(57)【要約】１９３ｎｍの光を生成するための改善された固体レーザを記載する。このレーザは、１１６０ｎｍ付近の基本波長の第６高調波を用いて１９３ｎｍの光を生成する。レーザは、１１６０ｎｍの基本波長と、約２３２ｎｍの波長である第５高調波とを混合する。非線形媒質の適切な選択によって、そのような混合は、ほぼ非臨界の位相整合において達成できる。この混合は、高変換効率、良好な安定性および高信頼性をもたらす。
2014530380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
約１１６０ｎｍの基本波周波数を生成するシードレーザと、
前記基本波周波数の一部分を組み合わせて第２高調波周波数を生成する第一の段階と、
前記第２高調波周波数の一部分を組み合わせて第４高調波周波数を生成する第二の段階と、
前記基本波周波数と前記第４高調波周波数とを組み合わせて第５高調波周波数を生成する第三の段階と、
前記基本波周波数と前記第５高調波周波数とを組み合わせて約１９３．３ｎｍの第６高調波周波数を生成する第四の段階と、
を備えた、約１９３ｎｍの波長光を生成するためのレーザ。
【請求項２】
前記基本波周波数を増幅するための光増幅器をさらに含む、請求項１記載のレーザ。
【請求項３】
前記光増幅器が、ドープされたフォトニックバンドギャップファイバ光増幅器、ドープされたファイバ光増幅器、酸化ゲルマニウムドープラマン増幅器、および非ドープのシリカファイバラマン増幅器のいずれかを含む、請求項２記載のレーザ。
【請求項４】
前記シードレーザが、ラマンファイバレーザ、低出力のイッテルビウム（Ｙｂ）ドープファイバ、および赤外線ダイオードレーザのいずれかを含む、請求項１記載のレーザ。
【請求項５】
前記基本波周波数を前記第一、第三および第四の段階に供給するためのビームスプリッタをさらに含む、請求項１記載のレーザ。
【請求項６】
前記レーザダイオードが量子ドット技術を用いる、請求項４記載のレーザ。
【請求項７】
未消費の調波を適切な段階に方向づけるための一組のミラーをさらに含む、請求項１記載のレーザ。
【請求項８】
前記第一の段階がリチウムトリボレート（ＬＢＯ）結晶を含む、請求項１記載のレーザ。
【請求項９】
前記第二、第三および第四の段階の各々が、ホウ酸セシウムリチウム（ＣＬＢＯ）結晶を含む、請求項１記載のレーザ。
【請求項１０】
前記第二、第三および第四の段階の少なくとも一つが、アニールされたホウ酸セシウムリチウム（ＣＬＢＯ）結晶を含む、請求項１記載のレーザ。
【請求項１１】
前記光増幅器をポンピングするための増幅器ポンプをさらに含む、請求項１記載のレーザ。
【請求項１２】
前記増幅器ポンプが約１１００ｎｍで動作するイッテルビウムドープファイバレーザを含む、請求項１１記載のレーザ。
【請求項１３】
前記増幅器ポンプが、イッテルビウムドープファイバレーザ、１０４０〜１０７０ｎｍで動作するネオジムドープイットリウムリチウムフルオライドレーザのいずれかを含む、請求項１１記載のレーザ。
【請求項１４】
約１９３ｎｍの波長光を生成するための方法であって、
約１１６０ｎｍの基本波周波数を生成すること、
前記基本波周波数の一部分を組み合わせて第２高調波周波数を生成すること、
前記第２高調波周波数の一部分を組み合わせて第４高調波周波数を生成すること、
前記基本波周波数と前記第４高調波周波数とを組み合わせて第５高調波周波数を生成すること、
前記基本波周波数と前記第５高調波周波数とを組み合わせて約１９３．３ｎｍの第６高調波周波数を生成すること、
を含む、方法。
【請求項１５】
前記基本波周波数を増幅することをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１６】
フォトマスク、レチクルまたは半導体ウエハの表面の欠陥を検査するための光学検査システムであって、
光軸に沿って入射光ビームを放出し、１９３ｎｍの波長光を生成するための第６高調波発生器を含む光源と、
前記光軸に沿って配置され、前記入射光ビームを前記フォトマスク、レチクルまたは半導体ウエハの表面に方向づけるための複数個の光学部品を含み、前記表面を走査するように構成された光学系と、
透過光の光度を検知するように配列された透過光検出器を含む透過光検出器配列と、
反射光の光度を検知するように配列された反射光検出器を含む反射光検出器配列と、
を備えた、光学検査システム。
【請求項１７】
試料表面を検査するための検査システムであって、
光エネルギーの少なくとも一つの他のチャネルとは異なる特性を有するようにその各々が作られた複数個の光のチャネルを作るように構成された照射サブシステムであって、少なくとも一つのチャネル用の１９３ｎｍの波長光を生成するための第６高調波発生器を含む照射サブシステムと、
前記複数個の光のチャネルを受け入れ、前記複数個の光エネルギーのチャネルを空間的に分離された結合光ビームと組み合わせ、前記空間的に分離された結合光ビームを前記試料の方に方向づけるように構成されたオプティクスと、
前記試料からの反射光を検出するように構成された少なくとも一つの検出器を備えたデータ収集サブシステムであって、前記反射光を前記複数個の光のチャネルに対応する複数個の受光チャネルに分離するように構成されたデータ収集サブシステムと、
を備えた、検査システム。
【請求項１８】
１９３ｎｍの波長光を生成するための第６高調波発生器を含む、ＵＶ光を生成するための紫外線（ＵＶ）源と、
複数個の結像サブセクションと、を備えた、反射屈折検査システムであって、各サブセクションが、
前記ＵＶ光の焦点を前記システム内の中間像に合わせるように前記システムの光学経路に沿って配置された複数個のレンズ要素を含み、同時に、紫外線領域における少なくとも一つの波長を含む波長域にわたる単色収差および色収差を補正する集束レンズ群であって、前記ＵＶ光を受け入れるように位置付けられたビームスプリッタをさらに含む集束レンズ群と、
前記中間像に近接する前記光学経路に沿って位置合わせされた正味出力を持つ視野レンズ群であって、第二の所定位置に配置され、前記波長域にわたる前記システムの少なくとも２次縦方向色に加えて、主要なおよび２次横方向色を含む色収差を実質的に補正するように選択された曲率を有するレンズ表面を持つ、異なる分光を持つ複数個のレンズ要素を含む視野レンズ群と、
前記中間像の実像を形成するように配置された少なくとも２つの反射面および少なくとも一つの屈折面を含む反射屈折レンズ群であって、前記集束レンズ群と組み合わさり、前記波長域にわたる前記システムの主要な縦方向色を実質的に補正する反射屈折レンズ群と、
その高次の色収差を変化させることなく倍率をズームまたは変化させることができ、前記システムの一つの光学経路に沿って配置されたレンズ表面を含むズーミングチューブレンズ群と、
直線のズーム運動によって、細かいズームと広範囲のズームの両方を可能にするように構成された折り畳みミラー群と、
を含む、反射屈折検査システム。
【請求項１９】
暗視野照明を持つ反射屈折結像系であって、
１９３ｎｍの波長光を生成するための第６高調波発生器を含む、ＵＶ光を生成するための紫外線（ＵＶ）源と、
適応オプティクスと、
反射屈折対物レンズ、集束レンズ群およびズーミングチューブレンズ部分を含む対物レンズと、
前記ＵＶ光を試料表面に垂直入射するように光軸に沿って方向づけ、前記試料表面特徴からの正反射に加えて、前記対物レンズの光学面からの反射も光学経路に沿って結像面に方向づけるプリズムと、
を備えた、反射屈折結像系。
【請求項２０】
試料の異常を検出するための光学系であって、
第一および第二のビームを生成するためのレーザシステムであって、
１９３ｎｍの波長光を生成するための第６高調波発生器を含む光源、
アニールされた周波数変換結晶、
低温での標準動作中に前記結晶のアニール状態を維持するためのハウジング、
前記光源からのビームを受け入れ、前記ビームの焦点を前記結晶内またはそれに近接するビームウエストにおける楕円断面に合わせるように構成された第一のビーム成形オプティクス、および
前記結晶からの出力を受け入れ、それを用いて前記第一および第二のビーム、ならびに少なくとも一つの望まない周波数ビームを生成する調波分離ブロック、を備えたレーザシステムと、
前記第一の放射線ビームを第一の経路に沿って前記試料表面上の第一のスポットに方向づける第一のオプティクスと、
前記第二の放射線ビームを、前記第一の経路とは異なる角度で前記試料表面に入射する第二の経路に沿って前記試料表面上の第二のスポットに方向づける第二のオプティクスと、
第一の検出器と、
前記試料表面上の前記第一または第二のスポットからの、前記第一または第二のビームから生じた散乱放射線を受け入れ、前記散乱放射線の焦点を前記第一の検出器に合わせる湾曲したミラー面を含む集光オプティクスと、
前記第一の検出器が前記湾曲したミラー面によってそこに焦点を合わせられた前記放射線に応じた単一の出力値を与え、
前記試料表面全域の前記スポットを走査するように、前記第一および第二のビームと前記試料との間の相対運動をもたらす機器と、
を備えた、光学系。
【請求項２１】
１９３ｎｍの放射線ビームを生成するための第６高調波発生器を含む固体レーザを備えた、前記放射線ビームを生成するためのレーザシステムと、
前記放射線ビームの焦点を表面に対して非垂直の入射角に合わせ、前記焦点ビームが入射する実質的に平面内の前記表面に照射線を形成するように構成された照明系であって、前記入射面が、前記焦点ビームと、前記焦点ビームを通る、前記表面と垂直な方向とによって画定される照明系と、
照射線を投影するように構成された集光システムであって、
前記照射線を包含する前記表面領域から錯乱した光を収集するための結像レンズ、
前記取集した光の焦点を合わせる集束レンズ、および
受光素子のアレイを備えており、前記受光素子のアレイの各受光素子が前記照射線の拡大像の対応する一部分を検出するように構成された装置、を備えた集光システムと、を備えた、表面検査器具。
【請求項２２】
約１１６０ｎｍの光源、および前記光源からの光を受け入れ、それを用いて約１９３ｎｍの入力レーザパルスを生成する第６高調波発生器を持つ固体レーザを備えた、前記入力レーザパルスを生成するためのレーザシステムと、
前記入力レーザパルスを受け入れる偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタからの光を受け入れ、第一の一組のパルスおよび前記第一の一組のパルスとは異なる偏光を有する第二の一組のパルスを生成する波長板と、
前記偏光ビームスプリッタおよび前記波長板を含む環状キャビティを作るための一組のミラーと、
を備えており、前記偏光ビームスプリッタが、パルス乗算器の出力として前記第一の一組のパルスを透過し、前記第二の一組のパルスを前記環状キャビティ内に反射する、パルス乗算器。
【請求項２３】
請求項１記載の前記レーザを含み、前記１９３ｎｍの波長光のコヒーレンスを低減するための少なくとも一つの電気光学変調器をさらに備えた、検査システム。
【請求項２４】
約１９３ｎｍの波長光を生成するためのレーザであって、
約１１６０ｎｍの基本波周波数を生成するシードレーザと、
前記基本波周波数の一部分を組み合わせて第２高調波周波数を生成する第一の段階と、
前記基本波周波数の一部分と前記第２高調波周波数とを組み合わせて第３高調波周波数を生成する第二の段階と、
前記第２高調波周波数の一部分と前記第３高調波周波数とを組み合わせて第５高調波周波数を生成する第三の段階と、
前記基本波周波数の一部分と前記第５高調波周波数とを組み合わせて約１９３．３ｎｍの第６高調波周波数を生成する第四の段階と、
を備えた、レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１１年９月２３日に出願された「Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  １９３  ｎｍ  Ｌａｓｅｒ  Ａｎｄ  Ａｎ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｕｓｉｎｇ  Ａ  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  １９３  ｎｍ  Ｌａｓｅｒ」と題された米国仮出願第６１／５３８，３５３号、２０１１年１１月１４日に出願された「Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  １９３  ｎｍ  Ｌａｓｅｒ  Ａｎｄ  Ａｎ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｕｓｉｎｇ  Ａ  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  １９３  ｎｍ  Ｌａｓｅｒ」と題された米国仮出願第６１／５５９，２９２号、２０１２年１月２７日に出願された「Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  １９３  ｎｍ  Ｌａｓｅｒ  Ａｎｄ  Ａｎ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｕｓｉｎｇ  Ａ  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  １９３  ｎｍ  Ｌａｓｅｒ」と題された米国仮出願第６１／５９１，３８４号、および２０１２年２月２７日に出願された「Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  １９３  ｎｍ  Ｌａｓｅｒ  Ａｎｄ  Ａｎ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｕｓｉｎｇ  Ａ  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  １９３  ｎｍ  Ｌａｓｅｒ」と題された米国仮出願第６１／６０３，９１１号の優先権を主張するものである。
【０００２】
本願は、２００７年４月１６日に出願された「Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ｌｉｇｈｔ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｂｅｌｏｗ  ａｂｏｕｔ  ２００  ｎｍ」と題された米国特許出願第１１／７３５，９６７号にも関するものであり、これは参照により本明細書に組み入れられる。
【０００３】
本願は、１９３ｎｍ付近の、フォトマスク、レチクルまたはウエハ検査に用いるのに好適な光を生成する固体レーザに関するものである。
【背景技術】
【０００４】
集積回路産業には、集積回路、フォトマスク、太陽電池、電荷結合素子などの非常に小さな特徴に加えて、ほぼ特徴サイズ程度または特徴サイズよりも小さなサイズの欠陥を検出するためのより一層の高い分解能を持つ検査具が必要となっている。短波長光源、たとえば、２００ｎｍ以下の光を生成する光源は、そのような分解能を提供することができる。しかしながら、そのような短波長光を提供する能力がある光源は、実質的に、エキシマレーザ、ならびに少数の固体レーザおよびファイバレーザに限定される。不運にも、これらの各レーザには重大な不都合がある。
【０００５】
エキシマレーザは紫外線を生成し、集積回路の製造に一般に用いられる。エキシマレーザは、通常、高圧条件下で希ガスと反応性ガスの組み合わせを用いて紫外線を生成する。集積回路産業においてますます大変望ましい波長となっている１９３ｎｍの波長光を生成する従来のエキシマレーザは、（希ガスとして）アルゴンおよび（反応性ガスとして）フッ素を用いる。不運にも、フッ素は有毒かつ腐食性があるため、所有コストが高くなる。さらに、そのようなレーザは、それらの低い繰り返し率（通常、およそ１００Ｈｚ〜数キロヘルツ）、および検査中に試料の損傷を生じるであろう非常に高いピーク出力のために、検査用途には適していない。
【０００６】
２００ｎｍ未満の出力を生む少数の固体およびファイバベースのレーザが、当技術分野において公知である。不運にも、これらのレーザのほとんどは、出力が非常に低く（たとえば、６０ｍＷ以下）、または設計が非常に複雑、例えば、２つの異なる基本波の光源または第８高調波発生を有する。そのため、これらの両方は、複雑、不安定、高価および／または商業的に魅力のないものとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６４９８８０１号
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７／０２６３６８０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
それ故、１９３ｎｍの光を生成し、なおも先の不都合を克服することができる固体レーザに対する要求がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
約１９３ｎｍの真空波長の紫外線を生成するためのレーザを記載する。このレーザは、調波周波数を生成するための基本波の光源および複数の段階を含む。基本波の光源は、約１１６０ｎｍの波長に対応する基本波周波数を生成することができる。第一の段階は、基本波周波数の一部分を組み合わせて第２高調波周波数を生成することができる。この明細書中で但し書きのない波長値が与えられる場合には、波長値が真空内での波長を指すとみなされる。
【００１０】
一実施形態では、第二の段階は、第２高調波周波数の一部分を組み合わせて第４高調波周波数を生成することができる。第三の段階は、基本波周波数と第４高調波周波数とを組み合わせて第５高調波周波数を生成することができる。第四の段階は、基本波周波数と第５高調波周波数とを組み合わせて約１９３．３ｎｍの第６高調波周波数を生成することができる。第一の段階は、リチウムトリボレート（ＬＢＯ）結晶を含むことができ、一方、第二、第三および第四の段階の各々は、ホウ酸セシウムリチウム（ＣＬＢＯ）結晶を含むことができる。一実施形態では、第二、第三および第四の段階の一以上は、アニールされたＣＬＢＯ結晶を含む。
【００１１】
別の実施形態では、第二の段階は、基本波周波数と第２高調波周波数とを組み合わせて第３高調波周波数を生成することができる。第三の段階は、第２高調波周波数と第３高調波周波数とを組み合わせて第５高調波周波数を生成することができる。第四の段階は、基本波周波数と第５高調波周波数とを組み合わせて約１９３．３ｎｍの第６高調波周波数を生成することができる。第一および第二の段階はＬＢＯ結晶を含むことができ、第三の段階はベータホウ酸バリウム（ＢＢＯ）結晶を含むことができ、第四の段階はＣＬＢＯ結晶を含むことができる。一実施形態では、第二、第三および第四の段階の一以上は、アニールされたＬＢＯ、ＢＢＯおよび／またはＣＬＢＯ結晶を含むことができる。
【００１２】
別の実施形態では、レーザは、基本波周波数を増幅するための光増幅器も含むことができる。この光増幅器は、ドープされたフォトニックバンドギャップファイバ光増幅器、酸化ゲルマニウムドープラマン増幅器、または非ドープのシリカファイバラマン増幅器を含むことができる。シードレーザは、ラマンファイバレーザ、低出力のイッテルビウム（Ｙｂ）ドープファイバレーザ、フォトニックバンドギャップファイバレーザ、または赤外線ダイオードレーザ、例えば、量子ドット技術を用いたダイオードレーザを含むことができる。
【００１３】
レーザは、基本波周波数を第一、第三および第四の段階に供給するためのビームスプリッタも含むことができる。基本波周波数を適切な段階に方向づけるための少なくとも一つのミラーを用いることができる。一実施形態では、未消費の調波を適切な段階に方向づけるために、一組のミラーを用いることができる。
【００１４】
レーザは、光増幅器をポンピングするための増幅器ポンプも含むことができる。この増幅器ポンプは、約１０７０〜１１００ｎｍで使用可能なイッテルビウムドープファイバレーザ、または１０４０〜１０７０ｎｍで使用可能なネオジムドープイットリウムリチウムフルオライドレーザを含むことができる。
【００１５】
約１９３ｎｍの波長光を生成するための方法も記載する。この方法は、約１１６０ｎｍの基本波周波数の生成を含む。基本波周波数の一部分を組み合わせて第２高調波周波数を生成することができる。第２高調波周波数の一部分を組み合わせて第４高調波周波数を生成することができる。基本波周波数と第４高調波周波数とを組み合わせて第５高調波周波数を生成することができる。基本波周波数と第５高調波周波数とを組み合わせて約１９３．３ｎｍの第６高調波周波数を生成することができる。
【００１６】
約１９３ｎｍの波長光を生成する別の方法も記載する。この方法は、約１１６０ｎｍの基本波周波数の生成を含む。基本波周波数の一部分を組み合わせて第２高調波周波数を生成することができる。第２高調波周波数の一部分と基本波周波数とを組み合わせて第３高調波周波数を生成することができる。第２高調波周波数と第３高調波周波数とを組み合わせて第５高調波周波数を生成することができる。基本波周波数と第５高調波周波数とを組み合わせて約１９３．３ｎｍの第６高調波周波数を生成することができる。
【００１７】
フォトマスク、レチクルまたは半導体ウエハの表面の欠陥を検査するための光学検査システムも記載する。このシステムは、光軸に沿って入射光ビームを放出するための光源を含むことができる。この光源は、１９３ｎｍの波長光を生成するための第６高調波発生器を含む。光軸に沿って配置され、複数個の光学部品を含む光学系が、入射光ビームを個々の光ビームに分離するように構成されている。このすべての個々の光ビームは、フォトマスク、レチクルまたは半導体ウエハの表面上の異なる位置に走査スポットを形成する。この走査スポットは表面を同時に走査するように構成される。透過光検出器配列は透過光検出器を含み、この各々が個々の光ビームがレチクルマスクまたは半導体ウエハの表面に交差する結果生じる複数個の透過光ビームの各々に対応することができる。透過光検出器は、透過光の光度を検知するために配列される。反射光検出器配列は反射光検出器を含み、この各々が個々の光ビームがレチクルマスクまたは半導体ウエハの表面に交差する結果生じる複数個の反射光ビームの各々に対応することができる。反射光検出器は、反射光の光度を検知するために配列される。
【００１８】
試料表面を検査するための検査システムも記載する。この検査システムは、複数個の光のチャネルを作るように構成された照射サブシステムを含む。作り出された各光のチャネルの特性は、光エネルギーの少なくとも一つの他のチャネルのそれとは異なる。照射サブシステムは、少なくとも一つのチャネルを通る１９３ｎｍの波長光を生成するための第６高調波発生器を含む。オプティクスが、複数個の光のチャネルを受け入れ、複数個の光エネルギーのチャネルを空間的に分離された結合光ビームと組み合わせ、空間的に分離された結合光ビームを試料の方に方向づけるように構成される。データ収集サブシステムは、試料からの反射光を検出するように構成された少なくとも一つの検出器を含む。データ収集サブシステムは、反射光を、複数個の光のチャネルに対応する複数個の受光チャネルに分離するように構成することができる。
【００１９】
反射屈折検査システムも記載する。このシステムは、ＵＶ光を生成するための紫外線（ＵＶ）源、複数個の結像サブセクション、および折り畳みミラー群を含む。ＵＶ光源は、１９３ｎｍの波長光を生成するための第６高調波発生器を含む。複数個の結像サブセクションの各サブセクションは、集束レンズ群、視野レンズ群、反射屈折レンズ群、およびズーミングチューブレンズ群を含むことができる。
【００２０】
集束レンズ群は複数個のレンズ要素を含むことができ、これらはシステム内の中間像にＵＶ光の焦点を合わせるようにシステムの光学経路に沿って配置される。集束レンズ群は、同時に、紫外線領域における少なくとも一つの波長を含む波長域にわたる単色収差および色収差を補正することもできる。集束レンズ群は、ＵＶ光を受け入れるように位置付けられたビームスプリッタをさらに含むことができる。
【００２１】
視野レンズ群は、中間像に近接する光学経路に沿って位置合わせされた正味出力を有することができる。視野レンズ群は、異なる分光を持つ複数個のレンズ要素を含むことができる。レンズ表面は、第二の所定位置に配置され、波長域にわたるシステムの少なくとも２次縦方向色に加えて、主要および２次横方向色を含む色収差を実質的に補正するように選択された曲率を有することができる。
【００２２】
反射屈折レンズ群は、中間像の実像を形成するように配置された、少なくとも２つの反射面および少なくとも一つの屈折面を含む。これらが集束レンズ群と組み合わさることによって、波長域にわたるシステムの主要な縦方向色を実質的に補正することができる。ズーミングチューブレンズ群は、その高次の色収差を変化させることなく倍率をズームまたは変化させる、システムの一つの光学経路に沿って配置されたレンズ表面を含むことができる。折り畳みミラー群は、直線のズーム運動によって、細かいズームと広範囲のズームの両方が可能であるように構成することができる。
【００２３】
暗視野照明を持つ反射屈折結像系も記載する。この結像系は、ＵＶ光を生成するための紫外線（ＵＶ）源を含むことができる。このＵＶ光源は、１９３ｎｍの波長光を生成するための第６高調波発生器を含むことができる。適応オプティクスは、検査する表面における照射ビームのサイズおよび輪郭を制御するようにも提供される。対物レンズは、互いに関連して動作する反射屈折対物レンズ、集束レンズ群およびズーミングチューブレンズ部分を含むことができる。試料表面への垂直入射において、ＵＶ光を光軸に沿って方向づけるためにプリズムを提供することができる。これは、試料の表面特徴からの正反射に加えて、対物レンズの光学面からの反射も、光学経路に沿って結像面に方向づけることができる。
【００２４】
試料の異常を検出するための光学系も記載する。この光学系は、第一および第二のビームを生成するためのレーザシステムを含む。レーザシステムは、光源、アニールされた周波数変換結晶、ハウジング、第一のビーム成形オプティクス、および調波分離ブロックを含む。光源は、１９３ｎｍの波長光を生成するための第６高調波発生器を含むことができる。ハウジングは、低温での標準動作中に結晶のアニール状態を維持するように提供される。第一のビーム成形オプティクスは、光源からのビームを受け入れ、ビームの焦点を結晶内またはそれに近接するビームウエストにおける楕円断面に合わせるように構成することができる。調波分離ブロックは、結晶からの出力を受け入れ、それを用いて第一および第二のビーム、ならびに少なくとも一つの望まない周波数ビームを生成する。
【００２５】
第一のオプティクスは、第一の放射線ビームを第一の経路に沿って試料表面上の第一のスポットに方向づけることができる。第二のオプティクスは、第二の放射線ビームを第二の経路に沿って試料表面上の第二のスポットに方向づけることができる。第一および第二の経路は、異なる角度で試料表面に入射する。集光オプティクスは湾曲したミラー面を含み、これは、試料表面上の第一または第二のスポットからの、第一または第二のビームから生じた散乱放射線を受け入れ、散乱放射線の焦点を第一の検出器に合わせることができる。第一の検出器は、湾曲したミラー面によってそこに焦点を合わせられた放射線に応じた単一の出力値を提供する。試料表面全域のスポットを走査できるように、第一および第二のビームと試料との間の相対運動をもたらす機器を提供することができる。
【００２６】
表面検査器具も記載する。この器具は、１９３ｎｍの放射線ビームを生成するためのレーザシステムを含むことができる。このレーザシステムは、放射線ビームを生成するための第６高調波発生器を含む固体レーザを含むことができる。照明系は、放射線ビームの焦点を表面に対して非垂直の入射角に合わせ、焦点ビームが入射する実質的に平面内の表面に照射線を形成するように構成することができる。入射面は、焦点ビームと、焦点ビームを通る、表面と垂直な方向とによって画定される。
【００２７】
集光システムは、照射線を投影するように構成することができる。一実施形態では、集光システムは、照射線を包含する、表面領域から錯乱した光を収集するための結像レンズを含むことができる。収集した光に焦点を合わせるために集束レンズを提供することができる。受光素子のアレイを含む装置も提供することができる。このアレイでは、受光素子のアレイの各受光素子を、照射線の拡大像の対応する一部分を検出するように構成することができる。
【００２８】
パルス乗算器も記載する。このパルス乗算器は、入力レーザパルスを生成するためのレーザシステムを含む。レーザシステムは、約１１６０ｎｍの光源と、光源からの光を受け入れ、約１９３ｎｍの入力レーザパルスを生成する第６高調波発生器を持つ固体レーザとを含むことができる。偏光ビームスプリッタが入力レーザパルスを受け入れることができる。波長板が、偏光ビームスプリッタからの光を受け入れ、第一の一組のパルスおよび第二の一組のパルスを生成することができる。この第一の一組のパルスの偏光は、第二の一組のパルスのそれとは異なる。一組のミラーによって、偏光ビームスプリッタおよび波長板を含む環状キャビティを作ることができる。偏光ビームスプリッタは、パルス乗算器の出力として第一の一組のパルスを伝達し、第二の一組のパルスを環状キャビティに反射する。
【００２９】
１９３ｎｍレーザを組み込む検査システム、ならびに分散素子および／または電気光学変調器を備えたコヒーレンス低減サブシステムも記載する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】基本波長の第６高調波を用いて１９３ｎｍの光を生成するための例示的な固体レーザを例示するブロック図である。
【図２】基本波長の第６高調波を用いて１９３ｎｍの光を生成するための別の例示的な固体レーザを例示するブロック図である。
【図３】基本波長の第６高調波を用いて１９３ｎｍの光を生成するためのさらなる別の例示的な固体レーザを例示するブロック図である。
【図４Ａ】基本波レーザ光を生成および増幅するための実施形態を例示する図である。
【図４Ｂ】基本波レーザ光を生成および増幅するための実施形態を例示する図である。
【図５】第６高調波を用いて１１６０ｎｍの光を１９３ｎｍの光に変換するための例示的な周波数変換技術を例示する図である。
【図６】第６高調波を用いて１１６０ｎｍの光を１９３ｎｍの光に変換するための例示的な周波数変換技術を例示する図である。
【図７】例示的な変換技術のためのさまざまな周波数変換パラメータを例示する表である。
【図８】例示的な変換技術のためのさまざまな周波数変換パラメータを例示する表である。
【図９】固体レーザ用の例示的な結晶に応じたスペクトルおよびレーザ帯域幅を例示する表である。
【図１０】固体１９３ｎｍレーザを含む例示的な検査システムを例示する図である。
【図１１】複数の対物レンズおよび固体１９３ｎｍレーザを含む例示的な検査システムを例示する図である。
【図１２】固体１９３ｎｍレーザを含む、倍率を調節可能な例示的な検査システムのオプティクスを例示する図である。
【図１３】固体１９３ｎｍレーザを含む、倍率を調節可能な例示的な検査システム（たとえば、図１２参照）を例示する図である。
【図１４】暗視野および明視野モードを持つ、固体１９３ｎｍレーザを含む例示的な検査システムを例示する図である。
【図１５Ａ】固体１９３ｎｍレーザを含む表面検査器具を例示する図である。
【図１５Ｂ】表面検査器具用の例示的な集光アレイを例示する図である。
【図１６】固体１９３ｎｍレーザを含む例示的な表面検査システムを例示する図である。
【図１７】固体１９３ｎｍレーザを含み、垂直照射ビームと斜め照射ビームの両方を用いた検査システムを例示する図である。
【図１８】１９３ｎｍレーザおよび検査または計測システムと組み合わせて用いることができる例示的なパルス乗算器を例示する図である。
【図１９】１９３ｎｍレーザおよび検査または計測システムと組み合わせて用いることができるコヒーレンス低減サブシステムを例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
１９３ｎｍの光を生成するための改善された固体レーザを記載する。このレーザは、１１６０ｎｍ付近の基本波長の第６高調波を用いて１９３ｎｍの光を生成する。記載した実施形態では、レーザは、１１６０ｎｍの基本波長と、約２３２ｎｍの波長である第５高調波とを混合する。下記するように、非線形媒質の適切な選択によって、そのような混合は、ほぼ非臨界の位相整合において達成できる。この混合は、高変換効率、良好な安定性および高信頼性をもたらす。
【００３２】
図１に、１９３ｎｍの光を生成するための固体レーザ１００の簡略化したブロック図を例示する。この実施形態では、レーザ１００は、１１６０ｎｍまたはその付近の波長において動作するシードレーザ１０３を含む。シードレーザ１０３は、シードレーザビーム１０４を生成する。一部の好ましい実施形態では、シードレーザ１０３の真空波長は約１１６０．２０８ｎｍである。シードレーザ１０３は、シードポンプ１０１によって光学的にポンピングすることができ、レーザダイオードまたは別のレーザから成ることができる。シードレーザ１０３は、ラマンファイバレーザ、低出力のイッテルビウム（Ｙｂ）ドープファイバレーザ、または赤外線ダイオードレーザ、例えば、赤外線量子ドット技術を用いたダイオードレーザによって実施することができる。レーザダイオードは光学的にポンピングする必要がないため、シードレーザ１０３としてレーザダイオードを用いる実施形態では、シードポンプ１０１を取り外してもよいことに留意されたい。シードレーザ１０３は、好ましくは、固定され、狭帯域幅を有する。シードレーザ１０３を用いて波長および帯域幅を制御できる技術には、分布帰還型または波長選択的装置、例えば、光ファイバグレーティング、回折格子、またはエタロンの使用が含まれる。従来の１０３ｎｍレーザに勝るこの１９３ｎｍレーザの利点は、シードレーザ１９３が出力光の全体安定性および帯域幅を決定することである。安定した狭帯域幅レーザは、一般的に、低出力レベル、例えば、およそ１ｍＷから数百ｍＷのレベルにおいてより容易に実現できる。波長の安定化およびより高い出力の帯域幅を狭めること、またはより短波長のレーザは、より複雑かつ高価である。
【００３３】
シードレーザ光１０４は、光増幅器１０７によって増幅することができる。光増幅器１０７は、Ｙｂドープフォトニックバンドギャップファイバ光増幅器、Ｙｂドープファイバ光増幅器、酸化ゲルマニウム（Ｇｅ）ドープラマン増幅器、または非ドープのシリカファイバラマン増幅器を含むことができる。一部の好ましい実施形態では固体レーザ１００からの出力が狭帯域であることが望ましいため、シードレーザ１０３は、狭帯域幅を有し、固定され得る。シード源の帯域幅は、結果生じる第６高調波が帯域幅要件を満たすのに十分な程度狭い。ラマンファイバレーザは自然に広帯域幅を有する傾向があるため、ラマンファイバ増幅器に、有利にも、安定的な、１１６０ｎｍまたはその付近で動作する狭帯域幅ダイオードレーザをシードしてもよいことに留意されたい。
【００３４】
ファイバ増幅器１０７によって１１６０ｎｍ付近の波長においても増幅されたレーザ光出力は、第２高調波発生器１１０、第５高調波発生器１１４、および第６高調波発生器１１６に分配される。固体レーザ１００では、この分配は、ビームスプリッタおよび／またはミラーを用いて実行される。具体的には、ビームスプリッタ１２０は、１１６０ｎｍの光を第２高調波発生器１１０とビームスプリッタ１２２とに供給することができる。ビームスプリッタ１２２は、１１６０ｎｍの光を第５高調波発生器１１４に直接と、ミラー１２４を経て間接的に１１６０ｎｍの光を第６高調波発生器１１６とに供給することができる。
【００３５】
第２高調波発生器１１０は、５８０ｎｍの光１３０を生成し、第４高調波発生器１１２に供給する。第４高調波発生器１１２は、５８０ｎｍの光１３０を用いて２９０ｎｍの光１３２を生成する。第５高調波発生器１１４は、（ビームスプリッタ１２２からの）１１６０ｎｍの光と、（第４高調波発生器１１２からの）２９０ｎｍの光との両方を受け入れて、２３２ｎｍの光１３４を生成する。第６高調波発生器１１６は、（ミラー１２４を経たビームスプリッタ１２２からの）１１６０ｎｍの光と、（第５高調波発生器１１４からの）２３２ｎｍの光との両方を受け入れて、１９３．４ｎｍのレーザ出力１４０を生成する。一部の実施形態では、ウォークオフ補償形状における複数の結晶を用いることによって、一以上の臨界位相整合の段階における周波数変換効率およびビームプロフィルを改善する。
【００３６】
図２に、１９３ｎｍの光を生成するための別の固体レーザ２００の簡略化したブロック図を例示する。図１、図２および図３に示す実施形態における同一の構成要素は、同じ識別番号を有し、それ故繰り返して記載しないことに留意されたい。レーザ２００では、ファイバ増幅器１０７が増幅した出力は、第２高調波発生器１１０に直接供給される。レーザ２００において有効に使用されるその入力光を高調波発生器が完全には消費しないことに留意されたい。具体的には、第２高調波発生器１１０によって消費されない１１６０ｎｍの光（すなわち、未消費の基本波２３０）は、ミラー２２０および２２２を経て第５高調波発生器１１４に供給することができる。同様に、第５高調波発生器１１４によって消費されない１１６０ｎｍの光（すなわち、未消費の基本波２４０）は、ミラー２２４および２２６を経て第６高調波発生器１１６に供給することができる。したがって、この構成では、ビームスプリッタ１２０および１２２（図１）を取り外すことができる。
【００３７】
一部の適用では、第４高調波において（図２に示すようなレーザ２００に）十分な出力を生成することが困難な場合がある。そのような事例では、第３高調波の生成が好ましい場合がある。図３に、第３高調波、すなわち、約３８６．７ｎｍの波長を用いて１９３ｎｍの光を生成する固体レーザ３００を例示する。この実施形態では、第２高調波発生器１１０によって消費されない１１６０ｎｍの光（すなわち、未消費の基本波２３０）と、第２高調波発生器１１０によって生成された５８０ｎｍの光１３０との両方を、第３高調波発生器３１２に供給することができる。また、第３高調波発生器３１２によって消費されない１１６０ｎｍの光（すなわち、未消費の基本波３４０）は、ミラー３２２および３２４を経て第６高調波発生器１１６に供給することができる。第６高調波発生器１１６は、第５高調波（２３２ｎｍの光１３４）と基本波（１１６０ｎｍの光）とを組み合わせて、１９３ｎｍの光を生成することができる。一部の実施形態では、ウォークオフ補償形状における複数の結晶を用いることによって、一以上の臨界位相整合の段階における周波数変換効率およびビームプロフィルを改善する。
【００３８】
基本波の生成および増幅は、実質的に以前に記載した実施形態のように実施してもよい。レーザ３００では、第３高調波の生成は、基本波（１１６０ｎｍ）の一部と第２高調波（５８０ｎｍの光１３０）とを混合することによって行われる。一実施形態（図示せす）では、第３高調波を生成するための基本波は、ファイバ増幅器１０７から直接取り込むことができる。第５高調波発生器３１４は、第３高調波発生器３１２によって生成された３８７ｎｍの光３３２に加えて、第３高調波発生器３１２によって消費されない５８０ｎｍの光も受け入れることができる。したがって、第５高調波発生器３１４は、第２高調波と第３高調波とを組み合わせて第５高調波を生成する。第６高調波発生器１１６は、レーザ１００および２００に記載したのと同様の方法で第５高調波（２３２ｎｍの光１３４）と基本波（１１６０ｎｍの光）とを組み合わせて、１９３ｎｍの光を生成することができる。
【００３９】
当業者に公知のように、必要であればより多いまたは少ないミラーを用いて、光を方向づけることができる。適切な場合には、レンズおよびカーブミラーを用いて、ビームウエストの焦点を、非線形結晶の内部またはそれに近接するポイントに合わせることができる。必要に応じて、プリズム、回折格子または他の回折光学素子を用いて、各高調波発生器モジュールの出力に異なる波長を分離することができる。適切にコーティングを施したミラーを用いて、適宜、高調波発生器に入力させる異なる波長を組み合わせることができる。ビームスプリッタまたはコーティングを施したミラーを用いて、適宜、波長を分離、すなわち一つの波長を２つのビームに分割することができる。
【００４０】
一部の実施形態では、基本波である１１６０ｎｍの波長における十分な出力を生成するために、一つの増幅器からの出力を分けるまたは複数の段階からの未消費の基本波を再利用する代わりに、２つ以上の増幅器を用いることができる。２つ以上の増幅器を用いる場合には、その結果、すべての増幅器が同期するように、すべての増幅器に一つのシードレーザを用いてシードすることが好ましいことに留意されたい。
【００４１】
光増幅器１０７が、増幅器ポンプ１０５がポンピングした光も受け入れることに留意されたい。一実施形態では、レーザダイオードポンプＹｂドープファイバレーザを用いて、光をファイバ増幅器１０７にポンピングすることができる。一部の実施形態では、ポンプ波長は約１０７０ｎｍ〜約１０９０ｎｍでもよい。１０６４ｎｍよりも長いポンプ波長を用いることが場合によっては有利である。なぜならば、１０３０ｎｍまたは１０６４ｎｍの放射線を生成することができるＹｂドープファイバのエネルギー準位のポンピングが確実に不要となるからである。Ｙｂドープファイバが１１６０ｎｍの波長の光を増幅する試みの一つに、１０３０ｎｍおよび／または１０６４ｎｍ付近の波長における増幅自然放出（ASE）がある。これは、結果的にエネルギーの一部が望まない波長に帰結し、それ故１１６０ｎｍにおける出力が減少する。これらの波長のいずれかよりも長いポンプ波長の使用では、自然放出が起こる場合でさえも、確実にいずれかの波長の利得が不十分となる。別の実施形態では、増幅器ポンプ１０５は、ポンピングした光をファイバ増幅器１０７に供給するための固体レーザを含んでもよい。
【００４２】
１１６０ｎｍにおける利得に対するＡＳＥの影響を低減するのに利用可能な他の技術もある。ファイバ増幅器１０７を具現化する例示的なＹｂドープフォトニックバンドギャップファイバ増幅器は、Ａ．ＳｈｉｒａｋａｗａらのＯｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ１７（＃２），ｐａｇｅｓ４４７−４５４（２００９）における「Ｈｉｇｈ−ｐｏｗｅｒ  Ｙｂ−ｄｏｐｅｄ  ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｂａｎｄｇａｐ  ｆｉｂｅｒ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  ａｔ  １１５０−２００  ｎｍ」に記載されている。あるいは、１０９０ｎｍのＹｂドープファイバレーザによってポンピングされた加熱されたＹｂドープファイバには、例えば、Ｍ．Ｐ．ＫａｌｉｔａらのＯｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ１８（＃６），ｐａｇｅｓ５９２０−５９２５（２０１０）における「Ｍｕｌｔｉ−ｗａｔｔｓ  ｎａｒｒｏｗ−ｌｉｎｅｗｉｄｔｈ  ａｌｌ  ｆｉｂｅｒ  Ｙｂ−ｄｏｐｅｄ  ｌａｓｅｒ  ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ａｔ  １１７９  ｎｍ」に記載のものを用いることができる。ＡＳＥの影響を低減するなおも別の技術として、各々の間に分光フィルタリングを持つ複数の増幅段を用いて、ＡＳＥの影響を低減することができる。この事例では、光増幅器１０７は２つ以上の増幅器からなる。これらの手法を併用して、１１６０ｎｍにおける所望の利得を達成することもできる。
【００４３】
当業者に公知のように、これらの増幅器の動作波長を、波長選択的要素、例えば、光ファイバグレーティング、自由空間回折格子、およびコーティングの適切な選択によって、１１６０ｎｍに近い値に容易に変更することができる。他の代替的な増幅器は、Ｂｉドープファイバに基づくものを含む。これらは、Ｂ．Ｍ．Ｄｉａｎｏｖらの２００７  ＣＬＥＯにおける「Ｂｉ−ｄｏｐｅｄ  ｆｉｂｅｒ  ｌａｓｅｒｓ：ｎｅｗ  ｔｙｐｅ  ｏｆ  ｈｉｇｈ−ｐｏｗｅｒ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｓｏｕｒｃｅｓ」、およびＳ．Ｙｏｏらの３ｒｄ  ＥＰＳ−ＱＥＯＤ  Ｅｕｒｏｐｈｏｔｏｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｐａｒｉｓ，Ｆｒａｎｃｅ，３１Ａｕｇ−５Ｓｅｐ．２００８「ｅｘｃｉｔｅｄ  ｓｔａｔｅ  ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｉｎ  ｂｉｓｍｔｈ−ｄｏｐｅｄ  ｓｉｌｉｃａｔｅ  ｆｉｂｅｒｓ  ｆｏｒ  ｕｓｅ  ｉｎ  １１６０  ｎｍ  ｆｉｂｅｒ  ｌａｓｅｒ」に記載されている。なおも他の代替的な増幅器は、例として、Ｔｅｒ−ＭｉｋｉｒｔｙｃｈｅｖらのＪｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１４（１０），２３５３−２３５５（１９９６）ｏｒ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｏｂｊｅｃｔ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ：１０．１１０９／５０．５４１２２８における「Ｔｕｎａｂｌｅ  ＬｉＦ：Ｆ，ｃｏｌｏｒ  ｃｅｎｔｅｒ  ｌａｓｅｒ  ｗｉｔｈ  ａｎ  ｉｎｔｒａｃａｖｉｔｙ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｏｐｔｉｃ  ｏｕｔｐｕｔ  ｃｏｕｐｌｅｒ」に記載されているようなＬｉＦ色中心レーザに基づくものを含む。
【００４４】
一部の実施形態では、第２高調波発生器１１０は、およそ５３℃の温度において実質的に非臨界位相整合であるＬＢＯ結晶を含むことができる。非線形処理の位相整合を得るための一つの技術に、（温度位相整合とも呼ばれる）非臨界位相整合があることに留意されたい。具体的には、相互作用ビームが、非線形結晶の軸に沿って伝播するように位置合わせされる。位相不整合の最小化は、相互作用ビームの位相速度が互いに等しくなるように結晶温度を調節することによって行われる。用語「非臨界位相整合」は、異なる波長におけるエネルギー伝播間にウォークオフがないことを意味する。第４および第５高調波発生器１１２および１１４は、臨界位相整合をもたらすために、ＣＬＢＯ、ＢＢＯ、ＬＢＯまたは別のタイプの非線形結晶を含むことができる。第３高調波発生器３１２は、ＣＬＢＯ、ＢＢＯ、ＬＢＯまたは他の非線形結晶を含むことができる。第６高調波発生器１１６は、およそ８０°の角度においてほぼ非臨界の位相整合であるＣＬＢＯ結晶を含むことができる。この結果、高Ｄｅｆｆ（＞１ｐｍ／Ｖ）、および小さいウォークオフ角（＜２０ミリラジアン）となる。ビームウォークオフが最小量であるため、より長い変換結晶を用いることができ、位置合わせの許容誤差が、非臨界型には程遠い位相整合と比較して大きくなることに留意されたい。
【００４５】
第５および／または第６高調波発生器は、２０１２年３月５日に出願された「Ｌａｓｅｒ  Ｗｉｔｈ  Ｈｉｇｈ  Ｑｕａｌｉｔｙ，Ｓｔａｂｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｂｅａｍ，Ａｎｄ  Ｌｏｎｇ  Ｌｉｆｅ  Ｈｉｇｈ  Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｎｏｎ−Ｌｉｎｅａｒ  Ｃｒｙｓｔａｌ」と題された米国特許出願第１３／４１２，５６４号に開示されている方法およびシステムの一部またはすべてを用いることができる。これは参照により本明細書に組み入れられる。レーザ１００、２００および３００に用いる高調波発生器のいずれも、有利には、水素アニール非線形結晶を用いることができる。そのような結晶は、２０１２年６月１日にＣｈｕａｎｇらによって出願された「Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ」と題されたＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒの特許出願第１３／４８８，６３５号に記載されているように加工することができる。これは参照により本明細書に組み入れられる。
【００４６】
図４Ａに、基本波レーザ光を生成および増幅するための一実施形態を例示する。この実施形態では、（例えば、先に論じられているような）固定された、狭帯域レーザダイオード４０３が、１１６０ｎｍに近い波長のシードレーザ光１０４を生成する。シードレーザ光１０４は、光をより高い出力レベルに増幅するファイバラマン増幅器４０７に受け入れられる。一部の好ましい実施形態では、ファイバラマン増幅器４０７は、酸化ゲルマニウム（または、ゲルマニウム）ドープシリカファイバを含むことができる。他の好ましい実施形態では、ファイバは非ドープのシリカファイバである。増幅器ポンプ４０５は、ファイバラマン増幅器４０７をポンピングするレーザである。一部の好ましい実施形態では、（ラマンシフトが約４４０ｃｍ−１に集まる）シリカベースファイバ用の１１６０ｎｍにおける最も効率的な利得に対応するため、ポンプ波長は、１１０４ｎｍ±２０〜３０ｎｍ内にある（例えば、およそ１０７４ｎｍ〜１１３４ｎｍ）。一部の好ましい実施形態では、増幅器ポンプ４０５は、約１１００ｎｍの波長において動作するＹｂドープファイバレーザを用いて実施することができる。他の好ましい実施形態では、８８０ｃｍ−１付近に集まる二次のラマンシフトを、ＹｂドープファイバレーザまたはＮｄ：ＹＬＦ（ネオジムドープイットリウムリチウムフルオライド）レーザからの約１０５３ｎｍのポンプ波長（例えば、およそ１０４０ｎｍ〜１０７０ｎｍの波長）とともに用いることができる。
【００４７】
図４Ｂに、基本波レーザ光を生成および増幅するための別の実施形態を例示する。複数の高調波発生器（すなわち、周波数変換段階）が基本波レーザ波長を受け入れるように構成される場合には、１９３ｎｍ付近の波長に要求される出力に応じて、性能が低下または出力の帯域幅が増大する問題（例えば、自己位相変調、相互位相変調または加熱）のない、単一のラマン増幅器において生成され得るよりも多くの基本波レーザ光が要求される場合があることに留意されたい。そのような事例では、複数のラマン増幅器を用いて複数の基本波レーザ出力を生成し、それらをそれぞれの高調波発生器に方向づけることができる。例として、２つのラマン増幅器４０７および４１７を用いて、それぞれ２つの基本波レーザ出力１２８および４２８を生成し、それらを異なる高調波発生器（たとえば、ビームスプリッタを用いないときの図１の、高調波発生器１１０および１１４）に方向づけることができる。ファイバラマン増幅器４１７は、ファイバラマン増幅器４０７と実質的に同一のものでもよい。ファイバラマン増幅器４１７用の増幅器ポンプ４１５は、増幅器ポンプ４０５と実質的に同一のものでもよい。同じシードレーザファイバラマン増幅器４０７および４１７の両方にシードして、確実に、出力１２８および４２８を同期し、実質的に一定の位相関係を有するように、同じシードレーザ、この事例では、シードレーザダイオード４０３を用いることに留意されたい。ビームスプリッタ４１１およびミラー４１２は、それぞれ、シードレーザ出力１０４を分割し、その一部分をファイバラマン増幅器４１７に方向づける。
【００４８】
図５および図６に、第６高調波周波数を生成するための例示的な周波数変換技術を例示する。それらの技術の記載を容易に参照できるように、ωは、特定の調波を意味し（たとえば、２ωは第２高調波を意味する）、ω（ｒ）は、特定の調波の残余を意味する。
【００４９】
図５に示す周波数変換技術５００では、１１６０ｎｍ光源５０１が、基本波、すなわち、第１高調波１ωを生成する。ＬＢＯ結晶５０２が、１ωを受け入れ、それを用いて２ω（すなわち、２ω＝１ω＋１ω）を生成する。ＣＬＢＯ結晶５０４が、２ωを受け入れる（そして、それを用いて４ω（すなわち、４ω＝２ω＋２ω）を生成する）。ＣＬＢＯ結晶５０６が、４ωおよび（ミラーセット５０３を経たＬＢＯ結晶５０２からの）残余１ω（ｒ）を受け入れ、それらの調波を用いて５ω（すなわち、５ω＝４ω＋１ω（ｒ））を生成する。（ＣＬＢＯおよびＬＢＯのどちらも位相整合４ω＋２ωではなく、それ故、むしろ、５ωおよび６ωが連続的に生成されることに留意されたい）。ＣＬＢＯ結晶５０８が、（共にＣＬＢＯ結晶５０６からの）５ωおよび１ω（ｒ）を受け入れ、それらの調波を用いて６ω（すなわち、６ω＝５ω＋１ω）を生成する。ＣＬＢＯ結晶５０８が、本発明に関連しない他の処理に用いることができる残余である第一１ω（ｒ）および第５高調波５ω（ｒ）も出力できることに留意されたい。必要な場合に、ミラー５０５および５０７が、それぞれ、残余である第２高調波２ω（ｒ）および残余である第４高調波４ω（ｒ）を、そのような他の処理に方向づけることができることにさらに留意されたい。
【００５０】
図６に示す周波数変換技術６００では、１１６０ｎｍ光源６０１が、基本波、すなわち、第１高調波１ωを生成する。ＬＢＯ結晶６０２が、１ωを受け入れ、それを用いて２ω（すなわち、２ω＝１ω＋１ω）を生成する。ＬＢＯ結晶６０３が、２ωおよび残余１ω（ｒ）を受け入れ、それらを用いて３ω（すなわち、３ω＝１ω（ｒ）＋２ω）を生成する。ＢＢＯ結晶６０５が、（共にＬＢＯ結晶６０３からの）３ωおよび残余２ω（ｒ）を受け入れ、それらの調波を用いて５ω（すなわち、５ω＝２ω＋３ω）を生成する。（ＣＬＢＯが位相整合２ω＋３ωではなく、それ故、代わりにＢＢＯ結晶を用いることができることに留意されたい）。ＣＬＢＯ結晶６０６が、５ωおよび（ミラーセット６０４を経たＬＢＯ結晶６０３からの）１ω（ｒ）を受け入れ、それらの調波を用いて６ω（すなわち、６ω＝５ω＋１ω）を生成する。ＣＬＢＯ結晶６０６が、本発明に関連しない他の処理に用いることができる残余である第１高調波１ω（ｒ）および第５高調波５ω（ｒ）も出力できることに留意されたい。必要な場合に、ミラー６０７および６０８が、それぞれ、残余である第２高調波２ω（ｒ）および残余である第三の調波３ω（ｒ）を、そのような他の処理に方向づけることができることにさらに留意されたい。
【００５１】
図７に、周波数変換技術５００（図５）に関する追加の詳細を提供する表７００を例示する。図８に、周波数変換技術６００（図６）に関する追加の詳細を提供する表８００を例示する。
【００５２】
これらの技術および追加の詳細が例示的なものであり、実施および／またはシステム制約条件に基づいて異なり得ることに留意されたい。技術５００および６００に加えて表７００および８００も、実質的に１１６０ｎｍ付近の波長の光の第６高調波を生成するための潜在的な複数の方法があり、各周波数変換段階において良好な動作マージンが得られる可能性があることを示す。当業者は、本発明の範囲から逸することなく、異なるが、実質的に同等の周波数変換技術を用いることができることを認識する。一部の実施形態では、ウォークオフ補償形状における複数の結晶を用いることによって、任意の臨界位相整合の段階における周波数変換効率およびビームプロフィルを改善する。
【００５３】
図９に、特定の調波を生成するための各種の結晶を示す表９００を例示する。周波数の変換帯域幅は、（調波波長を生成する高調波発生器（すなわち、結晶）を意味する）変換段階ごとの対象となるスペクトル帯域幅よりも遥かに大きい。この帯域幅の差異は、変換効率計算におけるスペクトル帯域幅の影響を有利にも無視できることを意味する。時間が経過してもパルスが均一なスペクトルを有するようにみなされることに留意されたい。比較的短いファイバ（約１ｍ）を用いるため、この仮定は有効である。
【００５４】
図１０〜図１７に、第６高調波を用いた前述の固体１９３ｎｍレーザを含むことができるシステムを例示する。これらのシステムは、フォトマスク、レチクルまたはウエハ検査の用途に用いることができる。
【００５５】
図１０に、基板１０１２の表面を検査するための例示的な光学検査システム１０００を例示する。システム１０００は、一般的に、第一の光学配置１０５１および第二の光学配置１０５７を含む。示すように、第一の光学配置１０５１は、光源１０５２、検査オプティクス１０５４、および参照オプティクス１０５６を少なくとも含み、一方、第二の光学配置１０５７は、透過光オプティクス１０５８、透過光検出器１０６０、反射光オプティクス１０６２、および反射光検出器１０６４を少なくとも含む。一つの好ましい構成では、光源１０５２は、前述の固体１９３ｎｍレーザの一つを含む。
【００５６】
光源１０５２は、光ビームを屈折してその焦点を合わせるように配列された音響光学デバイス１０７０を通る光ビームを放出するように構成される。音響光学デバイス１０７０は、一対の音響光学素子、たとえば、音響光学プレスキャナおよび音響光学スキャナを含むことができる。これらは、Ｙ方向における光ビームを屈折してその焦点をＺ方向に合わせる。一例として、大抵の音響光学デバイスは、ＲＦ信号を石英または結晶、例えば、ＴｅＯ２に送信することによって動作する。このＲＦ信号によって、音波が結晶を通り進行する。進行する音波のため、結晶は非対称になり、結晶の至るところの屈折率が変化する。この屈折率の変化によって、入射ビームが、振動方式で屈折した、焦点が合った進行スポットを形成する。
【００５７】
光ビームは、音響光学デバイス１０７０から出ると、次に一対の４分の１波長板１０７２およびリレーレンズ１０７４を通り抜ける。リレーレンズ１０７４は、光ビームを平行にするように配列される。平行になった光ビームは、その後回折格子１０７６に到達するまでその経路を進み続ける。回折格子１０７６は、光ビームを広げるように、より詳細には、光ビームを３つの別個のビームに分離するように配列される。これらの別個のビームは、互いに空間的に識別できる（すなわち、空間的に別個のものである）。大抵の事例では、空間的に別個のビームはまた、互いに等しい間隔をあけて配列され、実質的に等しい光度も有する。
【００５８】
３つのビームは、回折格子１０７６を離れると、アパーチャ１０８０を通り抜け、その後ビームスプリッタキューブ１０８２に到達するまで進み続ける。（４分の１波長板１０７２と相まって）ビームスプリッタキューブ１０８２は、ビームを２つの経路に分割するように配列される。すなわち、一方のビームは図１０の下向きに、他方のビームは右向きに方向づけられる。下向きに方向づけられた経路は、ビームの第一の光部分を基板１０１２に分配するのに用いられ、一方、右向きに方向づけられた経路は、ビームの第二の光部分を参照オプティクス１０５６に分配するのに用いられる。大抵の実施形態では、光の大部分が基板１０１２に分配され、わずかな比率の光が参照オプティクス１０５６に分配される。ただし、その比率は各光学検査システムに特有の設計に従い異なり得る。一実施形態では、参照オプティクス１０５６は、参照集光レンズ１０１４および参照検出器１０１６を含むことができる。参照集光レンズ１０１４は、ビームの一部分を集光し、光の強度を測定するように配列された参照検出器１０１６に方向づけるように配列される。参照オプティクスは、一般的に当技術分野において周知であり、簡潔さのために詳細には論じない。
【００５９】
ビームスプリッタ１０８２から下向きに方向づけられた３つのビームは、光を再び方向づけ、広げる数個のレンズ要素を含む望遠鏡１０８８に受け入れられる。一実施形態では、望遠鏡１０８８は、ターレット上で回転する複数個の望遠鏡を含む望遠鏡システムの一部である。例として、３つの望遠鏡を用いることができる。これらの望遠鏡の目的は、基板上の走査スポットのサイズを変更することによって、最小の検出可能な欠陥サイズを選択できるようにすることである。より詳細には、各望遠鏡は、一般的に、異なるピクセルサイズを示す。そのようなものとして、一つの望遠鏡が、検査は速いが感度が弱い（たとえば、低解像度）より大きなスポットサイズを生成し、一方、別の望遠鏡が、検査は遅いが感度が強い（たとえば、高解像度）より小さいスポットサイズを生成できる。
【００６０】
望遠鏡１０８８から出た３つのビームは、基板１０１２の表面にビームの焦点を合わせるように配列された対物レンズ１０９０を通り抜ける。ビームが３つの別個のスポットにおいて表面に交差すると、反射光ビームおよび透過光ビームの両方が生成され得る。透過光ビームは基板１０１２を通り抜け、一方、反射光ビームは表面に反射する。一例として、反射光ビームは、基板の不透明な表面に反射し、透過光ビームは、基板の透明エリアを通り伝達することができる。透過光ビームは、透過光オプティクス１０５８によって集光され、反射光ビームは、反射光オプティクス１０６２によって集光される。
【００６１】
透過光オプティクス１０５８に関しては、透過光ビームは、基板１０１２を通り抜けた後、第一の透過レンズ１０９６に集光し、球面収差補正レンズ１０９８の助けを借りて焦点を合わせられ、プリズム１０１０に伝達する。プリズム１０１０は、透過光ビームごとに小面を有するように構成することができ、この小面は透過光ビームを再び位置付け、曲げるように配列される。大抵の事例では、プリズム１０１０を用いてビームを分離し、ビームの各々を（３つの別個の検出器を有するように示す）透過光検出器配列１０６０の各々の検出器に向かわせる。それゆえに、ビームはプリズム１０１０を離れると、分離したビームの各々の焦点を個々に３つの検出器の一つに合わせる第二の透過レンズ１００２を通り抜ける。３つの検出器の各々は、透過光の強度を測定するように配列される。
【００６２】
反射光オプティクス１０６２に関しては、基板１０１２に反射した後の反射光ビームは、その後ビームを望遠鏡１０８８の方に方向づける対物レンズ１０９０に集光される。ビームは、望遠鏡１０８８に到達する前に、４分の１波長板１００４も通り抜ける。一般的な条件では、対物レンズ１０９０および望遠鏡１０８８は、入射ビームを操作する方法に対して光学的に逆の方法で集光したビームを操作する。つまり、対物レンズ１０９０は、ビームを再び平行にし、望遠鏡１０８８はビームのサイズを小さくする。ビームは望遠鏡１０８８を離れると、ビームスプリッタキューブ１０８２に到達するまで（逆行して）進み続ける。ビームスプリッタ１０８２は、４分の１波長板１００４と連携してビームを中央経路１００６に方向づけるように配列される。
【００６３】
ビームは、経路１００６を進み続け、その後、第一の反射レンズ１００８に集光する。第一の反射レンズ１００８は、ビームの各々の焦点を、反射光ビームごとの小面を含む反射プリズム１００９に合わせる。反射プリズム１００９は、反射光ビームを再び位置付け、曲げるように配列される。反射プリズム１００９は、透過プリズム１０１０と同様に、ビームを分離してビームの各々を反射光検出器配列１０６４の各々の検出器に向かわせるのに用いられる。示すように、反射光検出器配列１０６４は、３つの別個の検出器を含む。ビームは反射プリズム１００９を離れると、第二の反射レンズ１０１２を通り抜ける。このレンズ１０１２は、分離したビームの各々の焦点を、それぞれ、反射光の強度を測定するように配列されたそれらの検出器の一つに合わせる。
【００６４】
前述の光学アセンブリ１０５０によって容易に行うことができる複数の検査モードがある。一例として、光学アセンブリ１０５０は、透過光検査モード、反射光検査モード、および同時検査モードを容易に行うことができる。透過光検査モードに関しては、透過モード検出を用いて、通常、基板、例えば、透明エリアおよび不透明エリアを有する従来の光マスクにおける欠陥を検出する。光ビームがマスク（または、基板１０１２）を走査するとき、光は透明点においてマスクを突き抜け、マスクの後方に位置する透過光検出器１０６０によって検出される。この検出器１０６０は、第一の透過レンズ１０９６、第二の透過レンズ１００２、球面収差レンズ１０９８、およびプリズム１０１０を含む透過光オプティクス１０５８によって集光された光ビームの各々の強度を測定する。
【００６５】
反射光検査モードに関しては、反射光検査を、クロム、現像されたフォトレジスト、または他の特徴の形態の投影情報を含有する透明または不透明基板によって実行することができる。基板１０１２に反射した光は、検査オプティクス１０５４を先と同じ光学経路に沿って逆行して進むが、その後偏光ビームスプリッタ１０８２によって検出器１０６４の方に転換される。より詳細には、第一の反射レンズ１００８、プリズム１００９、および第二の反射レンズ１０１２は、転換された光ビームからの光を検出器１０６４に投射する。反射光検査は、不透明基板表面上部の汚れの検出にも用いることができる。
【００６６】
同時検査モードに関しては、透過光および反射光の両方を活用して、欠陥の存在および／またはタイプを決定する。システムの２つの測定値は、透過光検出器１０６０によって検知されるような基板１０１２を通り伝達される光ビームの強度と、反射光検出器１０６４によって検出されるような反射光ビームの強度である。それらの２つの測定値を、その後処理して、欠陥がある場合には基板１０１２の対応するポイントにおける欠陥のタイプを決定することができる。
【００６７】
より詳細には、透過光および反射光を同時に用いた検出によって、透過検出器により検知される不透明欠陥の存在を明らかにすることができ、同時に、反射検出器の出力を用いて欠陥のタイプを明らかにすることができる。一例として、基板上のクロムドットまたは粒子は共に、透過検出器によって低い透過光として現れ得るが、反射性のクロム欠陥は反射光検出器によって高い反射光として現れ得、そして粒子は同じ反射光検出器によってより低い反射光として現れ得る。それゆえに、反射光および透過光による検出の両方を用いることによって、欠陥の反射または透過特性のいずれかのみを調査する場合には行うことができないであろう、クロム形状の上部に粒子を位置させることができる。加えて、特定タイプの欠陥に対応するシグニチャ、例えば、それらの反射光度と透過光度との比率を決定することができる。次に、この情報を用いて欠陥を自動的に分類することができる。２００８年４月１日に公表され、参照により本明細書に組み入れられる米国特許第５，５６３，７０２号に、システム１０００に関する追加の詳細が記載されている。
【００６８】
図１１に、複数の対物レンズおよび前述の固体１９３ｎｍレーザの一つを含む例示的な検査システム１１００を例示する。システム１１００では、レーザ光源１１０１からの照射が照射サブシステムの複数の部分に送られる。照射サブシステムの第一の部分は、要素１１０２ａ〜１１０６ａを含む。レンズ１１０２ａは、レーザ１１０１からの光の焦点を合わせる。レンズ１１０２ａからの光は、その後ミラー１１０３ａに反射する。ミラー１１０３ａは、例証目的でこの位置に設置されるが、他の位置に位置付けることもできる。ミラー１１０３ａからの光は、その後レンズ１１０４ａによって集光され、照射瞳平面１１０５ａを形成する。光を変更するためのアパーチャ、フィルタまたは他のデバイスを、検査モードの要件に応じて瞳平面１１０５ａに設置することができる。瞳平面１１０５ａからの光は、その後レンズ１１０６ａを通り抜け、照射視野平面１１０７を形成する。
【００６９】
照射サブシステムの第二の部分は、要素１１０２ｂ〜１１０６ｂを含む。レンズ１１０２ｂは、レーザ１１０１からの光の焦点を合わせる。レンズ１１０２ｂからの光は、その後ミラー１１０３ｂに反射する。ミラー１１０３ｂからの光は、その後レンズ１１０４ｂによって集光され、照射瞳平面１１０５ｂを形成する。光を変更するためのアパーチャ、フィルタまたは他のデバイスを、検査モードの要件に応じて瞳平面１１０５ｂに設置することができる。瞳平面３０５ｂからの光は、その後レンズ１１０６ｂを通り抜け、照射視野平面１１０７を形成する。第二の部分は、その後ミラーまたは反射面１１０８によって再び方向づけられる。照射視野平面１１０７における照射視野光エネルギーは、したがって、組み合わされた照射部分から成る。
【００７０】
視野平面の光は、その後ビームスプリッタ１１１０に反射する前に、レンズ１１０９によって集光される。レンズ１１０６ａおよび１１０９は、対物レンズ瞳平面１１１１に第一の照射瞳平面１１０５ａの像を形成する。同様に、レンズ１１０６ｂおよび１１０９は、対物レンズ瞳平面１１１１に第二の照射瞳平面１１０５ｂの像を形成する。対物レンズ１１１２または１１１３は、その後瞳平面１１１１からの光を取り込み、試料１１１４に照射視野１１０７の像を形成する。対物レンズ１１１２および１１１３は、試料１１１４に接近させて位置付けることができる。試料１１１４は、所望の位置に試料を位置付けるステージ（図示せず）上を動くことができる。試料１１１４から反射および散乱した光は、高ＮＡの反射屈折対物レンズ１１１２または１１１３によって集光される。光エネルギーは、ポイント１１１１に反射光の瞳を形成した後、ビームスプリッタ１１１０およびレンズ１１１５を通り、その後結像サブシステムに内部視野１１１６を形成する。この内部結像視野は、試料１１１４および対応する照射視野１１０７の像である。この視野は、照射視野に対応する複数の視野に空間的に分離することができる。これらの視野の各々は、個々の結像モードをサポートすることができる。
【００７１】
これらの視野の一つは、ミラー１１１７を用いて再び方向づけることができる。再び方向づけられた光は、次に、レンズ１１１８ｂを通り抜け、その後別の結像瞳１１１９ｂを形成する。この結像瞳は、瞳１１１１および対応する照射瞳１１０５ｂの像である。光を変更するためのアパーチャ、フィルタまたは他のデバイスを、検査モードの要件に応じて瞳平面１１１９ｂに設置することができる。瞳平面１１１９ｂからの光は、その後レンズ１１２０ｂを通り抜け、センサー１１２１ｂに像を形成する。同様に、ミラーまたは反射面１１１７を通った光は、レンズ１１１８ａによって集光され、結像瞳１１１９ａを形成する。結像瞳１１１９ａからの光は、次に、レンズ１１２０ａによって集光され、その後検出器１１２１ａに像を形成する。検出器１１２１ａに投影された光は、センサー１１２１ｂに投影された光とは異なる結像モードに用いることができる。
【００７２】
システム１１００に利用される照射サブシステムは、レーザ光源１１０１、集光オプティクス１１０２〜１１０４、瞳平面１１０５に接近して設置されたビーム成形構成要素、ならびにリレーオプティクス１１０６および１１０９からなる。内部視野平面１１０５は、レンズ１１０６とレンズ１１０９との間に位置する。一つの好ましい構成では、レーザ光源１１０１は、前述の固体１９３ｎｍレーザの一つを含むことができる。
【００７３】
レーザ光源１１０１に関しては、光を伝送する２つのポイントまたは角度を有する単一の均一ブロックとして図示したが、実際には、これは２つの照射チャネルを備えることが可能なレーザ光源を表す。これらのチャネルは、例として、光エネルギー、例えば、要素１１０２ａ〜１１０６ａを通り抜ける、第一の周波数（第６高調波）におけるレーザ光エネルギーの第一のチャネルと、光エネルギー、例えば、要素１１０２ｂ〜１１０６ｂを通り抜ける、第二の周波数（たとえば、第３高調波）におけるレーザ光エネルギーの第二のチャネルである。これらには互いに異なる光エネルギーモードを利用することができる。例えば、一方のチャネルに明視野エネルギー、他方のチャネルに暗視野モードを利用することができる。
【００７４】
レーザ光源１１０１からの光エネルギーは互いに９０度離れて放出され、要素１１０２ａ〜１１０６ａおよび１１０２ｂ〜１１０６ｂは９０度の方向に配置するように示したが、実際には、光は、必ずしも二次元ではないさまざまな向きに放出することができ、そして構成要素は、示すのとは異なる方向に配置することができる。図１１は、それ故、利用される構成要素を簡単に描写するものであり、示す角度または距離は、原寸に比例してないし、設計に特に要求されるものでもない。
【００７５】
瞳平面１１０５に接近して設置する要素は、アパーチャ成形の概念を利用して現在のシステムに利用することができる。この設計を用いれば、均一照射またはほぼ均一の照射に加えて、個々の点照射、環状照射、４チャンネル方式の照射、または他の望ましいパターンの照射も実現できる。
【００７６】
対物レンズのさまざまな実施は、一般の結像サブシステムに利用することができる。単独の固定対物レンズを用いることができる。単独の対物レンズは、すべての所望の結像および検査モードをサポートすることができる。そのような設計は、結像系が比較的大きい視野サイズおよび比較的高い開口数をサポートする場合に達成可能である。開口数は、瞳平面１１０５ａ、１１０５ｂ、１１１９ａおよび１１１９ｂに設置された内部アパーチャを用いることによって、所望の値に減少させることができる。
【００７７】
図１１に示すように複数の対物レンズを用いることもできる。この図面には２つの対物レンズ１１１２および１１１３を示すが、任意の数のレンズを用いることが可能である。そのような設計における対物レンズの各々は、レーザ光源１１０１によって作り出される波長に応じて最適化することができる。これらの対物レンズ１１１２および１１１３は、定位置に固定してもよいし、試料１１１４に接近する位置に動くものでもよい。試料に接近させるように複数の対物レンズを動かすために、標準の顕微鏡に一般的な回転ターレットを用いることができる。試料に接近させるように対物レンズを動かすための他の設計が利用可能である。この設計は、これらに限定されないが、ステージ上で対物レンズを横方向に平行移動させる設計、およびゴニオメータを用いて対物レンズを円弧に移動させる設計を含む。加えて、固定対物レンズとターレットにおける複数の対物レンズとの任意の組み合わせを、現行システムに従い達成できる。
【００７８】
現在の実施形態の最大開口数は、０．９７に近似またはそれを上回るが、特定の例ではその数値をより高くすることができる。この高ＮＡの反射屈折結像系に可能な広範囲の照射および集束角が、その大きな視野サイズと組み合わさって、システムは複数の検査モードを同時にサポートすることができる。前の段落から認識できるように、照射装置に連結する単一の光学系または機械を用いて複数の結像モードを実施することができる。照射および集光において開示された高ＮＡによって、同じ光学系を用いて結像モードの実施が可能になる。従って、異なるタイプの欠陥または試料に応じた結像の最適化が可能になる。
【００７９】
結像サブシステムは、中間像形成オプティクス１１１５も含む。像形成オプティクス１１１５の目的は、試料１１１４の内部像１１１６を形成することである。この内部像１１１６において、ミラー１１１７を、検査モードの一つに対応する光を再び方向づけるように設置することができる。結像モードにおける光は空間的に分離するため、この位置における光を再び方向づけることが可能になる。像形成オプティクス１１１８および１１２０は、いくつかの異なる形態で実施することができる。例えば、可変焦点ズーム、集光オプティクスを持つ複数の無限焦点チューブレンズ、または複数の像形成マグチューブを含む形態がある。２００９年７月１６日に公開され、参照により本明細書に組み入れられる米国公開出願第２００９／０１８０１７６号に、システム１１００に関する追加の詳細が記載されている。
【００８０】
図１２に、３つのサブセクション１２０１Ａ、１２０１Ｂおよび１２０１Ｃを含む例示的な超広帯域ＵＶ顕微鏡結像系１２００を例示する。サブセクション１２０１Ｃは、反射屈折対物レンズ部分１２０２、およびズーミングチューブレンズ群部分１２０３を含む。反射屈折対物レンズ部分１２０２は、反射屈折レンズ群１２０４、視野レンズ群１２０５、および集束レンズ群１２０６を含む。システム１２００は、対象物および／または試料１２０９（たとえば、検査されるウエハ）を像平面１２１０に投影することができる。
【００８１】
反射屈折レンズ群１２０４は、ほぼ平面の（または、平面の）反射器（反射性のコーティングを施したレンズ要素）、凹凸レンズ（屈折面）、および凹球面反射器を含む。これらの反射性要素の両方が、反射性材料が存在しない中央光学的アパーチャを有することができる。これらの構成により、中間像平面からの光は、凹球面反射器を通り抜け、凹球面反射器に接触するほぼ平面の（または、平面の）反射器に反射し、途中で関連する１つまたは複数のレンズ要素を通り抜けて、ほぼ平面の（または、平面の）反射器を通り後方に進むことができる。反射屈折レンズ群１２０４は、中間像の実像を形成するように位置付けられる。これは、集束レンズ群１２０３と相まって、波長域にわたるシステムの主要な縦方向色を実質的に補正する。
【００８２】
視野レンズ群１２０５は、２つ以上の異なる屈折性材料、例えば、溶融石英およびフッ化物ガラス、または回折面から作ることができる。視野レンズ群１２０５は、共に光学的に結合してもよいし、あるいは、空中でわずかに間隙を介してもよい。溶融石英とフッ化物ガラスとは深紫外線領域における分光が実質的に相違しないため、異なる分光をもたらすために、視野レンズ群のいくつかの構成要素の個々の出力を大きくする必要がある。視野レンズ群１２０５の正味出力は、中間像に近接する光学経路に沿って位置合わせされる。そのような色収差補正視野レンズの使用によって、超広帯域のスペクトル領域にわたる、少なくとも２次縦方向色に加えて、主要なおよび２次横方向色も含む色収差の完全な補正が可能になる。一実施形態では、ただ一つの視野レンズ構成要素が、システムの他のレンズとは異なる屈折性材料から作られる。
【００８３】
集束レンズ群１２０６は複数のレンズ要素を含み、これらは、好ましくはすべてが単一の材料タイプから形成され、単色収差および色収差の両方を補正するように選択された曲率および位置を有する屈折面を持ち、中間像に光の焦点を合わせる。集束レンズ群１２０６の一実施形態では、低倍率レンズ１２１１の組み合わせが、球面収差、コマ収差および非点収差における色度変化を補正する。ビームスプリッタ１２０７は、ＵＶ源１２０８用の入射口を提供する。ＵＶ源１２０８は、有利には、先に記載した固体１９３ｎｍレーザによって実施することができる。
【００８４】
ズーミングチューブレンズ部分１２０３は、すべて同じ屈折性材料、例えば、溶融石英からなることができ、主要な縦方向色および主要な横方向色がズーミング中に変化しないように設計される。これらの主要な色収差は、ゼロまで補正する必要はなく、単一種類のガラスのみを用いた場合ゼロまで補正することができないが、可能であれば収差を変化させない必要がある。その結果、ズーミングチューブレンズ部分１２０３のこれらの補正されていないが、変化していない色収差を補正するように、反射屈折対物レンズ１２０２の設計を変更する必要がある。ズーミングチューブレンズ群１２０３は、その高次の色収差を変化させることなく倍率をズームまたは変化させることができ、システムの光学経路に沿って配置されたレンズ表面を含む。
【００８５】
一つの好ましい実施形態では、ズーミングチューブレンズ部分１２０３は、２つの屈折性材料（例えば、溶融石英およびフッ化カルシウム）を用いて、反射屈折対物レンズ１２０２とは独立して最初に補正される。次に、反射屈折対物レンズ１２０２をシステム１２００の残りの高次の色収差を補正するように変更できた時点で、ズーミングチューブレンズ部分１２０３を反射屈折対物レンズ１２０２と組み合わせる。この補正は、視野レンズ群１２０５および低倍率レンズ群１２１１によって実現可能である。組み合わされたシステムは、次に、最高性能を達成するように変更されたすべてのパラメータによって最適化される。
【００８６】
サブセクション１２０１Ａおよび１２０１Ｂがサブセクション１２０１Ｃのそれと実質的に同様の構成要素を含み、それ故詳細には論じないことに留意されたい。
【００８７】
システム１２００は、３６×〜１００×のズームを可能にする直線にズーム運動できる折り畳みミラー群１２１２を含む。広範囲ズームは連続的な倍率変更を可能にし、細かいズームは、エイリアシングを減少し、電子的画像処理、例えば、繰り返しのイメージアレイにおけるセル間サブトラクションを可能にする。折り畳みミラー群１２１２は、反射性要素の「トロンボーン」システムとして特徴づけることができる。ズーミングは、一つの単位として６個のレンズ１２０３群を動かし、さらにトロンボーンスライドのアームも動かすことによって行われる。トロンボーン運動が焦点合わせのみに作用し、その位置におけるｆ♯速度が非常に遅いため、この運動の精度は非常に不正確となることがある。このトロンボーン構成の一つの利点は、システムが有意に短くなることである。別の利点は、能動（非平坦）光学部品に関与するただ一つのズーム運動であることである。トロンボーンスライドに関係する他のズーム運動は、誤差に鈍感である。１９９９年１２月７日に公表され、参照により本明細書に組み入れられる米国特許第５，９９９，３１０号に、システム１２００に関するさらなる詳細が記載されている。
【００８８】
図１３に、半導体ウエハの検査のためのズームを含む例示的な反射屈折明視野結像系１３００を図示する。プラットフォーム１３０１が、集積回路ダイス１３０３からなるウエハ１３０２を保持する。反射屈折対物レンズ１３０４が、光線束１３０５をズーミングチューブレンズ１３０６に送り、レンズ１３０６は、検出器１３０７によって受け入れられる調節可能な像を作る。検出器１３０７は、像を２進化データに変換し、そのデータをケーブル１３０８によってデータプロセッサ１３０９に送る。一実施形態では、反射屈折対物レンズ１３０４およびズーミングチューブレンズ１３０６は、システム１２００（図１２）のそれと実質的に同様のシステムの一部を形成し、先に記載した固体レーザによって生成された１９３ｎｍの光を受け入れる。
【００８９】
図１４に、垂直入射レーザ暗視野照明を追加した反射屈折結像系１４００を例示する。暗視野照明は、ＵＶレーザ１４０１、検査される表面における照射ビームのサイズおよび輪郭を制御する適応オプティクス１４０２、機械的ハウジング１４０４におけるアパーチャおよびウィンドウ１４０３、ならびにレーザを垂直入射における光軸に沿って試料１４０８の表面に再び方向づけるプリズム１４０５を含む。プリズム１４０５はまた、試料１４０８の表面特徴からの正反射、および対物レンズ１４０６の光学面からの反射も、光学経路に沿って像平面１４０９に方向づける。対物レンズ１４０６のレンズは、反射屈折対物レンズ、集束レンズ群およびズーミングチューブレンズ部分（たとえば、図１２参照）の一般形態として与えられ得る。好ましい実施形態では、レーザ１４０１は、前述の固体１９３ｎｍレーザによって実施することができる。２００７年１月４日に公開され、参照により本明細書に組み入れられる公開済特許出願２００７／０００２４６５号に、システム１４００に関するさらなる詳細が記載されている。
【００９０】
図１５Ａに、表面１５１１エリアを検査するための照明系１５０１および集光システム１５１０を含む表面検査器具１５００を例示する。図１５Ａに示すように、レーザシステム１５２０は、光ビーム１５０２を、レンズ１５０３を通るように方向づける。好ましい実施形態では、レーザシステム１５２０は、前述の固体１９３ｎｍレーザ、アニール結晶、および低温での標準動作中に結晶のアニール状態を維持するハウジングを含む。第一のビーム成形オプティクスは、レーザからのビームを受け入れ、ビームの焦点を結晶内またはそれに近接するビームウエストにおける楕円断面に合わせるように構成され得る。調波分離ブロックは、結晶からの出力を受け入れ、それを用いて複数のビーム（図１５Ｂ参照）、および少なくとも一つの望まない周波数ビームを生成するように構成され得る。
【００９１】
レンズ１５０３の向きは、その主平面が試料表面１５１１と実質的に平行であり、結果として、照射線１５０５がレンズ１５０３の焦点面内の表面１５１１に形成されるように配置される。加えて、光ビーム１５０２および焦点ビーム１５０４は、表面１５１１への入射が非直交角度となるように方向づけられる。とりわけ、光ビーム１５０２および焦点ビーム１５０４は、表面１５１１に垂直な方向からおよそ１度〜およそ８５度斜めに方向づけることができる。この方法では、照射線１５０５は、実質的に焦点ビーム１５０４の入射面内にある。
【００９２】
集光システム１５１０は、照射線１５０５から錯乱した光を集光するためのレンズ１５１２、およびレンズ１５１２から出た光の焦点を素子、例えば、光検出器のアレイを備えた電荷結合素子（ＣＣＤ）１５１４に合わせるためのレンズ１５１３を含む。一実施形態では、ＣＣＤ１５１４は、検出器の直線アレイを含むことができる。そのような事例では、ＣＣＤ１５１４内の検出器の直線アレイは、照射線１５１５と平行な向きに配置され得る。一実施形態では、それらの各々が同様の構成要素を含むが、向きが異なる複数の集光システムを含ませることができる。
【００９３】
例として、図１５Ｂに、表面検査器具用の例示的な集光システムのアレイ１５３１、１５３２および１５３３を図示する（その照明系は、たとえば、照明系１５０１と同様に簡潔さのために示さない）。集光システム１５３１における第一のオプティクスは、第一の放射線ビームを第一の経路に沿って試料１５１１の表面上の第一のスポットに方向づけることができる。集光システム１５３２における第二のオプティクスは、第二の放射線ビームを第二の経路に沿って試料１５１１の表面上の第二のスポットに方向づけることができる。集光システム１５３３における第三のオプティクスは、第三の放射線ビームを第三の経路に沿って試料１５１１の表面上の第三のスポットに方向づけることができる。第一、第二および第三の経路が、試料１５１１の表面に入射する角度が互いに異なってもよいことに留意されたい。試料１５１１を支持するプラットフォーム１５１２を利用して、試料１５１１の表面全域におけるスポットを走査するような、複数のビームと試料１５１１との相対運動をもたらすことができる。２００９年４月２８日に公表され、参照により本明細書に組み入れられる米国特許第７，５２５，６４９号に、表面検査器具１５００および他の複数の集光システムに関するさらなる詳細が記載されている。
【００９４】
図１６に、表面１６０１における異常を検査するために用いることができる表面検査システム１６００を例示する。この実施形態では、表面１６０１を、前述の固体１９３ｎｍレーザによって生成されるレーザビームを構成するレーザシステム１６３０の実質的に固定された照射装置部分によって照射することができる。レーザシステム１６３０の出力は、偏光オプティクス１６２１と、ビーム拡大器およびアパーチャ１６２２と、ビームを広げてその焦点を合わせるビーム形成オプティクス１６２３とを連続的に通り抜けることができる。
【００９５】
焦点が合わされたレーザビーム１６０２は、次に、ビーム折り返し構成要素１６０３およびビーム偏向器１６０４に反射し、ビーム１６０５は表面１６０１に照射されるようにその方に方向づけられる。好ましい実施形態では、ビーム１６０５は、表面１６０１に実質的に垂直または直角に入射する。ただし、他の実施形態では、ビーム１６０５は表面１６０１に斜角で入射してもよい。
【００９６】
一実施形態では、ビーム１６０５は、表面１６０１に実質的に直角または垂直に入射し、ビーム偏向器１６０４が、表面１６０１からのビームの正反射をビーム転向構成要素１６０３の方に反射する。従って、ビーム偏向器１６０４は正反射が検出器に到達するのを防ぐ遮蔽板として機能する。正反射の方向は、試料表面１６０１に垂直である線ＳＲに沿う方向である。ビーム１６０５が表面１６０１に垂直である一実施形態では、この線ＳＲはビーム１６０５の照射方向と一致する。この共通基準線または方向を、本明細書では検査システム１６００の軸と呼ぶ。ビーム１６０５が表面１６０１に対して斜角である場合には、正反射ＳＲの方向は、ビーム１６０５が入る方向に一致しないであろう。そのような例では、表面法線の方向を示す線ＳＲは、検査システム１６００の集光部分の主軸と称される。
【００９７】
小粒子によって錯乱された光は、ミラー１６０６に集光し、アパーチャ１６０７および検出器１６０８の方に方向づけられる。大粒子によって錯乱された光は、レンズ１６０９に集光し、アパーチャ１６１０および検出器１６１１の方に方向づけられる。一部の大粒子が、集光した光を散乱して検出器１６０７の方にも方向づけ、同様に、一部の小粒子が、集光した光を散乱して検出器１６１１の方にも方向づけるが、そのような光は、それぞれの検出器が検出するように設計された散乱光の強度と比較して比較的低強度であることに留意されたい。一実施形態では、検出器１６１１は受光素子のアレイを含むことができ、この受光素子のアレイの各受光素子は、照射線の拡大像の対応する一部分を検出するように構成される。一実施形態では、検査システムを、パターン化されていないウエハにおける欠陥の検出用に構成することができる。２０１１年８月７日に公表され、参照により本明細書に組み入れられる米国特許第６，２７１，９１６号に、検査システム１６００のさらなる詳細が記載されている。
【００９８】
図１７に、垂直照射ビームと斜め照射ビームの両方を用いて異常検出を実施するように構成された検査システム１７００を例示する。この構成では、レーザシステム１７３０は、前述の固体１９３ｎｍレーザを含み、レーザビーム１７０１を提供することができる。レンズ１７０２が、ビーム１７０１の焦点を空間フィルタ１７０３およびレンズ１７０４を通るように合わせ、レンズ１７０４がビームを平行にして偏光ビームスプリッタ１７０５に伝達する。ビームスプリッタ１７０５は、第一の偏光成分を垂直照射チャネルに通し、第二の偏光成分を斜め照射チャネルに通す。ここでは、第一の成分と第二の成分とは直角を成す。垂直照射チャネル１７０６において、第一の偏光成分は、オプティクス１７０７によって焦点を合わせられ、ミラー１７０８に反射して試料１７０９表面の方に送られる。試料５０９によって錯乱した放射線は、放物面ミラー１７１０によって集光され、光電子増倍管１７１１に焦点を合わせられる。
【００９９】
斜め照射チャネル１７１２において、第二の偏光成分は、ビームスプリッタ１７０５に反射してミラー１７１３に送られる。そのようなビームは、ミラー１７１３によって２分の１波長板１７１４を通るように反射され、オプティクス１７１５によって試料１７０９に焦点を合わせられる。斜めチャネル１７１２において斜め照射ビームから生じた放射線は、試料１７０９によって散乱し、放物面ミラー１７１０によって集光され、光電子増倍管１７１１に焦点を合わせられる。光電子増倍管１７１１はピンホール入射口を有する。ピンホールおよび（表面１７０９において垂直および斜め照射チャネルから）照射されたスポットは、好ましくは、放物面ミラー１７１０の焦点にある。
【０１００】
放物面ミラー１７１０は、試料１７０９からの散乱放射線を平行ビーム１７１６にコリメートする。平行ビーム１７１６は、次に、対物レンズ１７１７によって焦点を合わせられ、アナライザ１７１８を通り光電子増倍管１７１１に送られる。放物面形状以外の形状を有する湾曲したミラー面も用いることができることに留意されたい。機器１７２０は、試料１７０９の表面全域におけるスポットを走査するように、ビームと試料１７０９とを相対運動することができる。２００１年３月１３日に公表され、参照により本明細書に組み入れられる米国特許第６，２０１，６０１号に、検査システム１７００のさらなる詳細が記載されている。
【０１０１】
図１８に、検査または計測システムにおいて前述のレーザとともに使用される例示的なパルス乗算器１８００を例示する。パルス乗算器１８００は、１９３ｎｍレーザ１８１０からの各入力パルス１８０１からパルストレインを生成するように構成される。入力パルス１８０１は偏光ビームスプリッタ１８０２に衝突し、これは入力パルス１８０１の入力偏光に起因して、その光のすべてをレンズ１８０６に伝達する。したがって、伝達された偏光は、入力パルス１８０１の入力偏光と平行となる。レンズ１８０６は、入力パルス１８０１の光の焦点を合わせ、２分の１波長板１８０５の方に方向づける。通常、波長板は、光波の垂直偏光成分間の位相をシフトすることができる。例として、直線的に偏光した光を受け入れる２分の１波長板は、一方の波が光軸と平行であり、他方の波が光軸と垂直である２つの波を生成することができる。２分の１波長板１８０５では、平行波の伝播は、垂直波のそれよりもわずかに遅くなり得る。２分の１波長板１０５は、光の放出において、一方の波が他方の波に対して正確に２分の１波長分だけ遅延（１８０度）するよう作られる。
【０１０２】
したがって、２分の１波長板１８０５は、各入力パルス１８０１からパルストレインを生成できる。パルストレインの正規化された振幅は、ｃｏｓ２θ（θは２分の１波長板１８０５の角度）、ｓｉｎ２２θ、ｓｉｎ２２θｃｏｓ２θ、ｓｉｎ２２θｃｏｓ２２θ、ｓｉｎ２２θｃｏｓ３２θ、ｓｉｎ２２θｃｏｓ４２θ、ｓｉｎ２２θｃｏｓ５２θなどである。特に、２分の１波長板１８０５を横切る、レーザパルスからのパルストレインの全エネルギーを実質的に保存することができる。
【０１０３】
２分の１波長板１８０５によって生成された奇数期間のエネルギーの和は、（ｃｏｓ２θ）２＋（ｓｉｎ２２θｃｏｓ２θ）２＋（ｓｉｎ２２θｃｏｓ３２θ）２＋（ｓｉｎ２２θｃｏｓ５２θ）２＋（ｓｉｎ２２θｃｏｓ７２θ）２＋（ｓｉｎ２２θｃｏｓ９２θ）２＋〜
＝ｃｏｓ２２θ＋ｓｉｎ４２θ（ｃｏｓ２２θ＋ｃｏｓ６２θ＋ｃｏｓ１０２θ＋〜）
＝２ｃｏｓ２２θ／（１＋ｃｏｓ２２θ）に等しい。
【０１０４】
対照的に、２分の１波長板１８０５によって生成された偶数期間のエネルギーの和は、（ｓｉｎ２２θ）２＋（ｓｉｎ２２θｃｏｓ２２θ）２＋（ｓｉｎ２２θｃｏｓ４２θ）２＋（ｓｉｎ２２θｃｏｓ６２θ）２＋（ｓｉｎ２２θｃｏｓ８２θ）２＋（ｓｉｎ２２θｃｏｓ１０２θ）２＋〜
＝ｓｉｎ４２θ（１＋ｃｏｓ４２θ＋ｃｏｓ８２θ＋ｃｏｓ１２２θ＋〜）
＝ｓｉｎ２２θ／（１＋ｃｏｓ２２θ）に等しい。
【０１０５】
パルス乗算器１８００の一態様に従い、２分の１波長板１８０５の角度θは、（下に示すように）奇数期間の和が偶数期間の和と等しくなるように決定することができる。
【０１０６】
２ｃｏｓ２２θ＝ｓｉｎ２２θ
ｃｏｓ２２θ＝１／３
ｓｉｎ２２θ＝２／３
θ＝２７．３６７８度
【０１０７】
再び図１８を参照するように、２分の１波長板１８０５から出た光は、ミラー１８０４および１８０３によって、再度偏光ビームスプリッタ１８０２に反射される。したがって、偏光ビームスプリッタ１８０２、レンズ１８０６、２分の１波長板１８０５、ならびにミラー１８０４および１８０３は、環状キャビティ構成を形成する。偏光ビームスプリッタ１８０２に衝突した光は、環状キャビティを旋回した後、２分の１波長板１８０５によって生成されるような２つの偏光を有する。それ故、偏光ビームスプリッタ１８０２は、矢印１８０９に示すように一部の光を透過し、他の光は反射する。具体的には、偏光ビームスプリッタ１８０２は、入力パルス１８０１と同じ偏光を有する、ミラー１８０３からの光を透過する。この透過光は、出力パルス１８０７としてパルス乗算器１８００から出る。入力パルス１８０１のそれと直角の偏光を有する反射光（簡潔さのために示さないパルス）は、環状キャビティに再び導き入れられる。
【０１０８】
特に、これらの再び導き入れられたパルスは、さらなる部分的な偏光スイッチングによって先に記載した方法で２分の１波長板１８０５を通過して環状を旋回し、その後、偏光ビームスプリッタ１８０２が光を分ける。したがって、概して、前述の環状キャビティは、一部の光を出し、残りの光が（いくらかの最小損失で）環状の周囲を進み続けるようにできる。（追加の入力パルスを導き入れることのない）環状内の各旋回中、全体の光エネルギーは、出力パルス１８０７として環状から出る光に起因して減少する。
【０１０９】
定期的に、新規の入力パルス１８０１が、レーザ１８１０によってパルス乗算器１８００に提供される。一実施形態では、１２５ＭＨｚレーザ入力において、０．１ナノ秒（ｎｓ）レーザパルスを生じる。環状のサイズ、それに伴う環状内の時間遅延は、矢印１８０８に示す軸に沿ってミラー１８０４を動かすことによって調節できることに留意されたい。
【０１１０】
環状キャビティの全長は、パルス間隔を乗算ファクタで割ることで直接に算出される名目長さよりもわずかに長くてもよいし、わずかに短くてもよい。この結果、偏光ビームスプリッタに正確に同じ時間に到着しないパルスが生じ、出力パルスがわずかに広がる。例として、入力パルス繰り返し率が１２５ＭＨｚである場合では、キャビティ遅延は、名目上周波数に２を乗じた４ｎｓとなるであろう。一実施形態では、多重反射パルスが到来パルスと正確に同じ時間に到着しないように、４．０５ｎｓに対応するキャビティ長を用いることができる。さらに、１２５ＭＨｚの入力パルス繰り返し率に対応する４．０５ｎｓキャビティ長はまた、有利にも、パルスを広げ、パルス高さを減少することができる。異なる入力パルス繰り返し数を有する他のパルス乗算器のキャビティ遅延は、異なり得る。
【０１１１】
特に、組み合わさって動作する偏光ビームスプリッタ１８０２と２分の１波長板１８０５とは、環状内を旋回する周回ごとに減少する偶数および奇数パルスを生成する。これらの偶数および奇数パルスは、偶数パルストレイン（すなわち、複数個の偶数パルス）、または奇数パルストレイン（すなわち、複数個の奇数パルス）からなるエネルギーエンベロープを与えるものとして特徴づけることができる。パルス乗算器１８００の一態様に従えば、これらのエネルギーエンベロープは実質的に等しい。
【０１１２】
パルス増大のより詳細は、２０１２年６月１日に出願され、参照により本明細書に組み入れられる「Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  Ａｎｄ  ＭｅｔｒｏｌｏｇｙＳｙｓｔｅｍ  Ｕｓｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ  Ｐｕｌｓｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ」と題された同時係属中の米国特許出願第１３／３７１，７０４号に見ることができる。
【０１１３】
図１９に、検査または計測システムにおいて前述の１９３ｎｍレーザ１９１０とともに使用するためのコヒーレンス低減サブシステムを例示する。この実施形態の一態様は、レーザの有限のスペクトル領域を利用して光ビーム１９１２の実質的に迅速な時間変調を実行する。この時間変調によって、要求される１０分の１ピコ秒間隔に変更する（１０分の１ピコ秒間隔は数ナノメートルのスペクトル幅と同等である）。そして、時間変調を空間変調に変換する。
【０１１４】
スペックル低減を目的として分散素子および電気光学変調器が使用される。例として、照射サブシステムは、光のコヒーレントパルスの経路に位置付けられた分散素子を含む。図１９に示すように、分散素子は、光のコヒーレントパルスの断面に角度θ１で配置された平面１９１４に位置付けることができる。図１９にさらに示すように、光のパルスは、角度θ２かつ断面寸法Ｘ１’で分散素子から出る。一実施形態では、分散素子はプリズムである。別の実施形態では、分散素子は回折格子である。分散素子は、光のパルス中の光分布の空間的特性と時間的特性とを混合することによって、光のパルスのコヒーレンスを低減するように構成される。とりわけ、分散素子、例えば、プリズムまたは回折格子は、光のパルス中の光分布の空間的特性と時間的特性とがいくらか混合したものを提供する。例として、回折格子は、空間的座標および時間的座標上の光のパルス中の光分布の別個の依存を混合空間時間座標上の光分布の依存に変換する。
Ｅ（ｔ，ｘ）→Ｅ（ｔ−βｘ，ｘ）
【０１１５】
分散素子は、任意の好適なプリズムまたは回折格子を含むことができ、それらは照射サブシステムおよび計測または検査システムの光学特性に応じて変えることができる。
【０１１６】
照射サブシステムはさらに、分散素子から出る光のパルスの経路中に位置付けられた電気光学変調器を含む。例として、図１９に示すように、照射サブシステムは、分散素子から出る光のパルスの経路中に位置付けられた電気光学変調器１９１６を含むことができる。電気光学変調器は、光のパルス中の光分布を時間的に変調することによって、光のパルスのコヒーレンスを低減するように構成される。とりわけ、電気光学変調器は、光分布の任意の時間変調を行う。それ故、分散素子と電気光学変調器とは、光源によって生成された光のパルスに複合効果を及ぼす。とりわけ、分散素子と電気光学変調器との組み合わせは、任意の時間変調を生じ、時間変調を出力ビーム１９１８の任意の空間変調に変換する。
【０１１７】
一実施形態では、電気光学変調器は、１０分の１ピコ秒間隔で光のパルス中の光分布の時間変調を変更するように構成される。別の実施形態では、電気光学変調器は、各期間におよそ１０３個の非周期試料を与え、その結果、およそ１０−１３秒のデコヒーレンス時間を提供するように構成される。例として、電気光学変調器は、以下の時間変動フェーザ、ｅｘｐ（ｉφｍｓｉｎ（ωｍｔ））をもたらす。ここで、ωｍ〜１０９−１０１０Ｈｚは変調周波数φｍ＝２π／λ・Δｎ・ｌであり、ｌは電気光学変調器の厚さであり、λは波長であり、Δｎ〜１０−３は屈折率の変化の振幅である。〜１０９−１０１０Ｈｚの周波数の電気光学変調器は、最小デコヒーレンス時間τＤ〜１０−１０を提供する。この時間は要求される１０分の１ピコ秒時間よりも３桁数大きい。しかしながら、比較的高い振幅（φｍ〜１０３）は、各期間に〜１０３個の非周期試料を提供できる。この方法では、デコヒーレンス時間を望ましいτＤ〜１０−１３秒に短縮することができる。
【０１１８】
コヒーレンスならびにスペックル低減器具および方法のさらなる詳細は、共にＣｈｕａｎｇらによる、同時係属中の公開済のＰＣＴ出願ＷＯ２０１０／０３７１０６号、および同時係属中の米国出願第１３／０７３，９８６号に開示されている。これらの両方は、本明細書において完全に説明されるかのように参照により組み入れられる。
【０１１９】
固体深ＵＶレーザの厄介な問題の一つに、最終の変換状態がある。第６高調波を用いる前述の固体１９３ｎｍレーザは、その最終の周波数変換に実質的に非臨界位相整合を用いることができる。ほぼ非臨界の位相整合は、臨界位相整合よりも効率的かつ安定的である。なぜならば、より長い結晶を用いることができ、位置合わせにおける小さな変化による影響が少ないからである。さらに、より長い結晶は、同じ全体変換効率を維持しつつ、その結晶においてより低いピーク出力密度の使用を可能にし、その結果、結晶への損傷累積を遅くすることに留意されたい。特に、第６高調波発生は、第８高調波発生よりも単純な構造かつより効率的である。それ故、第６高調波を用いる前述の固体１９３ｎｍレーザは、フォトマスク、レチクルまたはウエハ検査中に有意なシステム利点をもたらすことができる。
【０１２０】
１９３．３ｎｍの第６高調波を結果生じる約１１６０ｎｍの基本波長を先に記載したが、基本波長の適切な選択を用いたこの手法によって、１９３．３ｎｍ±数ｎｍの他の波長を生成できることが理解される。そのようなレーザを活用するそのようなレーザおよびシステムも、本発明の範囲内にある。
【０１２１】
先に記載した本発明の構造および方法のさまざまな実施形態は、本発明の原理の単なる例示であり、本発明の範囲を記載した特定の実施形態に制限することは意図しない。例として、ＣＬＢＯ、ＬＢＯまたはＢＢＯ以外の非線形結晶、または周期的に分極された材料を、周波数変換段階の一部に用いることができる。したがって、本発明は、以下の請求項およびそれらの均等物によってのみ制限される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ｂ】
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【図１９】
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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１５Ａ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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2014530380.tif 000025