(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023118899
(43)【公開日】2023-08-25
(54)【発明の名称】オーバレイ計測システム及び方法
(51)【国際特許分類】
G01N 21/47 20060101AFI20230818BHJP
G01N 21/01 20060101ALI20230818BHJP
【ＦＩ】
G01N21/47 A
G01N21/01 D
【審査請求】有
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023110930
(22)【出願日】2023-07-05
(62)【分割の表示】P 2021521032の分割
【原出願日】2019-10-15
(31)【優先権主張番号】62/746,987
(32)【優先日】2018-10-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】16/275,085
(32)【優先日】2019-02-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】500049141
【氏名又は名称】ケーエルエー コーポレイション
(74)【代理人】
【識別番号】110001210
【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ヒル アンドリュー ブイ
(72)【発明者】
【氏名】ゴレリク ディミトリー
(57)【要約】
【課題】スキャトロメトリオーバレイ計測のための照明システムは、制限された輝度または照明角度もしくは波長の調整時間によって、オーバレイ測定の正確度またはスループットが制限される。
【解決手段】多極照明システム１００は、ソースビーム１０４を生成するための照明源１０２と、少なくとも２つの方向に沿ってソースビーム１０４を回折するための１つ以上の音響光学偏向器と、回折された光の少なくともいくつかを１つ以上の音響光学偏向器から集光するための１つ以上の集光レンズと、１つ以上の音響光学偏向器のための１つ以上の駆動信号を生成するためのコントローラ１１０とを含む。駆動信号は、１つ以上の音響光学偏向器に、１つ以上の音響光学偏向器から回折され、１つ以上の集光レンズによって集光された光から形成される２つ以上の照明ビームの対称分布を生成させる。
【選択図】図１Ａ
【解決手段】多極照明システム１００は、ソースビーム１０４を生成するための照明源１０２と、少なくとも２つの方向に沿ってソースビーム１０４を回折するための１つ以上の音響光学偏向器と、回折された光の少なくともいくつかを１つ以上の音響光学偏向器から集光するための１つ以上の集光レンズと、１つ以上の音響光学偏向器のための１つ以上の駆動信号を生成するためのコントローラ１１０とを含む。駆動信号は、１つ以上の音響光学偏向器に、１つ以上の音響光学偏向器から回折され、１つ以上の集光レンズによって集光された光から形成される２つ以上の照明ビームの対称分布を生成させる。
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
オーバレイ計測システムであって、
ソースビームを生成するように構成される照明源と、
第１の方向に沿って光を回折するための１つ以上の音響光学偏向器と、
対物レンズであって、前記対物レンズが、回折された前記光の少なくともいくつかを２つ以上の照明ビームとして前記１つ以上の音響光学偏向器からサンプルに向ける、対物レンズと、
前記２つ以上の照明ビームに応答して前記サンプルから光をキャプチャして、測定信号を生成するように構成される、検出器と、
１つ以上の音響光学偏向および前記検出器に通信可能に連結されるコントローラであって、前記コントローラが、プログラム命令を実行するように構成される１つ以上のプロセッサを含み、前記プログラム命令が、前記１つ以上のプロセッサに、
前記１つ以上の音響光学偏向器のための１つ以上の駆動信号を生成させ、前記１つ以上の駆動信号が、前記１つ以上の音響光学偏向器に、前記１つ以上の音響光学偏向器から回折され、前記対物レンズによって集光された光から形成される前記２つ以上の照明ビームの前記サンプル上での対称分布を生成させ、前記２つ以上の照明ビームの波長分布および強度分布が、前記第１の方向に対して対称であり、
前記測定信号に基づいて前記サンプルの計測測定を判断させる、コントローラと、
を備えることを特徴とするオーバレイ計測システム。
ソースビームを生成するように構成される照明源と、
第１の方向に沿って光を回折するための１つ以上の音響光学偏向器と、
対物レンズであって、前記対物レンズが、回折された前記光の少なくともいくつかを２つ以上の照明ビームとして前記１つ以上の音響光学偏向器からサンプルに向ける、対物レンズと、
前記２つ以上の照明ビームに応答して前記サンプルから光をキャプチャして、測定信号を生成するように構成される、検出器と、
１つ以上の音響光学偏向および前記検出器に通信可能に連結されるコントローラであって、前記コントローラが、プログラム命令を実行するように構成される１つ以上のプロセッサを含み、前記プログラム命令が、前記１つ以上のプロセッサに、
前記１つ以上の音響光学偏向器のための１つ以上の駆動信号を生成させ、前記１つ以上の駆動信号が、前記１つ以上の音響光学偏向器に、前記１つ以上の音響光学偏向器から回折され、前記対物レンズによって集光された光から形成される前記２つ以上の照明ビームの前記サンプル上での対称分布を生成させ、前記２つ以上の照明ビームの波長分布および強度分布が、前記第１の方向に対して対称であり、
前記測定信号に基づいて前記サンプルの計測測定を判断させる、コントローラと、
を備えることを特徴とするオーバレイ計測システム。
【請求項2】
請求項１に記載のオーバレイ計測システムであって、前記サンプルが、２つ以上のサンプル層上のオーバレイされた回折格子を含み、前記測定信号が、瞳面信号を含み、前記１つ以上のプロセッサが、プログラム命令を実行するようにさらに構成され、前記プログラム命令が、前記１つ以上のプロセッサに、
前記測定信号に基づいて前記２つ以上のサンプル層間のオーバレイを判断させることを特徴とするオーバレイ計測システム。
前記測定信号に基づいて前記２つ以上のサンプル層間のオーバレイを判断させることを特徴とするオーバレイ計測システム。
【請求項3】
請求項１に記載のオーバレイ計測システムであって、前記１つ以上の駆動信号が、前記１つ以上の音響光学偏向器に前記２つ以上の照明ビームを同時に生成させることを特徴とするオーバレイ計測システム。
【請求項4】
請求項１に記載のオーバレイ計測システムであって、前記１つ以上の駆動信号が、前記１つ以上の音響光学偏向器に前記２つ以上の照明ビームを逐次的に生成させることを特徴とするオーバレイ計測システム。
【請求項5】
請求項１に記載のオーバレイ計測システムであって、前記２つ以上の照明ビームの強度が、前記第１の音響光学偏向器および前記第２の音響光学偏向器に対する前記１つ以上の駆動信号の強度または周波数のうちの少なくとも１つに基づいて選択可能であることを特徴とするオーバレイ計測システム。
【請求項6】
請求項１に記載のオーバレイ計測システムであって、
前記１つ以上の音響光学偏向器の少なくとも１つによって回折された少なくともいくつかの光を遮断するための１つ以上の開口をさらに備えることを特徴とするオーバレイ計測システム。
前記１つ以上の音響光学偏向器の少なくとも１つによって回折された少なくともいくつかの光を遮断するための１つ以上の開口をさらに備えることを特徴とするオーバレイ計測システム。
【請求項7】
請求項１に記載のオーバレイ計測システムであって、前記コントローラが、前記照明源に通信可能にさらに連結され、前記１つ以上のプロセッサが、プログラム命令を実行するようにさらに構成され、前記プログラム命令が、前記１つ以上のプロセッサに、
前記照明源に第１のスペクトルを有する前記ソースビームを生成させるための第１の照明駆動信号を生成させ、
前記第１のスペクトルに基づいて前記サンプル上に前記１つ以上の照明ビームの対称分布を提供するために、１つ以上の音響光学偏向器のための前記駆動信号を生成させ、
前記第１のスペクトルに基づいて前記サンプルの第１の計測測定を判断させ、
前記照明源に第２のスペクトルを有する前記ソースビームを生成させるための第２の照明駆動信号を生成させ、
前記第２のスペクトルに基づいて前記サンプル上に前記１つ以上の照明ビームの対称分布を提供するために、前記１つ以上の音響光学偏向器のための前記駆動信号を生成させ、
前記第２のスペクトルに基づいて前記サンプルの第２の計測測定を判断させる、
ことを特徴とするオーバレイ計測システム。
前記照明源に第１のスペクトルを有する前記ソースビームを生成させるための第１の照明駆動信号を生成させ、
前記第１のスペクトルに基づいて前記サンプル上に前記１つ以上の照明ビームの対称分布を提供するために、１つ以上の音響光学偏向器のための前記駆動信号を生成させ、
前記第１のスペクトルに基づいて前記サンプルの第１の計測測定を判断させ、
前記照明源に第２のスペクトルを有する前記ソースビームを生成させるための第２の照明駆動信号を生成させ、
前記第２のスペクトルに基づいて前記サンプル上に前記１つ以上の照明ビームの対称分布を提供するために、前記１つ以上の音響光学偏向器のための前記駆動信号を生成させ、
前記第２のスペクトルに基づいて前記サンプルの第２の計測測定を判断させる、
ことを特徴とするオーバレイ計測システム。
【請求項8】
請求項１に記載のオーバレイ計測システムであって、前記１つ以上の音響光学偏向器の少なくとも１つが、光を対称に回折するためにラマンナス構成で方向付けられることを特徴とするオーバレイ計測システム。
【請求項9】
請求項１に記載のオーバレイ計測システムであって、前記１つ以上の音響光学偏向器の少なくとも１つが、ブラッグ構成で方向付けられることを特徴とするオーバレイ計測システム。
【請求項10】
請求項１に記載のオーバレイ計測システムであって、前記１つ以上の音響光学偏向器は、単一の音響光学偏向器を備えることを特徴とするオーバレイ計測システム。
【請求項11】
請求項１に記載のオーバレイ計測システムであって、前記１つ以上の音響光学偏向器は、直列に配置された２つ以上の音響光学偏向器を備えることを特徴とするオーバレイ計測システム。
【請求項12】
スキャトロメトリオーバレイ判断のための方法であって、
ソースビームを生成することと、
１つ以上の音響光学偏向器を用いて少なくとも第１の方向および前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って前記ソースビームを回折することと、
前記１つ以上の音響光学偏向器から回折された光の少なくともいくつかを２つ以上の照明ビームとしてサンプルに向けることと、
入射角が対称分布である前記２つ以上の照明ビームをサンプル上に提供するために、前記１つ以上の音響光学偏向器のための１つ以上の駆動信号を生成することであって、前記２つ以上の照明ビームの波長分布および強度分布が、前記第１の方向および前記第２の方向に対して対称である、生成することと、
前記照明ビームに応答して前記サンプルから光をキャプチャして測定信号を生成することと、
前記測定信号に基づいて前記サンプルの計測測定を判断することと、
を含むことを特徴とする方法。
ソースビームを生成することと、
１つ以上の音響光学偏向器を用いて少なくとも第１の方向および前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って前記ソースビームを回折することと、
前記１つ以上の音響光学偏向器から回折された光の少なくともいくつかを２つ以上の照明ビームとしてサンプルに向けることと、
入射角が対称分布である前記２つ以上の照明ビームをサンプル上に提供するために、前記１つ以上の音響光学偏向器のための１つ以上の駆動信号を生成することであって、前記２つ以上の照明ビームの波長分布および強度分布が、前記第１の方向および前記第２の方向に対して対称である、生成することと、
前記照明ビームに応答して前記サンプルから光をキャプチャして測定信号を生成することと、
前記測定信号に基づいて前記サンプルの計測測定を判断することと、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、概してスキャトロメトリオーバレイシステムに関し、より詳細にはスキャトロメトリオーバレイシステムにおける照明に関する。
【背景技術】
【0002】
本出願は、２０１８年１０月１７日に出願された「ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ ＩＬＬＵＭＩＮＡＴＩＯＮ ＳＨＡＰＩＮＧ ＦＯＲ ＳＣＡＴＴＥＲＯＭＥＴＲＹ ＯＶＥＲＬＡＹ」と題する、発明者アンドリューヒル（Ａｎｄｒｅｗ Ｈｉｌｌ）およびドミトリーゴレリック（Ｄｍｉｔｒｙ Ｇｏｒｅｌｉｋ）名義の米国仮特許出願第６２／７４６，９８７号の米国特許法第１１９条（ｅ）に基づく利益を主張し、その全体を本願に引用して援用する。
【0003】
スキャトロメトリオーバレイ計測システムは、対象のサンプル層上に積層された格子構造を含むオーバレイ目標によって反対の回折次数の相対強度を比較することによって、サンプル層間のオーバレイ誤差を判断する。例えば、スキャトロメトリ計測システムは、選択された角度で１つ以上の照明ビームまたは照明ポールをサンプルに向けてもよい。格子構造から回折された光は、その後、解析のためにキャプチャされ得る。
【0004】
典型的には、格子構造によって正確な解析に適したはっきりした回折パターンを生成するために、狭帯域スペクトルを有する高ビーム品質を有する高出力照明ポール（例えば、高輝度照明）を用いてサンプルを照明することが望ましい。さらに、所定のオーバレイ目標構成について回折された光の集光を最適化するために、サンプル上の照明ポールの入射角および／または波長を調整することが望ましい場合がある。例えば、格子構造から回折された光の角度は、照明波長、入射照明角度、および格子構造のピッチを含む複数の要因に依存する。したがって、オーバレイ目標構成に基づいて照明角度および／または波長を調整することによって、解析のために反対の回折次数のキャプチャが容易にされ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】米国特許出願公開第２０１０／００９１２８４号
【特許文献2】米国特許出願公開第２０１５／０１３６９７６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、スキャトロメトリオーバレイ計測のための照明システムは、典型的には、制限された輝度または照明角度もしくは波長の調整時間に悩まされており、それによって、オーバレイ測定の正確度またはスループットが制限されることがある。したがって、上記欠陥を取り除くためのシステムおよび方法を提供することが望ましい場合がある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の１つ以上の例示的実施形態による、多極照明システムが開示される。１つの例示的実施形態において、システムは、ソースビームを生成するための照明源を含む。別の例示的実施形態において、システムは、少なくとも第１の方向および第１の方向とは異なる第２の方向に沿ってソースビームを回折するための１つ以上の音響光学偏向器を含む。別の例示的実施形態において、システムは、回折された光の少なくともいくつかを１つ以上の音響光学偏向器から集光するための１つ以上の集光レンズを含む。別の例示的実施形態において、システムは、１つ以上の音響光学偏向器に通信可能に連結されるコントローラを含む。別の例示的実施形態において、コントローラは、１つ以上の音響光学偏向器のための１つ以上の駆動信号を生成する。別の例示的実施形態において、１つ以上の駆動信号は、１つ以上の音響光学偏向器に、１つ以上の音響光学偏向器から回折され、１つ以上の集光レンズによって集光された光から形成される２つ以上の照明ビームの対称分布を生成させる。別の例示的実施形態において、２つ以上の照明ビームの波長分布および強度分布は、第１の方向および第２の方向によって形成される平面において対称である。
【0008】
本開示の１つ以上の例示的実施形態による、オーバレイ計測システムが開示される。１つの例示的実施形態において、システムは、ソースビームを生成するための照明源を含む。別の例示的実施形態において、システムは、第１の方向に沿って光を回折するための１つ以上の音響光学偏向器を含む。別の例示的実施形態において、システムは、対物レンズを含み、対物レンズは、回折された光の少なくともいくつかを２つ以上の照明ビームとして１つ以上の音響光学偏向器からサンプルに向ける。別の例示的実施形態において、システムは、２つ以上の照明ビームに応答してサンプルから光をキャプチャして、測定信号を生成するように構成される、検出器を含む。別の例示的実施形態において、システムは、第１の音響光学偏向器、第２の音響光学偏向器、および検出器に通信可能に連結されるコントローラを含む。別の例示的実施形態において、コントローラは、１つ以上の音響光学偏向器のための１つ以上の駆動信号を生成する。別の例示的実施形態において、１つ以上の駆動信号は、１つ以上の音響光学偏向器に、１つ以上の音響光学偏向器から回折され、対物レンズによって集光された光から形成される２つ以上の照明ビームのサンプル上の対称分布を生成させる。別の例示的実施形態において、２つ以上の照明ビームの波長分布および強度分布は、第１の方向に対して対称である。別の例示的実施形態において、コントローラは、測定信号に基づいてサンプルの計測測定を判断する。
【0009】
本開示の１つ以上の例示的実施形態による、スキャトロメトリオーバレイ判断のための方法が開示される。１つの例示的実施形態において、方法は、ソースビームを生成することを含む。別の例示的実施形態において、方法は、１つ以上の音響光学偏向器を用いて少なくとも第１の方向および第１の方向とは異なる第２の方向に沿ってソースビームを回折することを含む。別の例示的実施形態において、方法は、１つ以上の音響光学偏向器から回折された光の少なくともいくつかを２つ以上の照明ビームとしてサンプルに向けることを含む。別の例示的実施形態において、方法は、入射角が対称分布である２つ以上の照明ビームをサンプル上に提供するために、１つ以上の音響光学偏向器のための１つ以上の駆動信号を生成することを含む。別の例示的実施形態において、２つ以上の照明ビームの波長分布および強度分布は、第１の方向および第２の方向に対して対称である。別の例示的実施形態において、方法は、照明ビームに応答してサンプルから光をキャプチャして、測定信号を生成することを含む。別の例示的実施形態において、方法は、測定信号に基づいてサンプルの計測測定を判断することを含む。
【0010】
前述の概略説明および以下の詳細な説明の両方が、例示的および説明的であるに過ぎず、特許請求される発明を必ずしも限定するものではないと理解されるべきである。本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を例示し、概略説明と共に本発明の原理を説明する役割を果たす。
【0011】
本開示の多数の利点は、添付図面を参照することにより、当業者によってよりよく理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1A】本開示の１つ以上の実施形態による、波長可変多極照明システムの概念図である。
【図1B】本開示の１つ以上の実施形態による、直交軸に沿ってビームを回折するために方向付けられる２つの波長可変回折格子を含む波長可変多極照明システムの概念図である。
【図2】本開示の１つ以上の実施形態による、スキャトロメトリ計測システムの概念図である。
【図3A】本開示の１つ以上の実施形態による、対物レンズを通してソースビームの少なくとも一部をサンプル上の第１の位置に向けるブラッグ構成で方向付けられる２つの波長可変回折格子を含む波長可変多極照明システムの概念図である。
【図3B】本開示の１つ以上の実施形態による、対物レンズを通してソースビームの少なくとも一部をサンプル上の第２の位置に向けるブラッグ構成で方向付けられる２つの波長可変回折格子を含む波長可変多極照明システムの概念図である。
【図3C】本開示の１つ以上の実施形態による、照明瞳内の任意の位置に照明ポールを配置するための波長可変多極照明システムの概念図である。
【図4】本開示の１つ以上の実施形態による、サンプル上のオーバレイ計測目標の上面図である。
【図5A】本開示の１つ以上の実施形態による、垂直照明についての単一の中央に位置する照明ポールを含む照明瞳の上面図である。
【図6A】本開示の１つ以上の実施形態による、傾斜照明についての照明瞳の縁に沿って対称的に配置される２つの照明ポールを含む照明瞳の上面図である。
【図7A】本開示の１つ以上の実施形態による、垂直照明についての単一の中央に位置する照明ポールおよび焦点位置判断のための２つのオフセット照明ポールを含む照明瞳の上面図である。
【図8】高輝度の波長可変多極照明を生成するための方法において実行されるステップを示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
ここで、添付図面に示される、開示される主題に対して詳細な参照が行われる。本開示は、ある実施形態およびその具体的特徴に関して、詳細に示され説明されている。本明細書で明らかにされる実施形態は、限定ではなく例示であると見なされる。形式上および詳細の様々な変更および変形が本開示の思想および範囲から逸脱することなく行われ得ることが、当業者には容易に明らかであるはずである。
【0014】
本開示の実施形態は、迅速に構成可能な照明プロファイルを有する高輝度照明を提供するためのシステムおよび方法を目的とする。
【0015】
スキャトロメトリオーバレイ計測システムは、典型的には、対象のサンプル層上に回折格子を含むサンプル上のオーバレイ計測目標に１つ以上の照明ビームを向け、反対の回折次数（例えば、＋／－１次回折）の強度を比較することによって対象層間のレジストレーション誤差を判断すると、本明細書において認識される。オーバレイ目標からの回折角は、回折格子方程式によって特徴付けられ、照明波長、入射照明角度、オーバレイ目標の格子構造の周期に概して依存し得る。したがって、選択されたオーバレイ目標および選択された波長を有する照明源によって生成される反対の回折次数が、解析のためにシステムによって（例えば、集光瞳において）キャプチャされることを保証するために、様々な照明分布が用いられ得る。場合によっては、サンプル上に直角入射で入射する単一の照明ポールが、集光瞳内で反対の回折次数を生成するのに十分であることもある。しかしながら、これは、照明波長とオーバレイ目標の周期との全ての所望の組合せについて可能でない場合がある。場合によっては、サンプルは、斜角にある２つの対称な照明ポールで照明される。それに応じて、第１の回折次数（例えば、＋１次回折）が、第１の照明ポールに関連してもよい、第２の回折次数（例えば、－１次回折）が、第２の照明ポールに関連してもよい。
【0016】
本開示の実施形態は、照明ポールが照明ソースビームの回折次数として形成される、２つ以上の照明ポールを提供する高輝度多極照明システムを生成することを目的とする。例えば、高輝度多極照明システムは、ソースビームを生成するための狭帯域照明源および１つ以上の波長可変回折格子（例えば、音響光学偏向器（ＡＯＤ）など）を含み得る。この点について、波長可変回折格子は、任意の選択された数の回折次数にソースビームを分配してもよく、任意の選択された数の回折次数が、任意の数の選択された角度でサンプルを照明するのに適当な照明ポールを形成し得る。
【0017】
所定の計測測定に関連する測定時間は、照明源の輝度および検出器の感度、または連続的な測定間の照明角度および／もしくは波長に対する任意の調整に関連する切替速度を含むがこれらに限定されない、相互に関連のある要因に依存し得る。照明輝度は、概して、ソース品質の尺度であり、高輝度ソースが高出力および高ビーム品質の両方を提供し得るように、出力およびビーム品質の両方に関係する。したがって、照明源の輝度を増大させることは、所定の測定時間内の測定の信号対雑音比を増大させること、またはシステムスループットを増大させるために所定の信号対雑音比に対して必要な測定時間を減少させることのいずれかによって、システム性能を改善し得る。
【0018】
ソース照明ビームの回折次数から照明ポールを形成することが、照明源の出力を選択された回折次数に効率的に向けることにより高輝度照明ポールを提供し得ると、本明細書において認識される。追加的に、多くのレーザシステムに関連するガウスビームプロファイルは、典型的なアポダイズビームプロファイルに密接に一致し得る。照明ソースビームの回折次数から照明ポールを形成することが、所望の照明分布を生成するための開口および／またはアポダイザの必要性を減少させる、または除去する場合があり、それによって、ソースビームの一部を遮断することにより全体の輝度が低下し、回折効果をもたらすことにより照明ポールのビームプロファイルが劣化されることがあると、本明細書においてさらに認識される。例えば、開口に基づくビームフォーミングおよびビーム成形と比較して、アポダイゼーションが減少させ、または潜在的に除去し得るように、多くのレーザに関連するガウスプロファイルは、典型的なアポダイズビームプロファイルに密接に一致することがある。
【0019】
本開示の追加の実施形態は、照明分布の迅速な調整を提供するために、波長可変回折格子でソース照明ビームを分配することを目的とする。例えば、ソースビームは、１つ以上の音響光学偏向器を用いて分配されてもよいが必須ではない。この点について、異なる照明瞳の分布の間の切替時間は、波長可変回折格子の切替速度によって少なくとも一部管理され得る。波長可変回折格子の切替時間は、物理的なビームブロックまたは開口を調整することに関連する切替時間よりも実質的に高速であり得ると、本明細書において認識される。例えば、音響光学変調器の切替時間は、マイクロ秒以下のオーダであってもよい。しかしながら、音響光学偏向器の使用は、本明細書において例示のためにのみ与えられ、限定として解釈されるべきではないと理解されるべきである。むしろ、本明細書で説明されるシステムおよび方法は、任意の切替速度を有する任意の種類の波長可変回折格子を含み得る。
【0020】
本開示の追加実施形態は、直交する方向に照明ポールを生成することを目的とする。例えば、２つの直交する方向のそれぞれの１つ以上の照明ポールが、任意の向きのオーバレイ目標を特徴付けるのに適当であってもよい。
【0021】
本開示の追加実施形態は、関連する反対の回折次数の強度の比較を容易にするために、等しい強度を有する対称的な照明ポールを生成することを目的とする。例えば、ソースビームは、反対の回折次数が等しい強度を有するラマンナス構成において１つ以上の回折格子によって回折されてもよいが必須ではない。この点について、反対の回折次数は、２つの対称的な照明ポールを用いて同時にキャプチャされ得る。
【0022】
本開示の追加実施形態は、異なる入射角でサンプルを逐次的に照明するために、１つ以上の照明ポールを照明瞳内の選択された位置に逐次的に配置することを目的とする。例えば、ラマンナス構成の１つ以上の回折格子が、１つ以上の格子の周期を変更することによって照明瞳の異なる位置に回折次数を逐次的に配置するように構成されてもよい。別の例として、単一のソースビームが、ブラッグ構成の１つ以上の回折格子を用いて任意の位置に配置されてもよい。この点について、各格子に関連する単一の回折ビーム（例えば、１次回折ビーム）が、キャプチャされ、サンプルに向けられ得る。これに応じて、照明を照明源から単一の回折ビームに向けることによって、高輝度照明がもたらされ得ると、本明細書において認識される。さらに、回折角は、波長可変回折格子（例えば、音響光学偏向器など）の駆動周波数および／または変調振幅を調整することによって制御され得る。任意の残りの望ましくないビーム（例えば、０次ビーム）は遮断され得る。
【0023】
（例えば、波長可変回折格子を調整することに基づく）照明瞳の迅速な調整を提供することは、所定の時間に使用する照明ポールの数を減少させることにより、照明源の出力の効率的な使用をさらに容易にし得ると、本明細書において認識される。例えば、任意の方向に沿って方向付けられるサンプルの特徴の特徴付けを容易にするために、２つの直交する方向に沿って照明ポールを提供することが望ましい場合がある。したがって、２つの直交する軸外方向に沿って高輝度照明ポールでサンプルを逐次的に照明することは、２つの直交する軸外方向に沿って複数のより低輝度の照明ポールでサンプルを同時に照明することよりも高速および正確な測定を提供し得る（例えば、４極照明）。
【0024】
本開示の追加実施形態は、サンプルの自動焦点を容易にするために少なくとも１つの照明ポールを生成することを目的とする。集光瞳面内のサンプルから回折されたビームの位置は、サンプルの焦点位置（例えば、対物レンズの光軸に沿ったサンプルの位置など）に影響を受けやすい場合があると、本明細書において認識される。したがって、１つ以上の照明ポールは、測定前または測定中にサンプルの焦点位置の判断を容易にし得る。
【0025】
本開示の追加実施形態は、高輝度波長可変多極照明システムを含むスキャトロメトリ計測システムを目的とする。したがって、高輝度波長可変多極照明システムは、異なる条件でサンプルの迅速な逐次的測定を容易にし得る。例えば、そのようなスキャトロメトリ計測システムは、照明ポールの異なる分布を用いて逐次的測定を生成し得る。別の例として、そのようなスキャトロメトリ計測システムは、異なる波長（例えば、個別のスペクトル帯域について、スイープされたスペクトル帯域を超える、など）で逐次的測定を生成し得る。さらに、異なる波長を用いた逐次的測定は、照明ポールの同一または異なる分布を用いて生成され得る。
【0026】
【0027】
図１Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による、波長可変多極照明システム１００の概念図である。１つの実施形態において、波長可変多極照明システム１００は、ソースビーム１０４を生成するための照明源１０２、および少なくとも１つの照明ポール１０８を生成するための少なくとも１つの波長可変回折格子１０６を含む。この点について、照明ポール１０８は、ソースビーム１０４の回折次数から形成され得る。
【0028】
別の実施形態において、波長可変多極照明システム１００は、コントローラ１１０を含む。別の実施形態において、コントローラ１１０は、メモリ媒体１１４上に維持されるプログラム命令を実行するように構成される１つ以上のプロセッサ１１２を含む。この点について、コントローラ１１０の１つ以上のプロセッサ１１２は、本開示全体を通して説明される様々なプロセスステップのいずれかを実行し得る。
【0029】
コントローラ１１０の１つ以上のプロセッサ１１２は、当技術分野において既知の任意の処理要素を含み得る。この意味で、１つ以上のプロセッサ１１２は、アルゴリズムおよび／または命令を実行するように構成される任意のマイクロプロセッサ型デバイスを含み得る。１つの実施形態において、１つ以上のプロセッサ１１２は、デスクトップコンピュータ、メインフレームコンピュータシステム、ワークステーション、イメージコンピュータ、並列プロセッサ、または本開示全体を通して説明される、波長可変多極照明システム１００を動作させるように構成されるプログラムを実行するように構成される任意の他のコンピュータシステム（例えば、ネットワーク化コンピュータ）で構成され得る。「プロセッサ」という用語が、非一時的メモリ媒体１１４からプログラム命令を実行する、１つ以上の処理要素を有する任意のデバイスを包含するように広く定義され得ると、さらに認識される。さらに、本開示全体を通して説明されるステップは、単一コントローラ１１０、または代替的には複数のコントローラによって、実行され得る。追加的に、コントローラ１１０は、共通のハウジング内、または複数のハウジング内に収容された１つ以上のコントローラを含み得る。このように、任意のコントローラまたはコントローラの組合せは、波長可変多極照明システム１００への統合に適当なモジュールとして、分離してパッケージ化されてもよい。
【0030】
メモリ媒体１１４は、関連する１つ以上のプロセッサ１１２によって実行可能なプログラム命令を記憶するのに適当な、当技術分野において既知の任意の記憶媒体を含み得る。例えば、メモリ媒体１１４は、非一時的メモリ媒体を含み得る。別の例として、メモリ媒体１１４は、読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、磁気または光学メモリデバイス（例えば、ディスク）、磁気テープ、ソリッドステートドライブなどを含み得るが、これらに限定されない。メモリ媒体１１４が、１つ以上のプロセッサ１１２を有する共通のコントローラハウジング内に収容され得ることに、さらに留意されたい。１つの実施形態において、メモリ媒体１１４は、１つ以上のプロセッサ１１２およびコントローラ１１０の物理的位置を基準としてリモートに位置してもよい。例えば、コントローラ１１０の１つ以上のプロセッサ１１２は、ネットワーク（例えば、インターネット、イントラネットなど）を通してアクセス可能なリモートメモリ（例えばサーバ）にアクセスし得る。したがって、上記の説明は、本発明に対する限定として解釈されるべきではなく、単なる例示として解釈されるべきである。
【0031】
別の実施形態において、コントローラ１１０は、構成情報を提供するために波長可変多極照明システム１００の１つ以上の要素に通信可能に連結されている。例えば、コントローラ１１０は、サンプル上に入射する照明のスペクトルを（例えば、照明源への１つ以上の駆動信号を通して）制御するために、照明源１０２に通信可能に連結され得る。別の例として、コントローラ１１０は、１つ以上の照明ポール１０８の分布を（例えば、波長可変回折格子１０６への１つ以上の駆動信号を通して）調整するために、１つ以上の波長可変回折格子１０６に通信可能に連結され得る。別の実施形態において、コントローラ１１０は、検出器（図示せず）に通信可能に連結される。この点について、コントローラ１１０は、検出器から信号を受信し得る（例えば、集光瞳画像など）。さらに、コントローラ１１０は、検出器から受信した信号に基づいてサンプル層の相対レジストレーション誤差（例えばオーバレイ）を判断し得る。
【0032】
別の実施形態において、コントローラ１１０は、（例えば、波長可変多極照明システム１００を組み込むシステムの検出器によって）逐次的計測測定を容易にするために、波長可変多極照明システム１００内の要素の任意の組合せに対して逐次的駆動信号を生成し得る。例えば、コントローラ１１０は、照明ポールの異なる分布で逐次的測定を容易にするために、波長可変回折格子１０６に対する逐次的駆動信号を生成し得る。別の例として、コントローラ１１０は、異なる波長（例えば、個別のスペクトル帯域について、スイープされたスペクトル帯域を超える、など）を用いた逐次的測定を容易にするために波長可変回折格子１０６に逐次的駆動信号を生成し得る。さらに、異なる波長を用いた逐次的測定は、照明ポールの同一または異なる分布を用いて生成され得る。例えば、コントローラ１１０は、異なる波長を有する照明ポール１０８を生成するために照明源１０２に逐次的駆動信号を生成してもよく、また、逐次的測定のために照明ポールの一貫した空間分布をもたらしつつ、変化する波長を補償するように駆動周波数を調整するために波長可変回折格子１０６のための対応する駆動信号を生成してもよい。
【0033】
別の実施形態において、照明源１０２によって生成されるソースビーム１０４は、狭帯域幅を有する。この点について、サンプルによる（例えば、サンプル上のオーバレイ計測目標による）照明ポール１０８の回折パターンは、最小限の色度変動を有し得る。例えば、ソースビーム１０４のスペクトル幅は、約２５ｎｍ未満であってもよいが、必須ではない。１つの事例において、ソースビーム１０４のスペクトル幅は、約１０ｎｍ～約２０ｎｍの範囲内にある。別の事例において、ソースビーム１０４のスペクトル幅は、約５ｎｍ未満である。
【0034】
照明源１０２は、狭帯域幅を有するソースビーム１０４を生成するのに適当な、当技術分野において既知の任意の種類の照明源を含み得る。例えば、照明源１０２は、狭帯域ソースビーム１０４を直接生成してもよい。別の例として、照明源１０２は、広帯域照明を生成する広帯域ソース、および狭帯域ソースビーム１０４を生成するための１つ以上のスペクトルフィルタを含み得る。さらに、ソースビーム１０４は、真空紫外線（ＶＵＶ）、深紫外線（ＤＵＶ）、紫外線（ＵＶ）、可視光線、または赤外線（ＩＲ）を含むがこれらに限定されない、１つ以上の選択された波長の光を含み得る。別の実施形態において、照明源１０２は、波長可変スペクトルを有するソースビーム１０４を生成するためのスペクトル波長可変照明源を含み得る。
【0035】
照明源１０２は、計測に適した範囲の波長を有するソースビーム１０４を提供するのに適当な、任意の種類の照明源を含み得る。１つの実施形態において、照明源１０２は、高いコヒーレンス度（例えば、空間的コヒーレンスおよび／または時間的コヒーレンス）を有するソースビーム１０４を提供するコヒーレント照明源である。例えば、照明源１０２は、狭帯域レーザ光源、広帯域レーザ光源、スーパーコンティニウムレーザ光源、白色光レーザ光源などを含み得るが、これらに限定されない。追加的に、ソースビーム１０４は、自由空間伝播、シングルモードファイバ（例えば、フォトニック結晶ファイバなど）、またはマルチモードファイバなどであるがこれらに限定されない任意の技術によって、照明源１０２から放出され得る。しかしながら、典型的にはモードの数が減少するにつれて、照明源１０２の輝度が改善することが、本明細書において認識される。
【0036】
１つの実施形態において、照明源１０２は、選択されたスペクトル範囲内の狭帯域ソースビーム１０４を生成するのに適当な波長可変光源を含む。例えば、照明源１０２は、波長可変狭帯域レーザなどであるがこれらに限定されない、波長可変狭帯域ソースビーム１０４を直接生成するように構成される、波長可変ソースを含み得る。別の例として、照明源１０２は、広帯域照明を生成するように構成される広帯域ソース、および波長可変狭帯域ソースビーム１０４を生成するための波長可変スペクトルフィルタを含み得る。
【0037】
照明源１０２は、さらに、任意の時間プロファイルを有するソースビーム１０４を生産し得る。例えば、照明源１０２は、連続ソースビーム１０４、パルスソースビーム１０４、または変調ソースビーム１０４を生産し得る。
【0038】
波長可変多極照明システム１００は、任意の数の照明ポール１０８を任意の分布で生成するために、任意の数の波長可変回折格子１０６を含み得る。図１Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態による、直交軸に沿ってビームを回折するために方向付けられる２つの波長可変回折格子１０６を含む波長可変多極照明システム１００の概念図である。１つの実施形態において、波長可変多極照明システム１００は、第１の方向（例えばＸ方向）に沿って分布される１つ以上の回折次数にソースビーム１０４を回折するように方向付けられる第１の波長可変回折格子１０６ａ、および第１の方向に直交する第２の方向（例えばＹ方向）に沿って分布される１つ以上の回折次数にソースビーム１０４を回折するように方向付けられる第２の波長可変回折格子１０６ｂを含む。この点について、照明ポール１０８は、照明を任意の入射角でサンプル上に提供するために、照明瞳内の任意の選択された位置に向けられ得る。
【0039】
波長可変多極照明システム１００は、ソースビーム１０４の回折を調節可能に制御するのに適当な、当技術分野において既知の任意の種類の波長可変回折格子１０６をさらに含み得る。１つの実施形態において、波長可変回折格子１０６は、ソースビーム１０４を（例えば、図１ＢのＸ－Ｙ平面などにおいて）任意の選択された位置に回折し、配置し、および／またはスキャンするようにＡＯＤから形成される。例えば、音響光学偏向器は、固体媒体を通して伝播する超音波を生成するように構成されるトランスデューサと結合された固体媒体を含み得る。光（例えばソースビーム１０４など）が固体媒体との相互作用に基づいて回折されるように、屈折率などであるがこれに限定されない固体媒体のプロパティは、伝播している超音波によって修正され得る。さらに、超音波は、媒体において音速で固体媒体を通して伝播し、駆動信号の周波数および固体媒体内の音速に関連する波長を有し得る。したがって、トランスデューサの変調周波数および／または変調強度は、動的に生成される回折格子の物理特性およびＡＯＤの対応する分散プロパティ（例えば、分散）を修正するように（例えば、コントローラ１１０によって生成される駆動信号などにより）動的に調整され得る。
【0040】
ＡＯＤから形成される波長可変回折格子１０６は、固体媒体に連結される任意の数のトランスデューサをさらに有し得る。１つの実施形態において、ＡＯＤは、複数のトランスデューサを含んでもよく、それぞれが異なる周波数範囲において超音波および関連する格子パターンを生成するように構成される。この点について、ＡＯＤは、単一トランスデューサの範囲外の周波数で駆動され得る。別の例として、ＡＯＤは、複数のトランスデューサを含んでもよく、それぞれが異なる方向に沿って超音波を生成するように構成される。例えば、ＡＯＤは、直交する方向に沿って超音波を生成するように構成される２つのトランスデューサを含み得る。この点について、単一のＡＯＤは、２次元パターンで分布される照明ポール１０８を生成し得る。
【0041】
波長可変多極照明システム１００は、光を向け、焦点を合わせ、および／またはコリメートするための１つ以上の光学素子をさらに含み得る。例えば、波長可変多極照明システム１００は、照明源１０２からソースビーム１０４を集光し、第１の波長可変回折格子１０６ａ上にソースビーム１０４を向けるための光学素子の第１のセット１１６を含み得る。さらに、光学素子の第１のセット１１６は、第１の波長可変回折格子１０６ａにおいて所望のスポットサイズおよび焦点体積（例えば、相互作用長）をもたらすように選択され得る。別の例として、波長可変多極照明システム１００は、第１の波長可変回折格子１０６ａから１つ以上の回折ビームを集光し、回折ビームの少なくとも１つを第２の波長可変回折格子１０６ｂに向けるための光学素子の第２のセット１１８を含み得る。同様に、光学素子の第２のセット１１８は、第２の波長可変回折格子１０６ｂにおいて所望のスポットサイズおよび焦点体積（例えば、相互作用長）をもたらすように選択され得る。別の例として、波長可変多極照明システム１００は、第２の波長可変回折格子１０６ｂから回折ビームの少なくともいくつかを照明ポール１０８として集光およびコリメートするためのコリメートレンズ１２０を含み得る。
【0042】
別の実施形態において、波長可変多極照明システム１００は、不必要な回折ビーム（例えば、＋／－２次回折、不必要な＋／－１次回折、不必要な０次回折など）を遮断するための１つ以上の開口１２２を含む。例えば、図１Ｂに示されるように、開口１２２は、コリメートレンズ１２０の後に位置し得る。別の例として、図示されないが、開口１２２は、（例えば、照明分布において雑音につながり得る迷光を減少させるために）第２の波長可変回折格子１０６ｂの前の不必要な回折を遮断するために、第１の波長可変回折格子１０６ａと第２の波長可変回折格子１０６ｂとの間に位置してもよい。１つの事例において、開口１２２は、光学素子の第２のセット１１８内に位置する。本明細書において前述したように、開口１２２が不必要であり得るように、所望の数および分布の照明ポール１０８が、１つ以上の波長可変回折格子１０６を用いて直接生成され得る場合があってもよい。しかしながら、１つ以上の開口１２２が、不必要な回折次数を遮断して所望の照明分布を達成するために使用されるときでさえ、本明細書で説明される波長可変多極照明システム１００が、選択される位置に穴を有する開口１２２を充填することによって、照明ポール１０８を生成するよりも高い輝度（例えば、照明源１０２からの出力のより効率的な利用）を提供し得る場合があってもよいと、本明細書において認識される。
【0043】
別の実施形態において、波長可変多極照明システム１００は、１つ以上の照明ポール１０８のビームプロファイルを調整するための１つ以上のアポダイザを含み得る。例えば、アポダイザは、オーバレイ計測目標の縁での照明ポール１０８の回折に関連する回折効果を軽減するために中心点に対して照明ポール１０８の強度を徐々に低下させ得る。さらに、アポダイザは、１つ以上の開口１２２に統合されてもよいが必須ではない。しかしながら、本明細書で前述したように、ソースビーム１０４の回折を通して生成される照明ポール１０８は、多くの照明源１０２によって生成されるソースビーム１０４のガウス分布に起因して、アポダイゼーションをほとんどまたは全く必要としなくてもよい場合があってもよい。
【0044】
ここで図２を参照すると、波長可変多極照明システム１００は、選択された照明分布をもたらすために任意の種類の外部システムに組み込まれ得る。図２は、本開示の１つ以上の実施形態による、スキャトロメトリ計測システム２００の概念図である。１つの実施形態において、スキャトロメトリ計測システム２００は、１つ以上の照明ポール１０８を波長可変多極照明システム１００からサンプル２０４（サンプル２０４上のオーバレイ計測目標）に向けるための対物レンズ２０２、およびサンプル２０４からの戻り光２０８をキャプチャするための検出器２０６を含む。例えば、検出器２０６上の位置が、キャプチャされた光がサンプル２０４から発出する角度を表すように、検出器２０６は、瞳面に配置され得る。戻り光２０８の異なる回折次数は、したがって、検出器２０６上で空間的に分離され得る。この点について、コントローラ１１０は、サンプル層間のオーバレイ誤差を判断するために比較され得るオーバレイ計測目標によって生成される反対の回折次数（例えば、＋／－１次回折）の強度を比較し得る。
【0045】
別の実施形態において、図２に示されるように、スキャトロメトリ計測システム２００は、ビームスプリッタ２１０を含む。この点について、対物レンズ２０２は、照明ポール１０８をサンプル２０４に同時に向け、サンプル２０４からの戻り光２０８を受光し得る。
【0046】
スキャトロメトリ計測システム２００は、スキャトロメトリ計測システム２００内で光を向け、および／または調節するための追加光学素子を含み得る。例えば、スキャトロメトリ計測システム２００は、対物レンズ２０２（例えば、対物レンズ２０２の後焦点面２１６）に照明瞳２１４を中継するための照明リレーレンズ２１２を含み得る。この点について、照明瞳２１４内の照明ポール１０８の位置は、サンプル２０４上の照明の入射角に対応し得る。別の例として、スキャトロメトリ計測システム２００は、対物レンズ２０２（例えば、対物レンズ２０２の後焦点面２１６）に集光瞳２２０を中継するための集光リレーレンズ２１８を含み得る。この点について、本明細書で前述したように、検出器２０６上の位置は、戻り光２０８がサンプル２０４から発出する角度に対応し得る。さらなる例として、スキャトロメトリ計測システム２００は、１つ以上の絞り（例えば、視野絞り、開口絞りなど）を含み得る。１つの事例において、図２に示されるように、スキャトロメトリ計測システム２００は、（例えば、オーバレイ目標のサイズなどに対応する）サンプル２０４上の照明ポール１０８の空間範囲を制御するための照明視野絞り２２２を含み得る。別の事例において、図２にさらに示されるように、スキャトロメトリ計測システム２００は、戻り光２０８が集光されるサンプル２０４上の空間範囲を制御するための集光視野絞り２２４を含み得る。
【0047】
波長可変多極照明システム１００は、サンプル２０４を照明するのに適当な照明ポール１０８の任意の選択された分布を提供し得る。さらに、波長可変多極照明システム１００は、照明ポール１０８の複数の分布および／または異なる波長の光を含む照明ポール１０８を逐次的に提供し得る。この点について、波長可変多極照明システム１００は、異なる照明条件を用いた複数の測定の効率的なキャプチャを容易にし得る。
【0048】
波長可変多極照明システム１００は、波長可変回折格子１０６の任意の構成を用いて選択された分布の照明ポール１０８を提供し得る。例えば、音響光学偏向器から形成される波長可変回折格子１０６は、駆動信号（例えば、駆動周波数など）および／または入射ビームを基準とするアライメントを調整することによって複数の動作モードで動作され得ると、本明細書において認識される。
【0049】
１つの実施形態において、少なくとも１つの波長可変回折格子１０６は、ラマンナス構成のＡＯＤとして構成される。ラマンナス構成のＡＯＤは、典型的には、広範囲の入射角から入射光ビームを受け取り、入射光ビームを複数の回折次数に分配し得ると、本明細書において認識される。さらに、反対の回折次数（例えば、＋／－１次回折、＋／－２次回折など）は、典型的には等しい強度を有してもよく、それは、スキャトロメトリオーバレイの適用に有益であり得る。この点について、ラマンナス構成のＡＯＤは、本明細書で前述したように、反対の回折次数の同時キャプチャのために反対の斜角でサンプルを照明するように構成される対称な照明ポール１０８を同時に提供するのに適当であり得るが、これに限定されない。
【0050】
例えば、図１Ｂに示されるように、第１の波長可変回折格子１０６ａおよび第２の波長可変回折格子１０６ｂは、両方ともＸ－Ｙ平面において照明ポール１０８の任意の選択された分布を生成するのに適当なラマンナス構成で構成される。例えば、第１の波長可変回折格子１０６ａは、Ｘ方向に沿って分布される１つ以上の回折次数にソースビーム１０４を回折してもよく、回折次数の数および間隔は、第１の波長可変回折格子１０６ａのための駆動周波数および／または変調振幅を調整することによって制御され得る。追加的に、第２の波長可変回折格子１０６ｂは、Ｙ方向に沿って第１の波長可変回折格子１０６ａからの回折次数（例えば、０次回折、＋／－１次回折、＋／－２次回折など）の少なくともいくつかを回折し得る。これに応じて、Ｘ－Ｙ平面内で選択された分布の照明ポール１０８が生成され得る。さらに、本明細書で前述したように、開口１２２および／またはアポダイザは、不必要な回折次数を遮断するため、および／または求める回折次数を成形するために使用され得る。
【0051】
別の実施形態において、少なくとも１つの波長可変回折格子１０６は、ブラッグ構成のＡＯＤとして構成される。ブラッグ構成のＡＯＤは、典型的には、入射ビームの強度の少なくとも実質的な部分を単一の回折次数に向け得ると、本明細書において認識される。場合によっては、入射光の一部は、非回折０次ビームとして伝播してもよく、それは、開口によって遮断されてもよいが必須ではない。特に、ブラッグ角度の入射光またはブラッグ角度付近の入射光は、強め合う干渉に基づいて主に単一の回折次数に回折され得る。ブラッグ角度は、典型的には、（例えば、ＡＯＤの駆動周波数に関する）入射光の波長および回折格子の周期の両方に依存する。さらに、ブラッグ条件に関連するＡＯＤの駆動周波数は、典型的には、ラマンナス構成に関連する駆動周波数よりも高い。
【0052】
入射ビームは、したがって、ソースビーム１０４の既知の波長についてブラッグ角度でＡＯＤを方向付けること、およびブラッグ条件に関連する駆動周波数前後の値の範囲内でＡＯＤの駆動周波数を調整することにより偏向角度を制御することによって、角度の範囲にわたって偏向され、配置され、および／またはスキャンされ得る。この点について、ブラッグ構成のＡＯＤは、本明細書で前述したように、回折信号の逐次的キャプチャのために選択された入射角に関連する１つ以上の照明ポール１０８を用いてサンプルを逐次的に照明するのに適当であり得るが、これに限定されない。例えば、ブラッグ構成のＡＯＤは、第１の斜角でサンプルを照明して第１の回折次数をキャプチャし、次いで、反対の斜角でサンプルを照明して反対の回折次数をキャプチャするために使用され得る。
【0053】
ここで、図３Ａおよび図３Ｂを参照すると、単一軸（例えばＹ軸）に沿って選択された位置に入射光を配置するのに適当なブラッグ構成の波長可変回折格子１０６が、より詳細に示されている。図３Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による、対物レンズ２０２を通してソースビーム１０４の少なくとも一部をサンプル２０４上の第１の位置に向けるブラッグ構成で方向付けられる２つの波長可変回折格子１０６を含む波長可変多極照明システム１００の概念図である。図３Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態による、対物レンズ２０２を通してソースビーム１０４の少なくとも一部をサンプル２０４上の第２の位置に向けるブラッグ構成で方向付けられる２つの波長可変回折格子１０６を含む波長可変多極照明システム１００の概念図である。図３Ａおよび図３Ｂは、照明に関連するスキャトロメトリ計測システム２００の一部に対応し得る。この点について、集光および検出に関連するスキャトロメトリ計測システム２００の一部（例えば、ビームスプリッタ２１０、検出器２０６など）は、明確に示されていない。
【0054】
ブラッグ構成のＡＯＤによる回折光に導入される角度分散が、偏向角度が変化するにつれて異なり得ると、本明細書において認識される。しかしながら、スキャトロメトリ計測では、オーバレイ目標によって生成される反対の回折次数の比較に基づくオーバレイ判断を容易にするために、照明瞳（例えば、図２のスキャトロメトリ計測システム２００の照明瞳２１４など）内の全ての位置について一貫したビーム特性を提供することが、典型的には望ましい。１つの実施形態において、図３Ａおよび図３Ｂに示されるように、波長可変多極照明システム１００は、選択された軸に沿ってソースビーム１０４を偏向させるためにブラッグ構成において２つの波長可変回折格子１０６ｃ～ｄを含み得る。例えば、波長可変多極照明システム１００は、ソースビーム１０４を偏向させるためのブラッグ構成の分散波長可変回折格子１０６ｃ、およびブラッグ構成の非分散波長可変回折格子１０６ｄに偏向ビームを中継するためのリレーレンズのセット３０２を含み得る。この点について、非分散波長可変回折格子１０６ｄは、分散波長可変回折格子１０６ｃによってもたらされる角度分散を軽減し得る。
【0055】
軸（例えば、図３Ａおよび図３ＢのＹ軸）に沿った偏向ビームの位置は、２つの波長可変回折格子１０６ｃ～ｄのいずれかの駆動周波数を調整することによって制御され得る。例えば、分散波長可変回折格子１０６ｃは、ブラッグ条件で一定の偏向をもたらすように構成されてもよく、非分散波長可変回折格子１０６ｄは、偏向ビーム（例えば照明ポール１０８）を配置するために用いられ得る。ブラッグ構成に関連する公称位置とは異なる位置に照明ポール１０８を位置させるように駆動周波数を修正することが、照明ポール１０８に残留角度分散をもたらし得ると、本明細書において認識される。しかしながら、スキャトロメトリオーバレイ計測のために半径方向に対称的な照明ポール１０８を提供することが望ましい場合があると、本明細書においてさらに認識される。１つの実施形態において、ブラッグ構成に関連する公称位置は、照明瞳２１４の中心にアラインされる。この点について、照明ポール１０８の角度分散は、スキャトロメトリオーバレイ計測測定に適当な照明瞳２１４内で半径方向に対称のままであり得る。
【0056】
追加的に、図３Ａおよび図３Ｂは、単一方向（例えばＹ軸）に沿って選択された位置に照明ポール１０８を配置することを示していると理解されるべきである。図３Ｃは、本開示の１つ以上の実施形態による、照明瞳２１４内の任意の位置に照明ポール１０８を配置するための波長可変多極照明システム１００の概念図である。１つの実施形態において、波長可変多極照明システム１００は、図３Ａおよび図３Ｂに示されるように、Ｙ方向に沿って１つ以上の照明ポール１０８を配置するための２つの波長可変回折格子１０６ｃ～ｄに加えて、Ｘ方向に沿って１つ以上の照明ポール１０８を配置するための２つの波長可変回折格子１０６ｅ～ｆを含む。この点について、２つの波長可変回折格子１０６ｅ～ｆは、２つの波長可変回折格子１０６ｃ～ｄと実質的に同じ方式で動作し得るが、Ｘ方向に沿って１つ以上の照明ポール１０８を配置するために回転される。例えば、波長可変多極照明システム１００は、ソースビーム１０４を偏向させるためのブラッグ構成の分散波長可変回折格子１０６ｅ、およびブラッグ構成の非分散波長可変回折格子１０６ｆに偏向ビームを中継するためのリレーレンズのセット３０４を含み得る。この点について、非分散波長可変回折格子１０６ｆは、分散波長可変回折格子１０６ｅによってもたらされる角度分散を軽減し得る。これに応じて、分散波長可変回折格子１０６ｅは、ブラッグ条件で一定の偏向をもたらすように構成されてもよく、非分散波長可変回折格子１０６ｆは、偏向ビーム（例えば照明ポール１０８）を配置するために用いられ得る。さらに、リレーレンズの追加セット３０６は、１つ以上の照明ポール１０８を波長可変回折格子１０６ｆから波長可変回折格子１０６ｃに向け得る。この点について、波長可変多極照明システム１００は、照明瞳２１４内の任意の選択された位置に１つ以上の照明ポール１０８を配置する。
【0057】
ここで図４～図７Ｂを参照すると、波長可変多極照明システム１００は、サンプル２０４からの（例えば、サンプル２０４上のオーバレイ計測目標からの）任意の選択された回折次数の効率的な集光のために、高輝度を有する照明瞳２１４内の照明ポール１０８の変化する分布を提供し得る。
【0058】
図４は、本開示の１つ以上の実施形態による、サンプル２０４上のオーバレイ計測目標４０２の上面図である。１つの実施形態において、スキャトロメトリオーバレイ計測に適当なオーバレイ計測目標４０２は、サンプル２０４（例えば、格子対格子目標）の対象の複数の層上に方向付けられる格子構造４０４を含む。対象の層が、オーバレイ誤差無しに適切にアラインされるときに、格子構造４０４は、オーバラップしてもよいが必須ではない。図４において、最上層上の格子構造４０４のみが、明確化のために示されている。
【0059】
本明細書で前述したように、スキャトロメトリ計測は、典型的には、反対の回折次数（例えば、＋／－１次回折）の強度の比較に基づいて、サンプル層間のレジストレーション誤差（例えば、オーバレイ誤差）を判断することを伴う。さらに、回折ビームがオーバレイ計測目標４０２から発出する角度は、照明ポール１０８の波長、照明ポール１０８の入射角、および格子構造４０４の周期４０６を含むがこれらに限定されない、複数の要因に依存し得る。これに応じて、波長可変多極照明システム１００は、広範囲の照明条件に適当な照明ポール１０８の調節可能な分布を提供し得る。
【0060】
図５Ａ～図７Ｂは、照明瞳２１４内の照明ポール１０８の構成の非限定的な例、および波長可変多極照明システム１００を同時にまたは逐次的に用いて提供され得る集光瞳２２０内の戻り光２０８の関連する回折次数を示す。さらに、図５Ａ～図７Ｂにおける照明瞳２１４内の照明ポール１０８の構成および集光瞳２２０内の戻り光２０８の関連する回折次数のいずれかが、任意の選択された波長に対して生成され得る。
【0061】
図５Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による、垂直照明についての単一の中央に位置する照明ポール１０８ａを含む照明瞳２１４の上面図である。図５Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態による、図５Ａの照明瞳２１４に応じた図４のオーバレイ計測目標４０２からの戻り光２０８に関連する集光瞳２２０の上面図である。１つの実施形態において、照明ポール１０８ａの波長、照明ポール１０８ａの入射角、および格子構造４０４の周期４０６は、＋１次回折５０２および反対の－１次回折５０４、ならび垂直照明に応じた集光瞳２２０内の任意の非回折０次光５０６の同時キャプチャを提供するために選択され得る。例えば、図５Ａおよび図５Ｂに示される条件は、典型的には、比較的短い照明波長および／または比較的長い周期４０６の値に関連付けられ得る。
【0062】
図６Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による、傾斜照明についての照明瞳２１４の縁に沿って対称的に配置される２つの照明ポール１０８ｂ～ｃを含む照明瞳２１４の上面図である。図６Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態による、図６Ａの照明瞳２１４に応じた図４のオーバレイ計測目標４０２からの戻り光２０８に関連する集光瞳２２０の上面図である。１つの実施形態において、照明ポール１０８の波長、照明ポール１０８の入射角、および格子構造４０４の周期４０６は、単一照明ポールからの反対の＋１次回折および－１次回折のキャプチャに適当でない場合がある。例えば、図６Ａおよび図６Ｂに示される条件は、典型的には、比較的長い照明波長および／または比較的短い周期４０６の値に関連付けられ得る。
【0063】
したがって、オーバレイ計測目標４０２の格子方向に沿って分布される２つの対称な照明ポール１０８ｂ～ｃは、反対の回折次数をキャプチャするために用いられ得る。例えば、集光瞳２２０は、照明ポール１０８ｃに関連する０次回折６０６および＋１次回折６０８と共に、照明ポール１０８ｂに関連する０次回折６０２および－１次回折６０４を含み得る。さらに、本明細書で説明されるように、波長可変多極照明システム１００は、関連する回折次数の対応する同時または逐次的キャプチャのために、照明ポール１０８ｂ～ｃを同時にまたは逐次的に提供し得る。
【0064】
いくつかの実施形態において、波長可変多極照明システム１００は、オーバレイ測定を判断するために加えて、および／またはその代わりに、サンプル２０４の焦点位置を判断するために、１つ以上の照明ポール１０８を提供し得る。例えば、傾斜照明に応じた集光瞳２２０内の戻り光２０８の位置が、焦点位置を示し得る。
【0065】
図７Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による、垂直照明についての単一の中央に位置する照明ポール１０８ａおよび焦点位置判断のための２つのオフセット照明ポール１０８ｄ～ｅを含む照明瞳２１４の上面図である。図７Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態による、図７Ａの照明瞳２１４に応じた図４のオーバレイ計測目標４０２からの戻り光２０８に関連する集光瞳２２０の上面図である。１つの実施形態において、＋１次回折５０２および反対の－１次回折５０４は、図５Ａおよび図５Ｂに示されるように、集光瞳２２０においてキャプチャされ得る。別の実施形態において、集光瞳２２０は、第２の自動焦点照明ポール１０８ｅに関連する非回折０次光７０６および－１次回折７０８と共に、第１の自動焦点照明ポール１０８ｄに関連する非回折０次光７０２および＋１次回折７０４を含み得る。これに応じて、図７Ａの照明瞳２１４内の照明ポール１０８ａ、ｄ～ｅの分布は、オーバレイ測定およびサンプルの焦点位置の両方の判断を容易にし得る。
【0066】
図４～図７Ｂは、例示のためにのみ与えられ、限定として解釈されるべきではないと理解されるべきである。例えば、任意の照明ポール１０８ａ～ｅが、同時に、または逐次的に提供され得る。例えば、複数の照明ポール１０８を用いた同時照明は、ラマンナス構造のＡＯＤから形成される１つ以上の波長可変回折格子１０６を含む波長可変多極照明システム１００を備えてもよいが、これに限定されない。同様に、複数の照明ポール１０８を用いた逐次照明は、ブラッグ構造のＡＯＤから形成される１つ以上の波長可変回折格子１０６を含む波長可変多極照明システム１００を備えてもよいが、これに限定されない。さらに、波長可変多極照明システム１００は、ラマンナス構造およびブラッグ構造の任意の組合せのＡＯＤから形成される複数の波長可変回折格子１０６を含んでもよい。
【0067】
別の例として、図５Ａ～図７Ｂは、Ｘ方向に沿って格子構造４０４で方向付けられる図４の単一オーバレイ計測目標４０２に基づく照明瞳２１４および対応する集光瞳２２０の例を示す。波長可変多極照明システム１００は、任意の方向（例えば図４のＹ方向）に沿って方向付けられるオーバレイ計測目標を含み得ると、本明細書において認識される。この点について、照明瞳２１４内の光の分布は、任意の方向に沿って対応して回転され得る。さらに、本明細書で前述したように、波長可変多極照明システム１００は、異なる方向に沿って周期性をもって方向付けられる、図４に示されるものなどであるがこれに限定されない、複数の格子構造を含み得る。この点について、波長可変多極照明システム１００は、照明瞳２１４内の任意の選択された位置に照明ポール１０８を提供し得る。
【0068】
図４のオーバレイ計測目標４０２は、例示のためにのみ与えられ、波長可変多極照明システム１００または波長可変多極照明システム１００を組み込む計測システム（例えば、図２のスキャトロメトリ計測システム２００など）を限定するものではないと、さらに理解されるべきである。むしろ、波長可変多極照明システム１００は、任意の特定の種類のオーバレイ計測目標での使用に限定されない。
【0069】
追加的に、いくつかの実施形態において、波長可変多極照明システム１００は、オーバレイ計測目標の複数の方向付けに適当な照明ポール１０８の分布を提供し得る。例えば、波長可変多極照明システム１００は、直交する波長可変回折格子１０６に駆動周波数を適用して照明ポール１０８と同時に＋／－１次回折を生成することによって、４極照明を提供し得る。別の例として、波長可変多極照明システム１００は、直交する波長可変回折格子１０６に駆動周波数を適用して、直交する波長可変回折格子１０６の配置方向間の対角線に沿って分布される２つの回折次数（例えば２つの１次回折ビーム）を向けることによって、回転された双極照明を提供し得る。
【0070】
図８は、高輝度波長可変多極照明を生成するための方法８００において実行されるステップを示すフロー図である。出願人は、波長可変多極照明システム１００の文脈において本明細書で前述した実施形態および有効な技術が、方法８００に拡張するように解釈されるべきであるということに言及している。しかしながら、方法８００は、波長可変多極照明システム１００のアーキテクチャに限定されないことにさらに留意されたい。
【0071】
１つの実施形態において、方法８００は、ソースビームを生成するステップ８０２を含む。例えば、ソースビームは、スキャトロメトリオーバレイ計測に適当な狭帯域幅を含み得る。
【0072】
別の実施形態において、方法８００は、第１の方向に沿って光を回折するための第１の音響光学偏向器および第１の方向とは異なる第２の方向に沿って光を回折するための第２の音響光学偏向器を用いて、ソースビームを１つ以上の回折ビームに回折するステップ８０４を含む。この点について、回折ビームは、任意の２次元パターンで分布され得る。さらに、第１の音響光学偏向器および第２の音響光学偏向器は、複数の回折次数を同時に生成するためのラマンナス構成、または入射光を回折し、配置し、および／もしくはスキャンするためのブラッグ構成などであるがこれらに限定されない、当技術分野において既知の任意の種類の動作モードで構成され得る。
【0073】
別の実施形態において、方法８００は、１つ以上の回折ビームの少なくともいくつかを集光して１つ以上の照明ビームを提供するステップ８０６を含む。例えば、回折ビームの１つ以上が、開口によって遮断され得る。
【0074】
別の実施形態において、方法８００は、第１の音響光学偏向器および第２の音響光学偏向器のための駆動信号を生成して、入射角が対称分布である１つ以上の照明ビームをサンプル上に提供するステップ８０８を含む。例えば、駆動信号は、サンプル上の照明の入射角に対応し得る、照明瞳内の照明ポールの分布を制御するための１つ以上のコントローラによって生成され得る。
【0075】
別の実施形態において、方法８００は、照明ビームに応答してサンプルから光（例えば戻り光）をキャプチャして、測定信号を生成するステップ８１０を含む。例えば、サンプル上のオーバレイ目標は、格子対格子構成で対象の複数の層上に格子構造を含み得る。したがって、集光瞳に置かれる検出器は、オーバレイ目標によって回折される照明ポールから照明をキャプチャし得る（例えば戻り光）。
【0076】
別の実施形態において、方法８００は、測定信号に基づいてサンプルの計測測定を判断するステップ８１２を含む。例えば、オーバレイは、戻り光の反対の回折次数（例えば＋／－１次回折など）の強度を比較することによって判断され得る。
【0077】
本明細書で説明される主題は、時には、他のコンポーネント内に含まれる、または他のコンポーネントと接続される、異なるコンポーネントを示す。そのような図示されるアーキテクチャが単なる例示であり、実際には同一機能性を実現する多くの他のアーキテクチャが実施され得ると理解されるべきである。概念的な意味において、所望の機能性が実現されるように、同一機能性を実現するためのコンポーネントの任意の構成が、効果的に「関連する」。したがって、アーキテクチャまたは中間コンポーネントにかかわらず、所望の機能性が実現されるように、特定の機能性を実現するために結合される本明細書における任意の２つのコンポーネントが、互いに「関連付けられる」と見られ得る。同様に、そのように関連する任意の２つのコンポーネントは、また、所望の機能性を実現するために互いに「接続される」かまたは「連結される」と見られ得る。そのように関連することが可能な任意の２つのコンポーネントもまた、所望の機能性を実現するために互いに「連結可能」であると見られ得る。連結可能な特定の例は、物理的に対話可能な、および／もしくは物理的に対話するコンポーネント、ならびに／または無線で対話可能な、および／もしくは無線で対話するコンポーネント、ならびに／または論理的に対話可能な、および／もしくは論理的に対話するコンポーネントを含むが、これらに限定されない。
【0078】
本開示およびその付随する利点の多くが、前述の説明によって理解されると信じられる。開示された主題から逸脱することなく、またはその具体的利点の全てを犠牲にすることなく、コンポーネントの形式、構造、および構成において、様々な変更が行われ得ることは明らかである。説明された形式は、単なる説明的であるに過ぎず、そのような変更を包含し含むことが、以下の特許請求の範囲の意図することである。さらに、本発明が添付の特許請求の範囲によって定義されると理解されるべきである。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8】
