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公開番号2025170377
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-18
出願番号2025141554,2023546238
出願日2025-08-27,2021-12-27
発明の名称サンプル検査システム、及び、サンプル検査の方法
出願人ジェイ・エイ・ウーラム・カンパニー・インコーポレイテッド,J.A.WOOLLAM CO.,INC.
代理人個人
主分類G01N 21/21 20060101AFI20251111BHJP(測定;試験)
要約【課題】サンプル検査システムにおける波長変換器の適用。
【解決手段】サンプル検査システムのステージの前に配置され、電磁放射の光源によって提供される波長を、サンプルを検査するために用いられる異なる波長に変換する、及び/又は、サンプル検査システムのステージの後に適用され、検出器が検出できる異なる波長に変換する1又は複数の波長変換器を含むエリプソメータ、偏光計、反射率計及び分光光度計システム。例えばIR及びTHZシステムの範囲を可視領域に拡張できる。
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項１】
ａ）電磁放射線を用いてサンプルを検査するのに用いるための、
エリプソメータ；
偏光計；
反射率計；及び
分光光度計；
からなる群から選択されるサンプル検査システムを提供するステップであって、
前記サンプル検査システムは、
電磁放射線の光源（ＬＳ）；
サンプルを支持するためのステージ（ＳＴＧ）；及び
検出器（ＰＡ）；
を備え、
前記サンプル検査システムの光源（ＬＳ）は、前記検出器（ＰＡ）が検出できるよりも長い又は短い波長領域の電磁放射線を提供し、
前記サンプル検査システムは、前記検出器（ＰＡ）の前に、前記検出器（ＰＡ）が検出できる領域外の波長の電磁放射線を受け入れ、前記検出器（ＰＡ）が検出することができる波長の出力電磁放射線を前記検出器（ＰＡ）に提供する、少なくとも１つの波長変換器（ＷＭ）が存在することによって特徴づけられる
ステップと、
ｂ）前記ステージ（ＳＴＧ）上に検査されるべきサンプル（ＭＳ）を配置するステップと、
ｃ）前記光源（ＬＳ）に、前記検出器（ＰＡ）が検出できない波長を含む電磁放射線を提供させて、前記サンプル（ＭＳ）に向けてそのビームを方向付けるステップと、
ｄ）前記波長変換器（ＷＭ）に、前記光源（ＬＳ）によって提供された電磁放射線波長を受信させて、それらを前記検出器（ＰＡ）が検出できる波長に変換させ、それによって前記検出器（ＰＡ）が出力データを提供するステップと；
ｆ）前記出力データを分析して、サンプル特性を決定するステップと
を備える、サンプル検査の方法。
続きを表示（約 2,300 文字）【請求項２】
前記サンプル検査システムは、異なる波長を空間的に分離する分散光学系（ＤＯ）をさらに備え、
前記波長変換器（ＷＭ）が、前記光源（ＬＳ）、及び、前記検出器（ＰＡ）の間に配置される
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１つの前記波長変換器（ＷＭ）が、前記光源（ＬＳ）と前記ステージ（ＳＴＧ）との間に配置される
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
少なくとも１つの前記波長変換器（ＷＭ）が、前記ステージ（ＳＴＧ）と前記分散光学系（ＤＯ）との間に配置される
請求項２に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１つの前記波長変換器（ＷＭ）が、前記分散光学系（ＤＯ）と前記検出器（ＰＡ）との間に配置される
請求項２に記載の方法。
【請求項６】
電磁放射線を用いてサンプルを検査するのに用いるための、
エリプソメータ；
偏光計；
反射率計；及び
分光光度計；
からなる群から選択されるサンプル検査システムであって、
前記サンプル検査システムは、
電磁放射線の光源（ＬＳ）；
サンプルを支持するためのステージ（ＳＴＧ）；及び
検出器（ＰＡ）；
を備え、
前記サンプル検査システムの光源（ＬＳ）は、赤外及びテラヘルツ領域における長波長の電磁放射線を提供し、及び、前記検出器（ＰＡ）は、赤外及びテラヘルツ波長を検出できず、
前記サンプル検査システムは、偏光状態発生器（ＰＳＧ）及び偏光状態解析器（ＰＳＡ）を、それぞれ、前記ステージ（ＳＴＧ）の前後に備え、
前記サンプル検査システムは、さらに、前記検出器（ＰＡ）の前に、前記検出器（ＰＡ）が検出できる領域外の波長の電磁放射線を受け入れ、前記検出器（ＰＡ）が検出できる波長の出力電磁放射線を前記検出器（ＰＡ）に提供する、少なくとも２つの波長変換器（ＷＭ）を、電磁放射線の前記光源（ＬＳ）と前記検出器（ＰＡ）との間に備えることによって特徴づけられる
サンプル検査システム。
【請求項７】
電磁放射線を用いてサンプルを検査するのに用いるための、
エリプソメータ；
偏光計；
反射率計；及び
分光光度計；
からなる群から選択されるサンプル検査システムであって、
前記サンプル検査システムは、
電磁放射線の光源（ＬＳ）；
サンプルを支持するためのステージ（ＳＴＧ）；及び
検出器（ＰＡ）；
を備え、
前記サンプル検査システムの光源（ＬＳ）は、前記検出器（ＰＡ）が検出できるよりも長い又は短い波長領域の電磁放射線を提供し、
前記サンプル検査システムは、偏光状態発生器（ＰＳＧ）及び偏光状態解析器（ＰＳＡ）を、それぞれ、前記ステージ（ＳＴＧ）の前後に備え、
前記サンプル検査システムは、さらに、前記検出器（ＰＡ）の前に、前記検出器（ＰＡ）が検出できる領域外の波長の電磁放射線を受け入れ、前記検出器（ＰＡ）が検出できる波長の出力電磁放射線を前記検出器（ＰＡ）に提供する、少なくとも２つの波長変換器（ＷＭ）を、電磁放射線の前記光源（ＬＳ）と前記検出器（ＰＡ）との間に備えることによって特徴づけられる
サンプル検査システム。
【請求項８】
前記サンプル検査システムが、少なくとも２つの波長変換器（ＷＭ）を、電磁放射線の前記光源（ＬＳ）と前記検出器（ＰＡ）との間に備える
請求項２に記載の方法。
【請求項９】
ａ）電磁放射線を用いてサンプルを検査するのに用いるための、
エリプソメータ；
偏光計；
反射率計；及び
分光光度計；
からなる群から選択されるサンプル検査システムを提供するステップであって、
前記サンプル検査システムは、
電磁放射線の光源（ＬＳ）；
サンプルを支持するためのステージ（ＳＴＧ）；及び
検出器（ＰＡ）；
を備え、
前記サンプル検査システムの光源（ＬＳ）は、前記検出器（ＰＡ）が検出できるよりも長い又は短い波長領域の電磁放射線を提供し、
前記サンプル検査システムは、前記ステージ（ＳＴＧ）の前に、１つの波長変換器（ＷＭ）が存在することによって特徴づけられる
ステップと、
ｂ）前記ステージ（ＳＴＧ）上に検査されるべきサンプル（ＭＳ）を配置するステップと、
ｃ）前記光源（ＬＳ）に、電磁放射線を提供させて、前記サンプル（ＭＳ）に向けてそのビームを方向付けるステップと、
ｄ）前記波長変換器（ＷＭ）に、前記光源（ＬＳ）によって提供される第１領域の電磁放射線波長を受信させて、変換された領域の波長を出力させるステップと；
ｅ）前記検出器（ＰＡ）に、前記サンプル（ＭＳ）と相互作用した後に変換された電磁放射線波長を検出させて、出力データを生成するステップと；
ｆ）前記出力データを分析して、サンプル特性を決定するステップと
を備える、サンプル検査の方法。
【請求項１０】
前記ステージ（ＳＴＧ）と前記検出器（ＰＡ）との間に、第２の波長変換器（ＷＭ）を配置し、前記検出器（ＰＡ）が検出できる領域内に前記サンプル（ＭＳ）からの波長を配置する
請求項９に記載の方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０２１年１月２９日に出願された仮出願６３／１４３，１８７及び２０２
１年８月１７日に出願された６３／２５９，８３０の利益を主張する。
続きを表示（約 3,000 文字）【０００２】
波長を変換する１つ又は複数の波長変換器を含むエリプソメータ、偏光計、反射率計、
及び分光光度計システムは、サンプルの検査に使用するための異なる波長を電磁放射源に
よって提供し、及び/又はその検出器が検出することができる。
【背景技術】
【０００３】
サンプルを検査するための電磁放射の使用は周知である。例えば、反射率計、分光光度
計、エリプソメータ、偏光計システム、 (反射及び/又は透過において)サンプルと相互作
用するように電磁放射のビームを方向付けして、次いで、ビームが検出器に入射する。
前記相互作用の結果として、(反射率計及び分光光度計システムにおける)強度及び(エリ
プソメータ及び偏光計システムにおける)偏光状態における検出された変化は、サンプル
の特性に対する洞察を提供する。吸収定数、エリプソメトリックプサイ及びデルタなど
の特性は、典型的にはサンプルの数学的モデルに蓄積されたデータの数学的回帰を実行す
ることによって評価される。
【０００４】
所望の波長を含む電磁放射源を提供し、そのビームをサンプルと相互作用するように方
向付けさせ、次いで検出器に入射させることが従来の実務であった。しかしながら、提供
される波長が例えば、赤外線（ＩＲ）又はテラヘルツ（ＴＨＺ）範囲で検出される場合、
それらは、特殊な検出器システム（例えば、ゴーレイセル又はボロメータなど）を必要と
する。ＩＲ波長及びＴＨＺ波長の検出器は、例えば、可視領域波長を検出するのに適した
固体検出器よりもはるかに利用が困難である。本発明はこれを認識し、例えば、ＩＲ又は
ＴＨＺ波長を受信し、例えば、ＩＲ及びＴＨＺ波長から導出される可視領域波長を提供す
る波長変換器を提供する。さらに、ＩＲ又はＴＨＺ波長を提供するシステムを使用する検
査者が、例えば可視波長を含むように検査を容易に拡張することを望む可能性がある。そ
のような場合、波長変換器をサンプルの前に適用することができる。近赤外範囲の波長を
近可視波長に変換する、現在利用可能な波長変換器の例は、デンマークの会社ＮＬＩＲに
よって製造される。したがって、データシートは情報開示の中で提供される。
【０００５】
本発明は、特許性のため、エリプソメータ、偏光計、反射率計、及び分光光度計システ
ムにおける波長変換器の使用に焦点を当てているが、電磁放射源及びその検出器などの、
付随的な問題のトピックも有する。アップコンバージョンに関しては、波長変換器が、明
らかに、半導体における表面状態の特性を利用することによる。最近のプレスリリースで
、ＵＣＬＡのコンピューター・アンド・エレクトリック・エンジニアリング部のＮｏｎａ
Ｊａｒｒａｈｉは入ってくる光に当たったとき、半導体格子中の電子が、格子中で飛び
回ることを可能にするエネルギーの増加を受けると報告した。電場は、さらにエネルギー
をブートする。電子が光子放出を介してエネルギーを失うとき、電子は異なる波長になる
。
【０００６】
引き続き、サンプル表面へのビームの複数の入射角を有し、可能な限り多くの波長を用
いて、サンプルを検査することが常に有益である。本明細書では（波長変換器との使用に
適合すると決定されたもの以外）好ましい光源は特定されていないが、スーパーコンティ
ニュームレーザと呼ばれる電磁放射のビーム光源を使用することによって、後の点に対処
することができる。スーパーコンティニューム光源の詳細は、ＶａｎＤｅｒｓｌｉｃｅ
の特許１１／０３５，７２９を参照されたい。スーパーコンティニュームレーザスペクト
ルの形成は多くの複雑な非線形効果の結果であるが、そのようなことは、スーパーコンテ
ィニュームがどのように生成されるかに依存せず、反射率計、分光光度計、エリプソメー
タ、又は偏光計などに適用することができる本発明に関しては、関心を払う必要はない。
再度、本発明は、このようなサンプル検査システムにおける波長変換器の使用に関する。
【０００７】
エリプソメータ、偏光計、反射率計、及び分光光度計システムにおける波長変換器の適
用のための特許を検索しても、何も出てきていない。しかしながら、密接に関連する分野
における本発明者らによる以前の特許において、特許が見出され、公知であり、したがっ
て、本明細書に開示された。例えば、Ｋｎｉｇｈｔらによる特許文献１、Ｃｌｏｗｅｓら
による特許文献２、Ｃｌｏｗｅｓらによる特許文献３、Ｌｉｐｈａｒｄｔらによる特許文
献４、及び、ＬｅＶａｎによる特許文献５が開示されている。コンピュータ検索において
同定されたさらなる特許文献は、（ＳｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍＬａｓｅｒａｎｄ
Ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｅｒ）の検索で、５つの特許（特許文献６～１０参照。）及び６
つの公開公報（特許文献１１～１６参照。）、並びに、（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍ
＆ＬａｓｅｒａｎｄＥｌｌｉｐｓｏｍｅｔｅｒａｎｄＳｐｅｃｋｌｅ）の検索
で、４つの公開公報（特許文献１７～２０参照。）だけである。また、Ｓｐｅｃｋｌｅ
Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎに関する公知の特許及び公開公報は、Ｊａｃｏｂらの特許文献２１、
Ｌａｐｃｈｕｋらの特許文献２２、Ｍｏｕｓｓａによる特許文献２３、Ｌｉｚｏｔｔｅら
による特許文献２４，及び、Ｃｕｒｔｉｓによる特許文献２５である。
【０００８】
さらに、親出願１４／７５７，２８０の手続において、審査官は、Ｈｉｌｆｉｋｅｒら
の特許文献２６、Ｈｅｒｚｉｎｇｅｒの特許文献２７、Ｐａｎｄｅｖの特許文献２８、Ｏ
ｓｔｅｒｍｅｙｅｒの特許文献２９、Ｊｏｈｓの特許文献３０、Ｍｏｒｉｖａらの特許文
献３１、Ｇｒｅｊｅｄａの特許文献３２、Ｙａｍａｇｕｃｈｉらの特許文献３３を特定し
た。
【０００９】
また、３つの波長範囲を生成するために３つの横方向に積み重ねられたサブグレーティ
ングを有する特別なグレーティングを開示している論文が知られている（非特許文献１参
照）。
【００１０】
波長変換器は、サンプル検査システムのステージの後に適用され、その光源によって提
供される波長を、サンプルとの相互作用後に検出器が検出できる波長に変更することがで
きることを理解されたい。また、波長変換器は、サンプル検査で使用される波長をシフト
させるために、サンプル検査システムのステージの前に配置され得ることも理解されたい
。後の効果を使用して、例えばＩＲ及びＴＨＺシステムの範囲を可視領域に拡張できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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