(57)【要約】  半導体ウエハなどの試料を検査するための装置を提供する。装置は、深紫外線（ＤＵＶ）エネルギー源などのレーザエネルギー源と、光ファイバ配列とを備える。光ファイバ配列は、レーザエネルギー源から受け取ったエネルギーの周波数をブロード化し、周波数がブロード化された放射線とするのに使用される複数の光ファイバ構造により囲まれたコアを備える。周波数がブロード化された放射線を、試料を検査するための照明源として使用する。１つの観点では、装置は中心コアと、中心コアを概して囲む複数の構造とを備え、複数のファイバは、高圧ガスが充填された中空コアファイバ、テーパー光子ファイバ、および／またはクモの巣状光結晶ファイバを取り囲み、光エネルギーを受け取り、試料を検査するための周波数がブロード化された放射線を生成するように構成される。
2008517300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザエネルギー源と、
前記レーザエネルギー源から受け取ったエネルギーの周波数をブロード化し、周波数がブロード化された放射線とするのに使用される、複数の光学構造により囲まれたコアを含む光ファイバ配列と、
を備え、
前記周波数がブロード化された放射線を、試料を検査するための照明源として使用する、
試料を検査するための装置。
【請求項２】
前記複数の光ファイバは、
中空コアファイバと、
テーパー光子ファイバと、
クモの巣状光結晶ファイバと、
カゴメ型中空コア光結晶ファイバと、
よりなる群から少なくとも１つを含む、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記中空コアファイバは、時折カゴメ格子と呼ばれる、微細シリカウエブのマトリクスにより囲まれた中空コアを含み、
前記微細シリカウエブは固体構造により囲まれる、請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記中空コアファイバには比較的高圧のガスが充填される、請求項２記載の装置。
【請求項５】
予め決められた個々の実質的に円形なファイバ直径を含む予め決められた集合的一般直径の環状に分布した実質的に円形の形状の集合を含む、請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記複数の光ファイバは、さらに、前の領域の周りの同心円配列の１つまたは複数のストリングから構成され、
ここで、各領域は２つの規定されたパラメータΛおよびｄを有し、ここでΛはストリング中の各円の中心〜中心間隔であり、ｄは各ストリング中の穴の直径であり、ここで、少なくとも１つの領域は約０．７を超えるｄ／Λ比を有する、請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記光ファイバは、ガラス、低水、ヒドロキシル含有ガラス、およびセラミックを含む群から少なくとも１つを含む、請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記レーザエネルギー源は、
ダイオードポンピング固体レザー（基本）と、
ダイオードポンピング固体レーザ（調和的にアップコンバートされたもの）と、
周波数がアップコンバートされたアルゴンイオンレーザと、
周波数がアップコンバートされたクリプトンイオンレーザと、
調和的にアップコンバートされたＥｒ：ファイバレーザと、
周波数がアップコンバートされたダイオードポンピング原子法レーザと、
調和的にコンバートされたＴｉ：Ｓレーザと、
エキシマレーザと、
基本波長が１８０と２８０ｎｍとの間にある第１のＤＵＶレーザと、
アップコンバートされた波長が１８０と２８０ｎｍとの間にある第２のＤＵＶレーザと、
を含む群から少なくとも１つを含む、請求項１記載の装置。
【請求項９】
中心コアと、
前記中心コアを概して取り囲む実質的に円形の複数の構造体と、
を備え、
前記複数のファイバは、
中空コアファイバと、
テーパー光子ファイバと、
クモの巣状光結晶ファイバと、
カゴメ型中空光結晶ファイバと、
を含む群から少なくとも１つを含み、
前記複数のファイバは、光エネルギーを受け取り、試料を検査するための周波数がブロード化された放射線を生成するように構成される、試料を検査するために使用されるエネルギーの周波数をブロード化するための装置。
【請求項１０】
前記中空コアファイバは、時折カゴメ格子と呼ばれる、微細シリカウエブのマトリクスにより囲まれた中空コアを含み、
前記微細シリカウエブは固体構造により囲まれる、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記中空コアファイバには比較的高圧のガスが充填される、請求項９記載の装置。
【請求項１２】
予め決められた個々の実質的に円形なファイバ直径を含む予め決められた集合的直径の環状に分布した円形の集合を含む、請求項９記載の装置。
【請求項１３】
前記複数の光ファイバは、さらに、前の領域の周りの同心円配列の１つまたは複数のストリングから構成され、
ここで、各領域は２つの規定されたパラメータΛおよびｄを有し、ここでΛはストリング中の各円の中心〜中心間隔であり、ｄは各ストリング中の穴の直径であり、ここで、少なくとも１つの領域は約０．７を超えるｄ／Λ比を有する、請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記複数のファイバは、ガラス、低水、ヒドロキシル含有ガラス、およびセラミックを含む群から少なくとも１つを含む、請求項９記載の装置。
【請求項１５】
前記比較的高圧のガスは活性高周波数ラマンモードを有する少なくとも１つのガスを含む、請求項１１記載の装置。
【請求項１６】
高周波数ラマンモードは、振動ラマンモードと回転ラマンモードを含む群から少なくとも１つを含む、請求項１６記載の装置。
【請求項１７】
光エネルギー源と、
前記光エネルギー源から受け取ったエネルギーの周波数をブロード化し、周波数がブロード化された放射線とするのに使用される、複数の光ファイバにより囲まれたコアを含む光ファイバ配列と、
を備え、
前記周波数がブロード化された放射線を、半導体ウエハを検査するための照明源として使用する、ブロードバンド検査装置。
【請求項１８】
複数の高圧容器をさらに備え、
前記高圧容器は、前記光ファイバ配列の第１の端に１つの容器を、前記光ファイバ配列の第２の端に別の容器を備える、請求項１７記載のブロードバンド検査装置。
【請求項１９】
各高圧容器は、光エネルギーが、雰囲気空間環境から光ファイバ配列の端に光エネルギーを通過させるための窓を備える、請求項１８記載のブロードバンド検査装置。
【請求項２０】
前記複数の光ファイバは、
中空コアファイバと、
テーパー光子ファイバと、
クモの巣状光結晶ファイバと、
カゴメ型中空光結晶ファイバと、
を含む群から少なくとも１つを含む、請求項１７記載のブロードバンド検査装置。
【請求項２１】
前記中空コアファイバは、時折カゴメ格子と呼ばれる、微細シリカウエブのマトリクスにより囲まれた中空コアから構成され、
前記微細シリカウエブは固体構造により囲まれる、請求項２０記載のブロードバンド検査装置。
【請求項２２】
前記中空コアファイバには比較的高圧のガスが充填される、請求項２０記載のブロードバンド検査装置。
【請求項２３】
前記複数のファイバは、予め決められた個々の実質的に円形なファイバ直径を含む予め決められた集合的直径の環状に分布した円形の集合を含む、請求項１７記載のブロードバンド検査装置。
【請求項２４】
前記光エネルギー源は、
ダイオードポンピング固体レザー（基本）と、
ダイオードポンピング固体レーザ（調和的にアップコンバートされたもの）と、
周波数がアップコンバートされたアルゴンイオンレーザと、
周波数がアップコンバートされたクリプトンイオンレーザと、
調和的にアップコンバートされたＥｒ：ファイバレーザと、
周波数がアップコンバートされたダイオードポンピング原子法レーザと、
調和的にコンバートされたＴｉ：Ｓレーザと、
エキシマレーザと、
基本波長が１８０と２８０ｎｍとの間にある第１のＤＵＶレーザと、
アップコンバートされた波長が１８０と２８０ｎｍとの間にある第２のＤＵＶレーザと、
を含む群から少なくとも１つを含む、請求項１７記載のブロードバンド検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には、照明器（イルミネータ：illuminator）に関し、より詳細には、半導体ウエハの検査において使用する照明器に関する。
【０００２】
本出願は、２００４年１０月２０日に出願された、発明者ヤンホーチャン（Ｙｕｎｇ−Ｈｏ  Ｃｈｕａｎｇ）、Ｊ．ジョセフアームストロング（Ｊｏｓｅｐｈ  Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ）、およびリチャードウイリアムソラーズ（Ｒｉｃｈａｒｄ  Ｗｉｌｌｉａｍ  Ｓｏｌａｒｚ）の「半導体ウエハ検査のためのコヒーレントＤＵＶ照射」と題する米国特許仮出願第６０／６２０，８１４号の利益を主張する、２００５年２月１８日に出願された、発明者リチャードウイリアムソラーズの「半導体ウエハ検査のためのコヒーレントＤＵＶ照射」と題する米国特許出願第１１／０６１，１５０号の利益を主張する。
【背景技術】
【０００３】
多くの光学系は、試料の表面上の特徴を検査または撮像する、例えば半導体ウエハまたはフォトマスク上の欠陥を検査することができる。ある最新式半導体欠陥検査システムは、直径３００ｍｍのウエハの完全検査中、３０ｎｍのサイズのオーダーの欠陥を検出することができる。
【０００４】
高いスループットおよび分解能の改善を示すウエハおよびフォトマスク検査システムに対する半導体業界の要求は継続している。そのような検査システムは代々、波長および出力が増加した光エネルギーを使用してウエハまたはレチクルを照射することにより、より高い分解能を達成する傾向がある。非常に詳細な検査は、高い平均出力コヒーレント放射を用いる広帯域照射から利益を得ることができる。さらに、実質的に１５０ｎｍ〜５００ｎｍの波長範囲の動作は、現在のウエハ検査配列において有益なものとすることができる。
【０００５】
従来の照明器設計は、ワット／ｃｍ２−ｓｔｒ−ｎｍの観点から測定されるように、限定された輝度レベルを提供する傾向がある。高出力広帯域照射のための従来の設計は、５００ワット〜１０００ワットの範囲の出力、ならびに１５０ｎｍ〜５００ｎｍの積分波長領域で数百Ｗ／ｃｍ２−ｓｔｒの輝度（brightness）を有する水銀キセノンランプを含む。カスケードアークランプ配列を使用する提案がなされており、このため、１５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の積分波長領域で大体、数キロＷ／ｃｍ２−ｓｔｒの輝度が提供される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
水銀キセノンランプまたはカスケードアークランプの使用は、非常に小さなセンサ画素および開口照射モードで使用すると、ＴＤＩセンサの適当な動作を可能にする十分な強度で画像化することができないという点で制限される傾向がある。かなり小さな画素サイズの存在下で効率的な光を使用するには、放射フットプリントをウエハ面のセンサ画像に適合させるように集束させる必要がある。水銀キセノンランプおよびカスケードアークランプは、特にエッジコントラストなどの画像化モードで、輝度が制限されるため、小さなセンサ画素ではウエハ面での平均出力が制限される傾向がある。ここで、名前が示すように、ウエハのエッジのコントラストが検査され、照射および収集は、エッジ散乱を強調するようにアパーチャ（apertures）を使用する。エッジコントラストモードおよび同様の照射モードは、照明放射（illumination radiation）を消耗する傾向があり、このため検査のために有効な平均出力が制限される。
【０００７】
半導体検査環境では、平均出力および輝度が高い、照明器または光を伝送する照明配列が従来型の照明器を超える利点を提供する可能性がある。ＴＤＩセンサの存在下でうまく動作することができる十分な平均出力および輝度レベルで動作し、エッジコントラストモードを使用するそのような照明配列が、用途によっては、別の従来型の照明器より好ましい場合がある。さらに、ウエハを損傷しないそのような照明器設計は著しく有益であろう。
【０００８】
従来の既知のシステムにおいて存在するこれらの欠点を克服するシステムを提供すること、本明細書で記述したそれらの負の側面を示す装置に対し改善された機能を有する光学検査システム照明設計を提供することは、好都合であると思われる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本設計の１つの観点によれば、半導体ウエハなどの試料を検査するための装置が提供される。装置は、レーザエネルギー源と、光ファイバ配列とを備える。光ファイバ配列は、レーザエネルギー源から受け取ったエネルギーの周波数をブロード化し、周波数をブロード化した放射線とするのに使用される複数の工学的特徴（engineered features）で囲まれたコアを含む。周波数がブロード化された高輝度または高スペクトル輝度の放射線を、試料を検査するための照射源として使用する。
【００１０】
本設計の別の観点によれば、試料を検査するために、光エネルギーを受け取り、周波数がブロード化された放射線を生成するように構成された、中心コアと、中心コアを大体取り囲む複数の工学的特徴と、テーパー光子ファイバ（tapered photonic fiber）と、および／またはクモの巣状光結晶ファイバ（spider web photonic crystalline fiber）と、を含む装置が提供される。
【００１１】
本発明のこれらのおよび別の利点は、下記の本発明の詳細な説明および添付の図面から当業者に明らかになると思われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明によれば、半導体ウエハの検査をするための、１５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の高い平均出力のコヒーレント放射線を伝送するブロードバンド照明器、またはその一部が提供される。本設計は、以前に公知のブロードバンド照射設計よりも改善されている可能性がある。
【００１３】
本発明について、添付の図面において、例により説明するが、限定するものではない。
【００１４】
本設計は、入力レーザビームの出力の周波数をブロード化する光ファイバを使用し、明視野検査ツールにおける照明源として周波数がブロード化された放射線（radiation）を使用する。図１は本設計の一般概念による配列を示した図である。図１から、照明器１０１はレーザ、例えば深紫外線（ＤＵＶ）領域で動作するレーザを含んでもよく、ここで、照明器は光エネルギーを光ファイバ配列１０２に与える。光は光ファイバ配列１０２を通って、必要に応じて使用される光学配置１０３まで、および試料または半導体ウエハ１０４の表面まで移動する。
【００１５】
照明器１０１は、例えば、２５５ｎｍおよび／または２６６ｎｍの波長で動作するモードロックまたは超高速ＵＶポンプレーザとしてもよく、または照明器１０１は例えば、２６６ｎｍまたはそれより短い波長で動作するｃｗ（連続波）レーザを含んでもよい。光ファイバ配列１０２において使用される光ファイバは中空コアファイバ、テーパー光子ファイバ、またはクモの巣状光結晶ファイバを含んでもよい。使用した光ファイバは、周波数変換過程において使用される。光ファイバ配列１０２により、超広帯域ＤＵＶ光の伝送が得られる。４５０ｎｍ〜２００ｎｍにわたるサンプルＤＵＶスペクトルは、同じ領域に含まれる連続体（continuum）または一連のラマン線のいずれかである。
【００１６】
光ファイバ配列では、様々なファイバ構成を使用してもよい。図２Ａは、サンプル固体コア光結晶ファイバの端面図２００である。図２Ｂは、固体コアクモの巣状（cobwebまたはspider web）ファイバ２１０の端面図である。図２Ｃは、時折カゴメ格子と呼ばれる、かなり微細なシリカウエブのマトリクスにより囲まれた中空コアまたはコア領域２５０から構成される、より詳細な中空コアファイバ２２０を示す図であり、ここで、格子は固体構造により取り囲まれる。中空コアファイバ２２０は典型的には２つまたはそれ以上の領域から構成される。コア領域２５０は直径ａの、典型的には中空のコア２２１を含む。コア領域２５０の外側は、領域ｂ２０２であり、これは、要素２２２などの環状に分布した円形ファイバ要素の集合を描き、または規定する。領域ｂ２０２の外側は領域ｃ２０３であり、これはさらに、要素２２３などの分布した円形ファイバ要素の別の集合を規定する。環状円の数、環状に分布した円形ファイバ要素は、２０またはそれ以上もの、そのような領域を含む、別のバージョンを繰り返し、または含んでもよく、最終領域は集合平均直径ｄの固体領域２０４である。ここでは、１つの領域内の同様のサイズの円の集合を記述するために、本明細書では、「ストリング（string）」という用語を使用してもよい。示した実施の形態では、円は全て領域ｂ２０２、例えば、要素２０２の周りに環状に分布し、同じ直径のファイバのストリングを示す。図示した領域は、前の内側領域の周囲に配列された１つまたは複数のストリングから構成される。
【００１７】
図２Ｃに円を示したが、円に近いファイバ、または楕円形状ファイバ、または奇妙な形のファイバをファイバ設計で使用してもよい。一般に、任意のファイバおよびコア形状を使用してもよく、図２Ｃで示した形状は、その点において制限するものではない。
【００１８】
各領域は２つのパラメータ、Λおよびｄを用いて規定してもよく、ここで、Λはストリング内の各円の中心−中心間隔であり、ｄは各ストリング内の各穴またはファイバの直径である。異なるストリングの直径は同様のサイズを有してもよく、または外側のストリングは内側のストリングよりも大きな直径を有してもよい。１つの実施形態では、中空コアファイバは、領域ｂ２０２では、０．７を超えるｄ／Λ比を有してもよい。別の態様では、ｄ／Λ比は領域ｂ２０２では、０．９５またはそれ以上の範囲である。別の領域、例えば領域ｃ２０３またはそれ以上は、同様の比率を有してもよい。１つの実施の形態では、ファイバは領域ｂ２０２では、約０．１μｍ〜約０．５μｍの範囲の間隔Λを有してもよい。要素２２１、要素２２２、および／または要素２２３などのファイバはガラス、水および／またはヒドロキシル含有ガラス、セラミック、または光学的放射の伝送のためのファイバを作製するために使用される他の材料で構成されてもよい。ファイバは１ｃｍ未満〜数十もしくは数百ｋｍを超えるものを含む様々な長さを有することができる。
【００１９】
ファイバのストリングの構成および動作は、様々な出版物において詳細に記述されており、そのような出版物としては、Ｋ．サイトウ（Saitoh）およびＭ．コシバ（Koshiba）、「空気コアフォトニックバンドギャップファイバにおける漏れ損失および群速度分散」、光学エクスプレス（Optics Express）３１００、Ｖｏｌ．１１、Ｎｏ．２３、２００３年１１月１７日；Ｆ．ベナビッド（Benabid）ら、「水素充填中空コア光結晶ファイバにおける誘導ラマン散乱」、サイエンス、Ｖｏｌ．２９８、ｐｐ．３９９−４０２、２００２年１０月１１日；Ｆ．ベナビッドら、「分子水素における純粋誘導回転ラマン散乱によるガス充填中空コア光結晶ファイバにおける超高効率レーザ波長変換」、物理学レビューレターズ（Physical Review Letters）、Ｖｏｌ．９３、Ｎｏ．１２、ｐｐ．１２３９０３−１〜１２３９０３−４、２００４年９月１７日、が挙げられるが、それらに限定されない。これらの参考文献は、光結晶ファイバ、またはＰＣＦと呼ばれるシリカ−空気微細構造を有する光ファイバの一般構造を開示する。１つの型のファイバは、固体コアと複数の空気穴を含むクラッド領域との間で光を案内する。第２の型は、低指数コア領域で光を案内する（guide）動作波長でフォトニックバンドギャップ効果を示す完全に周期的な構造を使用する。各々の型のファイバガイドは異なる形態をとってもよく、異なるファイバ寸法および様々な開口または空領域を使用してもよく、ここで、空気穴の直径とピッチおよびまたは使用したファイバによって、漏れ損失が減少し、分散特性が変更されてもよい。これらの参考文献はさらに、低損失ファイバを使用した誘導ラマン散乱（ＳＲＳ）について記述しており、この場合、誘導ラマン散乱が起きてもよく、これにより、一例では、マイクロチップレーザによりポンピングされる単一パス構造における回転ストークス周波数（rotational Stokes frequency）への純粋な変換が可能になる。２００２年のベナビッドによる科学論文では、水素ガス中で高効率のＳＲＳを達成するために採用した中空コア光結晶ファイバ（ＨＣ−ＰＣＦ）の他に、様々なビームスプリッタ、対物レンズ、気体電池、バンドパスカラーフィルタ、高速光検出器および光スペクトルアナライザを示す実験装置（experimental setup）が開示されている。ベナビッドによる２００２年の参考文献において使用されているＨＣ−ＰＣＦは水素ガスが充填され、２０Ｈｚの繰り返し率（repetition rate）および６ｎｓのパルス幅で５３２ｎｍの波長で動作するＱ−スイッチ単一モード周波数二重Ｎｄ：ＹＡＧ（ネオジム／イットリウムアルミニウムガーネット）レーザによりポンピングされる、１５μｍのコア直径を有する。
【００２０】
ラマンまたはラマンモードという用語は、非弾性光散乱過程に基づく振動または回転分子分光法の形態を示す。ラマン分光は、サンプル分子を用いてレーザ光子または光子ビームを散乱する。結果としてエネルギーの利得または損失が起き、光子または光子ビームの放射のためのエネルギーまたは波長が変化する。結果は、分子の回転または振動構造の典型となるエネルギーの利得または損失である。言い換えると、光子が分子上に入射し、分子の分極率と相互作用すると、ラマン効果が生じる。入射光子とラマン散乱光子との間のエネルギーの差異は、散乱分子の振動エネルギーに等しい。散乱光の強度対エネルギー差のプロットはラマンスペクトルと呼ばれる。典型的には、照射または伝送光子または光子ビームのエネルギーおよび／または波長を変化させるために媒質（medium）としてガスまたはガス状混合物を使用する、現在の設計では、ラマンモード照明技術を使用してもよい。
【００２１】
本設計は異なる周波数および深紫外線（ＤＵＶ）領域で動作する、異なるレーザを使用し、半導体ウエハプロセスにおいて使用される。光結晶ファイバを使用してもよく、この場合、光結晶ファイバはポンプ放射バンドにおいて、およびポンプバンドの両側から１００ｎｍまで延びる領域において、低分散であってもよい。本設計は、ガス充填光ファイバ、または光結晶ファイバなどの光ファイバを使用して、約２５０ｎｍと４００ｎｍとの間、例えば、１７０と２７０ｎｍとの間の入力レーザビームの出力の周波数をブロード化する。その後、周波数をブロード化した放射線を、明視野半導体ウエハ検査ツールにおける照明源として使用してもよい。設計が、光ファイバ１０２として中空コア光ファイバを使用する場合、中空コアには比較的高い圧力のガスを充填してもよい。比較的高い圧力は、大気圧の何分の１または１ｂａｒの何分の１〜何十気圧または何十ｂａｒの範囲内としてもよい。そのような高圧ガスは、活性な高周波数ラマンモードを有する型のガス、またはそのようなガスの混合物としてもよい。高圧ガスは水素、重水素、メタン、二酸化炭素、などのガス、および／または他のラマン活性ガスとしてもよい。他のガスおよびガス混合物を使用してもよい。ラマンモードは振動、回転、または振動と回転両方のいずれかである。前記中空コアファイバ中で使用される高圧ガスは、ファイバの両側、例えばファイバの入口および出口に配置された高圧容器によりファイバに導入させてもよい。図３は、ファイバの両端に配置した高圧容器３０２および３０３、ならびに、最初の光ビームを動作領域の雰囲気の周囲圧力からファイバの終わりまで通過させるための、ファイバの受理端（receiving end）の入口窓３０４を含むファイバ３０１を示す。高圧溶液３０３は、周波数がブロード化されたレーザビームをファイバ３０１の出口から通過させるための出口窓３０５を含んでもよい。入口窓３０４および出口窓３０５は、コーティングのないブランク基材であってもよく、または最初のレーザビームのための入口窓３０４および／またはブロード化されたレーザの射出放射のための出口窓３０５で反射防止コートされてもよい。
【００２２】
最初のレーザビームは深紫外線範囲内の初期波長範囲、例えば約２８０ｎｍ〜１８０ｎｍ内にあってもよい。初期レーザビームは連続波（ｃｗ）、モードロック、ｑ−スイッチまたは利得スイッチのいずれかであってもよい。初期レーザビームは偏光されても、または非偏光であってもよい。例えば、出口窓３０５からの出力ブロードバンド放射線は、約４０ｎｍまたはそれ以上の範囲の総バンド幅を有してもよい。典型的には、そのような放射線は約１０ｎｍと８０ｎｍの間であってもよく、ここで、バンド幅は存在する最も長い波長特徴と最も短い波長特徴の半値点（half power points）として規定される。そのような波長特徴は公知のラマンバンド、ラマン振動またはラマン回転であってもよく、個々の最も短いおよび最も長いバンドはバンド幅内の総エネルギーの少なくとも５％を含んでもよい。また、波長特徴はラマンバンドを含まなくてもよく、むしろ、伝送される初期レーザ波長を含んでもよい。
【００２３】
中空コア２５０のような、ファイバ中空コアの寸法に関しては、そのようなコアは、最低ファイバモードのみの伝搬、または２、３の低いオーダーのモードのみの伝搬を可能とする直径を有してもよい。中空コア２５０のような中空コアは、出力でＭ二乗値が５０未満である、ビームの伝搬と一致する直径を有してもよい。Ｍ二乗は、レーザビームの多モード直径分散積の理想的な回折制限ビーム直径発散積に対する比率を示す。完全なビームは１．０のＭ二乗値を有するが、品質の悪いビームは数百のＭ二乗値を有する場合がある。
【００２４】
照明器１０１のような、初期レーザは、ダイオードポンプ固体レーザ、基本の、または調和的にアップコンバートされた、周波数アップコンバートアルゴンイオンもしくはクリプトンイオンレーザ、調和的にアップコンバートされたＥｒ：ファイバレーザ、周波数がアップコンバートされたダイオードポンプ原子法レーザ（atomic vapor laser）、調和的に変換されたＴｉ：Ｓレーザ、エキシマレーザ、または約１８０と２８０ｎｍの間の範囲の基本またはアップコンバート波長を一般に有する任意の別の型のレーザのいずれかとしてもよい。例えば、波長が３５５ｎｍのオーダーの、しかし、波長が２５０と４００ｎｍとの間の一般領域のポンプ放射を送達することにより、放射線を得てもよい。ポンプ源は約１００ｍｗ〜８ワットまたはそれ以上を提供してもよく、この場合、ブロードバンド放射線にするポンプ放射の変換効率は、約１％〜約７０％の範囲であってもよい。光結晶ファイバを１つの実施の形態として開示してきたが、伝送媒体として他のバルク材料または導波路を使用してもよい。光結晶ファイバを使用する場合、ファイバは、上記で開示したものより優れたＵＶ耐性材料から構成してもよく、そうでなくてもよい。
【００２５】
結果として、ブロードバンド放射線は、より高い輝度のフォーマットを生成し、光欠乏（light starvation）の危険性を最小に抑えることができる。放射線はコヒーレントまたは高い部分コヒーレンスであり、このように、アークランプまたはカスケードアークなどの光源からの従来のブロードバンド設計よりも、数オーダー大きな輝度を有する。放射線は、潜在的に、著しく短い波長で発生する。
【００２６】
本明細書で示した設計および説明した特定の観点は、制限するものではなく、依然として本発明の教示および利点、すなわち、穴のストリングにより取り囲まれた中空コアを使用して配列させた光結晶ファイバまたは他のファイバ媒体を介するＤＵＶスペクトルの光エネルギーを使用する試料または半導体ウエハ検査装置を組み入れるものであれば、代わりの要素を含んでもよい。このように、本発明をその特定の実施の形態と関連させて記述してきたが、本発明はさらに改変できることは理解されるであろう。本出願は、一般に、発明の原理に従い、本発明が属する技術分野において公知で、慣例である、本発明の開示からのそのような逸脱を含む、本発明の任意の変更、使用または適合を含有するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本設計のための一般概念の配列を示した図である。
【図２Ａ】固体コア光結晶ファイバサンプルの端面図である。
【図２Ｂ】固体コアクモの巣ファイバの端面図である。
【図２Ｃ】時折カゴメ格子と呼ばれる、比較的微細なシリカウエブマトリクスにより取り囲まれた中空コアからなる、より詳細な中空コアファイバを示した図である。
【図３】光ファイバの両端に配置した高圧容器を有する光ファイバを示す図である。
【図１】
2008517300.tif 000003
【図２Ａ】
2008517300.tif 000004
【図２Ｂ】
2008517300.tif 000005
【図２Ｃ】
2008517300.tif 000006
【図３】
2008517300.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成18年12月18日(2006.12.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
深紫外線（ＤＵＶ）レーザエネルギー源と、
第１の断面寸法とは実質的にサイズが異なる、実質的に同様の第２の断面寸法を有する第２の複数の光学構造により囲まれた、実質的に同様の第１の断面寸法を有する第１の複数の実質的に環状に配列された光ファイバにより囲まれたコアを備え、前記第１の複数の光学構造と第２の複数の光学構造は、前記レーザエネルギー源から受け取ったエネルギーの周波数をブロード化し、周波数がブロード化されたＤＵＶ放射線とするのに使用される、光ファイバ配列と、
を備え、
前記周波数がブロード化されたＤＵＶ放射線を、試料を検査するための照明源として使用する、
試料を検査するための装置。
【請求項２】
前記複数の光ファイバは、
中空コアファイバと、
テーパー光子ファイバと、
クモの巣状光結晶ファイバと、
カゴメ型中空コア光結晶ファイバと、
よりなる群から少なくとも１つを含む、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記中空コアファイバは、時折カゴメ格子と呼ばれる、微細シリカウエブのマトリクスにより囲まれた中空コアを含み、
前記微細シリカウエブは固体構造により囲まれる、請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記中空コアファイバには比較的高圧のガスが充填される、請求項２記載の装置。
【請求項５】
前記第１の複数の光ファイバは、前記第２の複数の光ファイバよりも実質的に大きな、環状に分布した実質的に円形の集合を含む、請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記第１および第２の複数の光ファイバはさらに、同心円形ファイバの１つまたは複数のストリングから構成される領域を備え、
ここで、各領域は２つの規定されたパラメータΛおよびｄを有し、ここでΛはストリング中の各円の中心〜中心間隔であり、ｄは各ストリング中の穴の直径であり、ここで、少なくとも１つの領域は約０．７を超えるｄ／Λ比を有する、請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記光ファイバは、ガラス、低水、ヒドロキシル含有ガラス、およびセラミックを含む群から少なくとも１つを含む、請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記ＤＵＶレーザエネルギー源は、
ダイオードポンピング固体レーザ（基本）と、
ダイオードポンピング固体レーザ（調和的にアップコンバートされたもの）と、
周波数がアップコンバートされたアルゴンイオンレーザと、
周波数がアップコンバートされたクリプトンイオンレーザと、
調和的にアップコンバートされたＥｒ：ファイバレーザと、
周波数がアップコンバートされたダイオードポンピング原子法レーザと、
調和的にコンバートされたＴｉ：Ｓレーザと、
エキシマレーザと、
基本波長が１８０と２８０ｎｍとの間にある第１のＤＵＶレーザと、
アップコンバートされた波長が１８０と２８０ｎｍとの間にある第２のＤＵＶレーザと、
を含む群から少なくとも１つを含む、請求項１記載の装置。
【請求項９】
中心コアと、
前記中心コアを概して取り囲む複数の実質的に円形の構造体と、
を備え、
前記複数の実質的に円形の構造体は、実質的に環状に分布したファイバの内側の群と、前記内側のファイバ群とは寸法が実質的に異なるファイバの外側の群と、を備え、
ここで、前記複数のファイバは、
中空コアファイバと、
テーパー光子ファイバと、
クモの巣状光結晶ファイバと、
カゴメ型中空コア光結晶ファイバと、
を含む群から少なくとも１つを含み、
前記複数のファイバは、ＤＵＶ光エネルギーを受け取り、試料を検査するための周波数がブロード化されたＤＵＶ放射線を生成するように構成される、試料を検査するために使用される深紫外線（ＤＵＶ）エネルギーの周波数をブロード化するための装置。
【請求項１０】
前記中空コアファイバは、時折カゴメ格子と呼ばれる、微細シリカウエブのマトリクスにより囲まれた中空コアを含み、
前記微細シリカウエブは固体構造により囲まれる、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記中空コアファイバには比較的高圧のガスが充填される、請求項９記載の装置。
【請求項１２】
前記、実質的に環状に分布したファイバの内側の群は、予め決められた個々の実質的に円形なファイバ直径を含む予め決められた集合的直径の環状に分布した円形の集合を含む、請求項９記載の装置。
【請求項１３】
前記外側のファイバ群は第１の領域を規定し、実質的に環状に分布したファイバの内側の群の周りに配列された第２の領域を形成する同心円のストリングを含み、
ここで、各領域は２つの規定されたパラメータΛおよびｄを有し、ここでΛはストリング中の各円の中心〜中心間隔であり、ｄは各ストリング中の穴の直径であり、ここで、少なくとも１つの領域は約０．７を超えるｄ／Λ比を有する、請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記複数のファイバは、ガラス、低水、ヒドロキシル含有ガラス、およびセラミックを含む群から少なくとも１つを含む、請求項９記載の装置。
【請求項１５】
前記比較的高圧のガスは活性高周波数ラマンモードを有する少なくとも１つのガスを含む、請求項１１記載の装置。
【請求項１６】
高周波数ラマンモードは、振動ラマンモードと回転ラマンモードを含む群から少なくとも１つを含む、請求項１６記載の装置。
【請求項１７】
深紫外線（ＤＵＶ）光エネルギー源と、
複数の光ファイバにより囲まれたコアを含む光ファイバ配列と、
を備え、
前記複数の光ファイバの構造は、実質的に環状に分布したファイバの内側群と前記内側ファイバ群とは寸法が実質的に異なるファイバの外側群と、を含み、
前記複数の光ファイバは、ＤＵＶ光エネルギー源から受け取ったＤＵＶエネルギーの周波数をブロード化し、周波数がブロード化されたＤＵＶ放射線とするのに使用され、
前記周波数がブロード化された放射線を、半導体ウエハを検査するための照明源として使用する、ブロードバンド検査装置。
【請求項１８】
複数の高圧容器をさらに備え、
前記高圧容器は、前記光ファイバ配列の第１の端に１つの容器を、前記光ファイバ配列の第２の端に別の容器を備える、請求項１７記載のブロードバンド検査装置。
【請求項１９】
各高圧容器は、光エネルギーが、雰囲気空間環境から光ファイバ配列の端に光エネルギーを通過させるための窓を備える、請求項１８記載のブロードバンド検査装置。
【請求項２０】
前記複数の光ファイバは、
中空コアファイバと、
テーパー光子ファイバと、
クモの巣状光結晶ファイバと、
カゴメ型中空光結晶ファイバと、
を含む群から少なくとも１つを含む、請求項１７記載のブロードバンド検査装置。
【請求項２１】
前記中空コアファイバは、時折カゴメ格子と呼ばれる、微細シリカウエブのマトリクスにより囲まれた中空コアから構成され、
前記微細シリカウエブは固体構造により囲まれる、請求項２０記載のブロードバンド検査装置。
【請求項２２】
前記中空コアファイバには比較的高圧のガスが充填される、請求項２０記載のブロードバンド検査装置。
【請求項２３】
前記複数のファイバの断面は、予め決められた個々の実質的に円形なファイバ直径を含む予め決められた集合的直径の環状に分布した円形の集合を含む、請求項１７記載のブロードバンド検査装置。
【請求項２４】
前記ＤＵＶ光エネルギー源は、
ダイオードポンピング固体レーザ（基本）と、
ダイオードポンピング固体レーザ（調和的にアップコンバートされたもの）と、
周波数がアップコンバートされたアルゴンイオンレーザと、
周波数がアップコンバートされたクリプトンイオンレーザと、
調和的にアップコンバートされたＥｒ：ファイバレーザと、
周波数がアップコンバートされたダイオードポンピング原子法レーザと、
調和的にコンバートされたＴｉ：Ｓレーザと、
エキシマレーザと、
基本波長が１８０と２８０ｎｍとの間にある第１のＤＵＶレーザと、
アップコンバートされた波長が１８０と２８０ｎｍとの間にある第２のＤＵＶレーザと、
を含む群から少なくとも１つを含む、請求項１７記載のブロードバンド検査装置。
【国際調査報告】
2008517300.tif 000008