(57)【要約】オブジェクトを検査するためのシステムが開示される。このようなシステムは、ａ）放射源を有し、検査されるべきオブジェクトを照射するための照射系と、ｂ）照射されたオブジェクトをイメージセンサ上に結像させる対物レンズと、ｃ）検査されるべきオブジェクトから来る放射を、検出可能な信号に変換するためのイメージセンサと、を有する。上記放射源は、Ａ）少なくとも一つのカソードと、Ｂ）少なくとも一つのアノードと、Ｃ）（複数の）カソードと（複数の）アノードとの中間に位置付けされ、実質的に電気絶縁される、一つ又は複数のプレートであり、各プレートが、少なくとも一つの孔を有すると共に、放電が広がり得る連続的な放電路が、カソードとアノードとの間に生成されるように配置される、一つ又は複数のプレートと、を有する。
2006508346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オブジェクトを検査するための検査システムであって、
放射源を有し、検査されるべき前記オブジェクトを照射するための照射系と、
照射された前記オブジェクトをイメージセンサ上に結像させる対物レンズと、
検査されるべき前記オブジェクトから来る前記放射を、検出可能な信号に変換するための前記イメージセンサと、
を有する、検査システムであって、
前記放射源が、
少なくとも一つのカソードと、
少なくとも一つのアノードと、
前記カソードと前記アノードとの中間に位置付けられ、実質的に電気絶縁される、一つ又は複数のプレートであり、各プレートが、少なくとも一つの孔を有すると共に、放電が広がり得る連続的な放電路が、前記カソードと前記アノードとの間に生成されるように配置される、一つ又は複数のプレートと、
を有することを特徴とする、検査システム。
【請求項２】
波長域が、少なくとも１９０ｎｍの波長における放射を少なくとも有する、波長の任意の帯域又は帯域の組に、制限されることを特徴とする、請求項１に記載の検査システム。
【請求項３】
前記放射源が、１０ｍＷ／ｎｍ／ｍｍ２／ｓｒより大きい放射輝度をもつ放射を生成することを特徴とする、請求項１又は２に記載の検査システム。
【請求項４】
照射される前記オブジェクトが、部分的に又は完全に処理された半導体ベアウェハであることを特徴とする、請求項１に記載の検査システム。
【請求項５】
照射される前記オブジェクトが、半導体ウェハにパターン形成層を生成するためにリソグラフィック工程に用いられるマスク又はレチクルであることを特徴とする、請求項１に記載の検査システム。
【請求項６】
前記照射系が、前記照射の空間分布を均質化する光学手段を有する、請求項１乃至５の何れか１項に記載の検査システム。
【請求項７】
前記光学手段が、ホモジナイザを有することを特徴とする、請求項６に記載の検査システム。
【請求項８】
光学検査システムに用いられる、請求項１に開示された放射源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オブジェクト（object，対象物）を検査するための検査システムであって、
放射源（radiation source）を有し、検査されるべきオブジェクトを照射するための照射系と、
照射されたオブジェクトをイメージセンサ上に結像させる対物レンズと、
検査されるべきオブジェクトから来る放射を、検出可能な信号に変換するためのイメージセンサと、
を有する、検査システムに関する。
【０００２】
上記の検査システムにおいて、検査されるべきオブジェクトから来る放射は、一般に、オブジェクト内又はオブジェクト上に存在するパターン、オブジェクトの層の厚さ及び／又はオブジェクトの材料の組成に関する情報を含む。
【背景技術】
【０００３】
光学検査システムは、オブジェクトを検査するために広く使用されている。例えば、半導体産業では、自動式のウェハ検査システムが使用されている。このようなウェハ検査システムは、ウェハの処理欠陥、層厚及び／又はコンタミネーション（contamination，汚れ）を検出するために、ウェハ処理の品質を検査する目的で使用される。
【０００４】
ウェハの処理中、パターンの配列（array，アレイ）がウェハに置かれる。また、線幅及び基本的な領域が非常に小さいので、各々のパターンはミクロン以下の精度で置かれなければならない。ウェハの各パターンのために、連続した層が構築されるべきであり、これらの層は、何れかの他の処理が始められ得る前に、慎重にチェックされなければならない。光学検査は、例えば、位置合わせ不良（misalignment）、電気短絡（electrical shortcut）及び不純物のような何らかの欠陥が導入されているか否かを決定するために用いられる。
【０００５】
今日、ウェハ検査システムでは、高出力水銀（Ｈｇ）／キセノン（Ｘｅ）アークランプからの広帯域放射が用いられている。これらの水銀／キセノンアークランプは、２００〜７００ｎｍの範囲の放射を生じ、この範囲内で主としてより短い波長が用いられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、半導体産業は、常に、ウェハの加工寸法（feature size）を縮小している。現在では８０〜９０ｎｍの線幅が適用されているが、つい最近まで最も細い線幅は２００ｎｍであった。この線幅の微細化のため、より小さい細かい部分を見ることを可能にするためには、ウェハ検査システムにおいてより小さい波長をもつ放射源の使用を必要とする。
【０００７】
更に、ウェハ検査システムを効果的に動作させるためには、所要の検査速度（単位はウェハ／時間）に達するように、検査される製品に対する放射束の必要とされる最小量がある。
【０００８】
現在の水銀／キセノンアーク光源を用いる場合、より大きい波長における制限された放射輝度（radiance，ラジアンス）及びより短い波長において放出される放射の不在のために、検査される製品に対して放射束を増加すること及びより短い波長を供給することが制限される。
【０００９】
本発明の目的は、上記の課題に対処する解決策を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的のために、本発明は、冒頭に記載の検査システムであって、当該検査システムの放射源が、
少なくとも一つのカソードと、
少なくとも一つのアノードと、
（複数の）カソードと（複数の）アノードとの中間に位置付けられ、実質的に電気絶縁される、一つ又は複数のプレートであり、各プレートが、少なくとも一つの孔（hole，ホール）を有すると共に、放電が広がり得る連続的な放電路が、カソードとアノードとの間に生成されるように配置される、一つ又は複数のプレートと、
を有することを特徴とする、検査システムを提供する。
【００１１】
上記のシステムにおいて、プレートは、特に、カスケード状に置かれており、実質的に、プレートが互いに電気絶縁され、（複数の）カソードから及び（複数の）アノードからも電気絶縁される。
【００１２】
放射源の装置は、カスケードアーク放射源とも称される。カスケードアーク光源は、例えば、米国特許第４，８７１，５８０号明細書に開示され、その内容は参照によって本願明細書に組み込まれる。カスケードアークは、３つの主要部、すなわち、カソード部、アノード部及びこれらの中間にあるプレート部を有している。このプレート部は、通常、カスケード状にスタックされた、孔をもつ幾つかのプレートを有し、それゆえアークにそのカスケードの名を付与する。動作時、電流が、このカスケードプレートの孔を通って、アノードからカソードへ流れ、光を発生するプラズマを生成する。
【００１３】
カスケードアーク光源は、一般的な水銀／キセノンアーク光源の放射輝度より一層高い放射輝度を供給する。カスケードアーク光源は、非常に小さい幾何学的な範囲でその輻射束（flux，フラックス）を放射し、約０．１Ｗ／ｎｍ／ｍｍ２／ｓｒ（steradian，ステラジアン）の放射輝度をもつ。現在使用される高出力の水銀（Ｈｇ）／キセノン（Ｘｅ）アークランプと比較して、この光源には２つの主要な利点がある。まず第一に、この光源は、より短い波長で光を発し、より高い空間分解能を可能にする。カスケードアーク光源は、１２５ｎｍを下回る波長域から赤外線の波長域までの放射を放つ。１２０〜４００ｎｍの波長域に容易に達することが可能であり、又は好ましい場合は、１９０ｎｍを下回る水晶の吸収を考慮して、１９０〜４００ｎｍの波長域に容易に達することも可能である。更に、この光源は、小さい幾何学的な範囲をもち、非常に高速のときでさえ、検査されるべきオブジェクトのより一層大きい拡大（magnification）を可能にする。
【００１４】
好ましくは、本発明による検査システムは、少なくとも１９０ｎｍの波長における放射を少なくとも有する、波長の任意の帯域又は帯域の組に制限される波長域を提供する。
【００１５】
１９０ｎｍ以上のこれらのより短い波長における放射は、例えば、この検査システムが半導体デバイスを検査するために用いられる場合、非常に好ましい。
【００１６】
有利なことに、この放射源は、１０ｍＷ／ｎｍ／ｍｍ２／ｓｒより大きい放射輝度をもつ放射を生成する。
【００１７】
原則として、あらゆる種類のオブジェクトが、本発明によるシステムによって検査されることは可能であるが、このシステムは、特に、部分的に又は完全に処理された半導体ベアウェハを検査するのに適しており、又は半導体ウェハにパターン形成層を生成するためにリソグラフィック工程に用いられるマスク又はレチクル(reticle)を検査するのに適している。
【００１８】
好ましくは、照射系が、オブジェクトに対する画像平面において、照射の空間分布を均質化する光学手段を有する。特に、この光学手段が、ホモジナイザ（homogenizer）を有する。
【００１９】
このようなホモジナイザは、放射源から来る光を調整し、この光の空間分布を均質にする。
【００２０】
本発明は、光学検査システムに用いられる、上記に開示された放射源にも関する。
【００２１】
本発明は、添付図面を参照して説明されるであろう。
【００２２】
各図面は単に概略的に表したもので、正確な縮尺で描かれたものではない。類似の構成要素は、できる限り同様の参照符号により示されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、カスケードアーク放射源１を示す。このカスケードアークは、３つの主要部、すなわち、カソード部、アノード部及びこれらの中間にあるプレート部を有している。このプレート部は、カスケード状にスタックされ積まれた幾つかのプレートを有し、それゆえアークにそのカスケードの名を付与する。    
【００２４】
図１に示されるカスケードアークの例示的な構造は、２０〜２００ｍｍの範囲の長さ及び０．５〜１０ｍｍの範囲の直径をもつ中央チャンネル３を有している。
【００２５】
参照符号６は、カソード先端を示す。図１では、ただ１つのカソード先端が示される。実際には、カソードの総数は可変であるが、好ましくは、少なくとも３つのカソード先端が存在する。有利なことに、これらのカソード先端は、タングステン中にトリウム（Thorium）の合金を含有している。カソード先端は、好ましくは、中央チャンネル３を中心に回転するように設けられ、冷却水がダクト９を介して供給される中空ホルダ８に取り付けられている。このホルダ８は、少なくとも部分的に、例えば、水晶製の電気絶縁性スリーブ１０に囲まれている。更に、このホルダ８は、図１には示されないゴムリングを収容し、該ホルダ８を真空密着させて締め付ける、ねじ１１を用いて所定位置に保持される。ダクト９は、ねじ１２でホルダ８に堅固に締め付けられている。
【００２６】
カソード先端６は、アークアセンブリからホルダ８を取り外し、カソード先端６を交換し、新たな先端を備えるホルダを元のアセンブリに戻すことによって、簡単に交換されることができる。
【００２７】
参照符号４は、フラッシングガス（flushing gas）がその中を通って供給され得るインレットを示す。このようなフラッシングガスの実施例として、アルゴン及びキセノンのような希ガスが言及され得る。参照符号５は、カソード６と反対側のチャンネル３の端部に位置する、ノズル様のアノードを示す。図示される実施形態において、アノード５は、簡単に取り外し可能な円錐形インサートを有している。このインサートが、水冷式プレート１５の円錐孔に置かれている。冷却水は、インレット１６を介してこの冷却プレート１５に供給され、アウトレット１７を介して冷却プレートから排水される。
【００２８】
カスケードプレート１４のスタックは、ボルト１８及びナット１９によってアノードプレート１５に取り付けられている。スリーブ２０と、キャップ２１と、リング２２及び２３とが或ることによって、電気絶縁が達成される。カスケードプレート１４は、例えば、銅から製作されている。カスケードアーク内では、最高１６，５００ケルビン（Ｋ）を超える高温であるため、上記プレートが冷却されなければならない。図１には示されない冷却液チャンネルが、中央チャンネル３の近くにあり、良好な熱放散をもたらしている。カスケードプレート１４は互いに隔てられ、「Ｏ」リング２４、スペーサ２５（例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）製スペーサ）及び窒化ホウ素（boron-nitride）製の中央リング２６を具える封止システムによって電気的に絶縁される。この封止により、アークが０．０５〜２０バール（bar）の間の圧力に維持され得ることを確実にする。中央リングは、白色であり、プラズマから放射する光を反射する。中央リングの目的は、プラズマ光の吸収の影響を受けて「Ｏ」リングが溶融するのを防止する働きをすることにある。
【００２９】
カスケードアークの動作中、２０〜２００アンペア（Ａ）のＤＣ電流が、ノズル様のアノード５からカソード先端６へ流れることができる。パルス電流を用いるカスケードアークの動作も可能である。
【００３０】
アークは、最初に、約１０ミリバール（mbar）までガス圧を低下させ、アノードとカソードとの間に約１０００ボルト（Ｖ）の電圧差（特に、電極間の距離に依存する電圧）を印加することによって、点弧（ignite）され得る。いったんアークが点弧されると、ガスの圧力は、動作圧、すなわち、０．０５〜２０バールの間の圧力に増加される。他の点弧の手順も考えられ得る。
【００３１】
図２は、本発明によるウェハ検査システムの光学設計の一実施例を概略的に表す。本発明の範囲内であれば、多くの他の設計が可能であることは明らかであろう。参照符号３２は、照明系（illumination system）に関連する。この実施例では、上記の照明系は、光源として用いられるカスケードアーク３１を有している。更に、照明系３２は、この照明系３２の出口３３においてビーム強度を空間的に均質化する手段３４を有している。
【００３２】
出口３３を通ってこの照明系を離れる光ビームは、コリメータレンズ系３５を通過する。符号３８は、この検査システムの対物レンズを示す。参照符号３９は、イメージセンサを示す。この対物レンズは、ウェハ３７上の光ビームを結像すると共に、ウェハから反射光を集める。ビームスプリッタ３６によって、光は照明経路から出るように方向づけられ、対物レンズと協力して、ウェハの画像が作られる。
【００３３】
本発明は上記の実施例によって示されているけれども、本発明がこれらの実施例に限定されることは意図されていない。逆に、本発明の範囲内であれば、多くの変形形態が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】カスケードアーク光源を概略的に示す図である。
【図２】本発明によるウェハ検査のための光学設計を概略的に示す図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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2006508346.tif 000006