エリプソメーター及びポラリメーターにおける電磁放射線のビームの強度を制御するためのシステム及び方法
制御偏光子（Ｐ２）及びビーム偏光子（Ｐ）を、任意に介在する制御補償子（Ｃ）と併用して適用することにより、電磁ビームの強度を波長スペクトルにわたって制御する、エリプソメーター又はポラリメーターのシステム及びその方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
電磁放射線源は、出力強度対波長特性が一定でないことが知られている。さらに、電磁放射線源の検出器に入力される強度が高すぎると、それは飽和することが知られている。波長スペクトルにおける１つ以上の波長の強度が十分に高く、検出器を飽和させる場合の一手法は、全波長の強度を減衰させることである。ＮＤフィルタ（Ｎｅｕｔｒａｌ ｄｅｎｓｉｔｙ ｆｉｌｔｅｒ）によってこれを達成できる。しかしながら、ＮＤフィルタは、ＵＶ波長を通過させないので、この手法を使用することにより、最大強度の波長の強度を低減させると、検出器により検出可能である当該強度よりも低い他の波長の強度を低減させるという問題が生じ得る。また、ビームを、例えば表面上に酸化物を有するシリコン基板に反射させて、可視波長に対してＩＲ及びＵＶ波長の強度を高めるが、一般にこの手法ではボードすなわち波長領域(ｂｏａｒｄ）全体にわたって減衰は得られないことも知られている。全体的に強度を低減させるための別の手法は、開口サイズを縮小できる虹彩（ｉｒｉｓ）に電磁放射線のビームを通過させることであるが、ビーム断面の不均一性が、この手法を使用するときに不均一性をもたらし得る。これは、ビームへの虹彩の配置がばらつくためである。
【０００２】
エリプソメーター及びポラリメーターなどは、一般に、電磁放射線のビーム源と、ビーム偏光子と、ビーム検光子と、検出器とを含み、ビーム源からのビームが偏光子を通過して、サンプルに衝突し、検光子を通過して検出器に到達するように配置されていることも開示されている。ビーム偏光子は、サンプルとの相互作用によって変化する、前記ビームの偏光状態を設定し、また検光子は、偏光状態を選択して分析のために検出器に通過させる。
【０００３】
本発明は、非正反射性又は非鏡面反射性（ｎｏｎ−ｓｐｅｃｕｌａｒ）の偏光解消サンプルの調査・研究において制限を受けずに適用できることを見出したため、非正反射は「鏡様」でない反射を指し、偏光解消サンプルは、１．０から、二乗の和の平方根を引いたものであると定義され、次式で示される偏光解消パラメータ（ｄｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒ）によって特徴付けられることに留意されたい。
【数１】
ここで：
Ｎ＝Ｃｏｓ（２Ψ）；
Ｃ＝Ｓｉｎ（２Ψ）Ｃｏｓ（Δ）；及び
Ｓ＝Ｓｉｎ（２Ψ）Ｓｉｎ（Δ）
であり、
Ψ及びΔは、周知のエリプソメトリービームの直交成分の比の式：
【数２】
によって定義される。
【０００４】
本発明のシステムとして「交差偏光子」を含み、用語「交差偏光子」及び「エリプソメトリー」又は「エリプソメーター」を含む米国特許及び公開公報がある。例えば、
特許：
（特許文献１）；（特許文献２）；（特許文献３）；（特許文献４）；（特許文献５）；（特許文献６）；（特許文献７）；（特許文献８）；（特許文献９）；（特許文献１０）；（特許文献１１）；（特許文献１２）；（特許文献１３）；（特許文献１４）；
公開公報：
（特許文献１５）；（特許文献１６）；（特許文献１７）；（特許文献１８）；（特許文献１９）；（特許文献２０）；（特許文献２１）；（特許文献２２）；（特許文献２３）；（特許文献２４）；（特許文献２４）；（特許文献２５）；（特許文献２６）；（特許文献２７）；（特許文献２８）；（特許文献２０）；（特許文献２９）；（特許文献３０）；（特許文献２２）；（特許文献２４）；（特許文献２５）がある。
【特許文献１】米国特許第７，２３６，２２１号明細書
【特許文献２】米国特許第７，２２１，４２０号明細書
【特許文献３】米国特許第７，２１１，３０４号明細書
【特許文献４】米国特許第７，１６３，７２４号明細書
【特許文献５】米国特許第７，０８３，８３５号明細書
【特許文献６】米国特許第７，０６１，５６１号明細書
【特許文献７】米国特許第６，９３４，０２４号明細書
【特許文献８】米国特許第６，７９８，５１１号明細書
【特許文献９】米国特許第６，６９３，７１１号明細書
【特許文献１０】米国特許第６，１１２，１１４号明細書
【特許文献１１】米国特許第５，７８７，８９０号明細書
【特許文献１２】米国特許第５，３０３，７０９号明細書
【特許文献１３】米国特許第４，０９７，１１０号明細書
【特許文献１４】米国特許第７，１７０，５７４号明細書
【特許文献１５】米国特許出願公開第２００６／０２１５１５８号明細書
【特許文献１６】米国特許出願公開第２００６／０２０３１６４号明細書
【特許文献１７】米国特許出願公開第２００６／０１９３９７５号明細書
【特許文献１８】米国特許出願公開第２００５／０２８６００１号明細書
【特許文献１９】米国特許出願公開第２００５／０２７０４５９号明細書
【特許文献２０】米国特許出願公開第２００５／０２７０４５８号明細書
【特許文献２１】米国特許出願公開第２００５／００２４５６１号明細書
【特許文献２２】米国特許出願公開第２００４／０１８９９９２号明細書
【特許文献２３】米国特許出願公開第２００４／０１７９１５８号明細書
【特許文献２４】米国特許出願公開第２００３／０２２７６２３号明細書
【特許文献２５】米国特許出願公開第２００２／００９１３２３号明細書
【特許文献２６】米国特許出願公開第２００６／０１４１４６６号明細書
【特許文献２７】米国特許出願公開第２００６／０１１５６４０号明細書
【特許文献２８】米国特許出願公開第２００６／００９９１３５号明細書
【特許文献２９】米国特許出願公開第２００５／０１２８３９１号明細書
【特許文献３０】米国特許出願公開第２００４／０２０８３５０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の確認された従来技術は、存在するものの中で最も関連があり、その主要目的は、従来のエリプソメトリーを、例えば低正反射率を示す及び／又は偏光解消するサンプルに共通な様々なパラメータの測定に適用することであると考えられている（例：太陽電池）。しかしながら、従来技術に照らしても、システム及び方法を改良する必要があり、それによりエリプソメトリーを、例えば低正反射率を示す及び／又は偏光解消するサンプルのサンプル特性パラメータの究明によりよく適用可能とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明を、電磁放射線のビーム源、ビーム偏光子、検光子、検出器、及び、ビーム偏光子と検光子との間に任意に位置決めされた少なくとも１つのシステム補償子を含むエリプソメーター又はポラリメーターなどとの関連において開示する。本発明は、エリプソメーター又はポラリメーターのシステムに制御偏光子と、任意にではあるが、電磁放射線のビーム源とビーム偏光子との間に連続して配置された制御補償子とを追加し、電磁放射線の源からもたらされたビームが制御偏光子を通過し、そして任意にではあるが、設けられている場合には、制御補償子を通過し、さらにビーム偏光子を通過し、サンプルに衝突してそれと相互作用し（例：一般にサンプルから反射するが、サンプルを透過する可能性もある）、その後検光子を通過して検出器に到達するようにする。ここでも、制御偏光子はビーム偏光子の前に位置決めされており、使用中、ビーム偏光子に対して回転されて、前記ビーム偏光子を通過する全ての波長の強度を実質的に均一に減衰させる。ここでも、本発明は、制御補償子を制御偏光子とビーム偏光子との間に位置決めし、その制御補償子を、スペクトルにおいて一部の波長を他の波長よりも選択的に減衰させるように適用できる。
【０００７】
次に、本発明は、電磁放射線の多色性ビーム源と、互いに対して回転可能である、一連の制御偏光子及びビーム偏光子とを備える、電磁放射線のビームの強度を波長に応じて制御するシステムを備える。使用中、ビーム偏光子は、そこから出射するビームの偏光状態を設定するようにされ、かつ制御偏光子は、前記ビーム偏光子に対して回転され、ビーム偏光子から出射するビームの強度を波長スペクトルにわたって実質的に均一に制御する。システムは、前記制御偏光子とビーム偏光子との間に、前記波長スペクトルにおいて一部の波長を他の波長よりも選択的に減衰させる働きをする補償子をさらに備え得る。前記システムは、検光子及び検出器をさらに備えて、使用中、前記ビーム偏光子から出射する偏光ビームが、サンプルと相互作用してから、前記検光子を通過して前記検出器に到達するように構成することができる。前記システムはエリプソメーター又はポラリメーターである。前記システムは、前記ビーム偏光子と前記検光子との間に少なくとも１つのシステム補償子をさらに備え得る（ビームが入射する表面に垂直な光学軸（ｏｐｔｉｃａｌ ａｘｉｓ）を有するべレーク（Ｂｅｒｅｋ）型制御補償子が使用される場合、この補償子の「回転」という用語は、この光学軸をこの補償子を通過するビームのローカスすなわち軌跡又はビーム経路又はビーム通路（ｌｏｃｕｓ）と非平行に位置決めするためにこの補償子を傾斜させることを意味し、そして、ビームが入射する表面の面内に光学軸を有する制御補償子が使用される場合、回転は、この表面に垂直な軸のまわりの実際の回転を意味すると解釈する。）。
【０００８】
スペクトル域にわたって電磁気のビームの強度を制御する方法において、
ａ）上述したような、電磁放射線のビームの強度を制御するシステムを用意するステップ；
ｂ）ビーム偏光子を用いてビームの偏光状態を設定し、かつそれに対して制御偏光子を回転させて強度を制御するステップ
を含むことに留意されたい。
【０００９】
前記方法は、前記制御偏光子とビーム偏光子との間に、前記スペクトルにおいて一部の波長の強度を他の波長よりも選択的に減衰させる働きをする補償子を用意するステップをさらに含み得る。
【００１０】
典型的な手順は、制御偏光子及びビーム偏光子を互いに回転させて、光源から得ることが可能な強度よりも弱い強度でサンプルに進むようにする。これは、例えばテスト用の高反射率のサンプル、及び検出器に非飽和信号を提供するように調整された制御偏光子を使用することで達成できる。反射率があまり高くないサンプルを調査する場合には、制御偏光子及びビーム偏光子を互いに対して回転させ、あまり反射率が高くないサンプルに対して光強度をより強くするようにできる。また、制御補償子は、これが設けられている場合には、サンプルに衝突するビームの強度対波長特性をさらに制御するように調整できる。
【００１１】
明確にするために、本発明は、電磁放射線のビームの強度を波長に応じて制御する手段を備えるエリプソメーター又はポラリメーターのシステムであって、
電磁放射線の多色性ビーム源；
一連の制御偏光子、制御補償子、及びビーム偏光子；
を備え、
前記制御偏光子及びビーム偏光子、ならびに前記制御補償子は互いに対して回転可能であり、
前記システムは、
検光子；及び
検出器；
をさらに備えていて、
使用中、前記源によってもたらされて前記ビーム偏光子から出射する偏光ビームがサンプルと相互作用してから、前記検光子を通過して前記検出器に到達するようにされ；
使用中、ビーム偏光子は、該ビーム偏光子から出射するビームの偏光状態を設定するようにされ、かつ、ビーム偏光子から出射するビームの強度を波長スペクトルにわたって実質的に均一に制御するために、制御偏光子及び制御補償子を前記ビーム偏光子に対して回転し得るようにされている。
【００１２】
前記エリプソメーター又はポラリメーターのシステムは、少なくとも１つのシステム補償子を前記ビーム偏光子と前記検光子との間にさらに備える。
【００１３】
本発明はまた、
ａ）上述したようなエリプソメーター又はポラリメーターのシステムを用意するステップと；
ｂ）ビーム偏光子を用いてビームの偏光状態を設定し、ビーム偏光子に対して制御偏光子及び／又は制御補償子を回転させて、前記ビームの強度を波長スペクトルにわたって制御するステップと
を含む、
電磁気によるビームの強度をスペクトル域にわたって制御する方法を含む。
【００１４】
本発明は、本明細書の詳細な説明を図面と併せて参照することにより、より理解できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、電磁気のビーム（Ｂ）のビーム源（ＬＳ）、制御偏光子（Ｐ２）、任意に設けられる補償子（Ｃ）、ビーム偏光子（Ｐ）、サンプル（ＳＡＭ）、検光子（Ａ）及び検出器（ＤＥＴ）を示す図である。図２は、ビーム源（ＬＳ）によってもたらされるビーム（Ｂ）の強度と比較した、ビーム（Ｂ’）の強度（Ｉ）に対する影響を任意の例証で示す図である。前記制御偏光子（Ｐ２）及びビーム偏光子（Ｐ）が整列すなわち両偏光子が、ビーム強度を低減せずに最大強度でビームを通過させるように、配列されている（ａｌｉｇｎｅｄ）ときの強度をベースライン強度（Ｉ）とし、及びビーム偏光子（Ｐ）に対して制御偏光子（Ｐ２）を回転させると波長スペクトルにわたって均一の効果を及ぼすことに留意されたい。制御補償子（Ｃ）を追加することによって、中間波長域の減衰を選択的に増大させ、より均一な強度スペクトルをもたらし得る。少なくとも１つのシステム補償子（ＳＣ）をこのシステムに組み込むことができることにも留意されたい（ビームが入射する表面に垂直な光学軸を有するべレーク（Ｂｅｒｅｋ）型制御補償子が使用される場合、この補償子の「回転」という用語は、光学軸をこの補償子を通過するビームのローカスすなわち軌跡又はビーム経路又はビーム通路と非平行に位置決めするために補償子を傾斜させることを意味し、また、ビームが入射する表面の面内に光学軸を有する制御補償子が使用される場合、回転は、この表面に垂直な軸の周りの実際の回転を意味することに留意されたい）。
【００１６】
最後に、制御偏光子又は補償子の回転を、任意にフィードバック回路（ＦＢ）における信号によって自動化できることを開示している。
【００１７】
本発明の主題を説明したが、教義に照らして本発明の多くの修正例、代替例、及び変形例が可能であることは明白である。それゆえ、本発明を、明確に記載したもの以外の形態で実施することもでき、その範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定されるべきであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】電磁気によるビーム（Ｂ）のビーム源（ＬＳ）、制御偏光子（Ｐ２）、任意の制御補償子（Ｃ）、ビーム偏光子（Ｐ）、サンプル（ＳＡＭ）、検光子（Ａ）及び検出器（ＤＥＴ）を備える、電磁放射線のビームの強度を制御するシステムを示す図である。
【図２】図１の源（ＬＳ）によってもたらされるビーム（Ｂ）の強度と比較した、ビーム（Ｂ’）の強度（Ｉ）に対する影響を任意の例証で示す図である。
【背景技術】
【０００１】
電磁放射線源は、出力強度対波長特性が一定でないことが知られている。さらに、電磁放射線源の検出器に入力される強度が高すぎると、それは飽和することが知られている。波長スペクトルにおける１つ以上の波長の強度が十分に高く、検出器を飽和させる場合の一手法は、全波長の強度を減衰させることである。ＮＤフィルタ（Ｎｅｕｔｒａｌ ｄｅｎｓｉｔｙ ｆｉｌｔｅｒ）によってこれを達成できる。しかしながら、ＮＤフィルタは、ＵＶ波長を通過させないので、この手法を使用することにより、最大強度の波長の強度を低減させると、検出器により検出可能である当該強度よりも低い他の波長の強度を低減させるという問題が生じ得る。また、ビームを、例えば表面上に酸化物を有するシリコン基板に反射させて、可視波長に対してＩＲ及びＵＶ波長の強度を高めるが、一般にこの手法ではボードすなわち波長領域(ｂｏａｒｄ）全体にわたって減衰は得られないことも知られている。全体的に強度を低減させるための別の手法は、開口サイズを縮小できる虹彩（ｉｒｉｓ）に電磁放射線のビームを通過させることであるが、ビーム断面の不均一性が、この手法を使用するときに不均一性をもたらし得る。これは、ビームへの虹彩の配置がばらつくためである。
【０００２】
エリプソメーター及びポラリメーターなどは、一般に、電磁放射線のビーム源と、ビーム偏光子と、ビーム検光子と、検出器とを含み、ビーム源からのビームが偏光子を通過して、サンプルに衝突し、検光子を通過して検出器に到達するように配置されていることも開示されている。ビーム偏光子は、サンプルとの相互作用によって変化する、前記ビームの偏光状態を設定し、また検光子は、偏光状態を選択して分析のために検出器に通過させる。
【０００３】
本発明は、非正反射性又は非鏡面反射性（ｎｏｎ−ｓｐｅｃｕｌａｒ）の偏光解消サンプルの調査・研究において制限を受けずに適用できることを見出したため、非正反射は「鏡様」でない反射を指し、偏光解消サンプルは、１．０から、二乗の和の平方根を引いたものであると定義され、次式で示される偏光解消パラメータ（ｄｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒ）によって特徴付けられることに留意されたい。
【数１】
ここで：
Ｎ＝Ｃｏｓ（２Ψ）；
Ｃ＝Ｓｉｎ（２Ψ）Ｃｏｓ（Δ）；及び
Ｓ＝Ｓｉｎ（２Ψ）Ｓｉｎ（Δ）
であり、
Ψ及びΔは、周知のエリプソメトリービームの直交成分の比の式：
【数２】
によって定義される。
【０００４】
本発明のシステムとして「交差偏光子」を含み、用語「交差偏光子」及び「エリプソメトリー」又は「エリプソメーター」を含む米国特許及び公開公報がある。例えば、
特許：
（特許文献１）；（特許文献２）；（特許文献３）；（特許文献４）；（特許文献５）；（特許文献６）；（特許文献７）；（特許文献８）；（特許文献９）；（特許文献１０）；（特許文献１１）；（特許文献１２）；（特許文献１３）；（特許文献１４）；
公開公報：
（特許文献１５）；（特許文献１６）；（特許文献１７）；（特許文献１８）；（特許文献１９）；（特許文献２０）；（特許文献２１）；（特許文献２２）；（特許文献２３）；（特許文献２４）；（特許文献２４）；（特許文献２５）；（特許文献２６）；（特許文献２７）；（特許文献２８）；（特許文献２０）；（特許文献２９）；（特許文献３０）；（特許文献２２）；（特許文献２４）；（特許文献２５）がある。
【特許文献１】米国特許第７，２３６，２２１号明細書
【特許文献２】米国特許第７，２２１，４２０号明細書
【特許文献３】米国特許第７，２１１，３０４号明細書
【特許文献４】米国特許第７，１６３，７２４号明細書
【特許文献５】米国特許第７，０８３，８３５号明細書
【特許文献６】米国特許第７，０６１，５６１号明細書
【特許文献７】米国特許第６，９３４，０２４号明細書
【特許文献８】米国特許第６，７９８，５１１号明細書
【特許文献９】米国特許第６，６９３，７１１号明細書
【特許文献１０】米国特許第６，１１２，１１４号明細書
【特許文献１１】米国特許第５，７８７，８９０号明細書
【特許文献１２】米国特許第５，３０３，７０９号明細書
【特許文献１３】米国特許第４，０９７，１１０号明細書
【特許文献１４】米国特許第７，１７０，５７４号明細書
【特許文献１５】米国特許出願公開第２００６／０２１５１５８号明細書
【特許文献１６】米国特許出願公開第２００６／０２０３１６４号明細書
【特許文献１７】米国特許出願公開第２００６／０１９３９７５号明細書
【特許文献１８】米国特許出願公開第２００５／０２８６００１号明細書
【特許文献１９】米国特許出願公開第２００５／０２７０４５９号明細書
【特許文献２０】米国特許出願公開第２００５／０２７０４５８号明細書
【特許文献２１】米国特許出願公開第２００５／００２４５６１号明細書
【特許文献２２】米国特許出願公開第２００４／０１８９９９２号明細書
【特許文献２３】米国特許出願公開第２００４／０１７９１５８号明細書
【特許文献２４】米国特許出願公開第２００３／０２２７６２３号明細書
【特許文献２５】米国特許出願公開第２００２／００９１３２３号明細書
【特許文献２６】米国特許出願公開第２００６／０１４１４６６号明細書
【特許文献２７】米国特許出願公開第２００６／０１１５６４０号明細書
【特許文献２８】米国特許出願公開第２００６／００９９１３５号明細書
【特許文献２９】米国特許出願公開第２００５／０１２８３９１号明細書
【特許文献３０】米国特許出願公開第２００４／０２０８３５０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の確認された従来技術は、存在するものの中で最も関連があり、その主要目的は、従来のエリプソメトリーを、例えば低正反射率を示す及び／又は偏光解消するサンプルに共通な様々なパラメータの測定に適用することであると考えられている（例：太陽電池）。しかしながら、従来技術に照らしても、システム及び方法を改良する必要があり、それによりエリプソメトリーを、例えば低正反射率を示す及び／又は偏光解消するサンプルのサンプル特性パラメータの究明によりよく適用可能とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明を、電磁放射線のビーム源、ビーム偏光子、検光子、検出器、及び、ビーム偏光子と検光子との間に任意に位置決めされた少なくとも１つのシステム補償子を含むエリプソメーター又はポラリメーターなどとの関連において開示する。本発明は、エリプソメーター又はポラリメーターのシステムに制御偏光子と、任意にではあるが、電磁放射線のビーム源とビーム偏光子との間に連続して配置された制御補償子とを追加し、電磁放射線の源からもたらされたビームが制御偏光子を通過し、そして任意にではあるが、設けられている場合には、制御補償子を通過し、さらにビーム偏光子を通過し、サンプルに衝突してそれと相互作用し（例：一般にサンプルから反射するが、サンプルを透過する可能性もある）、その後検光子を通過して検出器に到達するようにする。ここでも、制御偏光子はビーム偏光子の前に位置決めされており、使用中、ビーム偏光子に対して回転されて、前記ビーム偏光子を通過する全ての波長の強度を実質的に均一に減衰させる。ここでも、本発明は、制御補償子を制御偏光子とビーム偏光子との間に位置決めし、その制御補償子を、スペクトルにおいて一部の波長を他の波長よりも選択的に減衰させるように適用できる。
【０００７】
次に、本発明は、電磁放射線の多色性ビーム源と、互いに対して回転可能である、一連の制御偏光子及びビーム偏光子とを備える、電磁放射線のビームの強度を波長に応じて制御するシステムを備える。使用中、ビーム偏光子は、そこから出射するビームの偏光状態を設定するようにされ、かつ制御偏光子は、前記ビーム偏光子に対して回転され、ビーム偏光子から出射するビームの強度を波長スペクトルにわたって実質的に均一に制御する。システムは、前記制御偏光子とビーム偏光子との間に、前記波長スペクトルにおいて一部の波長を他の波長よりも選択的に減衰させる働きをする補償子をさらに備え得る。前記システムは、検光子及び検出器をさらに備えて、使用中、前記ビーム偏光子から出射する偏光ビームが、サンプルと相互作用してから、前記検光子を通過して前記検出器に到達するように構成することができる。前記システムはエリプソメーター又はポラリメーターである。前記システムは、前記ビーム偏光子と前記検光子との間に少なくとも１つのシステム補償子をさらに備え得る（ビームが入射する表面に垂直な光学軸（ｏｐｔｉｃａｌ ａｘｉｓ）を有するべレーク（Ｂｅｒｅｋ）型制御補償子が使用される場合、この補償子の「回転」という用語は、この光学軸をこの補償子を通過するビームのローカスすなわち軌跡又はビーム経路又はビーム通路（ｌｏｃｕｓ）と非平行に位置決めするためにこの補償子を傾斜させることを意味し、そして、ビームが入射する表面の面内に光学軸を有する制御補償子が使用される場合、回転は、この表面に垂直な軸のまわりの実際の回転を意味すると解釈する。）。
【０００８】
スペクトル域にわたって電磁気のビームの強度を制御する方法において、
ａ）上述したような、電磁放射線のビームの強度を制御するシステムを用意するステップ；
ｂ）ビーム偏光子を用いてビームの偏光状態を設定し、かつそれに対して制御偏光子を回転させて強度を制御するステップ
を含むことに留意されたい。
【０００９】
前記方法は、前記制御偏光子とビーム偏光子との間に、前記スペクトルにおいて一部の波長の強度を他の波長よりも選択的に減衰させる働きをする補償子を用意するステップをさらに含み得る。
【００１０】
典型的な手順は、制御偏光子及びビーム偏光子を互いに回転させて、光源から得ることが可能な強度よりも弱い強度でサンプルに進むようにする。これは、例えばテスト用の高反射率のサンプル、及び検出器に非飽和信号を提供するように調整された制御偏光子を使用することで達成できる。反射率があまり高くないサンプルを調査する場合には、制御偏光子及びビーム偏光子を互いに対して回転させ、あまり反射率が高くないサンプルに対して光強度をより強くするようにできる。また、制御補償子は、これが設けられている場合には、サンプルに衝突するビームの強度対波長特性をさらに制御するように調整できる。
【００１１】
明確にするために、本発明は、電磁放射線のビームの強度を波長に応じて制御する手段を備えるエリプソメーター又はポラリメーターのシステムであって、
電磁放射線の多色性ビーム源；
一連の制御偏光子、制御補償子、及びビーム偏光子；
を備え、
前記制御偏光子及びビーム偏光子、ならびに前記制御補償子は互いに対して回転可能であり、
前記システムは、
検光子；及び
検出器；
をさらに備えていて、
使用中、前記源によってもたらされて前記ビーム偏光子から出射する偏光ビームがサンプルと相互作用してから、前記検光子を通過して前記検出器に到達するようにされ；
使用中、ビーム偏光子は、該ビーム偏光子から出射するビームの偏光状態を設定するようにされ、かつ、ビーム偏光子から出射するビームの強度を波長スペクトルにわたって実質的に均一に制御するために、制御偏光子及び制御補償子を前記ビーム偏光子に対して回転し得るようにされている。
【００１２】
前記エリプソメーター又はポラリメーターのシステムは、少なくとも１つのシステム補償子を前記ビーム偏光子と前記検光子との間にさらに備える。
【００１３】
本発明はまた、
ａ）上述したようなエリプソメーター又はポラリメーターのシステムを用意するステップと；
ｂ）ビーム偏光子を用いてビームの偏光状態を設定し、ビーム偏光子に対して制御偏光子及び／又は制御補償子を回転させて、前記ビームの強度を波長スペクトルにわたって制御するステップと
を含む、
電磁気によるビームの強度をスペクトル域にわたって制御する方法を含む。
【００１４】
本発明は、本明細書の詳細な説明を図面と併せて参照することにより、より理解できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、電磁気のビーム（Ｂ）のビーム源（ＬＳ）、制御偏光子（Ｐ２）、任意に設けられる補償子（Ｃ）、ビーム偏光子（Ｐ）、サンプル（ＳＡＭ）、検光子（Ａ）及び検出器（ＤＥＴ）を示す図である。図２は、ビーム源（ＬＳ）によってもたらされるビーム（Ｂ）の強度と比較した、ビーム（Ｂ’）の強度（Ｉ）に対する影響を任意の例証で示す図である。前記制御偏光子（Ｐ２）及びビーム偏光子（Ｐ）が整列すなわち両偏光子が、ビーム強度を低減せずに最大強度でビームを通過させるように、配列されている（ａｌｉｇｎｅｄ）ときの強度をベースライン強度（Ｉ）とし、及びビーム偏光子（Ｐ）に対して制御偏光子（Ｐ２）を回転させると波長スペクトルにわたって均一の効果を及ぼすことに留意されたい。制御補償子（Ｃ）を追加することによって、中間波長域の減衰を選択的に増大させ、より均一な強度スペクトルをもたらし得る。少なくとも１つのシステム補償子（ＳＣ）をこのシステムに組み込むことができることにも留意されたい（ビームが入射する表面に垂直な光学軸を有するべレーク（Ｂｅｒｅｋ）型制御補償子が使用される場合、この補償子の「回転」という用語は、光学軸をこの補償子を通過するビームのローカスすなわち軌跡又はビーム経路又はビーム通路と非平行に位置決めするために補償子を傾斜させることを意味し、また、ビームが入射する表面の面内に光学軸を有する制御補償子が使用される場合、回転は、この表面に垂直な軸の周りの実際の回転を意味することに留意されたい）。
【００１６】
最後に、制御偏光子又は補償子の回転を、任意にフィードバック回路（ＦＢ）における信号によって自動化できることを開示している。
【００１７】
本発明の主題を説明したが、教義に照らして本発明の多くの修正例、代替例、及び変形例が可能であることは明白である。それゆえ、本発明を、明確に記載したもの以外の形態で実施することもでき、その範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定されるべきであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】電磁気によるビーム（Ｂ）のビーム源（ＬＳ）、制御偏光子（Ｐ２）、任意の制御補償子（Ｃ）、ビーム偏光子（Ｐ）、サンプル（ＳＡＭ）、検光子（Ａ）及び検出器（ＤＥＴ）を備える、電磁放射線のビームの強度を制御するシステムを示す図である。
【図２】図１の源（ＬＳ）によってもたらされるビーム（Ｂ）の強度と比較した、ビーム（Ｂ’）の強度（Ｉ）に対する影響を任意の例証で示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁放射線のビームの強度を波長に応じて制御するシステムであって、電磁放射線の多色性ビーム源（ＬＳ）と、一連の制御偏光子（Ｐ２）及びビーム偏光子（Ｐ）とを含み、前記制御偏光子（Ｐ２）及びビーム偏光子（Ｐ）は互いに対して回転可能であって、使用中、前記ビーム偏光子（Ｐ）は、該ビーム偏光子から出射するビームの偏光状態を設定するようにされ、及び前記制御偏光子（Ｐ２）は、前記ビーム偏光子（Ｐ）に対して回転され、前記ビーム偏光子（Ｐ）から出射する前記ビームの強度を波長スペクトルにわたって実質的に均一に制御する、システム。
【請求項２】
さらに、前記制御偏光子（Ｐ２）と前記ビーム偏光子（Ｐ）との間に、前記波長スペクトルにおいて一部の波長を他の波長よりも選択的に減衰させる働きをする補償子（Ｃ）を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
さらに、検光子（Ａ）及び検出器（ＤＥＴ）を含んでいて、使用中、前記ビーム偏光子（Ｐ）から出射する偏光ビームがサンプル（ＳＡＭ）と相互作用してから、前記検光子（Ａ）を通過して前記検出器（ＤＥＴ）に到達するように構成してあり、かつ前記システムがエリプソメーター又はポラリメーターである、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
さらに、前記ビーム偏光子（Ｐ）と前記検光子（Ａ）との間にシステム補償子（ＳＣ）を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
電磁気のビームの強度をスペクトル域にわたって制御する方法であって、
ａ）電磁放射線のビームの強度を波長に応じて制御するシステムであって、電磁放射線の多色性ビーム源（ＬＳ）と、一連の制御偏光子（Ｐ２）及びビーム偏光子（Ｐ）とを含み、２つの前記偏光子は互いに対して回転可能であって、使用中、前記ビーム偏光子（Ｐ）は、該ビーム偏光子から出射するビームの偏光状態を設定するようにされ、及び前記制御偏光子（Ｐ２）は、前記ビーム偏光子（Ｐ）に対して回転され、前記ビーム偏光子（Ｐ）から出射する前記ビームの強度を波長スペクトルにわたって実質的に均一に制御するようにするシステムを用意するステップと、
ｂ）前記ビーム偏光子（Ｐ）によってビームの偏光状態を設定し、かつ該ビーム偏光子に対して前記制御偏光子（Ｐ２）を回転させて、前記ビームの強度を前記波長スペクトルにわたって実質的に均一に制御するステップと
を含む、方法。
【請求項６】
さらに、前記制御偏光子（Ｐ２）とビーム偏光子（Ｐ）との間に、前記スペクトルにおいて一部の波長の強度を他の波長の強度よりも選択的に減衰させる働きをする補償子（Ｃ）を設けるステップを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記制御偏光子（Ｐ２）の回転を自動化する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記制御偏光子（Ｐ２）の回転をフィードバック回路によって自動化する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記補償子（Ｃ）の回転を自動化する、請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
前記補償子（Ｃ）の回転をフィードバック回路によって自動化する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
電磁放射線のビームの強度を波長に応じて制御する手段を備えるエリプソメーター又はポラリメーターのシステムであって、
電磁放射線の多色性ビーム源（ＬＳ）と；
一連の制御偏光子（Ｐ２）、任意の制御補償子（Ｃ）、及びビーム偏光子（Ｐ）と；
を含み、
前記制御偏光子（Ｐ２）及びビーム偏光子（Ｐ）ならびに前記任意の制御補償子（Ｃ）は互いに対して回転可能であり、
前記システムは、さらに、
検光子（Ａ）；及び
検出器（ＤＥＴ）；
を備え、
使用中、前記源（ＬＳ）によってもたらされて前記ビーム偏光子（Ｐ）から出射する偏光ビームが、サンプル（ＳＡＭ）と相互作用してから、前記検光子（Ａ）を通過して前記検出器（ＤＥＴ）に到達し；
使用中、前記ビーム偏光子（Ｐ）は、該ビーム偏光子から出射するビームの偏光状態を設定するようにされ、及び前記制御偏光子（Ｐ２）及び制御補償子を前記ビーム偏光子（Ｐ）に対して回転させて、前記ビーム偏光子（Ｐ）から出射する前記ビームの強度を波長スペクトルにわたって実質的に均一に制御できるように構成してある、エリプソメーター又はポラリメーターのシステム。
【請求項１２】
さらに、前記ビーム偏光子（Ｐ）と前記検光子（Ａ）との間に少なくとも１つのシステム補償子（ＳＣ）を備える、請求項１１に記載のエリプソメーター又はポラリメーターのシステム。
【請求項１３】
電磁気のビームの強度をスペクトル域にわたって制御する方法であって、
ａ）電磁放射線のビームの強度を波長に応じて制御する手段を備えるエリプソメーター又はポラリメーターのシステムを用意するステップであって、前記手段が、
電磁放射線の多色性ビーム源（ＬＳ）と；
一連の制御偏光子（Ｐ２）、任意の制御補償子（Ｃ）、及びビーム偏光子（Ｐ）と
を備え、
前記制御偏光子（Ｐ２）及びビーム偏光子（Ｐ）ならびに前記任意の制御補償子（Ｃ）は全て互いに対して回転可能であり、
前記システムが、さらに、
検光子（Ａ）；及び
検出器（ＤＥＴ）；
を備え、
使用中、前記源（ＬＳ）によってもたらされて前記ビーム偏光子（Ｐ）から出射する偏光ビームが、サンプル（ＳＡＭ）と相互作用してから、前記検光子（Ａ）を通過して前記検出器（ＤＥＴ）に到達し；
使用中、前記ビーム偏光子（Ｐ）が、該ビーム偏光子から出射するビームの偏光状態を設定し、前記制御偏光子（Ｐ２）及び制御補償子を前記ビーム偏光子（Ｐ）に対して回転させて、前記ビーム偏光子（Ｐ）から出射するビームの強度を波長スペクトルにわたって実質的に均一に制御できるようにする、当該ステップと；
ｂ）前記ビーム偏光子（Ｐ）によってビームの偏光状態を設定し、該ビーム偏光子に対して前記制御偏光子（Ｐ２）及び制御補償子（Ｃ）の双方又はいずれか一方を回転させ、前記ビームの強度を波長スペクトルにわたって制御するステップと
を含む方法。
【請求項１】
電磁放射線のビームの強度を波長に応じて制御するシステムであって、電磁放射線の多色性ビーム源（ＬＳ）と、一連の制御偏光子（Ｐ２）及びビーム偏光子（Ｐ）とを含み、前記制御偏光子（Ｐ２）及びビーム偏光子（Ｐ）は互いに対して回転可能であって、使用中、前記ビーム偏光子（Ｐ）は、該ビーム偏光子から出射するビームの偏光状態を設定するようにされ、及び前記制御偏光子（Ｐ２）は、前記ビーム偏光子（Ｐ）に対して回転され、前記ビーム偏光子（Ｐ）から出射する前記ビームの強度を波長スペクトルにわたって実質的に均一に制御する、システム。
【請求項２】
さらに、前記制御偏光子（Ｐ２）と前記ビーム偏光子（Ｐ）との間に、前記波長スペクトルにおいて一部の波長を他の波長よりも選択的に減衰させる働きをする補償子（Ｃ）を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
さらに、検光子（Ａ）及び検出器（ＤＥＴ）を含んでいて、使用中、前記ビーム偏光子（Ｐ）から出射する偏光ビームがサンプル（ＳＡＭ）と相互作用してから、前記検光子（Ａ）を通過して前記検出器（ＤＥＴ）に到達するように構成してあり、かつ前記システムがエリプソメーター又はポラリメーターである、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
さらに、前記ビーム偏光子（Ｐ）と前記検光子（Ａ）との間にシステム補償子（ＳＣ）を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
電磁気のビームの強度をスペクトル域にわたって制御する方法であって、
ａ）電磁放射線のビームの強度を波長に応じて制御するシステムであって、電磁放射線の多色性ビーム源（ＬＳ）と、一連の制御偏光子（Ｐ２）及びビーム偏光子（Ｐ）とを含み、２つの前記偏光子は互いに対して回転可能であって、使用中、前記ビーム偏光子（Ｐ）は、該ビーム偏光子から出射するビームの偏光状態を設定するようにされ、及び前記制御偏光子（Ｐ２）は、前記ビーム偏光子（Ｐ）に対して回転され、前記ビーム偏光子（Ｐ）から出射する前記ビームの強度を波長スペクトルにわたって実質的に均一に制御するようにするシステムを用意するステップと、
ｂ）前記ビーム偏光子（Ｐ）によってビームの偏光状態を設定し、かつ該ビーム偏光子に対して前記制御偏光子（Ｐ２）を回転させて、前記ビームの強度を前記波長スペクトルにわたって実質的に均一に制御するステップと
を含む、方法。
【請求項６】
さらに、前記制御偏光子（Ｐ２）とビーム偏光子（Ｐ）との間に、前記スペクトルにおいて一部の波長の強度を他の波長の強度よりも選択的に減衰させる働きをする補償子（Ｃ）を設けるステップを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記制御偏光子（Ｐ２）の回転を自動化する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記制御偏光子（Ｐ２）の回転をフィードバック回路によって自動化する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記補償子（Ｃ）の回転を自動化する、請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
前記補償子（Ｃ）の回転をフィードバック回路によって自動化する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
電磁放射線のビームの強度を波長に応じて制御する手段を備えるエリプソメーター又はポラリメーターのシステムであって、
電磁放射線の多色性ビーム源（ＬＳ）と；
一連の制御偏光子（Ｐ２）、任意の制御補償子（Ｃ）、及びビーム偏光子（Ｐ）と；
を含み、
前記制御偏光子（Ｐ２）及びビーム偏光子（Ｐ）ならびに前記任意の制御補償子（Ｃ）は互いに対して回転可能であり、
前記システムは、さらに、
検光子（Ａ）；及び
検出器（ＤＥＴ）；
を備え、
使用中、前記源（ＬＳ）によってもたらされて前記ビーム偏光子（Ｐ）から出射する偏光ビームが、サンプル（ＳＡＭ）と相互作用してから、前記検光子（Ａ）を通過して前記検出器（ＤＥＴ）に到達し；
使用中、前記ビーム偏光子（Ｐ）は、該ビーム偏光子から出射するビームの偏光状態を設定するようにされ、及び前記制御偏光子（Ｐ２）及び制御補償子を前記ビーム偏光子（Ｐ）に対して回転させて、前記ビーム偏光子（Ｐ）から出射する前記ビームの強度を波長スペクトルにわたって実質的に均一に制御できるように構成してある、エリプソメーター又はポラリメーターのシステム。
【請求項１２】
さらに、前記ビーム偏光子（Ｐ）と前記検光子（Ａ）との間に少なくとも１つのシステム補償子（ＳＣ）を備える、請求項１１に記載のエリプソメーター又はポラリメーターのシステム。
【請求項１３】
電磁気のビームの強度をスペクトル域にわたって制御する方法であって、
ａ）電磁放射線のビームの強度を波長に応じて制御する手段を備えるエリプソメーター又はポラリメーターのシステムを用意するステップであって、前記手段が、
電磁放射線の多色性ビーム源（ＬＳ）と；
一連の制御偏光子（Ｐ２）、任意の制御補償子（Ｃ）、及びビーム偏光子（Ｐ）と
を備え、
前記制御偏光子（Ｐ２）及びビーム偏光子（Ｐ）ならびに前記任意の制御補償子（Ｃ）は全て互いに対して回転可能であり、
前記システムが、さらに、
検光子（Ａ）；及び
検出器（ＤＥＴ）；
を備え、
使用中、前記源（ＬＳ）によってもたらされて前記ビーム偏光子（Ｐ）から出射する偏光ビームが、サンプル（ＳＡＭ）と相互作用してから、前記検光子（Ａ）を通過して前記検出器（ＤＥＴ）に到達し；
使用中、前記ビーム偏光子（Ｐ）が、該ビーム偏光子から出射するビームの偏光状態を設定し、前記制御偏光子（Ｐ２）及び制御補償子を前記ビーム偏光子（Ｐ）に対して回転させて、前記ビーム偏光子（Ｐ）から出射するビームの強度を波長スペクトルにわたって実質的に均一に制御できるようにする、当該ステップと；
ｂ）前記ビーム偏光子（Ｐ）によってビームの偏光状態を設定し、該ビーム偏光子に対して前記制御偏光子（Ｐ２）及び制御補償子（Ｃ）の双方又はいずれか一方を回転させ、前記ビームの強度を波長スペクトルにわたって制御するステップと
を含む方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公表番号】特表２０１０−５２２３２７（Ｐ２０１０−５２２３２７Ａ）
【公表日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５５４５３７（Ｐ２００９−５５４５３７）
【出願日】平成２０年３月１４日（２００８．３．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／００３３９６
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１１５４１７
【国際公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【出願人】（５０８２９３７３７）ジェイ・エイ・ウーラム・カンパニー・インコーポレイテッド (6)
【氏名又は名称原語表記】Ｊ．Ａ．ＷＯＯＬＬＡＭ ＣＯ．，ＩＮＣ．
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１４日（２００８．３．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／００３３９６
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１１５４１７
【国際公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【出願人】（５０８２９３７３７）ジェイ・エイ・ウーラム・カンパニー・インコーポレイテッド (6)
【氏名又は名称原語表記】Ｊ．Ａ．ＷＯＯＬＬＡＭ ＣＯ．，ＩＮＣ．
【Ｆターム（参考）】
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