(57)【要約】  開示されているのは、半導体標本の検査向けに偏光を計測及び制御する方法及び装置である。本方法では、（ｉ）検査システムを特定の動作モードにセットアップし、（ｉｉ）同システムの第２波長板を静止状態に保ちながら複数の回動を通じ同システムの第１波長板をインクリメントさせ、（ｉｉｉ）第１波長板の回動毎に標本の非パターン化エリアからの強度信号を計測し、（ｉｖ）第１波長板を静止状態に保ちながら複数の回動を通じ第２波長板をインクリメントさせ、（ｖ）第２波長板の回動毎に標本の非パターン化エリアからの強度信号を計測し、（ｖｉ）同システムに係る複数の偏光及び波長板パラメタのモデルであり、第１及び／又は第２波長板の回動毎に計測された強度信号を模擬するものを生成し、（ｖｉｉ）そのモデルに依拠し同システムに係る偏光及び波長板パラメタを特定しそれら偏光及び波長板パラメタに基づきフォトマスク平面上での偏光状態を特定する。
2020526746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
標本の検査向けに偏光を制御及び計測するシステムであって、
照明光を生成し標本へと差し向ける照明光学系サブシステムであり、その照明光の偏光状態を制御する２個以上の照明側偏光部材を有する照明光学系サブシステムと、
前記照明光に応じ前記標本の非パターン化エリアからもたらされる出射光を集光する集光光学系サブシステムであり、標本又はその付近における照明光の偏光状態を計測する少なくとも第１及び第２集光側偏光部材、並びにそれら第１及び第２集光側偏光部材により偏光状態が調整された後に当該出射光を検出するセンサ、を備える集光光学系サブシステムと、
コントローラと、
を備え、そのコントローラが、
本システムを特定の動作モードにセットアップする動作と、
第２集光側偏光部材を静止状態に保ちながら複数通りの回動を通じ第１集光側偏光部材をインクリメントさせる動作と、
第１集光側偏光部材の回動毎に前記センサで強度信号を計測する動作と、
第１集光側偏光部材を静止状態に保ちながら複数通りの回動を通じ第２集光側偏光部材をインクリメントさせる動作と、
第２集光側偏光部材の回動毎に前記センサで強度信号を計測する動作と、
本システムに係る複数の偏光状態及び偏光部材パラメタのモデルであり、第１及び／又は第２集光側偏光部材の回動毎に計測された強度信号を模擬するものを、生成する動作と、
前記モデルに依拠し本システム向けの偏光状態及び偏光部材パラメタを特定する動作と、
を実行するよう構成されているシステム。
【請求項２】
請求項1に記載のシステムであって、
前記標本がフォトマスクであり、照明光学系サブシステムが、透過光（ＴＬ）モードにおいてその標本内に通される照明光を生成する１個又は複数個の光源を有し、少なくとも第１及び第２集光側偏光部材が第１及び第２波長板を備え、本システムがＴＬモードにセットアップされ、且つ、まずモデルがジョーンズ計算法に依拠し生成され、それを用いることで、第１波長板に係るリターダンス値と、第１波長板・第２波長板間における偏光状態とが、第１波長板の回動毎の計測を踏まえ特定され、次いでモデルを用い、第２波長板のリターダンスと標本又はその付近における偏光状態とが、第２波長板の回動毎の計測と、第１波長板につき特定されたリターダンス及びその静止時回動ポジションとを踏まえ、特定されるシステム。
【請求項３】
請求項２に記載のシステムであって、
第１波長板が可回動な１／４波長板、第２波長板が可回動な３／８波長板であり、その３／８波長板が前記標本からの出射光を受光するよう配置されていて、その後に同３／８波長板からの出射光が同１／４波長板により受光されるシステム。
【請求項４】
請求項３に記載のシステムであって、
照明光学系サブシステムが、反射光（ＲＬ）モードにおいて前記標本で反射される照明光を生成する１個又は複数個の光源を有し、集光光学系サブシステムが、前記１／４波長板からの出射光を受光しその出射光のうちｙ偏光成分のみを前記センサへと伝搬させる偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）を有し、そのＰＢＳが、反射光（ＲＬ）モードでは照明光のうちｘ偏光成分のみをその標本へと反射させるよう配列及び構成されているシステム。
【請求項５】
請求項４に記載のシステムであって、
前記標本又はその付近における前記照明光の偏光状態が照射野位置の関数として特定されるシステム。
【請求項６】
請求項４に記載のシステムであって、
第１及び第２波長板が照明側偏光部材のうち少なくとも幾つかと同じものであり、前記コントローラが、更に、
本システムをＲＬモードにセットアップする動作と、
ＲＬモードにて、第２波長板を静止状態に保ちながら複数通りの回動を通じ第１波長板をインクリメントさせる動作と、
ＲＬモードにて、第１波長板の回動毎に前記センサで強度信号を計測する動作と、
ＲＬモードにて、第１及び第２波長板のリターダンスを含め本システムに係る複数の偏光及び波長板パラメタのモデルであり、第１波長板の回動毎に計測された強度信号を模擬するものを、ジョーンズ計算法に依拠して生成する動作と、
ＲＬモードにて、前記標本又はその付近における照明偏光状態を、第１及び第２波長板につき特定されたリターダンスと第１波長板の回動とを踏まえて特定する動作と、
を実行するよう構成されているシステム。
【請求項７】
請求項６に記載のシステムであって、
前記コントローラが、更に、ＲＬモードにて、第２波長板のリターダンスの正弦波的挙動を回動の関数としてモデル化するよう、且つそのモデル化された正弦波的挙動に基づき本システムの対物系のリターダンスから第２波長板の実リターダンスを分離するよう、構成されているシステム。
【請求項８】
請求項1に記載のシステムであって、
少なくとも第１及び第２集光側偏光部材が、半波長以上のリターダンス総和を呈する複数枚の波長板を備えるシステム。
【請求項９】
請求項1に記載のシステムであって、
集光光学系サブシステムが、出射光が検出される検出平面を複数個有し、前記コントローラが、更に、それら複数個の検出平面における計測に係る偏光状態及び偏光部材パラメタをモデル化及び特定するよう、且つそれら複数個の検出平面から特定された偏光状態及び偏光部材パラメタを平均化するよう、構成されているシステム。
【請求項１０】
請求項1に記載のシステムであって、
前記モデルがジョーンズ計算法に依拠していて、且つ非線形最小自乗当て嵌めプロセスを用い偏光状態及び偏光部材パラメタを特定するモデルであるシステム。
【請求項１１】
請求項1に記載のシステムであって、
前記コントローラが、更に、特定された偏光状態及び偏光部材パラメタに基づき前記標本又はその付近における複数の偏光状態を模擬するよう、且つ第１及び第２集光側偏光部材に関し回動を選択することである特定方位の直線偏光をその標本にもたらすよう構成されているシステム。
【請求項１２】
標本の検査向けに偏光を制御及び計測する方法であって、
検査システムを特定の動作モードにセットアップするステップと、
前記システムの第２偏光部材を静止状態に保ちながら複数通りの回動を通じ同システムの第１偏光部材をインクリメントさせるステップと、
第１偏光部材の回動毎に前記標本の非パターン化エリアからの強度信号を計測するステップと、
第１偏光部材を静止状態に保ちながら複数通りの回動を通じ第２偏光部材をインクリメントさせるステップと、
第２偏光部材の回動毎に前記標本の非パターン化エリアからの強度信号を計測するステップと、
前記システムに係る複数の偏光状態及び偏光部材パラメタのモデルであり、第１及び／又は第２偏光部材の回動毎に計測された強度信号を模擬するものを、生成するステップと、
前記モデルに依拠し前記システム向けの偏光状態及び偏光部材パラメタを特定するステップと、
を有する方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、
前記システムが透過光（ＴＬ）モードにセットアップされ、第１及び第２偏光部材が第１及び第２波長板であり、前記標本がフォトマスクであり、且つ、まずモデルが生成され、それを用いることで、第１波長板に係るリターダンス値と、第１・第２波長板間における偏光状態とが、その第１波長板の回動毎の計測を踏まえ特定され、次いでモデルを用い、第２波長板のリターダンスと標本又はその付近における照明偏光状態とが、その第２波長板の回動毎の計測と、第１波長板につき特定されたリターダンス及びその静止時回動ポジションとを踏まえ、特定される方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、
第１波長板が可回動な１／４波長板、第２波長板が可回動な３／８波長板であり、その３／８波長板が前記標本からの出射光を受光するよう配置されていて、その後に同３／８波長板からの出射光が同１／４波長板により受光される方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、
出射光のうちｙ偏光成分のみが計測され、ＲＬモードでは照明光のうちｘ偏光成分のみが標本に向かう方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、
前記標本又はその付近における照明偏光状態が照射野位置の関数として特定される方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の方法であって、更に、
前記システムをＲＬモードにセットアップするステップと、
ＲＬモードにて、第２波長板を静止状態に保ちながら複数通りの回動を通じ第１波長板をインクリメントさせるステップと、
ＲＬモードにて、第１波長板の回動毎に強度信号を計測するステップと、
ＲＬモードにて、第１及び第２波長板のリターダンスを含め複数の偏光状態及び波長板パラメタのモデルであり、第１波長板の回動毎に計測された強度信号を模擬するものを、ジョーンズ計算法に依拠して生成するステップと、
ＲＬモードにて、前記標本又はその付近における照明偏光状態を、第１及び第２波長板につき特定されたリターダンスと第１波長板の回動とを踏まえ、特定するステップと、
を有する方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、更に、
ＲＬモードにて、第２波長板のリターダンスの正弦波的挙動を回動の関数としてモデル化するステップと、そのモデル化された正弦波的挙動に基づき前記システムの対物系のリターダンスから第２波長板の実リターダンスを分離するステップと、を有する方法。
【請求項１９】
請求項１２に記載の方法であって、
前記モデルがジョーンズ計算法に依拠していて、且つ非線形最小自乗当て嵌めプロセスを用い偏光状態及び偏光部材パラメタを特定するモデルである方法。
【請求項２０】
請求項１２の方法であって、更に、
特定された偏光状態及び偏光部材パラメタに基づき前記標本又はその付近における複数の偏光状態を模擬するステップと、第１及び第２集光側偏光部材に関し回動を選択することである特定方位の直線偏光をその標本にもたらすステップと、を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総じてレティクル又はフォトマスク検査システムの分野に関する。より具体的には、本発明は、欠陥検出向けの偏光の管理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
（関連出願への相互参照）
本願では２０１７年７月１日付米国仮特許出願第６２／５２８０３８号に基づき優先権を主張しており、同出願は参照によりその全容が目的を問わず本願に繰り入れられている。
【０００３】
一般に、半導体製造業界には、半導体素材を用いそれらを基板例えばシリコン上に層化及びパターン化する高度に複雑な集積回路（ＩＣ）製造技術が取り入れられている。半導体デバイスにおける大規模回路集積及びＩＣフィーチャ（外形特徴）小型化により、製造されるデバイスが欠陥に対しますます敏感になってきている。即ち、ますます小さな欠陥でデバイスに不具合が生じるようになってきている。一般に、ユーザやカスタマへの出荷に先立ちデバイスを不具合なしにする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７３５１９８０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体業界では、半導体レティクル又はウェハ上の欠陥を検出すべく様々な検査システムが用いられている。しかしながら、半導体レティクル及びウェハ検査システム及び技術の改良に関しては持続的需要が存している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、本発明の諸実施形態についての基礎的理解を図るべく、本件開示の簡略な概要を提示することにする。この概要は、本件開示の包括的概観ではなく、本発明の主要／根幹要素を特定するものでも本発明の技術的範囲を括るものでもない。その目的はただ一つ、本願にて開示されている幾つかの概念を、簡略化された形態で提示し、後に提示される、より詳細な記述への序章とすることにある。
【０００７】
フォトマスク標本の検査向けに偏光を制御及び計測する検査システムが開示されている。本システムは、大略、照明光を生成し標本へと差し向ける照明光学系サブシステムを有し、その照明光学系サブシステムは、その照明光の偏光状態を制御する２個以上の照明側偏光部材を有する。本システムは、照明光に応じ標本の非パターン化エリアからもたらされる出射光を集光する、集光光学系サブシステムをも有する。その集光光学系サブシステムは、標本又はその付近における照明光の偏光状態を計測する少なくとも第１及び第２集光側偏光部材と、それら第１及び第２集光側偏光部材により偏光状態が調整されたのちにその出射光を検出するセンサと、を備える。本システムは、更にコントローラを備え、そのコントローラは、（ｉ）本システムを特定の動作モードにセットアップ（設定）する動作と、（ｉｉ）第２集光側偏光部材を静止状態に保ちながら複数通りの回動を通じ第１集光側偏光部材をインクリメント（漸増）させる動作と、（ｉｉｉ）第１集光側偏光部材の回動毎にセンサで強度信号を計測する動作と、（ｉｖ）第１集光側偏光部材を静止状態に保ちながら複数通りの回動を通じ第２集光側偏光部材をインクリメントさせる動作と、（ｖ）第２集光側偏光部材の回動毎にセンサで強度信号を計測する動作と、（ｖｉ）本システムに係る複数の偏光状態及び偏光部材パラメタのモデルであり、第１及び／又は第２集光側偏光部材の回動毎に計測された強度信号を模擬するものを、生成する動作と、（ｖｉｉ）そのモデルに依拠し本システム向けの偏光状態及び偏光部材パラメタを特定する動作と、を実行するよう構成される。ある態様では、そのモデルがジョーンズ計算法に依拠していて、且つ非線形最小自乗当て嵌めプロセスを用い偏光状態及び偏光部材パラメタを特定するモデルとされる。
【０００８】
ある具体的実現形態では、照明光学系サブシステムが、透過光（ＴＬ）モードにおいて標本内内に通される照明光を生成する１個又は複数個の光源を有する。ある実現形態では、前記少なくとも第１及び第２集光側偏光部材が第１及び第２波長板を備え、本システムがＴＬモードにセットアップされる。ある態様では、まずモデルがジョーンズ計算法に依拠し生成され、それを用いることで、第１波長板に係るリターダンス（遅延）値と、第１波長板・第２波長板間における偏光状態とが、第１波長板の回動毎の計測を踏まえ特定され、次いでモデルを用い、第２波長板のリターダンスと標本又はその付近における偏光状態とが、その第２波長板の回動毎の計測と、第１波長板につき特定されたリターダンス及びその静止時回動ポジションとを踏まえ、特定される。更なる態様では、第１波長板が可回動な１／４波長板、第２波長板が可回動な３／８波長板とされ、その３／８波長板が、標本の非パターン化エリアからの出射光を受光するよう配置され、その後にその３／８波長板からの出射光がその１／４波長板により受光される。半波長以上のリターダンス総和を呈する他の波長板組合せも用いうる。
【０００９】
更なる実現態様では、照明光学系サブシステムが、反射光（ＲＬ）モードにおいて標本で反射される照明光を生成する１個又は複数個の光源を有し、集光光学系サブシステムが、１／４波長板からの出射光を受光しその出射光のうちｙ偏光成分のみをセンサへと伝搬させる偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）を有し、そのＰＢＳが、ＲＬモードでは照明光のうちｘ偏光成分のみを標本へと反射させるよう配列及び構成される。ある具体的態様では、標本又はその付近における照明光の偏光状態が照射野位置の関数として特定される。
【００１０】
もう一つの実施形態では、第１及び第２波長板が照明側偏光部材のうち少なくとも幾つかと同じものとされ、コントローラが、更に、本システムをＲＬモードにセットアップするよう、且つ（ｉ）第２波長板を静止状態に保ちながら複数通りの回動を通じ第１波長板をインクリメントさせる動作と、（ｉｉ）第１波長板の回動毎にセンサで強度信号を計測する動作と、（ｉｉｉ）第１及び第２波長板のリターダンスを含め本システムに係る複数の偏光及び波長板パラメタのモデルであり、第１波長板の回動毎に計測された強度信号を模擬するものを、ジョーンズ計算法に依拠して生成する動作と、（ｉｖ）標本又はその付近における照明偏光状態を、第１及び第２波長板につき特定されたリターダンスと第１波長板の回動とを踏まえ、特定する動作と、を実行するよう、構成される。更なる態様では、コントローラが、第２波長板のリターダンスの正弦波的挙動を回動の関数としてモデル化するよう、且つそのモデル化された正弦波的挙動に基づき本システムの対物系のリターダンスから第２波長板の実リターダンスを分離するよう、構成される。
【００１１】
ある代替的実施形態では、少なくとも第１及び第２集光側偏光部材が、半波長以上のリターダンス総和を呈する複数枚の波長板を備える。もう一つの例では、集光光学系サブシステムが、出射光が検出される検出平面を複数個有し、コントローラが、更に、それら複数個の検出平面における計測に係る偏光状態及び偏光部材パラメタをモデル化及び特定するよう、且つそれら複数個の検出平面に発し特定された偏光状態及び偏光部材パラメタを平均化するよう、構成される。もう一つの態様では、コントローラが、更に、特定された偏光状態及び偏光部材パラメタに基づき標本又はその付近における複数の偏光状態を模擬するよう、且つ第１及び第２集光側偏光部材に関し回動を選択することである特定方位(orientation)の直線偏光を標本にもたらすよう構成される。
【００１２】
本発明のもう一つの実施形態は、半導体標本の検査向けに偏光を制御する方法に関する。本方法では、（ｉ）検査システムを特定の動作モードにセットアップし、（ｉｉ）そのシステムの第２偏光部材を静止状態に保ちながら複数通りの回動を通じ同システムの第１偏光部材をインクリメントさせ、（ｉｉｉ）第１偏光部材の回動毎に標本の非パターン化エリアからの強度信号を計測し、（ｉｖ）第１偏光部材を静止状態に保ちながら複数通りの回動を通じ第２偏光部材をインクリメントさせ、（ｖ）第２偏光部材の回動毎に標本の非パターン化エリアからの強度信号を計測し、（ｖｉ）同システムに係る複数の偏光状態及び偏光部材パラメタのモデルであり、第１及び／又は第２偏光部材の回動毎に計測された強度信号を模擬するモデルを生成し、（ｖｉｉ）そのモデルに依拠し同システム向けの偏光状態及び偏光部材パラメタを特定する。更なる態様に係る方法には、先に概観したコントローラ動作のうち１個又は複数個に類する動作が含まれる。
【００１３】
以下、本発明のこれらの態様及びその他の態様につき図面を参照して更に記述する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係り反射，透過の両照明モードで偏光が制御及び計測される複数波長板縦続デザインの模式図である。
【図２】本発明の一実現形態に係り相異なる２枚の波長板の回動の関数としてＴＬ（透過光）モード検出信号レベルを示す２個のグラフである。
【図３】本発明の一実現形態に係り、ＴＬモード結果に関し用いられたのと同じツールからのＲＬ（反射光）モード偏光計測結果の一例を示す図である。
【図４】本発明の一実現形態に係る当て嵌め有効波長板リターダンス対方位ポジション（モータカウント単位）の一例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る偏光管理手順を描いたフローチャートである。
【図６Ａ】本発明の一実現形態に係り、波長板及び対物系のリターダンスを典型値とし両波長板を１８０°の範囲内で回動させたときの、マスク平面上での楕円率の模擬マップを示す図である。
【図６Ｂ】本発明の一実現形態に係り、波長板及び対物系のリターダンスを典型値とし両波長板を１８０°の範囲内で回動させたときの、マスク平面上での楕円方位角の模擬マップを示す図である。
【図７Ａ】本発明の一実現形態に係り、ＥＵＶ（極端紫外）マスク上のある特定カテゴリの欠陥についてのシミュレーション結果を方位角及び焦点の関数として示した図である。
【図７Ｂ】本発明の一実現形態に係り、ＥＵＶマスク上のある特定カテゴリの欠陥についての実験確認結果を方位角及び焦点の関数として示した図である。
【図８】本発明の一実施形態に係りＴＬ側，ＲＬ側双方の波長板を有するシステムの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の記述では、本発明につき一貫理解を図るべく多様な具体的細部が説明されている。本発明を実施する際、それら具体的細部の一部又は全部を省いてもよい。また例えば、周知の部材やプロセス動作が詳述されていないのは、本発明を不必要に曖昧化させないためである。これら具体的実施形態との関連で本発明を記述するが、理解し得るように、それら実施形態に本発明を限定する意図ではない。
【００１６】
本願にはある種の検査システム実施形態が記載されており、それらは半導体構造の検査、具体的にはフォトリソグラフィレティクルの検査向けに構成されている。他種の構造、例えば半導体ウェハ、ソーラーパネル構造、光ディスク等々も、本発明の検査装置を用い検査又はイメージングすることができる。
【００１７】
イメージング検査システムのなかには、コンフィギュラブルな偏光制御及び計測システムを有するものがある。例えば、１９３ｎｍ照明光の偏光状態制御は多々ある有用なチューニングノブの一つであり、米国カリフォルニア州ミルピタス所在のＫＬＡ−ＴｅｎｃｏｒによるＲＡＰＩＤ（商標）６ｘｘフォトマスク欠陥検査ツールにて、利用することができる。ある種のレティクル欠陥の検査感度は１９３ｎｍ照明光の偏光状態に強く依存するので、偏光フィーチャ及びその制御が、レティクル欠陥検出に係る検査結果を改善し且つツール対ツールマッチングを保つために、ますます重要になっている。偏光管理システムの重要性が特に明らかなのは極端紫外（ＥＵＶ）フォトマスク、即ちその上のパターンのサイズがその種のシステムでの使用波長に比べ通常はかなり小さく基本パターンコントラスト，欠陥信号強度双方が光の偏光状態に対し強い依存性を呈するフォトマスクである。
【００１８】
本発明のある種の実施形態により提供される偏光システム及び技術では、ある種の検査システムで利用可能で複数枚の波長板が組み込まれている波長板（ＷＰ即ちリターダ）縦続型モジュールの使用により、フォトマスク平面上における照明光（例．１９３ｎｍ）の偏光状態がインサイチュー（その場的）且つ量的に計測及び制御される。本願記載の技術は偏光の計測，制御双方を包含しており、複数枚の波長板を有するシステムに係る付加的ハードウェア改変／換装、例えばＫＬＡ−ＴｅｎｃｏｒのＲＡＰＩＤ（商標）６ｘｘツールに対するそれを必要としていない。本願記載のある種の技術にて、照明光偏光状態についての詳細情報が例えば検査シミュレーション，検査データモデル化の双方においてもたらされることもまた、検査ツール性能の量的評価を容易にしている。
【００１９】
本願記載のある種の技術では、マスク平面上における照明光（例．１９３ｎｍ）の偏光状態の計測が、透過光（ＴＬ），反射光（ＲＬ）双方の下で行われる。その偏光状態は二種類のパラメタ、即ち楕円率及び楕円方位角によって記述される。副産物として、それらの技術により、波長板の位相リターダンス及び遅相軸方位角の正確な計測を行うこともできる。それらの結果に基づき、例えばその縦続デザイン内波長板の方位角を調整することで、様々な偏光状態、例えばある特定の方位角を有する直線偏光を予期及び生成することができる。
【００２０】
本発明のある種の実施形態では、正確な偏光状態、例えば正確な円偏光が実現されるよう、複数波長板縦続デザインにおける系統誤差の補償が行われる。波長板内不備（例．リターダンス誤差を有するもの）に係る補償に加え、他の系統誤差に係る補償も適用することができる。例えば、本願記載のある種の技術によれば、ＫＬＡ−ＴｅｎｃｏｒのＲＡＰＩＤ（商標）６ｘｘツール等のイメージング路における、光学系の小規模な残留複屈折及び偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の有限な消光比に関し、計測及び補償を行うこともできる。
【００２１】
ある種の実施形態によれば、反射，透過双方の照明光に関し偏光を計測及び制御することができ、それでいて一方のモードを利用することもできる。図１は、本発明の一実施形態に係り反射，透過双方の照明モードに関し偏光が制御及び計測される複数波長板縦続デザインの模式図である。図中の方向ｚはＴＬ照明ビームが進行する方向に相当している。この実現形態における照明ビームの波長は約１９３ｎｍである。図中のｘｙｚ座標系は右手系であり、本願ではどの角度もこのｘｙｚ座標に従い定義されているが、他の座標系を用いてもよい。
【００２２】
図示例で照明光が採りうる形態は、反射光（ＲＬ）入射１０１ａ及び透過光（ＴＬ）入射１０１ｂの二形態である。本例のシステム１００は、ＴＬモードかＲＬモードで動作するよう、但し同時にではないよう、構成されている。即ち、いちどきに実行されるのはＲＬかＴＬである。
【００２３】
ＴＬ入射１０１ｂはレティクル（又はその他の）標本１０２内を通り、対物系１０３、波長板ＷＰ２  １０４ａ及びＷＰ１  １０４ｂ、リレイレンズ１０６並びに偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０８内を通り、センサ（図示せず）へと向かう。ＴＬモードに関しては、このＰＢＳがそのＴＬのうちｙ偏光を通すように構成される。その反面、ＰＢＳ１０８は、そのＴＬ光のうちｘ偏光成分をセンサ（図示せず）から離れる方へと反射させるよう構成される。
【００２４】
これに対し、ＲＬ入射はそのＰＢＳ内に結合されてｚ軸を遡行し、１回目はＴＬモードとは逆順でその光学系内を通過する。より具体的には、ＲＬ入射１０１ａはＰＢＳ１０８にて直角に反射され、リレイレンズ１０６、ＷＰ１  １０４ｂ、ＷＰ２  １０４ａ及び対物レンズ１０３内を経た上で、標本１０２にて反射される。その反射出射はｚ軸に沿い進行し、ＴＬモードと同順で対物系１０３、波長板ＷＰ２  １０４ａ及びＷＰ１  １０４ｂ、リレイレンズ１０６並びに偏光ビームスプリッタ１０８内を経てセンサ（図示せず）へと向かう。ＲＬモードに関しては、ＰＢＳ１０８は入射ｘ偏光ＲＬを標本１０２の方へと反射させる。戻ってきたら、ＰＢＳ１０８は、そのＲＬ出射のｙ偏光成分をセンサ（図示せず）の方へと透過させる一方、ｘ偏光をそのセンサ（図示せず）から離れる方へと反射させる。即ち、ＰＢＳ１０８はｙ偏光出射ビームのみをセンサへと通すよう構成される。
【００２５】
波長板即ちリターダは、その内部を進行する光波の偏光状態を改変する光学デバイスである。二種類ある一般的な波長板のうち、半波長板は直線偏光光の偏光方向を回転させ、１／４波長板は正しい直線偏光・波長板遅相軸間相対方位角をなす円偏光光へと直線偏光光を変換しまたその逆に変換する。１／４波長板は楕円偏光の生成にも遜色なく用いることができる。
【００２６】
波長板は、その内部を通過する光の方位（配向）如何で屈折率が異なる複屈折素材（例えば石英や雲母）で構成される。波長板の挙動は、（それが半波長板、１／４波長板等々のいずれであるかによらず）結晶の厚み、光の波長並びに屈折率の変化分に依存する。それらのパラメタ間の関係を適切に選択することで、制御された位相シフトを、光波を組成する二通りの偏光成分間に導入し、それによりその偏光を改変することができる。
【００２７】
波長板は、その光波を組成し相直交する二通りの偏光成分間の位相をシフトさせることで作動する。通常の波長板は単なる複屈折性結晶、但しその方位及び厚みが注意深く選定されたそれである。その結晶をプレート状に切断すること、並びにその切断の方位を然るべく選択することで、その結晶の光学軸(optical axis)を、そのプレートの表面に対し平行にすることができる。そのプレート上に鉛直入射する光波に関しては、光学軸に対し垂直な偏光成分が結晶内を速度ｖｏ＝ｃ／ｎｏで進行する一方、光学軸沿いの偏光成分は屈折率が異なるため速度ｖｅ＝ｃ／ｎｅで進行する。このことが、その結晶からそれら成分が出射される際の二成分間位相差につながる。方解石内の如くｎｅ＜ｎｏである場合、その光学軸のことを進相軸(fast axis)と呼び、垂直な軸のことを遅相軸(slow axis)と呼ぶ。ｎｅ＞ｎｏなら状況は逆になる。以下「遅相軸」を基準にして述べるが、無論、９０°シフトが組み込まれている場合はそれらの技術を波長板の進相軸に関し用いることができる。
【００２８】
本例ではＷＰ１が１／４波長板公称、ＷＰ２が３／８波長板公称である。本願ではＷＰ１のことをＷＰ１（λ／４）、ＷＰ２のことをＷＰ２（３λ／８）とも呼ぶ。対物系に対してはＷＰ２（３λ／８）の方がＷＰ１（λ／４）よりも近くにある。図示システム１００は２枚の波長板を有しているが、２枚超の波長板が実装されていてもよい。他の波長板組合せでも、波長板同士の合成位相リターダンスが半波長以上であれば、やはり波長板縦続モジュールの成立可能デザインである。
【００２９】
図示システム１００は、何個のまたどのような種類のパラメタで系内進行光の偏光に影響を及ぼすようにもすることもでき、またそれらパラメタは本願記載の技術を用い計測することができる。パラメタδｏｂｊは対物系１０３の残留複屈折の有効リターダンスであり、例えばその部材のＣａＦ２部分、残留応力及び光学被覆に由来している。δ１，δ２は順にＷＰ１，ＷＰ２に係るリターダンスパラメタである。それらの遅相軸角は順にθ１，θ２である。δｒｌはリレイレンズ１０６（例．熔融シリカ製）の残留複屈折であり無視し得る傾向にある。
【００３０】
図２には、順にＷＰ１（λ／４），ＷＰ２（３λ／８）の回動の関数たるＴＬ検出信号レベルにつき都合２個のグラフＡ，Ｂが示されている。グラフＡ及びＢの縦軸は光強度に相当しており、これは任意単位で表せる。横軸はＷＰ１（λ／４）又はＷＰ２（３λ／８）の回動角であり、その単位は度（°）である。これらの描点図を得るに当たっては、一方の波長板ＷＰ１（λ／４）又はＷＰ２（３λ／８）を静止状態に保ちながら、他方の波長板ＷＰ２（３λ／８）又はＷＰ１（λ／４）をある回動角範囲内例えば０〜１８０°を通じステップバイステップで回動させた。各グラフＡ，Ｂ上の各ドットは検出光計測結果である。
【００３１】
波長板回動の組毎に多数の計測結果を得た後は、例えば曲線２０２ａ及び２０２ｂにより描かれている通り、モデルを用いそれら計測結果を曲線に当て嵌めればよい。そして、以下更に述べる通り、この曲線当て嵌めプロセスを様々な波長板に関し用いリターダンス値を得ることができる。
【００３２】
系内進行光を総合的に特性記述する後ろ盾として、電界規約を
【数１】
2020526746.tif 000003
の如く定義する。但しｋは波数ベクトル、ωは光の角周波数、φは位相である。
【００３３】
ジョーンズ計算法によれば、入射ＴＬの偏光状態をジョーンズベクトル
【数２】
2020526746.tif 000004
により記述することができる（Ｔ：転置）。Ｅ１は振幅、βは０〜π／２の範囲内の角度、αは電界のｙ成分・ｘ成分間位相差である。偏光状態を記述する際、上掲のジョーンズベクトル中のパラメタ対（α,β）を用いることは、別の常用量対たる楕円率及び楕円方位角を用いることと等価であり、それらは次の諸等式を通じα及びβに関連付けられている。
【００３４】
正規化ストークスベクトルのパラメタＳ３をＳ３=ｓｉｎ（２β）ｓｉｎ（α）とし、楕円率ρは
【数３】
2020526746.tif 000005
の如く定義される。楕円方位角ψは−９０°〜９０°の範囲内で定義され
【数４】
2020526746.tif 000006
となる。
【００３５】
そして、それら２枚の波長板は二通りのジョーンズ指標
Ｊ１（δ１，θ１）
及び
Ｊ２（δ２，θ２）
で記述することができ、これらは、対応する波長板リターダンスパラメタδ１，δ２と、対応する遅相軸方位角θ１，θ２であり図１中のｘｙｚ座標に従い定義されたそれと、の関数となっている。
【００３６】
ＴＬがＷＰ２及びＷＰ１を透過した後の出射ジョーンズベクトルは次の等式で定義される。
【００３７】
【数５】
2020526746.tif 000007
【００３８】
ＰＢＳを透過したｙ偏光ＴＬ、即ちセンサで感知されるそれは、以下の如くモデル化することができる。
【００３９】
【数６】
2020526746.tif 000008
【００４０】
但し、Ａ０、Ａ１、Ａ２及びＡ３の定義は以下の通りである。
Ａ０＝ｃｏｓ（δ２／２）ｃｏｓ（δ１／２）−ｓｉｎ（δ２／２）ｓｉｎ（δ１／２）ｃｏｓ（２（θ１−θ２））
Ａ１＝ｃｏｓ（δ２／２）ｓｉｎ（δ１／２）ｃｏｓ（２θ１）＋ｓｉｎ（δ２／２）ｃｏｓ（δ１／２）ｃｏｓ（２θ２）
Ａ２＝ｓｉｎ（δ２／２）ｓｉｎ（δ１／２）ｓｉｎ（２（θ１−θ２））
Ａ３＝ｃｏｓ（δ２／２）ｓｉｎ（δ１／２）ｓｉｎ（２θ１）＋ｓｉｎ（δ２／２）ｃｏｓ（δ１／２）ｓｉｎ（２θ２）
【００４１】
ＰＢＳの消光比εが有限であることを考慮したＰＢＳ後の光強度は
【数７】
2020526746.tif 000009
となる。センサで捕捉されるのはこの光強度Ｆである。ＷＰ１又はＷＰ２を回動させると上述の光強度検出結果が変化することとなり、波長板回動の関数たるその光強度変化は、上述のモデルで記述することができる。記録された光強度をモデルＦに当て嵌めることで、偏光状態即ちβ及びαなる偏光パラメタと、波長板パラメタ例えば遅相角方位及びリターダンスパラメタと、の双方が与えられる。
【００４２】
図２に示したのは、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒの６ｘｘツールのうちあるもので得られたＴＬ計測結果の一例である。それらＴＬ計測結果に係る当て嵌めモデル関数も図２中にプロットされている。それらモデル化及び複数計測でδ１，δ２を特定したところ、その値が順に８８.４°，１２７.２°となった。これら、特定された値は、順にλ／４，３λ／８波長板の理想リターダンス値９０°，１３５°から数度しかずれていない。明白な通り、１枚の非理想的λ／４波長板では、フォトマスク平面上で正確な円偏光状態を実現することができない。しかしながら、非理想的なλ／４波長板及び３λ／８波長板の対を以てすればできる。ＷＰ１回動（ＷＰ２静止，図２Ａ）のデータから、ＷＰ１が円偏光ポジションにあるときのＷＰ１・ＷＰ２間における偏光状態を特定したところ、楕円率が−０.３４６、方位角が６８.３°となった。ＷＰ２回動（設計ポジションでＷＰ１が静止，図２Ｂ）のデータから、ＷＰ２が円偏光ポジションにあるときの図１中のゾーン２における偏光状態を計測したところ、楕円率が０.９６３となった。
【００４３】
これらのパラメタ値を取得し偏光状態を算出するには、レーベンバーグ・マーカート（ＬＭ）非線形最小自乗当て嵌めアルゴリズム用いればよい。個々の当て嵌めパラメタ、例えば偏光パラメタα及びβ並びに波長板パラメタ（リターダンス及び遅相軸角）に関し、そのモデル（例.等式７）について、必要な偏導関数全てを算出することで曲率行列を生成すればよい。その当て嵌めプログラムを、解決すべき問題に相応しく全面的に最適化すればよい。当て嵌めパラメタの初期値が正確であれば、その非線形最小自乗当て嵌めから得られる解はユニークとなる。このユニーク性は、以下論ずる通りＲＬに関しても真である。本発明のある種の実施形態では、ジョーンズ計算法及び非線形最小自乗当て嵌めアルゴリズムを用い偏光状態及び波長板パラメタを同時に計測する、新規な方法が提供される。
【００４４】
ＲＬの場合は１９３ｎｍ照明光が光学系を２回通過する。初回通過では光がｚ軸を遡行する。また、ＰＢＳ１０８ではＲＬ入射のうちｘ偏光成分のみが標本の方へと反射される。即ち、システム内へのＲＬ入射に係るα及びβが共に０になる。この通過に係る計算に用いられる座標系ｘ’ｙ’ｚ’も右手系であり、そのｘ’方向はｘ方向と同一、ｙ’，ｚ’はそれぞれｙ，ｚとは逆である。従って、ｘ’ｙ’ｚ’における両波長板の遅相軸角もまたｘｙｚ座標におけるそれと逆になる。
【００４５】
フォトマスクの空白面（非パターン化エリア）上で反射された場合、Ｅｘ，Ｅｙ電界双方共にπなる位相シフトを呈する。実際上は、この反射のジョーンズ行列Ｋの働きで、Ｅｙ電界だけにπなる位相シフトが与えられる。
【００４６】
【数８】
2020526746.tif 000010
【００４７】
照明光がｚ’方向に沿い進行する際には、ＷＰ１及びＷＰ２についての２個のジョーンズ指標の積が
Ｊ２（δ２，−θ２）・Ｊ１（δ１，−θ１）
となる。ＰＢＳより前でのジョーンズベクトルは
【数９】
2020526746.tif 000011
となる。そのｙ成分強度は
【数１０】
2020526746.tif 000012
となる。Ａ０、Ａ１、Ａ２及びＡ３の定義はＴＬの場合と同じである。センサにより捕捉される光強度は
【数１１】
2020526746.tif 000013
となる。
【００４８】
図示システム１００に係るＲＬ偏光計測では、入射照明光が常にｘ偏光とされている。ただ一つ必要なのはＷＰ１（λ／４）回動に関し計測結果を採取することであり、なぜかといえば、そのデータで、１回の非線形当て嵌めで両波長板のリターダンス及び方位を特定するには十分であり、それらからマスク平面上での偏光状態を算出できるからである。
【００４９】
図３に、ＴＬモードに関し用いられたのと同じツールから非線形最小自乗当て嵌めデータ処理を経て得られるＲＬ偏光計測結果の一例を示す。ある実現形態によれば、捕捉又は検出された諸画像をｙ電界に沿い２０枚のスライスに分割することで、マスク平面上における偏光状態のｙ電界依存性を計測することができる。好適であれば何枚のスライスに画像を分割してもよい。例えばスライスの枚数を１０〜４０にするとよい。
【００５０】
ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ製の６ｘｘツールから得られた計測結果例では、ＲＬモードに関し特定されたリターダンスパラメタδ１及びδ２が、ＴＬモード計測に関するそれらと顕著に異なっている。この相違は、ＲＬモードでは光が対物系を２回通過することからすれば、恐らくは系統誤差、とりわけ対物系の残留複屈折により引き起こされたものであろう。実のところ、対物系の残留複屈折（δｏｂｊ）の存在故に、ＷＰ２（３λ／８）回動のデータをモデル化することが難儀なこととなりうる。
【００５１】
対物系（マスク・ＷＰ２間の全光学系込み）の残留複屈折については、数度でありリターダンスδ２よりもかなり小さいことが判明している。ＲＬ偏光計測では、δｏｂｊの効果を実効δ２’に含めること、例えば対物系及びＷＰ２を１枚の実質的波長板で近似することができる。この想定はジョーンズ計算法における等価定理に基づくものであり、その定理に曰く、一連のリターダで構成される光学系は１個のリターダに回転行列が後続するものと等価である。解決しようとしている問題に関しては、回転行列が単位行列に非常に近く、無視し得ることが分かっている。
【００５２】
対物系及びＷＰ２からなる２リターダ構成の場合、その実効リターダンスδ２’は対物系・ＷＰ２間相対方位角の正弦関数となる。
【００５３】
δ２'＝δ２＋δｏｂｊ・ｓｉｎ（２φ＋τ）
【００５４】
φは（対物系・ＷＰ２間）相対角、τは位相である。上式中の２なる係数は、波長板の影響はそれを１８０°回動させると同じになる、という事実に由来している。ＲＬ偏光計測では、ＷＰ２の当て嵌めリターダンスを特定してδ２’とすることができる。複数のＷＰ２（３λ／８）ポジションに関しＲＬ偏光計測を実行する場合（即ちＷＰ１（λ／４）を回動させて光強度を記録する場合）、δ２’のこうした正弦波的挙動を観測し、δ２’に係る上掲の等式を用いることで、真のδ２値及びδｏｂｊ値を直接求めることができる。
【００５５】
図４には、当て嵌められたδ２’対ＷＰ２方位ポジション（モータカウント単位）の一例が示されており、これは明白に正弦波的依存性を示している。そのモータカウントをラジアンに換算することで、図４の正弦波当て嵌め結果からδｏｂｊ及びδ２を特定することができる。この例ではδｏｂｊが３.９°、δ２が１２９.２°である。複数個の検出平面を用いるのであれば、その結果を平均化してもよい。２個の検出平面Ｐ０及びＰ１を有する６ｘｘツールでは、それら検出平面Ｐ０及びＰ１（ここには示さず）に発する結果を一緒に平均化することで、例えば３.６°なるδｏｂｊが得られる。
【００５６】
検査システムにおける様々な偏光パラメタの取得及び利用には、あらゆる好適な技術を用いることができる。図５は本発明の一実施形態に係る偏光管理手順５００を描いたフローチャートである。最初に、動作５０１にて、検査ツールをある特定の動作モードにセットアップすることができる。例えばＴＬ又はＲＬモードを選択することができる。
【００５７】
その後、本プロセス５００によれば、動作５０２にて、他の１枚又は複数枚の波長板を静止状態に保ちながら、複数の回動を通じ第１波長板をインクリメントさせることができる。加えて、回動毎に強度信号を検出することもできる。例えば、回動毎に画像を収集することができる。第１波長板を回動させた後は、動作５０４にて、他の２枚以上の波長板それぞれをインクリメンタル（漸増的）に回動させつつ、例えばフォトマスクの非パターン化エリアから、回動毎に強度信号を収集することができる。図１のシステム中に描かれた通り２枚の波長板が存しているのなら、まずは第１波長板、その後に第２波長板を、他方の波長板を静止状態に保ちつつ回動させる。２枚超の波長板が存しているのなら、その他の波長板を静止状態に保ちながら他の波長板それぞれ（例．３枚目の波長板、４枚目の波長板等々）をいちどきに一枚ずつ回動させる。
【００５８】
組をなす波長板全てを、それぞれ当該特定の動作モード下でいちどきに１枚ずつインクリメンタルに回動させることができる。その後、そのプロセスを次の動作モード下で波長板毎に反復することができる。例えば、各波長板をＴＬモード下で、次いでＲＬモード下で、インクリメンタルに回動させる。強度値を、各組の回動毎、波長板毎且つ動作モード毎に収集する。
【００５９】
翻って図示プロセス５００によれば、動作５１６にて、ジョーンズ計算法を用い、偏光パラメタ及び波長板パラメタの関数として、計測結果をモデル化することができる。それら偏光及び波長板パラメタを、動作５１８にて、非線形最小自乗当て嵌め法に依拠し特定することもできる。例えば、偏光パラメタと、波長板のリターダンス及び方位パラメタとを、等式４及び５を用い特定することができる。ある具体的実現形態によれば、最小自乗当て嵌めプロセス例えばレーベンバーグ・マーカートアルゴリズム（ＬＭＡ）を用いることができる。それに代え又は加え、他の非線形当て嵌めアルゴリズム（例えばガウス・ニュートンアルゴリズム、ＱＲ分解、傾斜法、直接サーチ法等々）を用いてもよい。ＬＭＡの詳細については参考文献、例えばbook publication ”Numerical Recipe”から容易に見出すことができる。以下、このアルゴリズムについての簡潔な概要を付記する。
【００６０】
ｎ個のデータポイント（ｘｉ，ｙｉ）からなる集合を、ｍ個のパラメタからなる物理モデルＦ（ｘ，ｐ１，ｐ２，…，ｐｍ）に当て嵌めることを想定する。指数ｉの範囲は１〜ｎである。本件特許出願では、記号ｘで波長板回動角を表し、ｙでセンサにより計測された信号を表している。当て嵌めパラメタには偏光及び波長板パラメタ双方が含まれる。χ自乗値
【数１２】
2020526746.tif 000014
が最小値に達したときに、それらパラメタ全てが特定されたことになる。Ｆｉは、ｘ＝ｘｉ及びある一組のパラメタ値でのモデル値である。こうした複雑な問題ではそれらパラメタに係る解析解が存在しないため、ｎ個のデータポイント（ｘｉ，ｙｉ）からなる集合から全てのパラメタについて解を見つけるのに、反復プロセスが用いられる。そのヤコビアン行列Ｍのサイズはｎ×ｍである。この行列の第ｉｊ要素は
【数１３】
2020526746.tif 000015
となる。指数ｊの範囲は１〜ｍである。ヤコビアン行列は、全ての当て嵌めパラメタに関しモデルＦの偏導関数を採取することで算出される。本願にて開発された方法に関しては、そのヤコビアン行列を解析的に書き下すことができる。その曲率行列のサイズはｍ×ｍである。これは
【数１４】
2020526746.tif 000016
の如く定義される。λはいわゆるダンピング係数である。ある初期値で以て始まり、各回反復後にχ自乗値を踏まえ調整される。その目的は非線形最小自乗当て嵌めプロセスを数値的に安定化することにある。個々の反復サイクルでは、データ・モデル予測間不一致が
【数１５】
2020526746.tif 000017
となる。個々の反復サイクルでは、パラメタベクトル（ｐ１，ｐ２，…，ｐｍ）に対する補正分が、次の行列等式
【数１６】
2020526746.tif 000018
を解くことで見出される。算出されたパラメタ補正分は各回反復サイクルの後にそのパラメタベクトルに加算され、その新たなパラメタベクトルが次回反復にて用いられることとなる。このプロセスが止まるのは、予め設定されている閾値よりもそのパラメタ補正分が小さくなったとき、即ちその反復プロセスが収束したと見なせるときである。上掲のＬＭＡを成功させるには、その収束解の値に近く且つ解決すべき問題の物理的諸条件から推定可能な、ある一組の当て嵌めパラメタ初期値で以て、その反復プロセスを開始させねばならない。
【００６１】
図１の例では、ＴＬモードにて、まずはＷＰ２（３λ／８）を静止状態に保ちつつＷＰ１（λ／４）１０４ｂのみを約１８０°の範囲を通じステップ的に回動させる。その後、様々なＷＰ１回動に関し得られた強度計測結果を用いることで、例えば、ＷＰ１のリターダンスδ１、遅相軸角θ１、並びにＷＰ１・ＷＰ２間における偏光状態を特定することができる。ＷＰ１（λ／４）をある固定角θ１に設定し、１８０°なる範囲を通じＷＰ２（３λ／８）をステップ的に回動させ、第１波長板計測結果からリターダンスパラメタδ１及びθ１を採取することで、ＷＰ２・対物系間における偏光状態、リターダンスδ２及び遅相軸角θ２をも、ＴＬモードに係る上掲のモデル化等式（等式４及び５）から特定することができる。それら遅相軸角θ１，θ２は、順に、対応する波長板ＷＰ１，ＷＰ２の既知な静的回動設定に対応している。対物系が何も偏光状態変化を引き起こさない場合は、マスク平面上における偏光状態も特定することができる。
【００６２】
図１のＲＬモード計測例では入射照明光が常にｘ偏光である。ＷＰ１（λ／４）波長板の回動で、十分に、１回の非線形当て嵌めにより両波長板のリターダンス及び方位を特定することができ、それらからマスク平面上における偏光状態を容易に算出することができる。
【００６３】
特定された偏光及び波長板パラメタはあらゆる好適な用途で利用することができる。図５に示すように、動作５２０にて、特定された波長板パラメタに基づき最適偏光設定を特定することができる。例えば、特定されたδ１、δ２及びδｏｂｊパラメタを用い、複数の波長板回動に係る任意の偏光状態を模擬することができる。例えば、ＷＰ１（λ／４）及びＷＰ２（３λ／８）の回動をモデル化することで、ＲＬモードにてマスク平面上に任意の偏光状態を生成することができる。
【００６４】
図６Ａ，図６Ｂに、順に、δ１、δ２及びδｏｂｊをＲＬモードにおける典型値とし両波長板を１８０°の範囲内で回動させたときの、マスク平面上における模擬楕円率，楕円方位角のマップを示す。具体的には、図６Ａには模擬された楕円率マップが描かれており、図６Ｂには楕円方位角マップが描かれている。これらのマップには、左旋円偏光から右旋円偏光に至る、模擬された任意の偏光状態が含まれている。幾つかの重要な偏光状態については、その波長板設定角をそれらマップ上でラベル付けしてある。例えば、Ｙ直線偏光の楕円率は、０値輪郭線のうち、対応する楕円方位マップ上の諸点が±９０°なる方位角を有するものの上に示されており、Ｘ直線偏光の楕円率は、やはり０値輪郭線ではあるが、楕円方位マップ上での方位角が０°であるものの上に示されている。右旋，左旋円偏光の楕円率は順に−１値，＋１値の輪郭位置に所在している。
【００６５】
偏光状態制御の特有能力の一つは、それら波長板の回動をチューニングすることで、直線偏光の方位角を−９０°から９０°まで回動させることができ、それにより、図６Ａ中の楕円率マップの０輪郭線並びに図６Ｂ中のある特定の方位に沿った偏光状態が生じることにある。即ち、標本に任意の偏光状態をもたらす波長板方位角を、図６Ａ及び図６Ｂの模擬楕円率マップ及び楕円方位マップから得ることができる。ある種の欠陥から検出される信号の強度が照明光の直線偏光方位に強く依存するため、直線偏光を達成可能であることは特にＥＵＶフォトマスク検査にとり有意義である。
【００６６】
用途例を提示すべく、図７Ａ及び図７Ｂに、ＥＵＶマスク上のある特定カテゴリの欠陥についてのＰＲＯＬＩＴＨシミュレーション結果，実験確認結果双方を、本発明の一実施形態に従い方位角及び焦点の関数として示す。直線偏光照明光の方位角を０°から１８０°まで回動させることは−９０°から９０°まで回動させることと等価である。図７Ａに示したのはシミュレーション結果、図７Ｂに示したのは実験結果である。両描点図に示されるように、欠陥信号は方位角に対し非常に強い依存性を呈する。例えば１５°及び７５°付近の角度でその信号が最小値に近くなる。これに対し、４５°及び１３５°付近では欠陥信号がピークを呈し、最小値信号に比して何倍かに強まる。そのときに、ある特定の欠陥種別に関し最大値信号をもたらす方位角を選択することができる。４５°及び１３５°の信号ピーク間には非対称性があろう。
【００６７】
縦続する複数枚の波長板でＴＬ偏光状態を同様に制御し、マスク平面上に任意の偏光状態を生成することができる。図８は、本発明の一実施形態に係りＴＬ側波長板を有するシステム８００の模式図である。図示のシステム８００は、照明ビームを生成するＴＬ光源８０２ｂと、その照明ビームを中継するリレイレンズ８０４と、第１波長板８０６ａと、第２波長板８０６ｂと、その照明ビームを標本１０２の方に集束させるコンデンサレンズ８０８とを有している。ＲＬ照明源８０２ａ及びセンサ８１０に加え、本システム８００のＲＬ側に備わる他の諸部材も、図１の諸部材と同様のものにすることができる。
【００６８】
ＲＬ又はＴＬ入射ビーム（例．何らかの好適な電磁波形）を生成する光源の例としては、レーザ駆動光源、ハイパワープラズマ光源、透照光源（例．ハロゲン又はＸｅランプ）、フィルタ付ランプ、ＬＥＤ光源等々がある。本検査システムには、広帯域光源を初め任意の好適個数、好適種類の付加的光源を設けることができる。
【００６９】
光源からの入射ＴＬ及び／又はＲＬビームは、一般に、任意個数、任意種類のレンズに通すことができ、標本に向かうビームをそのレンズによって中継（例．整形、集束、若しくは焦点オフセット調整、波長フィルタリング／選択、偏光状態フィルタリング／選択、サイズ変更、拡大、歪低減等々）することができる。例えば、ＴＬ路及びＲＬ路双方に係る照明モジュールに、本願詳述の如く任意個数の直線偏光子及び波長板を組み込むこともできる。
【００７０】
本システム８００の集光モジュールには、任意の好適個数、好適種類の光学部材（図示せず）、例えばアパーチャ又は視野絞り、コリメータ、アパーチャマスク、検光子サブシステム、スプリッタ、並びに散乱光をセンサ８１０の方へと集束させる集束レンズを、設けることができる。集光路の後方端にあるイメージセンサ上には標本の拡大像が形成される。例えば、センサ８１０をＣＣＤ（電荷結合デバイス）又はＴＤＩ（時間遅延積分）型検出器、光電子増倍管（ＰＭＴ）或いはその他のセンサなる形態にすることができる。
【００７１】
ＲＬモードと同様、例えばλ／４波長板と３λ／８波長板の対を用いることで、フォトマスク平面上に任意のＴＬ偏光状態を生成することもできる。ＴＬ・ＲＬ間の相違の一つは、フォトマスク基板が顕著な残留複屈折を呈することがあり、その働きで、基板透過時にＴＬ偏光状態が変化することである。従って、マスク平面上でのＴＬ偏光状態を精密に制御するために、非常に低い複屈折を呈するフォトマスク基板が用いられるか、その残留複屈折が前以て正確に計測されているフォトマスク基板が用いられることとなる。その上で、複数枚の波長板をＴＬ偏光制御に用いることで基板の複屈折の影響を補償すればよい。基板には残留複屈折があるので、目標とするＴＬ偏光状態（例．直線又は円）をフォトマスク基板（図８では１０２）の底面上にて実現するに当たっては、大略、その基板の頂面上でのＴＬ偏光状態をある種の楕円偏光状態とする。図６Ａ及び図６Ｂを踏まえれば、ＴＬ側の複数枚の波長板により任意の偏光状態、例えば上掲の楕円偏光状態をフォトマスクの頂面上に発生させることができる。
【００７２】
上述した幾つかの実施形態によれば、フォトマスク検査、特にＥＵＶフォトマスク検査に関し任意偏光状態計測及び制御が可能になる。様々な検査及び試料条件下である特定の偏光角を選択することで、ノイズを減らし且つ欠陥ＳＮＲを向上させ、それにより欠陥検出感度を向上させることができる。これらの技術によれば、照明光偏光計測及び制御の難題に対し、至便で正確な解決策を提供することができる。ある種の技術によれば、その働きで検査ツールの能力を拡張することも強化することもできる。例えば、次世代ＥＵＶスキャナではアナモルフィックデザインが採られるであろうし、そうなればウェハ側には円形のコンタクト（接点）が必要となり、レティクル側には正方形ではなく長方形のコンタクトアレイが必要となる。長方形コンタクトアレイでは、幾つかの欠陥種別に関しＳＮＲ（信号対雑音比）を最適化すべく直線偏光方位を０、４５、９０又は１３５°とは異なる角度とすることが求められよう。
【００７３】
そのツール上で偏光状態を可変設定し得る限り、いずれの好適なツールを利用してもよい。総じて、本発明の技術の実施に適用可能な検査ツールは、様々な偏光状態にて入射光ビームを生成する少なくとも１個の光源を有するものとなろう。そうした検査ツールは、本願詳述の通り、その入射ビームを注目エリアに差し向ける照明光学系、入射ビームに応じその注目エリアからの散乱電磁波形（例．散乱光、Ｘ線等々）を差し向ける集光光学系、その散乱出射を検出し検出した散乱出射から画像又は信号を生成するセンサ、並びに検査ツールの諸部材を制御し様々な素材及び構造における偏光制御及び欠陥検出を実行するコントローラ又はコンピュータサブシステムをも、伴うものとなろう。
【００７４】
その形態を問わず、コンピュータサブシステム（例．８１２）を照明サブシステム，検光子サブシステム双方に接続しそれらを自動制御することができる。例えば、個々の検出器により捕捉された信号をコンピュータサブシステムで処理すること、アナログディジタル変換器を有する信号処理装置をそのコンピュータサブシステムに具備させること、各センサからのアナログ信号を処理向けのディジタル信号に変換するようそのアナログディジタル変換器を構成することができる。そのコンピュータサブシステムを、強度、位相及び／又はその他、感知された光ビームの特性を分析するよう構成することができる。そのコンピュータサブシステムを、ユーザインタフェースを（例．コンピュータ画面上に）提供し、もたらされた画像その他の検査特性をそれに表示させるよう、（例．命令のプログラミングで以て）構成することができる。そのコンピュータサブシステムに１個又は複数個の入力デバイス（例．キーボード、マウス、ジョイスティック）を設け、それにより（例．波長、偏光、マスク構成、アパーチャ構成等々の変化・変更に伴い）ユーザ入力を提供し、検出結果たるデータ又は画像を看取し、検査ツールレシピをセットアップすること等々もできる。
【００７５】
そのコンピュータサブシステムは、ソフトウェア及びハードウェアの任意且つ好適な組合せとすることができ、総じて、本検査システムの様々な部材又は他のコントローラを制御するように構成される。そのコンピュータサブシステムによって、照明源の選択的起動、照明又は出射アパーチャ設定、波長帯、焦点オフセット設定、偏光設定、検光子設定等々を制御することができる。そのコンピュータサブシステム８１２を、更に、各検出器で生成された画像又は信号を受け取り、もたらされた画像又は信号を分析して標本上における欠陥の存否を判別し、その標本上に存在する欠陥の特徴等、その標本の特徴を解明するよう構成することができる。例えば、そのコンピュータサブシステム内にプロセッサ、メモリ、並びにその他のコンピュータ周辺回路を設け、本発明の諸方法実施形態の命令を実行するようそれらにプログラミングすることができる。そのコンピュータサブシステムにおいて、１個又は複数個のプロセッサを入／出力ポート及び１個又は複数個のメモリに、相応なバスその他の通信機構を介し結合させることもできる。
【００７６】
そうした情報及びプログラム命令を実装し得るのは格別に構成されたコンピュータシステム上であるので、そのシステム内で本願記載の諸動作を実行するためのプログラム命令／コンピュータコードが、コンピュータ可読媒体上に格納されることがありうる。機械可読媒体の例としては、これに限られるものではないが、磁気媒体例えばハードディス、フロッピー（商標）ディスク及び磁気テープ、光媒体例えばＣＤ−ＲＯＭディスク、磁気光媒体例えば光ディスク、並びにプログラム命令を格納及び実行し得るよう格別に構成されたハードウェアデバイス例えばリードオンリメモリデバイス（ＲＯＭ）及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）がある。プログラム命令の例としては、マシン語コード例えばコンパイラにより生成されるそれと、インタプリタを用いコンピュータで実行され得る上位言語コードを含むファイルと、の双方がある。
【００７７】
その具体的システム実施形態の如何によらず、個々の光学素子を、その光学素子の光路を辿る光の具体的な波長域向けに最適化することができる。最適化によって波長依存性収差を最小化すること、例えばガラスの種類、配列形状及び被覆（例．抗反射被覆、強反射被覆）の選択により対応する波長域に係る収差を最小化することができる。例えば、それらレンズを適宜配列することで、より短め又は長めの波長域での分散が引き起こす効果を小さくすることができる。別の実施形態においては、全ての光学素子が反射性とされる。反射型検査システムの例及び構成が２００８年４月１日付特許文献１にて詳述されているので、参照を以てその全容を本願に繰り入れることにする。
【００７８】
検査ツールの光学的レイアウトを上述のそれから変えることができる。例えば、システム顕微鏡の対物レンズは、具体的選択波長帯又は副帯に関し透過被覆が最適化され且つ個々の波帯に亘り収差が最小化される限り、多々ある潜在的レイアウトのうちいずれとすることもできる。光路毎に異なる光源を用いることもできる。例えば、Ｘｅ光源を長波長光路向け、ＨｇＸｅ又はＨｇランプを短波長光路向けに用いるとよい。複数個のＬＥＤ又はスペックルバスタレーザダイオードも、光路毎に設け得る光源である。レンズ専用法、光トロンボーン付大半固定レンズ又はそれらの任意の組合せにより、ズーム比を修正して様々な倍率域を組み込むことができる。
【００７９】
先に描出した通り、標本を検査システムのステージ上に配置することも、そのステージ（及び標本）を入射ビームに対し動かす位置決め機構をその検査システムに設けることもできる。例えば、１個又は複数個のモータ機構を、それぞれ、スクリュードライブ及びステッパモータ、位置フィードバック付リニアドライブ、或いはバンドアクチュエータ及びステッパモータで形成することができる。当該１個又は複数個の位置決め機構をその検査システムの他部材、例えば照明鏡又は集光鏡、アパーチャ、ＦＰリレイレンズ、波長フィルタ、偏光子、検光子、波長板等々を動かすよう、構成することもできる。
【００８０】
注記すべきことは、検査システムについての上掲の記述及び図面がそのシステムの具体的構成部材についての限定事項として解されるべきでないこと、並びに多々ある他形態にてそのシステムを実施しうることである。例えば、考察によれば、欠陥を検出し及び／又はレティクル若しくはウェハのフィーチャの重要諸側面を解像するよう工夫された任意個数の既知イメージング又は計量ツールから、任意の好適な特徴をその検査又は計測ツールに取り込むことができる。例えば、検査又は計測ツールを明視野イメージング顕微法、暗視野イメージング顕微法、フルスカイイメージング顕微法、位相差顕微法、偏光差顕微法及びコヒーレントプローブ顕微法向けに適合させることができる。同じく考察によれば、ターゲットの画像を捉えるのに単一画像法及び複数画像法を用いることができる。その種の方法の例としては、シングルグラブ、ダブルグラブ、シングルグラブコヒーレントプローブ顕微法（ＣＰＭ）及びダブルグラブＣＰＭ法がある。非イメージング光学法例えばスキャタロメトリも、検査又は計量装置の形成部分として想定することができる。
【００８１】
入射ビームを標本に差し向けその標本に発する出射ビームを検出器に差し向けるのに、好適であればどのようなレンズ配列を用いてもよい。そのシステムの照明及び集光光学素子は、反射性でも透過性でもよい。出射ビームを標本で反射又は散乱させてもよいし、その標本内を透過させてもよい。同様に、出射ビームを受け取り、受け取った出射ビームの特性（例．強度）に基づき画像や信号を提供するのに、好適であればどのような種類、どのような個数の検出素子を用いてもよい。
【００８２】
明澄な理解を目的として上掲の発明をある程度詳細に記述してきたが、察せられる通り、添付されている特許請求の範囲の技術的範囲内で、ある種の改変及び修正を実施することができる。注記すべきことに、本発明のプロセス、システム及び装置には数多くの代替的実施手法がある。例えば、透過、反射又はその組合せたる出射ビームから欠陥検出特性データを得てもよい。従って、提示されている諸実施形態は例証であり限定ではないと考えられるべきであり、本発明は本願にて与えられている子細に限定されるものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【国際調査報告】
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