(57)【要約】      （修正有）【課題】本開示は、ナノフォトニック装置のための光学計測に関する。【解決手段】本開示による計測システムは、それぞれコンピュータプロセッサおよびコンピュータ化されたメモリで構成された少なくとも１つのコンピュータに接続されたサンプルカメラおよび基準カメラを含む。可変波長光源は、サンプルカメラによる画像化を受けるナノフォトニック装置と、基準照明パラメータをメモリに記録するための基準カメラによる画像化を受ける基準光源に関する。コンピュータ化されたメモリは、サンプルカメラおよび基準カメラからそれぞれの組の画像データを収集し、それぞれの組の画像データを比較することによってナノフォトニック装置の少なくとも１つのナノフォトニック特性を識別するコンピュータ可読ソフトウェアコマンドを格納する。例は、ウエハスケールまたはロールツーロールアセンブリで製造されたワイヤグリッド偏光子および他の装置のための計測を示す。【選択図】図１８
2022000652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測システムであって、
それぞれコンピュータプロセッサおよびコンピュータ化されたメモリで構成された少なくとも１つのコンピュータに接続されたサンプルカメラおよび基準カメラと、
前記サンプルカメラによる画像化を受けるナノフォトニック装置に関する可変波長光源と、
基準照明パラメータを前記メモリに記録するための前記基準カメラによる画像化を受ける基準光源と、を備え、
前記コンピュータ化されたメモリは、前記サンプルカメラおよび前記基準カメラからそれぞれの組の画像データを収集し、前記それぞれの組の画像データを比較することによって前記ナノフォトニック装置の少なくとも１つのナノフォトニック特性を識別するコンピュータ可読ソフトウェアコマンドを格納する、計測システム。
【請求項２】
前記画像データは、前記可変波長光源にさらされる前記ナノフォトニック装置から前記サンプルカメラで受信された少なくとも１つのサンプル光ビームに対応するサンプル強度値と、前記基準光源から前記基準カメラで受信された少なくとも１つの基準光ビームに対応する基準強度値とを含み、前記プロセッサは前記サンプル強度値と前記基準強度値とを比較して少なくとも１つのナノフォトニック特性を識別するために利用される、請求項１に記載の計測システム。
【請求項３】
前記ナノフォトニック装置は前記サンプル光ビームを偏光し、前記コンピュータは、前記基準強度値に対する偏光サンプル光ビームの前記サンプル強度値の比をとることによって偏光変換効率を識別する、請求項２に記載の計測システム。
【請求項４】
前記コンピュータは、前記サンプル強度値を前記基準サンプル値で除算したもののコントラスト比を計算する、請求項３に記載の計測システム。
【請求項５】
レンズ、ビームスプリッタ、回折格子、およびミラーからなる群から選択された少なくとも１つの光学部品をさらに含み、前記光学部品は、前記可変波長光源および前記基準光源の一方または両方をそれぞれのカメラに向ける、請求項１に記載の計測システム。
【請求項６】
前記基準カメラに向けられた基準光ビームを偏光する基準偏光子をさらに含む、請求項１に記載の計測システム。
【請求項７】
基準測定とサンプル測定とが同時に行われるように、前記基準カメラと前記サンプルカメラとが、デュアルビームシステムで構成されている、請求項１に記載の計測システム。
【請求項８】
ビームスプリッタをさらに含み、前記ビームスプリッタがサンプル光ビームを前記ナノフォトニック装置に向け、基準光ビームを前記基準カメラに向けるように、前記可変波長光源および前記基準光源が前記ビームスプリッタと共に光路内に配置される単一光源として構成される、請求項７に記載の計測システム。
【請求項９】
前記ナノフォトニック装置が前記サンプルカメラに対して位置決めされ、前記画像データが、前記ナノフォトニック装置を透過する前記サンプル光ビームから収集された透過画像データ、または前記ナノフォトニック装置によって反射される前記サンプル光ビームから収集された反射画像データを含む、請求項１に記載の計測システム。
【請求項１０】
前記システムは、前記ナノフォトニック装置の一部に向けられた複数のサンプルカメラを含み、前記サンプル画像データは、前記複数のサンプルカメラからの累積ピクセル値を
含む、請求項１に記載の計測システム。
【請求項１１】
前記サンプルカメラおよび前記基準カメラは、前記ナノフォトニック装置が配置されているロールツーロール製造アセンブリ、または前記ナノフォトニック装置が配置されているウエハスケール製造アセンブリからそれぞれの画像データセットを収集するように構成される、請求項１に記載の計測システム。
【請求項１２】
前記ナノフォトニック装置が、８４％を超えるコントラスト比を有するワイヤグリッド偏光子である、請求項１に記載の計測システム。
【請求項１３】
前記コンピュータは、ｐ偏光された光の前記透過（Ｔｐ）およびｓ偏光された光の前記透過（Ｔｓ）に対応する光学機能を計算し、Ｔｐ／Ｔｓの商としてコントラスト比を計算する、請求項１に記載の計測システム。
【請求項１４】
前記サンプル光ビームはｐ偏光された光およびｓ偏光された光のうちの一方を有し、前記基準カメラおよび前記サンプルカメラは同時に画像データを収集する、請求項１３に記載の計測システム。
【請求項１５】
前記コンピュータ化メモリが、前記画像データを前記光学データ情報と比較することによって、前記ナノフォトニック装置内の特定の種類の欠陥を実質的に識別するために使用できる光学データ情報を含む光学機能マップのデータセットコレクションを含む、請求項１記載の計測システム。
【請求項１６】
前記ナノフォトニック装置がワイヤグリッド偏光子であり、前記ナノフォトニック特性が１つまたは複数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での透過強度である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記ナノフォトニック装置がワイヤグリッド偏光子であり、前記ナノフォトニック特性が１つまたは複数の波長スペクトル帯域または視野角または照明角でのコントラスト比である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記ナノフォトニック装置がナノワイヤアレイからなり、前記ナノフォトニック特性が１つまたは複数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での反射強度である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記ナノフォトニック装置がナノワイヤアレイからなり、前記ナノフォトニック特性が１つまたは複数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での透過強度である、請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記ナノフォトニック装置がナノワイヤアレイからなり、前記ナノフォトニック特性が１つまたは複数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での散乱強度である、請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
前記ナノフォトニック装置がナノ粒子アレイからなり、前記ナノフォトニック特性が１つまたは複数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での反射強度である、請求項１に記載のシステム。
【請求項２２】
前記ナノフォトニック装置がナノ粒子アレイからなり、前記ナノフォトニック特性が１つまたは複数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での透過強度である、請求項１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記ナノフォトニック装置がナノ粒子アレイからなり、前記ナノフォトニック特性が１つまたは複数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での散乱強度である、請求項１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記ナノフォトニック装置が回折光学系からなり、前記ナノフォトニック特性が１つまたは複数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での反射強度である、請求項１に記載のシステム。
【請求項２５】
前記ナノフォトニック装置が回折光学系からなり、前記ナノフォトニック特性が１つまたは複数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での透過強度である、請求項１に記載のシステム。
【請求項２６】
前記ナノフォトニック装置が回折光学系からなり、前記ナノフォトニック特性が１つまたは複数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での散乱強度である、請求項１に記載のシステム。
【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、２０１６年１０月２６日に出願された米国仮特許出願第６２／４１３，２９１号明細書に対する利益を主張し、その開示は参照により本明細書に明確に組み込まれる。
【０００２】
［連邦政府による資金提供を受けた研究に関する記載］
本発明は、米国科学財団により授与された助成金番号ＥＣＣＳ１１２０８２３およびＥＥＣ１１６０４９４の下で政府の支援を受けてなされた。政府は本発明において一定の権利を有する。
【０００３】
本開示は、ナノフォトニック装置のための光学計測に関する。
【背景技術】
【０００４】
ナノ加工における最近の進歩は、ウエハスケールおよびロールツーロール（Ｒ２Ｒ）製造ラインで大面積ナノフォトニック装置のホストを製造することを容易にしている。これらの装置には、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の消費電力を最大２０％削減することができるナノ加工ワイヤグリッド偏光子（ＷＧＰ）、フレキシブルタッチスクリーンおよびディスプレイを可能にする透明金属メッシュグリッド、カメラカラーフィルタアセンブリを簡素化でき、かつカメラの高解像度化を達成できるプラズモニックカラーフィルタ、ならびに様々なセンシング装置を強化し、独自のスペクトル品質を有するために使用できるＳｉナノワイヤ（ＳｉＮＷ）アレイが含まれる。
【０００５】
ウエハスケールおよびロールツーロール（Ｒ２Ｒ）の両方で様々なナノフォトニック装置を製造するための製造ラインが作成されている。これらの製造ラインでは、装置の特性評価および歩留まり管理のための計測が必要である。計測は高スループットで特性評価を行う必要があるが、小さな欠陥や微妙なエリア間のばらつきを識別できるように高空間分解能も維持する必要がある。
【０００６】
言い換えれば、ウエハスケール、ロールツーロール（Ｒ２Ｒ）、およびナノ加工偏光子（ＮＦＰ）などのシートツーシート（Ｓ２Ｓ）、金属メッシュグリッド、およびナノ構造カラーのいずれかで様々なナノフォトニック装置を製造するための製造ラインが作成されている。高空間分解能および高スループットの両方であるこれらの製造ラインには、小さな欠陥や微妙なエリア間のばらつきを識別することができると同時にリアルタイムの検査を行うことができるために計測が必要である。ＳＥＭおよびＡＦＭなどの限界寸法（ＣＤ）計測は、高スループットナノフォトニック装置製造のための優良な候補であるにはスループットがかなり低すぎる。一方、機能計測は、高スループットおよび高空間分解能で実行できるため、ナノフォトニック装置の製造に非常に適している。本開示は、ナノフォトニック機能計測（ＮＦＭ）と呼ばれるナノフォトニック装置のための機能計測への一般的なアプローチを記載する。ＮＦＭシステムは、１．光源、２．光学部品、３．カメラセンサの３つの主要部品で構成されている。ＮＦＭシステムは、検査されているナノフォトニック装置のナノフォトニック特性の画像を生成する。ナノフォトニック特性画像は空間的に分解されるので、様々な欠陥を検出することができるだけでなく、それらの空間的特徴に基づいてそれらの根本原因と共に識別することができ、これは歩留まり管理を大いに助ける。一般的なＮＦＭシステムの設計上の考慮すべき事項を、データ処理および幾つかのより具体的な設計概念と共に説明する。幾つかの特定のナノフォトニック装置製造シナリ
オは、ＮＦＭの幾つかの実施形態を説明に向けられる。ここで、ＮＦＰの根本原因分析の実施形態を示す。
【０００７】
走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）およびスキャトロメトリのような伝統的な限界寸法（ＣＤ）計測は、目標スループットを達成するのに問題がある。例えばＳＥＭでは、ＣＤ自体のオーダーの視野でＣＤを測定することしかできないため、１分あたり数平方ｃｍの装置エリアを特性評価することは不可能である。スキャトロメトリを用いて１ｃｍ２程度の大きさのエリアを特性評価することができるが、測定はすべてのエリアの単一の平均であり、これは小さな欠陥および微妙なエリア間のばらつきを広いエリアにわたって識別することが不可能であることを意味する。スキャトロメトリが画像化分光光度計の空間分解能と一致するためには、何百万もの小面積測定を次々に行う必要があり、これは実用的であるには長すぎる。さらに、ＣＤ計測は、Ｒ２Ｒナノフォトニクス製造に対応できない。
【０００８】
ナノ加工における最近の進歩は、ウエハスケールのロールツーロール（Ｒ２Ｒ）およびシートツーシート（Ｓ２Ｓ）製造ラインでナノフォトニック装置のホストを製造することを容易にしている。これらのナノフォトニック装置には、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の消費電力を最大２０％削減できるナノ加工偏光子（ＷＧＰ）［１、２、３、４］、フレキシブルタッチスクリーンおよびディスプレイ［５、６、７、８］を可能にする金属メッシュグリッド、ブラックシリコン［９］のような完全吸収体、ならびに超高解像度および／またはマイクロディスプレイおよびプリントまたは分光カメラセンサのカラーフィルタとして有用であり得る様々な金属および／または誘電体ナノ構造カラー［１０ー１９］が含まれる。
【０００９】
ナノ加工プロセスには、スロットダイコーティング、インクジェット、グラビアコーティング、ディップコーティング、およびナイフエッジコーティングが含まれる。真空ナノ加工プロセスには、スパッタリング、電子ビーム蒸着、斜めスパッタリング、斜め電子ビーム蒸着、熱蒸着、原子層蒸着、化学蒸着、およびプラズマ化学蒸着などの真空蒸着プロセスと、反応性イオンエッチング、誘導結合または容量結合プラズマ反応性イオンエッチング、およびイオンミリングなどのプラズマエッチングプロセスと、電子ビームリソグラフィ、Ｘ線リソグラフィおよびイオンビームリソグラフィなどの真空パターニングプロセスが含まれる。さらに、周囲ナノパターニングプロセスには、フォトリソグラフィ、インプリントリソグラフィ、等方性湿式エッチング技術、ならびに結晶エッチングおよび金属支援化学エッチングなどの異方性湿式エッチング技術が含まれる。
【００１０】
これらの製造ラインでは、品質管理を提供し、不良装置を識別し、欠陥の根本原因を特定して修正することができる歩留まり管理の手段を提供するための計測が必要になる。計測は製造ラインと歩調を合わせるために高スループットで特性評価をしなければならず、また小さな欠陥および微妙なエリア間のばらつきが首尾よく識別できるように、データは空間的に分解されなければならない。これから説明するように、ナノフォトニック装置の機能計測は、これら両方を同時に達成することができる。図３に示す従来のシステムが例として説明されている。図３Ｄにおいて、従来の分光測定は、図３Ｅの関連するＣＲに対して単一の光電子増倍管を使用する。図３Ｆの画像化分光測定は、図３Ｇに示される並列測定のためにカメラを使用する。本明細書で論じられるような図３Ｈの画像化分光測定は、図３ｉにおけるＣＲ計算のより高い分解能を示す。図３Ｈにおいて、ナノフォトニック装置（３８０）のサンプル面は、下からの、ナノフォトニック装置（３８０）を通してカメラ（３５０）に向けられた光を受ける。
【００１１】
ＳＥＭやＡＦＭのような限界寸法（ＣＤ）計測法であるナノ計測法への伝統的なアプローチは、ナノフォトニック装置製造ラインに追いつくために必要なスループットを達成するのに極端な問題を抱えている。例えばＳＥＭでは、ＣＤ自体のオーダーの視野でＣＤを
測定することしかできないため、大きなエリアを高いスループットで特性評価することはほぼ不可能である。スキャトロメトリはより大きなエリアを特性評価するために使用することができ、高い空間解像度を達成するために画像化技術を利用する可能性を有するが、測定は通常、順次測定される多数の個々の状態（異なる散乱角のような）でのデータの取得を必要とし、ＣＤの逆モデル計算またはルックアップテーブル検索が後に続く。これは本質的にスキャトロメトリのスループットを制限する。
【００１２】
限界寸法（ＣＤ）計測は、ハイスループットナノフォトニック装置製造への対応は困難である。幸いなことに、ＣＤ計測は装置の特性評価には必要ない。名前が意味するように装置の機能を測定する機能計測を代わりに使用することができ、この場合、はるかに高いスループットが可能である。機能計測は、チップの電気的試験の形で半導体産業で日常的に使用されている。電気的試験は、数秒で実行でき、これは数十億もの個々のトランジスタ、ビア、および相互接続からなるチップをすべて重要なＣＤで認定できる。チップが電気的試験に合格した場合、ＣＤを直接測定する必要なしに、ＣＤが仕様どおりであると仮定することができると主張することができる。現在、チップ製造ラインには何百もの個々の製造工程があるため、中間工程でのＣＤ計測は依然として必要であるが、ナノフォトニック装置製造では、完成した装置は、ほんのわずかな製造工程を必要とする（約５）。完成したナノフォトニック装置に対して、中間ＣＤ計測を行わずに機能計測を行うことが最も効率的である。
【００１３】
これらの製造ラインでは、品質管理を提供し、不良装置を識別し、欠陥の根本原因を特定して修正することができる歩留まり管理の手段を提供するための計測が必要になる。計測は製造ラインと歩調を合わせるために高スループットで特性評価をしなければならず、また小さな欠陥および微妙なエリア間のばらつきが首尾よく識別できるように、データは空間的に分解されなければならない。これから説明するように、ナノフォトニック装置の機能計測は、これら両方を同時に達成することができる。
【００１４】
本明細書に開示されるシステムおよび方法は、これらおよび他の必要性に対処する。
【発明の概要】
【００１５】
本開示による計測システムは、それぞれコンピュータプロセッサおよびコンピュータ化されたメモリで構成された少なくとも１つのコンピュータに接続されたサンプルカメラおよび基準カメラを含む。可変波長光源は、サンプルカメラによる画像化を受けるナノフォトニック装置と、基準照明パラメータをメモリに記録するための基準カメラによる画像化を受ける基準光源に関する。コンピュータ化されたメモリは、サンプルカメラおよび基準カメラからそれぞれの組の画像データを収集し、それぞれの組の画像データを比較することによってナノフォトニック装置の少なくとも１つのナノフォトニック特性を識別するコンピュータ可読ソフトウェアコマンドを格納する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本明細書に組み込まれてその一部を構成する添付の図面は、以下に記載される幾つかの態様を例示する。
【図１Ａ】透過測定および反射測定のためのシステムアーキテクチャの概略図である。
【図１Ｂ】透過測定および反射測定のためのシステムアーキテクチャの概略図である。
【図２】透過測定および反射測定のための一般的なシステムアーキテクチャの概略図である。
【図３Ａ】本開示で論じるガラス基板上のワイヤグリッド偏光子（ＷＧＰ）の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。
【図３Ｂ】本開示で論じるガラス基板上のワイヤグリッド偏光子（ＷＧＰ）の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。
【図３Ｃ】本明細書に記載されているように、ワイヤグリッド偏光子の光学機能の概略図である。
【図３Ｄ】本明細書に記載されているように、従来の分光測定ツールおよび対応するコントラスト比プロットの対応する図である。
【図３Ｅ】本明細書に記載されているように、従来の分光測定ツールおよび対応するコントラスト比プロットの対応する図である。
【図３Ｆ】本明細書に記載されているように、画像化分光測定ツールおよび対応するカメラベースのコントラスト比の画像化の対応する図である。
【図３Ｇ】本明細書に記載されているように、画像化分光測定ツールおよび対応するカメラベースのコントラスト比の画像化の対応する図である。
【図３Ｈ】本明細書に記載されているように、画像化分光測定ツールおよび対応するメガピクセル（高解像度）カメラベースのコントラスト比の画像化の対応する図である。
【図３Ｉ】本明細書に記載されているように、画像化分光測定ツールおよび対応するメガピクセル（高解像度）カメラベースのコントラスト比の画像化の対応する図である。
【図４】本明細書に記載されているように、図３Ｈの分光測定を使用し、対応するナノフォトニック装置内の欠陥を識別する、所与の波長におけるコントラスト比の例示的な画像である。
【図５Ａ】本明細書に開示されているシステムおよび方法によるナノフォトニック装置内の欠陥を識別するコンピュータ化された方法のフローチャートである。
【図５Ｂ】本明細書に開示されているシステムおよび方法によるナノフォトニック装置に向けられたサンプルビーム光の平均コントラスト比対波長のプロット例である。
【図５Ｃ】図５Ａの方法を実施するために使用される照明アセンブリの例示的な概略図である。
【図６Ａ】画像化の対象となる移動サンプルを説明するための本開示による計測アーキテクチャを示す概略図である。
【図６Ｂ】ラインスクリーンカメラを適切な位置に設置することによって、画像化の対象となる移動サンプルを説明するための本開示による計測アーキテクチャを示す概略図である。
【図６Ｃ】本明細書に記載されているように、移動サンプルを説明するためのそれぞれの透過計測および反射計測アーキテクチャの概略図である。
【図７】本明細書に記載のワイヤグリッド偏光子をコントラスト比および透過強度分析にかけるための計測アーキテクチャの概略図である。
【図８】本明細書に記載のワイヤグリッド偏光子をコントラスト比および透過強度分析にかけるための計測アーキテクチャの概略図である。
【図９】本明細書に記載されるように、ワイヤグリッド偏光子をｐ偏光についてのコントラスト比および透過強度分析にかけるための計測アーキテクチャおよび露光時間制約の概略図である。
【図１０】本明細書に記載されるように、ワイヤグリッド偏光子をｓ偏光の関数としてコントラスト比および透過強度分析にかけるための計測アーキテクチャおよび露光時間制約の概略図である。
【図１１Ａ−Ｂ】本明細書に記載されるように、ワイヤグリッド偏光子をｓ偏光の関数としてコントラスト比および透過強度分析にかけるための計測アーキテクチャ、露光時間制約、および偏光状態の変化によって引き起こされる遷移遅延の概略図である。
【図１１Ｃ】図７〜図１１Ｂに示され、それぞれＴｐおよびＴｓ同時分析のために並列偏光アーキテクチャで構成された計測システムの概略図である。
【図１２】図６〜図１１に示される計測の対象となる図４のナノフォトニック装置上に示される欠陥の注釈付き画像である。
【図１３】閾値がノイズを低減し、図６〜図１１に記載の計測を受ける図４のナノフォトニック装置に存在する欠陥を強調する図１２の画像の図である。
【図１４】４つの広範なカテゴリの欠陥の画像である。（ｉ）左上隅に円形の除外区域を生じる粒子、（ｉｉ）濃淡が異なる水平方向の縞に見られるノズルからノズルへの滴体積の変動、（ｉｉｉ）青色の垂直ラインに見られるインクジェットプリントヘッドの不発、およびｉｖ）テンプレートとウエハとの強い接触のために中央の青い環状リングに見られるＲＬＴ変動を引き起こす準最適インプリント力レシピ。
【図１５Ａ】粒子欠陥の画像である。
【図１５Ｂ】粒子欠陥の画像である。左の図に示すように、粒子によって、パターン化されたフィーチャがない可能性がある円形の除外区域が発生している。右の図は、そのような欠陥を引き起こす可能性がある典型的な粒子の拡大画像を示している。
【図１６−１】シリコンナノワイヤ（ＳｉＮＷ）アレイサンプルの一組のＲＧＢ（赤、緑、青）画像と、それらの対応するＳＥＭおよび反射スペクトルである。
【図１６−２】シリコンナノワイヤ（ＳｉＮＷ）アレイサンプルの一組のＲＧＢ（赤、緑、青）画像と、それらの対応するＳＥＭおよび反射スペクトルである。
【図１６−３】シリコンナノワイヤ（ＳｉＮＷ）アレイサンプルの一組のＲＧＢ（赤、緑、青）画像と、それらの対応するＳＥＭおよび反射スペクトルである。
【図１７】本明細書に記載されるように、コントラスト比および透過強度を計算するための画像データを提供するように構成されたロールツーロール製造アセンブリのための例示的計測アーキテクチャの概略図である。
【図１８】本発明のナノフォトニック装置に関する一組の光反射率データを提供するのに十分な、ウエハスケールの垂直シリコンナノワイヤアレイのための例示的な計測アーキテクチャの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
ここで実施形態を詳細に参照するが、その例は図面および実施例に示されている。しかしながら、本開示は多くの異なる形態で具体化され、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈されるべきではない。
【００１８】
他に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術的および科学的用語は、本開示が属する技術分野の当業者に一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書で使用される「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語およびその変形は、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語およびその変形と同義的に使用されており、排他的でなく非限定的な用語である。本明細書では「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語を使用して様々な実施形態を説明したが、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」の代わりに「本質的に成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」および「成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」という用語を使用してより具体的な実施形態を提供することができ、かつ開示されている。本開示および添付の特許請求の範囲で使用されるように、単数形「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」は、文脈が明らかにそうでないことを指示しない限り、複数の指示対象を含む。
【００１９】
以下の定義は、本明細書で使用される用語を助けるために提供されており、決して本開示を限定するものではない。定義は、当面の用語のそれぞれの解釈の例としてのみ役立つ。
【００２０】
ナノフォトニック機能計測（ＮＦＭ）−我々がナノフォトニック機能計測（ＮＦＭ）と呼ぶナノフォトニック装置のための機能計測。ＮＦＭは、状態の関数として、また場合によっては既知の状態の基準として、光を透過、反射、回折、偏光、または散乱させるナノフォトニック装置の画像を記録し、次いでこれらの画像を処理して状態の関数としてナノフォトニック特性を計算する。
【００２１】
ナノフォトニック装置−それが相互作用する光の波長程度の最小フィーチャサイズを有し、前記フィーチャの形状特性または材料特性は、出力として特定のナノフォトニック特性を提供するように設計されている。
【００２２】
基準−１つまたは複数のナノフォトニック特性の実質的に既知の値を有するアーチファクトであり、その画像が、ナノフォトニック装置のナノフォトニック特性を計算するための画像処理における標準として時々使用される。基準の例には、高反射ミラーおよび空気（完全な透過率を近似するために透過率測定でしばしば使用される）が含まれる。
【００２３】
強度−測定中にカメラセンサによって検出された平均光束に比例する量。Ｉと省略されている（特に表１）。強度の計算方法の詳細な数学的説明は、「画像処理」というタイトルのセクションにある。
【００２４】
ナノフォトニック特性−ナノフォトニック装置の特性であり、ナノフォトニック装置が光と相互作用する際にどのように影響を与えるかを説明する量である。表Ａにリストされている以下の項目が含まれる。
表Ａ．ナノフォトニック特性およびその定量的定義
2022000652.tif 000003
＊｛１｝はＩｎｔｅｎｓｉｔｙの略語である。強度の定義を参照。
＊＊ｓａｍｐｌｅはサンプルビームを表す添え字であり、ｒｅｆｅｒｅｎｃｅは基準ビームを表す添え字である。
＊＊＊ここでのサンプル強度の偏光状態は基準の偏光状態とは異なる。
＊＊＊＊ＣＲはｐ偏光された光およびｓ偏光された光の透過率から計算することもできる。
【００２５】
状態−ナノフォトニック装置と相互作用している光、またはカメラセンサによって検出されている光を表すもの。次のもので構成されている。
１．ナノフォトニック装置を照射する光のスペクトル成分
２．ナノフォトニック装置を照射する光の偏光成分
３．ナノフォトニック装置を照射する光がナノフォトニック装置の表面で作る入射角
４．カメラの視野角
５．カメラの受光角範囲
６．カメラセンサを照射する光のスペクトル成分
７．カメラセンサを照射する光の偏光成分。
【００２６】
光−紫外線、可視光線、近赤外線、赤外線などを含むがこれらに限定されない電磁放射。
【００２７】
光源−光を生成するもの。
【００２８】
光学部品−光を屈折させるもの（レンズなど）、光を反射させるもの（ミラーなど）、光を回折させるもの（回折格子など）、光を散乱させるもの（ディフューザなど）、および／または光のスペクトル成分や偏光成分を変調するもの。光の状態を制御するために使用することができる。
【００２９】
カメラセンサ−光を感知する光検出器のアレイ。カメラセンサは、エリアセンサまたはライン走査センサのいずれでもよい。カメラセンサの幾つかの例としては、モノクロカメラ、カラーカメラ、ＲＧＢカメラ、３チップカラーカメラ、マルチスペクトルカメラ、ハイパースペクトルカメラ、電子増倍型電荷結合素子（ＥＭＣＣＤ）カメラ、インテンシファイア電荷結合素子（ＩＣＣＤ）カメラ、電子増倍型インテンシファイア電荷結合素子カメラ（ｅｍＩＣＣＤ）、アバランシェフォトダイオードアレイ、時間遅延積分（ＴＤＩ）ライン走査カメラ、バイリニア式カラーライン走査カメラ、トライリニア式カラーライン走査カメラ、クワッドリニア式カラーライン走査カメラが含まれる。
【００３０】
欠陥−前記ナノフォトニック装置の意図された設計とは著しく異なり、前記ナノフォトニック装置のナノフォトニック特性に差を生じさせるもの。
欠陥検出−未定義の欠陥の存在を検知すること。
【００３１】
欠陥識別−検出された特定の種類の欠陥を知ること。
【００３２】
根本原因−基準製造プロセスからの逸脱。
【００３３】
対象空間ピクセルサイズ−（ナノフォトニック装置上の）対象空間にマッピングされた画像内のピクセルサイズ。
【００３４】
視野（ＦＯＶ）−カメラレンズとカメラセンサが達成する視野。言い換えれば、対象空間にマッピングされたカメラセンサによって記録された画像のサイズ。
【００３５】
製造スループット−ウエハスケール製造の場合は面積（ｍ２／秒）、またはＲ２Ｒ製造の場合は直線（ｍ／秒）のいずれかである製造ラインのスループット。Ｓ２Ｓ製造は、面積スループット下または直線スループット下の両方で動作し得る。
【００３６】
許容特性評価時間−ロールの各ウエハ、シート、またはラインセグメントに対してＮＦＭが特性評価を実行しなければならない時間。
【００３７】
システム特性評価時間−ロールの各ウエハ、シート、またはラインセグメントに対してＮＦＭが実際に特性評価を行うのにかかる時間。
【００３８】
ナノ加工偏光子−幅がナノスケールで長さがマクロスケールの金属線に基づく偏光子。
【００３９】
金属メッシュグリッド−ナノスケールの金属線のグリッドに基づく透明導電面
【００４０】
反射防止体−ナノ構造が存在するために反射防止性であるナノフォトニック装置
【００４１】
完全吸収体−任意の特定の１つまたは複数の範囲のスペクトル帯域にわたって高い吸収を示すナノフォトニック装置
【００４２】
完全反射体−任意の特定の１つまたは複数の範囲のスペクトル帯域にわたって高い反射を示すナノフォトニック装置
【００４３】
ナノ構造カラー−ナノ構造の存在により生じるカラーを有するナノフォトニック装置。
【００４４】
［システムおよび方法］
ウエハスケールおよびロールツーロール（Ｒ２Ｒ）の両方で様々なナノフォトニック装置を製造するための製造ラインが作成されている。高空間解像度および高スループットの両方であるこれらの製造ラインには、小さな欠陥やわずかなエリア間のばらつきを捉える装置で、リアルタイムの特性評価を行うことができるように、計測が必要である。限界寸法（ＣＤ）計測は、高スループットナノフォトニクス製造のための優良な候補であるにはスループットがかなり低すぎることが示されている。その代わりに、機能計測、この場合には画像化分光測定は、高解像度および高スループットの両方であるので、高スループットナノフォトニクス製造にとって理想的な計測である。高スループットのための画像化分光光度計システムの構成は、それぞれ独自の計測ニーズを有する様々な特定の種類のナノフォトニック装置製造シナリオについて詳細に論じられる。これらのシステムによって提供される高解像度のスペクトル画像は、欠陥の検出や歩留まり管理を支援する根本原因の分析に利用できる豊富なデータを提供する。
【００４５】
機能計測（文字通り装置の機能、この場合は光学機能を測定する）を代わりに使用することができ、はるかに高いスループットが可能である。機能計測は、チップの電気的試験の形で半導体産業で日常的に使用されている。電気的試験は、数秒で実行でき、これは数十億もの個々のトランジスタ、ビア、および相互接続からなるチップをすべて重要なＣＤで認定できる。チップが電気的試験に合格した場合、ＣＤを直接測定する必要なしに、ＣＤが仕様どおりであると仮定することができると主張することができる。現在、チップ製造ラインには何百もの個々の製造工程があるため、中間工程でのＣＤ計測は依然として必要であるが、ナノフォトニック製造では、完成した装置は、ほんのわずかな製造工程を必要とする（約５）。完成したナノフォトニック装置に対して、中間ＣＤ計測を行わずに機能計測を行うことが最も効率的である。ナノフォトニック装置の機能計測は、スペクトル画像化を介してそれらの光学機能を測定することによって行われる。スペクトル画像化を使用して、透過率および反射率などの光学機能は、複数のスペクトル帯域、偏光状態、照明角度、および／または光学機能マップと呼ばれる３次元データセットの集合を形成する視野角で、装置のエリア内の多くの点で測定することができる。簡単にするために、照明角および視野角はすべての場合において言及されているわけではないことに留意されたい。
【００４６】
［スループットに対する適切な種類のスペクトル画像化の選択］
スペクトル画像化［２０］を行うには多くの方法があり、適切な方法を選択することはスループットを最大限にするために極めて重要である。これらのシステムの幾つかを以下に説明する。名前は非常に似ているが、今日の業界ではそれらは異なるシステムアーキテクチャを指していることに注意されたい。
【００４７】
［従来の分光光度計［２１−２４］］
従来の分光光度計を使用して、サンプル上の点を連続して、一回に１つのスペクトル帯域で測定する。これらの機器は、単一の光電子増倍管センサを採用しているため、測定点とスペクトル帯域を連続して測定することに限定されている。それらは、２つの空間次元およびスペクトル次元で機器を走査することによってスペクトル画像化に適合させることができ、この方法は非常に低いスループットを有し、スペクトル画像化目的のためには意図されていない。
【００４８】
［従来のスペクトロメータ（ウィスクブルーム）］
従来のスペクトロメータはサンプル上の点を順次測定するが、１Ｄフォトダイオードアレイを使用してスペクトル全体を同時に集める。これらのシステムは、２つの空間次元で走査することによってスペクトル画像化に適合させることができる。これはウィスクブルーム法と呼ばれる。ウィスクブルームシステムは、従来の分光光度計よりはるかに高速であるが、それでも一般的には非常に低速である。
【００４９】
［画像化スペクトロメータ（プッシュブルーム）］
さらに速いのは、スペクトル画像化用に特に設計された画像化スペクトロメータである。これらのシステムは、１ラインの画像を２Ｄフォトダイオードセンサ上に分散させることができるという事実を利用して、スペクトル全体にわたるラインの同時画像化を可能にする。これはしばしば「プッシュブルーム」方法と呼ばれる。スペクトル画像を形成することができるように、対象を列方向に平行移動させる。プッシュブルームは、ウィスクブルームよりも数千倍も高速になる可能性があるが、依然として、イメージセンサには何千もの列があり、プッシュブルームはそれぞれを露光するために停止しなければならないことを考慮すると、まだ比較的遅い。
【００５０】
［画像化分光光度計］
理想的には、すべての行と列がすべてのスペクトル帯域で同時に捕捉される。残念ながら、各スペクトル帯域の別個の画像を生成するように２Ｄ画像を分散させる方法はない。最終的には、スペクトル画像装置はスペクトル次元または空間次元のいずれかで走査する必要がある。走査がスペクトル次元で行われた場合、走査の反復回数は通常かなり少ないため、スループットははるかに向上し、対処する必要があるピクセル列は通常何千もあるが、通常は数百スペクトル帯域しかなく、ほんの一握りしかない場合もある。それにもかかわらず、プッシュブルームシステムは、広帯域光で照射されているサンプルを処理しなければならないため（地表、星体など）他の用途でよく利用され、これは分散がサンプル照射の後に起きなければならないことを意味し、これにより走査は空間次元で行わなければならない。幸いなことに、ナノフォトニクス計測では、サンプルを照射する「負担」がシステムにあり、サンプルを照射する前に分散を実行して、走査をスペクトル次元に移動させることができる。この状況は、サンプルを狭いスペクトル帯域幅の光で照射する従来の分光光度計に似ている。従って、その画像化相当物は画像化分光光度計と呼ばれる。
【００５１】
［画像化分光光度計のスループットに影響する因子］
画像化分光測定は、他のスペクトル画像化方法と比較して優れたスループットを有するが、依然としてそれ自体のスループットを最大化する必要がある。これは、そのスループットを制御する主な要因を理解することから始まる。
【００５２】
カメラに必要な露光時間、必要なスペクトル帯域の数、必要な偏光状態の数、およびカメラの視野（ＦＯＶ）が、スループットに影響する主な要因である。最大エリアが一回の露光で特性評価されるように、必要な空間分解能を維持しながら、ＦＯＶを可能な限り大きくするべきである。十分な装置エリアを特性評価するにはＦＯＶが小さすぎる場合、ＦＯＶを全装置エリアにわたって走査することができるか、または複数のカメラを使用して複数のＦＯＶを同時に追跡することができる。測定する必要があるスペクトル帯域の数と偏光状態は、装置の特性評価要件によって決まる。各スペクトル帯域および偏光状態は自身のカメラ露光を必要とするので、スループットは全偏光状態数×スペクトル帯域数の係数で減少する。スペクトル帯域と偏光状態との間の移動にも時間がかかるため、スループットがさらに低下する。露光時間は、照射されたサンプルからカメラが適切な信号ノイズ比（Ｓ／Ｎ）の信号を取得するのにかかる時間によって決まる。露光時間はできる限り短く保たれているが、ＷＧＰで見られるような弱い信号は長い露光時間を要求する。ノイズを測定値に加え、Ｓ／Ｎに悪影響を与えることを犠牲にして、必要な露光時間を短縮するためにカメラのゲインを上げることができる。このため、スループット要件を満たす最小量のゲインと最長露光時間を使用することを推奨する。最大許容露光時間は製造スループットに応じて計算することができる。これは、以下の２つの装置製造シナリオについて示されている（「特定のナノフォトニック装置製造シナリオに対する画像化分光測定の使用例」というタイトルのセクション）。
【００５３】
［一般化ナノフォトニック装置の特性評価］
各ナノフォトニック装置には、装置の性能を評価するために測定しなければならない光学機能がある。一般に、光学機能は、透過率と反射率の２つのカテゴリのいずれかに分類される。各光学機能は、サンプルと相互作用した光の測定（サンプル測定）と、サンプルと相互作用する前の光の測定（基準測定）とを必要とする。光学機能の値を決定するのは、サンプル／基準の比率である。光学機能は、様々な異なるスペクトル帯域、偏光、照明角、および視野角で測定できる。特性評価に必要な最小数のスペクトル帯域および偏光状態を使用する必要がある。
【００５４】
［ＮＦＭシステム測定プロセス］
以下のリストは、ＮＦＭシステムによって実行される測定について説明している。
１．１つまたは複数の光源は光を作り出す。
２．光源からの光は、光学部品によって案内または変調されてもされなくてもよい（この時点では、光源からの光を集束または平行化するためにレンズが使用されることが多い）。
３．光は次にナノフォトニック装置および／または基準と相互作用する。
４．ナノフォトニック装置または基準と相互作用した後の光は、光学部品によって案内または変調されてもされなくてもよい。（通常、この時点でレンズが光をカメラのセンサに集束させる）。
５．次に露光時間中にカメラセンサが光を検出する。
６．カメラセンサの読み取り値がコンピュータに画像として読み出される。
７．画像は強度を計算するために処理される（画像処理というタイトルのセクションを参照）。
８．強度はナノフォトニック特性を計算するのに使用されている。
【００５５】
［画像処理］
カメラ取得からの画像は、ナノフォトニック特性を計算するために使用できるように、それらを強度画像に変えるために何らかの処理を受ける必要がある。これを行わなければならない理由が幾つかある。一つには、カメラセンサのダイナミックレンジが比較的小さくなり得る。広範囲の光量を測定するためには、減光（ＮＤ）フィルタ、絞り、ならびにカメラの露光時間およびゲイン設定を組み合わせて使用する。基準測定のような非常に明
るい測定では、カメラの使用可能な露光時間の範囲内の露光時間を使用できるように、ビームを減衰させるためにＮＤフィルタおよび／または絞りが必要である。他方、非常に暗い測定は、非常に暗い可能性があり、カメラは長時間の露光および／または高ゲインを使用することによって画像を取得するだけでよく、したがってＮＤフィルタは必要ではない。ゲイン、露光時間、ＮＤフィルタまたは絞りの存在の違いは、強度の計算において考慮する必要がある。また、カメラのリードノイズおよびダークノイズも考慮する必要がある。画像は次の式に見られる操作を受けて、強度の画像を生成する。
2022000652.tif 000004
【００５６】
ここで、
Ｉ
強度
ＤＮ
デジタル数値（画像内のピクセル値）を表す
Ｎｏｉｓｅｒｅａｄ
カメラのリードノイズ
Ｎｏｉｓｅｄａｒｋ
カメラのダークノイズ
ゲイン
カメラゲイン
ｔｅｘｐ
カメラ露光時間
ＴＮＤ
ＮＤフィルタの透過率
ＴＩｒｉｓ
絞りの透過率
【００５７】
次いで、この強度値の画像を他の強度値の画像と直接比較することができ、定義セクションの表１に列挙されているもののようなナノフォトニック特性を計算するために使用することができる。
【００５８】
［アーキテクチャに関する総論］
すべてのシステムに同じ基本部品である、可変波長光源、基準偏光子、ビームスプリッタ、ビーム光学系および２つ以上のカメラが含まれる。可変波長光源は、しばしば回折格子モノクロメータを使用することによって、選択されたスペクトル帯域内に光線を生成する。ビームは円形にされ、レンズによって平行化され、基準偏光子（任意）によって偏光され、次にビームを基準ビームとサンプルビームに分割するビームスプリッタを通過する
。基準ビームはカメラによって画像化される。サンプルビームは、異なる視野でサンプルを照射する複数のサンプルビームに分割することができ、次いでカメラによって画像化される。透過率測定および反射率測定の両方の一般的なシステムレイアウトを図１Ａおよび図２に示す。
ＮＦＭシステムは、光源、光学部品、カメラセンサで構成されている。
【００５９】
［光源］
１つまたは複数の光源が、ナノフォトニック装置を照射する光を生成するために使用される。光源は、適切なスペクトル特性、強度、およびフォームファクタを持つように選択する必要がある。与えられた状況に対して何が最も理にかなっているかに応じて、任意の数の異なる種類の光源を使用することができる。光源の幾つかの例には、白熱光源、ハロゲンランプ、アークランプ、蛍光灯、ＬＥＤ（発光ダイオード）、白色ＬＥＤ、ＬＥＤアレイ、ＯＬＥＤ（有機ＬＥＤ）、可変波長光源、レーザ、可変波長レーザ、スーパーコンティニュームレーザが含まれる。
【００６０】
［光学部品］
ほとんどのシステムには、光源からサンプル、およびカメラへと進むときに光を導き、変調するための光学部品がある。レンズ、偏光子、ビームスプリッタ、ミラー、半透明ミラー、集束ミラー、回折格子、カラーフィルタ、絞り、アパーチャ、またはスリットを含む様々な光学部品を使用して、特定の結果を得ることができる。
【００６１】
［カメラセンサ］
アレイ検出器であるカメラセンサは、空間的に分解された測定値の迅速な同時取得を可能にするので、非アレイ検出器とは対照的に使用される。欠陥を検出できるだけでなく、その空間的特徴の観点からも識別できるように、特性評価を空間的に分解することが重要である。これにより、様々な種類の欠陥（円形、直線、周期的など）を区別することができ、欠陥の発生場所に関する洞察が得られる（根本原因分析）。ほとんどの古典的な分光光度計システムは、空間的に分解されない検出器を使用している［２１、２２、２３、２４］。
【００６２】
図１Ａは、透過、垂直入射反射測定、および角度付き反射測定の両方に対するＮＦＭシステムの簡単な設計を示す。示されているシステムは、今述べた３つの部品を含む。これらのシステムは単一ビームアーキテクチャで示されており、後でデュアルビームアーキテクチャを使用することの利点について説明することに注意されたい。システムが状態を定義する能力は、異なるカラーおよび入射角を有するビームと、異なる視野角を有するカメラとを示すことによって、様々な例において部分的に示される。レンズやビームスプリッタなどの様々な光学部品を使用して、各設定を可能にする。この図は、利用可能なすべての様々な状態および光学部品を網羅的に示しているわけではないことに留意されたい。例えば、ビームの偏光成分は図１Ａには示されていない。カメラセンサとカメラレンズの組み合わせは、しばしば単にカメラと呼ばれる。これは図１Ａに示されており、この文書全体を通して、カメラという用語をこのサブシステムを識別するために使用することがある。
【００６３】
［システム設計］
ＮＦＭシステムを設計する場合、１つの目的は、システムが、対象となるナノフォトニック装置上で一般検査、欠陥検出、および欠陥識別を実行できることを確実にすることである。ここで幾つかの主な考慮事項がある。
１．必要な空間分解能
２．測定が必要とされる必要なナノフォトニック特性
３．生産媒体のフォームファクタおよび製造運動の種類（連続ロール、停止／開始）
４．製造ラインの面積スループットまたは直線スループット
【００６４】
［必要な空間分解能］
必要な空間分解能は最も基本的な考慮事項である。測定する必要がある最小対象空間ピクセルサイズを決定しなければならず、カメラの空間分解能はこれに適切に適合する必要がある。最小対象空間ピクセルサイズは、ナノフォトニック装置内の所望の欠陥を検出するのに必要とされる必要な空間分解能によって決定される。これは、システムが設計されているナノフォトニック装置に欠陥性がどのように現れるかについての知識に由来する。例えば、ＮＦＰおよびＭＭＧはディスプレイでの使用を目的としている可能性があるため、最小対象空間のピクセルサイズをディスプレイのピクセルサイズのオーダーのものに設定して、個々のディスプレイピクセルに対応するすべてのエリアが確実に仕様を満たすようにする。個々の欠陥は実際にはＮＦＭの空間分解能よりはるかに小さい場合もあるが、それらの集合的効果は、その欠陥が位置するピクセル内のナノフォトニック特性の差としてＮＦＭによって測定される。センサのフル解像度を利用できるように、カメラレンズの解像能力および画像化特性を考慮する必要がある。一般に、最大のＦＯＶで所望の最小対象空間ピクセルサイズを達成することができるカメラレンズを選択すべきである。
【００６５】
［測定が必要なナノフォトニック特性］
測定する必要があるナノフォトニック特性の種類を考慮する必要がある。これは、反射率および／または透過率のいずれかを測定する能力などのシステム測定アーキテクチャ、ならびに照明の偏光／スペクトル成分、検出器のスペクトル選択性、照明の角度、視野角などのシステム特性を決定する。例えば、ＮＦＰは、以下の１．コントラスト比、および２．ｐ偏光された光の透過率の２つのナノフォトニック特性によって特徴付けられ得る。これは、１．ｐ偏光された光を透過するＷＧＰ、２．ｓ偏光された光を透過するＷＧＰ、３．それらの基準画像、の画像に関係する。このシステムは、透過モードで設定する必要があり、ＷＧＰを照射する光を偏光する機能が必要になる。
【００６６】
［デュアルビームアーキテクチャ］
デュアルビームアーキテクチャを使用する必要がある。デュアルビームシステムでは、基準およびサンプル測定が同時に行われ（図１Ｂに示す）、これによりビーム強度の変動による測定ノイズが除去される。対照的に、シングルビームシステムではサンプルおよび基準測定を連続して取得する必要があり、これらの変動に対する脆弱性が生じる。基準ビームの光学系は、サンプルビームで使用される光路長を複製すべきであるが、この場合の物体平面が、ビームスプリッタ中心から装置表面と同じ距離である仮想平面（図１Ｂの点線で示される）であることを除く。これは、基準ビーム経路内の各カメラピクセルが、サンプルビーム経路内の同じピクセルに対応するビームのその部分を見ていることを保証する。３つすべての次元における基準カメラとサンプルカメラとの相対的な位置合わせは重要であり、それによりピクセルは互いによく相関する。
【００６７】
２つのカメラ（１１０Ａ、１１０Ｂ）のデュアルビームアーキテクチャもまた、システムの特性評価時間を短縮するために使用できる。デュアルビームシステムでは、基準測定とサンプル測定が同時に行われ（図１Ｂに示す）、これにより、測定を連続して行うことに伴う追加の時間がなくなり、２つの測定間で発生するビーム強度の変動による測定の不正確さもなくなる。デュアルビームシステムでは、ビームスプリッタ（１７５）を用いて、光源から来る光を２つの異なるビーム、すなわちサンプルビームと基準ビームとに分割する。サンプルビームはナノフォトニック装置を通過し、基準ビームはそれを基準として測定するカメラに進む。基準ビームの光学系は、サンプルビームで使用される光路長を複製すべきであるが、この場合は基準物体平面である物体平面は、仮想平面（図１Ｂの点線で示される）、またはビームスプリッタの中心から装置表面と同じ距離である基準物体（ミラーのように）であり、基準カメラは、サンプル平面からのサンプルカメラの距離と、
基準物体平面から同じ距離であるべきである。これは、基準ビーム経路内の各カメラピクセルが、サンプルビーム経路内の同じピクセルに対応するビームのその部分を見ていることを保証する。これは、ナノフォトニック特性の適切な画像計算を確実にする。図１Ｂは、透過型ＮＦＭシステムと垂直入射反射型ＮＦＭシステムの両方に対するデュアルビームアーキテクチャを示す。
【００６８】
［ビニング］
ビニングは、ＮＦＭシステムのスループットを向上させるために使用することができる。ビニングは、カメラセンサ内の複数のピクセルを１つにまとめてグループ化することによって行われるダウンサンプリング画像解像度を表すために使用される用語である。これは空間分解能を低下させるが、より速いカメラ読み出し速度を可能にする。これは欠陥検出に適していることが証明される場合があるが、空間的特徴の欠如は欠陥を識別し、それを根本原因に結び付ける能力を減らす場合もある。
【００６９】
［マルチシステムアーキテクチャ］
可能であれば、測定が必要な光学機能ごとに１つのシステム全体（光源およびカメラ）を使用するのが最も効率的である。これにより、複数の光学機能を連続的にではなく同時に測定することが可能になる。それはまた、偏光状態またはスペクトル帯域を変更するために部品を移動させるのに費やす時間、およびそのようにすることによって生じるアライメントエラーを排除する。例えば、ＷＧＰは２つの異なる偏光状態での特性評価を必要とする。スループットを最大にするために、各偏光状態に対して１つのシステムを使用する必要がある。加えて、十分に少ない数の検査するスペクトル帯域がある場合、異なるスペクトル帯域に対して別個のシステムを使用するのに有用であり得る。複数のモノクロメータ射出スリットを使用して、同じ光源から複数のスペクトル帯域を抽出することが可能である。
【００７０】
［連続回転回折格子］
従来の分光光度計では、回転−停止−回転−停止方式で、モノクロメータ内の回折格子を回転させることが一般的である。異なる方向の回転に費やされる時間は通常約０．１秒かかり、測定するスペクトル帯域が多数ある場合、これはスループットに大きな影響を与える可能性がある。特にスペクトルの広い連続部分を高いスペクトル分解能で走査する必要がある場合は、回折格子を連続的に回転させ、スペクトル帯域をカメラのフレームレートでウィンドウ表示することを推奨する。これにより、式１においてｔｇｒａｔはゼロに等しくなる。これを機能させるには、モノクロメータのスリットサイズを所望のスペクトル帯域より小さくする必要がある。少量の分離されたスペクトル帯域を測定する必要がある場合には、従来の回転−停止−回転−停止が依然として有用である。
【００７１】
［連続回転回折格子］
可変波長光源では、モノクロメータ内の回折格子を回転−停止−回転方式で回転させることが一般的である。異なる方向間の回転に費やされる時間はかなりの時間がかかる可能性があり、測定するスペクトル帯域が多数ある場合、これはスループットに大きな影響を与える可能性がある。マルチスペクトルやハイパースペクトルの状況では、回折格子を連続的に回転させ、カメラの露光窓を介してスペクトル帯域の幅を定義することは、システムのスループットのために有益である。この設定における格子運動は連続的であるので、異なるスペクトル帯域間を移動するのに時間を費やすことはない。少量の分離されたスペクトル帯域を測定する必要がある場合には、従来の回転−停止−回転−停止方式が依然として有用である。
【００７２】
［透過型アーキテクチャ対反射型アーキテクチャ］
装置は通常、透過率または反射率のいずれかの測定によって特性評価される。透過シス
テムおよび反射システムの両方のそれぞれのアーキテクチャを図１Ａに示す。主な違いは、透過システムではビームスプリッタを透過するビームの一部がサンプルビームとして使用され、一方反射システムでは反射ビームがサンプルビームとして使用されることである。反射の場合、サンプルから反射する垂直入射光を測定するために、ビームスプリッタをこのように使用する必要がある。元のビーム強度の大部分がサンプルビーム内に残るように、９０／１０ビームスプリッタ（またはそれ以上）を透過の場合に使用することを推奨する。サンプルビームが２回通過するため、反射の場合に最適なオプションは５０／５０スプリッタである。
【００７３】
［複数の視野が必要な場合］
多くの場合、１つのカメラのＦＯＶが小さすぎて、適切な量の全装置エリアをカバーできない。この場合、複数の視野を個別に特性評価する必要がある。カメラとビームを一緒にサンプルの他のエリアに移動（走査）することも、複数のカメラとビームを同時に使用（並列化）することもできる。カメラ／ビームを移動する時間を増やす必要がないため、可能な限り並列化を推奨する。これを行うためには、サンプルの複数の領域を照射することができるように、ビームを複数の方向に分割しなければならない。これにより、分割数の係数で各ビームの強度が減少し、各カメラの露光は同じ係数で増加する。走査は、連続露光よりも露光時間を累積するので、総露光時間において同じ増加を必要とするが、さらにカメラ／ビーム移動のための時間を増加させる。
【００７４】
［製造装置のフォームファクタおよび種類］
生産媒体を考慮する必要がある。一般に、生産媒体には３つの種類、１．ウエハスケール、２．ロールツーロール（Ｒ２Ｒ）、および３．シートツーシート（Ｓ２Ｓ）処理があり、ナノフォトニック装置の製造に使用される。ウエハスケールは、ナノフォトニック装置を個別のウエハ上に製造することを含み、ナノフォトニック装置は通常、製造ラインを移動するにつれて開始および停止する。Ｒ２Ｒ製造は、ナノフォトニック装置を連続材料ロール上で製造することを含み、連続材料ロール（通常はプラスチック）は、多くの場合運動を止めない直線運動で製造ラインに沿って平行移動する。Ｓ２Ｓ製造は、個々のパターニング工程中に連続的に移動し得るがシート間の移動を停止させる可能性がある個別の材料シート上で製造が行われる、以前の製造媒体の両方の要素を有する。システム部品は、これらの様々なフォームファクタを考慮して選択する必要がある。例えば、ウエハは通常製造工程間での移動を停止し、１つのカメラが１つのフレーム内でウエハ全体を画像化することができるので、ウエハスケール製造はエリア捕捉カメラに適している。他方、Ｒ２Ｒ製造およびＳ２Ｓ製造では、装置は常に直線運動で動いている可能性があり、その場合ライン走査カメラは、直線的に平行移動する対象物の画像を撮影するのによく適しているので、おそらくより有用である。しかしながら、Ｒ２Ｒにエリア捕捉カメラを使用し、ウエハスケールにライン走査カメラを使用することは可能であり、ある場合にはより適切であり得る。
【００７５】
［製造スループット］
製造スループットもまた、面積であれ直線であれ、考慮しなければならない。製造シナリオにもよるが、製造ラインの速度で全装置エリアの１００％も検査する必要がある場合がある。他方、より少ない装置エリアをサンプリングすることが適切であり得る。いずれにせよ、各製造ラインは計測から一定のスループットを要求する。計測はこのスループットを満たす必要があり、そうでない場合、製造ラインの妨げになる。
製造スループット（式ではＴｈｒｕｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇとして示されている）を使用して、許容できる特性評価時間（式ではｔｃｈａｒ，ａｌｌｏｗとして示されている）を決定できる。これは、以下の２つの実施形態について示される。
【００７６】
［ウエハスケールのインライン特性評価］
2022000652.tif 000005
【００７７】
［Ｒ２Ｒのインライン特性評価］
2022000652.tif 000006
【００７８】
ここで、ｈｌｉｎｅは、対象空間ピクセルサイズで定義されたラインの高さである。計測がロールの別のストリップを検査できるように、Ｒ２Ｒのインライン特性評価のためにロールを後方に移動させることはできないことに留意されたい。従って、ロールの全幅を、ロールが通過するにつれて同時に検査する必要があってもよい。システムによって達成される特性評価時間であるシステム特性評価時間（式ではｔｃｈａｒ，ｓｙｓｔｅｍとして示されている）は、許容できる特性評価時間以下でなければならない。システムの特性評価時間は、式１３で表される様々な計数で構成されている。
2022000652.tif 000007
【００７９】
ここで、
2022000652.tif 000008
検査が必要な各ＦＯＶに対して１つのシステム全体を実施することで、
2022000652.tif 000009
を完全に排除できる。例えば、１つのカメラをロールの幅に沿って異なる点に移動させる代わりに、回転するときロール全体を検査するために、複数のライン走査カメラをＲ２Ｒラインの幅に沿って配置することができる。同様に、特性評価する必要がある状態ごとに１つのシステム全体を実施することによって、
2022000652.tif 000010
もまた排除できる。
【００８０】
［ウエハスケール対ロールツーロール（Ｒ２Ｒ）アーキテクチャ］
［ウエハスケール］
ウエハスケール計測のための光学機能マップを得ることは一般に簡単である。装置の視野は、特定のスペクトル帯域および偏光状態のビームによって照射され、カメラで画像化される。複数の視野が必要である場合、システムはウエハ上を走査するか、または並列化することができる。
【００８１】
［Ｒ２Ｒ］
［Ｒ２Ｒ上のナノ加工偏光子］
幾つかの種類のナノ加工偏光子（ＮＦＰ）があり得る。例えば、ワイヤグリッド偏光子（ＷＧＰ）およびメタマテリアル偏光子1は、２種類のＮＦＰである。ＷＧＰは、本明細
書で詳細に説明される例示的なＮＦＰである。
【００８２】
ＮＦＰは、現在液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に使用されている有機背面フィルム偏光子と競合することを目的としている。背面偏光フィルムの目的は、ｐ偏光された光を選択的に通過させながら、バックライトからの光を透過させることである。有機フィルム偏光子はｓ偏光された光を吸収するが、ＮＦＰはそれを反射して戻し（図１６を参照）、ＬＣＤにおいて光をリサイクルして電力効率を改善する機会を生み出す。ＮＦＰが業界の偏光子と競合するには、次のような特定の性能測定基準に到達する必要があり、コントラスト比（ＣＲ）≧１０４、およびｐ偏光された光の透過率（Ｔｐ）≧８４％である。ＷＧＰのＳＥＭを図１７に示す。  図１８は、ウエハ／サンプル／ロール（１８３７）を画像化するためのビームスプリッタ（１８１９）を備えた、上述のデュアルカメラ（１８７５Ａ、１８７５Ｂ）および可変波長光源（１８２５）を示す。
【００８３】
ロールが動いているので、Ｒ２Ｒ計測は挑戦的なカメラとサンプルの間の相対的な動きを追加する。プッシュブルームシステムは、この種の直線運動に対する自然な選択のように思われるが、画像化分光光度計の大きなスループットの利点に基づいて、それを何らかの形で適応させることを強く推奨する。これは、カメラとロールの間の相対的な動きを排除することによって達成される。これには幾つかの選択肢がある。
【００８４】
［短い露光時間の使用］
特性評価時間の合計が十分に短い場合、カメラは静止したまま動いている装置を正常に捕捉できる。この状況は動いている被写体の写真を撮影するのに似ている。これはおそらく、１つのスペクトル帯域と偏光状態で特性評価する必要がある装置に対してのみ発生する状況である。
【００８５】
［断続的にロールを止める］
可能であれば、特性評価を可能にするためにロールを断続的に停止させることができる。インプリント工程のためにロール運動が停止されるインプリントリソグラフィのシナリ
オのように、この断続的な停止がＲ２Ｒラインの固有のフィーチャである場合がある。この停止期間が十分に長い場合、計測はこの時間に装置を特性評価することができる。あるいは、それが工場のスループットにあまり影響を与えないならば、ロールは計測のために特に停止することができる。
【００８６】
［ロールと共にカメラおよびビームを動かす］
ロールまたはシートに沿ったカメラとビームの同期移動。
・ロールを停止することができず、取得時間が、動いている被写体をぼやけることなく捉えるのに十分な速さでない場合、カメラ（１７７５）およびビーム（１７６０）をロールと同期して平行移動させて相対運動を排除することができる。これは、透過型と反射型の両方の場合について図１７に示されている。カメラは各前進運動の後にリセットすることができる。図１７の設定は、上述のビームスプリッタ（１７１９）、ライン走査カメラ（１７２５、１７７５）を含み、両方ともローラにわたって標本の画像を標本化する（１７２２）ために使用される。
・視野の高さに等しい長さをロールが進むのにかかる時間が、特性評価時間からカメラをその初期位置にリセットするのにかかる時間を差し引いた時間以下である場合、カメラはロールの１列を連続して特性評価できる。
・１台のカメラがロールを十分にカバーできない場合は、ロール上で幅方向に前後に走査するか、ビームを並列化することができる。
・カメラは各前方移動の後に簡単にリセットできるが、この移動には時間がかかるため、排除する必要がある場合がある。この場合、ロールの長さに沿って異なる位置に配置された複数のシステムを利用することが推奨され、これは互い違いに配置され、後者のシステムは、従来のシステムが行わなかったロールの部分を特性評価する。
・この同期運動方法は、ナノフォトニック装置の過渡的挙動が問題となる場合にも使用することができる。この例としては、Ｒ２Ｒシステムに沿って移動しながら、熱サイクルまたは屈曲を受けながら装置を測定する必要がある場合である。これを可能にするためにエリア捕捉カメラは、これらのプロセスを経るとき、ロールと同期して移動させることができる。
【００８７】
［累積ライン走査モードでのカメラの使用］
ロールの所与のラインについてピクセル値を累積する一連の個別のライン走査カメラとしてカメラが扱われる場合、カメラは累積ライン走査モードで使用することができる。これは次のように仮定でき、ロールの各ストリップ（幅方向）は、最初のピクセル行でカメラの視野に入り、各ピクセル行を通過して進み、最後の行の後に出る。通過中、ロールのそのストリップは、センサ上の各列によって合計数千の個々の露光に対して画像化される。各露光のピクセル値は合計値に向かって累積される。この手法は時間遅延積分とも呼ばれる。
【００８８】
これにより、ロールと同期してカメラ／ビームを平行移動させる必要がなくなり、非同期の動きによるぼけが解消される可能性がある。
【００８９】
典型的なイメージセンサは、約２０００行有する。これらの２０００行を、対処する必要があるスペクトル帯域の数に分割することができる（例えば、１０個のスペクトル帯域はそれぞれ２００行を得る）。この例に従って、１回の長い露光を行う代わりに、２００回の短い露光が行われ、ピクセル値が累積される。カメラのリードノイズはピクセル値とは無関係であるため、短い露光の各々は長い露光よりもかなりノイズが多くなるが、非常に多くの画像を撮影することでノイズが軽減される。
【００９０】
この方法が機能するには、主に２つの要件がある。第１に、カメラのフレームレートは、著しくぼけることなく動いているロールの静止画像を撮影するのに十分な速さである必
要がある。第２に、高速露光は、フレーム内のピクセル値がノイズフロアよりも高くなるように十分に長い。
【００９１】
ノイズは個々の測定のノイズに基づいて統計的に決定することができ、撮影された画像の数の平方根として入る。十分な個々の画像が撮影される場合、累積ライン走査測定のノイズは個々の長い露光のノイズを克服する。
【００９２】
カメラのゲインを上げると、他の追加のノイズにより、信号をノイズフロアより上に移動させることができる。あるいは、ピクセル値を累積する代わりに、撮影された多くの画像にわたってピクセル値を平均化することができる。
【００９３】
ロールはまた、面外方向に上下に揺動するという潜在的な問題もあり、カメラによって撮影された焦点のずれた画像をもたらす可能性がある。これは、余分なローラを使用して、支持されていないロールの長い伸びを排除することによって、またはロールをバッキングプレート上でスライドさせることによって潜在的に解決することができる。これは単に滑らかな表面または空気軸受のような軸受表面であり得る。反射型の場合にはバッキングプレートは不透明であり得るが、透過型の場合にはバッキングプレートはガラスまたは透明プラスチック製の透明である必要がある。あるいは、ビームが通過する必要がある除外部を有する部分バッキングプレートを使用することができる。
【００９４】
位置合わせマークをロール上のどこかに配置し、カメラで追跡して、リアルタイムで３つの空間次元すべてにおけるロールの動きを追跡することができる。このカメラから来るデータに基づいて、制御フィードバックループを確立することができ、それはロールをその公称位置に移動させるか、またはロールと共にサンプルビームおよびカメラを移動させる。
【００９５】
［スペクトル画像化のためのフィルタの使用］
スペクトル画像化を行うための別の方法は、カラーフィルタを使用してスペクトル帯域を選択することによる。広帯域の光がサンプルを照射する場合、ビームは分割され、複数のスペクトル帯域を選択するために異なるカラーフィルタを通過して送信され、同時に複数のカメラに照射され得る。この技術は、観察する必要がある波長が少なく、スペクトル走査時間を排除しなければならない状況において有利であり得る。しかしながら、ビームはフィルタ処理される前に複数の方向に分割されなければならないので、各カメラはより少ない光スループットを受けとり、それは露光時間および／またはゲインの増加をもたらす。あるいは、カラーカメラを使用することもできる。これは基本的に別のフィルタと同じ概念であるが、単一のイメージセンサにモノリシックに組み立てられている。これらのカメラは通常、ベイヤーフィルタパターン（赤、緑、青）を有する。
【００９６】
カラーカメラと複数のフィルタ処理されたカメラの両方が、同時に複数のスペクトル帯域の強度情報を取り込む能力を有する。ＲＧＢ（赤、緑、青）座標は、人間の目になじみのある色を表すために使用できる。ＲＧＢ色空間はスペクトル座標と１：１で対応していないが、ＲＧＢ色空間内およびそれ自身の非常に高い色解像度を有し、８ビットカメラは１６８０万色を表現できる。この驚くべき分解能は、スペクトル空間よりも狭い空間にあり、それとは関係なく高解像度により微妙な違いを検出できるため、特定の装置の欠陥やＣＤのばらつきを識別して測定できる。特定の状況では、装置の欠陥がＲＧＢ色空間の違いとしてどのように現れるかを理解することができる。これは、図１６に示すように、白色光で照明されたＳｉＮＷアレイサンプルのＲＧＢ画像を撮影することによって実証されている。ＲＧＢ画像において、小さな色の違いは容易に見ることができ、したがって検出可能である。ＳｉＮＷアレイでは、これらの色の違いはナノワイヤのＣＤに関連しているため、装置形状および欠陥の存在について推測できる。この議論はまた、テトラカラー、
および有用であろう広く重なり合う色帯域の他の任意の有用な組み合わせにも及ぶ。スペクトル測定に対してＲＧＢシステムを校正することもまた有用である。
【００９７】
［画像処理］
カメラセンサのダイナミックレンジは比較的小さい（数百）。広範囲の光量を測定するためには、減光（ＮＤ）フィルタ、ならびにカメラの露光時間およびゲイン設定を組み合わせて使用する。基準測定のような非常に明るい測定は、ほとんどのカメラの最小露光時間をはるかに下回るマイクロ秒でカメラを飽和させるのに十分明るいので、ＮＤフィルタはカメラの範囲内の露光時間が使用できるようにビームを減衰するために使用される。他方、非常に暗い測定は、非常に暗い可能性があり、カメラは長時間の露光および／または高ゲインを使用することによって、適切なＳ／Ｎを有する画像を取得するだけでよく、したがってＮＤフィルタは必要ではない。測定値を正規化するために、画像中のピクセル値は式Ｘに見られる演算にかけられて、露光期間中に測定された平均光束に比例する値を生成する。
2022000652.tif 000011
【００９８】
Ｉが強度、Ｐｉｘがピクセル値、Ｇａｉｎがカメラゲイン、ｔｅｘｐがカメラ露光、ＴＮＤがＮＤフィルタの透過率である。（ｉ、ｊ）インデックスはピクセルの位置を示す。スペクトル帯域、偏光、照明角度、視野角などにはインデックスを追加する必要があることに注意されたい。
【００９９】
［ロールの面外揺れに対処する］
Ｒ２ＲまたはＳ２Ｓシステムでは、ウエブまたはシートは面外方向に上下に揺動するという潜在的な問題もあり、カメラによって撮影された焦点のずれた画像をもたらす可能性がある。これは、余分なローラを使用して、支持されていないロールの長い伸びを排除することによって、ロールをバッキングプレート上でスライドさせることによって、または十分に大きな焦点深度を有するカメラレンズ（例えばテレセントリックレンズ）を使用することによって潜在的に解決することができる。バッキングプレートは、単に滑らかな表面または空気軸受のような軸受表面であり得る。反射型の場合にはバッキングプレートは不透明であり得るが、透過型の場合にはバッキングプレートは透明である必要がある。あるいは、ビームが通過する必要がある除外部を有する部分バッキングプレートを使用することができる。ロールまたはシート上に、任意の瞬間でのロールまたはシートのｚ位置の測定を可能にする幾つかの位置合わせマークが存在する可能性もあり、位置の変化を考慮するために、これに応じてカメラまたは光学系の位置を移動させることができる。（シートツーシートシステムおよびウエハスケールシステムでは、このような支持を提供するために、真空または静電保持力に基づくチャック装置を使用することができる）。
【０１００】
［Ｗｅｂ  Ｗａｌｋを扱う］
位置合わせマークをロール上に配置し、カメラまたはレーザシステムで追跡して、リアルタイムで面内ロール移動を追跡することができる。この情報に基づいて、ロールをその公称位置に導く制御フィードバックループを確立することができる。このウェブガイドは、Ｒｏｌｌ−２−Ｒｏｌｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｒ２ｒ−ｔｅｃｈ．ｃｏｍ／ｃｏｎｔｅｎｔ／ｗｅｂ−ｇｕｉｄｅ−ｓｙｓｔｅｍｓ−ｏｖｅｒｖｉｅｗ）によって提供されているようなシステムで行うことができる。
【０１０１】
［テレセントリックレンズを用いた視野角の制限］
通常のレンズを備えたカメラは、表面から来る角度範囲の光を受け取る。テレセントリ
ックレンズの使用により、角度範囲を、レンズの光軸に平行または平行に非常に近い角度だけに制限するのを助ける。これは特定の視野角を検査するために使用できる。
【０１０２】
［ヘイズ測定］
画像化技術を使用しながら、広く使用されているＡＳＴＭ  Ｄ１００３規格［２７］に従ってヘイズ測定を行うことは不可能である。ＡＳＴＭ  Ｄ１００３はヘイズを次のように定義している。
「ヘイズ、ｎ−透過において、それを通して見た対象物のコントラストの減少を担う標本による光の散乱。その方向が入射ビームの方向から特定の角度を超えて逸脱するように散乱される透過光の割合。」［２７］
【０１０３】
代わりに、ある所望のカットオフ角（ＡＳＴＭ  Ｄ１００３に基づいて２．５°）の上下の散乱効率の測定値を使用することができる。適切な角度分解能での複数の測定値の合計は、カットオフ角の上下の異なる視野角で取得することができ、２つの合計の比は、ヘイズを定量化するパラメータとして使用することができる。これを式９に示す。
【０１０４】
カメラレンズの開口数は、カメラによって画像化される角度の範囲を決定するために考慮し、それらが必要に応じてカットオフ角度と整列することを確実にする必要がある。低ＮＡレンズまたはテレセントリックレンズを使用して、受光角の範囲を軸上光線だけに非常に近いものに実質的に減らすことができる。これにより、狭い範囲の視野角の効果的なプロービングが可能になる。
【０１０５】
［実施例］
以下の実施例は、開示された主題による装置、方法、および結果を説明するために以下に記載される。これらの実施例は、本明細書に開示されている主題の全ての態様を含むことを意図するものではなく、むしろ代表的な方法および結果を説明することを意図している。これらの実施例は、当業者に明らかである本開示の均等物および変形を排除することを意図していない。
【０１０６】
［実施例１］
実施例１．特定のナノフォトニック装置製造シナリオに対する画像化分光測定の使用
２つの例示的な装置製造シナリオがさらなる分析のために選択され、ロールツーロール（Ｒ２Ｒ）上のワイヤグリッド偏光子（ＷＧＰ）およびウエハスケール上のシリコンナノワイヤ（ＳｉＮＷ）アレイである。計測システムは、これらの各状況に対応している。それぞれの状況には、独自の最小装置要件およびアーキテクチャ上の微妙な違いがあり、適切なスループットを達成するのに役立つ。これら２つの例は、スペクトル帯域の数、システムの数、視野の数、動き方法などの選択のように、特定の装置のためにシステムを設計する場合に行うべき様々な決定を示している。
【０１０７】
視野数および最大露光時間を決定するための式は、ウエハスケールおよびＲ２Ｒシステムの両方について、以下の例の両方において与えられる。これらの式は、製造ラインのスループット（ウエハ／時またはロール速度のいずれか）から始まり、装置エリア全体をカバーするのに必要な視野数および使用できる最大露光時間を決定する。これらの式は、両方の例示的なシナリオでは、各システムが対処する必要がある偏光は１つだけであるため、特性評価に必要な偏光状態の数を考慮していないことに留意されたい。式はまた、照明角および視野角のような他の変数を除外する。式中で使用されている変数は表１に列挙され定義されている。
【０１０８】
表１．視野数および最大露光時間を決定するために使用される式。
2022000652.tif 000012
【０１０９】
［ワイヤグリッド偏光子（ＷＧＰ）］
ＷＧＰは、現在液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に使用されている有機背面フィルム偏光子と競合することを目的としている偏光子の一種である。背面偏光フィルムの目的は、ｐ偏光された光を選択的に通過させながら、バックライトからの光を透過させることである。有機フィルム偏光子はｓ偏光された光を吸収するが、ＷＧＰ（３００）はそれを反射して戻し（図３Ｃを参照）、ＬＣＤにおいて光をリサイクルして電力効率を改善する機会を生み出す。ＷＧＰが業界の偏光子と競合するには、次のような特定の性能測定基準に到達する必要があり、コントラスト比（ＣＲ）≧１０４、およびｐ偏光された光の透過率≧８４％である。このパーセンテージは、約８４パーセントよりも大きい場合がある（すなわち、８１％、８２％、８３％を超える）。ＣＲは、ｐ偏光された光の透過率／ｓ偏光された光の透過率の比である（Ｔｐ／Ｔｓ）。ＷＧＰ（３００）のＳＥＭを図３Ａ〜３Ｂに示す。
【０１１０】
システムは、ＷＧＰがロール上を移動するときにＷＧＰの光学機能ＴｐおよびＴｓを測定できなければならない。複数の偏光状態を同時に測定することができ、Ｔｓ単独でスループットを支配するように、２つの光学機能のそれぞれに１つのシステムを使用する必要がある。Ｔｓ状態に対する露光時間は、累積ライン走査を可能にするには長すぎるので、サンプルビームとロールとの間の相対運動を排除するために、同期平行移動方法が使用される。
【０１１１】
この状況は、１００ｍｍ／分で移動する８０ｍｍ幅のロール上で製造されている１０４ＣＲ  ＷＧＰでモデル化された。以前の実験に基づいて、２０×２０ｍｍのＦＯＶが選択された。ＷＧＰは豊富なスペクトル情報を持っておらず、実際にそれらはより長い波長でよりよく機能することが知られている（図５Ｂ参照）。したがって、１つの波長を測定することだけが必要であり得る。しかし、議論のためにこの分析には３つを含めた。以下に概説した式と表２の値を使用して、必要な視野数および最大許容露光を計算した。
【０１１２】
ＣＲおよびＴｐを計算するために、システムは以下の、１．ｐ偏光された光を透過するＷＧＰ、２．ｓ偏光された光を透過するＷＧＰ、および両方の場合において基準、の画像を取得しなければならない。これを行うために、サンプルを照射する光が一方または他方の偏光状態を有する１つのシステムが使用され、その各々はデュアルビームシステムであり、それぞれの基準を同時に測定する。この測定では最も長い露光が必要になるため、ｓ偏光された光を透過するＷＧＰを画像化するシステムだけで、システムの特性評価時間を管理する。ＷＧＰはスペクトル成分にそれほど有用な依存関係を持たないため、ＷＧＰの検査には白色光を使用する。
【０１１３】
ＮＦＰを製造するＲ２Ｒ製造ラインが１００ｍｍ／分で移動すると仮定する。この測定にライン走査システムを使用する。このシステムが、２０μｍの対象空間ピクセルサイズでロールの全幅を画像化するのに十分に広いＦＯＶを有する１つのカメラを使用すると仮定する。ロール速度およびピクセル高さに基づいて、式１３は、許容特性評価時間が約１２ｍｓ／ラインであることを示す。したがって、ｓ偏光された光を透過するＷＧＰを画像化するシステムは、１２ｍｓで各ラインの特性評価を完了する必要がある。典型的なライン走査カメラ読み出し速度は１００ＫＨｚであり得るので、読み出し時間はごくわずかであり、状態間を移動するのに費やされる時間がないので、ほぼ１２ｍｓ全体がカメラ露光に利用され得る。
【０１１４】
本明細書のシステムは図５Ｃに示されている。１つのシステムのみが示されているが、反対の状態にある偏光子を有する複製システムがさらにロールの下方で使用されるであろう。Ｔｐは、式１に従って第１のシステムによって収集された情報から計算することができ、ＣＲは、式８の第２の部分に従って各システムによって取得されたＴｐおよびＴｓ画像から計算することができる。
【０１１５】
表２．ＷＧＰ製造シナリオに関する計算値。
2022000652.tif 000013
【０１１６】
必須視野数は４で、最大許容露光時間は０．７６７秒である。異なる視野をカバーするためにカメラ（５７５）を前後に動かす時間を省くために、４つのサンプルビーム／カメラの組み合わせ（５７５）を使用して並列化が使用される。これら４つのサンプルビームは、ロール（５００）の幅にわたって配置され、図５Ｃに示すように一連のビームスプリッタ（５９５）によって定められる。カメラは、合計距離４．１６８ｍｍを１．６６７ｍｍ／秒で２．５秒間平行移動し、その後リセットして新しい視野が近づくのを待つ。前の実験に基づいて、１０４ＣＲ  ＷＧＰのＴｓ測定は、０ｄＢゲインで約０．１５０秒の露光時間で行うことができることが実証された。これはデータを取得する時間があることを意味し、提案されたアーキテクチャを使用してこのＲ２Ｒラインの１００％以上を特性評価することができる。この構造は、基準カメラ（５５０）によるアクセスのためにビームスプリッタ（５９５）を介して向けられるレンズ（５１５）を通る基準ビームを示す。
【０１１７】
［Ｒ２Ｒ上のナノ加工偏光子］
幾つかの種類のナノ加工偏光子（ＮＦＰ）があり得る。例えば、ワイヤグリッド偏光子（ＷＧＰ）およびメタマテリアル偏光子1は、２種類のＮＦＰである。ＷＧＰは、本明細
書で詳細に説明される例示的なＮＦＰである。
【０１１８】
ＮＦＰは、現在液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に使用されている有機背面フィルム偏光子と競合することを目的としている。背面偏光フィルムの目的は、ｐ偏光された光を選択的に通過させながら、バックライトからの光を透過させることである。有機フィルム偏光子はｓ偏光された光を吸収するが、ＮＦＰはそれを反射して戻し（図３Ｃを参照）、ＬＣＤにおいて光をリサイクルして電力効率を改善する機会を生み出す。ＮＦＰが業界の偏光子と競合するには、次のような特定の性能測定基準に到達する必要があり、コントラスト比（ＣＲ）≧１０４、およびｐ偏光された光の透過率（Ｔｐ）≧８４％である。ＷＧＰのＳＥＭを図３Ａおよび図３Ｂに示す。
【０１１９】
［垂直シリコンナノワイヤ（ＳｉＮＷ）アレイ］
ＳｉＮＷアレイは、様々なガス、生体および光学センサの感度を高めるために使用することができる。形状によっては、ＳｉＮＷアレイが鮮やかな色を帯びる場合がある（図１６を参照）。ナノフォトニック機能のために、ＳｉＮＷアレイは画像化分光測定で特性評価することができる。
【０１２０】
ＳｉＮＷアレイサンプルの反射率スペクトルの例を図１６に示す。一般に、ナノワイヤの直径の変化はピークを左右にシフトさせる。図１６において、最も厚いナノワイヤは、最も長い波長を中心とするピークを有する反射率スペクトルに対応する。ナノワイヤの高さの変化は、ピークの強度を上下にシフトさせる。計測システムは、スペクトルピークの位置、広がり、大きさを定義するのに十分な波長でスペクトル反射率を測定できなければならない。図１６に見られるスペクトルピークは、１０個の狭いスペクトル帯域（それぞれ約５ｎｍ）を使用して分解できる。計測は、ピークがシフトまたは広がっているかを確認し、これはナノワイヤ内のＣＤの変動を示し、また欠けているフィーチャについて確認し、これは下層のＳｉ基板の反射スペクトルと同様の反射スペクトルを生成する可能性がある。図１６のＲＧＢ画像は、光学機能の大幅な変動を示し、微妙なＣＤの変化と欠けているパターンがあるエリアを意味する。
【０１２１】
この状況は、１００ｍｍウエハで６０ウエハ／時のスループットで工場用にモデル化された。再び、２０×２０ｍｍのＦＯＶが選択された。以下の式と表３の値を使用して、必要な視野数および最大許容露光時間を計算した。
【０１２２】
この開示は、１００ｍｍウエハ上で６０ウエハ／時のスループットを有する工場の例をモデル化している。式１１から、ウエハあたりの許容特性評価時間は６０秒／ウエハと計算される。
【０１２３】
これまでに行った実験に基づいて、２０×２０ｍｍのＦＯＶを選択する。ウエハのエリアとＦＯＶのエリアを考慮すると、ウエハの全エリアをカバーするのに２０個の異なるＦＯＶが必要となる。これは、測定中にシステムが新しいＦＯＶに１９回移動する必要があることを意味する。我々の研究室で使用したシステムに基づいて、各移動は約０．１秒かかり、ＦＯＶ間の動きの合計時間は１．９秒になる場合がある。１０個の異なるスペクトル帯域を特性評価したい場合は、異なるスペクトル帯域間に９回の移動があり、これは各ＦＯＶにおいて各移動で約０．１秒、または合計０．９秒かかる。次に、これにＦＯＶの数を乗じ、状態間の移動に費やされた合計時間は１８秒になることが分かる。
【０１２４】
式１３から、総取得時間のために４０．１秒残っていることが計算される。２０個のＦＯＶのそれぞれに１０回の取得があるので（合計２００回の取得）、各取得のために０．２０１秒残っている。我々のｖＳｉＮＷアレイの検査では、カメラの取得時間はこれよりかなり短くなっている（約１０ｍｓ）。
【０１２５】
表３ＳｉＮＷアレイに関する計算値。
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【０１２６】
視野数は２０と計算され、最大許容露光時間は０．１６０秒と計算される。複数の視野をカバーするために単純な走査方法が使用されている。前の実験に基づいて、ＳｉＮＷアレイ装置は、０ｄＢゲインであっても典型的なカメラフレームレートをはるかに下回る露光時間を必要とすることが決定され、これは状況が限定的フレームレートであることを意味する。３０ｆｐｓカメラの場合、これは捕捉時間を０．０３３秒に設定する。したがって、このアーキテクチャを用いてこのウエハラインの１００％を特性評価することが可能である。
【０１２７】
［一般的注意事項］
成熟した生産ラインでは、計測は通常製品の１００％を特性評価する必要がないことに注意すべきである。ごくわずかなパーセンテージの製品が特性評価され、これを製品の他の部分と関連付けるために統計が使用されているため、この計測は必ずしも１００％の対象を達成する必要はない。ただし、まだ資格を受けている工場ラインでは、１００％以上のより広範な特性評価が必要であるため、この分析では１００％を目標にした。
【０１２８】
［回折ナノフォトニック装置］
回折機能を有するナノフォトニック装置は、１）装置に対するカメラの角度方向を変えることによる方法、および２）装置の照明角度を変えることによる方法、の２つの方法のうちの１つまたは両方において機能計測を用いて特性評価することができる。これらの角度方向を変えることにより、入射光を様々な角度に回折させる装置の能力を、システムが特性評価することが可能になる。無論これはスペクトル帯域および偏光状態に関して行うことができる。
【０１２９】
［欠陥の識別および根本原因の分析］
装置の機能量のスペクトル画像は、機能量自体だけでなく、それが装置エリアにわたって、また別々の装置（またはロールのエリア）の間でどのように変化するかを含む豊富な情報を提供する。この情報は別々の装置の、および別々の装置間の識別を可能にする。これら３つの欠陥特徴（機能的、空間的、および時間的）は、特定の種類の装置欠陥の識別を可能にし、欠陥を引き起こした原因の決定を可能にする。これは、ナノフォトニック装置製造において効率的な歩留まり管理を実行するために極めて重要である。各装置製造プロセスにおける各潜在的な製造エラーは、しばしば固有の特徴を有するナノフォトニック装置における特定の種類の欠陥として現れる。幾つかの特定の製造プロセスに関連する製造エラーの種類、それらが作り出す欠陥、およびそれらの特徴を表４〜表８に表にする。高い欠陥のあるプロセス実行の一例が図１４〜図１５Ｂに示されている。この図には、以下の表４〜表８で説明されている幾つかの欠陥がある。
【０１３０】
装置のナノフォトニック特性の画像は、機能量自体だけでなく、それが装置エリアにわたって、また別々の装置（あるいはロールまたはシートのエリア）の間でどのように変化するかを含む豊富な情報を提供する。この情報は、欠陥の検出だけでなく、別々の装置内および装置間の欠陥の識別も可能にする。検出は単に欠陥の存在を知らせるのに対して、識別はシステムがどのタイプの欠陥を検出したかについての知識を追加する。３つの欠陥特徴（機能的、空間的、および時間的）は、特定の種類の装置欠陥の識別を可能にし、欠陥の根本原因の決定を可能にする。これは、ナノフォトニック装置製造において効率的な歩留まり管理を実行するために極めて重要である。幾つかの特定の製造プロセスに関連する製造エラーの種類、それらが作り出す欠陥、およびそれらの特徴を表４〜表８に表にする。
【０１３１】
［インプリントエラー］
インプリントプロセス全体のエラーは、液滴吐出中（表４）または実際のインプリント工程（表５）中に発生する可能性がある。これらのエラーは通常、パターンのかけたエリア（除去、空気の閉じ込めなどによる）として現れるか、または残留層厚さ（ＲＬＴ）［１７］の変動を引き起こす。ＲＬＴがより薄い領域内のフィーチャが薄くなるインプリント後デスカムエッチングでＲＬＴを除去しなければならないので、ＲＬＴの変動はＣＤ変化をもたらす。これらのエラーの多くは、インプリントの品質を単に視覚的に調べることによって、インプリントが行われた直後に識別できることに注意されたい。例えば、接着不良は容易に識別可能であり、テンプレートはさらなる使用の前に清浄しなければならない。
【０１３２】
表４インクジェットシステムエラー
2022000652.tif 000015
【０１３３】
表５．インプリントプロセスエラー
2022000652.tif 000016
2022000652.tif 000017
【０１３４】
理想的ではないレシピパラメータによってもエラーが発生する可能性がある。最も重要なレシピパラメータは、液滴パターン、広がり時間、およびインプリントに関わる様々なインプリント力である。これはまた、液滴パターンとテンプレートパターン内の任意の方向性との不一致を含む可能性があり、ＷＧＰ用の格子フィーチャをインプリントする場合に特に高まる可能性がある。液滴広がりプロセスのシミュレーションに関する初期の研究は、フィーチャ充填に対するフィーチャのサイズおよび密度の影響を捉えた［１８］。これらのエラーとその影響を表６にまとめている。これらのエラーはすべて設定パラメータ
であるため、時間的に繰り返されていることに注意されたい。
【０１３５】
表６．インプリントレシピエラーおよび結果として生じる欠陥／特徴
2022000652.tif 000018
【０１３６】
［エッチングプロセスエラー］
ほとんどのナノフォトニック装置は、マスク構造をその下の基板に転写するためのエッチング工程を必要とする。短すぎる／長すぎるエッチング、エッチングプロファイル、およびブレークスルー問題を含む、表７にまとめられている様々な既知のエラーがエッチングプロセスにおいて発生する可能性がある。
【０１３７】
表７．エッチングエラーおよび結果として生じる欠陥／特徴
2022000652.tif 000019
【０１３８】
［斜め金属蒸着（ＧＬＡＤ）エラー］
ＷＧＰを製造するための１つの重要な製造工程は、金属線を画定する線スペースパターン上へのアルミニウムのＧＬＡＤである。このプロセスは、エッチングと同様に、短すぎたり長すぎたりする可能性があり、プロファイル効果を有する。
【０１３９】
表８．ＧＬＡＤ蒸着エラーおよび結果としての欠陥／特徴
2022000652.tif 000020
【０１４０】
［実施例２．特定の装置で根本原因分析を実行する］
ひとまとまりの装置（すなわちロールの一部）が特性評価されると、光学機能マップを使用してそれらの特徴と共に欠陥を識別することができる。これらの特徴は次に、欠陥をすべての可能性のある根本原因と一致させるのに使用することができる（同じ特徴を持っているいずれか）。プロセスエラーの中には同様の特徴を持つものがあるため、複数の一致が識別され得る。いくつかの実験（清浄なインプリントテンプレート、処理中のウエハの向きの変更）およびさらなる洞察（最近交換されたインクジェット、寿命に到達しているエッチングチャンバなど）を用いて、特定の根本原因を識別し、処理することができる。この一般的なプロセスは、図５Ａのフローチャートに概説されている。
【０１４１】
ひとまとまりの装置（すなわちロールの一部）が特性評価されると、ナノフォトニック特性画像を使用して、それらの特徴と共に欠陥を識別することができる。これらの特徴は次に、欠陥をすべての可能性のある根本原因と一致させるのに使用することができる（同じ特徴を持っているいずれか）。プロセスエラーの中には同様の特徴を持つものがあるため、複数の一致が識別され得る。いくつかの実験（清浄なインプリントテンプレート、処理中のウエハの向きの変更）およびさらなる洞察（最近交換されたインクジェット、寿命に到達しているエッチングチャンバなど）を用いて、特定の根本原因を識別し、処理することができる。この一般的なプロセスは、図５のフローチャートに概説されている。
【０１４２】
図６〜図１１は、図６Ａに示されるような移動装置を説明するためのＲ２Ｒ計測アーキテクチャを示す（すなわち、リーダ５７５はロール５００と共に移動する）。これは、ロール（５００）の底部からの透過光（５６０）またはロール上の反射光（５６０）にも当てはまる可能性がある。そうでなければ、別の解決策は、図６Ｂに示すように、時間遅延積分などのライン走査カメラ（５８５）を使用することである。図７および図８では、カメラ（７７５）は、良好な信号対ノイズ比を得るのに十分な長さで露光しなければならない。カメラは、Ｔｐのためにロール（７００）を通じて下方から透過光（７６０）を介して、次に偏光子層（７００）を通してリーダ（７７５）へ偏光された光を介して、カメラ視野内のロールに関して、フレーム毎にピクセルデータを収集する。露光は、Ｔｐ（図７のｐ偏光された光の透過）については短いが、Ｔｓ（図８のｓ偏光された光の透過）については長いであろう。図９および図１０は、各偏光状態に対してただ１つの測定値が必要であるように、ＣＲおよびＴｓ（ＣＲ＝Ｉｐ／Ｉｓ）を計算することを示す。一例では、
ＴｓおよびＣＲはより長い波長でより高いので、４００ｎｍの波長のみを測定する必要がある。図１１Ａおよび図１１Ｂは、カメラ／リーダが毎秒３０フレームでフレームを読み取るために、追加の３３ｍｓを要してビームの偏光状態を変化させることを示している。これは、ロールの幅をカバーするのに必要な視野にわたって行わなければならない。１つの非限定的な例では、システムは視野間の各移動に対して約５００ミリ秒を加える。本明細書では、波長を変更するための時間（例えば５００ｍｓ）を追加し、再度偏光を変更するための追加的な時間（例えば追加の５００ｍｓ）を追加することによって２つの波長のＣＲを測定するなど、システムの変形例が実施される。  それに応じて捕捉時間が増加する。図１１Ｃは、２つの専用の並列化されたシステム（１つはＴｐ用、もう１つはＴｓ用）を使用することによって、波長変化を除くすべての動きを排除することができる同じ組み合わせを示す。
【０１４３】
システムの詳細はそれぞれの透過および反射動作について図６Ｃおよび６Ｄに示されており、回転装置（６６０Ａ、６６０Ｂ）は、ビームスプリッタ（６１４）およびレンズまたは偏光子（６１５）、第２のビームスプリッタ（６９５）、分離距離が調整可能なミラー（６３０Ａ、６３０Ｂ）、ならびにリーダカメラ（６７５）を通って導かれる可変波長光源（６２５）からの基準ビームを受ける。
【０１４４】
［ＷＧＰでの根本原因分析の実行］
図１２は、最初に図４に示されているように、中心が５５０ｎｍの狭いスペクトル帯域のＷＧＰの１６×１９ｍｍ視野（２０４８×２４４８ピクセル）におけるＣＲマップを示している。多くの異なる欠陥（１２００、１２１０、および１２２０）の存在が、それぞれ独特の機能的および空間的特徴と共に観察される。１つの装置しか観察されていないため、時間的特徴は特定できない。このＷＧＰは以下の、金属蒸着（垂直入射）、インプリント、デスカム、およびエッチングの製造工程を経てきた。
【０１４５】
言い換えれば、図１２は、中心が５５０ｎｍの狭いスペクトル帯域のＷＧＰの１６×１９ｍｍ視野（２０４８×２４４８ピクセル）におけるＣＲマップを示している。このＷＧＰはガラスウエハ上に製造された。それぞれ独特の機能的および空間的特徴を有する多くの異なる欠陥の存在に気づくことができる。１枚のウエハだけを観察しているため、時間的特徴を特定することはできない。このＷＧＰは、以下の、金属蒸着（垂直入射）、インプリント、デスカム、エッチング（インプリントから残留層の厚さを突破するため）、およびインプリントされたフィーチャを金属被覆基板に転写するエッチング、の製造工程を経てきた。
【０１４６】
表９において、根本原因分析は、表にしたもののような既知のプロセスエラーに基づいていくつかの目に見える欠陥について、上記の手順に従って行った。この場合、光学機能はＷＧＰのＣＲである。
【０１４７】
表９．図１２に見られる欠陥、それらの特徴、考えられる根本原因、およびテスト。
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【０１４８】
すべての場合において、欠陥の機能的および空間的特徴を有する多くの考えられる根本原因がある。時間的特徴の欠如は根本原因分析を著しく困難にする。表の列には、特定の根本原因を排除するためにさらなるテストが実行できることが記載されており、多くの場合、このテストは時間的特徴の取得に関連しており、その重要性を表している。
【０１４９】
［点欠陥］
明らかに何らかによって、これらのエリアで欠けているフィーチャが引き起こされた。エッチング中の粒子は、おおよそ粒子サイズの影響を受ける領域を作り出し、これらの影響を受ける領域は、時には幅がほぼ１ｍｍであり、通常の粒子よりもはるかに大きいので
、粒子は、図１２で識別される点欠陥のためにエッチング中に排除される。ただし、インプリント中の粒子は、粒子自身よりもはるかに大きい影響を受ける領域を作るため、これが根本原因となる可能性がある。気泡も根本原因である可能性があるが、通常は非常に小さい領域（ミクロンスケール）に影響を及ぼし、通常は欠陥を囲む低ＣＲの光のにじみを生成しない。点欠陥もテンプレート欠陥に起因する可能性があるが、通常、これらは実質的に円形ではなく、光のにじみに囲まれてもいない。それにもかかわらず、テンプレートが洗浄され、点欠陥が軽減されない場合、これはテンプレートに恒久的な欠陥がある可能性があることの証拠である。点欠陥は、もちろん、単に不適切な取り扱いによって装置に直接作られた傷である可能性がある。これは、サンプルを細心の注意を払って取り扱うようにすることで除外することができる。この分析に基づくと、点欠陥はインプリント中の粒子に起因する可能性が最も高い。
【０１５０】
これらの点欠陥のようなピンホールからの光は、ＷＧＰを透過する際に散乱する。これは点欠陥の周りに見られる光のにじみの一因である可能性がある。また、これらの領域はカメラのピクセルを飽和させてオーバーフローを引き起こす。これらの影響の寄与は、光のにじみがすべてインプリント中の粒子排除以外の理由による訳ではないことを確認するために判断することができる。
【０１５１】
［周期的変動］
明確に定義された周期的パターンが画像の上から下に向かって走っているのが見られる。これは、ＷＧＰ線のＣＤが異なることを示している。このパターンの線はＷＧＰ上の線の方向にあり、方向性の液滴広がりは格子フィーチャの方向に起こるので、この欠陥は高度に異方性の液滴広がりと関係があると推論された。さらに、周期的変動は、使用された液滴パターンによく対応する約０．４ｍｍの明確に定義された周期を有する。したがって、これは、理想的でない液滴パターンによって引き起こされた広がりエラーとして識別された。
【０１５２】
［直線アーチファクト］
両方の斜め方向に走る直線アーチファクトが見られる。各方向に走るアーチファクトの類似性は、それらが関連していることを示唆している。しかしながら、逸脱したノズル、目詰まり、および部分的な目詰まりのような液滴吐出問題に関連する問題を除外できない理由は、これらは直線空間的特徴を有するが、１つの直線方向でしか見られないためである。この空間的特徴を引き起こすことがわかっている唯一のプロセスエラーはテンプレートの欠陥である。テンプレートは電子ビームを使用して製造され、他のホストと共にこのプロセスで直線アーチファクトが作製される可能性がある。テンプレートの欠陥は、個々に定義されていることを保証するのに十分な数である。
【０１５３】
［欠陥識別のための閾値テスト］
単純な閾値設定テストを使用して、特定の種類の欠陥の存在を判断し、異なる種類の欠陥を区別することができる。上記の表は、すべてのナノフォトニック装置を一般化するためのものである。特定の装置については、「非常に低品質」、あるいは「変動」または「目標外」と見なされる機能特性の量は、その特定の装置に基づいて定義される。例えば、ＷＧＰでは、「非常に低品質の」機能特性は、１に近いＣＲ（ほとんど偏光効果がない）、または０％に近いＴｐ（透過がない）のいずれかであろう。これらは、パターンが実質的に損なわれている点欠陥などの破壊的な欠陥によって引き起こされると考えられる。閾値設定演算をデータ、例えばＣＲ、を含む行列に適用することができ、ここでは２以下のような小さい数が数えられ、２を超える値は無視される（図１３参照）。これは行列を、ＣＲに破壊的に影響を及ぼした欠陥（１３１０、１３２０）のみを含む行列に変換する。これらの欠陥は一般に点欠陥であるため、この方法を使用して点欠陥を他の欠陥から分離することができる。「目標外」の値は、装置性能の目標値で閾値設定することによって識
別することができる。例えば、ＷＧＰは業界標準を満たすためにＣＲ＞１０，０００およびＴｐ＞８４％を有する必要がある。閾値をこれらの値に設定することができ、これらの値より小さい値は「目標外」として識別される。これは、品質管理検査に合格していない装置のエリアを識別するために使用できる。「変動」とは、ある値付近で量が変動する機能特性を指す。閾値は、ある公称値から著しく変動したと見なされる装置の領域を識別するために、目標値または平均値から離れた何らかの著しい統計的変動である機能特性の値で設定することができる。
【０１５４】
［空間周波数領域解析］
データ中の周期的パターンを識別するために、機能特性量を含む２Ｄ行列に対してフーリエ解析を行うことができる。これは、特定の種類の欠陥で発生する特定の空間的特徴を識別するのに役立つ。例えば、図１２に見られる周期的パターンは識別され得、パターンの周期および方向はフーリエ解析を使用することによって定量化され得る。
【０１５５】
［コンピュータ機器］
本開示の様々な計測アーキテクチャで説明されている各構成要素は、その構成要素に関連付けられたコンピュータへの接続、コンピュータとの動作、コンピュータの組み込み、またはコンピュータの制御のために構成され得る。  コンピュータは、全ての種類のスマート装置、限定されないが、プロセッサ、コンピュータ化メモリ、ソフトウェア、コンピュータ実行命令を含む機械、ならびに非一時的コンピュータ可読媒体に格納されたコンピュータ化命令を使用することによって達成されるあらゆる自動化を含む。
【０１５６】
［追加の実施形態］
１．大面積機能計測システムであって、
可変波長光源と、
基準光学装置と、
ビームスプリッタと、
ビーム光学系と、
カメラと
を有する大面積機能計測システム。
２．システムが、ナノフォトニック装置のロールツーロール製造に使用される、実施形態１に記載のシステム。
３．連続的に回転する回折格子が、隣接するスペクトル帯域間で回折格子を回転させるのに費やされる時間を実質的に排除するために使用される、実施形態１に記載のシステム。４．スペクトル帯域の幅が、カメラの露光時間および回折格子の回転速度によって実質的に決まる、実施形態１に記載のシステム。
５．カメラおよびビーム光学系がロールと同期して移動して、カメラとロールとの間の相対運動を実質的に排除する、実施形態２に記載のシステム。
６．スペクトル画像は、空中画像取込で同時に撮影することができる、実施形態２に記載のシステム。
７．カメラが一連の短時間露光画像と、ロールの所与のストリップに対応する各画像の並びを撮影する、実施形態２に記載のシステム。
８．ロールの所与のストリップに対応する画像が、最終累積信号が実質的に高い信号対ノイズ比を有するように累積される、実施形態７に記載のシステム。
９．システムは、ウエブの自由スパンの一部分上の支持体を使用して、支持されていないロールの長さ上の面外変位ならびに焦点ぼけを実質的に排除する、実施形態２に記載のシステム。
１０．システムが、ナノフォトニック装置のウエハスケール製造において使用される、実施形態１に記載のシステム。
１１．デュアルビームアーキテクチャが使用される、実施形態１に記載のシステム。
１２．システムがカラーフィルタを使用して複数のスペクトル帯域を捕捉する、実施形態１に記載のシステム。
１３．システムが、必要な視野の数、スペクトル帯域の数および幅、偏光状態の数、または個々のカメラで使用できる最大許容露光時間のうちの１つまたは複数を決定することによって、特定の装置製造シナリオに望ましいスループットを実質的に達成する、実施形態１に記載のシステム。
１４．ロールがスループットを実質的に維持するように進行するにつれて、標本化される装置の数が減少する、実施形態１３に記載のシステム。
１５．前記光学機能マップの集合が、前記装置内の欠陥の特定の種類を実質的に識別するために使用することができる機能的、空間的、または時間的情報を含む、実施形態１に記載のシステム。
１６．欠陥が、特定の製造プロセスエラーによる根本原因に実質的に関連している、実施形態１５に記載のシステム。
１７．装置のフィーチャがまた、装置の他の機能パラメータと相関し得るいくつかのナノフォトニック効果も有する場合、ナノスケール装置を製造するために使用できる、実施形態１に記載のシステム。
１８．システムが、ナノ加工プロセスのリアルタイムモニタリングに使用される、実施形態１に記載のシステム。
１９．システムがナノスケール装置の真空処理と互換性がある、実施形態１に記載のシステム。
２０．システムが、ロールとカメラとの間の相対位置を実質的に安定させるフィードバック制御ループのためにロール上にマーキングするためにトラッキング位置合わせを使用する、実施形態２に記載のシステム。
２１．各システムが他のシステムが特性評価しない基板の一部を実質的に特性評価するように複数のシステムが配置される、実施形態１に記載のシステム。
２２．前記ナノフォトニック装置がワイヤグリッド偏光子であり、光学機能が１つまたは複数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での透過強度である、実施形態１に記載のシステム。
２３．ナノフォトニック装置がワイヤグリッド偏光子であり、光学機能が１つまたは複数の波長スペクトル帯域または視野角または照明角でのコントラスト比である、実施形態１に記載のシステム。
２４．前記ナノフォトニック装置がナノワイヤアレイからなり、光学機能が１つまたは複数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での反射強度である、実施形態１に記載のシステム。
２５．前記ナノフォトニック装置がナノワイヤアレイからなり、光学機能が１つまたは複数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での透過強度である、実施形態１に記載のシステム。
２６．前記ナノフォトニック装置がナノワイヤアレイからなり、光学機能が１つまたは複数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での散乱強度である、実施形態１に記載のシステム。
２７．前記ナノフォトニック装置がナノ粒子アレイからなり、光学機能が１つまたは複数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での反射強度である、実施形態１に記載のシステム。
２８．前記ナノフォトニック装置がナノ粒子アレイからなり、光学機能が１つまたは複数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での透過強度である、実施形態１に記載のシステム。
２９．前記ナノフォトニック装置がナノ粒子アレイからなり、光学機能が１つまたは複数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での散乱強度である、実施形態１に記載のシステム。
３０．前記ナノフォトニック装置が回折光学系からなり、光学機能が１つまたは複数の偏
光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での反射強度である、実施形態１に記載のシステム。
３１．前記ナノフォトニック装置が回折光学系からなり、光学機能が１つまたは複数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での透過強度である、実施形態１に記載のシステム。
３２．前記ナノフォトニック装置が回折光学系からなり、光学機能が１つまたは複数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での散乱強度である、実施形態１に記載のシステム。
３３．ナノフォトニック装置の製造における欠陥を検出する方法であって、
実施形態１に記載のシステムを用いて光学機能を測定する工程であって、光学機能は、基板上のナノフォトニック装置のエリア内の１つまたは複数の点で測定され、光学機能は、波長スペクトル帯域、偏光状態、照明角および視野角から選択される、工程と、
装置の光学機能マップを形成するために多次元データセットを編集する工程と
を含む、方法。
３４．大面積機能計測システムであって、前記システムは、
ナノフォトニック特性を有するナノフォトニック装置の検査に使用され、
光源、光学部品、カメラセンサのうち１つまたは複数の部品で構成され、
前記ナノフォトニック装置に光を照射し、前記ナノフォトニック装置は前記光と相互作用して１つまたは複数の前記ナノフォトニック特性を提供し、
前記相互作用光を用いて前記カメラセンサに画像を記録し、前記画像は１つまたは複数の状態の関数として撮影される、システム。
前記状態は、以下の、
１．前記ナノフォトニック装置を照射する前記光のスペクトル成分と、
２．前記ナノフォトニック装置を照射する前記光の偏光成分と、
３．前記ナノフォトニック装置を照射する前記光が前記ナノフォトニック装置の表面と共に作る入射角と、
４．前記カメラセンサの視野角と、
５．前記カメラの受光角の範囲と、
６．前記カメラセンサを照射する前記相互作用光のスペクトル成分と、
７．前記カメラセンサを照射する前記相互作用光の偏光成分と
のうちの１つまたは複数である。
前記ナノフォトニック装置は、それに照射される前記光の波長程度の最小フィーチャサイズを有する装置であり、前記フィーチャの形状または材料特性は、出力として１つまたは複数の前記ナノフォトニック特性を提供するように設計される。
基準の前記カメラセンサに画像を記録し、これは、以下の、
１．ミラーからの光と、２．前記光源からの遮られていない光であって、前記カメラ、前記光学部品、および前記光源の位置によって定義される物体平面および画像平面の位置は、前記ナノフォトニック装置と相互作用した後の前記光の前記画像が記録されたときと同じであり、前記基準の前記画像は、既知の状態の関数として撮影される、光
のうちの１つである。
前記ナノフォトニック装置と相互作用した後の前記光を有する前記画像と、前記基準の前記画像とを処理して、前記状態の関数として前記ナノフォトニック装置のエリア内の１つまたは複数の点における前記ナノフォトニック特性を計算する。
前記ナノフォトニック特性は以下の、１．透過率、２．反射率、３．吸収率、４．回折効率、５．散乱効率、６．偏光効率、７．偏光変換効率、８．ヘイズ、９．コントラスト比のうちの１つである。
３５．前記システムが、前記ナノフォトニック装置のウエハスケール製造に使用される、実施形態３４に記載のシステム。
３６．前記システムが、前記ナノフォトニック装置のロールツーロール製造に使用される、実施形態３４に記載のシステム。
３７．前記システムが、前記ナノフォトニック装置のシートツーシート製造に使用される、実施形態３４に記載のシステム。
３８．ナノフォトニック装置が、以下の、ナノ加工偏光子、金属メッシュグリッド、反射防止体、実質的な完全吸収体、実質的な完全反射体、ナノワイヤアレイ、ナノワイヤ分散体、ナノ粒子アレイ、ナノ粒子分散体、回折光学系またはナノ構造カラー装置のうちの１つである、実施形態３４に記載のシステム。
３９．ナノフォトニック装置がナノ加工偏光子であり、ナノフォトニック特性が１つまたは複数の状態での透過率である、実施形態３４に記載のシステム。
４０．ナノフォトニック装置がナノ加工偏光子であり、ナノフォトニック特性が１つまたは複数の状態でのコントラスト比である、実施形態３４に記載のシステム。
４１．ナノフォトニック装置が金属メッシュであり、ナノフォトニック特性が１つまたは複数の状態での透過率である、実施形態３４に記載のシステム。
４２．ナノフォトニック装置が金属メッシュであり、ナノフォトニック特性が１つまたは複数の状態でのヘイズである、実施形態３４に記載のシステム。
４３．連続的に回転する回折格子が、隣接するスペクトル帯域間で回折格子を回転させるのに費やされる時間を実質的に排除するために使用される、実施形態３４に記載のシステム。
４４．スペクトル帯域の幅が、カメラの露光時間および回折格子の回転速度によって実質的に決まる、実施形態４３に記載のシステム。
４５．前記システムの前記部分が移動基板と同期して移動し、前記部分と前記基板との間の相対運動を実質的に排除する、実施形態３４に記載のシステム。
４６．前記システムの前記部分はカメラセンサであり、さらに前記カメラセンサはハイパースペクトルライン走査カメラセンサである、実施形態３４に記載のシステム。
４７．前記ナノフォトニック装置が支持を使用して、焦点ぼけを引き起こす面外変位を実質的に排除する、実施形態３４に記載のシステム。
４８．前記光学部品の前記一部は、基板の面外変位によって引き起こされる焦点ぼけを実質的に排除する焦点深度を有するレンズである、実施形態３４に記載のシステム。
４９．システムが、基板上の位置合わせマークと、カメラの焦点面を調整するフィードバック制御ループとを使用して、基板の面外変位によって生じる焦点ぼけを実質的に排除する、実施形態３４に記載のシステム。
５０．前記システムは、基板を実質的に面内に位置合わせするフィードバック制御ループのために、基板上のトラッキング位置合わせマークを使用する、実施形態３４に記載のシステム。
５１．デュアルビームアーキテクチャが使用される、実施形態３４に記載のシステム。
５２．システムが、ナノ加工プロセスのリアルタイムモニタリングに使用される、実施形態３４に記載のシステム。
５３．各システムが他のシステムが特性評価しない基板の一部を実質的に特性評価するように２つのシステムが配置される、実施形態３４に記載のシステム。
５４．システムが、以下の、必要なシステムの数、必要なカメラセンサの数、ナノフォトニック特性の数、状態の数および最大許容特性評価時間のうちの１つまたは複数を決定することによって、特定の装置製造シナリオに望ましいスループットを実質的に達成する、実施形態３４に記載のシステム。
５５．実施形態３４の機能計測システムを用いてナノフォトニック装置の欠陥を検出する方法であって、
前記欠陥は、前記ナノフォトニック装置の意図された性能からの逸脱であり、前記ナノフォトニック装置のナノフォトニック特性に望ましくない変化を引き起こす、方法。
５６．欠陥を根本原因に実質的に関連付けるアプローチをさらに含み、前記根本原因が所望のナノ加工プロセスからの逸脱である、実施形態５５に記載の方法。
５７．根本原因がＪ−ＦＩＬインクジェットシステムエラーに起因し得る、実施形態５５に記載の方法。
５８．根本原因がＰＦＩＬスロットダイプロセスエラーに起因し得る、実施形態５５に記載の方法。
５９．根本原因がインプリンティングプロセスエラーに起因し得る、実施形態５５に記載の方法。
６０．根本原因がエッチングプロセスエラーに起因し得る、実施形態５５に記載の方法。６１．根本原因が斜め金属蒸着エラーに起因し得る、実施形態５５に記載の方法。
【０１５７】
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ｎａｎｏ（２０１７）。
［１３］Ｖａｓｈｉｓｔｈａ、Ｖｉｓｈａｌらによる「Ａｌｌ  ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｍｅｔａｓｕｒｆａｃｅｓ  ｂａｓｅｄ  ｃｒｏｓｓ  ｓｈａｐｅｄ  ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ  ｆｏｒ  ｃｏｌｏｒ  ｐｉｘｅｌｓ  ｗｉｔｈ  ｅｘｔｅｎｄｅｄ  ｇａｍｕｔ」、ａｒＸｉｖ  ｐｒｅｐｒｉｎｔ  ａｒＸｉｖ：１６１２．０３４９９（２０１６）。
［１４］Ｍｏｉｔｒａ，Ｐ．（２０１５）によるＬａｒｇｅ−Ｓｃａｌｅ  Ａｌｌ−Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｍｅｔａｍａｔｅｒｉａｌ  Ｐｅｒｆｅｃｔ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒｓ、ＡＣＳ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ。
［１５］ＳｅｏによるＭｕｌｔｉｃｏｌｏｒｅｄ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｎａｎｏｗｉｒｅｓ．ＡＣＳ  ＮａｎｏＬｅｔｔｅｒｓ。
［１６］Ｋｕｍａｒ、Ｋａｒｔｈｉｋらによる
「Ｐｒｉｎｔｉｎｇ  ｃｏｌｏｕｒ  ａｔ  ｔｈｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  ｌｉｍｉｔ」、Ｎａｔｕｒｅ  ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ７．９（２０１２）：５５７−５６１。
［１７］Ｔａｎ、Ｓｈａｗｎ  Ｊらによる「Ｐｌａｓｍｏｎｉｃ  ｃｏｌｏｒ  ｐａｌｅｔｔｅｓ  ｆｏｒ  ｐｈｏｔｏｒｅａｌｉｓｔｉｃ  ｐｒｉｎｔｉｎｇ  ｗｉｔｈ  ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」Ｎａｎｏ  ｌｅｔｔｅｒｓ、１４．７（２０１４）：４０２３−４０２９。
［１８］Ｗｅｓｔ、Ｐａｕｌ  Ｒ．らによる「ｅａｒｃｈｉｎｇ  ｆｏｒ  ｂｅｔｔｅｒ
ｐｌａｓｍｏｎｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ」、Ｌａｓｅｒ＆Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｒｅｖｉｅｗｓ  ４．６（２０１０）：７９５−８０８。
［１９］Ｊａｍｅｓ、Ｔｉｍｏｔｈｙ  Ｄ．、Ｐａｕｌ  Ｍｕｌｖａｎｅｙ、およびＡｎｎ  Ｒｏｂｅｒｔｓによる「Ｔｈｅ  ｐｌａｓｍｏｎｉｃ  ｐｉｘｅｌ：ｌａｒｇｅ  ａｒｅａ，ｗｉｄｅ  ｇａｍｕｔ  ｃｏｌｏｒ  ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」、Ｎａｎｏ  ｌｅｔｔｅｒｓ１６．６（２０１６）：３８１７−３８２３。
［２０］Ｎ．ＨａｇｅｎおよびＭ．Ｗ．ＫｕｄｅｎｏｖによるＲｅｖｉｅｗ  ｏｆ  ｓｎａｐｓｈｏｔ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、Ｏｐｔ．Ｅｎｇ．５２（９）．２０１３。
［２１］Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｃａｒｙ４０００／５０００／６０００ｉ  Ｓｅｒｉｅｓ  ＮＩＲ、ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ａｇｉｌｅｎｔ．ｃｏｍ／ｃｓ／ｌｉｂｒａｒｙ／ｂｒｏｃｈｕｒｅｓ／５９９０７７８６ＥＮ＿Ｃａｒｙ−４０００−５０００−６０００ｉ−ＵＶ−Ｖｉｓ−ＮＩＲ＿Ｂｒｏｃｈｕｒｅ．ｐｄｆ。
［２２］ＪＡＳＣＯ、Ｖ−７００  ｓｅｒｉｅｓ  ＵＶ−Ｖｉｓｉｂｌｅ／ＮＩＲＳｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒｓ、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊａｓｃｏｉｎｃ．ｃｏｍ／ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙｄｏｗｎｌｏａｄ−ｃａｔａｌｏｇ？ｃａｔｅｇｏｒｙ＝ｕｖ−ｖｉｓｉｂｌｅ−ｎｉｒ。
［２３］ＳＨＩＭＡＤＺＵ、ＳｏｌｉｄＳｐｅｃ−３７００  ＳｏｌｉｄＳｐｅｃ−３７００ＤＵＶ、Ｓｈｉｍａｄｚｕ  ＵＶ‐ＶＩＳ‐ＮＩＲ  Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｓｉ．ｓｈｉｍａｄｚｕ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ／ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ／ｓｈｉｍａｄｚｕ＿ｓｏｌｉｄｓｐｅｃ＿ｂｆ．ｐｄｆ。
［２４］ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ、ＬＡＭＢＤＡ  ＵＶ／ＶｉｓおよびＵＶ／Ｖｉｓ／ＮＩＲ  Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒｓ、
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｅｒｋｉｎｅｌｍｅｒ．ｃｏｍ／ＣＭＳＲｅｓｏｕｒｃｅｓ／Ｉｍａｇｅｓ／４４７４４５０ＢＲＯ＿ＬＡＭＢＤＡ８５０９５０１０５０．ｐｄｆ。
［２５］Ｎｅｗｐｏｒｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、ＴＬＳ  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｔｕｎａｂｌｅ  Ｘｅｎｏｎ  Ａｒｃ  Ｌａｍｐ  Ｓｏｕｒｃｅｓ、ｈｔｔｐ：／／ａｓｓｅｔｓ．ｎｅｗｐｏｒｔ．ｃｏｍ／ｗｅｂＤｏｃｕｍｅｎｔｓ−ＪＰ／ｉｍａｇｅｓ／３９１９１
．ｐｄｆ。
［２６］Ｐｏｉｎｔ  Ｇｒｅｙ、Ｃｈａｍｅｌｅｏｎ３  ＵＳＢ３．０Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃａｍｅｒａ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｖｅｒｓｉｏｎ４．３、ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｐｔｇｒｅｙ．ｃｏｍ／ｓｕｐｐｏｒｔ／ｄｏｗｎｌｏａｄｓ／１０４３１／。
［２７］ＡＳＭＴ  Ｄ１００３、Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｈａｚｅ  ａｎｄ  Ｌｕｍｉｎｏｕｓ  Ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ  ｏｆ  Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ。
［２８］Ｓｈｒａｗａｎ  Ｓｉｎｇｈａｌ、Ｒａｖｉｋｉｒａｎ  Ａｔｔｏｔａ、Ｓ．Ｖ．Ｓｒｅｅｎｉｖａｓａｎ、Ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｌａｙｅｒ  ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ａｎｄ  ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ  ｉｎ  ｊｅｔ  ａｎｄ  ｆｌａｓｈ  ｉｍｐｒｉｎｔ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ  ８３２４、Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ，  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ，  ａｎｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｆｏｒ  ＭｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙＸＸＶＩ、８３２４３４（２０１２年３月２９日）、ｄｏｉ：１０．１１１７／１２．９１６９５８。
［２９］Ｓｈｒａｖａｎｔｈｉ  Ｒｅｄｄｙ、Ｒｏｇｅｒ  Ｔ．Ｂｏｎｎｅｃａｚｅ、Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｆｌｕｉｄ  ｆｌｏｗ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｓｔｅｐ  ａｎｄ  ｆｌａｓｈ  ｉｍｐｒｉｎｔ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  ｐｒｏｃｅｓｓ、Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、Ｖｏｌｕｍｅ８２、Ｉｓｓｕｅ１、Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  ２００５、Ｐａｇｅｓ６０−７０、ＩＳＳＮ０１６７−９３１７、ｈｔｔｐ：／／ｄｘ．ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．１０１６／ｊ．ｍｅｅ．２００５．０６．００２。
【０１５８】
他に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術的および科学的用語は、本開示が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書で引用した刊行物およびそれらが引用された材料は、参照により具体的に組み込まれる。
【０１５９】
当業者であれば、好ましい実施形態に対して多数の変更および修正を加えることができ、開示の趣旨から逸脱することなくそのような変更および修正を行うことができることを理解するであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本開示の真の趣旨および範囲内に含まれるようなすべてのそのような同等の変形を網羅することを意図している。
【図１Ａ】
2022000652.tif 000022
【図１Ｂ】
2022000652.tif 000023
【図２】
2022000652.tif 000024
【図３Ａ】
2022000652.tif 000025
【図３Ｂ】
2022000652.tif 000026
【図３Ｃ】
2022000652.tif 000027
【図３Ｄ】
2022000652.tif 000028
【図３Ｅ】
2022000652.tif 000029
【図３Ｆ】
2022000652.tif 000030
【図３Ｇ】
2022000652.tif 000031
【図３Ｈ】
2022000652.tif 000032
【図３Ｉ】
2022000652.tif 000033
【図４】
2022000652.tif 000034
【図５Ａ】
2022000652.tif 000035
【図５Ｂ】
2022000652.tif 000036
【図５Ｃ】
2022000652.tif 000037
【図６Ａ】
2022000652.tif 000038
【図６Ｂ】
2022000652.tif 000039
【図６Ｃ】
2022000652.tif 000040
【図６Ｄ】
2022000652.tif 000041
【図７】
2022000652.tif 000042
【図８】
2022000652.tif 000043
【図９】
2022000652.tif 000044
【図１０】
2022000652.tif 000045
【図１１Ａ−Ｂ】
2022000652.tif 000046
【図１１Ｃ】
2022000652.tif 000047
【図１２】
2022000652.tif 000048
【図１３】
2022000652.tif 000049
【図１４】
2022000652.tif 000050
【図１５Ａ】
2022000652.tif 000051
【図１５Ｂ】
2022000652.tif 000052
【図１６−１】
2022000652.tif 000053
【図１６−２】
2022000652.tif 000054
【図１６−３】
2022000652.tif 000055
【図１７】
2022000652.tif 000056
【図１８】
2022000652.tif 000057
【手続補正書】
【提出日】令和3年10月1日(2021.10.1)
【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】
ナノフォトニック装置を検査するための大面積機能計測システムであって、
ナノフォトニック装置の一部に光を照射するように構成された光源と、
光学部品と、
前記光源から照射される前記光を受けた前記ナノフォトニック装置の一部の画像を記録
するためのカメラセンサであって、前記画像は１つまたは複数の状態の関数として撮影さ
れる、カメラセンサと、
前記ナノフォトニック装置内の１つまたは複数の欠陥を検出するために前記画像を処理
するための検出器と、
を備える、大面積機能計測システム。
【請求項２】
前記１つまたは複数の状態の関数として、前記ナノフォトニック装置のエリア内の１つ
または複数の点におけるナノフォトニック特性を計算するためのコンピュータ装置と、
欠陥を検出するために前記コンピュータ装置によって識別された前記ナノフォトニック
特性を使用するための欠陥分析器と、をさらに備える、請求項１に記載の大面積機能計測
システム。
【請求項３】
前記１つまたは複数の状態は以下の、
１．前記ナノフォトニック装置を照射する前記光のスペクトル成分、
２．前記ナノフォトニック装置を照射する前記光の偏光成分、
３．前記ナノフォトニック装置を照射する前記光が前記ナノフォトニック装置の表面と共
に作る入射角、
４．前記カメラセンサの視野角、
５．前記カメラセンサの受光角の範囲、
６．前記ナノフォトニック装置から反射され、かつ前記カメラセンサを照射する相互作用
光のスペクトル成分、および、
７．前記カメラセンサを照射する前記相互作用光の偏光成分
のうちの１つまたは複数を含む、請求項１に記載の大面積機能計測システム。
【請求項４】
前記ナノフォトニック装置は、前記ナノフォトニック装置に照射される光の波長程度の
最小フィーチャサイズを有し、前記ナノフォトニック装置のフィーチャの形状または材料
特性は、前記光源によって照射された光に応答した１つまたは複数のナノフォトニック特
性を提供する、請求項１に記載の大面積機能計測システム。
【請求項５】
前記１つまたは複数のナノフォトニック特性が以下の、１）透過率、２）反射率、３）
吸収率、４）回折効率、５）散乱効率、６）偏光効率、７）偏光変換効率、８）ヘイズ、
及び９）コントラスト比のうちの少なくとも１つを含む、請求項４に記載の大面積機能計
測システム。
【請求項６】
１つまたは複数の状態で前記ナノフォトニック装置はナノ加工偏光子であり、前記１つ
または複数のナノフォトニック特性は透過率を含み、１つまたは複数の状態で前記ナノフ
ォトニック装置はナノ加工偏光子であり、前記１つまたは複数のナノフォトニック特性は
コントラスト比を含み、１つまたは複数の状態で前記ナノフォトニック装置は金属メッシ
ュであり、前記１つまたは複数のナノフォトニック特性は透過率を含むか、または１つま
たは複数の状態で前記ナノフォトニック装置は金属メッシュであり、前記１つまたは複数
のナノフォトニック特性はヘイズを含む、請求項５に記載の大面積機能計測システム。
【請求項７】
前記カメラセンサは、基準からの光から基準画像を記録し、前記基準画像は、ナノフォ
トニック特性を計算するために使用される、請求項１に記載の大面積機能計測システム。
【請求項８】
前記大面積機能計測システムが、前記ナノフォトニック装置を作成するウエハスケール
製造システム、ロールツーロール製造システム、またはシートツーシート製造システムの
一部である、請求項１に記載の大面積機能計測システム。
【請求項９】
前記ナノフォトニック装置が、ナノ加工偏光子、金属メッシュグリッド、反射防止体、
実質的な完全吸収体、実質的な完全反射体、ナノワイヤアレイ、ナノワイヤ分散体、ナノ
粒子アレイ、ナノ粒子分散体、回折光学系、メタマテリアル、またはナノ構造カラー装置
である、請求項１に記載の大面積機能計測システム。
【請求項１０】
連続的に回転する回折格子が使用され、スペクトル帯域の幅は、隣接するスペクトル帯
域間で前記回折格子を回転させるのに費やされる時間を実質的に排除するために、前記カ
メラセンサの露光時間および前記回折格子の回転速度によって実質的に決定される、請求
項１に記載の大面積機能計測システム。
【請求項１１】
前記カメラセンサと基板との間の相対運動を実質的に排除するために、前記カメラセン
サが移動する基板と同期して移動する、請求項１に記載の大面積機能計測システム。
【請求項１２】
前記カメラセンサによって撮影された画像において焦点ぼけを引き起こす面外変位を実
質的に排除するために、前記ナノフォトニック装置が配置される支持体をさらに備える、
請求項１に記載の大面積機能計測システム。
【請求項１３】
前記光学部品が、基板の面外変位によって生じる焦点ぼけを実質的に排除する焦点深度
を有するレンズを含む、請求項１に記載の大面積機能計測システム。
【請求項１４】
前記ナノフォトニック装置の基板上の位置合わせマークを識別し、前記カメラセンサの
焦点面を調整して、前記基板の面外変位による焦点ぼけを実質的に排除する制御システム
をさらに備える、請求項１に記載の大面積機能計測システム。
【請求項１５】
ナノ加工プロセスのリアルタイム監視方法であって、前記方法は、
ナノフォトニック装置の一部に光を照射することと、
前記光を受けた前記ナノフォトニック装置の一部の画像を記録することであって、前記
画像は１つまたは複数の状態の関数として撮影される、ことと、
前記画像を処理して、前記ナノフォトニック装置内の１つまたは複数の欠陥を検出する
ことと、
を含む、方法。
【請求項１６】
前記欠陥が、前記ナノフォトニック装置の意図された性能からの逸脱であり、前記ナノ
フォトニック装置のナノフォトニック特性に望ましくない変化を引き起こす、請求項１５
に記載の方法。
【請求項１７】
前記欠陥を根本原因に関連付けることをさらに含み、前記根本原因は、所望のナノ加工
プロセスからの逸脱である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記根本原因が、Ｊ−ＦＩＬインクジェットシステムエラー、ＰＦＩＬスロットダイプ
ロセスエラー、インプリンティングプロセスエラー、エッチングプロセスエラー、または
斜め金属蒸着エラーに起因する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ナノフォトニック装置の前記部分は第１の部分であり、前記方法は、
前記ナノフォトニック装置の前記第１の部分または第２の部分に第２の光を照射するこ
とと、
前記第２の光を受けた前記ナノフォトニック装置の前記第１の部分または前記第２の部
分の第２の画像を記録することと、
前記第２の画像を処理して、前記ナノフォトニック装置内の１つまたは複数のさらなる
欠陥を検出することと、
をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
ナノフォトニック装置の欠陥を検出することと、
１つまたは複数の欠陥特徴を用いて前記欠陥を自動的に分類することと、
前記欠陥の分類に基づいて、前記欠陥の根本原因を識別することと、
を含む方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、２０１６年１０月２６日に出願された米国仮特許出願第６２／４１３，２９
１号明細書に対する利益を主張し、その開示は参照により本明細書に明確に組み込まれる
。
【０００２】
［連邦政府による資金提供を受けた研究に関する記載］
本発明は、米国科学財団により授与された助成金番号ＥＣＣＳ１１２０８２３およびＥ
ＥＣ１１６０４９４の下で政府の支援を受けてなされた。政府は本発明において一定の権
利を有する。
【０００３】
本開示は、ナノフォトニック装置のための光学計測に関する。
【背景技術】
【０００４】
ナノ加工における最近の進歩は、ウエハスケールのロールツーロール（Ｒ２Ｒ）および
シートツーシート（Ｓ２Ｓ）製造ラインでナノフォトニック装置のホストを製造すること
を容易にしている。これらのナノフォトニック装置には、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の
消費電力を最大２０％削減できるナノ加工偏光子（ＮＦＰ）、フレキシブルタッチスクリ
ーンおよびディスプレイを可能にする金属メッシュグリッド、ブラックシリコンのような
完全吸収体、ならびに超高解像度および／またはマイクロディスプレイおよびプリントま
たは分光カメラセンサのカラーフィルタとして有用であり得る様々な金属および／または
誘電体ナノ構造カラーが含まれる。
【０００５】
ナノ加工プロセスには、スロットダイコーティング、インクジェット、グラビアコーテ
ィング、ディップコーティング、およびナイフエッジコーティングが含まれる。真空ナノ
加工プロセスには、スパッタリング、電子ビーム蒸着、斜めスパッタリング、斜め電子ビ
ーム蒸着、熱蒸着、原子層蒸着、化学蒸着、およびプラズマ化学蒸着などの真空蒸着プロ
セスと、反応性イオンエッチング、誘導結合または容量結合プラズマ反応性イオンエッチ
ング、およびイオンミリングなどのプラズマエッチングプロセスと、電子ビームリソグラ
フィ、Ｘ線リソグラフィおよびイオンビームリソグラフィなどの真空パターニングプロセ
スが含まれる。さらに、周囲ナノパターニングプロセスには、フォトリソグラフィ、イン
プリントリソグラフィ、等方性湿式エッチング技術、ならびに結晶エッチングおよび金属
支援化学エッチングなどの異方性湿式エッチング技術が含まれる。
【０００６】
これらの製造ラインでは、品質管理を提供し、不良装置を識別し、欠陥の根本原因を特
定して修正することができる歩留まり管理の手段を提供するための計測が必要になる。計
測は製造ラインと歩調を合わせるために高スループットで特性評価をしなければならず、
また小さな欠陥および微妙なエリア間のばらつきが首尾よく識別できるように、データは
空間的に分解されなければならない。これから説明するように、ナノフォトニック装置の
機能計測は、これら両方を同時に達成することができる。
【０００７】
ＳＥＭやＡＦＭのような限界寸法（ＣＤ）計測法であるナノ計測法への伝統的なアプロ
ーチは、ナノフォトニック装置製造ラインに追いつくために必要なスループットを達成す
るのに極端な問題を抱えている。例えばＳＥＭでは、ＣＤ自体のオーダーの視野でＣＤを
測定することしかできないため、大きなエリアを高いスループットで特性評価することは
ほぼ不可能である。スキャトロメトリはより大きなエリアを特性評価するために使用する
ことができ、高い空間解像度を達成するために画像化技術を利用する可能性を有するが、
測定は通常、順次測定される多数の個々の状態（異なる散乱角のような）でのデータの取
得を必要とし、ＣＤの逆モデル計算またはルックアップテーブル検索が後に続く。これは
本質的にスキャトロメトリのスループットを制限する。
【０００８】
限界寸法（ＣＤ）計測は、ハイスループットナノフォトニック装置製造への対応は困難
である。幸いなことに、ＣＤ計測は装置の特性評価には必要ない。名前が意味するように
装置の機能を測定する機能計測を代わりに使用することができ、この場合、はるかに高い
スループットが可能である。機能計測は、チップの電気的試験の形で半導体産業で日常的
に使用されている。電気的試験は、数秒で実行でき、これは数十億もの個々のトランジス
タ、ビア、および相互接続からなるチップをすべて重要なＣＤで認定できる。チップが電
気的試験に合格した場合、ＣＤを直接測定する必要なしに、ＣＤが仕様どおりであると仮
定することができると主張することができる。現在、チップ製造ラインには何百もの個々
の製造工程があるため、中間工程でのＣＤ計測は依然として必要であるが、ナノフォトニ
ック装置製造では、完成した装置は、ほんのわずかな製造工程を必要としてもよい。完成
したナノフォトニック装置に対して、中間ＣＤ計測を行わずに機能計測を行うことが最も
効率的である。
【０００９】
本明細書に開示されるシステムおよび方法は、これらおよび他の必要性に対処する。
【発明の概要】
【００１０】
本開示は、ナノフォトニック装置を検査するための大面積機能計測システムに関する。
大面積機能計測システムは、１つまたは複数の光源、レンズおよび偏光子などの光学部品
、ならびに１つまたは複数のカメラセンサを含むことができる。光源はナノフォトニック
装置に光を照射することができ、光学部品はシステムを通して光を導き、光の状態を変調
することができる。カメラセンサは、照射された光と相互作用するナノフォトニック装置
の画像を記録することができる。  画像は１つまたは複数の状態の関数として撮影するこ
とができる。システムはまた、欠陥を検出するために画像を処理することができる検出器
を含むことができる。次いで、欠陥は、１つまたは複数の欠陥特徴を使用して分類され得
る。この分類に基づいて、欠陥の根本原因を自動的に識別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本明細書に組み込まれてその一部を構成する添付の図面は、以下に記載される幾つかの
態様を例示する。
【図１Ａ】透過測定および反射測定のためのシステムアーキテクチャの概略図である。
【図１Ｂ】透過測定および反射測定のためのシステムアーキテクチャの概略図である。
【図２】透過測定および反射測定のための一般的なシステムアーキテクチャの概略図である。
【図３Ａ】本開示で論じるガラス基板上のワイヤグリッド偏光子（ＷＧＰ）の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。
【図３Ｂ】本開示で論じるガラス基板上のワイヤグリッド偏光子（ＷＧＰ）の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。
【図３Ｃ】本明細書に記載されているように、ワイヤグリッド偏光子の光学機能の概略図である。
【図３Ｄ】本明細書に記載されているように、従来の分光測定ツールおよび対応するコントラスト比プロットの対応する図である。
【図３Ｅ】本明細書に記載されているように、従来の分光測定ツールおよび対応するコントラスト比プロットの対応する図である。
【図３Ｆ】本明細書に記載されているように、画像化分光測定ツールおよび対応するカメラベースのコントラスト比の画像化の対応する図である。
【図３Ｇ】本明細書に記載されているように、画像化分光測定ツールおよび対応するカメラベースのコントラスト比の画像化の対応する図である。
【図３Ｈ】本明細書に記載されているように、画像化分光測定ツールおよび対応するメガピクセル（高解像度）カメラベースのコントラスト比の画像化の対応する図である。
【図３Ｉ】本明細書に記載されているように、画像化分光測定ツールおよび対応するメガピクセル（高解像度）カメラベースのコントラスト比の画像化の対応する図である。
【図４】本明細書に記載されているように、図３Ｈの分光測定を使用し、対応するナノフォトニック装置内の欠陥を識別する、所与の波長におけるコントラスト比の例示的な画像である。
【図５Ａ】本明細書に開示されているシステムおよび方法によるナノフォトニック装置内の欠陥を識別するコンピュータ化された方法のフローチャートである。
【図５Ｂ】本明細書に開示されているシステムおよび方法によるナノフォトニック装置に向けられたサンプルビーム光の平均コントラスト比対波長のプロット例である。
【図５Ｃ】照明アセンブリの例示的な概略図である。
【図６Ａ】画像化の対象となる移動サンプルを説明するための本開示による計測アーキテクチャを示す概略図である。
【図６Ｂ】ラインスクリーンカメラを適切な位置に設置することによって、画像化の対象となる移動サンプルを説明するための本開示による計測アーキテクチャを示す概略図である。
【図６Ｃ】図６Ｃおよび６Ｄは、本明細書に記載されているように、移動サンプルを説明するためのそれぞれの透過計測および反射計測アーキテクチャの概略図である。
【図６Ｄ】図６Ｃおよび６Ｄは、本明細書に記載されているように、移動サンプルを説明するためのそれぞれの透過計測および反射計測アーキテクチャの概略図である。
【図７】本明細書に記載のワイヤグリッド偏光子をコントラスト比および透過強度分析にかけるための計測アーキテクチャの概略図である。
【図８】本明細書に記載のワイヤグリッド偏光子をコントラスト比および透過強度分析にかけるための計測アーキテクチャの概略図である。
【図９】本明細書に記載されるように、ワイヤグリッド偏光子をｐ偏光についてのコントラスト比および透過強度分析にかけるための計測アーキテクチャおよび露光時間制約の概略図である。
【図１０】本明細書に記載されるように、ワイヤグリッド偏光子をｓ偏光の関数としてコントラスト比および透過強度分析にかけるための計測アーキテクチャおよび露光時間制約の概略図である。
【図１１Ａ−Ｂ】本明細書に記載されるように、ワイヤグリッド偏光子をｓ偏光の関数としてコントラスト比および透過強度分析にかけるための計測アーキテクチャ、露光時間制約、および偏光状態の変化によって引き起こされる遷移遅延の概略図である。
【図１１Ｃ】図７〜図１１Ｂに示され、それぞれＴｐおよびＴｓ同時分析のために並列偏光アーキテクチャで構成された計測システムの概略図である。
【図１２】図６〜図１１に示される計測の対象となる図４のナノフォトニック装置上に示される欠陥の注釈付き画像である。
【図１３】閾値がノイズを低減し、図６〜図１１に記載の計測を受ける図４のナノフォトニック装置に存在する欠陥を強調する図１２の画像の図である。
【図１４】４つの広範なカテゴリの欠陥の画像である。（ｉ）左上隅に円形の除外区域を生じる粒子、（ｉｉ）濃淡が異なる水平方向の縞に見られるノズルからノズルへの滴体積の変動、（ｉｉｉ）青色の垂直ラインに見られるインクジェットプリントヘッドの不発、およびｉｖ）テンプレートとウエハとの強い接触のために中央の青い環状リングに見られるＲＬＴ変動を引き起こす準最適インプリント力レシピ。
【図１５Ａ】粒子欠陥の画像である。
【図１５Ｂ】粒子欠陥の画像である。左の図に示すように、粒子によって、パターン化されたフィーチャがない可能性がある円形の除外区域が発生している。右の図は、そのような欠陥を引き起こす可能性がある典型的な粒子の拡大画像を示している。
【図１６−１】シリコンナノワイヤ（ＳｉＮＷ）アレイサンプルの一組のＲＧＢ（赤、緑、青）画像と、それらの対応するＳＥＭおよび反射スペクトルである。
【図１６−２】シリコンナノワイヤ（ＳｉＮＷ）アレイサンプルの一組のＲＧＢ（赤、緑、青）画像と、それらの対応するＳＥＭおよび反射スペクトルである。
【図１６−３】シリコンナノワイヤ（ＳｉＮＷ）アレイサンプルの一組のＲＧＢ（赤、緑、青）画像と、それらの対応するＳＥＭおよび反射スペクトルである。
【図１７】本明細書に記載されるように、コントラスト比および透過強度を計算するための画像データを提供するように構成されたロールツーロール製造アセンブリのための例示的計測アーキテクチャの概略図である。
【図１８】本発明のナノフォトニック装置に関する一組の光反射率データを提供するのに十分な、ウエハスケールの垂直シリコンナノワイヤアレイのための例示的な計測アーキテクチャの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ここで実施形態を詳細に参照するが、その例は図面および実施例に示されている。しかし
ながら、本開示は多くの異なる形態で具体化されてもよく、本明細書に記載の実施形態に
限定されると解釈されるべきではない。
【００１３】
他に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術的および科学的用語は、本
開示が属する技術分野の当業者に一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書で使
用される「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語およびその変形は、「含む（ｉ
ｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語およびその変形と同義的に使用されており、排他的でな
く非限定的な用語である。本明細書では「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「含
む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語を使用して様々な実施形態を説明したが、「備え
る（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」の代わりに「本質
的に成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」および「成る（ｃ
ｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」という用語を使用してより具体的な実施形態を提供するこ
とができ、かつ開示されている。本開示および添付の特許請求の範囲で使用されるように
、単数形「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」は、文脈が明らかにそうでないことを指示しない
限り、複数の指示対象を含む。
【００１４】
以下の定義は、本明細書で使用される用語を助けるために提供されており、決して本開
示を限定するものではない。定義は、当面の用語のそれぞれの解釈の例としてのみ役立つ
。
【００１５】
［定義］
ナノフォトニック機能計測（ＮＦＭ）−我々がナノフォトニック機能計測（ＮＦＭ）。
ＮＦＭは、状態の関数として、また場合によっては既知の状態の基準として、光を透過、
反射、回折、偏光、または散乱させるナノフォトニック装置の画像を記録し、次いでこれ
らの画像を処理して状態の関数としてナノフォトニック特性を計算する。
【００１６】
ナノフォトニック装置−それが相互作用する光の波長程度の最小フィーチャサイズを有
し、前記フィーチャの形状特性または材料特性は、出力として特定のナノフォトニック特
性を提供するように設計されている。
【００１７】
基準−１つまたは複数のナノフォトニック特性の実質的に既知の値を有するアーチファ
クトであり、その画像が、ナノフォトニック装置のナノフォトニック特性を計算するため
の画像処理における標準として時々使用される。基準の例には、高反射ミラーおよび空気
（完全な透過率を近似するために透過率測定でしばしば使用される）が含まれる。
【００１８】
強度−測定中にカメラセンサによって検出された平均光束に比例する量。Ｉと省略され
ている（特に表１）。強度の計算方法の詳細な数学的説明は、「画像処理」というタイト
ルのセクションにある。
【００１９】
ナノフォトニック特性−ナノフォトニック装置の特性であり、ナノフォトニック装置が
相互作用する光にどのように影響を与えるかを説明する量である。いくつかのナノフォト
ニック特性を表Ａに列挙する。
表Ａ．ナノフォトニック特性およびその定量的定義
2022000652.tif 000058
＊｛１｝はＩｎｔｅｎｓｉｔｙの略語である。強度の定義を参照。
＊＊ｓａｍｐｌｅはサンプルビームを表す添え字であり、ｒｅｆｅｒｅｎｃｅは基準ビー
ムを表す添え字である。
＊＊＊ここでのサンプルビームの偏光状態は基準の偏光状態とは異なる。
＊＊＊＊ＣＲはｐ偏光された光およびｓ偏光された光の透過率から計算することもできる
。
【００２０】
状態−ナノフォトニック装置と相互作用している光、またはカメラセンサによって検出
されている光の特性。次のようなものがある。
１．ナノフォトニック装置を照射する光のスペクトル成分
２．ナノフォトニック装置を照射する光の偏光成分
３．ナノフォトニック装置を照射する光がナノフォトニック装置の表面で作る入射角
４．カメラの視野角
５．カメラの受光角範囲
６．カメラセンサを照射する光のスペクトル成分
７．カメラセンサを照射する光の偏光成分。
【００２１】
光−紫外線、可視光線、近赤外線、赤外線などを含むがこれらに限定されない電磁放射
。
【００２２】
光源−光を生成するもの。
【００２３】
光学部品−光を屈折させるもの（レンズなど）、光を反射させるもの（ミラーなど）、
光を回折させるもの（回折格子など）、光を散乱させるもの（ディフューザなど）、およ
び／または光のスペクトル成分や偏光成分を変調するもの。これらの部品は、光の状態を
制御するために使用できる。
【００２４】
カメラセンサ−光を感知する光検出器のアレイ。カメラセンサは、エリアセンサまたは
ライン走査センサのいずれでもよい。カメラセンサの幾つかの例としては、モノクロカメ
ラ、カラーカメラ、ＲＧＢカメラ、３チップカラーカメラ、マルチスペクトルカメラ、ハ
イパースペクトルカメラ、電子増倍型電荷結合素子（ＥＭＣＣＤ）カメラ、インテンシフ
ァイア電荷結合素子（ＩＣＣＤ）カメラ、電子増倍型インテンシファイア電荷結合素子カ
メラ（ｅｍＩＣＣＤ）、アバランシェフォトダイオードアレイ、時間遅延積分（ＴＤＩ）
ライン走査カメラ、バイリニア式カラーライン走査カメラ、トライリニア式カラーライン
走査カメラ、クワッドリニア式カラーライン走査カメラが含まれる。
【００２５】
欠陥−前記ナノフォトニック装置の意図された設計からの著しい差をもたらし、前記ナ
ノフォトニック装置のナノフォトニック特性に差を生じさせる製造プロセスまたは初期基
板の結果。
欠陥検出−未定義の欠陥の存在を検知すること。
【００２６】
欠陥識別−検出された特定の種類の欠陥を知ること。
【００２７】
根本原因−基準製造プロセスにおける逸脱または脱線の根本的な理由。
【００２８】
対象空間ピクセルサイズ−（ナノフォトニック装置上の）対象空間にマッピングされた
画像内のピクセルサイズ。
【００２９】
視野（ＦＯＶ）−カメラレンズとカメラセンサが達成する視野。言い換えれば、対象空
間にマッピングされたカメラセンサによって記録された画像のサイズ。
【００３０】
製造スループット−ウエハスケール製造の場合は面積（ｍ２／秒）、またはＲ２Ｒ製造
の場合は直線（ｍ／秒）のいずれかである製造ラインのスループット。Ｓ２Ｓ製造は、面
積スループット下または直線スループット下の両方で動作し得る。
【００３１】
許容特性評価時間−ロールの各ウエハ、シート、またはラインセグメントに対してＮＦ
Ｍが特性評価を実行しなければならない時間。
【００３２】
システム特性評価時間−ロールの各ウエハ、シート、またはラインセグメントに対して
ＮＦＭが実際に特性評価を行うのにかかる時間。
【００３３】
ワイヤグリッド偏光子（ＷＧＰ）−幅がナノスケールで長さがマクロスケールの金属線
に基づく偏光子。
【００３４】
金属メッシュグリッド（ＭＭＧ）−ナノスケールの金属線のグリッドに基づく透明導電
面
【００３５】
反射防止体−ナノ構造が存在するために反射防止性であるナノフォトニック装置
【００３６】
完全吸収体−任意の特定の１つまたは複数の範囲のスペクトル帯域にわたって高い吸収
を示すナノフォトニック装置
【００３７】
完全反射体−任意の特定の１つまたは複数の範囲のスペクトル帯域にわたって高い反射
を示すナノフォトニック装置
【００３８】
ナノ構造カラー−ナノ構造の存在により生じるカラーを有するナノフォトニック装置。
【００３９】
［ＮＦＭシステムの構成］
ＮＦＭシステムは、光源、光学部品、カメラセンサで構成されている。
【００４０】
［光源］
１つまたは複数の光源が、ナノフォトニック装置を照射する光を生成するために使用さ
れる。光源は、適切なスペクトル特性、強度、およびフォームファクタを持つように選択
する必要がある。与えられた状況に対して何が最も理にかなっているかに応じて、任意の
数の異なる種類の光源を使用することができる。光源の幾つかの例には、白熱光源、ハロ
ゲンランプ、アークランプ、蛍光灯、ＬＥＤ（発光ダイオード）、白色ＬＥＤ、ＬＥＤア
レイ、ＯＬＥＤ（有機ＬＥＤ）、可変波長光源、レーザ、可変波長レーザ、スーパーコン
ティニュームレーザが含まれる。
【００４１】
［光学部品］
ほとんどのシステムには、光源からサンプル、およびカメラへと進むときに光を導き、
変調するための光学部品がある。レンズ、偏光子、ビームスプリッタ、ミラー、半透明ミ
ラー、集束ミラー、回折格子、カラーフィルタ、絞り、アパーチャ、またはスリットを含
む様々な光学部品を使用して、特定の結果を得ることができる。
【００４２】
［カメラセンサ］
アレイ検出器であるカメラセンサは、空間的に分解された測定値の迅速な同時取得を可
能にするので、非アレイ検出器とは対照的に使用される。欠陥を検出できるだけでなく、
その空間的特徴の観点からも識別できるように、特性評価を空間的に分解することが重要
である。これにより、様々な種類の欠陥（円形、直線、周期的など）を区別することがで
き、欠陥の発生場所に関する洞察が得られる（根本原因分析）。ほとんどの古典的な分光
光度計システムは、空間的に分解されない検出器を使用している［２１、２２、２３、２
４］。
【００４３】
図２は、透過、垂直入射反射測定、および角度付き反射測定の両方に対するＮＦＭシス
テムの簡単な設計を示す。示されているシステムは、今述べた３つの部品を含む。これら
のシステムは単一ビームアーキテクチャで示されており、後でデュアルビームアーキテク
チャを使用することの利点について説明することに注意されたい。システムが状態を定義
する能力は、異なるカラーおよび入射角を有するビームと、異なる視野角を有するカメラ
とを示すことによって、様々な例において部分的に示される。レンズやビームスプリッタ
などの様々な光学部品を使用して、各設定を可能にする。この図は、利用可能なすべての
様々な状態および光学部品を網羅的に示しているわけではないことに留意されたい。例え
ば、ビームの偏光成分は図１Ａには示されていない。カメラセンサとカメラレンズの組み
合わせは、しばしば単にカメラと呼ばれる。これは図２に示されており、この文書全体を
通して、カメラという用語をこのサブシステムを識別するために使用することがある。
【００４４】
［ＮＦＭシステム測定プロセス］
以下のリストは、ＮＦＭシステムによって実行される測定について説明している。
１．１つまたは複数の光源は光を作り出す。
２．光源からの光は、光学部品によって案内または変調されてもされなくてもよい（この
時点では、光源からの光を集束または平行化するためにレンズが使用されることが多い）
。
３．光は次にナノフォトニック装置および／または基準と相互作用する。
４．ナノフォトニック装置または基準と相互作用した後の光は、光学部品によって案内ま
たは変調されてもされなくてもよい（通常、この時点でレンズが光をカメラのセンサに集
束させる）。
５．次に露光時間中にカメラセンサが光を検出する。
６．カメラセンサの読み取り値がコンピュータに画像として読み出される。
７．画像は強度を計算するために処理される（画像処理というタイトルのセクションを参
照）。
８．強度はナノフォトニック特性を計算するのに使用されている。
［画像処理］
カメラ取得からの画像は、ナノフォトニック特性を計算するために使用できるように、
それらを強度画像に変えるために何らかの処理を受ける必要がある。これを行わなければ
ならない理由が幾つかある。一つには、カメラセンサのダイナミックレンジが比較的小さ
くなり得る。広範囲の光量を測定するためには、減光（ＮＤ）フィルタ、絞り、ならびに
カメラの露光時間およびゲイン設定を組み合わせて使用する。基準測定のような非常に明
るい測定では、カメラの使用可能な露光時間の範囲内の露光時間を使用できるように、ビ
ームを減衰させるためにＮＤフィルタおよび／または絞りが必要である。他方、非常に暗
い測定は、非常に暗い可能性があり、カメラは長時間の露光および／または高ゲインを使
用することによって画像を取得するだけでよく、したがってＮＤフィルタは必要ではない
。ゲイン、露光時間、ＮＤフィルタまたは絞りの存在の違いは、強度の計算において考慮
する必要がある。また、カメラのリードノイズおよびダークノイズも考慮する必要がある
。画像は次の式に見られる操作を受けて、強度の画像を生成する。
2022000652.tif 000059
ここで、
Ｉ
強度
ＤＮ
デジタル数値（画像内のピクセル値）を表す
Ｎｏｉｓｅｒｅａｄ
カメラのリードノイズ
Ｎｏｉｓｅｄａｒｋ
カメラのダークノイズ
ゲイン
カメラゲイン
ｔｅｘｐ
カメラ露光時間
ＴＮＤ
ＮＤフィルタの透過率
ＴＩｒｉｓ
絞りの透過率
次いで、この強度値の画像を他の強度値の画像と直接比較することができ、定義セクシ
ョンの表１に列挙されているもののようなナノフォトニック特性を計算するために使用す
ることができる。
【００４５】
［システム設計］
ＮＦＭシステムを設計する場合、１つの目的は、システムが、対象となるナノフォトニ
ック装置上で一般検査、欠陥検出、および欠陥識別を実行できることを確実にすることで
ある。ここで幾つかの主な考慮事項がある。
１．必要な空間分解能
２．測定が必要とされる必要なナノフォトニック特性
３．生産媒体のフォームファクタおよび製造運動の種類（連続ロール、停止／開始）
４．製造ラインの面積または直線製造スループット
【００４６】
［必要な空間分解能］
必要な空間分解能は最も基本的な考慮事項である。測定する必要がある最小対象空間ピ
クセルサイズを決定しなければならず、カメラの空間分解能はこれに適切に適合する必要
がある。最小対象空間ピクセルサイズは、ナノフォトニック装置内の所望の欠陥を検出す
るのに必要とされる必要な空間分解能によって決定される。これは、システムが設計され
ているナノフォトニック装置に欠陥性がどのように現れるかについての知識に由来する。
例えば、ＮＦＰおよびＭＭＧはディスプレイでの使用を目的としている可能性があるため
、最小対象空間のピクセルサイズをディスプレイのピクセルサイズのオーダーのものに設
定して、個々のディスプレイピクセルに対応するすべてのエリアが確実に仕様を満たすよ
うにする。個々の欠陥は実際にはＮＦＭの空間分解能よりはるかに小さい場合もあるが、
それらの集合的効果は、その欠陥が位置するピクセル内のナノフォトニック特性の差とし
てＮＦＭによって測定される。センサの実質的な解像度を利用できるように、カメラレン
ズの解像能力および画像化特性を考慮する必要がある。一般に、最大のＦＯＶで所望の最
小対象空間ピクセルサイズを達成することができるカメラレンズを選択すべきである。
【００４７】
［測定が必要なナノフォトニック特性］
測定する必要があるナノフォトニック特性の種類を考慮する必要がある。これは、反射
率および／または透過率のいずれかを測定する能力などのシステム測定アーキテクチャ、
ならびに照明の偏光／スペクトル成分、検出器のスペクトル選択性、照明の角度、視野角
などのシステム特性を決定する。例えば、ＮＦＰは、以下の１．コントラスト比、および
２．ｐ偏光された光の透過率の２つのナノフォトニック特性によって特徴付けられ得る。
これは、１．ｐ偏光された光を透過するＷＧＰ、２．ｓ偏光された光を透過するＷＧＰ、
３．それらの基準画像、の画像に関係する。このシステムは、透過モードで設定する必要
があり、ＷＧＰを照射する光を偏光する機能が必要になる。
【００４８】
［製造装置のフォームファクタおよび種類］
生産媒体を考慮する必要がある。一般に、生産媒体には３つの種類、１．ウエハスケー
ル、２．ロールツーロール（Ｒ２Ｒ）、および３．シートツーシート（Ｓ２Ｓ）処理があ
り、ナノフォトニック装置の製造に使用される。ウエハスケールは、ナノフォトニック装
置を個別のウエハ上に製造することを含み、ナノフォトニック装置は通常、製造ラインを
移動するにつれて開始および停止する。Ｒ２Ｒ製造は、ナノフォトニック装置を連続材料
ロール上で製造することを含み、連続材料ロール（通常はプラスチック）は、多くの場合
運動を止めない直線運動で製造ラインに沿って平行移動する。Ｓ２Ｓ製造は、個々のパタ
ーニング工程中に連続的に移動し得るがシート間の移動を停止させる可能性がある個別の
材料シート上で製造が行われる、以前の製造媒体の両方の要素を有する。システム部品は
、これらの様々なフォームファクタを考慮して選択する必要がある。例えば、ウエハは通
常製造工程間での移動を停止し、１つのカメラが１つのフレーム内でウエハ全体を画像化
することができるので、ウエハスケール製造はエリア捕捉カメラに適している。他方、Ｒ
２Ｒ製造およびＳ２Ｓ製造では、装置は常に直線運動で動いている可能性があり、その場
合ライン走査カメラは、直線的に平行移動する対象物の画像を撮影するのによく適してい
るので、おそらくより有用である。しかしながら、Ｒ２Ｒにエリア捕捉カメラを使用し、
ウエハスケールにライン走査カメラを使用することは可能であり、ある場合にはより適切
であり得る。
【００４９】
［製造スループット］
製造スループットもまた、面積であれ直線であれ、考慮しなければならない。製造シナ
リオにもよるが、製造ラインの速度で全装置エリアの１００％も検査する必要がある場合
がある。他方、より少ない装置エリアをサンプリングすることが適切であり得る。いずれ
にせよ、各製造ラインは計測から一定のスループットを要求する。計測はこのスループッ
トを満たす必要があり、そうでない場合、製造ラインの妨げになる。
製造スループット（式ではＴｈｒｕｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇとして示されている）
を使用して、許容できる特性評価時間（式ではｔｃｈａｒ，ａｌｌｏｗとして示されてい
る）を決定できる。これは、以下の２つの実施形態について示される。
【００５０】
［ウエハスケールのインライン特性評価］
2022000652.tif 000060
【００５１】
［Ｒ２Ｒのインライン特性評価］
2022000652.tif 000061
【００５２】
ここで、ｈｌｉｎｅは、対象空間ピクセルサイズで定義されたラインの高さである。計
測がロールの別のストリップを検査できるように、Ｒ２Ｒのインライン特性評価のために
ロールを後方に移動させることはできないことに留意されたい。従って、ロールの全幅を
、ロールが通過するにつれて同時に検査する必要があってもよい。システムによって達成
される特性評価時間であるシステム特性評価時間（式ではｔｃｈａｒ，ｓｙｓｔｅｍとし
て示されている）は、許容できる特性評価時間以下でなければならない。システムの特性
評価時間は、式１３で表される様々な計数で構成されている。
2022000652.tif 000062
【００５３】
ここで、
2022000652.tif 000063
検査が必要な各ＦＯＶに対して１つのシステム全体を実施することで、
2022000652.tif 000064
を完全に排除できる。例えば、１つのカメラをロールの幅に沿って異なる点に移動させる
代わりに、回転するときロール全体を検査するために、複数のライン走査カメラをＲ２Ｒ
ラインの幅に沿って配置することができる。同様に、特性評価する必要がある状態ごとに
１つのシステム全体を実施することによって、
2022000652.tif 000065
もまた排除できる。
【００５４】
［スループット向上のためのアイデア］
［デュアルビームアーキテクチャ］
２つのカメラ（１１０Ａ、１１０Ｂ）のデュアルビームアーキテクチャは、システムの
特性評価時間を短縮するために使用できる。デュアルビームシステムでは、基準測定とサ
ンプル測定が同時に行われ（図１Ｂに示す）、これにより、測定を連続して行うことに伴
う追加の時間がなくなり、２つの測定間で発生するビーム強度の変動による測定の不正確
さもなくなる。デュアルビームシステムでは、ビームスプリッタ（１７５）を用いて、光
源から来る光を２つの異なるビーム、すなわちサンプルビームと基準ビームとに分割する
。サンプルビームはナノフォトニック装置を通過し、基準ビームはそれを基準として測定
するカメラに進む。基準ビームの光学系は、サンプルビームで使用される光路長を複製す
べきであるが、この場合は基準物体平面である物体平面は、仮想平面（図１Ｂの点線で示
される）、またはビームスプリッタの中心から装置表面と同じ距離である基準物体（ミラ
ーのように）であり、基準カメラは、サンプル平面からのサンプルカメラの距離と、基準
物体平面から同じ距離であるべきである。これは、基準ビーム経路内の各カメラピクセル
が、サンプルビーム経路内の同じピクセルに対応するビームのその部分を見ていることを
保証する。これは、ナノフォトニック特性の適切な画像計算を確実にする。図１Ｂは、透
過型ＮＦＭシステムと垂直入射反射型ＮＦＭシステムの両方に対するデュアルビームアー
キテクチャを示す。
【００５５】
［ビニング］
ビニングは、ＮＦＭシステムのスループットを向上させるために使用することができる
。ビニングは、カメラセンサ内の複数のピクセルを１つにまとめてグループ化することに
よって行われるダウンサンプリング画像解像度を表すために使用される用語である。これ
は空間分解能を低下させるが、より速いカメラ読み出し速度を可能にする。これは欠陥検
出に適していることが証明される場合があるが、空間的特徴の欠如は欠陥を識別し、それ
を根本原因に結び付ける能力を減らす場合もある。
【００５６】
［連続回転回折格子］
可変波長光源では、モノクロメータ内の回折格子を回転−停止−回転方式で回転させる
ことが一般的である。異なる方向間の回転に費やされる時間はかなりの時間がかかる可能
性があり、測定するスペクトル帯域が多数ある場合、これはスループットに大きな影響を
与える可能性がある。マルチスペクトルやハイパースペクトルの状況では、回折格子を連
続的に回転させ、カメラの露光窓を介してスペクトル帯域の幅を定義することは、システ
ムのスループットのために有益である。この設定における格子運動は連続的であるので、
異なるスペクトル帯域間を移動するのに時間を費やすことはない。少量の分離されたスペ
クトル帯域を測定する必要がある場合には、従来の回転−停止−回転−停止方式が依然と
して有用である。
【００５７】
ロールまたはシートに沿ったカメラとビームの同期移動。
ロールを停止することができず、取得時間が、動いている被写体をぼやけることなく捉
えるのに十分な速さでない場合、カメラ（６７５）およびビームをロールと同期して平行
移動させて相対運動を排除することができる。これは、透過型および反射型の両方の場合
について図６Ｃおよび図６Ｄに示されている。カメラは各前進運動の後にリセットするこ
とができる。図６Ｃおよび図６Ｄの構成は、上述のビームスプリッタ（６９５）、カメラ
（６７５、６５０）を含み、両方ともローラ（６６０Ａ、６６０Ｂ）にわたって標本の画
像を標本化するために使用される。
視野の高さに等しい長さをロールが進むのにかかる時間が、特性評価時間からカメラを
その初期位置にリセットするのにかかる時間を差し引いた時間以下である場合、カメラは
ロールの１列を連続して特性評価できる。
１台のカメラがロールを十分にカバーできない場合は、ロール上で幅方向に前後に走査
するか、ビームを並列化することができる。
カメラは各前方移動の後に簡単にリセットできるが、この移動には時間がかかるため、
排除する必要がある場合がある。この場合、ロールの長さに沿って異なる位置に配置され
た複数のシステムを利用することが推奨され、これは互い違いに配置され、後者のシステ
ムは、従来のシステムが行わなかったロールの部分を特性評価する。
この同期運動方法は、ナノフォトニック装置の過渡的挙動が問題となる場合にも使用す
ることができる。この例としては、Ｒ２Ｒシステムに沿って移動しながら、熱サイクルま
たは屈曲を受けながら装置を測定する必要がある場合である。これを可能にするためにエ
リア捕捉カメラは、これらのプロセスを経るとき、ロールと同期して移動させることがで
きる。
【００５８】
［その他］
［ロールの面外揺れに対処する］
Ｒ２ＲまたはＳ２Ｓシステムでは、ウエブまたはシートは面外方向に上下に揺動すると
いう潜在的な問題もあり、カメラによって撮影された焦点のずれた画像をもたらす可能性
がある。これは、余分なローラを使用して、支持されていないロールの長い伸びを排除す
ることによって、ロールをバッキングプレート上でスライドさせることによって、または
十分に大きな焦点深度を有するカメラレンズ（例えばテレセントリックレンズ）を使用す
ることによって潜在的に解決することができる。バッキングプレートは、単に滑らかな表
面または空気軸受のような軸受表面であり得る。反射型の場合にはバッキングプレートは
不透明であり得るが、透過型の場合にはバッキングプレートは透明である必要がある。あ
るいは、ビームが通過する必要がある除外部を有する部分バッキングプレートを使用する
ことができる。ロールまたはシート上に、任意の瞬間でのロールまたはシートのｚ位置の
測定を可能にする幾つかの位置合わせマークが存在する可能性もあり、位置の変化を考慮
するために、これに応じてカメラまたは光学系の位置を移動させることができる。（シー
トツーシートシステムおよびウエハスケールシステムでは、このような支持を提供するた
めに、真空または静電保持力に基づくチャック装置を使用することができる）。
【００５９】
［Ｗｅｂ  Ｗａｌｋを扱う］
位置合わせマークをロール上に配置し、カメラまたはレーザシステムで追跡して、リア
ルタイムで面内ロール移動を追跡することができる。この情報に基づいて、ロールをその
公称位置に導く制御フィードバックループを確立することができる。このウェブガイドは
、Ｒｏｌｌ−２−Ｒｏｌｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｒ
２ｒ−ｔｅｃｈ．ｃｏｍ／ｃｏｎｔｅｎｔ／ｗｅｂ−ｇｕｉｄｅ−ｓｙｓｔｅｍｓ−ｏｖ
ｅｒｖｉｅｗ）によって提供されているようなシステムで行うことができる。
【００６０】
［テレセントリックレンズを用いた視野角の制限］
通常のレンズを備えたカメラは、表面から来る角度範囲の光を受け取る。テレセントリ
ックレンズの使用により、角度範囲を、レンズの光軸に平行または平行に非常に近い角度
だけに制限するのを助ける。これは特定の視野角を検査するために使用できる。
【００６１】
［ヘイズ測定］
画像化技術を使用しながら、広く使用されているＡＳＴＭ  Ｄ１００３規格に従ってヘ
イズ測定を行うことは不可能である。ＡＳＴＭ  Ｄ１００３はヘイズを次のように定義し
ている。
「ヘイズ、η−透過において、それを通して見た対象物のコントラストの減少を担う標本
による光の散乱。その方向が入射ビームの方向から特定の角度を超えて逸脱するように散
乱される透過光の割合。」
【００６２】
代わりに、ある所望のカットオフ角（ＡＳＴＭ  Ｄ１００３に基づいて２．５°）の上
下の散乱効率の測定値を使用することができる。適切な角度分解能での複数の測定値の合
計は、カットオフ角の上下の異なる視野角で取得することができ、２つの合計の比は、ヘ
イズを定量化するパラメータとして使用することができる。これを式９に示す。
【００６３】
カメラレンズの開口数は、カメラによって画像化される角度の範囲を決定するために考
慮し、それらが必要に応じてカットオフ角度と整列することを確実にする必要がある。低
ＮＡレンズまたはテレセントリックレンズを使用して、受光角の範囲を軸上光線だけに非
常に近いものに実質的に減らすことができる。これにより、狭い範囲の視野角の効果的な
プロービングが可能になる。
【００６４】
［コンピュータ機器］
本開示の様々な計測アーキテクチャで説明されている各構成要素は、その構成要素に関
連付けられたコンピュータへの接続、コンピュータとの動作、コンピュータの組み込み、
またはコンピュータの制御のために構成され得る。  コンピュータは、全ての種類のスマ
ート装置、限定されないが、プロセッサ、コンピュータ化メモリ、ソフトウェア、コンピ
ュータ実行命令を含む機械、ならびに非一時的コンピュータ可読媒体に格納されたコンピ
ュータ化命令を使用することによって達成されるあらゆる自動化を含む。
【００６５】
［欠陥の識別および根本原因の分析］
装置のナノフォトニック特性の画像は、機能量自体だけでなく、それが装置エリアにわ
たって、また別々の装置（あるいはロールまたはシートのエリア）の間でどのように変化
するかを含む豊富な情報を提供する。この情報は、欠陥の検出だけでなく、別々の装置内
および装置間の欠陥の識別も可能にする。検出は単に欠陥の存在を知らせるのに対して、
識別はシステムがどのタイプの欠陥を検出したかについての知識を追加する。３つの欠陥
特徴（機能的、空間的、および時間的）は、特定の種類の装置欠陥の識別を可能にし、欠
陥の根本原因の決定を可能にする。これは、ナノフォトニック装置製造において効率的な
歩留まり管理を実行するために極めて重要である。幾つかの特定の製造プロセスに関連す
る製造エラーの種類、それらが作り出す欠陥、およびそれらの特徴を表４〜表８に表にす
る。
【００６６】
［プロセスエラー表］
［インプリントエラー］
インプリントプロセス全体のエラーは、液滴吐出中（表４）または実際のインプリント
工程（表５）中に発生する可能性がある。これらのエラーは通常、パターンのかけたエリ
ア（除去、空気の閉じ込めなどによる）として現れるか、または残留層厚さ（ＲＬＴ）［
１７］の変動を引き起こす。ＲＬＴがより薄い領域内のフィーチャが薄くなるインプリン
ト後デスカムエッチングでＲＬＴを除去しなければならないので、ＲＬＴの変動はＣＤ変
化をもたらす。これらのエラーの多くは、インプリントの品質を単に視覚的に調べること
によって、インプリントが行われた直後に識別できることに注意されたい。例えば、接着
不良は容易に識別可能であり、テンプレートはさらなる使用の前に清浄しなければならな
い。
【００６７】
表４．インクジェットシステムエラー
2022000652.tif 000066
【００６８】
表５．インプリントプロセスエラー
2022000652.tif 000067
2022000652.tif 000068
【００６９】
理想的ではないレシピパラメータによってもエラーが発生する可能性がある。最も重要
なレシピパラメータは、液滴パターン、広がり時間、およびインプリントに関わる様々な
インプリント力である。これはまた、液滴パターンとテンプレートパターン内の任意の方
向性との不一致を含む可能性があり、ＷＧＰ用の格子フィーチャをインプリントする場合
に特に高まる可能性がある。液滴広がりプロセスのシミュレーションに関する初期の研究
は、フィーチャ充填に対するフィーチャのサイズおよび密度の影響を捉えた［１８］。こ
れらのエラーとその影響を表６にまとめている。これらのエラーはすべて設定パラメータ
であるため、時間的に繰り返されていることに注意されたい。
【００７０】
表６．インプリントレシピエラーおよび結果として生じる欠陥／特徴
2022000652.tif 000069
【００７１】
［エッチングプロセスエラー］
ほとんどのナノフォトニック装置は、マスク構造をその下の基板に転写するためのエッ
チング工程を必要とする。短すぎる／長すぎるエッチング、エッチングプロファイル、お
よびブレークスルー問題を含む、表７にまとめられている様々な既知のエラーがエッチン
グプロセスにおいて発生する可能性がある。
【００７２】
表７．エッチングエラーおよび結果として生じる欠陥／特徴
2022000652.tif 000070
【００７３】
［斜め金属蒸着（ＧＬＡＤ）エラー］
ＷＧＰを製造するための１つの重要な製造工程は、金属線を画定する線スペースパター
ン上へのアルミニウムのＧＬＡＤである。このプロセスは、エッチングと同様に、短すぎ
たり長すぎたりする可能性があり、プロファイル効果を有する。
【００７４】
表８．ＧＬＡＤ蒸着エラーおよび結果としての欠陥／特徴
2022000652.tif 000071
【００７５】
［根本原因分析を実行する］
ひとまとまりの装置（すなわちロールの一部）が特性評価されると、ナノフォトニック
特性画像を使用して、それらの特徴と共に欠陥を識別することができる。これらの特徴は
次に、欠陥をすべての可能性のある根本原因と一致させるのに使用することができる（同
じ特徴を持っているいずれか）。プロセスエラーの中には同様の特徴を持つものがあるた
め、複数の一致が識別され得る。いくつかの実験（清浄なインプリントテンプレート、処
理中のウエハの向きの変更）およびさらなる洞察（最近交換されたインクジェット、寿命
に到達しているエッチングチャンバなど）を用いて、特定の根本原因を識別し、処理する
ことができる。この一般的なプロセスは、図５Ａのフローチャートに概説されている。
【００７６】
［欠陥識別のための閾値テスト］
単純な閾値設定テストを使用して、特定の種類の欠陥の存在を判断し、異なる種類の欠
陥を区別することができる。表４〜８は、すべてのナノフォトニック装置を一般化するた
めのものである。特定の装置については、「非常に低品質」、あるいは「変動」または「
目標外」と見なされる機能特性の量は、その特定の装置に基づいて定義される。例えば、
ＷＧＰでは、「非常に低品質の」機能特性は、１に近いＣＲ（ほとんど偏光効果がない）
、または０％に近いＴｐ（透過がない）のいずれかであろう。これらは、パターンが実質
的に損なわれている点欠陥などの破壊的な欠陥によって引き起こされると考えられる。閾
値設定演算をデータ、例えばＣＲ、を含む行列に適用することができ、ここでは２以下の
ような小さい数が数えられ、２を超える値は無視される（図１３参照）。これは行列を、
ＣＲに破壊的に影響を及ぼした欠陥（１３１０、１３２０）のみを含む行列に変換する。
これらの欠陥は一般に点欠陥であるため、この方法を使用して点欠陥を他の欠陥から分離
することができる。「目標外」の値は、装置性能の目標値で閾値設定することによって識
別することができる。例えば、ＷＧＰは業界標準を満たすためにＣＲ＞１０，０００およ
びＴｐ＞８４％を有する必要がある可能性がある。閾値をこれらの値に設定することがで
き、これらの値より小さい値は「目標外」として識別される。これは、品質管理検査に合
格していない装置のエリアを識別するために使用できる。「変動」とは、ある値付近で量
が変動する機能特性を指す。閾値は、ある公称値から著しく変動したと見なされる装置の
領域を識別するために、目標値または平均値から離れた何らかの著しい統計的変動である
機能特性の値で設定することができる。
【００７７】
［空間周波数領域解析］
データ中の周期的パターンを識別するために、機能特性量を含む２Ｄ行列に対してフー
リエ解析を行うことができる。これは、特定の種類の欠陥で発生する特定の空間的特徴を
識別するのに役立つ。例えば、図１２に見られる周期的パターンは識別され得、パターン
の周期および方向はフーリエ解析を使用することによって定量化され得る。
【００７８】
［実施例］
以下の実施例は、開示された主題による装置、方法、および結果を説明するために以下
に記載される。これらの実施例は、本明細書に開示されている主題の全ての態様を含むこ
とを意図するものではなく、むしろ代表的な方法および結果を説明することを意図してい
る。これらの実施例は、当業者に明らかである本開示の均等物および変形を排除すること
を意図していない。
【００７９】
［実施例１．特定のナノフォトニック装置製造シナリオでのＮＦＭの使用］
２つの例示的な装置製造シナリオがさらなる分析のために選択され、ロールツーロール
（Ｒ２Ｒ）上のワイヤグリッド偏光子（ＷＧＰ）およびウエハスケール上のシリコンナノ
ワイヤ（ＳｉＮＷ）アレイである。計測システムは、これらの各状況に対応している。そ
れぞれの状況には、独自の最小装置要件およびアーキテクチャ上の微妙な違いがあり、適
切なスループットを達成するのに役立つ。これら２つの例は、スペクトル帯域の数、シス
テムの数、視野の数、動き方法などの選択のように、特定の装置のためにシステムを設計
する場合に行うべき様々な決定を示している。
【００８０】
［Ｒ２Ｒ上のナノ加工偏光子］
幾つかの種類のナノ加工偏光子（ＮＦＰ）があり得る。例えば、ワイヤグリッド偏光子
（ＷＧＰ）およびメタマテリアル偏光子は、２種類のＮＦＰである。ＷＧＰは、本明細書
で詳細に説明される例示的なＮＦＰである。
【００８１】
ＷＧＰは、現在液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に使用されている有機背面フィルム偏光子
と競合することを目的としている。背面偏光フィルムの目的は、ｐ偏光された光を選択的
に通過させながら、バックライトからの光を透過させることである。有機フィルム偏光子
はｓ偏光された光を吸収するが、ＷＧＰはそれを反射して戻し（図３Ｃを参照）、ＬＣＤ
において光をリサイクルして電力効率を改善する機会を生み出す。ＷＧＰが業界の偏光子
と競合するには、次のような特定の性能測定基準に到達する必要があり、コントラスト比
（ＣＲ）≧１０４、およびｐ偏光された光の透過率（Ｔｐ）≧８４％である。ＷＧＰのＳ
ＥＭを図３Ａおよび図３Ｂに示す。
【００８２】
ＣＲおよびＴｐを計算するために、システムは以下の、１．ｐ偏光された光を透過する
ＷＧＰ、２．ｓ偏光された光を透過するＷＧＰ、および両方の場合において基準、の画像
を取得しなければならない。これを行うために、サンプルを照射する光が一方または他方
の偏光状態を有する１つのシステムが使用され、その各々はデュアルビームシステムであ
り、それぞれの基準を同時に測定する。この測定では最も長い露光が必要になるため、ｓ
偏光された光を透過するＷＧＰを画像化するシステムだけで、システムの特性評価時間を
管理する。ＷＧＰはスペクトル成分にそれほど有用な依存関係を持たないため、ＷＧＰの
検査には白色光を使用する。
【００８３】
ＮＦＰを製造するＲ２Ｒ製造ラインが１００ｍｍ／分で移動すると仮定する。この測定
にライン走査システムを使用する。このシステムが、２０μｍの対象空間ピクセルサイズ
でロールの全幅を画像化するのに十分に広いＦＯＶを有する１つのカメラを使用すると仮
定する。ロール速度およびピクセル高さに基づいて、式１３は、許容特性評価時間が約１
２ｍｓ／ラインであることを示す。したがって、ｓ偏光された光を透過するＷＧＰを画像
化するシステムは、１２ｍｓで各ラインの特性評価を完了する必要がある。典型的なライ
ン走査カメラ読み出し速度は１００ＫＨｚであり得るので、読み出し時間はごくわずかで
あり、状態間を移動するのに費やされる時間がないので、ほぼ１２ｍｓ全体がカメラ露光
に利用され得る。
【００８４】
本明細書のシステムを図１７に示す。１つのシステムのみが示されているが、反対の状
態にある偏光子を有する複製システムがさらにロールの下方で使用されるであろう。Ｔｐ
は、式１に従って第１のシステムによって収集された情報から計算することができ、ＣＲ
は、式８の第２の部分に従って各システムによって取得されたＴｐおよびＴｓ画像から計
算することができる。
【００８５】
［垂直シリコンナノワイヤ（ＳｉＮＷ）アレイ］
ＳｉＮＷアレイは、様々なガス、生体および光学センサの感度を高めるために使用する
ことができる。形状によっては、ＳｉＮＷアレイが鮮やかな色を帯びる場合がある（図１
６を参照）。ナノフォトニック機能のために、ＳｉＮＷアレイはＮＦＭで特性評価するこ
とができる。
【００８６】
ＳｉＮＷアレイサンプルの反射率スペクトルの例を図１６に示す。一般に、ナノワイヤ
の直径の変化はピークを左右にシフトさせる。図１６において、最も厚いナノワイヤは、
最も長い波長を中心とするピークを有する反射率スペクトルに対応する。ナノワイヤの高
さの変化は、ピークの強度を上下にシフトさせる。計測システムは、スペクトルピークの
位置、広がり、大きさを定義するのに十分な波長でスペクトル反射率を測定できなければ
ならない。図１６に見られるスペクトルピークは、１０個の狭いスペクトル帯域（それぞ
れ約５ｎｍ）を使用して分解できる。計測は、ピークがシフトまたは広がっているかを確
認し、これはナノワイヤ内のＣＤの変動を示し、また欠けているフィーチャについて確認
し、これは下層のＳｉ基板の反射スペクトルと同様の反射スペクトルを生成する可能性が
ある。図１６のＲＧＢ画像は、光学機能の大幅な変動を示し、微妙なＣＤの変化と欠けて
いるパターンがあるエリアを意味する。
【００８７】
この開示は、１００ｍｍウエハ上で６０ウエハ／時のスループットを有する工場の例を
モデル化している。式１１から、ウエハあたりの許容特性評価時間は６０秒／ウエハと計
算される。ｖＳｉＮＷを特性評価するために使用するシステムには、可変波長光源および
１つまたは複数のモノクロエリアカメラが含まれる。可変波長光源により、ｖＳｉＮＷア
レイを照射する光のスペクトル成分であるところの状態を調べることができる。このシス
テムは図１８に概略的に示されている。
【００８８】
これまでに行った実験に基づいて、２０×２０ｍｍのＦＯＶを選択する。ウエハのエリ
アとＦＯＶのエリアを考慮すると、ウエハの全エリアをカバーするのに２０個の異なるＦ
ＯＶが必要となる。これは、測定中にシステムが新しいＦＯＶに１９回移動する必要があ
ることを意味する。我々の研究室で使用したシステムに基づいて、各移動は約０．１秒か
かり、ＦＯＶ間の動きの合計時間は１．９秒になる場合がある。１０個の異なるスペクト
ル帯域を特性評価したい場合は、異なるスペクトル帯域間に９回の移動があり、これは各
ＦＯＶにおいて各移動で約０．１秒、または合計０．９秒かかる。次に、これにＦＯＶの
数を乗じ、状態間の移動に費やされた合計時間は１８秒になることが分かる。
【００８９】
式１３から、総取得時間のために４０．１秒残っていることが計算される。２０個のＦ
ＯＶのそれぞれに１０回の取得があるので（合計２００回の取得）、各取得のために０．
２０１秒残っている。我々のｖＳｉＮＷアレイの検査では、カメラの取得時間はこれより
かなり短くなっている（約１０ｍｓ）。
【００９０】
［回折ナノフォトニック装置］
回折機能を有するナノフォトニック装置は、１）装置に対するカメラの角度方向を変え
ることによる方法、および２）装置の照明角度を変えることによる方法、の２つの方法の
うちの１つまたは両方において機能計測を用いて特性評価することができる。これらの角
度方向を変えることにより、入射光を様々な角度に回折させる装置の能力を、システムが
特性評価することが可能になる。無論これはスペクトル帯域および偏光状態に関して行う
ことができる。
【００９１】
［一般的注意事項］
成熟した生産ラインでは、計測は通常製品の１００％を特性評価する必要がないことに
注意すべきである。ごくわずかなパーセンテージの製品が特性評価され、これを製品の他
の部分と関連付けるために統計が使用されているため、この計測は必ずしも１００％の対
象を達成する必要はない。ただし、まだ資格を受けている工場ラインでは、１００％以上
のより広範な特性評価が必要であるため、この分析では１００％を目標にした。
【００９２】
［実施例２．ＷＧＰ上で根本原因分析を実行する］
図１２は、中心が５５０ｎｍの狭いスペクトル帯域のＷＧＰの１６×１９ｍｍ視野（２
０４８×２４４８ピクセル）におけるＣＲマップを示している。このＷＧＰはガラスウエ
ハ上に製造された。それぞれ独特の機能的および空間的特徴を有する多くの異なる欠陥（
例えば、１２００、１２１０および１２２０）の存在に気づくことができる。１枚のウエ
ハだけを観察しているため、時間的特徴を特定することはできない。このＷＧＰは、以下
の、金属蒸着（垂直入射）、インプリント、デスカム、エッチング（インプリントから残
留層の厚さを突破するため）、およびインプリントされたフィーチャを金属被覆基板に転
写するエッチング、の製造工程を経てきた。
【００９３】
表９において、根本原因分析は、表にしたもののような既知のプロセスエラーに基づい
ていくつかの目に見える欠陥について、上記の手順に従って行った。この場合、ナノフォ
トニック特性はＷＧＰのＣＲである。
【００９４】
表９．図１２に見られる欠陥、それらの特徴、考えられる根本原因、およびテスト。
2022000652.tif 000072
【００９５】
すべての場合において、欠陥の機能的および空間的特徴を有する多くの考えられる根本
原因がある。時間的特徴の欠如は根本原因分析を著しく困難にする。表の列には、特定の
根本原因を排除するためにさらなるテストが実行できることが記載されており、多くの場
合、このテストは時間的特徴の取得に関連しており、その重要性を表している。
【００９６】
［点欠陥］
明らかに何らかによって、これらのエリアで欠けているフィーチャが引き起こされた。
エッチング中の粒子は、おおよそ粒子サイズの影響を受ける領域を作り出し、これらの影
響を受ける領域は、時には幅がほぼ１ｍｍであり、通常の粒子よりもはるかに大きいので
、粒子は、図１２で識別される点欠陥のためにエッチング中に排除される。ただし、イン
プリント中の粒子は、粒子自身よりもはるかに大きい影響を受ける領域を作るため、これ
が根本原因となる可能性がある。気泡も根本原因である可能性があるが、通常は非常に小
さい領域（ミクロンスケール）に影響を及ぼし、通常は欠陥を囲む低ＣＲの光のにじみを
生成しない。点欠陥もテンプレート欠陥に起因する可能性があるが、通常、これらは実質
的に円形ではなく、光のにじみに囲まれてもいない。それにもかかわらず、テンプレート
が洗浄され、点欠陥が軽減されない場合、これはテンプレートに恒久的な欠陥がある可能
性があることの証拠である。点欠陥は、もちろん、単に不適切な取り扱いによって装置に
直接作られた傷である可能性がある。これは、サンプルを細心の注意を払って取り扱うよ
うにすることで除外することができる。この分析に基づくと、点欠陥はインプリント中の
粒子に起因する可能性が最も高い。
【００９７】
これらの点欠陥のようなピンホールからの光は、ＷＧＰを透過する際に散乱する。これ
は点欠陥の周りに見られる光のにじみの一因である可能性がある。また、これらの領域は
カメラのピクセルを飽和させてオーバーフローを引き起こす。これらの影響の寄与は、光
のにじみがすべてインプリント中の粒子排除以外の理由による訳ではないことを確認する
ために判断することができる。
【００９８】
［周期的変動］
明確に定義された周期的パターンが画像の上から下に向かって走っているのが見られる
。これは、ＷＧＰ線のＣＤが異なることを示している。このパターンの線はＷＧＰ上の線
の方向にあり、方向性の液滴広がりは格子フィーチャの方向に起こるので、この欠陥は高
度に異方性の液滴広がりと関係があると推論された。さらに、周期的変動は、使用された
液滴パターンによく対応する約０．４ｍｍの明確に定義された周期を有する。したがって
、これは、理想的でない液滴パターンによって引き起こされた広がりエラーとして識別さ
れた。
【００９９】
［直線アーチファクト］
両方の斜め方向に走る直線アーチファクトが見られる。各方向に走るアーチファクトの
類似性は、それらが関連していることを示唆している。しかしながら、逸脱したノズル、
目詰まり、および部分的な目詰まりのような液滴吐出問題に関連する問題を除外できない
理由は、これらは直線空間的特徴を有するが、１つの直線方向でしか見られないためであ
る。この空間的特徴を引き起こすことがわかっている唯一のプロセスエラーはテンプレー
トの欠陥である。テンプレートは電子ビームを使用して製造され、他のホストと共にこの
プロセスで直線アーチファクトが作製される可能性がある。テンプレートの欠陥は、個々
に定義されていることを保証するのに十分な数である。
【０１００】
［実施例３．偏光子装置のシステムアーキテクチャ］
図６〜図１１は、図６Ａに示されるような移動装置を説明するためのＲ２Ｒ計測アーキ
テクチャを示す（すなわち、リーダカメラ５７５はロール５００と共に移動する）。これ
は、ロール（５００）の底部からの透過光（５６０）またはロール上の反射光（５６０）
にも当てはまる可能性がある。そうでなければ、別の解決策は、図６Ｂに示すように、時
間遅延積分などのライン走査カメラ（５８５）を使用することである。図７および図８で
は、カメラ（７７５）は、良好な信号対ノイズ比を得るのに十分な長さで露光しなければ
ならない。カメラ（７７５）は、透過光がｐ偏光（Ｔｐ）である場合、ロール（７００）
を通して透過光（７６０）のカメラ視野内のロールに関するフレーム毎にピクセルデータ
を収集し、次に透過光がＳ偏光（Ｔｓ）の場合も同様である。露光は、Ｔｐ（図７のｐ偏
光された光の透過）については短いが、Ｔｓ（図８のｓ偏光された光の透過）については
長いであろう。図９および図１０は、各偏光状態に対して１回の測定のみが必要であるよ
うに、ＣＲ（ＣＲ＝Ｔｐ／Ｔｓ）を計算するためにＴｐおよびＴｓを測定することを示す
。一例では、ＴｐおよびＣＲはより長い波長でより高いので、４００ｎｍの波長のみを測
定する必要がある。図１１Ａおよび図１１Ｂは、カメラ／リーダが毎秒３０フレームでフ
レームを読み取るためにさらに３３ｍｓを要し、１ｍｓの露光時間を考慮すると３４ｍｓ
の総取得時間をもたらし、システムはビームの偏光状態を変更するために約５００ｍｓを
追加し、次いでＴｓを測定するために１８４ｍｓのより長い取得時間が行われる非限定的
な例を示す。これは、ロールの幅をカバーするのに必要な視野にわたって行わなければな
らない。１つの非限定的な例では、システムは視野間の各移動に対して約５００ミリ秒を
加える。本明細書では、波長を変更するための時間（例えば５００ｍｓ）を追加し、再度
偏光を変更するための追加的な時間（例えば追加の５００ｍｓ）を追加することによって
２つの波長のＣＲを測定するなど、システムの変形例が実施される。それに応じて捕捉時
間が増加する。図１１Ｃは、２つの専用の並列化されたシステム（１つはＴｐ用、もう１
つはＴｓ用）を使用することによって、波長変化を除くすべての動きを排除することがで
きる同じ組み合わせを示す。
【０１０１】
システムの詳細はそれぞれの透過および反射動作について図６Ｃおよび６Ｄに示されて
おり、ロールが、偏光子（６１４）およびレンズ（６１５）、ビームスプリッタ（６９５
）、分離距離が調整可能なミラー（６３０Ａ、６３０Ｂ）、ならびにリーダカメラ（６７
５）を通って導かれる可変波長光源（６２５）からのサンプルビームを受けるように、回
転装置（６６０Ａ、６６０Ｂ）はロールをシステムを通って移動させる。基準ビームがリ
ーダカメラによって読み取られる（６５０Ａ）。
【０１０２】
［追加の実施形態］
１．大面積機能計測システムであって、
可変波長光源と、
基準光学装置と、
ビームスプリッタと、
ビーム光学系と、
カメラと
を有する大面積機能計測システム。
２．システムが、ナノフォトニック装置のロールツーロール製造に使用される、実施形態
１に記載のシステム。
３．連続的に回転する回折格子が、隣接するスペクトル帯域間で回折格子を回転させるの
に費やされる時間を実質的に排除するために使用される、実施形態１に記載のシステム。
４．スペクトル帯域の幅が、カメラの露光時間および回折格子の回転速度によって実質的
に決まる、実施形態１に記載のシステム。
５．カメラおよびビーム光学系がロールと同期して移動して、カメラとロールとの間の相
対運動を実質的に排除する、実施形態２に記載のシステム。
６．スペクトル画像は、空中画像取込で同時に撮影することができる、実施形態２に記載
のシステム。
７．カメラが一連の短時間露光画像と、ロールの所与のストリップに対応する各画像の並
びを撮影する、実施形態２に記載のシステム。
８．ロールの所与のストリップに対応する画像が、最終累積信号が実質的に高い信号対ノ
イズ比を有するように累積される、実施形態７に記載のシステム。
９．システムは、ウエブの自由スパンの一部分上の支持体を使用して、支持されていない
ロールの長さ上の面外変位ならびに焦点ぼけを実質的に排除する、実施形態２に記載のシ
ステム。
１０．システムが、ナノフォトニック装置のウエハスケール製造において使用される、実
施形態１に記載のシステム。
１１．デュアルビームアーキテクチャが使用される、実施形態１に記載のシステム。
１２．システムがカラーフィルタを使用して複数のスペクトル帯域を捕捉する、実施形態
１に記載のシステム。
１３．システムが、必要な視野の数、スペクトル帯域の数および幅、偏光状態の数、また
は個々のカメラで使用できる最大許容露光時間のうちの１つまたは複数を決定することに
よって、特定の装置製造シナリオに望ましいスループットを実質的に達成する、実施形態
１に記載のシステム。
１４．ロールがスループットを実質的に維持するように進行するにつれて、標本化される
装置の数が減少する、実施形態１３に記載のシステム。
１５．前記光学機能マップの集合が、前記装置内の欠陥の特定の種類を実質的に識別する
ために使用することができる機能的、空間的、または時間的情報を含む、実施形態１に記
載のシステム。
１６．欠陥が、特定の製造プロセスエラーによる根本原因に実質的に関連している、実施
形態１５に記載のシステム。
１７．装置のフィーチャがまた、装置の他の機能パラメータと相関し得るいくつかのナノ
フォトニック効果も有する場合、ナノスケール装置を製造するために使用できる、実施形
態１に記載のシステム。
１８．システムが、ナノ加工プロセスのリアルタイムモニタリングに使用される、実施形
態１に記載のシステム。
１９．システムがナノスケール装置の真空処理と互換性がある、実施形態１に記載のシス
テム。
２０．システムが、ロールとカメラとの間の相対位置を実質的に安定させるフィードバッ
ク制御ループのためにロール上にマーキングするためにトラッキング位置合わせを使用す
る、実施形態２に記載のシステム。
２１．各システムが他のシステムが特性評価しない基板の一部を実質的に特性評価するよ
うに複数のシステムが配置される、実施形態１に記載のシステム。
２２．前記ナノフォトニック装置がワイヤグリッド偏光子であり、光学機能が１つまたは
複数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での透過強度である
、実施形態１に記載のシステム。
２３．ナノフォトニック装置がワイヤグリッド偏光子であり、光学機能が１つまたは複数
の波長スペクトル帯域または視野角または照明角でのコントラスト比である、実施形態１
に記載のシステム。
２４．前記ナノフォトニック装置がナノワイヤアレイからなり、光学機能が１つまたは複
数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での反射強度である、
実施形態１に記載のシステム。
２５．前記ナノフォトニック装置がナノワイヤアレイからなり、光学機能が１つまたは複
数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での透過強度である、
実施形態１に記載のシステム。
２６．前記ナノフォトニック装置がナノワイヤアレイからなり、光学機能が１つまたは複
数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での散乱強度である、
実施形態１に記載のシステム。
２７．前記ナノフォトニック装置がナノ粒子アレイからなり、光学機能が１つまたは複数
の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での反射強度である、実
施形態１に記載のシステム。
２８．前記ナノフォトニック装置がナノ粒子アレイからなり、光学機能が１つまたは複数
の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での透過強度である、実
施形態１に記載のシステム。
２９．前記ナノフォトニック装置がナノ粒子アレイからなり、光学機能が１つまたは複数
の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での散乱強度である、実
施形態１に記載のシステム。
３０．前記ナノフォトニック装置が回折光学系からなり、光学機能が１つまたは複数の偏
光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での反射強度である、実施形
態１に記載のシステム。
３１．前記ナノフォトニック装置が回折光学系からなり、光学機能が１つまたは複数の偏
光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での透過強度である、実施形
態１に記載のシステム。
３２．前記ナノフォトニック装置が回折光学系からなり、光学機能が１つまたは複数の偏
光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での散乱強度である、実施形
態１に記載のシステム。
３３．ナノフォトニック装置の製造における欠陥を検出する方法であって、
実施形態１に記載のシステムを用いて光学機能を測定する工程であって、光学機能は、基
板上のナノフォトニック装置のエリア内の１つまたは複数の点で測定され、光学機能は、
波長スペクトル帯域、偏光状態、照明角および視野角から選択される、工程と、
装置の光学機能マップを形成するために多次元データセットを編集する工程と
を含む、方法。
３４．大面積機能計測システムであって、前記システムは、
ナノフォトニック特性を有するナノフォトニック装置の検査に使用され、
光源、光学部品、カメラセンサのうち１つまたは複数の部品で構成され、
前記ナノフォトニック装置に光を照射し、前記ナノフォトニック装置は前記光と相互作用
して１つまたは複数の前記ナノフォトニック特性を提供し、
前記相互作用光を用いて前記カメラセンサに画像を記録し、前記画像は１つまたは複数の
状態の関数として撮影される、システム。
前記状態は、以下の、
１．前記ナノフォトニック装置を照射する前記光のスペクトル成分と、
２．前記ナノフォトニック装置を照射する前記光の偏光成分と、
３．前記ナノフォトニック装置を照射する前記光が前記ナノフォトニック装置の表面と共
に作る入射角と、
４．前記カメラセンサの視野角と、
５．前記カメラの受光角の範囲と、
６．前記カメラセンサを照射する前記相互作用光のスペクトル成分と、
７．前記カメラセンサを照射する前記相互作用光の偏光成分と
のうちの１つまたは複数である。
前記ナノフォトニック装置は、それに照射される前記光の波長程度の最小フィーチャサイ
ズを有する装置であり、前記フィーチャの形状または材料特性は、出力として１つまたは
複数の前記ナノフォトニック特性を提供するように設計される。
基準の前記カメラセンサに画像を記録し、これは、以下の、
１．ミラーからの光と、２．前記光源からの遮られていない光であって、前記カメラ、前
記光学部品、および前記光源の位置によって定義される物体平面および画像平面の位置は
、前記ナノフォトニック装置と相互作用した後の前記光の前記画像が記録されたときと同
じであり、前記基準の前記画像は、既知の状態の関数として撮影される、光
のうちの１つである。
前記ナノフォトニック装置と相互作用した後の前記光を有する前記画像と、前記基準の前
記画像とを処理して、前記状態の関数として前記ナノフォトニック装置のエリア内の１つ
または複数の点における前記ナノフォトニック特性を計算する。
前記ナノフォトニック特性は以下の、１．透過率、２．反射率、３．吸収率、４．回折効
率、５．散乱効率、６．偏光効率、７．偏光変換効率、８．ヘイズ、９．コントラスト比
のうちの１つである。
３５．前記システムが、前記ナノフォトニック装置のウエハスケール製造に使用される、
実施形態３４に記載のシステム。
３６．前記システムが、前記ナノフォトニック装置のロールツーロール製造に使用される
、実施形態３４に記載のシステム。
３７．前記システムが、前記ナノフォトニック装置のシートツーシート製造に使用される
、実施形態３４に記載のシステム。
３８．ナノフォトニック装置が、以下の、ナノ加工偏光子、金属メッシュグリッド、反射
防止体、実質的な完全吸収体、実質的な完全反射体、ナノワイヤアレイ、ナノワイヤ分散
体、ナノ粒子アレイ、ナノ粒子分散体、回折光学系またはナノ構造カラー装置のうちの１
つである、実施形態３４に記載のシステム。
３９．ナノフォトニック装置がナノ加工偏光子であり、ナノフォトニック特性が１つまた
は複数の状態での透過率である、実施形態３４に記載のシステム。
４０．ナノフォトニック装置がナノ加工偏光子であり、ナノフォトニック特性が１つまた
は複数の状態でのコントラスト比である、実施形態３４に記載のシステム。
４１．ナノフォトニック装置が金属メッシュであり、ナノフォトニック特性が１つまたは
複数の状態での透過率である、実施形態３４に記載のシステム。
４２．ナノフォトニック装置が金属メッシュであり、ナノフォトニック特性が１つまたは
複数の状態でのヘイズである、実施形態３４に記載のシステム。
４３．連続的に回転する回折格子が、隣接するスペクトル帯域間で回折格子を回転させる
のに費やされる時間を実質的に排除するために使用される、実施形態３４に記載のシステ
ム。
４４．スペクトル帯域の幅が、カメラの露光時間および回折格子の回転速度によって実質
的に決まる、実施形態４３に記載のシステム。
４５．前記システムの前記部分が移動基板と同期して移動し、前記部分と前記基板との間
の相対運動を実質的に排除する、実施形態３４に記載のシステム。
４６．前記システムの前記部分はカメラセンサであり、さらに前記カメラセンサはハイパ
ースペクトルライン走査カメラセンサである、実施形態３４に記載のシステム。
４７．前記ナノフォトニック装置が支持を使用して、焦点ぼけを引き起こす面外変位を実
質的に排除する、実施形態３４に記載のシステム。
４８．前記光学部品の前記一部は、基板の面外変位によって引き起こされる焦点ぼけを実
質的に排除する焦点深度を有するレンズである、実施形態３４に記載のシステム。
４９．システムが、基板上の位置合わせマークと、カメラの焦点面を調整するフィードバ
ック制御ループとを使用して、基板の面外変位によって生じる焦点ぼけを実質的に排除す
る、実施形態３４に記載のシステム。
５０．前記システムは、基板を実質的に面内に位置合わせするフィードバック制御ループ
のために、基板上のトラッキング位置合わせマークを使用する、実施形態３４に記載のシ
ステム。
５１．デュアルビームアーキテクチャが使用される、実施形態３４に記載のシステム。
５２．システムが、ナノ加工プロセスのリアルタイムモニタリングに使用される、実施形
態３４に記載のシステム。
５３．各システムが他のシステムが特性評価しない基板の一部を実質的に特性評価するよ
うに２つのシステムが配置される、実施形態３４に記載のシステム。
５４．システムが、以下の、必要なシステムの数、必要なカメラセンサの数、ナノフォト
ニック特性の数、状態の数および最大許容特性評価時間のうちの１つまたは複数を決定す
ることによって、特定の装置製造シナリオに望ましいスループットを実質的に達成する、
実施形態３４に記載のシステム。
５５．実施形態３４の機能計測システムを用いてナノフォトニック装置の欠陥を検出する
方法であって、
前記欠陥は、前記ナノフォトニック装置の意図された性能からの逸脱であり、前記ナノフ
ォトニック装置のナノフォトニック特性に望ましくない変化を引き起こす、方法。
５６．欠陥を根本原因に実質的に関連付けるアプローチをさらに含み、前記根本原因が所
望のナノ加工プロセスからの逸脱である、実施形態５５に記載の方法。
５７．根本原因がＪ−ＦＩＬインクジェットシステムエラーに起因し得る、実施形態５５
に記載の方法。
５８．根本原因がＰＦＩＬスロットダイプロセスエラーに起因し得る、実施形態５５に記
載の方法。
５９．根本原因がインプリンティングプロセスエラーに起因し得る、実施形態５５に記載
の方法。
６０．根本原因がエッチングプロセスエラーに起因し得る、実施形態５５に記載の方法。
６１．根本原因が斜め金属蒸着エラーに起因し得る、実施形態５５に記載の方法。
【０１０３】
他に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術的および科学的用語は、本
開示が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細
書で引用した刊行物およびそれらが引用された材料は、参照により具体的に組み込まれる
。
【０１０４】
当業者であれば、好ましい実施形態に対して多数の変更および修正を加えることができ
、開示の趣旨から逸脱することなくそのような変更および修正を行うことができることを
理解するであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本開示の真の趣旨および範囲
内に含まれるようなすべてのそのような同等の変形を網羅することを意図している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１Ａ】
2022000652.tif 000073
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１Ｂ】
2022000652.tif 000074
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2022000652.tif 000075
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３Ａ】
2022000652.tif 000076
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３Ｂ】
2022000652.tif 000077
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３Ｃ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３Ｃ】
2022000652.tif 000078
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３Ｄ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３Ｄ】
2022000652.tif 000079
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３Ｅ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３Ｅ】
2022000652.tif 000080
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３Ｆ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３Ｆ】
2022000652.tif 000081
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３Ｇ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３Ｇ】
2022000652.tif 000082
【手続補正書】
【提出日】令和3年10月5日(2021.10.5)
【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】
ナノフォトニック装置を検査するための大面積機能計測システムであって、
前記ナノフォトニック装置の部分に光を照射するように構成された光源と、
光学部品と、
前記光源から照射される前記光を受けた前記ナノフォトニック装置の部分の画像を記録するためのカメラセンサであって、前記画像は、前記光の特性を示す１つまたは複数の状態の関数として撮影される、カメラセンサと、
前記ナノフォトニック装置内の１つまたは複数の欠陥を検出するために前記画像を処理するための検出器と、
コンピュータ装置と、を備え、
前記コンピュータ装置は、
前記処理された画像に基づいて、前記ナノフォトニック装置の部分に関連付けられたナノフォトニック特性を計算し、
前記ナノフォトニック特性および機能的な欠陥特徴に基づいて、前記１つまたは複数の欠陥のタイプを自動的に識別し、
前記ナノフォトニック特性、前記機能的な欠陥特徴、および、前記１つまたは複数の欠陥のタイプに少なくとも部分的に基づいて根本原因分析を実行して、ナノ加工プロセスからの逸脱の根本原因を識別する、大面積機能計測システム。
【請求項２】
前記コンピュータ装置は、前記１つまたは複数の状態の関数として、前記ナノフォトニック装置のエリア内の１つまたは複数の点における前記ナノフォトニック特性を計算するようにさらに構成されている、請求項１に記載の大面積機能計測システム。
【請求項３】
前記１つまたは複数の欠陥を検出するために前記コンピュータ装置によって計算された前記ナノフォトニック特性を使用するための欠陥分析器をさらに備える、請求項１に記載の大面積機能計測システム。
【請求項４】
前記１つまたは複数の状態は、定義されて、以下の、
１．前記ナノフォトニック装置を照射する前記光のスペクトル成分、
２．前記ナノフォトニック装置を照射する前記光の偏光成分、
３．前記ナノフォトニック装置を照射する前記光が前記ナノフォトニック装置の表面と共に作る入射角、
４．前記カメラセンサの視野角、
５．前記カメラセンサの受光角の範囲、
６．前記ナノフォトニック装置から反射され、かつ前記カメラセンサを照射する相互作用光のスペクトル成分、および、
７．前記カメラセンサを照射する前記相互作用光の偏光成分
のうちの１つまたは複数を含む、請求項１に記載の大面積機能計測システム。
【請求項５】
前記ナノフォトニック装置は、前記ナノフォトニック装置に照射される光の波長程度の最小フィーチャサイズを有し、前記ナノフォトニック装置のフィーチャの形状または材料特性は、前記光源によって照射された光に応答した１つまたは複数のナノフォトニック特性を提供する、請求項１に記載の大面積機能計測システム。
【請求項６】
前記１つまたは複数のナノフォトニック特性が以下の、１）透過率、２）反射率、３）吸収率、４）回折効率、５）散乱効率、６）偏光効率、７）偏光変換効率、８）ヘイズ、及び９）コントラスト比のうちの少なくとも１つを含む、請求項５に記載の大面積機能計測システム。
【請求項７】
前記ナノフォトニック装置はナノ加工偏光子であり、前記１つまたは複数のナノフォトニック特性は透過率を含み、前記ナノフォトニック装置はナノ加工偏光子であり、前記１つまたは複数のナノフォトニック特性はコントラスト比を含み、前記ナノフォトニック装置は金属メッシュであり、前記１つまたは複数のナノフォトニック特性は透過率を含み、または、前記ナノフォトニック装置は金属メッシュであり、前記１つまたは複数のナノフォトニック特性はヘイズを含む、請求項６に記載の大面積機能計測システム。
【請求項８】
前記カメラセンサは、基準からの光から基準画像を記録し、前記基準画像は、ナノフォトニック特性を計算するために使用される、請求項１に記載の大面積機能計測システム。
【請求項９】
前記大面積機能計測システムが、前記ナノフォトニック装置を作成するウエハスケール製造システム、ロールツーロール製造システム、またはシートツーシート製造システムの一部である、請求項１に記載の大面積機能計測システム。
【請求項１０】
前記ナノフォトニック装置が、ナノ加工偏光子、金属メッシュグリッド、反射防止体、完全吸収体、完全反射体、ナノワイヤアレイ、ナノワイヤ分散体、ナノ粒子アレイ、ナノ粒子分散体、回折光学系、メタマテリアル、またはナノ構造カラー装置である、請求項１に記載の大面積機能計測システム。
【請求項１１】
前記光源では、連続的に回転する回折格子が使用され、スペクトル帯域の幅は、隣接するスペクトル帯域間で前記回折格子を回転させるのに費やされる時間を排除するために、前記カメラセンサの露光時間および前記回折格子の回転速度によって決定される、請求項１に記載の大面積機能計測システム。
【請求項１２】
前記カメラセンサと、前記ナノフォトニック装置の基板との間の相対運動を排除するために、前記カメラセンサが移動する基板と同期して移動する、請求項１に記載の大面積機能計測システム。
【請求項１３】
前記カメラセンサによって撮影された画像において焦点ぼけを引き起こす面外変位を排除するために、前記ナノフォトニック装置が配置される支持体をさらに備える、請求項１に記載の大面積機能計測システム。
【請求項１４】
前記光学部品が、前記ナノフォトニック装置の基板の面外変位によって生じる焦点ぼけを排除する焦点深度を有するレンズを含む、請求項１に記載の大面積機能計測システム。
【請求項１５】
前記ナノフォトニック装置の基板上の位置合わせマークを識別し、前記カメラセンサの焦点面を調整して、前記基板の面外変位による焦点ぼけを除する制御システムをさらに備える、請求項１に記載の大面積機能計測システム。
【請求項１６】
ナノ加工プロセスのリアルタイム監視方法であって、前記方法は、
ナノフォトニック装置の部分に光を照射することと、
前記光を受けた前記ナノフォトニック装置の部分の画像を記録することであって、前記画像は、前記光の特性を示す１つまたは複数の状態の関数として撮影される、ことと、
前記画像を処理して、前記ナノフォトニック装置内の１つまたは複数の欠陥を検出することと、
前記処理された画像に基づいて、前記ナノフォトニック装置の部分に関連付けられたナノフォトニック特性を計算することと、
前記ナノフォトニック特性および機能的な欠陥特徴に基づいて、前記１つまたは複数の欠陥のタイプを自動的に識別することと、
前記ナノフォトニック特性、前記機能的な欠陥特徴、および、前記１つまたは複数の欠陥のタイプに少なくとも部分的に基づいて根本原因分析を実行して、ナノ加工プロセスからの逸脱の根本原因を識別することと、
を含む、方法。
【請求項１７】
前記欠陥が、前記ナノフォトニック装置の意図された性能からの逸脱であり、前記ナノフォトニック装置のナノフォトニック特性に望ましくない変化を引き起こす、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記根本原因が、Ｊ−ＦＩＬインクジェットシステムエラー、ＰＦＩＬスロットダイプロセスエラー、インプリンティングプロセスエラー、エッチングプロセスエラー、または金属の斜め蒸着エラーに起因する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記ナノフォトニック装置の前記部分は第１の部分であり、前記方法は、
前記ナノフォトニック装置の前記第１の部分または第２の部分に第２の光を照射することと、
前記第２の光を受けた前記ナノフォトニック装置の前記第１の部分または前記第２の部分の第２の画像を記録することと、
前記第２の画像を処理して、前記ナノフォトニック装置内の１つまたは複数のさらなる欠陥を検出することと、
をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
ナノフォトニック装置の部分の強度画像に基づいて、前記ナノフォトニック装置の欠陥を検出することと、
１つまたは複数の機能的な欠陥特徴を用いて前記欠陥のタイプを自動的に識別することと、
根本原因分析を通して、前記１つまたは複数の欠陥のタイプに少なくとも部分的に基づいて、前記欠陥の根本原因を識別することと、
を含む方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
［金属の斜め蒸着（ＧＬＡＤ）エラー］
ＷＧＰを製造するための１つの重要な製造工程は、金属線を画定する線スペースパターン上へのアルミニウムのＧＬＡＤである。このプロセスは、エッチングと同様に、短すぎたり長すぎたりする可能性があり、プロファイル効果を有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０２】
［追加の実施形態］
１．大面積機能計測システムであって、
可変波長光源と、
基準光学装置と、
ビームスプリッタと、
ビーム光学系と、
カメラと
を有する大面積機能計測システム。
２．システムが、ナノフォトニック装置のロールツーロール製造に使用される、実施形態１に記載のシステム。
３．連続的に回転する回折格子が、隣接するスペクトル帯域間で回折格子を回転させるのに費やされる時間を実質的に排除するために使用される、実施形態１に記載のシステム。
４．スペクトル帯域の幅が、カメラの露光時間および回折格子の回転速度によって実質的に決まる、実施形態１に記載のシステム。
５．カメラおよびビーム光学系がロールと同期して移動して、カメラとロールとの間の相対運動を実質的に排除する、実施形態２に記載のシステム。
６．スペクトル画像は、空中画像取込で同時に撮影することができる、実施形態２に記載のシステム。
７．カメラが一連の短時間露光画像と、ロールの所与のストリップに対応する各画像の並びを撮影する、実施形態２に記載のシステム。
８．ロールの所与のストリップに対応する画像が、最終累積信号が実質的に高い信号対ノイズ比を有するように累積される、実施形態７に記載のシステム。
９．システムは、ウエブの自由スパンの一部分上の支持体を使用して、支持されていないロールの長さ上の面外変位ならびに焦点ぼけを実質的に排除する、実施形態２に記載のシステム。
１０．システムが、ナノフォトニック装置のウエハスケール製造において使用される、実施形態１に記載のシステム。
１１．デュアルビームアーキテクチャが使用される、実施形態１に記載のシステム。
１２．システムがカラーフィルタを使用して複数のスペクトル帯域を捕捉する、実施形態１に記載のシステム。
１３．システムが、必要な視野の数、スペクトル帯域の数および幅、偏光状態の数、または個々のカメラで使用できる最大許容露光時間のうちの１つまたは複数を決定することによって、特定の装置製造シナリオに望ましいスループットを実質的に達成する、実施形態１に記載のシステム。
１４．ロールがスループットを実質的に維持するように進行するにつれて、標本化される装置の数が減少する、実施形態１３に記載のシステム。
１５．前記光学機能マップの集合が、前記装置内の欠陥の特定の種類を実質的に識別するために使用することができる機能的、空間的、または時間的情報を含む、実施形態１に記載のシステム。
１６．欠陥が、特定の製造プロセスエラーによる根本原因に実質的に関連している、実施形態１５に記載のシステム。
１７．装置のフィーチャがまた、装置の他の機能パラメータと相関し得るいくつかのナノフォトニック効果も有する場合、ナノスケール装置を製造するために使用できる、実施形態１に記載のシステム。
１８．システムが、ナノ加工プロセスのリアルタイムモニタリングに使用される、実施形態１に記載のシステム。
１９．システムがナノスケール装置の真空処理と互換性がある、実施形態１に記載のシステム。
２０．システムが、ロールとカメラとの間の相対位置を実質的に安定させるフィードバック制御ループのためにロール上にマーキングするためにトラッキング位置合わせを使用する、実施形態２に記載のシステム。
２１．各システムが他のシステムが特性評価しない基板の一部を実質的に特性評価するように複数のシステムが配置される、実施形態１に記載のシステム。
２２．前記ナノフォトニック装置がワイヤグリッド偏光子であり、光学機能が１つまたは複数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での透過強度である、実施形態１に記載のシステム。
２３．ナノフォトニック装置がワイヤグリッド偏光子であり、光学機能が１つまたは複数の波長スペクトル帯域または視野角または照明角でのコントラスト比である、実施形態１に記載のシステム。
２４．前記ナノフォトニック装置がナノワイヤアレイからなり、光学機能が１つまたは複数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での反射強度である、実施形態１に記載のシステム。
２５．前記ナノフォトニック装置がナノワイヤアレイからなり、光学機能が１つまたは複数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での透過強度である、実施形態１に記載のシステム。
２６．前記ナノフォトニック装置がナノワイヤアレイからなり、光学機能が１つまたは複数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での散乱強度である、実施形態１に記載のシステム。
２７．前記ナノフォトニック装置がナノ粒子アレイからなり、光学機能が１つまたは複数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での反射強度である、実施形態１に記載のシステム。
２８．前記ナノフォトニック装置がナノ粒子アレイからなり、光学機能が１つまたは複数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での透過強度である、実施形態１に記載のシステム。
２９．前記ナノフォトニック装置がナノ粒子アレイからなり、光学機能が１つまたは複数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での散乱強度である、実施形態１に記載のシステム。
３０．前記ナノフォトニック装置が回折光学系からなり、光学機能が１つまたは複数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での反射強度である、実施形態１に記載のシステム。
３１．前記ナノフォトニック装置が回折光学系からなり、光学機能が１つまたは複数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での透過強度である、実施形態１に記載のシステム。
３２．前記ナノフォトニック装置が回折光学系からなり、光学機能が１つまたは複数の偏光状態または波長スペクトル帯域または視野角または照明角での散乱強度である、実施形態１に記載のシステム。
３３．ナノフォトニック装置の製造における欠陥を検出する方法であって、
実施形態１に記載のシステムを用いて光学機能を測定する工程であって、光学機能は、基板上のナノフォトニック装置のエリア内の１つまたは複数の点で測定され、光学機能は、波長スペクトル帯域、偏光状態、照明角および視野角から選択される、工程と、
装置の光学機能マップを形成するために多次元データセットを編集する工程と
を含む、方法。
３４．大面積機能計測システムであって、前記システムは、
ナノフォトニック特性を有するナノフォトニック装置の検査に使用され、
光源、光学部品、カメラセンサのうち１つまたは複数の部品で構成され、
前記ナノフォトニック装置に光を照射し、前記ナノフォトニック装置は前記光と相互作用して１つまたは複数の前記ナノフォトニック特性を提供し、
前記相互作用光を用いて前記カメラセンサに画像を記録し、前記画像は１つまたは複数の状態の関数として撮影される、システム。
前記状態は、以下の、
１．前記ナノフォトニック装置を照射する前記光のスペクトル成分と、
２．前記ナノフォトニック装置を照射する前記光の偏光成分と、
３．前記ナノフォトニック装置を照射する前記光が前記ナノフォトニック装置の表面と共に作る入射角と、
４．前記カメラセンサの視野角と、
５．前記カメラの受光角の範囲と、
６．前記カメラセンサを照射する前記相互作用光のスペクトル成分と、
７．前記カメラセンサを照射する前記相互作用光の偏光成分と
のうちの１つまたは複数である。
前記ナノフォトニック装置は、それに照射される前記光の波長程度の最小フィーチャサイズを有する装置であり、前記フィーチャの形状または材料特性は、出力として１つまたは複数の前記ナノフォトニック特性を提供するように設計される。
基準の前記カメラセンサに画像を記録し、これは、以下の、
１．ミラーからの光と、２．前記光源からの遮られていない光であって、前記カメラ、前記光学部品、および前記光源の位置によって定義される物体平面および画像平面の位置は、前記ナノフォトニック装置と相互作用した後の前記光の前記画像が記録されたときと同じであり、前記基準の前記画像は、既知の状態の関数として撮影される、光
のうちの１つである。
前記ナノフォトニック装置と相互作用した後の前記光を有する前記画像と、前記基準の前記画像とを処理して、前記状態の関数として前記ナノフォトニック装置のエリア内の１つまたは複数の点における前記ナノフォトニック特性を計算する。
前記ナノフォトニック特性は以下の、１．透過率、２．反射率、３．吸収率、４．回折効率、５．散乱効率、６．偏光効率、７．偏光変換効率、８．ヘイズ、９．コントラスト比のうちの１つである。
３５．前記システムが、前記ナノフォトニック装置のウエハスケール製造に使用される、実施形態３４に記載のシステム。
３６．前記システムが、前記ナノフォトニック装置のロールツーロール製造に使用される、実施形態３４に記載のシステム。
３７．前記システムが、前記ナノフォトニック装置のシートツーシート製造に使用される、実施形態３４に記載のシステム。
３８．ナノフォトニック装置が、以下の、ナノ加工偏光子、金属メッシュグリッド、反射防止体、実質的な完全吸収体、実質的な完全反射体、ナノワイヤアレイ、ナノワイヤ分散体、ナノ粒子アレイ、ナノ粒子分散体、回折光学系またはナノ構造カラー装置のうちの１つである、実施形態３４に記載のシステム。
３９．ナノフォトニック装置がナノ加工偏光子であり、ナノフォトニック特性が１つまたは複数の状態での透過率である、実施形態３４に記載のシステム。
４０．ナノフォトニック装置がナノ加工偏光子であり、ナノフォトニック特性が１つまたは複数の状態でのコントラスト比である、実施形態３４に記載のシステム。
４１．ナノフォトニック装置が金属メッシュであり、ナノフォトニック特性が１つまたは複数の状態での透過率である、実施形態３４に記載のシステム。
４２．ナノフォトニック装置が金属メッシュであり、ナノフォトニック特性が１つまたは複数の状態でのヘイズである、実施形態３４に記載のシステム。
４３．連続的に回転する回折格子が、隣接するスペクトル帯域間で回折格子を回転させるのに費やされる時間を実質的に排除するために使用される、実施形態３４に記載のシステム。
４４．スペクトル帯域の幅が、カメラの露光時間および回折格子の回転速度によって実質的に決まる、実施形態４３に記載のシステム。
４５．前記システムの前記部分が移動基板と同期して移動し、前記部分と前記基板との間の相対運動を実質的に排除する、実施形態３４に記載のシステム。
４６．前記システムの前記部分はカメラセンサであり、さらに前記カメラセンサはハイパースペクトルライン走査カメラセンサである、実施形態３４に記載のシステム。
４７．前記ナノフォトニック装置が支持を使用して、焦点ぼけを引き起こす面外変位を実質的に排除する、実施形態３４に記載のシステム。
４８．前記光学部品の前記一部は、基板の面外変位によって引き起こされる焦点ぼけを実質的に排除する焦点深度を有するレンズである、実施形態３４に記載のシステム。
４９．システムが、基板上の位置合わせマークと、カメラの焦点面を調整するフィードバック制御ループとを使用して、基板の面外変位によって生じる焦点ぼけを実質的に排除する、実施形態３４に記載のシステム。
５０．前記システムは、基板を実質的に面内に位置合わせするフィードバック制御ループのために、基板上のトラッキング位置合わせマークを使用する、実施形態３４に記載のシステム。
５１．デュアルビームアーキテクチャが使用される、実施形態３４に記載のシステム。
５２．システムが、ナノ加工プロセスのリアルタイムモニタリングに使用される、実施形態３４に記載のシステム。
５３．各システムが他のシステムが特性評価しない基板の一部を実質的に特性評価するように２つのシステムが配置される、実施形態３４に記載のシステム。
５４．システムが、以下の、必要なシステムの数、必要なカメラセンサの数、ナノフォトニック特性の数、状態の数および最大許容特性評価時間のうちの１つまたは複数を決定することによって、特定の装置製造シナリオに望ましいスループットを実質的に達成する、実施形態３４に記載のシステム。
５５．実施形態３４の機能計測システムを用いてナノフォトニック装置の欠陥を検出する方法であって、
前記欠陥は、前記ナノフォトニック装置の意図された性能からの逸脱であり、前記ナノフォトニック装置のナノフォトニック特性に望ましくない変化を引き起こす、方法。
５６．欠陥を根本原因に実質的に関連付けるアプローチをさらに含み、前記根本原因が所望のナノ加工プロセスからの逸脱である、実施形態５５に記載の方法。
５７．根本原因がＪ−ＦＩＬインクジェットシステムエラーに起因し得る、実施形態５５に記載の方法。
５８．根本原因がＰＦＩＬスロットダイプロセスエラーに起因し得る、実施形態５５に記載の方法。
５９．根本原因がインプリンティングプロセスエラーに起因し得る、実施形態５５に記載の方法。
６０．根本原因がエッチングプロセスエラーに起因し得る、実施形態５５に記載の方法。
６１．根本原因が金属の斜め蒸着エラーに起因し得る、実施形態５５に記載の方法。
【外国語明細書】
2022000652000001.pdf