(57)【要約】【課題】短波長光を供給するための機器に加え、特に試料の検査用に短波長光を供給するための方法を提供する。【解決手段】環境制御されたチャンバ内で試料の検査用の短波長光を利用可能にするために、短波長光（２６）を供給するための機器が提案され、当該機器は、照明機器（１０）に加えて、光導体入力（２８）と光導体出力（３０）を有する光導体（１６）を備えて成る。周波数逓倍器（１８）が、光導体出力（３０）側で照明源（１０）の外側に配置され、光導体（１６）から現れる光（３２）が、周波数逓倍器（１８）に導入される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３００ｎｍよりも短い照明波長（２６）の短波長光を供給するための機器において、
照明波長（２６）の少なくとも二倍の長さの波長の光を送るための光源（１２）を有する第一サブアセンブリ（２９）が設けられ、少なくとも一つの波長減少用手段（１８）を有する第二サブアセンブリ（３１）が設けられ、第一サブアセンブリ（２９）の光源（１２）からの光が光導体（１６）を介して第二サブアセンブリ（３１）へ案内される、機器。
【請求項２】
波長減少用手段（１８）が、周波数二倍器（２２）を備えて成る、請求項１に記載の機器。
【請求項３】
波長減少用手段（１８）が、和周波混合器（２４）を備えて成る、請求項１又は２に記載の機器。
【請求項４】
光源（１２）が、レーザー（１２）である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の機器。
【請求項５】
第一サブアセンブリ（２９）で、周波数二倍器（２２）が光源（１２）の後に配置される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の機器。
【請求項６】
照明波長（２６）の少なくとも二倍の長さの波長の光を送るための光源（１２）を有して、３００ｎｍよりも短い照明波長（２６）の光を供給するための方法において、
光は、第一サブアセンブリ（２９）に設けられる光源（１２）から、光導体（１６）を介して第二サブアセンブリ（３１）へ送られ、第二サブアセンブリ（３１）で、少なくとも一つの波長減少用手段（１８）を用いて、３００ｎｍよりも短い照明波長（２６）の光が発生させられる、方法。
【請求項７】
波長減少用手段（１８）が、周波数二倍器（２２）を備えて成る、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
波長減少用手段（１８）が、和周波混合器（２４）を備えて成る、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
周波数逓倍が、第一サブアセンブリ（２９）で付加的に実施される、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプリアンブル部分（所謂おいて部分）に記載の短波長光を供給するための機器と請求項６のプリアンブル部分に記載の短波長光を供給するための方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁波の使用、特に短波長光の使用を必要とする検査方法が、試料の検査において様々に用いられる。例をあげれば、ウエハの製造の結果を、例えば層厚さを検査することによって検査することが必要である。分光側光法又は偏光解析法の原理にしたがって作動する複数の光学測定装置が、層厚さの測定用に従来技術から知られている。これら装置は、透明層の光学パラメーター及び層厚さの両方を非常に正確に測定することを可能にする。短波長光、すなわち３００ｎｍ以下の波長の光は、多くの場合、そのような検査に用いられる。この光は、例えば、エキシマレーザー又は特別なランプから取り出すことができる。短波長光は、多くの場合、市販の照明源によって利用可能にもされ、当該照明源で、短波長は、固体レーザーに基づいて周波数逓倍又は和周波混合によって作り出される。このプロセスにおいて、固体レーザーにより当初発生させられた波長は、周波数逓倍のための機器、特に周波数二倍器又は和周波混合器へ伝えられることによって変更される。そのような機器は、高い電界強度に応答して特定の結晶で発生する非線形効果を用い、こうして短波長光を発生させる。そのような市販の照明源の例は、例えば、２６６ｎｍの波長を発生させるＡＺＵＲＥ２６６の名前でコヒレント（Coherent）から市場に出されているユニット、又は１９３ｎｍの波長を利用可能にするＩＮＤＩＧＵ−ＤＵＶの名前で同社から市場に出されているユニットである。これら照明源は、完全な組立て品としてハウジングに密閉されているので、その結果、表示された公称波長だけが、照明源の出口で入手可能であり、且つ、利用可能である。
【０００３】
再現性及び精度に関する厳しい要求の結果として、半導体産業用の現代の測定システムは、現在では大抵、環境制御チャンバに取付けられる。重要な基準は、測定結果に否定的に影響するかもしれない全ての熱源を、できるときにはいつでも、環境制御チャンバの外側に設けることである。電子機器に加えて、これら熱源には、照明機器、すなわち、例えば周波数逓倍のための機器を有する固体レーザーも含まれる。したがって、照明機器はチャンバの外側に位置し、光は導光ファイバー、例えば、石英ガラスファイバーへつながれる。ファイバーの光出口端は、環境制御チャンバで測定ヘッドに案内される。これの付加的な成果は、照明源の防振を無しで済ますことが可能であることである。
【０００４】
しかしながら、（３００ｎｍよりも短い波長の）短波長光が、光導体に伝播されたときに、ファイバーの比較的に高い吸収は、伝播長が非常に制限されることを意味する。加えて、ファイバーは、例えば、ファイバーに存在するカラーセンタの結果として比較的に速く古くなる。こうして、ファイバーの短波長光の吸収は、いっそう更に上昇する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の目的は、短波長光を供給するための機器に加え、特に試料の検査用に短波長光を供給するための方法を提案することにあり、照明機器の熱影響は減少され、それにもかかわらず、機器の耐用寿命が改善される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、本発明にしたがって、請求項１の特徴を有する３００ｎｍよりも短い照明波長の光を供給するための機器と、請求項６の特徴を有する３００ｎｍよりも短い照明波長の光を供給するための方法とによって達成される。
【０００７】
したがって、本発明にしたがう機器は、光源、特にレーザーを備えて成る。第一サブアセンブリは、照明波長の少なくとも二倍の長さの波長の光を送るための光源を包含する。第二サブアセンブリは、少なくとも一つの波長減少用手段を有する。第一サブアセンブリの光源からの光は、光導体によって第二サブアセンブリへ導かれる。第二サブアセンブリは、好ましくは、環境制御チャンバに収納される。第二サブアセンブリにおいて、波長減少用手段は、周波数二倍器である。波長減少用手段を和周波混合器とすることもできる。光源はレーザーである。更なる実施形態では、周波数二倍器を、第一サブアセンブリ内で光源の後に配置することもできる。
【０００８】
この機器で、二つのサブアセンブリを用いるという事実によって、短波長光を、例えば、固体レーザー、ガスレーザー又は半導体レーザーのようなレーザーから得ることができる。第一サブアセンブリで、長波長の光が発生させられ、続いて、第二サブアセンブリに伝えられる。そこで、所望の短波長光が、長波長光から発生させられる。二つのサブアセンブリは、光導体を介して互いにつなげられる。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態では、特に、高い電界強度の影響を受けて結晶で非線形光学効果に基づいて作動する周波数二倍器が、波長減少用手段として用いられる。周波数逓倍器を、和周波混合器を用いて、又はそれと組み合わせて実現することもできる。
【００１０】
更に、短波光を供給するための本発明にしたがう機器と方法は、熱を発生させる光源を環境制御チャンバの外側に配置することを可能にする。しかしながら、同時に、より長い光波が光導体に伝播され、したがって、ファイバーでの損失がより低くなるので、光導体で伝播される光の吸収が減少する。こうして、より長い伝播距離もまた実現可能なので、基本的に、測定機器に対する照明源の配置に関して、より多くの自由度が存在する。
【００１１】
レーザーの適切な選択で、第一サブアセンブリに、照明源だけでなく第一周波数逓倍器、特に周波数二倍器を設けることができるので、レーザーで発生させられた波長は、光導波路に入る前でさえ小さくさせられる。この場合、更なる周波数逓倍器が、第二サブアセンブリに、すなわち測定位置の近くで光導体の光出口側に、付加的に設けられる。こうして、測定位置の近くでの周波数逓倍器のためのより簡単な構成が可能となるので、このような状況で、空間を節約することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の更なる長所と有利な実施形態は、以下の図及びこれら記述のサブジェクトマターであり、その記述中では、正確に縮尺された再現は、明快さのために省かれる。
【００１３】
図１は、短波長光を供給するための従来技術にしたがう機器１０を示す。
【００１４】
機器１０は、好ましくはレーザーによって構成される光源１２を備えて成る。波長λ０の光ビーム１５は、光源１２から現れる。光ビーム１５は、機器１０のいまだ内部で、周波数二倍器２２へ伝えられる。機器１０の内部で、概して波長λ０の半分に相当する波長λ１の光ビーム１７が、周波数二倍器２２から現れる。その後、波長λ１を有する光ビーム１７を、第二周波数逓倍工程として和周波混合器２４に伝えることできる。その後、周波数が波長λ１に関して更に多様化された波長λ２の光ビーム１９が、第二工程から現れる。周波数二倍器２２又は和周波混合器２４での周波数逓倍は、高い光電界強度で結晶に起こる非線形光学効果に基づく。従来技術から周知の照明機器１０では、完全な組立て品が、照明機器のハウジングに密閉式で収容される。したがって、照明機器の実際の公称波長、すなわち、示された例における波長λ２の光だけが、入手可能である。
【００１５】
固体レーザー、例えば、１０６４ｎｍに等しい基本波長λ０を有するネオジウム・ヤグレーザー（Nd:YAG laser）は、概して、上述の組立て品のために用いられる。周波数二倍器２２の使用で、５３２ｎｍに等しい波長λ１が発生する。そこから、周波数逓倍のための、更に任意に存在する第二段階２４が、設けられるかどうか次第で、２６６ｎｍ（周波数二倍化で）又は１９３ｎｍ（和周波演算で）に等しい波長λ２が、発生させられる。照明機器から現れる波長は、その後、光導波路、例えば、石英ガラスファイバーを介して測定位置へ案内される。しかしながら、短波長のせいで、石英ガラスファイバーは、比較的速く損傷を受けるので、ガラスファイバーでの既に高い光の吸収は、さらに大きくなる。機器１０を、測定位置もまた配置される環境制御チャンバに直接設けることもできる。この配置は、環境制御チャンバへ熱入力の結果となる。
【００１６】
短波長光を供給するための本発明にしたがう機器の第一実施形態は、図２に示される。この目的のために、短波長光を発生させるための現存システムは、本質的に二つのサブアセンブリに分割される。最初の第一サブアセンブリ２９は、長波長の光を発生させる光源１２を備えて成る。二番目の第二サブアセンブリ３１では、第一サブアセンブリ２９から分離された波長減少用手段１８が、設けられる。ここで、測定のために用いられる波長の光が発生させられる。二つのサブアセンブリ２９、３１は、導光ファイバー１６を介して互いにつながれる。波長λ０の光ビーム１５が現れるレーザーが、光源１２として機器１０に相応して設けられる。この光ビーム１５は、インカップリング光学システム（incoupling optical system）１４を介して光導体１６へ伝えられる。光ビーム１５は、光導波路入力２８に入り、光導体１６の終端で光導波路出力３０から現れる。光導波路出力３０から現れる光ビーム３２は、第二サブアセンブリ３１に設けられる波長減少用手段１８に伝えられる。波長減少用手段１８へ光ビーム３２を伝える光学的なインカップリング機器２０は、第二サブアセンブリ３１に設けられる。波長減少用手段１８は、例えば、周波数二倍器２２を備えて成る。波長λ１の光１７は、周波数二倍器２２から現れ、その後、当該光１７を波長減少用手段１８に設けられる光学的な和周波混合器２４へ伝えることができる。この波長減少用手段１８を、周波数二倍器又は和周波混合器として具体化することができる。この第二工程後に現れるのは、短波長を示す波長λ２の光１９、すなわち、試料の検査用の３００ｎｍ以下の波長の光１９である。カップリング光学システム２０で、波長減少用手段１８に設けられる和周波混合器２４及び／又は周波数二倍器２２の必要条件に、ファイバー１６から現れる光ビーム３２を適合させることが可能である。
【００１７】
図３は、概略的に、短波長光を供給するための本発明にしたがう機器の更なる実施形態を表す。この実施形態では、再び、二つのサブアセンブリへの分割が存在し、第一サブアセンブリ２９は、光源１２を具備し、第二サブアセンブリ３１は、波長減少用手段１８を具備し、第一サブアセンブリ２９は、導光ファイバー１６を介して第二サブアセンブリ３１につながれる。第一サブアセンブリ２９は、光源１２として、今度もまた波長λ０の光１５を送るレーザーを備えて成る。この光１５は、いまだ第一サブアセンブリ２９内で、周波数二倍化ユニット２２へ伝えられ、そこから、その後、波長λ１の光１７が現れる。光導体１６へ光をつなぐためのインカップリング光学システム１４が、好ましくは、第一サブアセンブリ２９の内部に設けられる。光３２は、光導体１６の終端に現れ、第二サブアセンブリ３１に伝えられる。ここで、周波数逓倍システムに設けられる結晶へファイバーを適合させるためのアウトカップリング光学システム（outcoupling optical system）２０が、好ましくは配置される。第二サブアセンブリ３１は、周波数二倍化機器及び／又は和周波混合器を備えて成り、周波数二倍器２２が、本実施例で用いられている。波長λ２の光１９は、周波数二倍器２２から現れ、その後、測定用に利用可能となる。機器１０の第一周波数逓倍システム２２が、用いられるファイバー１６で容易く伝播させることが可能な波長を発生する時はいつでも、図３に示された発明の代替形態を用いることは適切である。したがって、測定ヘッドでの使用に適した波長減少用手段18がより簡単な構成となることができる長所を、やはり得ることができる。
【００１８】
短波長光を供給するための本発明にしたがう機器で、上記に示したように、遠紫外（ＤＵＶ）波長の直接の伝播を回避することができるので、光を伝播するためにより経済的なファイバーを用いることもできる。さらに、光導体１６をより長くさせることが現状では可能なので、レーザーと測定ヘッドとの互いに関する相対配置を、より多様な方式で扱うことができる。さらに、振動の観点から、照明機器に存在するレーザー機器に関して、照明機器を分離する必要がない。環境制御チャンバへの温度入力も、同様に避けられる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】短波長光を供給するための従来技術にしたがう機器を概略的に示す。
【図２】短波長光を供給するための機器を概略的に示す。
【図３】短波長光を供給するための本発明にしたがう機器の代わりの実施形態を概略的に示す。
【符号の説明】
【００２０】
１２  光源
１６  光導体
１８  波長減少用手段
２２  周波数二倍器
２４  和周波混合器
２６  照明波長
２９  第一サブアセンブリ
３１  第二サブアセンブリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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