ｆ１を有し得る一方、円柱レンズは、焦点距離ｆ２を有し得る。円柱レンズは、焦点電力を垂直方向に提供する。１Ｄチャープ格子および円柱レンズの焦点は、同じ焦点面７６で一致する。
【００３４】
照射サブシステムの別の実施形態は、照射光ビームを複数の光ビームに分離し、複数の光ビームを焦点面上の複数の空間的に分離したスポットに個別におよび同時に当てるように構成された１組のビームスプリッタを含む。照射光ビームは、本明細書に記載のあらゆる照射光ビームを含み得る。たとえば、一実施形態では、照射光ビームはパルスレーザによって提供され、中心波長２６６ｎｍを有する。別の実施形態では、照射光ビームの帯域幅は１０ｐｍ以上である。また、一実施形態では、複数の光ビームは、同じ帯域幅を有する。換言すれば、該組に含まれたビームスプリッタは、波長に基づいた照射光ビームを分離するのに使用されない。
【００３５】
このような一実施形態は、図８に示されている。たとえば、図８に示したように、１組のビームスプリッタ７８は、照射光ビーム８０を複数の光ビーム８２に分離するように構成されている。照射光ビームは、Ｄ０の入力ビーム径を有し得る。一実施形態では、複数の光ビームの数はＮであり、該組に含まれたビームスプリッタの数はＮ＋１である。たとえば、１組のＮ＋１のビームスプリッタ／ミラー（ＢＳＭ）は、１組のＮのビームを生成するのに使用され得る。このミラーに基づいたシステムは、分散電力を有せず、原則として、あらゆる帯域幅のレーザ源に使用可能である。唯一の限定要因は、コーティング技術となる。
【００３６】
一実施形態では、ビームスプリッタの組は、直列に配置された第１および第２のビームスプリッタ（たとえば、それぞれを図８に示した、Ｍ０およびＭ０’）、すなわち第１のビームスプリッタ（たとえば、図８に示したＭ０）を有する直列に配置されたビームスプリッタの第１のサブセット（たとえば、図８に示したＭ１、Ｍ２、Ｍ３、…、Ｍ（Ｎ−１）／２）、ならびに第２のビームスプリッタ（たとえば、図８に示したＭ０’）を有する直列に配置されたビームスプリッタの第２のサブセット（たとえば、図８に示したＭ（Ｎ−１）／２＋１、Ｍ（Ｎ−１）／２＋２、Ｍ（Ｎ−１）／２＋３、…、ＭＮ−１）を含み、照射光ビームは第１のビームスプリッタに当てられる。この手法では、直径Ｄ０の入力ビームは、第１のビームスプリッタＭ０の作動を介して２つのビームに分割される。上方に移動するビームはさらに、連続するＢＳＭ、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、…、Ｍ（Ｎ−１）／２によって分割され／透過される。一実施形態では、ビームスプリッタの傾斜角度は、複数の光ビームのそれぞれが照射サブシステムの光軸に向かって集中するように設定されている。たとえば、各ＢＳＭの傾斜角度は、反射ビームのそれぞれが光軸に向かって角度α、２α、３α、…、（Ｎ−１）／２αで集中するように設定され得る。ＢＳＭ、Ｍ０を通って透過されるビームはさらに、第２のＢＳＭ、Ｍ０’の作動によって分割され／透過される。Ｍ０’によって透過されたビームは、照射サブシステムから出現して偏光されない軸ビームを形成する一方で、垂直下部反射ビームは、図８にＭ（Ｎ−１）／２＋１、Ｍ（Ｎ−１）／２＋２、…、Ｍ（Ｎ−１）を表示したＢＳＭの組の作動を介して同じ型の透過／反射をたどる。様々な反射ビームは、単一面（たとえば、図９に示した装置の射出瞳８４）に集中する。
【００３７】
照射サブシステムはまた、複数の光ビームのそれぞれの焦点を焦点面から検査用ウエハに個別におよび同時に合わせるように構成された１つまたは複数の屈折光学素子（図８には図示せず）を含む。たとえば、該１つまたは複数の屈折光学素子は、本明細書にさらに示され、記載されたあらゆる素子を含み得、対物レンズまたはリレー光学と組み合わせた対物レンズを含み得る。このような屈折光学素子（複数可）はさらに、本明細書にさらに記載されたように構成され得る。この手法では、図８に示した照射サブシステムの一部の射出瞳は、対物レンズの入射瞳を示すことができるか、または所定の拡大／縮小するリレーレンズの作動を介して対物レンズの入射瞳に中継することができる。
【００３８】
ＢＳＭ、Ｈと傾斜角度、αとの間の垂直距離は、入力ビーム径Ｄ０、および反射ビームがＢＳＭの縁端部を通過する要件によって決定される。これらの２つのパラメータは次に、ＢＳＭから射出瞳までの距離Ｌを決定する。
【数２２】
0005875793.tif 000026
たとえば、入射瞳径が２．０ｍｍで射出瞳径が２．０ｍｍである場合は、ＢＳＭから射出瞳までの距離は、約３５７ｍｍであり得る。一実施形態では、照射光ビームの電力は、複数の光ビーム全域にほぼ均一に分配される。たとえば、この照射サブシステムによって生成された様々な出力ビームの間で入力レーザ電力を実質的に均一に分配するために、個々のＢＳＭの反射率は、公式の組を使用し、以下に示した順に計算できる。この導出では、吸収および他の要因によりゼロロスと仮定する。発生した１ビーム当たりの電力は以下の通りである。
【数２３】
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（式中Ｐ０＝入力電力であり、Ｔ＝ＢＳＭの非反射表面を通る透過である。）
Ｍ０の反射率は以下から得られる。
【数２４】
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Ｍ０’の反射率は以下から得られる。
【数２５】
0005875793.tif 000029
Ｍ１上の電力入射は以下から得られる。
【数２６】
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Ｍ１の反射率は以下から得られる。
【数２７】
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後続のミラー、Ｍ２、Ｍ３、…、ＭＮ−１上の電力入射は以下から得られる。
【数２８】
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最後に、Ｎ−１を通ってＢＳＭ２の反射率は以下から得られる。
【数２９】
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方程式２５および２６の繰り返される適用を通して、すべてのミラーの反射率が計算可能である。
【００３９】
１１のビームの発生のための構成の一例が図９および表４に示されている。
【表４】
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【００４０】
一実施形態の実施の一例が、１１のビームの場合に対して図１０〜１２および表５に示されている。具体的には、図１０は、ブレーズド格子／レンズアレイ配置の一実施形態を示す。図１０に示したように、照射サブシステムは、補償ＤＯＥ８６を含む。この実施形態では、補償ＤＯＥ８６はブレーズド格子である。補償ＤＯＥから出る複数の光ビーム８８は、１つまたは複数の屈折光学素子に当てられる。この場合は、屈折光学素子はレンズアレイ９０を含む。レンズアレイ９０は、複数の光ビームのそれぞれの焦点を焦点面９２に個別におよび同時に合わせる。補償ＤＯＥとＤＯＥ（図１０には図示せず）との間の距離は、約９５５ｍｍであり得る。レンズアレイ９０の焦点距離は、約５０ｍｍであり得る。
【００４１】
照射サブシステムのこの実施形態はまた、複数の光ビームを焦点面９２からウエハ面（図１０には図示せず）に中継するように、本明細書に記載のように構成されたリレー光学を含む。たとえば、図１１は、最終のリレー光学の配置の一実施形態を示す。図１１に示したように、リレー光学９４は、複数の光ビームをレンズアレイ焦点面９２から画像／ウエハ面９６に中継するように構成された多くの異なる屈折光学素子を含み得る。レンズアレイ焦点面と画像／ウエハ面との距離は、約１２３８ｍｍであり得る。
【００４２】
図１２は、図１０に示されたブレーズド格子の特徴の一実施形態を示す。たとえば、図１２に示したように、ブレーズド格子８６は、パッチ９８を含み得る。ブレーズド格子は、１１の複数の光ビームのそれぞれに１つずつ、１１のパッチを含み得る。各パッチは、４ｍｍｘ４ｍｍの面積を有し得る。各パッチは、活動領域１００を有し得る。各活動領域は、２ｍｍの直径を有し得る。各パッチは、図１２に示した表に含まれる周期および開先角度を有し得る。
【表５】
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【００４３】
図は一般に、本明細書に記載の照射サブシステム実施形態のための構成を示すことを本明細書に提供されることに留意されたい。明らかに、本明細書に記載の構成は、市販のウエハ検査システム用の照射サブシステムを設計するときに、通常実行されるように照射サブシステムの実行を最適化するために変更されてもよい。
【００４４】
本発明の様々な態様の別の修正形態および代替実施形態は、本記載に鑑みて当業者には明白であり得る。たとえば、マルチスポットウエハ検査用の照射サブシステムが提供される。したがって、この記載は、事例のみとしてみなされるべきであり、当業者に本発明を実施する一般的手法を教示する目的のために存在する。本明細書に示され記載された本発明の形状は、現在好ましい実施形態として取られたものであることを理解されたい。要素および材料は、本明細書に示され、記載された要素および材料に替えられてもよく、部品および過程は逆でもよく、また本発明のある種の特徴は独立して利用されてもよく、そのすべては本発明の本記載の利益を得た後、当業者には明らかになるはずである。以下の特許請求の範囲に記載されたように本発明の精神および範囲から逸脱せず、本明細書に記載の要素に変更が加えられてもよい。本開示は、以下を含む。
１．ウエハ検査用照射を提供するように構成された照射サブシステムであって、
照射光ビームを複数の光ビームに分離するように構成された回折光学素子と、
前記複数の光ビームの通路に配置された屈折レンズアレイであって、前記屈折レンズアレイの後焦点面における前記複数の光ビームの径は、
【数３０】
0005875793.tif 000036
であり、式中λは前記照射光ビームの波長であり、ｆ１は前記回折光学素子と前記屈折レンズアレイとの間に配置された屈折レンズの焦点距離であり、Ｗ０は前記回折光学素子における前記照射光ビームの径であり、前記屈折レンズアレイの前記焦点面における前記複数の光ビームの径は
【数３１】
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であり、式中ｆ２は前記屈折レンズアレイの焦点距離であり、前記屈折レンズアレイにおける前記複数の光ビームの径は
【数３２】
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であり、前記屈折レンズアレイは、前記レーザビームウエストをウエハ表面上の前記回折光学素子で中継し、前記複数の光ビームのそれぞれの焦点を検査用ウエハに個別におよび同時に合わせるように構成される、屈折レンズアレイと、を含む照射サブシステム。
２．前記屈折レンズアレイ内の前記レンズは、前記屈折レンズアレイにおける前記複数の光ビームの径より大きい開口を有する、上記の１．に記載の照射サブシステム。
３．ウエハ検査用照射を提供する照射サブシステムであって、
１つの照射光ビームを複数の光ビームに分離し、前記複数の光ビームを焦点面上の複数の空間的に分離したスポットに個別におよび同時に当てる１組のビームスプリッタと、
前記複数の光ビームのそれぞれの焦点を前記焦点面から検査用ウエハに個別におよび同時に合わせる１つまたは複数の屈折光学素子と、を含む照射サブシステム。
４．前記照射光ビームは、パルスレーザによって提供され、中心波長２６６ｎｍを有する、上記の３．に記載の照射サブシステム。
５．前記照射光ビームの帯域幅は、１０ｐｍ以上である、上記の３．に記載の照射サブシステム。
６．前記複数の光ビームは、同じ帯域幅を有する、上記の３．に記載の照射サブシステム。
７．前記複数の光ビームの数はＮであり、前記組に含まれた前記ビームスプリッタの数はＮ＋１である、上記の３．に記載の照射サブシステム。
８．ビームスプリッタの前記組は、直列に配置された第１および第２のビームスプリッタ、すなわち第１のビームスプリッタと直列に配置された前記ビームスプリッタの第１のサブセット、および前記第２のビームスプリッタと直列に配置された前記ビームスプリッタの第２のサブセットを含み、前記照射光ビームは、前記第１のビームスプリッタに当てられる、上記の３．に記載の照射サブシステム。
９．前記ビームスプリッタの傾斜角度は、前記複数の光ビームのそれぞれが、前記照射サブシステムの光軸に向かって集中するように設定された、上記の３．に記載の照射サブシステム。
１０．前記照射光ビームの電力は、前記複数の光ビーム全域に実質的に均一に分配される、上記の３．に記載の照射サブシステム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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