特開 2024-26162 真空チャンバ内への光ファイバ使用光送給

(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】P2024026162

(43)【公開日】2024-02-28

(54)【発明の名称】真空チャンバ内への光ファイバ使用光送給

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20240220BHJP

   H01J 37/28 20060101ALI20240220BHJP

【ＦＩ】

H01L21/66 C

H01J37/28 B

H01L21/66 J

【審査請求】有

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023198809

(22)【出願日】2023-11-24

(62)【分割の表示】P 2021547437の分割

【原出願日】2019-11-28

(31)【優先権主張番号】62/806,208

(32)【優先日】2019-02-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】16/691,843

(32)【優先日】2019-11-22

(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】セルヒェン エマヌエル

(72)【発明者】

【氏名】ペティボーン ドナルド

(72)【発明者】

【氏名】フロレンド オスカー ジー

(72)【発明者】

【氏名】チェン リ－ミン

(72)【発明者】

【氏名】ブルッシュ マーティン

(57)【要約】

【課題】光ファイバを用いるレーザ強化電圧コントラストシステムを提供する。
【解決手段】本システムは、ウェハを固持するステージ付の真空チャンバを有する。その真空チャンバ外のレーザ光源から光ファイバに光を差し向ける。その光ファイバにより、そのレーザ光源からの光の波長全てを、その真空チャンバの壁を通じその真空チャンバ内へと伝達する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に配置されておりウェハを固持しうるよう構成されているステージと、
前記真空チャンバ外に配置された、複数個のレーザを含むレーザ光源と、
前記レーザ光源により生成された光の複数の波長全てを、前記真空チャンバの壁を通じその真空チャンバ内へと同時に伝達する光ファイバと、
前記真空チャンバ内に配置され、前記光ファイバからの光を受け取り回転させて偏光を調整する消色兼偏光ユニットと、
を備え、
前記レーザ光源は、
複数の相異なる偏光状態のレーザビームを結合する偏光依存性ビームスプリッタ
を備え、
前記複数の波長間の電子的スイッチングを行うことで検査対象のウェハのエリアを複数の波長を用いてレーザ強化電圧コントラストにより検査する装置。

【請求項2】

請求項１に記載の装置であって、更に、前記ステージに電子ビームを差し向ける電子ビーム源を備える装置。

【請求項3】

請求項１に記載の装置であって、前記光ファイバにより伝達される光の波長が２００ｎｍ～２０００ｎｍである装置。

【請求項4】

請求項１に記載の装置であって、前記レーザ光源が、更に複数個のダイクロイックミラーを有する装置。

【請求項5】

請求項１に記載の装置であって、前記レーザ光源が、更に、複数枚の半波長板を有する装置。

【請求項6】

請求項１に記載の装置であって、前記光ファイバがマルチモードファイバである装置。

【請求項7】

請求項１に記載の装置であって、前記光ファイバがシングルモードファイバである装置。

【請求項8】

請求項１に記載の装置であって、更に、前記真空チャンバ内に配置されており前記光ファイバから前記光を受け取る波長板を備える装置。

【請求項9】

請求項８に記載の装置であって、前記波長板が半波長板又は１／４波長板である装置。

【請求項10】

請求項１に記載の装置であって、前記消色兼偏光ユニットが、
前記真空チャンバ内に配置されており前記光ファイバから前記光を受け取る旋回鏡であり、その光ファイバからの光を前記ステージに差し向けるよう構成されている旋回鏡と、
前記真空チャンバ内に配置された少なくとも１個の消色レンズであり、前記光ファイバから受け取った光を平行光化し及び／又はその光による像を前記ウェハ上に形成するよう構成されている消色レンズと、
を有する装置。

【請求項11】

請求項１に記載の装置であって、前記消色兼偏光ユニットが湾曲鏡を有し、その湾曲鏡が球面鏡又は放物面鏡である装置。

【請求項12】

請求項１に記載の装置であって、更に、前記光ファイバを取り巻くフランジを備え、そのフランジが前記真空チャンバの壁内に配置されており、そのフランジが、
前記光ファイバの周りに配置された外部材と、
前記光ファイバ・前記外部材間に配置されたポリマ層であり、径方向圧縮されてハーメチックシールを形成するポリマ層と、
を有する装置。

【請求項13】

請求項１２に記載の装置であって、前記光ファイバ・前記外部材間の前記ハーメチックシールが、更に、金属対金属シールを用いるものである装置。

【請求項14】

請求項１に記載の装置であって、更に、前記光ファイバを取り巻くフランジを備え、そのフランジが前記真空チャンバの壁内に配置されており、そのフランジがエラストマシールであり、そのエラストマシールが径方向圧縮されてハーメチックシールを形成する装置。

【請求項15】

レーザ光源内の複数個のレーザからの光を光ファイバ経由で真空チャンバに差し向けることで、その光ファイバによって、そのレーザ光源により生成された光の複数の波長全てを、その真空チャンバの壁を通じその真空チャンバ内へと同時に伝達させ、
前記真空チャンバ内の消色兼偏光ユニットに前記光ファイバからの光を差し向け、
前記真空チャンバ内に配置されたステージ上で固持されているウェハにその光を差し向け、
前記レーザ光源は、
複数の相異なる偏光状態のレーザビームを結合する偏光依存性ビームスプリッタ
を備え、
前記複数の波長間の電子的スイッチングを行うことで検査対象のウェハのエリアを複数の波長を用いてレーザ強化電圧コントラストにより検査する方法。

【請求項16】

請求項１５に記載の方法であって、更に、前記真空チャンバ内の電子ビームを前記ウェハに差し向ける方法。

【請求項17】

請求項１５に記載の方法であって、前記光の波長が２００ｎｍ～２０００ｎｍである方法。

【請求項18】

請求項１５に記載の方法であって、前記消色兼偏光ユニットが旋回鏡又は湾曲鏡を有する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本件開示は光ファイバ送給システムに関する。

【背景技術】

【0002】

（関連出願への相互参照）
本願では、２０１９年２月１５日付米国仮特許出願第６２／８０６２０８号に基づく優先権を主張し、参照によりその開示内容を本願に繰り入れる。

【0003】

半導体製造業界の進展により歩留まり管理に、とりわけ計量及び検査システムに寄せられる期待が強まっている。限界寸法が縮まり続けているだけでなく、業界ではより短時間で高歩留まり高付加価値生産を達成することが求められている。歩留まり問題を察知してからそれを正すまでの合計時間を縮めることが、半導体製造業者にとり投資収益率の決め手となっている。

【0004】

半導体デバイス、例えば論理デバイス及び記憶デバイスを製造する際には、通常、多数の製造プロセスを用い半導体ウェハを処理することで、それら半導体デバイスに備わる様々なフィーチャ（外形特徴）及び複数個の階層を形成する。例えばリソグラフィなる半導体製造プロセスでは、半導体ウェハ上に配列されたフォトレジストへとレティクルからパターンを転写する。半導体製造プロセスの更なる例としては、これに限られるものではないが化学機械研磨（ＣＭＰ）、エッチング、堆積及びイオンインプランテーションがある。単一の半導体ウェハ上に配列をなし複数個の半導体デバイスを作成し、それらを個別の半導体デバイスへと分けるようにするとよい。

【0005】

検査プロセスは半導体製造中の様々な工程にて用いられており、それによりウェハ側の欠陥を検出することで、その製造プロセスの歩留まり向上ひいては利益増進を促進することができる。検査は、常に、半導体デバイス例えば集積回路の製造の重要部分とされてきた。しかしながら、半導体デバイスの寸法が小さくなるにつれ、小さめな欠陥でもデバイスに不調が起きうるようになったため、許容しうる半導体デバイスの首尾よい製造のため検査がかつてなく重要になっている。例えば、半導体デバイスの寸法が小さくなるにつれて、相対的に小さな欠陥でさえもそれら半導体デバイスに不要な異常を引き起こしかねないことから、より小さなサイズの欠陥の検出が必要になってきている。

【0006】

しかしながら、デザインルールが縮小されるにつれ、半導体製造プロセスが、それらプロセスの性能限界のより近くで稼働することとなりうる。加えて、そのデザインルール収縮故に小さめな欠陥でもそのデバイスの電気的パラメタに影響が及びかねず、より繊細な検査へと駆り立てられている。デザインルールが縮小されるにつれ、検査により検出される潜在的な歩留まり関連欠陥の集団が劇的に成長し、検査により検出されるヌーサンス欠陥の集団も劇的に肥大する。従って、より多くの欠陥がそれらウェハ上で検出されかねず、それらプロセスの補正による全欠陥解消が困難且つ高費用なものになりかねない。それら欠陥のうち何れがそれらデバイスの電気的パラメタ及び歩留まりに実際に影響するのかを判別することで、プロセス制御方法の焦点をそれら欠陥にしつつその他を概ね無視することができよう。更に、小さめなデザインルールでは、場合にもよるが、プロセス起因不調が系統的になりがちである。即ち、プロセス起因不調により、そのデザイン内でしばしば多数回反復される所定のデザインパターンにて不調が生じがちである。空間系統的電気関連欠陥をなくすことで、歩留まりに影響を及ぼすことができる。

【0007】

レーザ強化電圧コントラスト（ＬＥＶＣ）が走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）と併用されてきた。例えば、二通りの相異なる電圧コントラスト効果を、照明下で好適に切り換えることができる。これにより、さもなければ検出できなかったであろう欠陥の検出を、ＳＥＭ検査にて必要とされる高い速度で行うことが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】米国特許第６５０７３８８号

【特許文献2】米国特許出願公開第２００３／０００７５３９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

以前は、空気・真空間連接部に光学窓が設けられていた。固定波長を有する別々の自由空間レーザビームが順々に個別印加されていた。その波長の切換に、レーザの交換及びそれに続く光学的再配置が必要であった。偏光を変化させることができなかった。用いられる波長同士が結合されていないため、波長間切換に時間がかかっていた。光学窓を用いているため、光源から注目領域まで直線方向をなしていることが必要であった。

【0010】

光ファイバを真空チャンバとつなぐためのフィードスルー（貫通部）も問題含みであった。以前は、幾つかのＯリングを用いシール（封止体）を形成していた。こうして光ファイバに径方向力を働かせることで、真空障壁を発生させていた。しかしながら、光ファイバに圧縮力（例．軸方向又は径方向のそれ）が働くことで伝達損失が生じていた。この伝達損失は特に可視赤色波長で目立つ。

【0011】

Ｏリングに代えポリマが光ファイバ周りで用いられていたが、十分なハーメチックシール（気密封止）を実現することができなかった。そのポリマの漏れ率が、半導体検査を初め多くの製造用途で必要とされるそれより高かったのである。

【0012】

従って、改善されたシステムが必要とされている。

【課題を解決するための手段】

【0013】

第１実施形態では装置を提供する。本装置は、真空チャンバと、その真空チャンバ内に配置されておりウェハを固持しうるよう構成されているステージと、その真空チャンバ外に配置されたレーザ光源と、そのレーザ光源により生成された光の波長全てをその真空チャンバの壁を通じその真空チャンバ内へと伝達する光ファイバと、消色兼偏光ユニットとを有する。

【0014】

本装置は、前記ステージに電子ビームを差し向ける電子ビーム源を有するものとすることができる。

【0015】

前記光ファイバにより伝達される光の波長を２００ｎｍ～２０００ｎｍとすることができる。

【0016】

前記レーザ光源を、複数個のレーザ及び複数個のダイクロイックミラーを有するものとすることができる。

【0017】

前記レーザ光源を、更に、複数個のレーザ、偏光依存性ビームスプリッタ及び複数枚の半波長板を有するものとすることができる。

【0018】

前記光ファイバをマルチモードファイバとしてもシングルモードファイバとしてもよい。

【0019】

本装置は、更に、前記真空チャンバ内に配置されており前記光ファイバから光を受け取る波長板を有するものと、することができる。その波長板を半波長板又は１／４波長板とすることができる。

【0020】

前記消色兼偏光ユニットを、前記真空チャンバ内に配置された旋回鏡と、その真空チャンバ内に配置された少なくとも１個の消色レンズとを、有するものとすることができる。その旋回鏡は前記光ファイバから光を受け取るものであり、その光ファイバからの光を前記ステージに差し向けるよう構成する。その消色レンズは、その光ファイバから受け取った光を平行光化し及び／又はその光による像を前記ウェハ上に形成するよう構成する。

【0021】

前記消色兼偏光ユニットを湾曲鏡、例えば球面鏡又は放物面鏡を有するものとすることができる。

【0022】

前記レーザ光源からの光を、複数通りの波長を有するものとしてもよい。

【0023】

本装置は、更に、前記光ファイバを取り巻くフランジを有するものとすることができる。そのフランジを、前記真空チャンバの壁内に配置することができる。ある例によれば、そのフランジを、その光ファイバの周りに配置された外部材と、それら光ファイバ・外部材間に配置されたポリマ層とを、有するものとすることができる。そのポリマ層を径方向圧縮することで、ハーメチックシールを形成することができる。それら光ファイバ・外部材間のハーメチックシールを、更に、金属対金属シールを用いるものとすることができる。

【0024】

別例としては前記フランジをエラストマシールとする。そのエラストマシールを径方向圧縮することで、ハーメチックシールを形成することができる。

【0025】

第２実施形態では方法を提供する。本方法では、レーザ光源からの光を光ファイバ経由で真空チャンバに差し向ける。その光ファイバによって、そのレーザ光源により生成された光の波長全てを、その真空チャンバの壁を通じその真空チャンバ内に伝達する。その光を、その真空チャンバ内の消色兼偏光ユニットに差し向ける。その光を、その真空チャンバ内に配置されたステージ上で固持されているウェハに差し向ける。

【0026】

本方法では、更に、前記真空チャンバ内の電子ビームを前記ウェハに差し向けることができる。

【0027】

その光の波長を２００ｎｍ～２０００ｎｍとすることができる。

【0028】

前記消色兼偏光ユニットを、旋回鏡又は湾曲鏡を有するものとすることができる。

【0029】

本件開示の性質及び目的についてのより遺漏なき理解のためには、後掲の詳細記述と併せ、以下の添付図面を参照すべきである。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本件開示に係るシステムの一実施形態を示す図である。

【図2】図１のシステムを用いたウェハ照明の一実施形態を示す図である。

【図3】図１のシステム向けのレーザ光源の一実施形態を示す図である。

【図4】図１のシステムで以て用いることができるフランジ内シールの一実施形態の展開断面図である。

【図5】図１のシステムで以て用いることができるフランジ内シールの別の実施形態の展開断面図である。

【図6】本件開示に係る方法の一実施形態のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0031】

特定の諸実施形態により特許請求の範囲記載の主題につき記述するが、本件開示の技術的範囲内には、本願中で説明される諸利益及び諸特徴が全ては提供されない諸実施形態を含め、他の諸実施形態も存在している。本件開示の技術的範囲から離隔することなく様々な構造的、論理的、処理ステップ的及び電子的改変を施すことができる。従って、本件開示の技術的範囲は専ら別項の特許請求の範囲への参照によって定まる。

【0032】

電子ビーム像における電圧コントラスト効果は、ウェハに備わるある種のフィーチャ（例．集積回路）上で、撮像中にその電子ビーム像領域を光に露出させることで変化させることができる。その電子ビームを例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の一部分とすることができる。ある例によれば、ｐ－ドープ領域内のｎ＋コンタクトがレーザ照明下にある間に、オープンになっているタングステンコンタクトを検出することができる。こうしたレーザ強化電圧コントラスト（ＬＥＶＣ）を、電子ビームツールにおいて、例えば５７°の入射角にて発生させることができる。５７°を一例として用いるが、直交角や他の斜め角も用いることができる。用いる波長を青色～赤色の可視スペクトルとすることで、ウェハ内への浸透深さを様々に変え、そこでその効果を発生させることができる。

【0033】

本願開示の諸実施形態では、光ファイバにより、青色（４００ｎｍ）～赤色（６８５ｎｍ）の可視スペクトルに属する複数通りの波長を導波（案内）する。その光ファイバにより他の諸波長、例えば紫外（例．１０ｎｍ又は２００ｎｍ）又は赤外（例．７００ｎｍ）から２０００ｎｍにも達する波長域内の波長を導波することもできる。その又はそれらの光源は真空カラム外に配置することができる。その光ファイバにより、その光をその真空カラム内へと伝搬させる。消色光学系を用いることで、ウェハの所望注目領域を、その広い波長域に亘り均質に照明することができる。加えて、そのレーザ光の偏光の向きを適合させてＬＥＶＣ効果を強化することができる。

【0034】

本願開示の諸実施形態に係る多波長システムは、電子ビーム検査又は電子ビームレビューツール上、例えば半導体産業その他の産業で用いられているそれの上で、ＬＥＶＣアプリケーション向けに用いることができる。本システムではファイバ光学系及びレーザ結合器モジュールを用いることができる。本システムでは自由空間レーザ及びダイクロイックフィルタを用いることができる。その送給光学系により、波長如何によらずほぼ同じスポットサイズを提供することができる。

【0035】

その送給光学系により、入射光の偏光制御を行うことや、その照明を毎フレームベース、毎ラインベース又は毎画素ベースでターンオン及びオフすることを可能にする変調能力を提供することもできる。そのレーザをターンオン及びオフすることで、それら光ビーム及び電子ビームが協調的要領で働くよう、そのフィーチャを電子ビームにリンクさせることができる。そのコントラスト及び／又は波長を、そのウェハ上の様々な点にて調整することができる。

【0036】

図１は一実施形態に係るシステム１００である。本システム１００は多波長ファイバ送給をＬＥＶＣに用いるものであり、１本の光ファイバ１０６を用い、広い可視スペクトル域内で且つ複数通りの波長にて、光を伝達することができる。本システム１００には拡張性を持たせることができる。光ファイバ１０６内を通る波長の個数を、例えばレーザ１１０及びダイクロイックミラー１１１の組合せを通じ増やすことができる。レーザ出力パワーを、レーザ電流を用い電子的に制御することができる。減衰器は必須ではない。即ち、能動部材をシステム１００内に設ける必要がなく、保守を減らすことができる。諸波長を１本の光ファイバ１０６内へと結合させているため、各波長のレーザを電子的に作動させることができる。

【0037】

可撓性のある光ファイバ１０６を用い真空チャンバ１０１の内部にレーザ光を送給しているので、本システム１００内で諸部材を配置決めするに当たり付加的な選択肢を提供することができる。例えば、ウェハ１０４のそばにある加速コイルの隣に光ファイバ１０６を配置することができる。これは、ファイバ導波型ソリューション抜きでは可能でない。照明角を約５７°その他の角度にすることができ、それによりウェハ内への浸透を強化することができる。

【0038】

本システムは、壁１０２により囲われた真空チャンバ１０１を有している。その真空チャンバ１０１内にはステージ１０３があり、ウェハ１０４を固持しうるよう構成されている。即ち、ステージ１０３及びウェハ１０４を真空圧の領域内に所在させることができる。その真空圧は１０^－９Ｔｏｒｒ未満或いは１０^－１０Ｔｏｒｒ未満でよい。

【0039】

レーザ光源１０５が、その真空チャンバ１０１の外側に配置されている。即ち、レーザ光源１０５を、例えば大気圧又は近大気圧の領域に配置することができる。そのレーザ光源１０５からの光を複数波長とすることができる。レーザ光源１０５を、１個又は複数個のレーザ１１０及び１個又は複数個のダイクロイックミラー１１１を有するものとすることができる。

【0040】

光ファイバ１０６によって、そのレーザ光源１０５により生成された光の波長全てを真空チャンバ１０１内へと伝達することができる。即ち、この光ファイバ１０６は大気圧下から真空下へと光を伝達するものであり、１ｍ以上の長さに亘るものとすることができる。一例に係る光ファイバ１０６は光学グラスファイバである。光ファイバ１０６をマルチモードファイバとすることもシングルモードファイバとすることもできる。

【0041】

光ファイバ１０６は、レーザ光源１０５から真空チャンバ１０１の壁１０２を経てその真空チャンバ１０１内の出力カプラ１１２に至る、連続的なものとすることができる。その出力カプラ１１２は抜き身（裸）のファイバ端をフランジ内に封止したものであり、それによりそのファイバ端が他の機械部品と機械的に連結されている。即ち、空気・真空間移行中に結合損失が入り込まない。光ファイバ１０６はフランジ１１３の内側にて封止されている。

【0042】

本システム１００に、光ファイバ１０６から出る光で以てウェハ１０４を照明する結合、撮像及び／又は照明光学系を設けることもできる。

【0043】

一例としては偏光保持性シングルモード光ファイバ１０６を用いる。この光ファイバ１０６から出射される光の偏光は定まっており、波長板（例．半波長板又は１／４波長板）によってその向きを変化させることで、ＬＥＶＣ効果を強化することができる。また、例えばウェハ上の様々なタングステンプラグのＬＥＶＣ効果に対する、偏光の影響を、計測することもできる。また、光ファイバ１０６のコア形状により偏光の向きが定まるので、その光ファイバ１０６の出射端にあるファイバコネクタを回動させることで、直線偏光を回転させることもできる。

【0044】

光ファイバ１０６により伝達する光の波長は、例えば４００ｎｍ～６８０ｎｍ、或いは４００ｎｍ～７００ｎｍとすることができる。他の波長でもよく、この範囲は一例に過ぎない。それら波長を４００ｎｍ未満や２０００ｎｍ超とすることもできる。

【0045】

本システム１００は消色兼偏光ユニット１０７をも有している。消色兼偏光ユニット１０７は真空チャンバ１０１内に配置することができ、光ファイバ１０６に発する光路上に所在している。この消色兼偏光ユニット１０７により、その光ファイバから受け取った光を平行光化し及び／又はその光による像をウェハ１０４上に形成することができる。

【0046】

本システム１００は、ステージ１０３に電子ビーム１０９を差し向ける電子ビーム源１０８を有している。電子ビーム源１０８は、真空チャンバ１０１内にある態で描かれているが、真空チャンバ１０１外に配置することもできる。電子ビーム１０９は、真空チャンバ１０１内を通り、例えばウェハ１０４の方に運ばれている。

【0047】

図１の実施形態では、相異なる三通りの波長λ_１、λ_２及びλ_３を有するレーザ光源１０５同士がダイクロイックミラー１１１及び強反射鏡１１４により結合され、その後にそれら相異なる三通りの波長が光ファイバ１０６内へと結合されている。光ファイバ１０６は連続的であり、真空・空気間移行部にてフランジ１１３内に封止されている。ファイバ１０６の出射端には消色レンズがあり、光ファイバ１０６からの光がそれにより平行光化されている。真空チャンバ１０１内の偏光ユニット１０７における偏光制御は、半波長板又は１／４波長板で以て実行することができる。この広帯域レーザビームが、旋回鏡１１５によりウェハ１０４上へと差し向けられている。旋回鏡１１５は光ファイバ１０６からの光を受け取りうるものであり、光ファイバ１０６からの光をステージ１０３へ、或いはそのステージ１０３上のウェハ１０４へと差し向けるよう構成されている。

【0048】

真空チャンバ１０１内における広帯域レーザ出射光を、消色系又は湾曲鏡により消色することができる。その湾曲鏡に代えレンズシステムを用いることもできる。

【0049】

本システム１００では、その光学系からウェハ１０４の表面に至る約５０ｍｍの作動距離を用いることができるが、他の距離にすることもできる。これにより、ウェハ１０４の表面におけるスポット安定性を改善することができる。この作動距離短縮により、鏡角度安定性及び光ビーム指向安定性の角度公差を、例えば６倍軽減することができる。

【0050】

図２は、図１のシステム１００を用いたウェハ照明の一実施形態である。ウェハ１０４が旋回鏡１１５を用い照明されている。この旋回鏡１１５は、例えば、図２に描かれているそれに類する球面鏡又は放物面鏡とすることができる。光ファイバ１０６のコネクタを、出力カプラ１１２を基準として回動させることで、その偏光を調整することができる。ウェハ１０４を所望のスポットサイズで以て照明すべく、ウェハ１０４上へのファイバコアの倍率を調整することができる。

【0051】

「ダーティフォーカス概念」を用いウェハ１０４を照明することができる。光ファイバ１０６による像をウェハ１０４の僅か手前で形成させるのである。即ち、図１及び図２に示す通り、ウェハ１０４への到達に際し光を僅かに拡散させる。これにより、焦点領域における回折限定性スポットのサイズに比し、そのウェハ１０４におけるスポットのサイズを大きくすることができる。その大きなスポットサイズを、電子ビーム１０９に相応しい視野に適合させることができる。このスポットサイズ適合は、光ファイバ１０６の出射端と集束レンズ又は集束鏡との位置関係を調整することによっても、行うことができる。

【0052】

図３は、図１のシステム１００向けのレーザ光源１０５の一実施形態である。光ファイバ１０６内で導波されるレーザパワーを、二通りの偏光状態を１本の光ファイバ１０６内へと結合させることで、増大させることができる。偏光依存性ビームスプリッタを用い相異なる偏光状態を足し合わせることで、レーザビームを結合させてよりハイパワーなものにすることができる。図３にはレンズＬ、偏光依存性ビームスプリッタＰＢＳ、半波長板λ／２及び個別のレーザが示されており、またそれらに対応する偏光状態がｓ－偏光、ｐ－偏光又はｘ－偏光であること、そのｘ－偏光がｓ－及びｐ－間にあり４５°をなすことが示されている。

【0053】

図３の実施形態によれば、全てのレーザ波長が１本の光ファイバ１０６内へと結合されているため、それら波長間の高速且つ単純な電子的スイッチングを行うことができる。即ち、そのエリアを複数通りの波長で以て調べ、様々な欠陥種別向けにＬＥＶＣコントラストを最適化することができるので、本システムのスループットは高くなる。それらの相対的浸透深さが１０倍変化するので、様々な波長にて光の強度をチューニングすることでこれが実現される。

【0054】

図４は、図１のシステム１００で以て用いることができるフランジ１１３内シールの一実施形態の展開断面図である。図５は、図１のシステム１００で以て用いることができるフランジ１１３内シールの別の実施形態の展開断面図である。図１に見られる通り、フランジ１１３内にて光ファイバ１０６の周りにシールを設けることができる。それらシール及びフランジ１１３を真空チャンバ１０１の壁内に配置することができる。

【0055】

図４では光ファイバ１０６がフランジ２００内を通っている。このフランジ２００は図１中のフランジ１１３の一例である。フランジ２００は歪軽減ユニット２０１及びスペーサ２０２を有している。そのスペーサ２０２は、歪軽減ユニット２０１の内側に嵌め込めるよう構成されている。スペーサ２０２は、アルミニウムその他の素材で作成すればよい。

【0056】

スペーサ２０２はシール継手２０３の内側、例えばＳｗａｇｅｌｏｋ（登録商標）その他の種類のシール継手の内側に嵌め込めるようにも、構成することができる。シール継手２０３はアダプタ溶接することができる。そのシール継手２０３の端のうちスペーサ２０２とは逆側の端に、シール２０４を挿入することができる。カバー２０５及びスリーブ２０６も設けることができる。スリーブ２０６はステンレス鋼とすることができる。ステンレス鋼管２０７で光ファイバ１０６を囲うことができる。このシール継手２０３を壁１０２内に配置すればよい。

【0057】

シール２０４は外部材２０８を有しており、それにより注入口２１１が画定されている。この注入口２１１は、例えばニップルを用い開閉することができる。シール継手シール２１０、例えば金属で作成されたものがその外部材２０８上に配置されている。そのシール継手シール２１０により、シール継手２０３との金属対金属シールを提供することができる。外部材２０８・光ファイバ１０６間にはポリマ層２０９がある。このポリマ層２０９を、注入口２１１を介しシール２０４内に挿入することができる。

【0058】

外部材２０８はＶｉｔｏｎ（登録商標）その他、アウトガスが少ない真空調和性素材で作成すればよい。外部材２０８を、アルミニウム、その他の金属又は合金で作成してもよい。ポリマ層２０９はエポキシとすることができる。そのエポキシを、アウトガスが少ない真空調和性のものとすることができる。

【0059】

シール継手２０３・シール２０４間ハーメチックシールを、金属対金属シールを用い形成することができる。例えば、シール継手を金属対金属融接継手により置き換えてアウトガッシングを減らすことができる。

【0060】

光ファイバ１０６は、そのシール２０４の内側に分岐管カバーが備わるものとすることができる。

【0061】

フランジ２００は、ファイバカプリングを用いることなく真空チャンバ１０１の壁に差し込むことができ、それにより、他波長でも構わないが、紫外～赤外を包含する諸波長に関し９０％超の伝達率を実現することができる。偏波消光比を１：３０以上とすることができる。光ファイバ１０６に応力がほとんど又は全く作用しないため、こうした伝達率及び偏波消光比を実現することができる。

【0062】

図４の実施形態を用いた試験では、赤色、緑色及び青色光の伝達率が９０％超であった。偏波消光比は３０超であった。

【0063】

図５では光ファイバ１０６がフランジ３００内を通っている。このフランジ３００は図１中のフランジ１１３の一例である。フランジ３００はエラストマシール３０４を有しており、シール継手２０３の端のうちスペーサ２０２とは逆側の端にそれを挿入することができる。エラストマシール３０４はＶｉｔｏｎ（登録商標）その他、アウトガスが少ない真空調和性素材で作成することができる。エラストマシール３０４をシリコーンで作成することもできる。

【0064】

光ファイバ１０６は、そのエラストマシール３０４の内側に分岐管カバーが備わるものとすることができる。

【0065】

ある例によれば、そのエラストマシール３０４を圧縮することで、シール継手２０３とのハーメチックシールを形成することができる。光ファイバ１０６に働く軸方向応力及び径方向応力を制御し最小化することで、もたらされる伝達損失を５％未満、偏波消光比を１：３０超とすることができる。

【0066】

図５の実施形態によれば、紫外～赤外を包含する諸波長に関し９０％超の伝達率を実現すること、並びに２×１０^－１０ａｔｍ・ｃｃ／ｓ未満のヘリウム漏れ率を実現することができる。他の波長でも構わない。図５の実施形態によれば、超高真空調和性、低損失、偏光保持性のシングルモードファイバ真空フィードスルーを提供することができる。

【0067】

光ファイバ１０６に対するハーメチックシールは、光ファイバ１０６と小孔厚壁管の内法との間で二成分ポリマ封止剤で以て、或いは精密成型されたエラストマシール３０４で以て成し遂げることができる。光ファイバ１０６をその管により囲うことで、ハーメチックな金属対金属シールが実現される。そのエラストマシール３０４を所定量圧縮することで、そのハーメチックシールが実現される。

【0068】

クイックフランジを破砕銅ガスケットフランジで以て置き換えることにより、超高真空バージョンを構築することができる。

【0069】

歪軽減ユニット２０１は、通常、フランジ２００又はフランジ３００を保持する壁の真空側に配置する。カバー２０５及びスリーブ２０６は、通常、フランジ２００又はフランジ３００を保持する壁の大気側に配置する。

【0070】

シール継手２０３により、シール２０４又はエラストマシール３０４を均一に搾ることができる。そのシール２０４及びエラストマシール３０４により、シール継手２０３の襟部内への挿入時に光ファイバ１０６が搾られる。光ファイバ１０６に働く圧力は、その大半又は全てがその光ファイバ１０６の径方向沿いのものである。光ファイバ１０６に働く軸方向圧力が軽減又は解消されるので、その光ファイバ１０６が捩れる余地が少なくなる。光ファイバ１０６は、一般に、径方向圧縮に耐えることができる。

【0071】

光ファイバ１０６は、シール２０４又はエラストマシール３０４内では抜き身とすることができる。即ち光ファイバ１０６を取り巻く被覆又はジャケットを取り除くことができる。これにより、そのシール２０４又はエラストマシール３０４を介した漏れが低減される。その抜き身の光ファイバ１０６が金属部材と出会うところに接着剤を付加してもよく、それにより漏れを更に減らすことができる。

【0072】

図４及び図５の設計によれば、従来のシール設計に比し、赤色、緑色及び青色波長の伝達率を、約１５％良好なものとすることができる。従来デザインでは光ファイバ１０６に軸方向力が加わっていた。

【0073】

図６は一実施形態に係る方法４００のフローチャートであり、図１のシステム１００にて実行することができる。４０１では、レーザ光源からの光を、光ファイバを介し真空チャンバへと差し向ける。この光ファイバによって、レーザ光源により生成された光の波長全てがその真空チャンバ内へと伝達される。そのレーザ光源を真空チャンバ外に所在させてもよい。その光の波長は２００ｎｍ～２０００ｎｍ、例えば４００ｎｍ～６８０ｎｍとすることができる。

【0074】

４０２では、その光をその真空チャンバ内の消色兼偏光ユニットに差し向ける。この消色兼偏光ユニットは、旋回鏡又は湾曲鏡を有するものとすることができる。

【0075】

４０３では、その光を、その真空チャンバ内に配置されたステージ上で固持されているウェハに差し向ける。

【0076】

本方法４００にて、更に、その真空チャンバ内の電子ビームをウェハに差し向けることができる。その電子ビームと光とを同期要領にてそのウェハに差し向けることができる。

【0077】

１個又は複数個の具体的実施形態を基準にして本件開示につき記述してきたが、理解し得るように、本件開示の技術的範囲から離隔することなく本件開示の他の諸実施形態をなすこともできる。即ち、本件開示は、添付する特許請求の範囲及びその合理的解釈によってのみ限定されるものと解される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】