(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットのための計測システムであって、
対物レンズと、
該対物レンズとターゲットの間に、前記ターゲットと相互作用する放射光のエバネッセントモードを高めるように機能的に配置されている光学素子とを具備し、
前記計測システムは前記ターゲットによって散乱された放射光の少なくとも１次回折次数を測定するように配置され、
前記光学素子は、前記ターゲットにより散乱された放射光のエバネッセントモードを高めるように配置された傾斜した誘電体−金属−誘電体スタックを備える、
計測システム。
【請求項２】
前記光学素子はエバネッセントモードを伝播モードに変換するように更に配置されている、請求項１記載の計測システム。
【請求項３】
前記計測システムは前記ターゲットのイメージを生成するように配置され、前記光学素子は前記計測システムの分解能を高めるように配置される固体液浸レンズを備える、請求項１記載の計測システム。
【請求項４】
前記光学素子は、前記ターゲット上で放射光の入射角の範囲を広げるように機能的に配置された固体液浸レンズを備え、前記計測システムによって測定された前記少なくとも１次回折次数が高められる、請求項１記載の計測システム。
【請求項５】
前記光学素子は、前記システムの空間分解能を向上するように機能的に配置されたモアレ回折格子を備える、請求項１記載の計測システム。
【請求項６】
ターゲットのための計測システムであって、
対物レンズと、
該対物レンズとターゲットの間に、前記ターゲットと相互作用する放射光のエバネッセントモードを高めるように機能的に配置されている光学素子とを具備し、
前記計測システムは前記ターゲットによって散乱された放射光の少なくとも１次回折次数を測定するように配置され、 
前記光学素子は、前記対物レンズ及び前記ターゲットに対して上下する波状表面を有する周期的な誘電体−金属−誘電体スタックを備え、前記誘電体−金属−誘電体スタックは前記ターゲットによって散乱される放射光のエバネッセントモードを高めるように配置されている、計測システム。
【請求項７】
前記光学素子は２つの回折格子と一体にした誘電体−金属−誘電体スタックを備え、前記誘電体−金属−誘電体スタックは照明放射光のエバネッセントモードを増幅するように機能的に配置される、請求項１記載の計測システム。
【請求項８】
計測方法であって、
対物レンズとターゲットとの間に光学素子を配置することと、
前記ターゲットと相互作用する放射光のエバネッセントモードを高めるように前記光学素子を配置することと、
前記ターゲットによって散乱された放射光の少なくとも１次回折次数を測定することを備え、
前記エバネッセントモードの増強は、前記光学素子として傾斜した誘電体−金属−誘電体スタックを使用することにより実施される、
計測方法。
【請求項９】
前記ターゲットと相互作用する放射光のエバネッセントモードを伝播モードに変換する工程を更に備える、請求項８記載の計測方法。
【請求項１０】
前記ターゲットのイメージを生成する工程を更に備え、前記光学素子は前記イメージの解像度を向上させるように配置された固体液浸レンズを備える、請求項８記載の計測方法。
【請求項１１】
前記光学素子として固体液浸レンズを用いて前記ターゲット上での前記放射光の入射角の範囲を広げることにより前記ターゲットによって散乱された放射光の前記少なくとも１次回折次数を高める工程を更に備える、請求項８の計測方法。
【請求項１２】
前記光学素子としてモアレ回折格子を用いて散乱放射光の空間分解能を向上させる工程を更に備える、請求項８の計測方法。
【請求項１３】
計測方法であって、
対物レンズとターゲットとの間に光学素子を配置することと、
前記ターゲットと相互作用する放射光のエバネッセントモードを高めるように前記光学素子を配置することと、
前記ターゲットによって散乱された放射光の少なくとも１次回折次数を測定することを備え、
前記エバネッセントモードの増強は、前記光学素子として前記対物レンズ及び前記ターゲットに対して上下する波状表面を有する周期的な誘電体−金属−誘電体スタックを使用することにより実施される、計測方法。
【請求項１４】
前記光学素子は２つの回折格子と一体にした誘電体−金属−誘電体スタックを備え、前記誘電体−金属−誘電体スタックは照明放射光のエバネッセントモードを増幅するように機能的に配列されている、請求項８記載の計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本明細書は２０１２年６月２６日に出願の米国特許出願第６１／６６４，４７７号の優先権を主張し、当該出願の全内容は引用することにより本明細書に組み込まれている。
【０００２】
本発明は、計測学の分野に関し、特に計測における近接場技術に関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体計測の主要な測定量はオーバーレイ（ＯＶＬ）、限界寸法（ＣＤ）（平均限界寸法、高さ及び側壁角を含む、つまりプリントされた特徴のプロファイルを特徴付ける）、及び焦点−線量である。利用できる光学測定の２つの主要なアプローチがある。イメージング及び散乱計測である。デバイスルール・ターゲット上で実行される限界寸法は散乱計測法を用いてのみ行うことができるが、オーバーレイはいずれかのアプローチを利用して測定することができる。イメージングは、必要な指標が特定のターゲットのいくつかの可視化から抽出される方法を示している。可視化は、ターゲット面と光学的に共役な面において光強度を測定することによって達成される。散乱計測法は、本質的にターゲットからの離散的又は連続的回折次数から得られた情報からの前記量の抽出である。これらの回折次数は、システム対物瞳の光学的に共役面で通常見ることができる。この瞳の電界はターゲットの切り捨てフーリエ変換を含んでいる。切り捨ては前記対物レンズの開口数（角度許容性）に依存する。ターゲットサイズ及びオーバーレイ制御量の継続的な減少は、常に正確な計測方法を必要としている。
【０００４】
イメージング技術は、例えば当該出願の全内容は引用することにより本明細書に組み込まれている米国特許第７，５４１，２０１号などによって開示されるような古典的なイメージング、及び当該出願の全内容は引用することにより本明細書に組み込まれている米国特許第７，５２８，９４１号によって開示されるような次数制限イメージング、を含むがこれらに限定されない。
【０００５】
イメージングベースＯＶＬ測定は、ＣＣＤ上のＯＶＬターゲットの遠視野像を与える従来の顕微鏡を用いて実施される。例えば当該出願の全内容は引用することにより本明細書に組み込まれている米国特許第７，３１７，８２４号によって開示されているように、さまざまなイメージングターゲットが存在する。
【０００６】
散乱計測技術は、例えば当該出願の全内容は引用することにより本明細書に組み込まれている米国特許第７，６１６，３１３号によって開示されているように、分光散乱計測法、及び例えば当該出願の全内容は引用することにより本明細書に組み込まれている米国特許第７，６５６，５２８号によって開示されているように角度分解散乱計測法を含むが、これらに限定されない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第７，５４１，２０１号
【特許文献２】米国特許第７，３１７，８２４号
【特許文献３】米国特許第７，６１６，３１３号
【特許文献４】米国特許第７，６５６，５２８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ターゲットサイズ及びオーバーレイ制御量の継続的な減少は、常に正確な計測方法を必要としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、システムの対物レンズとターゲットとの間に配置された光学素子を備えた計測システムを提供し、光学素子はターゲットと相互作用する放射光のエバネッセントモードを高めるように配置されている。
【００１０】
本発明のこれらの、追加の、及び／又は他の態様及び／又は利点は、以下の詳細な説明に記載されている。詳細な説明からおそらく推論可能であり、及び／又は本発明の実践により知り得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明の実施形態をより良く理解するために及び同じ結果がでる方法を示すために、符号が全体を通じて対応する要素またはセクションを指定するような添付の図面は単に例として現在参照される。
【００１２】
【図１】従来技術に係る、異なるターゲットサイズの瞳光分布の輪郭の概略図である。
【図２Ａ】本発明のいくつかの実施形態に係る、計測システムの高レベルの概略図である。
【図２Ｂ】本発明のいくつかの実施形態に係る、計測システムの高レベルの概略図である。
【図３Ａ】本発明のいくつかの実施形態に係る、光学素子として固体液浸レンズを有する測定システムの高レベルの概略図である。
【図３Ｂ】本発明のいくつかの実施形態に係る、光学素子として固体液浸レンズを有する測定システムの高レベルの概略図である。
【図３Ｃ】本発明のいくつかの実施形態に係る、光学素子として固体液浸レンズを有する測定システムの高レベルの概略図である。
【図４Ａ】従来技術に係る、誘電体−金属−誘電体スタックの概略図である。
【図４Ｂ】本発明のいくつかの実施形態に係る、傾斜した誘電体−金属−誘電体スタックを含む光学素子を示す図である。
【図４Ｃ】本発明のいくつかの実施形態に係る、周期的な誘電体−金属−誘電体スタックを含む光学素子を示す図である。
【図４Ｄ】本発明のいくつかの実施形態に係る、光学素子により生成された周期パターンの高レベルの概略図である。
【図５Ａ】本発明のいくつかの実施形態に係る、照明光学素子の高レベルの概略図である。
【図５Ｂ】本発明のいくつかの実施形態に係る、照明光学素子の高レベルの概略図である。
【図６Ａ】本発明のいくつかの実施形態に係る、照明光学素子の動作のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図６Ｂ】本発明のいくつかの実施形態に係る、照明光学素子の動作のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図７】本発明のいくつかの実施形態に係る、計測方法の高レベルの概略フローチャートである。
【図７−１】本発明のいくつかの実施形態に係る、計測方法の高レベルの概略フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
詳細な説明を記載する前に、以下で使用される特定の用語の定義を説明することは有益である。
【００１４】
本出願において本明細書で使用される用語「ターゲット」又は「計測ターゲット」は、計測ニーズのために使用される任意の構造を指す。ターゲットはリソグラフィプロセスの任意の層の一部であってもよく、ターゲットは同じ層又は異なる層に異なる構造を含んでもよい。本開示では、計測ターゲットは回折格子ベースのイメージングターゲットとして、非限定的に例示されている。回折格子の実施例は説明を簡単にするが、本開示を限定するものとして理解されるべきではない。
【００１５】
本出願において本明細書で使用される用語「開口数（ＮＡ）」は、理論に縛られることを望まないが、例えば、光学システムがターゲットを照明することができる角度の範囲を特徴付けるために使用される番号を指し、ＮＡはＮＡ＝ｎ×ｓｉｎαで表され、αは最大照明角度及びｎはシステムの（即ち、対物レンズの又はターゲットと対物レンズとの間に挿入された本発明の光学素子の）屈折率である。
【００１６】
本出願において本明細書で使用される用語「回折格子」は、任意の周期的素子又は周期的特徴を指す。
【００１７】
今詳細に図面を具体的に参照すると、示されている詳細な説明は本発明の好ましい実施形態の例示的な考察の例及び目的のためだけであり、本発明の原理及び概念的側面を最も有用でかつ容易に理解される説明であると考えられる事を与えるために提供されることを強調する。この点で、本発明の基本的な理解のために必要である以上に詳細に本発明の構造の詳細を示さないが、図面を含む説明は当業者が本発明の方法のいくつかの形態を実際に具体化することができる方法を明らかにしている。
【００１８】
本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は以下の説明に記載される構成要素又は図面に例示される構成要素の構造及び配置の詳細が、本出願において限定されないことを理解すべきである。本発明は、様々な方法で他の実施形態に適用可能であり、実施され又は実行される。また、本明細書中で用いられる表現法及び用語法は記述のためであり、限定とみなされるべきではないことを理解されたい。
【００１９】
システムの対物レンズとターゲットとの間に配置される光学素子を備える計測システム及び方法は、本明細書中で提供される。光学素子は、ターゲットにより反射される放射光のエバネッセントモードを高め、場合によりターゲットと相互作用する放射光のエバネッセントモードを伝播モードに変換するようにも配置されている。様々な構成が開示され、光学素子は固体液浸レンズ、モアレ素子と固体液浸光学素子との組み合わせ、異なる設計の誘電体−金属−誘電体スタック、及び共振素子を含む。計測システム及び方法は、イメージング及び散乱計測法を含む様々な計測タイプに構成可能である。計測システム及び方法の実施形態は、取り込み装置として又は照明装置としてのいずれかに適用可能である。
【００２０】
特に、開示されたシステム及び方法は、デバイスのようなターゲット上又は２００ｎｍよりかなり狭いピッチのデバイス上で直接計測が可能である。本発明の主な利点は、提案された近接場光学装置がエバネッセント波の検出を可能にし、従って低分解周期構造のイメージングを可能にする強いエバネッセントモードを高めることである。本発明のロバスト性は実施形態で表されており、周囲の媒体及び構造のそのものの特性に強く依存しない。
【００２１】
図２Ａ及び２Ｂは、本発明のいくつかの実施形態に係る計測システム１００の高レベルの概略図である。計測システム１００は、光学システム１００の対物レンズ８９（図３Ａの下部も参照）とターゲット８２との間に配置された光学素子１１０を備える。図２Ａに例示された光学素子１１０は、ターゲット８２によって反射された放射光のエバネッセントモード９１を高めるように配置され、エバネッセントモード９１の情報の少なくとも一部を搬送する伝播モード９２を生成する。実施形態では、光学素子１１０はターゲットと干渉する放射光のエバネッセントモードを伝播モードに変換するように設計される。以下に説明するように、図２Ｂに例示された光学素子１１０は、ターゲット８２上に照射された照射光９８のエバネッセントモード９９を増幅するように配置され、反射の情報内容を高める。計測システム１００は、少なくともエバネッセントモード９１の一部を伝播のモードにすることにより、エバネッセントモード９１からの情報で測定における情報内容を増強するように近接場技術を適用する。
【００２２】
実施形態において、以下に示すように計測システム１００は、散乱計測ベースの計測においてだけでなくイメージングベースに基づいた計測の両方において使用される。
【００２３】
例えば、計測システム１００は、先行技術のシステムに関連して解像度を高めるターゲット８２のイメージを生成するように配置することができる。
【００２４】
イメージングベースオーバーレイ計測
以下では、回折格子ターゲットについて非限定的で代表的に言及している。このようなターゲットでは、各ターゲット層に少なくとも一つの回折格子がある。回折格子位置に関する情報を得るために、少なくとも２つの回折次数、例えばゼロ次回折及び１次回折の１つを使用しなければならない。これは回折格子のピッチを、Ρ＞λ／［ΝＡ・（１＋σ）］によって与えられるシステムの解像度に制限する。ここで、λは光の波長であり、ＮＡはシステム開口数、σは部分的コヒーレンスファクターである。例えば、標準ＮＡ＝０．７、σ＝０．５のピッチの可視スペクトルでは、ピッチ限界は、Ｐ＞４００ｎｍである。実際のウェーハの測定では、ピッチＰ＞８００ｎｍを有するターゲットが使用される。更に、解像度の限界は、最小のターゲットサイズ及びＯＶＬ測定の全体的な性能とを定義する。後者は、指定のサイズのＯＶＬターゲットに印刷することができる周期の数に直接関連している。
【００２５】
図１は、先行技術に係る、異なるターゲットサイズの瞳の光分布の輪郭の概略図である。図１は、従来技術の考察において先に言及した米国特許第７，５２８，９４１号によって提案された例に基づいて、現在のイメージング技術の主な欠点を示している。この光学構成は、集光瞳における準法線照明及びゼロ次ブロッキングにより特徴づけられる。ターゲットイメージは、±１の回折次数の干渉によって構成されている。このような構成は、非常に高い性能を有する非常に堅牢な（光学欠陥とは無関係）ＯＶＬ測定を提供する。図１は、３つのターゲット・サイズ（左から右へ）２７μｍ、１５μｍ、及び１０μｍについて、１０００ｎｍのピッチを有しλ＝５３２ｎｍで結像させた回折格子の瞳面における最大強度１％の等高線７５を例示する。円７１は０．７ＮＡの瞳領域を示し、円７２は、ゼロ次ブロッキング掩蔽を示す。制限瞳ＮＡは転送される信号の切り捨てになるため（０．７ＮＡ領域外のいかなる光も切り捨てられる）、明らかに１０μｍより小さいターゲットではこの技術を用いて測定できない。この切り捨ての結果著しい画像の歪みが観察される。ターゲットサイズの現在の市場の要求は５μｍであるから、瞳のＮＡを大幅に増加させることなくこの光学技術を使用することができない。
【００２６】
しかし、計測システム１００は１０ｎｍよりも小さいターゲット８２によって散乱される放射光の少なくとも１次回折次数を測定するように構成される。実施形態では、光学素子１１０は計測システム１００の解像度を向上させるように配置された固体液浸レンズ８５を備え、このようなターゲットの測定を可能にする。
【００２７】
散乱計測ベースオーバーレイ（ＯＶＬ）計測及び限界寸法（ＣＤ）計測
散乱計測技術上の制限されたＮＡの効果は２倍である。出力パラメータ（ＯＶＬ、ＣＤ）に対する測定された信号の感度は瞳の位置に依存している。シミュレーションで示されるように、瞳ＮＡが２〜３倍増加すると感度は４〜５倍増加する。それに応じて性能（正確度、精密度）は同程度改善する。更に、ターゲットサイズは、主に照明スポットサイズによって定義される。所定の照明スペクトルのスポットサイズは照明ＮＡに反比例する。従って、照明ＮＡが２〜３倍増加すると、ターゲットサイズは１／２〜１／３に減少する。
【００２８】
散乱計測ベースＯＶＬ測定の２つの主なタイプに関連するシステム１００の実施形態は、即ち分光散乱計測及び角度分解散乱計測であるが非限定的に以下に説明する。両態様では、システム１００は、中でもより高いＮＡを使用することにより性能が改善した。
【００２９】
図３Ａ〜３Ｃは、本発明のいくつかの実施形態に係る、光学素子１１０として固体液浸レンズ８５を有する計測システム１００の高レベルの概略図である。図３Ａはシステム１００の高レベルの概略図であり、図３Ｂは分光散乱計測のためのシステム１００を使用する説明図である（下記参照）。図３Ａ及び３Ｂの両図は、光学素子１１０として半球状固体浸漬レンズ８５Ａを用いることを例示し、図３Ｃは、光学素子１１０として使用もされる超半球レンズ（いわゆるアミーチレンズ又はワイエルシュトラスレンズ）８５Ｂの説明図である。
【００３０】
計測システム１００は、ビームスプリッタ８８を通って対物レンズ８９に向かわせる顕微鏡照明アーム８６並びに対物レンズ８９及びビームスプリッタ８８を通ってターゲット８２から反射された放射光を受ける顕微鏡集光アーム８７を備える。
【００３１】
現在の技術では、固体液浸レンズはオリジナルシステムのＮＡを単に増加させるために使用されているが、システム１００は、一般的にエバネッセント波の伝播を可能にするような他の目的のためにも固体液浸レンズ８５を使用する。エバネッセント波の伝播波への変換は、ターゲット８２からシステム１００が利用可能な情報内容を増加させる（図２Ａ参照）。例えば、固体液浸光学素子８５部の実施形態は、半球状のレンズ８５Ａ（図３Ｂ）又は超半球レンズ８５Ｂ（アミーチ又はワイエルシュトラスの固体液浸レンズ（ＳＩＬ）−図３Ｃ）などの無収差レンズを備えてもよい。レンズ８５はレンズ平坦面がターゲット８２に対向して配置され、レンズ８５の平坦面とターゲット８２との間の距離は光の波長よりもはるかに小さく、一般的には可視光では５００ｎｍである。この距離により、ターゲット８２からのエバネッセント波９１は無収差レンズに結合でき、エバネッセント波９１をレンズ８５により伝播波に変換する。レンズ８５内の伝播波は開口数＜１の無収差レンズの球状表面を通って即ち伝播波９２として出る。次に、これらの波９２は従来の光学系を備えるシステム１００の検出器８７、例えばＣＣＤによって測定される。無収差レンズ８５が完全な顕微鏡システムの必須部分であるように、光学系１００の従来の部分は入射ＮＡが無収差レンズ８５の射出ＮＡと一致する例えば光学顕微鏡であり、又は例えば、顕微鏡のサブシステムである。
【００３２】
好都合に、システム１００はターゲット８２から受信した情報内容を高めるように構成され、ターゲットピッチ及び／又はサイズ（ターゲット８２は例えば２重、４重、及び一般的に多重パターン化した回折格子を備える）を減少させ、及び以下に説明するように直接に又は非直接にシステムの性能（例えば、ＴＩＳ（計測器に起因する誤差）、現在使用されている対物レンズの代わりに使用できる低いＮＡの対物レンズに求められる厳しくない要求によるコスト削減、又はＴＩＳに限定されないが、精度、正確さ、及びマッチングにおいて顕著である他の性能）を改善する。
【００３３】
半球状レンズ８５Ａとアミーチレンズ８５Ｂとを比較すると、システム１００の異なった実施形態で利用される次の違いが生じる。無収差レンズの屈折率ｎ、無収差レンズを備える光学系の開口数ΝΑｏｂｊ、及び無収差レンズの曲率半径ｒ（例えば、図３Ｃを参照）とすると、ターゲット空間の総開口数ＮＡｔｏｔａｌは半球状レンズ８５Ａではｎ・ＮＡｏｂｊであり、アミーチレンズ８５Ｂでは、ＮＡｏｂｊ＜１／ｎの場合ｎ２・ＮＡｏｂｊ、ＮＡｏｂｊ＞１／ｎの場合ｎである。無収差レンズを備える光学系（例えば、照明及び収光アーム８６、８７、ビームスプリッタ８８、対物レンズ８９）に要求される最小作動距離ＷＤｏｂｊは、半球状レンズ８５Ａではｒであり、アミーチレンズ８５Ｂでは（ｎ＋１）・ｒである。
【００３４】
従って、有利なことに半球レンズ８５Ａは全く色収差がなく、作動距離ＷＤｏｂｊは短く、一方アミーチレンズ８５ＢはＮＡの低い対物レンズ又は無収差レンズを備える光学系を使用する。
【００３５】
実施形態では無収差レンズの光学材料は、高い総ＮＡを達成するために（ＮＡｔｏｔａｌ、ｎによって制限される）できるだけ高い屈折率を有するように選択される。光学ガラスでは、屈折率は分散により通常、波長が短いほど増加し、ｎ≦２になる。結晶光学材料、例えばルチル（ＴｉＯ２）は波長６３３ｎｍにおいてｎ＝２．５８４の高屈折率を有している。結晶材料では、結晶の配向性及び光学性能（特に偏光）に及ぼす影響を考慮する必要がある。以下に説明するような実施形態では、システム１００の光学性能更が更に向上するように照明の偏光を操作することができる。広いスペクトル通過帯域（必要な波長で透過可能な）を有する材料のための非限定的な例としては１．７７の比較的高い屈折率を有するサファイア、屈折率２のガラス（例えば株式会社オハラ製Ｓ−ＬＡＨ７９）、及び屈折率２．２の立方晶ジルコニアなどを含む。無収差レンズを備える光学系（例えば、照明及び集光アーム８６、８７、ビームスプリッタ８８、対物レンズ８９）は、屈折、反射、又は反射屈折のいずれでもよい。最後の２つの選択肢がＵＶ−波長での使用に特に適している。
【００３６】
実施形態では、測定システム１００はターゲット８２上で放射光の入射角の範囲を広げるように配置された光学素子１１０として固体液浸レンズ８５を備え、システムによって測定された少なくとも１次回折次数を高める。
【００３７】
ＯＶＬとＣＤの両方を測定するための分光散乱光計測では、感度は照明の入射角に依存すると予想される。例えば、図３Ｂの構成では複合な角度（ＮＡ＞１）で効果的に測定できる。固体液浸レンズ８５は感度及び即ち分光法ベース測定の性能を向上させるために、システム１００のＮＡを効果的に増大させる。
【００３８】
角度分解散乱計測には主に２つのタイプの測定方法があり、回折格子ＯＶＬ測定、エリプソメトリー及びＣＤ測定で回折格子に使用されるゼロ次測定、及び回折格子ＯＶＬ測定で回折格子に使用される１次測定である。実施形態では、光学素子１１０として固体液浸レンズ８５を備える計測システム１００は、ゼロ次の測定感度を向上させるように配列される。１次の測定タイプの場合、ＮＡを大きくすることでより大きなＮＡの瞳で１次次数が存在できる。これは同じ照明波長でより小さなピッチが効果的に可能となる。また、これにより回折次数間のクロストークを減少させ、及び性能を向上させるゼロ次次数から１次次数を良好に分離できる。従って、計測システム１００の実施形態は、ターゲット８２上で放射光の入射角の範囲を拡大するように配置され、システムによって測定された少なくとも１次回折次数を高める。
【００３９】
実施形態において、システム１００は、照明光の偏光を制御するように配置された偏光子（図示せず）を更に含む。偏光子は波長板を備え、又は空間的及び時間的な偏光制御の任意の他の手段を実装してもよい。固体液浸と共に偏光の内容を使用するようにシステム１００を配置することによりＮＡを向上させ、感度及び性能において広範囲の優位性をもたらすことができる。対物レンズに単に追加することにより、固体液浸技術は、例えば（これらに限定されないが）偏光子、検光子、準直交偏波、ビームスプリッタ、ビームモニタの光路に全ての通常の光学素子を使用できる。
【００４０】
散乱計測オーバレイ（ＳＣＯＬ）計測のためのシステムの利点及び構成
有利なことに、高ＮＡを提供する光学素子１１０を使用するシステム１００は、以下の点で散乱計測オーバレイ（ＳＣＯＬ）計測を改善する。システム１００及び光学素子１１０は、以下の利点のいずれかを向上するように構成される。第１に、システム１００は、ピッチの小さい方の値を探測する能力に関係する基本的な性能を向上させ、設計ルール（ＤＲ）に近づける。第２に、システム１００は、より柔軟に波長及びピッチを選択することができる。１次次数の角度分解散乱計測を使用する場合、測定瞳内で１次次数を維持しながらより高いＮＡを使用することにより、ターゲットピッチ又は測定波長の増加を低減することができる。
【００４１】
第３に、システム１００は、ターゲットサイズ及びターゲットノイズに関連する不正確さを低減する。不正確さは、システムによって改善された複数の局面により減少する。第１に、所定のセルサイズでは異なる次数は互いに遠く離れているため、瞳内の次数が混合して存在することによる不正確さはより小さくなる。第２に、ＳＮＲ（信号対雑音比）について大きな損失なしに１次照明をアポダイズすることが可能である。これにより非常に望ましいことに照明スポットのテールは減少する。第３に、システム１００では照明ＮＡを大きくするとスポットサイズは小さくなり、従ってセルからセルへの汚染は減少する。
【００４２】
加えて、スキャン領域（例えばターゲット８２）がスポットサイズよりはるかに大きい時には、ターゲットノイズに関連する不正確さはスポットサイズ／スキャンサイズ比に（位相ノイズである場合）、又は相関長／スキャンサイズ比（振幅ノイズである場合）に比例するため、ターゲットノイズはより小さい。スポットサイズは照明ＮＡの増加に伴って減少し、相関長はピッチに伴って減少するので、照明ＮＡを増加せることによりシステム１００はターゲットノイズを更に低減し、照明ＮＡがより高い時システム１００はより小さなピッチで動作できる。
【００４３】
システム１００の更なる利点は、（ｉ）システム１００が瞳ポイント上で平均化する時、セル間の汚染に関連する不正確さの一部をキャンセルする。このような場合、システム１００は、光学素子１１０例えば固体液浸レンズ８５を使用して容易に達成可能である収光ＮＡ内で、すべての＋１／−１次数を有するように構成することができる。更に、（ｉｉ）システム１００は、ＣＦＳ（コヒーレントフーリエ散乱計測）上の照明の不均一性の回折効果を扱う課題なしに４セル信号の正規化を実施できる。システム１００は、このように照明アーム８６において厳しくない照明均一性の要件を使用することができる。最後に、システム１００は実際にはより多くの計量データを収集するので、画素サイズを固定しＮＡを大きくすると感度は増加する。
【００４４】
システムの利点と限界寸法（ＣＤ）の計測のための構成
好都合には、より高いＮＡを与える光学素子１１０を使用して、システム１００は以下の点で限界寸法（ＣＤ）を向上させる。システム１００及び光学素子１１０は、以下の利点のいずれかを向上させるように構成される。第１に、より大きな照明ＮＡがウェーハ８０上に、より小さなターゲット８２の測定を可能にするより小さなスポットを生成する。第２に、より大きな照明ＮＡは、つまりＮＡ＞１、ＣＤ及びフォーカス及び線量測定に特に関心のあるエバネッセント波９１の照明と集光を可能にする（以下で更に詳細を参照のこと）。第３に、システム１００による測定は、固体液浸半球体８５の平面部分から生じる全反射（「全反射」ＤＣ）によって引き起こされる系統的な誤差に対抗するように特殊な照明及び集光分極と結合する。例えば、システム１００は半径方向及び接線方向のリターダ又は偏光子又は他のリターダ又は変数若しくは定常偏光子（図示せず）を更に備え、これらは感度／信号比を改善するように照明パス及び集光パスに配置される。もちろん様々な照明及び集光偏光（定数又は体系的（例えば、半径方向及び接線方向）又はピクセル当たり（例えば偏光子／照明リターダ／アナライザ／集光リターダの任意のピクセルは一定又は可変のいずれかの独自の特性を有している）は、本発明の他のいずれの部分無しにそれら自身の測定を改善するように使用される。このためシステム１００は、このような追加の光学素子を組み込むことによりシグナル比に対して非常に高い感度を有するように設計することができる。このような照明／集光パスの拡張は、異なる計測システム、例えば、角度測定（角度分解散乱計測）及び分光法（例えば、照明及び集光のための異なる対物レンズを用いる）で使用することができる。
【００４５】
例えば、アナライザとして一定の偏光子を有する測角光学システムのための異なる光路のシミュレーションは以下の結果をもたらす。（ｉ）ウェーハ８０から１０ｎｍの位置に配置された固体液浸対物レンズ８５の追加は精度を９倍改善する。（ｉｉ）ウェーハ８０から５０ｎｍの位置に配置された固体液浸対物レンズ８５の追加は精度を４倍改善する。（ｉｉｉ）ウェーハ８０から１００ｎｍの位置に配置された固体液浸対物レンズ８５の追加は精度を約３倍改善する。（ｉｖ）光路中の分数（例えば４分の１）波長板（定数リターダ）の追加は、精度を２倍改善する。光学素子１１０として固体液浸レンズ８５を備えたシステム１００は、光学素子１１０を備えないシステムよりもリターダを追加することにより向上させることがより容易である。
【００４６】
モアレ素子
実施形態では、システム１００は、システム１００の空間分解能を改善するために光学素子１１０としてモアレ回折格子又はモアレレンズを備える。
【００４７】
モアレ素子（即ち、回折格子又はレンズ）はターゲットの位置情報を含むエバネッセント波９１を伝播波９２に変換することにより小さなピッチのターゲット（未分解ピッチ）の遠視野イメージングを与えるために使用される。ターゲット８２から約百ナノメートルの距離ではエバネッセントモードが減衰するので、このアプローチはターゲットの近接場に直接配置された光学素子１１０の一部としてモアレ素子を配置することを意味している。このため光学素子１１０は測定ターゲット８２のピッチ（Ｐｔａｒｇｅｔ）に等しくないが近いピッチの回折格子を備える。近接場回折格子上でターゲット８２から反射した光を散乱した後、粗いピッチに対応する新しい回折次数は、即ち
【数１】
0006312664.tif 000002
が創出され、これは適切に選択された装置の回折格子のピッチ、Ｐｄｅｖｉｃｅで伝播する波である。
【００４８】
モアレアプローチは照明光路８６内または集光光路８７内に回折格子を追加することを考慮することができる（又は実際に両光路において光学装置１１０はターゲットの近接場に位置しているので）。前者の場合、システム１００は、ターゲット８２上にモアレパターンを与える近接場照明装置を備え、ターゲット８２から反射された光がターゲット位置に関する情報を含む伝播波のモアレピッチＰＭｏｉｒeに対応する回折次数を含む。後者の場合、システム１００は、近接場コレクタの一部である近接場回折格子上でターゲット８２から反射された光を散乱した後に発生したモアレピッチＰＭｏｉｒeに対応する伝播波を集光する近接場集光装置を備える。
【００４９】
どちらの場合も、主な問題は光学システムのゼロ次及び任意のタイプの後方散乱光（ゴーストイメージなど）と比較して回折次数の小さな振幅である。例えば、近接場光学素子１１０は、ターゲット８２から約５０ｎｍの距離に配置され、及び測定されたターゲットのピッチが約７０〜８０ｎｍの場合であっても、エバネッセントモードの振幅は２桁減少する。従って、このサブ解像度イメージングを可能にするためには、システム１００によってエバネッセントモードの振幅を少なくとも２桁増幅することが望ましい。
【００５０】
光学素子１１０は、１つ以上のモアレ回折格子／レンズ、モアレ回折格子／レンズと固体液浸レンズ８５との組み合わせ、又は多数のモアレ回折格子／レンズと固体液浸レンズ８５との組み合わせを含む。モアレ回折格子／レンズ及び固体液浸レンズ８５のいずれか又は両方は、小さなピッチを有するターゲット８２に対して実行される例えばイメージングＯＶＬ及び１次次数ＳＣＯＬにおける１次回折次数の情報内容を増加させるために、エバネッセントモード９１を伝播モード変換するように使用される。具体的には、固体液浸レンズ８５とモアレ素子との組み合わせは、測定ターゲット範囲を拡大できる。従って固体液浸レンズ８５を使用することによりモアレ素子を現在使用する限界、即ち測定ターゲットの比較的狭い範囲（許容ピッチＰｔの範囲は１／Ｐｔが＜１／Ｐ±２ＮＡ／λ以内であり、Ｐはモアレ素子のピッチであるという条件を満たさなければならない）を克服できる。同じ考えは多くのモアレ回折格子又はレンズを有する固体液浸レンズ８５を用いる利点を示している。
【００５１】
誘電体−金属−誘電体スタック
実施形態では、メタマテリアルはターゲット８２によって散乱された放射光のエバネッセントモード９１を高めるにも用いられる。一般に、メタマテリアルは負の誘電率（ε＜０）及び負の透磁率（μ＜０）の両方を有する人工的な材料であり、標準物質の任意のエバネッセントモードを高める。更に、エバネッセントＴＭ（横磁気）波の挙動が主に誘電率εによって強く支配されるのに対して、エバネッセントＴＥ（横電気）波の挙動が主に透磁率μによって強く支配されるため、モードの１つだけを強化するように、光学素子１１０は負のε、μの１つのみを有するように設計される。ＴＭ波の場合、負の誘電率は要求される増強に対して十分であり、このため光学素子１１０はエバネッセント波を高めるための本当のメタマテリアルとしてε＜０を有する適切な金属（銀、金、銅など）を用いる。この目的のために一般的に用いられる構成は２つの誘電体層（誘電率εＤを有する）及び金属層（誘電率εＭを有する）からなる構成のようなεＭ〜−εＤを有するサンドイッチ構成である。図４Ａは、先行技術に係る誘電体−金属−誘電体スタック９０の概略図である。エバネッセントモード９１は、図示の場合はＴＭ波である。
【００５２】
実施形態では、光学素子１００は、ターゲット８２によって散乱された放射光のエバネッセントモード９１を高めるように配置された誘電体−金属−誘電体スタック９０を備える。誘電体−金属−誘電体スタック９０などのメタマテリアルはより小さなピッチに対してシステム１００の感度を増加するように用いられる。このようなメタマテリアルは、誘電体膜層９０Ａ、９０Ｃの間の金属膜層９０Ｂのセットの間の界面における表面プラズモンモードの励起に基づいてエバネッセントモード９１を更に高めるように構成される。
【００５３】
マッチング条件は、以下に説明するように、理論に束縛されるものではないが、エバネッセントモード９１の振幅の増大を計算するように使用される。誘電体膜９０Ａ、９０Ｃで囲まれた金属膜９０Ｂを備え、積層膜９０を通過するＴＭ波伝播を考慮すると、透過及び反射係数は以下のように計算することができる。横波の波数をｑ＝２p／Ｐｔａｒｇｅｔと表すと、層Ｉのそれぞれ１つの層に対して法線方向の波数は
【数２】
0006312664.tif 000003
である。
【００５４】
エバネッセントモードの振幅増強は、表面プラズモン共鳴相互作用に関連するエバネッセントモードにより生じ、金属層の厚さに強く依存する。エバネッセントモードの振幅増強はメタマテリアルの特性と更に関連付けられ、金属層の厚みの広い範囲で実現することができる。これは金属と誘電体層のパラメータ間の良好なマッチングが必要とされる。良好なマッチングはゼロに近づくマッチング条件（ＭＣ）によって示される。
【数３】
0006312664.tif 000004
【００５５】
両メカニズムは、金属損失係数Ιｍ（ε２）（即ち誘電率の虚部）によって制限される。可視スペクトル範囲Ιｍ（ε２）〜０．０２に最小の損失がある銀の場合、層９０Ｂにおける最高の振幅増強は約５０である。しかし、振幅は周囲の誘電体層９０Ａ、９０Ｃでは減衰し、誘電体層９０Ａ、９０Ｃと空気との間の光の反射が考慮される時、エバネッセントモードの真の増強は図４Ａに図示されるようなスタック９０によって達成されない。
【００５６】
しかし、本発明者らは、方位及び／又はスタック９０の形の修正は、いくつかのケースではエバネッセントモードの重要な全体の向上をもたらすことを見出した。例えば、測定システム１００は、ターゲット８２によって散乱された放射光９１のエバネッセントモードを高めるために配置された傾斜した誘電体−金属−誘電体スタック９０を備える光学素子１１０を備える。
【００５７】
図４Ｂは、本発明のいくつかの実施形態に係る、傾斜した誘電体−金属−誘電体スタック９０を備える光学素子１１０を例示する。傾斜した誘電体−金属−誘電体スタック９０は、ターゲット８２に対して角度θ９５で配置されている。理論に束縛されるものではないが、図示された場合では法線方向の波数は、
【数４】
0006312664.tif 000005
と表される。
そしてマッチング条件は
【数５】
0006312664.tif 000006
と表される。
【数６】
0006312664.tif 000007
を用いると、ＭＣは
【数７】
0006312664.tif 000008
によって近似できる。
ここで、ＭＣ０は傾きのないマッチング条件の値である。導出の結果、光学素子１１０は、傾斜角θ９５を調整することによりＭＣの虚部が完全にマッチングするように、及び適切に材料を選択することによりＭＣの実部をマッチングするように設計されている。本発明者らは、材料及び傾斜角を適切に選択することにより、振幅増強を４桁まで増大できることを見出した。
【００５８】
別の実施形態では、本発明者らは対物レンズ８９及びターゲット８２に対して波状表面９６を有する周期的な誘電体−金属−誘電体スタック９０を備える光学素子１１０も、ターゲット８２によって散乱された放射光のエバネッセントモードを高めることを見出した。
【００５９】
図４Ｃは、本発明のいくつかの実施形態に係る、周期的な誘電体−金属−誘電体スタック９０を備える光学素子１１０を示す。周期的な誘電体−金属−誘電体スタック９０は、ターゲット８２に対して正弦波曲線表面９６を有している。理論に束縛されるものではないが、図示の場合、次のマッチング条件式は周期関数がピッチＰｄｅｖｉｃｅ及び振幅Ａを有する純粋な正弦波である単純な場合の非限定的な例として使用される。
【数８】
0006312664.tif 000009
【００６０】
実施形態では、表面振幅Ａはターゲット８２から反射された光に対応する異なった次数が数桁増強される周期的な点のネットを生成するように選択され、その点において伝播ピッチ
【数９】
0006312664.tif 000010
のモアレパターンが現れる。図４Ｄは本発明のいくつかの実施形態に係る、「＋１」８１Ａ及び「−１」８１Ｂとして示される１次回折次数の振幅を有するパターンの高レベルの略図である。
【００６１】
以下の導出は、ターゲットからの散乱された放射光のエバネッセントモードを高める周期的な誘電体−金属−誘電体スタック９０の効率を示している。以下は、それらの適用性を制限することなく、上記で提示された条件の導出を示す。
【００６２】
図４Ｂに例示された傾斜したスタック９０について、金属層９０Ｂの厚さｈ、傾斜角度θ及びスタック９０に垂直な軸Ｚ’、及び下部の金属誘電体界面（９０Ａ−９０Ｂ）から始まるとすると、電界と磁界は次のように記述できる。
誘電体９０Ｃでは、
【数１０】
0006312664.tif 000011
【数１１】
0006312664.tif 000012
金属９０Ｂでは、
【数１２】
0006312664.tif 000013
【数１３】
0006312664.tif 000014
誘電体９０Ａでは、
【数１４】
0006312664.tif 000015
【数１５】
0006312664.tif 000016
ここで
【数１６】
0006312664.tif 000017
及び
【数１７】
0006312664.tif 000018
である。
【００６３】
スタック９０が傾いていない場合（図４Ａ）、透過係数は
【数１８】
0006312664.tif 000019
と表される。
また、最適な倍率は
【数１９】
0006312664.tif 000020
に対応する。
ここで
【数２０】
0006312664.tif 000021
である。
【００６４】
傾斜したスタック９０の場合（図４Ｂ）、対応する条件は
【数２１】
0006312664.tif 000022
である。
θが小さいと仮定すると、誘電率は
【数２２】
0006312664.tif 000023
と表され、ここでα及びβは共に小さく、並びに
【数２３】
0006312664.tif 000024
であり、並びに、リーディングオーダを用いると
【数２４】
0006312664.tif 000025
と表せられる。最大値は
【数２５】
0006312664.tif 000026
の時に得られる。
【００６５】
これらの式から、光学素子１１０が傾きθを構成することによりＭＣの虚部を完璧にマッチングできるように設計することができ、一方、材料（金属と誘電体）を適切に選択することにより、ＭＣの実部をマッチングすることができる。
【００６６】
＋１次回折及び−１次回折を分離するために、図４Ｂに例示した傾斜原理を繰り返し両側に傾けて適用しなければならない。このような構成は、図４Ｃに示すスタック９０の周期的な波状の構成である。非限定的な例では、周期的な波状表面は、領域９０Ｃにおいて、例えば余弦のように表すことができる。
【数２６】
0006312664.tif 000027
【数２７】
0006312664.tif 000028
そして結果として生じるマッチング係数は
【数２８】
0006312664.tif 000029
である。
【００６７】
したがって、模式的に図４Ｄに例示された＋１次回折及び−１次回折の必要な分離が得られるように、周期的なスタック９０のピッチを適合させることができる。
共振照明光学素子
【００６８】
誘電体−金属−誘電体スタック９０の現在の適用において、追加の難しさは、誘電体層９０Ａ、９０Ｃと周囲の空気との間の界面による振幅増強の減衰である。金属層９０Ｂによって生成した振幅増強を除去しないように、誘電体層９０Ａ、９０Ｃは好ましくは薄いため、誘電体層９０Ａ、９０Ｃと周囲の媒体との間のマッチング条件は全体として装置の増強能力を損ねる。
【００６９】
しかし、本発明者らは、誘電体層９０Ａ、９０Ｃと周囲の空気との間の界面による振幅増強の減衰も以下のように克服できることを更に見出した。更に詳細には、照明光路のためのモアレアプローチ（上記参照）を考慮すると、照明光路における近接場装置の目的は、測定ターゲットのピッチに近いピッチを有する周期的な照明を作ることである。本発明者らは、照明光学素子１１０の近接場に二つの回折格子を配置することによって有意な改善が得られる事を見出した。追加の要件は、入射光の振幅を少なくとも二桁増強することである。両方の要件は、例えば図５Ａ及び５Ｂに例示された光学素子１１０を用いて実現される。図５Ａ及び５Ｂは、本発明のいくつかの実施形態に係る、光学素子１１０を照明する照明の高レベルの概略図であり、図６Ａ及び６Ｂは、本発明のいくつかの実施形態に係る、光学素子１１０を照明する動作のシミュレーション結果を例示するグラフである。
【００７０】
この設計の背後にある主な考え方は、ターゲット８２に到達する前に照射光９８を散乱させることである。これは、ターゲット８２は、公知の回折パターンで照明されることを意味する。この散乱装置１１０は±１次回折次数を高める。次数を散乱させる適切なピッチを用いた場合、ターゲットに到達するとすぐに大部分のエネルギーは伝播波であるターゲットから散乱されたゼロ次に変換する。
【００７１】
実施形態では、計測システム１００は、２つの回折格子９２、９４に一体にした誘電体−金属−誘電体スタック９０（上述したように、マッチング条件に従って整合する層９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃを有する）を有する光学素子１１０を備える。図５Ａは、スタック９０が２つの回折格子９３、９４内に取り囲まれた実施形態を示し、図５Ｂは、回折格子９３、９４がスタック９０の誘電体層９０Ｃ、９０Ａ（それぞれ）内に埋め込まれた実施形態を示している。
【００７２】
実施形態では、回折格子９３、９４の誘電率（ε）は、必要に応じてより多くの反射または透過を得るように変更することができる自由なパラメータである。誘電体層９０Ａ、９０Ｃの厚さは、過度に厚いことによる信号強度の劣化、及び近すぎる空気−誘電体界面（活性増幅領域が誘電体の周囲の空気から十分に隔離されなければならない）による増強効果の減衰とのバランスをとるように選択される。金属層９０Ｂの厚さはまた、エバネッセントモード増強のゲインを上げることと、（照射され増幅されたエバネッセントモードから変換された後）情報を伝送するターゲット８２から戻る散乱されたゼロ次の損失との間でバランスをとるように選択する。
【００７３】
誘電体−金属−誘電体スタック９０は、ターゲット８２を照明する放射光９８のエバネッセントモード９９を増幅するように配列される。実施形態では、回折格子９３，９４は同じピッチを有し、金属層９０Ｂ内で繰り返し増幅されるエバネッセントモードの共振器として機能する。実施形態では、理論に束縛されるものではないが、共振する光学素子１１０はエバネッセントモードの増幅共振キャビティとして動作する。実施形態では、マッチング条件は、上記と同様の方法で選択できる。マッチング条件は、金属と誘電体の誘電率（ε）を設定し、一方回折格子９３、９４の誘電率（ε）及びその形態は自由パラメータであり、必要に応じてより多くの反射または透過を得るために変更することができる。
【００７４】
理論に束縛されるものではないが、２つの回折格子９３と９４との間の領域は干渉計として考えられ、干渉計では第１の回折格子９３で散乱された光は±１の回折次数において増幅されたエバネッセントモードを生成し、そして１回ターゲット８２から散乱されるとゼロ次数の伝播に逆変換される。これらのエバネッセントモードは、表面プラズモンが金属の境界に沿って生成されるため（誘電体とマッチングして、負の回折指数を有するので）、金属層９０Ｂの内部で高められる。エバネッセントモードは第２の回折格子９４に到達すると、一部が散乱され、一部は前方に伝播される。散乱モードはゼロ次に変換し、金属層９０Ｂの内で伝播し（その内部でわずかにエネルギーを失いながら）、再度同じ効果を生じながら上部の回折格子９３上で再び散乱される。低い回折格子９４を通過するすべての１次モードのインコヒーレント和は、ちょうどファブリペロー干渉計のように、ターゲット８２に到達する全光強度９９である。ゲインを制御するパラメータは、回折格子９３、９４の両方の幾何学的形状、回折格子９３、９４の誘電率（ε）及び回折格子９３、９４と金属層９０Ｂとの間の距離である。これらのパラメータは、反射及び透過係数を設定するように構成される（以下の例を参照）。例えば、回折格子９４は、光のわずかな部分のみを回折格子９３、９４の間の活性領域から脱出させる大きな反射率を有し、そうすることにより光学素子１１０の共振挙動を可能にする。回折格子９３と９４との間の波が伝播するため、回折格子９３、９４と金属層９０Ｂとの間の距離は回折格子９３、９４に当る伝播波の周期に沿って振幅を決める。伝播波は洞のような挙動を有するため、距離は波を描く洞が回折格子９３、９４の各々のピークに達するように設定される。散乱された±１回折モードがゼロ次モードの伝播に変換するように、光学素子１１０のピッチは、ターゲット８２のピッチにマッチングする。
【００７５】
図６Ａ及び６Ｂは、本発明のいくつかの実施形態に係る、光学素子１１０を照明する動作のシミュレーション結果を例示するグラフである。結果は図５Ｂに例示されるような光学素子１１０に関連している。両方の回折格子のεを最適化の後の、図６Ａは転送され反射された−１次のノルムに対するゲインを示し、図６Ｂは転送され反射された０次のノルムに対するゲインを示す。図６Ａ及び６Ｂは、回折格子９３，９４とモード間のエネルギーの変換との間の共鳴効果を例示する。
【００７６】
このように光学素子１１０は、２つの目標、即ちエバネッセントモードを強化し及び±１のモードに含まれる情報を汚染する可能性があるゼロ次の伝播を減らす。光学素子１１０もまた、このように視野絞りの必要性を低減する。層９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃと回折格子９３、９４との寸法、及びそれらの相対位置は光学素子１１０により達成されるゲインを更に増加するように構成することができる。
【００７７】
一般に言えば、両側の回折格子９３、９４は一方で増強を最大化する共鳴条件を与え、他方では周囲の媒体からの必要な分離を与える共鳴条件を与えるのに対して、光学素子１１０の中央の金属層９０Ｂはエバネッセントモードの活性媒体の役割を果たしている。このような光学素子は、エバネッセントモードレーザと理解することができる。所定の構成が周囲の媒体のパラメータを微調整もすることなく、要求される２桁の増強を可能にすることは数値シミュレーションから得られる。一例として、周期が２つの周囲の回折格子の２倍の周期に等しい周期的なサンドイッチ構造のいくつかの組み合わせも可能である。
【００７８】
光学素子１１０は、エバネッセントモードを強化しながら、ゼロ次を含む伝播するモードを減衰する。従って、この減衰は、測定の性能を向上させることができるゼロ次を抑制しつつ、１次モードを強化するための方法として使用できる。
【００７９】
回折格子のピッチ及び変調度はデバイス性能において重要なパラメータであり、ターゲット及び／又は光学パラメータ（例えば波長）に多少依存しているため、システム１００は、都合よく回折格子ピッチと変調度を制御することができる。これは、フォトリフラクティブ効果（フォトリフラクティブ材料と、及び適切なパワー−周期の制御及び変調度を有してそれに入射する適切な空間特性（例えば、正弦パターンを生じる２つのビームの間の回折）を有する照明ビームの使用）、音響光学効果、電気光学効果、上記の組み合わせ、（これらに限定されない）を含む様々な物理現象によって達成することができる
【００８０】
中間層におけるゲイン／活性媒体（例えば励起レーザー材料）を使用することにより、前記媒体を横断する光を増強し、全体の損失を低減できる。
【００８１】
光学素子１１０は、従来の方法、例えば電子ビームリソグラフィにより（セグメンテーションを使用しても）製造することができる。
【００８２】
光学素子１１０は、デザインルール及び非デザインルールのターゲットのパフォーマンスを向上させることができる。  
【００８３】
図７は、本発明のいくつかの実施形態に係る計測方法２００のハイレベルの概略フローチャートである。計測方法２００は、次のステージを備える。対物レンズとターゲットとの間に光学素子を配置する（ステージ２１０）、ターゲットによって反射された放射光のエバネッセントモードを強化する光学素子を配置する（ステージ２２０）。光学素子は、さらに、ターゲットと相互作用する放射光のエバネッセントモードを伝播モードに変換するように配置されてもよい（ステージ２２１）。
【００８４】
実施形態では、計測方法２００は、ターゲット（ステージ２２２）のイメージを生成する工程、及びイメージの解像度を向上させるために固体液浸レンズを使用する工程を備える（ステージ２２５）。
【００８５】
実施形態では、計測方法２００は、ターゲットによって散乱された放射光の少なくとも１次回折次数を測定する工程（ステージ２３０）、及びターゲットによって散乱された放射光の少なくとも１次回折次数を高める工程（ステージ２３２）、及び／又はターゲット上で放射光の入射角の範囲を広げる工程（ステージ２３４）を備える。
【００８６】
実施形態では、計測方法２００は回折次数を高め、及び入射角の範囲を広げるように固体液浸レンズを使用する工程を備える（ステージ２３５）。
【００８７】
本実施形態では、計測方法２００は、例えば空間分解能を向上させるためにモアレ回
折格子を用いることにより（ステージ２４２）、及び／又はターゲットによって散乱された放射光のエバネッセントモードを高めるために光学素子を構成することにより（ステージ２５０）、散乱放射光の空間分解能を向上する工程を備える（ステージ２４０）。
【００８８】
実施形態では、計測方法２００はエバネッセントモードを高めるように、傾斜した誘電体−金属−誘電体スタックを用いる工程（ステージ２５２）、エバネッセントモードを高めるために波状表面を有する周期的な誘電体−金属−誘電体スタックを用いる工程（ステージ２５４）及び／又は少なくとも１つの回折格子によって散乱された放射光エバネッセントモードを高めるために２つの回折格子と一体にした誘電体−金属−誘電体スタックを用いる工程（ステージ２６０）、を備える。
【００８９】
上記の説明では、実施形態は本発明の例や実装である。「一実施形態」、「実施形態」または「いくつかの実施形態」の種々の態様は、すべて同じ実施形態を指す必要はない。
【００９０】
本発明の種々の特徴が単一の実施形態において記述されるが、特徴は別々に又は適切な組み合わせでも提供される。逆に、本発明は明確にするため別々の実施形態において本明細書に記載されるが、本発明はまた、単一の実施形態で実施されることもできる。
【００９１】
本発明の実施形態は、上記に開示された別の実施形態からの特徴を含み、そして実施形態は、上記に開示した他の実施形態からの要素を組み込むことができる。特定の実施形態との関連で本発明の要素の開示は、特定の実施形態だけでの使用を制限するものとして解釈されるべきではない。
【００９２】
更に、本発明は様々な方法で実行又は実施でき、本発明は、上記の説明で概説した以外の実施形態で実施できることが理解される。
【００９３】
本発明は、これらの図に、又は対応する説明に限定されない。例えば、フローはそれぞれ例示されたボックス又は状態を通って移動する必要はなく、又は例示され、説明されたものと全く同じ順序である必要はない。
【００９４】
他に定義しない限り、本明細書で使用される技術用語及び科学用語の意味は、一般的に、本発明が属する当業者によってとして理解されるべきである。
【００９５】
本発明は、限られた数の実施形態に関して説明してきたが、これらは本発明の範囲を限定するものとして解釈されるではなく、好ましい実施形態のいくつかの例示として解釈されるべきである。他の可能な変形例、修正例、及び応用例は、本発明の範囲内である。したがって、本発明の範囲はこれまで説明してきたものによって限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲及びその法的均等物によって限定されるべきである。
【図１】
0006312664.tif 000030
【図２Ａ】
0006312664.tif 000031
【図２Ｂ】
0006312664.tif 000032
【図３Ａ】
0006312664.tif 000033
【図３Ｂ】
0006312664.tif 000034
【図３Ｃ】
0006312664.tif 000035
【図４Ａ】
0006312664.tif 000036
【図４Ｂ】
0006312664.tif 000037
【図４Ｃ】
0006312664.tif 000038
【図４Ｄ】
0006312664.tif 000039
【図５Ａ】
0006312664.tif 000040
【図５Ｂ】
0006312664.tif 000041
【図６Ａ】
0006312664.tif 000042
【図６Ｂ】
0006312664.tif 000043
【図７】
0006312664.tif 000044
【図７−１】
0006312664.tif 000045