JP2003506741A - Scanning interferometer near-field confocal microscope - Google Patents

Scanning interferometer near-field confocal microscope

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JP2003506741A
JP2003506741A JP2001514618A JP2001514618A JP2003506741A JP 2003506741 A JP2003506741 A JP 2003506741A JP 2001514618 A JP2001514618 A JP 2001514618A JP 2001514618 A JP2001514618 A JP 2001514618A JP 2003506741 A JP2003506741 A JP 2003506741A
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アレン ヒル、ヘンリー
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ゼテティック・インスティチュート
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Abstract

(57)【要約】 近視野干渉計光学顕微鏡システムは以下により構成されている：入力ビームを測定ビームと基準ビームとに分割するために位置決めされたビームスプリッタ、測定ビームを受けるために位置決めされたマスク、光学エネルギーに反応する素子を有する検出器、および光学部品からなる。前記マスクは入力ビームの波長より小さい寸法の、少なくとも１つの開口からなり、該マスクの開口は、近視野プローブビームを規定するために試料に少なくとも測定ビームの一部を結合させるように構成されている。該試料は近視野信号ビームを規定するために近視野プローブビームと相互作用する。該光学部品は基準ビームの少なくとも一部を導き、近視野信号ビームの少なくとも一部を検出素子で干渉させるために位置決めされる。 (57) [Summary] The near-field interferometer optical microscope system is composed of: a beam splitter positioned to split an input beam into a measurement beam and a reference beam, and positioned to receive a measurement beam. It consists of a mask, a detector having elements that respond to optical energy, and optical components. The mask comprises at least one aperture dimensioned to be smaller than the wavelength of the input beam, the aperture of the mask configured to couple at least a portion of the measurement beam to the sample to define a near-field probe beam. I have. The sample interacts with a near-field probe beam to define a near-field signal beam. The optics are positioned to direct at least a portion of the reference beam and cause at least a portion of the near-field signal beam to interfere with the detection element.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】 背景 近視野および共焦点走査顕微鏡を含む走査顕微鏡技術は、従来、時として走査
プローブとして知られる単一の空間的に局在化された検出または励起素子を利用
する〔例えば「Near-field Optics: Theory, Instrumentation, and Applicatio
ns」M. A. Paesler and P. J. Moyer (Wiley-New York) (1996) ；「Confocal L
aser Scanning Microscopy」C. Sheppard, BIOS (Scientific-Oxford and Sprin
ger-New York） (1997) を参照のこと〕。近視野走査プローブは標準的に、試料
に対し極く近位に位置づけされた亜波長（sub-wavelength）の開口である；この
ようにして、物体−平面内の亜波長の空間的分解能が得られる。亜波長開口は、
近視野顕微鏡の利用分野において使用される光ビームの自由空間光波長よりも小
さな開口である。空間的に拡張された画像、例えば２次元画像は、ラスターパタ
ーン内で走査プローブを駆動することによって獲得される。BACKGROUND Scanning microscopy techniques, including near-field and confocal scanning microscopy, traditionally utilize a single spatially localized detection or excitation element, sometimes known as a scanning probe [eg, "Near- field Optics: Theory, Instrumentation, and Applicatio
ns ”MA Paesler and PJ Moyer (Wiley-New York) (1996);“ Confocal L
aser Scanning Microscopy '' C. Sheppard, BIOS (Scientific-Oxford and Sprin
ger-New York) (1997)]. A near-field scanning probe is typically a sub-wavelength aperture positioned very proximal to the sample; thus, a spatial resolution of the sub-wavelength in the object-plane is obtained. To be Subwavelength aperture is
An aperture that is smaller than the free space light wavelength of the light beam used in near field microscopy applications. A spatially extended image, for example a two-dimensional image, is acquired by driving the scanning probe within the raster pattern.

【０００２】 発明の概要 本発明は、近視野顕微鏡に干渉計技術を組み込ませるシステムおよび方法に焦
点をあてたものである。システムの近視野という側面は、高い空間分解能を提供
し、干渉計技術は、信号対雑音比を増強させる。その上、該システムおよび方法
は、信号対雑音比をより一層増強させるため、共焦点顕微鏡技術をさらに内蔵す
ることができる。該システムおよび方法は、反射または透過モードで作動するこ
とができ、未知の試料の表面特性を調査するため、マイクロリソグラフィマスク
またはレチクルといったような試料を検査するため、そして光学記憶媒体から情
報を読取りかつ／またはそこへ情報を書込むために使用することができる。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention focuses on systems and methods for incorporating interferometric technology into near-field microscopes. The near field aspect of the system provides high spatial resolution and interferometer technology enhances the signal to noise ratio. Moreover, the system and method can further incorporate confocal microscopy technology to further enhance the signal to noise ratio. The system and method can operate in reflective or transmissive modes, to study surface properties of unknown samples, to inspect samples such as microlithographic masks or reticles, and to read information from optical storage media. And / or can be used to write information to it.

【０００３】 該システムおよび方法は、照射ビームの自由空間波長よりも小さい寸法をもつ
開口を有するマスクに照射することにより近視野プローブビームを生成する。近
視野プローブビームは試料と相互作用して近視野信号ビームを生成し、これはそ
の後基準ビームと混合されて干渉信号を生成する。その電界および磁界多極膨張
および結果として得られるそれらと試料の相互作用といったような、近視野プロ
ーブビームの特性は、照射ビームの入射角度を変動させ、マスクと試料の間の距
離を変動させ、開口の特性を調整することによって制御可能である。その上、い
くつかの実施形態においては、近視野プローブビームの偏光および波長を変動さ
せることもできる。The system and method produces a near-field probe beam by illuminating a mask having an aperture with a dimension that is smaller than the free space wavelength of the illumination beam. The near-field probe beam interacts with the sample to produce a near-field signal beam, which is then mixed with the reference beam to produce an interference signal. Properties of the near-field probe beam, such as its electric and magnetic field multipole expansion and the resulting interaction of them with the sample, vary the angle of incidence of the illumination beam and the distance between the mask and the sample, It can be controlled by adjusting the characteristics of the aperture. Moreover, in some embodiments, the polarization and wavelength of the near-field probe beam can be varied.

【０００４】 近視野信号ビームを基準ビームと干渉させることによって生成される干渉信号
は、結果として得られた信号が近視野信号ビームの強度ではなく振幅と共に拡大
縮小することから、近視野信号を増大させる。その上、近視野信号ビームの位相
および／または振幅の変化およびこのような変化に対応する表面情報は、近視野
プローブビームが試料を走査するにつれて干渉信号から導出され得る。さらに干
渉信号に対する背景の影響は、基準ビームと近視野プローブビームの間に多重位
相シフトを導入し、位相シフトの一関数として干渉信号を分析することによって
抑制され得る。位相シフトは例えば位相シフタを使用することによってか、また
は近視野プローブビームおよび基準ビームを生成するのに用いられる入力ビーム
の成分に周波数差を導入することによって導入できる。数多くの実施形態におい
て、位相シフト技術は、開口に隣接する非透過性散乱部位をさらに有するマスク
と合わせて使用され、該システムおよび方法は、近視野信号ビームから導出され
た干渉信号の中に存在しうる背景信号についての情報を提供するべく散乱部位か
ら散乱された光と基準ビームを混合することから導出される干渉信号を生成する
。The interfering signal generated by interfering the near-field signal beam with the reference beam increases the near-field signal because the resulting signal scales with amplitude rather than intensity of the near-field signal beam. Let Moreover, changes in the phase and / or amplitude of the near-field signal beam and surface information corresponding to such changes can be derived from the interference signal as the near-field probe beam scans the sample. Furthermore, the influence of the background on the interference signal can be suppressed by introducing multiple phase shifts between the reference beam and the near-field probe beam and analyzing the interference signal as a function of the phase shift. The phase shift can be introduced, for example, by using a phase shifter or by introducing a frequency difference in the components of the input beam used to generate the near-field probe beam and the reference beam. In many embodiments, the phase shift technique is used in conjunction with a mask that further has a non-transmissive scattering site adjacent the aperture, the system and method being present in an interference signal derived from a near-field signal beam. An interference signal is generated that is derived from mixing the reference beam with the light scattered from the scattering site to provide information about the possible background signal.

【０００５】 さらなる実施形態においては、マスクは、試料上の異なる場所に近視野プロー
ブビームのアレイを導くための開口アレイを含み、該方法およびシステムは、試
料をより迅速に分析するべく干渉信号の対応するアレイを生成する。In a further embodiment, the mask includes an array of apertures for directing an array of near-field probe beams to different locations on the sample, the method and system providing an interfering signal to analyze the sample more quickly. Generate the corresponding array.

【０００６】 本発明の１実施形態は一般に以下のように記述することができる。 線形に偏光された単一周波数のレーザービームがビームスプリッタ上に入射す
る。入力ビームの第１の部分は、ビームスプリッタにより測定ビームとして透過
される。測定ビームの第１の部分は、伝導表面内で亜波長開口上に入射し、その
第１の部分は近視野プローブビームとして透過される。亜波長開口のサイズの亜
波長分類において基準となる波長は、入力ビームの波長である。近視野プローブ
ビームの一部分は、物体材料により亜波長開口まで戻るように反射および／また
は散乱させられ、その一部分は、近視野リターンプローブビーム（すなわち近視
野信号ビーム）として亜波長開口により透過される。亜波長開口上に入射する測
定ビームの第２の部分は、第１の背景リターンビームとして亜波長開口により散
乱させられる。近視野リターンプローブビームおよび第１の背景リターンビーム
は、１つのリターンビームを構成する。One embodiment of the present invention can generally be described as follows. A linearly polarized, single frequency laser beam is incident on the beam splitter. The first part of the input beam is transmitted by the beam splitter as the measurement beam. A first part of the measurement beam is incident on the subwavelength aperture in the conducting surface and the first part is transmitted as a near-field probe beam. The reference wavelength in the subwavelength classification of the subwavelength aperture size is the wavelength of the input beam. A portion of the near-field probe beam is reflected and / or scattered by the object material back to the sub-wavelength aperture and a portion thereof is transmitted by the sub-wavelength aperture as the near-field return probe beam (ie near-field signal beam). . The second portion of the measurement beam incident on the sub-wavelength aperture is scattered by the sub-wavelength aperture as the first background return beam. The near-field return probe beam and the first background return beam make up one return beam.

【０００７】 測定ビームの第２の部分は、予め選択された距離だけ導体内の亜波長開口から
横方向に移動させられた位置まて導体上にある亜波長非透過散乱部位に入射する
。この予め選択された距離は、入力ビームの波長よりも大きいか、またはほぼそ
れと同じである。亜波長散乱部位上に入射する測定ビームの一部分は、第２の背
景リターンビームとして散乱させられる。The second portion of the measurement beam is incident on the subwavelength non-transmissive scattering site on the conductor to a position laterally displaced from the subwavelength aperture in the conductor by a preselected distance. This preselected distance is greater than or about the same as the wavelength of the input beam. A portion of the measurement beam incident on the subwavelength scattering site is scattered as a second background return beam.

【０００８】 入力ビームの第２の部分は、基準ビームとしてビームスプリッタにより反射さ
れる。基準ビームは、基準物体上に入射し、反射済み基準ビームとして反射され
る。The second part of the input beam is reflected by the beam splitter as a reference beam. The reference beam is incident on the reference object and is reflected as a reflected reference beam.

【０００９】 リターンビームおよび反射済み基準ビームの一部分は、ビームスプリッタ上に
入射し、第１の混合ビームとして偏光子により混合される。第１の混合ビームは
次に、亜波長開口の画像がピンホールの平面内で焦点の合った状態となるような
形で、像平面内のピンホール上に集束される。亜波長開口と亜波長散乱部位の予
め選択された離隔のサイズ、ピンホールのサイズおよびピンホール上で亜波長開
口の画像を生成する画像形成システムの分離能は、第２の背景リターンビームの
実質的に削減された部分がピンホールによって透過されるような形で選択される
。集束された第１の混合ビームの一部分がピンホールにより透過され、好ましく
は量子光子検出器〔Section 15.3 in Chapter 15 entitled "Quantum Detectors
", Handbook of Optics, 1, 1995 (McGraw-Hill, New York) by P. R. Nortonを
参照のこと〕によって検出され、第１の電気干渉信号を生成する。第１の電気干
渉信号の振幅および位相が測定される。The return beam and a portion of the reflected reference beam are incident on the beam splitter and mixed by the polarizer as a first mixed beam. The first mixed beam is then focused onto the pinhole in the image plane, such that the image of the subwavelength aperture is in focus in the plane of the pinhole. The size of the preselected separation of the sub-wavelength aperture and the sub-wavelength scattering site, the size of the pinhole and the resolution of the imaging system that produces the image of the sub-wavelength aperture over the pinhole depends on the second background return beam. Is selected in such a way that the reduced portion is transmitted by the pinhole. A portion of the focused first mixed beam is transmitted by a pinhole, preferably a quantum photon detector [Section 15.3 in Chapter 15 entitled "Quantum Detectors
, Handbook of Optics, 1, 1995 (McGraw-Hill, New York) by PR Norton] to generate a first electrical interference signal. The amplitude and phase of the first electrical interference signal are To be measured.

【００１０】 第２の背景リターンビームおよび反射された基準ビームの第２の部分は、ビー
ムスプリッタ上に入射し、偏光子により混合され、次に第２の混合ビームは、亜
波長散乱部位か第２のピンホールの平面内で焦点が合う状態となるような形で第
２のピンホール上に集束される。第２のピンホールと亜波長散乱部位の予め選択
された離隔のサイズ、第２ピンホールのサイズおよびピンホール上で亜波長散乱
部位の画像を生成する画像形成システムの分離能は、リターンビームの実質的に
削減された部分が第２のピンホールによって透過されるような形で選択される。
集束された第２の混合ビームの一部分が第２のピンホールにより透過され、好ま
しくは量子光子検出器によって検出され、第２の電気干渉信号を生成する。A second background return beam and a second portion of the reflected reference beam are incident on the beam splitter and mixed by the polarizer, and then the second mixed beam is either subwavelength scattering site or It is focused on the second pinhole in such a way that it is in focus in the plane of the second pinhole. The size of the preselected separation between the second pinhole and the subwavelength scattering site, the size of the second pinhole, and the resolution of the imaging system that produces the image of the subwavelength scattering site on the pinhole depends on the return beam. The substantially reduced portion is selected in such a way that it is transmitted by the second pinhole.
A portion of the focused second mixed beam is transmitted by the second pinhole and is preferably detected by a quantum photon detector to produce a second electrical interference signal.

【００１１】 第２の電気干渉信号の振幅および位相が測定され、第２の干渉信号の測定され
た振幅および位相は、第１の電気干渉信号の測定された振幅および位相に対する
第１の背景リターンビームの効果を補償するために使用される。The amplitude and phase of the second electrical interference signal is measured, and the measured amplitude and phase of the second interference signal is the first background return relative to the measured amplitude and phase of the first electrical interference signal. Used to compensate for beam effects.

【００１２】 補償された第１の電気干渉信号の測定された振幅および位相は、近視野リター
ンプローブビームの振幅および位相の決定のために分析される。次に、物体は走
査され、近視野リターンプローブビームの決定された振幅および位相のアレイが
結果として得られ、その結果、物体材料と導体内の亜波長開口の間の距離につい
ての情報および物体材料の構造についての情報を得るために分析される。The measured amplitude and phase of the compensated first electrical interference signal are analyzed to determine the amplitude and phase of the near-field return probe beam. The object is then scanned, resulting in an array of determined amplitudes and phases of the near-field return probe beam, resulting in information about the distance between the object material and the subwavelength aperture in the conductor and the object material. Analyzed to get information about the structure of.

【００１３】 物体の走査は、ステップアンドリピートモードまたは連続モードのいずれでも
行なえる。連続的走査モードについては、供給源は好ましくはパルス供給源であ
る。The scanning of the object can be done in either step-and-repeat mode or continuous mode. For continuous scan mode, the source is preferably a pulsed source.

【００１４】 さらなる実施形態においては、亜波長開口、亜波長散乱部位、第１のピンホー
ル、第２のピンホールおよび検出器は、亜波長開口、亜波長散乱部位、第１のピ
ンホールおよび第２のピンホールおよび検出器の画素のアレイによって置換され
る。その他のある種の実施形態においては、測定ビームは、大きい入射角で単数
又は複数の亜波長開口および単数又は複数の亜波長測定部位（単複）上に入射す
る。In a further embodiment, the subwavelength aperture, the subwavelength scattering site, the first pinhole, the second pinhole and the detector are subwavelength apertures, subwavelength scattering sites, the first pinhole and the second pinhole. It is replaced by an array of two pinholes and detector pixels. In certain other embodiments, the measurement beam is incident on the sub-wavelength aperture (s) and sub-wavelength measurement site (s) at a large angle of incidence.

【００１５】 さらなる実施形態においては、標本物体は光学記録媒体である。例えば、物体
材料は磁気光学材料を含むことができ、近視野リターンプローブビームは、光学
記録媒体として使用される磁気光学材料を含む磁気光学分域の磁化状態を決定す
るために測定される。磁気光学材料を磁界の存在下で近視野プローブビームで局
所的に加熱することによって磁気光学材料上データが記憶される。In a further embodiment, the specimen object is an optical recording medium. For example, the object material can include a magneto-optical material and the near-field return probe beam is measured to determine the magnetization state of the magneto-optical domain that includes the magneto-optical material used as an optical recording medium. Data is stored on the magneto-optical material by locally heating the magneto-optical material with a near-field probe beam in the presence of a magnetic field.

【００１６】 以下の共有暫定出願の中で開示されている態様および特徴も同様に、本出願に
記述されている実施形態の中に含まれうる：「背景振幅の削減および補償を伴う
走査干渉計近視野共焦点顕微鏡」という題のHenry A.Hillによる２０００年７月
２７日付け出願第 号；「共焦点および近視野顕微鏡のための多重供給源アレ
イ」という名称のHenry A. Hill およびKyle B. Ferrioによる２０００年７月２
７日付け出願第 号；「共振空洞により増強された光学透過を伴う多重供給源
アレイ」という名称のHenry A. Hill による２０００年７月２７日付け出願第 号；「近視野走査顕微鏡における亜波長開口アレイの位置および方向づけの制
御」という題のHenry A. Hill による２０００年７月２７日付け米国特許出願第 号；「示差干渉計共焦点近視野顕微鏡」という名称のHenry A. Hill による
米国特許出願第＿＿号；なおこれらの暫定出願の各々の内容は参照により本明細
書に組み込むものとする。[0016]   Aspects and features disclosed in the following co-pending application are likewise present in this application.
It may be included in the described embodiments: "with background amplitude reduction and compensation
July 2000 by Henry A. Hill entitled "Scanning Interferometer Near-Field Confocal Microscope".
Application dated 27th No .; “Multi-source array for confocal and near-field microscopy.
July 2000, by Henry A. Hill and Kyle B. Ferrio, named "i."
Application dated 7th No .; “Multiple sources with enhanced optical transmission by resonant cavities.
First filed on July 27, 2000 by Henry A. Hill named "Array" No .; "Control of position and orientation of subwavelength aperture array in near-field scanning microscope.
US Patent Application No. 7/2000, by Henry A. Hill entitled "Go" No .; by Henry A. Hill named "Differential Interferometer Confocal Near-Field Microscope"
U.S. Patent Application No. ___; the content of each of these provisional applications is hereby incorporated by reference.
Shall be incorporated into the book.

【００１７】 一般に、１つの態様において、本発明は、近視野干渉計光学顕微鏡システムに
関する。このシステムは、入力ビームを測定ビームと基準ビームに分離するべく
位置づけされたビームスプリッタ；測定ビームを受入れるように位置づけされ、
入力ビームの波長よりも小さい寸法をもつ少なくとも１つの開口を含み、該開口
が、近視野プローブビームを規定するべく試料に対し測定ビームの少なくとも一
部分を結合するように構成され、該試料が近視野信号ビームを規定するべく近視
野プローブビームと相互作用する、マスク；光エネルギーに対する応答性をもつ
素子を有する検出器；および検出器素子において干渉するべく、基準ビームの少
なくとも一部分および近視野信号ビームの少なくとも一部分を導くように位置づ
けされた光学部品、を含んで成る。In general, in one aspect, the invention features a near-field interferometer optical microscopy system. The system comprises a beam splitter positioned to split the input beam into a measurement beam and a reference beam; positioned to receive the measurement beam,
Including at least one aperture having a dimension less than the wavelength of the input beam, the aperture being configured to couple at least a portion of the measurement beam to the sample to define a near-field probe beam, the sample being near-field A mask that interacts with the near-field probe beam to define a signal beam; a detector having an element responsive to light energy; and at least a portion of the reference beam and the near-field signal beam to interfere at the detector element. Optics positioned to guide at least a portion.

【００１８】 顕微鏡システムの実施形態には、以下の特徴のいずれかが含まれていてよい。 光学部品およびビームスプリッタは、検出器素子において干渉するべく、基準
ビームの少なくとも一部分および近視野信号ビームの少なくとも一部分を導くよ
うに位置づけされ得る。Embodiments of the microscope system may include any of the following features. The optics and the beam splitter may be positioned to direct at least a portion of the reference beam and at least a portion of the near field signal beam to interfere at the detector element.

【００１９】 試料は、近視野信号ビームを規定するべく近視野プローブビームの一部分を透
過させることができる。システムは、近視野信号ビームを受理するように位置づ
けされ入力ビームの波長よりも小さい寸法をもつ少なくとも１つの開口を含む第
２のマスクをさらに含むことができ、該第２のマスク内の開口は、近視野信号ビ
ームを光学部品に結合するように構成されている。光学部品は、検出器の前に位
置づけされ、検出器素子と心合せされたピンホールを含むスペーシャルフィルタ
、およびピンホール上に近視野信号ビームの少なくとも一部分を画像形成させる
ように位置づけされた画像形成用光学部品を含むことができる。例えば、ピンホ
ール上へ画像形成された近視野信号ビームの部分は、第2 のマスク内の開口から
出現するものであり得る。The sample can be transparent to a portion of the near-field probe beam to define a near-field signal beam. The system can further include a second mask positioned to receive the near-field signal beam and including at least one aperture having a dimension less than the wavelength of the input beam, the aperture in the second mask comprising: , Is configured to couple the near-field signal beam to the optical component. An optical component is positioned in front of the detector and includes a spatial filter including a pinhole aligned with the detector element, and an image positioned to image at least a portion of the near-field signal beam onto the pinhole. Forming optics can be included. For example, the portion of the near-field signal beam imaged onto the pinhole may emerge from the aperture in the second mask.

【００２０】 代替的には、試料は、近視野信号ビームを規定するべく近視野プローブビーム
の少なくとも一部分を散乱させることができ、マスク開口は近視野信号ビームを
光学部品に結合させるように構成され得る。さらに、マスク開口は、背景リター
ンビームを規定するべく測定ビームのもう１つの一部分を散乱させることができ
、光学部品は、検出器素子において干渉するべく、基準ビームの少なくとも一部
分、近視野信号ビームの少なくとも一部分および背景リターンビームの少なくと
も一部分を導くことができる。このような場合において、マスクは、さらに、開
口の近くの散乱部位を含むことができ、該散乱部位は入力ビームの波長よりも小
さい寸法をもつ。作動中、該散乱部位は第２の背景リターンビームを規定するべ
く測定ビームの付加的な部分を散乱させ、検出器は、光エネルギーに対する応答
性をもつ第２の素子を含み、光学部品は、第２の検出器素子において干渉するべ
く、基準ビームの少なくとも一部分および第２の背景リターンビームの少なくと
も一部分を導くように位置づけされている。Alternatively, the sample can scatter at least a portion of the near-field probe beam to define the near-field signal beam, and the mask aperture is configured to couple the near-field signal beam to the optics. obtain. Further, the mask aperture may scatter another portion of the measurement beam to define the background return beam, and the optics may cause at least a portion of the reference beam, the near field signal beam, to interfere at the detector element. At least a portion and at least a portion of the background return beam can be directed. In such cases, the mask may further include a scattering site near the aperture, the scattering site having a dimension that is less than the wavelength of the input beam. In operation, the scattering site scatters an additional portion of the measurement beam to define a second background return beam, the detector includes a second element responsive to light energy, and the optical component Positioned to direct at least a portion of the reference beam and at least a portion of the second background return beam to interfere at the second detector element.

【００２１】 さらに、光学部品は、検出器の前に位置づけされ、検出器素子と心合せされた
ピンホールを含むスペーシャルフィルタ、およびピンホール上に開口から出現す
る近視野信号ビームの少なくとも一部分を画像形成させるように位置づけされた
画像形成用光学部品を含むことができる。マスクに散乱部位が含まれる場合、光
学部品は、検出器の前に位置づけされ、第１の検出器素子と心合せされた第１の
ピンホールおよび第２の検出器素子と心合せされた第２のピンホールを含むスペ
ーシャルフィルタ、および第１のピンホール上に開口から出現する近視野信号ビ
ームの少なくとも一部分を、そして第２のピンホール上に散乱部位から出現する
第２の背景リターンビームの少なくとも一部分を画像形成させるように位置づけ
された画像形成用光学部品を含むことができる。光学部品はさらに、検出器に向
かって基準ビームを再度導くように位置づけされ、各々入力ビームの波長よりも
小さい寸法をもつ第１および第２の反射性部位をもつ基準物体を含むことができ
る。画像形成用光学部品は、このとき、さらに、第１の反射性部位により反射さ
れた基準ビームの第１の部分を第１のピンホール上に画像形成し、第２の反射性
部位により反射された基準ビームの第２の部分を第２のピンホールに画像形成す
る。Further, the optical component is positioned in front of the detector and includes a spatial filter including a pinhole aligned with the detector element and at least a portion of the near-field signal beam emerging from the aperture on the pinhole. Imaging optics positioned to be imaged can be included. If the mask includes scattering sites, the optics are positioned in front of the detector and have a first pinhole aligned with the first detector element and a first pinhole aligned with the second detector element. A spatial filter including two pinholes, and at least a portion of the near-field signal beam emerging from the aperture on the first pinhole, and a second background return beam emerging from the scattering site on the second pinhole. Can include imaging optics positioned to image at least a portion of the. The optics may further include a reference object positioned to redirect the reference beam toward the detector, each having a first and second reflective portion having a dimension less than a wavelength of the input beam. The imaging optics then further images the first portion of the reference beam reflected by the first reflective portion onto the first pinhole and is reflected by the second reflective portion. A second portion of the reference beam is imaged into the second pinhole.

【００２２】 マスクは、各々入力ビームの波長よりも小さい寸法をもつ複数の開口を含むこ
とができ、ここで各開口は、その開口のための近視野プローブビームを規定する
べく測定ビームの一部分を結合するように構成されており、試料は、対応する近
視野信号ビームを規定するべく近視野プローブビームと相互作用する。このよう
な場合において、検出器は、各々光エネルギーに対する応答性をもつ複数の素子
を含み、各々の近視野信号ビームが対応する検出器素子を有し、光学部品は、対
応する検出器素子において干渉するべく各々の近視野信号ビームの少なくとも一
部分および基準ビームの少なくとも一部分を導く。The mask can include a plurality of apertures each having a dimension less than the wavelength of the input beam, where each aperture defines a portion of the measurement beam to define a near-field probe beam for that aperture. Configured to couple, the sample interacts with the near-field probe beam to define a corresponding near-field signal beam. In such a case, the detector includes a plurality of elements each responsive to optical energy, each near-field signal beam having a corresponding detector element, and the optics at the corresponding detector element. At least a portion of each near-field signal beam and at least a portion of the reference beam are directed to interfere.

【００２３】 マスクは、各々入力ビームの波長よりも小さい寸法をもつ複数の開口を含むこと
ができ、ここで各開口は、該開口のためのプローブビームを規定するべく試料に
対し測定ビームの一部分を結合し該開口のための背景リターンビームを規定する
べく測定ビームのもう１つの一部分を散乱させるように構成され、該開口のため
の近視野信号ビームを規定するべく、試料により散乱されたプローブビームの少
なくとも一部分をそれ自体を通して戻るように結合させる。このような場合にお
いては、マスクは、各々入力ビームの波長よりも小さい寸法をもつ複数の散乱部
位をさらに含むことができ、各々の散乱部位が開口のうちの１つに隣接しており
、ここで各々の散乱部位は第２の背景リターンビームを規定するべく測定ビーム
の一部分を散乱させるように構成されている。検出器は、このとき、光エネルギ
ーに対する応答性を各々もつ複数の素子を含み、各々の近視野信号ビームは対応
する検出器素子を有し、各々の背景リターンビームはもう１つの対応する検出器
素子を有し、光学部品は、対応する検出器素子において干渉するよう各々の近視
野信号ビームの少なくとも一部分および基準ビームの少なくとも一部分を導き、
かつ、もう１つの対応する検出器素子において干渉するよう各々の背景リターン
ビームの少なくとも一部分および基準ビームのもう１つの部分を導く。The mask can include a plurality of apertures each having a dimension less than the wavelength of the input beam, where each aperture is a portion of the measurement beam with respect to the sample to define a probe beam for the aperture. Probe configured to scatter another portion of the measurement beam to define a background return beam for the aperture and to scatter a near-field signal beam for the aperture. At least a portion of the beam is coupled back through itself. In such a case, the mask may further include a plurality of scattering sites each having a size less than the wavelength of the input beam, each scattering site being adjacent to one of the apertures, where At each scattering site is configured to scatter a portion of the measurement beam to define a second background return beam. The detector then includes a plurality of elements each responsive to light energy, each near-field signal beam having a corresponding detector element, and each background return beam being another corresponding detector. An element, the optics direct at least a portion of each near-field signal beam and at least a portion of the reference beam to interfere at a corresponding detector element,
And directs at least a portion of each background return beam and another portion of the reference beam to interfere at another corresponding detector element.

【００２４】 顕微鏡システム内の光学部品は、共焦点画像形成システムを構成することがで
きる。 該システムはさらに、試料を支持するためのステージおよび、近視野プローブ
ビームとの関係における試料の位置を調整するためステージに結合されたステッ
パおよびスキャナのうちの少なくとも１つを含むことができる。該システムは、
ステッパおよびスキャナのうちの少なくとも１つおよび検出器に結合された電子
プロセッサをさらに含むことができ、ここで、作動中、電子プロセッサは、相対
的ステージ位置の一関数として検出器素子により生成された少なくとも１つの信
号を分析する。該システムはさらに、作動中、入力ビームを生成するパルス供給
源をさらに含むことができ、ここで電子プロセッサは、ステージ調整を同期化す
るべくパルス供給源に結合されている。The optics in the microscope system can form a confocal imaging system. The system may further include a stage for supporting the sample and at least one of a stepper and a scanner coupled to the stage for adjusting the position of the sample in relation to the near-field probe beam. The system is
An electronic processor coupled to at least one of the stepper and scanner and the detector may further be included, wherein in operation the electronic processor is generated by the detector elements as a function of relative stage position. At least one signal is analyzed. The system may further include a pulsed source that produces an input beam during operation, where an electronic processor is coupled to the pulsed source to synchronize stage adjustments.

【００２５】 ビームスプリッタおよびマスクは、実質的に垂直な入射で、測定ビームをマス
クと接触させるように位置づけされ得る。代替的には、ビームスプリッタおよび
マスクは、１０°より大きい入射角で測定ビームをマスクと接触させるように位
置づけされ得る。The beam splitter and mask may be positioned to bring the measurement beam into contact with the mask at substantially normal incidence. Alternatively, the beam splitter and mask may be positioned to bring the measurement beam into contact with the mask at an angle of incidence greater than 10 °.

【００２６】 開口は、マスク内の穴により構成されていてよい。代替的には、マスクは、第
１の複素屈折率をもつ第１の材料および第１の複素屈折率とは異なる第２の複素
屈折率をもつ第２の材料を含み、第２の材料が開口を構成している。マスクは、
開口を構成する導波路を含むこともできる。マスクは、第１の反射性材料および
開口を構成する第２の誘電性材料を含むこともできる。また、マスクが散乱部位
を含む場合、マスクは、反射性の第１の材料およびこの第１の材料のものとは異
なる光学特性をもつ第２の材料を含むことができ、第２の材料が散乱部位を構成
する。The openings may be constituted by holes in the mask. Alternatively, the mask comprises a first material having a first complex index of refraction and a second material having a second complex index of refraction different from the first complex index of refraction, wherein the second material is It constitutes the opening. The mask is
It is also possible to include a waveguide forming the opening. The mask can also include a first reflective material and a second dielectric material that comprises the opening. Also, if the mask includes scattering sites, the mask may include a reflective first material and a second material having optical properties different than that of the first material, where the second material is Configure the scattering site.

【００２７】 システムはさらに、測定ビームの位相との関係において基準ビームの位相をシ
フトさせるように位置づけされた位相シフタをさらに含むことができる。例えば
、位相シフタを基準ビームの経路に沿って位置づけすることが可能である。シス
テムはさらに、検出器および位相シフタに結合された電子プロセッサをさらに含
むことができ、ここで、作動中、該電子プロセッサは、多重値の各々に対し位相
シフタにより付与された位相シフトをセットし、多重値の各々について検出器素
子により生成された信号を分析する。The system may further include a phase shifter positioned to shift the phase of the reference beam in relation to the phase of the measurement beam. For example, it is possible to position the phase shifter along the path of the reference beam. The system can further include an electronic processor coupled to the detector and the phase shifter, wherein in operation the electronic processor sets the phase shift imparted by the phase shifter for each of the multiple values. , Analyze the signal generated by the detector element for each of the multiple values.

【００２８】 マスクが少なくとも１つの開口および少なくとも１つの散乱部位を含む場合、
システムは、測定ビームの位相との関係において基準ビームの位相をシフトさせ
るように位置づけされた位相シフタおよび、検出器および位相シフタに結合され
た電子プロセッサをさらに含むことができ、ここで、作動中、該電子プロセッサ
は、多重値のうちの１つの各々に対し位相シフタにより付与された位相シフトを
セットし、多重値の各々について第１および第２の検出器素子の各々により生成
された信号を分析する。例えば、多重位相シフト値には約χ0 、χ0 ＋π、χ0 ＋π／２およびχ0 ＋３π／２ラジアンの値（ここでχ0は任意の定数値である
）に対応する値といったような少なくとも４つの位相シフト値が含まれていてよ
い。このような場合においては、第１および第２の検出器素子の各々について、
分析器は、位相シフタχ0 およびχ0 ＋πに対応する信号の間の第１の差および
位相シフト値χ0 ＋π／２およびχ0 ＋３π／２に対応する信号間の第２の差を
決定する。電子プロセッサは、検出器素子の各々について第１および第２の差信
号に基づく近視野信号ビームのための複素振幅を決定することができる。さらに
、分析器は、プローブビームの照射を受けた場所における試料の物理的特性を導
出するために、近視野信号ビームの複素振幅を使用することができる。If the mask comprises at least one aperture and at least one scattering site,
The system can further include a phase shifter positioned to shift the phase of the reference beam relative to the phase of the measurement beam, and an electronic processor coupled to the detector and the phase shifter, wherein the active phase shifter is in operation. , The electronic processor sets the phase shift imparted by the phase shifter for each one of the multiple values and determines the signal produced by each of the first and second detector elements for each of the multiple values. analyse. For example, the multiple phase shift values may correspond to values of about χ 0 , χ 0 + π, χ 0 + π / 2 and χ 0 + 3π / 2 radians (where χ 0 is any constant value). At least four phase shift values may be included. In such a case, for each of the first and second detector elements,
The analyzer determines a first difference between the signals corresponding to the phase shifters χ 0 and χ 0 + π and a second difference between the signals corresponding to the phase shift values χ 0 + π / 2 and χ 0 + 3π / 2. To do. The electronic processor can determine a complex amplitude for the near-field signal beam based on the first and second difference signals for each of the detector elements. In addition, the analyzer can use the complex amplitude of the near-field signal beam to derive the physical properties of the sample at the location where it was illuminated by the probe beam.

【００２９】 位相シフタを含むさらなる実施形態においては、該システムは、検出器および
位相シフタに結合された電子プロセッサをさらに含むことができ、ここで、作動
中、電子プロセッサは、χ1 ≠０、ｔが時間であり、そしてωが変調周波数であ
るものとしてχ＝χ0 ＋χ1cosωｔに従って位相シフタにより付与された位相シ
フトχを変調させ、該変調周波数との関係において検出器素子により生成された
信号を分析する。In a further embodiment including a phase shifter, the system may further include an electronic processor coupled to the detector and the phase shifter, wherein in operation the electronic processor has χ 1 ≠ 0, generated by the detector element in relation to the modulation frequency, modulating the phase shift χ imparted by the phase shifter according to χ = χ 0 + χ 1 cos ωt, where t is time and ω is the modulation frequency Analyze the signal.

【００３０】 該システムは、光エネルギーに対する応答性をもつ素子を有する第２の検出器
をさらに含むことができ、ここで光学部品およびビームスプリッタのうちの少な
くとも１つは、第２の検出器の検出器素子において干渉するべく基準ビームのも
う１つの一部分と近視野信号ビームのもう１つの一部分を導くように位置づけさ
れている。このような場合においては、第１および第２の検出器は、システムの
ための第１および第２の検出チャンネルを構成することができる。該システムは
、さらに、測定ビームの位相との関係において基準ビームの位相をシフトさせる
ように位置づけされた第１の位相シフタ、測定ビームの位相との関係において近
視野信号ビームのその他の一部分の位相をシフトさせるように位置づけされた第
２の位相シフタ、および位相シフタに結合された電子プロセッサを含むことがで
きる。The system may further include a second detector having an element responsive to the light energy, wherein at least one of the optics and the beam splitter is of the second detector. It is positioned to direct another portion of the reference beam and another portion of the near field signal beam to interfere at the detector element. In such cases, the first and second detectors may constitute the first and second detection channels for the system. The system further includes a first phase shifter positioned to shift the phase of the reference beam in relation to the phase of the measurement beam, the phase of the other portion of the near-field signal beam in relation to the phase of the measurement beam. A second phase shifter positioned to shift the phase shifter, and an electronic processor coupled to the phase shifter.

【００３１】 該システムはさらに、入力ビームを生成するための供給源を含むことができる
。その上、供給源は、入力ビームの２つの成分間の周波数差ωを生成する変調器
を含むことができ、該周波数差ωは、ｔを時間として、入力ビームの２つの成分
間の位相差ωｔを生成する。システムは、検出器および変調器に結合された電子
プロセッサをさらに含むことができ、ここで、電子プロセッサは、位相差ωｔと
の関係において検出器によって生成された信号を分析する。さらに、供給源はパ
ルス供給源であってよく、ここで電子プロセッサは、信号分析を位相差ωｔと同
期化するために該パルス供給源に結合されている。さらに、供給源は入力ビーム
に多重波長のうちの１つをもたせるようにすることができる。このような場合に
おいては、システムは、検出器および供給源に結合された電子プロセッサをさら
に含むことができ、ここで電子プロセッサは、入力ビームの多重波長の各々につ
いて検出器により生成された信号を分析する。The system can further include a source for producing an input beam. Moreover, the source can include a modulator that produces a frequency difference ω between the two components of the input beam, the frequency difference ω being the phase difference between the two components of the input beam, where t is the time. Generate ωt. The system can further include an electronic processor coupled to the detector and the modulator, where the electronic processor analyzes the signal produced by the detector in relation to the phase difference ωt. Further, the source may be a pulsed source, where the electronic processor is coupled to the pulsed source to synchronize the signal analysis with the phase difference ωt. Further, the source may cause the input beam to have one of multiple wavelengths. In such cases, the system can further include an electronic processor coupled to the detector and the source, where the electronic processor includes a signal generated by the detector for each of the multiple wavelengths of the input beam. analyse.

【００３２】 システムは、入力ビームの経路に沿って位置づけされ入力ビームの偏光を調整
可能な形で制御するように構成されている遅延プレートをさらに含むことができ
る。このような場合においては、システムは、検出器および遅延プレートに結合
された電子プロセッサをさらに含むことができ、ここで、作動中、電子プロセッ
サは、遅延プレートが多重偏光の各々を入力ビームに付与するようにさせ、多重
偏光の各々について検出器素子により生成された信号を分析する。The system can further include a delay plate positioned along the path of the input beam and configured to adjustably control the polarization of the input beam. In such a case, the system can further include an electronic processor coupled to the detector and the delay plate, wherein in operation the electronic processor causes the delay plate to impart each of the multiple polarizations to the input beam. And analyze the signal generated by the detector element for each of the multiple polarizations.

【００３３】 もう１つの態様においては、本発明は、アラインメントマークをもつウェハ上
に集積回路を製造する上で使用するためのリソグラフィシステムに関する。該シ
ステムは、ウェハを支持するためのステージ；ウェハ上に空間的にパターン化さ
れた放射線を画像形成するための照射システム；画像形成された放射線およびア
ライメントマークとの関係におけるステージの位置を調整するための位置づけシ
ステム；およびウェハ上のアライメントマークの位置を識別するため位置づけシ
ステムに結合された上述の近視野干渉光学顕微鏡システムを含む。In another aspect, the invention features a lithographic system for use in manufacturing integrated circuits on a wafer having alignment marks. The system includes a stage for supporting the wafer; an illumination system for imaging the spatially patterned radiation on the wafer; adjusting the position of the stage in relation to the imaged radiation and alignment marks. And a near field interference optical microscopy system as described above coupled to the positioning system for identifying the position of the alignment mark on the wafer.

【００３４】 もう１つの態様においては、本発明は、リソグラフィマスクを製造する上で使
用するためのビーム描画システムに関する。該システムは、基板をパターン化す
るための描画ビームを提供する供給源；基板を支持するステージ；描画ビームを
基板まで送り出すためのビーム誘導アセンブリ；ステージおよびビーム誘導アセ
ンブリを互いとの関係において位置づけするための位置づけシステム；およびパ
ターン化された基板の表面プロフィールを測定するための、上述の近視野干渉光
学顕微鏡システムを含む。In another aspect, the invention features a beam writing system for use in manufacturing a lithographic mask. The system provides a source for providing a writing beam for patterning the substrate; a stage for supporting the substrate; a beam guiding assembly for delivering the writing beam to the substrate; positioning the stage and the beam guiding assembly in relation to each other. Positioning system for measuring the surface profile of the patterned substrate.

【００３５】 もう１つの態様においては、本発明は、製造済みマスクの表面特性を測定する
ための上述の近視野干渉光学顕微鏡システム；および作動中、製造済みマスクの
表面特性を記憶されたデータと比較する、顕微鏡システムに結合された電子処理
システム、を含んで成るマスク検査システムに関する。１実施形態において、記
憶されたデータは、製造済みマスクを生成するために用いられるデータから導出
される。もう１つの実施形態においては、記憶されたデータは、もう１つの製造
済みマスクの顕微鏡システムによる測定から導出される。In another aspect, the present invention provides a near-field interference optical microscopy system as described above for measuring surface characteristics of a manufactured mask; and, in operation, stored surface characteristics of the manufactured mask with stored data. And a mask inspection system comprising an electronic processing system coupled to a microscope system. In one embodiment, the stored data is derived from the data used to generate the manufactured mask. In another embodiment, the stored data is derived from measurements by another microscope system of manufactured masks.

【００３６】 一般に、本発明は、入力ビームを測定ビームおよび基準ビームに分離する段階
；入力ビームの波長よりも小さい寸法をもつ少なくとも１つの開口を含むマスク
に対し測定ビームを導く段階であって、マスク開口が近視野プローブビームを規
定するべく測定ビームの少なくとも一部分を試料に結合し、試料が近視野信号ビ
ームを規定するべく近視野プローブビームと相互作用している段階；および基準
ビームの少なくとも一部分と近視野信号ビームの少なくとも一部分の間の光学的
干渉を規定する段階を含んで成る、試料の表面特性を測定するための顕微鏡方法
に関する。該顕微鏡方法はさらに、上述の近視野干渉計光学顕微鏡システムの特
徴のいずれかに対応する特徴を含むことができる。In general, the invention separates the input beam into a measurement beam and a reference beam; directing the measurement beam to a mask including at least one aperture having a size smaller than the wavelength of the input beam, A mask aperture coupling at least a portion of the measurement beam to the sample to define a near-field probe beam, the sample interacting with the near-field probe beam to define a near-field signal beam; and at least a portion of the reference beam. And a microscopic method for measuring the surface properties of a sample, which comprises the step of defining an optical interference between at least a part of the near-field signal beam. The microscopy method may further include features corresponding to any of the features of the near-field interferometer optical microscopy system described above.

【００３７】 もう１つの態様において、本発明は、試料の表面特性を測定するため上記の顕
微鏡方法を使用する段階；および該表面特性を基準データと比較する段階を含ん
で成る、検査方法に関する。例えば、試料はマスク、レチクルおよびパターン化
ウェハの１つであることができる。In another aspect, the invention relates to an inspection method comprising: using the above-described microscopy method for measuring the surface properties of a sample; and comparing the surface properties with reference data. For example, the sample can be one of a mask, reticle and patterned wafer.

【００３８】 一般に、もう１つの態様においては、本発明は、入力ビームを測定ビームと基
準ビームに分離するべく位置づけされたビームスプリッタ；測定ビームを受入れ
るように位置づけされ、入力ビームの波長よりも小さい寸法をもつ少なくとも１
つの開口を含み、該開口が、近視野プローブビームを規定するべく光学記憶媒体
に対し測定ビームの少なくとも一部分を結合するように構成され、該記憶媒体が
近視野信号ビームを規定するべく近視野プローブビームと相互作用する、マスク
；光エネルギーに対する応答性をもつ素子を有する検出器；および検出器素子に
おいて干渉するべく、基準ビームの少なくとも一部分および近視野信号ビームの
少なくとも一部分を導くように位置づけされた光学部品、を含んで成る、光学記
憶システムに関する。In general, in another aspect, the invention features a beam splitter positioned to split an input beam into a measurement beam and a reference beam; positioned to receive the measurement beam and less than a wavelength of the input beam. At least 1 with dimensions
Two apertures, the apertures being configured to couple at least a portion of the measurement beam to an optical storage medium to define a near-field probe beam, the storage medium defining a near-field signal beam. A mask that interacts with the beam; a detector having an element responsive to light energy; and positioned to direct at least a portion of the reference beam and at least a portion of the near-field signal beam to interfere at the detector element An optical storage system comprising an optical component.

【００３９】 光学記憶システムの実施形態には、以下の特徴のうちのいずれかが含まれてい
てよい。 システムは、検出器に結合された電子プロセッサをさらに含むことができ、こ
こで、作動中、電子プロセッサは近視野信号ビームの照射を受けた場所において
光学記憶媒体の記憶状態を決定するため検出器により生成された信号を分析する
。Embodiments of the optical storage system may include any of the following features. The system can further include an electronic processor coupled to the detector, wherein the electronic processor, in operation, determines the storage state of the optical storage medium at a location exposed to the near-field signal beam. Analyze the signal generated by.

【００４０】 該システムは、光エネルギーに対して応答性をもつ第２の検出器をさらに含む
ことができ、ここで光学部品は、第２の検出器の素子において干渉するべく、基
準ビームの第２の部分および近視野信号ビームの第２の部分を導くように位置づ
けされている。このような場合においては、光学部品は、基準ビームの最初に言
及された部分および基準ビームの第２の部分が異なる偏光をもつようにさせ、か
つ近視野信号ビームの最初に言及された部分と近視野信号ビームの第２の部分が
異なる偏光をもつようにさせることができる。例えば光学部品は、基準ビームの
最初に言及された部分を基準ビームの第２の部分から分離し、近視野信号ビーム
の最初に言及された部分を近視野信号ビームの第２の部分から分離するように位
置づけされた偏光ビームスプリッタを含むことができる。光学部品はさらに、例
えば半波長板といった遅延プレートを含むことができ、偏光ビームスプリッタは
、該遅延プレートと検出器の間に位置づけされている。The system may further include a second detector responsive to the light energy, wherein the optics includes a second beam of the reference beam to interfere at an element of the second detector. The second portion and the second portion of the near-field signal beam are positioned to guide them. In such a case, the optics cause the first mentioned part of the reference beam and the second part of the reference beam to have different polarizations, and to be different from the first mentioned part of the near-field signal beam. The second portion of the near-field signal beam can have a different polarization. For example, the optics separates the first mentioned part of the reference beam from the second part of the reference beam and the first mentioned part of the near field signal beam from the second part of the near field signal beam. A polarizing beamsplitter so positioned may be included. The optics may further include a delay plate, for example a half wave plate, the polarizing beam splitter being positioned between the delay plate and the detector.

【００４１】 また、第１および第２の検出器をもつ実施形態においては、該システムは、最
初に言及された検出器および第２の検出器に結合された電子プロセッサをさらに
含むことができ、ここで、作動中、電子プロセッサは、近視野プローブビームの
照射を受けた場所において光学記憶媒体の記憶状態を決定するため検出器により
生成された信号を分析する。Also, in an embodiment having first and second detectors, the system may further include an electronic processor coupled to the first mentioned detector and the second detector, Here, in operation, the electronic processor analyzes the signal generated by the detector to determine the storage state of the optical storage medium at the location where it was exposed to the near-field probe beam.

【００４２】 該システムは、光学記憶媒体をさらに含むことができ、該光学記憶媒体は、多
重分域を含み、該分域の少なくともいくつかは入射ビームの偏向を改変させる。
例えば光学記憶材料は、磁気光学材料であり得る。The system may further include an optical storage medium, the optical storage medium including multiple domains, at least some of the domains having a modified deflection of an incident beam.
For example, the optical storage material can be a magneto-optical material.

【００４３】 該システムは、光学記憶媒体をさらに含むことができ、該光学記憶媒体は、多
重分域を含み、該分域の少なくともいくつかは、複素屈折率の変動によって規定
される。The system can further include an optical storage medium, the optical storage medium comprising multiple domains, at least some of the domains being defined by a variation in complex index of refraction.

【００４４】 光学記憶媒体は、近視野信号ビームを規定するべく近視野プローブビームの一
部分を透過させることができる。該システムは、近視野信号ビームを受理するよ
うに位置づけされ、入力ビームの波長よりも小さい寸法をもつ少なくとも１つの
開口を内含する第２のマスクをさらに含むことができ、ここで該第２のマスク内
の開口は、近視野信号ビームを光学部品に結合するように構成されている。光学
部品は、検出器の前に位置づけされ、検出器素子と心合せされたピンホールを含
むスペーシャルフィルタ、およびピンホール上に近視野信号ビームの少なくとも
一部分を画像形成させるように位置づけされた画像形成用光学部品を含むことが
できる。例えば、ピンホール上に画像形成された近視野信号ビームの部分は、第
２のマスク内の開口から出現するものであり得る。The optical storage medium may be transparent to a portion of the near field probe beam to define a near field signal beam. The system can further include a second mask positioned to receive the near-field signal beam and including at least one aperture having a dimension less than the wavelength of the input beam, wherein the second mask is included. The apertures in the mask of are configured to couple the near-field signal beam to the optics. An optical component is positioned in front of the detector and includes a spatial filter including a pinhole aligned with the detector element, and an image positioned to image at least a portion of the near-field signal beam onto the pinhole. Forming optics can be included. For example, the portion of the near-field signal beam imaged on the pinhole may emerge from the aperture in the second mask.

【００４５】 代替的には、光学記憶媒体は、近視野信号ビームを規定するべく近視野プロー
ブビームの少なくとも一部分を散乱させることができ、マスク開口は近視野信号
ビームを光学部品に結合させるように構成され得る。このような場合においては
、光学部品およびビームスプリッタは、検出器素子において干渉するべく、基準
ビームの少なくとも一部分および近視野信号ビームの少なくとも一部分を導くよ
うに位置づけされ得る。さらに、マスク開口は、背景リターンビームを規定する
べく測定ビームのもう１つの部分を散乱させることができ、ここで光学部品は、
検出器素子において干渉するべく、基準ビームの少なくとも一部分、近視野信号
ビームの少なくとも一部分および背景リターンビームの少なくとも一部分を導く
ことができる。このような場合においては、マスクは、さらに、開口の近くの散
乱部位を含むことができ、該散乱部位は入力ビームの波長よりも小さい寸法をも
つ。作動中、該散乱部位は第２の背景リターンビームを規定するべく測定ビーム
の付加的な部分を散乱させ、検出器は、光エネルギーに対する応答性をもつ第２
の素子を含み、光学部品は、第２の検出器素子において干渉するべく、基準ビー
ムの少なくとも一部分および第２の背景リターンビームの少なくとも一部分を導
くように位置づけされている。Alternatively, the optical storage medium may scatter at least a portion of the near-field probe beam to define the near-field signal beam and the mask aperture causes the near-field signal beam to couple to the optical component. Can be configured. In such cases, the optics and beam splitter may be positioned to direct at least a portion of the reference beam and at least a portion of the near-field signal beam to interfere at the detector element. Further, the mask aperture can scatter another portion of the measurement beam to define the background return beam, where the optics
At least a portion of the reference beam, at least a portion of the near field signal beam and at least a portion of the background return beam may be directed to interfere at the detector element. In such a case, the mask may further include a scattering site near the aperture, the scattering site having a dimension less than the wavelength of the input beam. In operation, the scattering site scatters an additional portion of the measurement beam to define a second background return beam, and the detector has a second responsive to light energy.
Optics, the optics being positioned to direct at least a portion of the reference beam and at least a portion of the second background return beam to interfere at the second detector element.

【００４６】 マスクは、各々入力ビームの波長よりも小さい寸法をもつ複数の開口を含むこ
とができ、ここで各開口は、近視野プローブビームを規定するべく光学記憶媒体
に対し測定ビームの一部分を結合するように構成されており、該光学記憶媒体は
、対応する近視野信号ビームを規定するべく近視野プローブビームと相互作用す
る。このような場合においては、検出器は、光エネルギーに対する応答性を各々
もつ複数の素子を含み、各々の近視野信号ビームは、対応する検出器素子を有し
、光学部品は、対応する検出器素子において干渉するべく、基準ビームの一部分
および近視野信号ビームの少なくとも一部分を導く。The mask can include a plurality of apertures each having a dimension less than the wavelength of the input beam, where each aperture defines a portion of the measurement beam with respect to the optical storage medium to define a near-field probe beam. Configured to couple, the optical storage medium interacts with the near-field probe beam to define a corresponding near-field signal beam. In such a case, the detector includes a plurality of elements each responsive to light energy, each near-field signal beam having a corresponding detector element, and the optics having a corresponding detector element. Direct a portion of the reference beam and at least a portion of the near-field signal beam to interfere at the element.

【００４７】 第１および第２の検出器をもつ実施形態においては、マスクは、入力ビームの
波長よりも小さい寸法を各々有する複数の開口を含むことができ、ここで各々の
開口は、該開口のための近視野プローブビームを規定するべく光学記憶媒体に対
し測定ビームの一部分を結合するように構成されており、光学記憶媒体は、対応
する近視野信号ビームを規定するべく近視野プローブビームと相互作用する。第
１および第２の検出器はこのとき、各々光エネルギーに対する応答性をもつ複数
の素子を含み、各々の近視野信号ビームは第１および第２の検出器の各々につい
て対応する検出器素子を有し、光学部品は、第１の検出器のために対応する検出
器素子において干渉するように各々の近視野信号ビームと基準ビームの第１の部
分を導き、かつ第２の検出器のために対応する検出器素子において干渉するよう
近視野信号ビームの第２の部分および基準ビームの第２の部分を導く。In embodiments having first and second detectors, the mask may include a plurality of apertures each having a dimension that is less than the wavelength of the input beam, where each aperture is said aperture. Is configured to couple a portion of the measurement beam to an optical storage medium to define a near-field probe beam for the optical storage medium, the optical storage medium and the near-field probe beam to define a corresponding near-field signal beam. Interact. The first and second detectors then include a plurality of elements each responsive to optical energy, each near-field signal beam having a corresponding detector element for each of the first and second detectors. An optical component for directing the first portion of each near-field signal beam and the reference beam to interfere at the corresponding detector element for the first detector, and for the second detector. Direct the second portion of the near-field signal beam and the second portion of the reference beam to interfere at the detector element corresponding to

【００４８】 該システム内の光学部品は、共焦点画像形成システムを構成することができる
。 光学部品は、検出器の前に位置づけされ、検出器素子と心合せされたピンホー
ルを含むスペーシャルフィルタ、およびピンホール上に開口から出現する近視野
信号ビームの少なくとも一部分を画像形成させるように位置づけされた画像形成
用光学部品を含むことができる。The optics in the system can form a confocal imaging system. The optics is positioned in front of the detector and is configured to image a spatial filter including a pinhole aligned with the detector element and at least a portion of the near-field signal beam emerging from the aperture on the pinhole. Positioned imaging optics can be included.

【００４９】 該システムは、光学記憶媒体を支持するためのステージおよび、近視野プロー
ブビームとの関係における光学記憶媒体の位置を調整するためステージに結合さ
れたスキャナまたはステッパのうちの少なくとも１つをさらに含むことができる
。該システムは、検出器に結合された電子プロセッサおよびスキャナおよびステ
ッパのうちの少なくとも１つをさらに含むことができ、作動中、該電子プロセッ
サは相対的ステージ位置の一関数として検出器素子により生成された少なくとも
１つの信号を分析する。さらに、システムは、入力ビームを生成するパルス供給
源を含むことができ、ここで電子プロセッサは、ステージ調整を同期化するべく
該パルス供給源に結合されている。The system includes at least one of a stage for supporting the optical storage medium and a scanner or stepper coupled to the stage for adjusting the position of the optical storage medium in relation to the near-field probe beam. It can further be included. The system may further include an electronic processor coupled to the detector and at least one of a scanner and a stepper, the electronic processor being generated by the detector element as a function of relative stage position during operation. At least one signal is analyzed. In addition, the system can include a pulsed source that produces an input beam, where an electronic processor is coupled to the pulsed source to synchronize the stage adjustments.

【００５０】 システム内のビームスプリッタおよびマスクは、測定ビームを実質的に垂直な
入射でマスクと接触させるように位置づけされ得る。代替的には、ビームスプリ
ッタおよびマスクは、１０°より大きい入射角で測定ビームをマスクと接触させ
るように位置づけされ得る。The beam splitter and mask in the system can be positioned to bring the measurement beam into contact with the mask at substantially normal incidence. Alternatively, the beam splitter and mask may be positioned to bring the measurement beam into contact with the mask at an angle of incidence greater than 10 °.

【００５１】 開口は、マスク内の穴により構成され得る。代替的には、マスクは、第１の複
素屈折率をもつ第１の材料および第１の複素屈折率とは異なる第２の複素屈折率
をもつ第２の材料を含むことができ、第２の材料が開口を構成している。また、
マスクは、開口を構成する導波路を含むことができる。同様に、マスクは、第１
の反射性材料および開口を構成する第２の誘電性材料を含むことができる。また
、マスクが散乱部位を含む場合には、該マスクは、反射性の第１の材料およびこ
の第１の材料のものとは異なる光学特性をもつ第２の材料を含み、第２の材料が
散乱部位を構成する。The opening may be constituted by a hole in the mask. Alternatively, the mask may include a first material having a first complex index of refraction and a second material having a second complex index of refraction different from the first complex index of refraction, and a second Material constitutes the opening. Also,
The mask can include a waveguide that defines an opening. Similarly, the mask is
Reflective material and a second dielectric material that comprises the aperture. Also, if the mask includes scattering sites, the mask includes a reflective first material and a second material having optical properties that differ from that of the first material, and the second material Configure the scattering site.

【００５２】 該システムは、測定ビームの位相との関係において基準ビームの位相をシフト
させるように位置づけされた位相シフタをさらに含むことができる。例えば、位
相シフタは、基準ビームの経路に沿って位置づけされ得る。該システムは、検出
器および位相シフタに結合された電子プロセッサをさらに含むことができ、ここ
で、作動中、該電子プロセッサは、多重値の各々に対し位相シフタにより付与さ
れた位相シフトをセットし、多重値の各々について検出器素子により生成された
信号を分析する。また、該システムは、検出器および位相シフタに結合された電
子プロセッサをさらに含むことができ、ここで、作動中、電子プロセッサは、χ 1 ≠０、ｔが時間、そしてωが変調周波数であるものとしてχ＝χ0 ＋χ1cosω
ｔに従って位相シフタにより付与された位相シフトχを変調させ、該変調周波数
との関係において検出器素子により生成された信号を分析する。[0052]   The system shifts the phase of the reference beam in relation to the phase of the measurement beam.
A phase shifter positioned to cause the phase shifter may further be included. For example,
The phase shifter can be positioned along the path of the reference beam. The system detects
And an electronic processor coupled to the phase shifter and the phase shifter, wherein
At operation, the electronic processor is provided with a phase shifter for each of the multiple values.
The phase shift generated by the detector element for each of the multiple values
Analyze the signal. The system also includes an electric current coupled to the detector and the phase shifter.
A child processor may further be included, wherein, in operation, the electronic processor 1 Χ = χ, where ≠ 0, t is time, and ω is the modulation frequency0+ Χ1cosω
The phase shift χ provided by the phase shifter is modulated according to t, and the modulation frequency is
The signal generated by the detector element in relation to

【００５３】 該システムは、入力ビームを生成するための供給源をさらに含むことができる
。例えば、供給源は、入力ビームの２つの成分間の周波数差ωを生成する変調器
を含むことができる。同様に、供給源は、入力ビームの２つの成分に直交偏光を
もたせることができる。このシステムは、検出器および変調器に結合された電子
プロセッサをさらに含むことができ、ここで周波数差ωは、ｔを時間として、入
力ビームの２つの成分の間の位相差ωｔを生成し、電子プロセッサが、位相差ω
ｔとの関係において検出器によって生成された信号を分析する。供給源は、パル
ス供給源であってよく、ここで電子プロセッサは、信号分析を位相差ωｔと同期
化するために該パルス供給源に結合されている。The system can further include a source for producing an input beam. For example, the source can include a modulator that produces a frequency difference ω between the two components of the input beam. Similarly, the source can cause two components of the input beam to have orthogonal polarizations. The system can further include an electronic processor coupled to the detector and the modulator, where the frequency difference ω produces a phase difference ωt between the two components of the input beam, where t is time, The electronic processor detects the phase difference ω
Analyze the signal produced by the detector in relation to t. The source may be a pulsed source, where the electronic processor is coupled to the pulsed source to synchronize the signal analysis with the phase difference ωt.

【００５４】 該システムは、入力ビーム用の供給源をさらに含むことができ、該供給源は入
力ビームに多重波長のうちの１つをもたせるようにすることができる。その上、
システムは、検出器および供給源に結合された電子プロセッサをさらに含むこと
ができ、ここで電子プロセッサは、入力ビームの多重波長の各々について検出器
により生成された信号を分析する。The system may further include a source for the input beam, the source being capable of causing the input beam to have one of multiple wavelengths. Moreover,
The system can further include an electronic processor coupled to the detector and the source, where the electronic processor analyzes the signal produced by the detector for each of the multiple wavelengths of the input beam.

【００５５】 該システムは、入力ビームの経路に沿って位置づけされ入力ビームの偏光を調
整可能な形で制御するように構成されている遅延プレートをさらに含むことがで
きる。該システムは、検出器および遅延プレートに結合された電子プロセッサを
さらに含むことができ、ここで、作動中、電子プロセッサは、遅延プレートが多
重偏光の各々を入力ビームに付与するようにさせ、多重偏光の各々について検出
器素子により生成された信号を分析する。The system can further include a delay plate positioned along the path of the input beam and configured to adjustably control the polarization of the input beam. The system can further include an electronic processor coupled to the detector and the delay plate, wherein, in operation, the electronic processor causes the delay plate to impart each of the multiple polarizations to the input beam and multiplexes the input beam. The signal produced by the detector element for each of the polarizations is analyzed.

【００５６】 該システムは、入力ビームのための供給源、光学記憶媒体に隣接して位置づけ
されている電磁石；および近視野描画ビームを規定するべく光学記憶媒体に対し
描画ビームの少なくとも一部分を結合するように構成されたマスク開口に描画ビ
ームの少なくとも一部分を導くように位置づけされた描画ビーム供給源、をさら
に含むことができる。このような場合においては、光学記憶媒体は、磁気光学材
料であってよく、システムにはさらに電磁石の各々に対して結合された電子コン
トローラおよび、光学記憶媒体内の近視野描画ビームの照射を受けた磁気光学分
域の逆転を制御可能な形でひき起こすための描画ビーム供給源が含まれていてよ
い。該システムは、光学記憶媒体をさらに含むことができる。いくつかの実施形
態においては、描画ビーム供給源は、検出器位置を調整可能な形で占有でき、こ
うして光学部品が描画ビームの少なくとも一部分をマスク開口に導くことを調整
可能な形で可能にする。近視野描画システムは、磁気光学分域の逆転を引き起こ
すべく近視野プローブビームと干渉することができる。The system couples a source for the input beam, an electromagnet positioned adjacent to the optical storage medium; and at least a portion of the writing beam to the optical storage medium to define a near-field writing beam. A writing beam source positioned to direct at least a portion of the writing beam to the mask aperture configured as described above. In such cases, the optical storage medium may be a magneto-optical material, and the system further includes an electronic controller coupled to each of the electromagnets and a near field writing beam within the optical storage medium. A writing beam source may be included for controllably causing the reversal of the magneto-optical domain. The system can further include an optical storage medium. In some embodiments, the writing beam source can adjustably occupy the detector position, thus allowing the optics to direct at least a portion of the writing beam to the mask aperture. .. The near-field writing system can interfere with the near-field probe beam to cause a reversal of the magneto-optical domain.

【００５７】 一般に、もう１つの態様においては、本発明は、入力ビームを測定ビームおよ
び基準ビームに分離する段階；入力ビームの波長よりも小さい寸法をもつ少なく
とも１つの開口を含むマスクに対し測定ビームを導く段階であって、マスク開口
が近視野プローブビームを規定するべく測定ビームの少なくとも一部分を光学記
憶媒体に結合し、光学記憶媒体が近視野信号ビームを規定するべく近視野プロー
ブビームと相互作用している段階；および基準ビームの少なくとも一部分と近視
野信号ビームの少なくとも一部分の間の光学的干渉を規定する段階を含んで成る
、光学記憶媒体から情報を読み取るための方法に関する。該方法はさらに、上述
の光学記憶システムの特徴のいずれかに対応する特徴を含むことができる。In general, in another aspect, the invention provides for separating an input beam into a measurement beam and a reference beam; a measurement beam for a mask including at least one aperture having a dimension less than a wavelength of the input beam. A mask aperture coupling at least a portion of the measurement beam to an optical storage medium to define a near-field probe beam, the optical storage medium interacting with the near-field probe beam to define a near-field signal beam. And a step of defining optical interference between at least a portion of the reference beam and at least a portion of the near-field signal beam, the method for reading information from an optical storage medium. The method may further include features corresponding to any of the features of the optical storage system described above.

【００５８】 一般に、もう１つの態様においては、本発明は、少なくとも１つの描画ビーム
；少なくとも１つの基準ビームを提供する基準ビーム供給源；光学記憶媒体；少
なくとも１つの描画ビームの少なくとも一部分および少なくとも１つの基準ビー
ムの少なくとも一部分を光学記憶媒体に結合するように位置づけされ少なくとも
１つの描画ビームの波長よりも小さい寸法をもつ開口を有するマスク；少なくと
も１つの描画ビームおよび少なくとも１つの基準ビームをマスクに結合するよう
に位置づけされた共焦点画像形成システム、および光学記憶媒体に隣接して位置
づけされた電磁石を含んで成る光学記憶システムに関する。該光学記憶システム
は、少なくとも１つの描画ビームとの関係において少なくとも１つの基準ビーム
の位相を調整するように位置づけされた位相シフタをさらに含むことができる。
マスクは、各々少なくとも１つの描画ビームの波長よりも小さい寸法をもつ多重
開口を含むことができる。In general, in another aspect, the invention features at least one writing beam; a reference beam source providing at least one reference beam; an optical storage medium; at least a portion of at least one writing beam and at least one. A mask positioned to couple at least a portion of one reference beam to an optical storage medium and having an aperture having a dimension less than a wavelength of the at least one writing beam; coupling at least one writing beam and at least one reference beam to the mask And an optical storage system comprising an electromagnet positioned adjacent to an optical storage medium. The optical storage system can further include a phase shifter positioned to adjust the phase of the at least one reference beam in relation to the at least one writing beam.
The mask may include multiple apertures each having a dimension less than the wavelength of at least one writing beam.

【００５９】 一般に、もう１つの態様においては、本発明は、入力ビームを測定ビームと基
準ビームに分離するべく位置づけされたビームスプリッタ；測定ビームを受入れ
るように位置づけされ、入力ビームの波長よりも小さい寸法をもつ少なくとも１
つの開口を含み、該開口が、近視野プローブビームを規定するべく試料に対し測
定ビームの少なくとも一部分を結合するように構成され、該試料が近視野信号ビ
ームを規定するべく近視野プローブビームと相互作用する、マスク；光エネルギ
ーに対する応答性をもつ素子を有する検出器；および検出器素子において干渉す
るべく、基準ビームの少なくとも一部分および近視野信号ビームの少なくとも一
部分を導くように位置づけされた光学部品、を含んで成る光学システムに関する
。In general, in another aspect, the invention features a beam splitter positioned to split an input beam into a measurement beam and a reference beam; positioned to receive the measurement beam and less than a wavelength of the input beam. At least 1 with dimensions
Two apertures, the apertures being configured to couple at least a portion of the measurement beam to the sample to define a near-field probe beam, the sample interacting with the near-field probe beam to define a near-field signal beam. A working mask; a detector having an element responsive to optical energy; and optics positioned to direct at least a portion of the reference beam and at least a portion of the near-field signal beam to interfere at the detector element, And an optical system comprising.

【００６０】 本発明の実施形態は、以下の利点のうちのいずれかを含む可能性がある。 １つの利点は、近視野信号ビームの干渉計分析が、例えば試料により散乱／反
射された近視野ビームの複素振幅といった近視野情報の信号対雑音比を改善する
ことができるということにある。Embodiments of the invention may include any of the following advantages. One advantage resides in that interferometric analysis of the near-field signal beam can improve the signal-to-noise ratio of near-field information, eg the complex amplitude of the near-field beam scattered / reflected by the sample.

【００６１】 もう１つの利点は、干渉計分析が、試料の場所の一関数として近視野信号ビー
ムの位相または複素振幅の変化を明らかにすることができるという点にある。 もう１つの利点は、システムおよび方法の共焦点という特徴により、問題の信
号から背景の影響を除去することが可能となるという点にある。Another advantage is that interferometric analysis can reveal changes in the phase or complex amplitude of the near-field signal beam as a function of sample location. Another advantage resides in the confocal feature of the system and method that allows background effects to be removed from the signal of interest.

【００６２】 もう１つの利点は、該システムおよび方法が、パルス入力光ビームを用いて連
続走査モードを動作できるという点にある。 もう１つの利点は、反射モードで動作する実施形態において、各マスク開口が
近視野プローブビームを試料に結合し、近視野信号ビームを検出器に向かって結
合するという点にある。こうして、各々のマスク開口は対応する近視野ビームの
ための送信機および受信機の両方であり、こうして横方向分解能を改善する。さ
らなる結果として、試料の一定の与えられた体積区分において対応する近視野信
号ビームを生成する各近視野プローブビームの成分の伝播方向が実質的に同じで
あり、こうして単数又は複数の干渉信号からの近視野信号ビームの複素振幅を用
いた試料の特性についての逆算が単純化される。Another advantage is that the system and method can operate in continuous scan mode with a pulsed input light beam. Another advantage resides in that in embodiments operating in reflective mode, each mask aperture couples the near-field probe beam to the sample and the near-field signal beam towards the detector. Thus, each mask aperture is both a transmitter and receiver for the corresponding near-field beam, thus improving lateral resolution. As a further result, the propagation directions of the components of each near-field probe beam that produce a corresponding near-field signal beam in a given volume section of the sample are substantially the same, and thus from the interference signal or signals. The back-calculation on the properties of the sample using the complex amplitude of the near-field signal beam is simplified.

【００６３】 もう１つの利点は、実質的に低次の電気および磁気多極近視野供給源、例えば
１つの電気双極子および１つの磁気双極子の２つの異なる直交した方向性を含む
近視野プローブビームの供給源を用いて試料をプロファイリングすることができ
るという点にある。Another advantage is a substantially low order electrical and magnetic multi-pole near field source, eg a near field probe comprising two different orthogonal orientations of one electric dipole and one magnetic dipole. The point is that the source of the beam can be used to profile the sample.

【００６４】 もう１つの利点は、マスク開口から散乱および／または反射した背景ビームに
よってひき起こされた干渉項の効果を補償することができる、という点にある。
干渉項には、背景ビームと基準ビームの間の干渉および背景ビームと近視野信号
ビームの間の干渉が含まれ得る。Another advantage is that the effects of interference terms caused by the background beam scattered and / or reflected from the mask aperture can be compensated.
The interference terms may include interference between the background beam and the reference beam and interference between the background beam and the near field signal beam.

【００６５】 もう１つの利点は、近視野信号ビームの測定された振幅および位相内の統計的
誤差が、反射／散乱された近視野プローブビームのポワソン統計に基づく統計的
誤差と実質的に同じでありうる、という点にある。換言すると、測定された振幅
および位相は、背景信号の存在によって著しく劣化されることがない。Another advantage is that the statistical error in the measured amplitude and phase of the near-field signal beam is substantially the same as the statistical error based on Poisson statistics of the reflected / scattered near-field probe beam. It is possible. In other words, the measured amplitude and phase are not significantly degraded by the presence of the background signal.

【００６６】 もう１つの利点は、多重波長を用いることによって試料特性を分析することが
可能であるという点にある。 もう１つの利点は、近視野信号ビームの振幅および位相の半径方向依存性を測
定するためにマスクと試料の間の離隔距離を変動させることができるという点に
ある。Another advantage resides in the ability to analyze sample properties by using multiple wavelengths. Another advantage resides in that the separation distance between the mask and the sample can be varied to measure the radial dependence of the amplitude and phase of the near-field signal beam.

【００６７】 もう１つの利点は、近視野信号ビームの振幅および位相の角度的依存性を測定
するために、マスクおよび試料の相対的横方向位置を変動させることができると
いう点にある。Another advantage resides in that the relative lateral position of the mask and the sample can be varied in order to measure the angular dependence of the amplitude and phase of the near-field signal beam.

【００６８】 もう１つの利点は、システムの空間的分解能が、マスク開口の寸法および試料
からのそれらの距離によって主として規定され、検出器アレイ上へマスク開口か
ら出現する近視野信号ビームを画像形成する光学系によってはわずかにしか左右
されないという点にある。Another advantage is that the spatial resolution of the system is largely defined by the dimensions of the mask apertures and their distance from the sample and images the near-field signal beam emerging from the mask apertures onto the detector array. It depends only on the optical system.

【００６９】 もう１つの利点は、試料走査が「ステップアンドリピート」モードまたは連続
走査モードで実現され得るという点にある。 もう１つの利点は、近視野プローブビームの供給源が、試料走査と同期化され
得るパルス供給源であり得るという点にある。Another advantage resides in that sample scanning can be realized in “step and repeat” mode or continuous scan mode. Another advantage resides in that the source of the near-field probe beam can be a pulsed source that can be synchronized with the sample scan.

【００７０】 もう１つの利点は、開口アレイを伴うマスクを使用することにより、多重干渉
項を、試料上の１次元または２次元場所アレイについて実質的に同時に測定する
ことができるという点にある。その上、多重干渉項における背景雑音は互いに相
関される。Another advantage is that by using a mask with an array of apertures, multiple interference terms can be measured substantially simultaneously for one-dimensional or two-dimensional place arrays on the sample. Moreover, the background noises in the multiple interference terms are correlated with each other.

【００７１】 もう１つの利点は、近視野プローブビームの照射を受けた試料の領域における
一定の与えられた磁化を、近視野信号ビームの偏光回転に基づいて測定できると
いう点にある。Another advantage resides in that a given applied magnetization in the region of the sample irradiated by the near-field probe beam can be measured based on the polarization rotation of the near-field signal beam.

【００７２】 もう１つの利点は、磁気光学材料といったような光学データ記憶媒体に書込む
ために該システムを使用することができるという点にある。 もう１つの利点は、該システムが、物体に接触することなく、プロファイリン
グ／画像形成されつつある物体の表面およびそれに近い内部層をプロファイリン
グできるという点にある。Another advantage is that the system can be used to write to optical data storage media such as magneto-optical materials. Another advantage resides in that the system is capable of profiling the surface of the object being profiled / imaged and the inner layers close to it without contacting the object.

【００７３】 もう１つの利点は、基準ビームと近視野信号ビームの間の干渉項の振幅および
位相を測定するために、光学ヘテロダインまたはホモダイン技術のいずれかを使
用することができるという点にある。Another advantage resides in that either optical heterodyne or homodyne techniques can be used to measure the amplitude and phase of the interference term between the reference beam and the near-field signal beam.

【００７４】 もう１つの利点は、近視野プローブビームの照射を受けた場所における試料の
複素屈折率を、近視野信号ビームに対応する測定上の干渉データアレイから決定
することができ、ここでこれらのアレイの次元数は、１および２空間次元に対応
する１次元または２次元、マスクおよび試料の空間的離隔距離についての次元、
近視野プローブビーム供給源の成分の波長の各々についての次元、そして近視野
プローブビームの多極特徴づけについての次元が含まれる可能性がある。Another advantage is that the complex index of refraction of the sample at the location of irradiation with the near-field probe beam can be determined from the measured interferometric data array corresponding to the near-field signal beam, where these The dimensionality of the array of is one or two dimensions corresponding to one and two spatial dimensions, the dimension for the spatial separation of the mask and sample,
A dimension for each of the wavelengths of the components of the near-field probe beam source and a multi-pole characterization of the near-field probe beam may be included.

【００７５】 もう１つの利点は、光学記憶媒体上および／またはその中に記憶された光学デ
ータの多重層が、マスクと試料の間の多重離隔距離についての干渉データを測定
することによって読取られ得る、という点にある。Another advantage is that multiple layers of optical data stored on and / or in the optical storage medium can be read by measuring interferometric data for multiple separations between the mask and the sample. There is a point.

【００７６】 もう１つの利点は、光学記憶媒体上および／またはその中に記憶された光学デ
ータの多重層が、近視野プローブビームの多重波長および／または近視野プロー
ブビームの異なる偏光についての干渉データを測定することにより実質的に同時
に読取り可能であるという点にある。Another advantage is that multiple layers of optical data stored on and / or in the optical storage medium allow interference data for multiple wavelengths of the near-field probe beam and / or different polarizations of the near-field probe beam. By reading the above, it is possible to read at substantially the same time.

【００７７】 もう１つの利点は、マスクが、単数又は複数の近視野プローブビームの特性を
改変するために、亜波長の厚みの導電性層、波長および単数又は複数の亜波長の
フレネル帯プレート、マイクロレンズ、および／または格子の中に亜波長開口を
含むことができるという点にある。Another advantage is that the mask comprises a subwavelength thick conductive layer, a wavelength and one or more subwavelength Fresnel band plates to modify the properties of the nearfield probe beam or beams. It is possible to include subwavelength apertures in the microlenses and / or the grating.

【００７８】 もう１つの利点は、屈折率の複素値の対応する変化として試料中またはその上
の１つの部位の温度変化を検出することができるという点にある。 その他の態様、特徴および利点については、以下で記述する。 図面全体を通して、類似の参照番号は類似の素子を示す。図７ａ〜図７ｃはリ
ソグラフィおよび集積回路製造へのその適用に関する。Another advantage resides in the ability to detect a temperature change at one site in or on the sample as a corresponding change in the complex value of the refractive index. Other aspects, features and advantages are described below. Like reference numerals refer to like elements throughout the drawings. 7a-7c relate to lithography and its application to integrated circuit manufacturing.

【００７９】 （詳細な説明） 図面について詳細に説明すると、図１ａは、本発明の第１の実施形態の略図で
ある。図１ａに示すように、第１の実施形態は、干渉計、光源１０、対象物材料
１１２、対象物材料チャック１６０、チャック・ステージ１６２、並進装置１６
４、基準対象物２０Ｒ、および検出装置１１６からなる。干渉計の構成は、当業
者にとってマイケルソン干渉計として周知のものであるので、簡単に図示してあ
る。偏光マイケルソン干渉計、および（１９８９年、ＶＤＩ Ｂｅｒｉｃｈｔｅ
ＮＲ．７４９、９３−１０６ページ）掲載の、Ｃ．Ｚａｎｏｎｉの、「距離お
よび角度測定用の差動干渉計装置：原理、利点および適用」という名称の論文に
記載されている当業者にとって周知の他のタイプの干渉計も、本発明の精神およ
び範囲から逸脱することなしに、図１ａの装置で使用することができる。Detailed Description Referring now to the drawings in detail, FIG. 1 a is a schematic diagram of a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1 a, the first embodiment includes an interferometer, a light source 10, a target material 112, a target material chuck 160, a chuck stage 162, and a translation device 16.
4, the reference object 20R, and the detection device 116. The configuration of the interferometer is well known to those skilled in the art as a Michelson interferometer and is therefore illustrated briefly. Polarization Michelson interferometer, and (1989, VDI Berichte
NR. 749, pages 93-106). Other types of interferometers known to those of ordinary skill in the art in Zanoni's article entitled "Differential Interferometer Devices for Distance and Angle Measurements: Principles, Advantages and Applications" are also within the spirit and scope of the present invention. It can be used in the device of FIG. 1a without departing from FIG.

【００８０】 第１の実施形態の場合には、光源１０は、好適には、点光源または光源の表面
を横切る空間内でコヒーレントでない照射源であることが好ましく、好適には、
レーザまたはコヒーレントに照射する、または部分コヒーレントに照射する類似
の光源であることが好ましく、好適には、直線的に偏光している光源であること
が好ましい。光源１０は、入力ビーム１２を放射する。図１ａに示すように、入
力ビーム１２は、視準レンズ１４を通って、入力ビーム１６になる。入力ビーム
１６は、位相遅延プレート１８により入力ビーム２０として伝送される。入力ビ
ーム２０の偏光面は、位相遅延プレート１８により回転して、図１ａの面に対し
て平行または垂直になる。しかし、入力ビーム２０の偏光面の他の向きは、ある
目的の用途に便利に使用することができる。位相遅延プレート１８の機能は、電
子コントローラ、信号プロセッサおよびコンピュータ２００により制御される。In the case of the first embodiment, the light source 10 is preferably a point light source or an irradiation source which is not coherent in the space transverse to the surface of the light source, preferably
Lasers or coherently illuminating, or partially coherently illuminating similar light sources are preferred, preferably linearly polarized light sources. The light source 10 emits an input beam 12. As shown in FIG. 1 a, the input beam 12 passes through a collimating lens 14 into an input beam 16. The input beam 16 is transmitted by the phase delay plate 18 as an input beam 20. The plane of polarization of the input beam 20 is rotated by the phase delay plate 18 to be parallel or perpendicular to the plane of FIG. 1a. However, other orientations of the plane of polarization of the input beam 20 can be conveniently used for certain purposes. The function of the phase delay plate 18 is controlled by the electronic controller, signal processor and computer 200.

【００８１】 入力ビーム２０は、非偏光ビーム・スプリッタ１００に入射し、その第１の部
分は、測定ビーム２２として伝送される。ビーム・スプリッタ１００に入射した
入力ビーム２０の第２の部分は、反射して基準ビーム５０となる。測定ビーム２
２は、レンズ６０内の開口を通って伝送され、レンズ２４および２６からなるレ
ンズ組立体上に入射する。The input beam 20 is incident on the unpolarized beam splitter 100, the first part of which is transmitted as the measurement beam 22. The second portion of the input beam 20 incident on the beam splitter 100 is reflected to become the reference beam 50. Measuring beam 2
2 is transmitted through the aperture in lens 60 and is incident on the lens assembly consisting of lenses 24 and 26.

【００８２】 図４ａは、レンズ組立体を通って伝播する測定ビーム２２の簡単な拡大図であ
る。レンズ２６は、Ａｍｉｃｉタイプの対物レンズである。測定ビーム２２は、
レンズ組立体により、素子２８内の、少なくとも１つのサブ波長開口、および少
なくとも１つのサブ波長散乱位置を含む素子２８のところにビーム直径の大きさ
の焦点を結ぶ。図４ｂに簡単な拡大図で示す素子２８は、Ａｍｉｃｉタイプの対
物レンズ２６の表面上の伝導層である。素子２８は、通常、マスクと見なされる
。FIG. 4a is a simplified close-up view of the measurement beam 22 propagating through the lens assembly. The lens 26 is an Amici type objective lens. The measuring beam 22
The lens assembly focuses the beam diameter magnitude at element 28, which includes at least one sub-wavelength aperture and at least one sub-wavelength scattering location within element 28. Element 28, shown in a simple enlarged view in FIG. 4b, is a conductive layer on the surface of an Amici type objective lens 26. Element 28 is typically considered a mask.

【００８３】 サブ波長開口およびサブ波長散乱位置は、図４ｂに示すように、それぞれ、素
子３０および素子３２である。サブ波長散乱位置３２は、好適には、素子２８の
伝導材料の複素屈折率とは異なる複素屈折率を持つ非透過伝導素子であることが
好ましい。上記２つの複素屈折率が異なっているために、素子３２は、サブ波長
散乱位置として効果的に機能する。素子３０および３２の直径はａであり、この
場合、ａ＜λである。好適には、ａ＜＜λであることが好ましい。この場合、λ
は測定ビーム２２の波長である。素子３０と３２との間の間隔はｂであり、この
場合、ｂ＞ａである。好適には、ｂ＞＞ａであることが好ましい。素子２８の伝
導材料の厚さは、２０ｎｍ程度であり、サブ波長３０を含まない素子２８の一部
を透過したプローブ・ビームの一部が、＜＜１になるよう選択される。The sub-wavelength apertures and sub-wavelength scattering locations are element 30 and element 32, respectively, as shown in FIG. 4b. The sub-wavelength scattering location 32 is preferably a non-transmissive conducting element having a complex index of refraction different from the complex index of refraction of the conducting material of the element 28. Due to the difference in the two complex refractive indices, the element 32 effectively functions as a sub-wavelength scattering position. The diameter of elements 30 and 32 is a, where a <λ. It is preferable that a << λ. In this case λ
Is the wavelength of the measurement beam 22. The spacing between elements 30 and 32 is b, where b> a. It is preferable that b >> a. The thickness of the conductive material of the element 28 is of the order of 20 nm and the part of the probe beam that has passed through the part of the element 28 not containing the sub-wavelength 30 is chosen to be << 1.

【００８４】 さらに、素子２８内の素子３０の相対的間隔は、第２のサブ波長開口の伝導特
性に対する１つのサブ波長開口の影響が最も少なくなるように選択される。 サブ波長開口３０の直径は、図４ｂに概略示すように、単一の直径に限定する
必要はなく、都合のよいことに、最終用途用に２つまたはそれ以上の直径を含む
ことができる。さらに、サブ波長開口３０の形は、本発明の精神および範囲から
逸脱することなしに、たとえば、正方形または長方形のような、円形以外の形に
することもできる。Furthermore, the relative spacing of the elements 30 within the element 28 is selected such that the effect of one sub-wavelength aperture on the conduction properties of the second sub-wavelength aperture is minimal. The diameter of the sub-wavelength aperture 30 need not be limited to a single diameter, as schematically shown in Figure 4b, and can conveniently include two or more diameters for end use. Further, the shape of the sub-wavelength aperture 30 may be other than circular, such as square or rectangular, without departing from the spirit and scope of the present invention.

【００８５】 さらに、サブ波長開口３０の間隔は、図４ｂに概略示すように、単一の値に限
定する必要はなく、都合のよいことに、本発明の精神および範囲から逸脱するこ
となしに、最終用途用に２つまたはそれ以上の異なる間隔を持つことができる。Moreover, the spacing of the sub-wavelength apertures 30 need not be limited to a single value, as schematically illustrated in FIG. 4b, and can be conveniently without departing from the spirit and scope of the invention. , Can have two or more different spacings for end use.

【００８６】 さらに、サブ波長開口３０は、本発明の精神および範囲から逸脱することなし
に、種々の幾何学的パターン、またはランダムなパターンに配置することができ
る。Furthermore, the sub-wavelength apertures 30 can be arranged in various geometric patterns or random patterns without departing from the spirit and scope of the invention.

【００８７】 素子２８内の開口３０は、マスク内の孔部、または、たとえば、他の反射素子
内の伝送性バイヤのような、他の非伝導性マスク内の、伝導性誘電領域として形
成することもできる。さらに、開口３０を形成している素子２８の誘電材料は、
サンプルへの近視野プローブ・ビームの伝達を改善する導波管または光学的凹部
を形成することができる。たとえば、上記仮出願、「共焦点および近視野顕微鏡
検査用の多重光源アレー」および「共振凹部により改善された光学的伝達を含む
多重光源アレー」を参照されたい。さらに、上記実施形態の場合には、素子２８
のマスク部分は、反射性を持つことを示すために、伝導性であると記載されてい
る。他の実施形態の場合には、素子２８は、必ずしも伝導性でなくてもよいが、
通常、伝導性でなく、サンプルへの近視野プローブ・ビームの結合は、素子２８
内の開口３０により行われる。Openings 30 in element 28 are formed as holes in the mask or as conductive dielectric regions in other non-conductive masks, such as transmissive vias in other reflective elements. You can also Further, the dielectric material of the element 28 forming the opening 30 is
Waveguides or optical recesses can be formed that improve the transmission of the near-field probe beam to the sample. See, for example, the above-referenced provisional applications, "Multiple Source Arrays for Confocal and Near-Field Microscopy," and "Multiple Source Arrays with Improved Optical Transmission by Resonant Recesses." Further, in the case of the above embodiment, the element 28
The mask portion of is described as conductive to show that it has reflectivity. In other embodiments, the element 28 need not be conductive, but
Coupling of the near-field probe beam to the sample, which is typically not conductive, is accomplished by element 28.
It is performed by the opening 30 inside.

【００８８】 サブ波長開口は、さらに、ある用途の際に、本発明の精神および範囲から逸脱
することなしにサブ波長開口のアレーを通過する伝送を変化するために、フレネ
ル・ゾーン・プレート、またはマイクロレンズを備えることができる。ある他の
用途の場合には、本発明の精神および範囲から逸脱することなしに、反射し／散
乱し、または伝送された近視野プローブ・ビームの特性を変化させるために、反
射し／散乱し、または伝送した近視野プローブ・ビームの空間フィルタとして動
作する波長／サブ波長開口のアレーに格子を追加することができる。The sub-wavelength aperture may also, in some applications, change the transmission through an array of sub-wavelength apertures without departing from the spirit and scope of the invention, or a Fresnel zone plate, or A micro lens can be provided. In certain other applications, reflection / scattering may be performed without departing from the spirit and scope of the invention, or to alter the characteristics of the transmitted near-field probe beam. , Or a grating can be added to the array of wavelength / sub-wavelength apertures that acts as a spatial filter for the transmitted near-field probe beam.

【００８９】 サブ波長開口３０に入射した測定ビームの第１の部分は、近視野プローブ・ビ
ームとして伝送される。近視野プローブ・ビームの一部は、対象物材料１１２上
に入射し、その一部は、サブ波長開口３０の反対方向に反射および／または散乱
し、その一部は、近視野戻りプローブ・ビームとして伝送される。対象物材料１
１２の隣接する表面および伝導素子２８の空間的間隔は、図４ｂに示すように、
ｈである。ｈの値は、好適には、２ａ程度であることが好ましい。サブ波長開口
３０に入射した測定ビームの第２の部分は、第１の背景戻りビームとして反射お
よび／または散乱する。サブ波長散乱位置３２上に入射した測定ビームの一部は
、第２の背景戻りビームとして反射および／または散乱する。近視野戻りプロー
ブ・ビーム、第１の背景戻りビーム、および第２の背景戻りビームは、図１ａお
よび図４ａに光線３４Ａおよび３４Ｂとして示す戻りビーム３４として、Ａｍｉ
ｃｉタイプの対物レンズ２６から外へ出る。この場合、戻りビーム３４は、光線
３４Ａおよび３４Ｂの間に複数の光線を含む。戻りビーム３４は、図１ａに光線
３６Ａおよび３６Ｂとして示す戻りビーム３６として、レンズ６０により視準さ
れる。The first portion of the measurement beam incident on the sub-wavelength aperture 30 is transmitted as a near field probe beam. A portion of the near-field probe beam is incident on the object material 112, a portion thereof is reflected and / or scattered in the opposite direction of the sub-wavelength aperture 30, and a portion is near-field return probe beam. Is transmitted as. Target material 1
The spatial spacing of the twelve adjacent surfaces and conductive elements 28 is, as shown in FIG.
h. The value of h is preferably about 2a. The second portion of the measurement beam incident on the sub-wavelength aperture 30 reflects and / or scatters as the first background return beam. A portion of the measurement beam incident on the sub-wavelength scattering location 32 is reflected and / or scattered as a second background return beam. The near-field return probe beam, the first background return beam, and the second background return beam are Ami as return beam 34, shown as rays 34A and 34B in FIGS. 1a and 4a.
It goes out from the ci-type objective lens 26. In this case, return beam 34 includes a plurality of rays between rays 34A and 34B. Return beam 34 is collimated by lens 60 as return beam 36 shown as rays 36A and 36B in FIG. 1a.

【００９０】 サブ波長開口３０、およびサブ波長散乱位置３２に、入射しない測定ビームの
一部は、戻り測定ビームとして反射される。戻り測定ビームは、測定ビーム２２
にほぼ平行なビームとして、レンズ２４から外へでるが、その一部は、ビーム４
２の戻り測定ビーム成分として反射される。ビーム４２は、入射し、ストップ７
０によりほぼ消失する。A part of the measurement beam that does not enter the sub-wavelength aperture 30 and the sub-wavelength scattering position 32 is reflected as a return measurement beam. The return measurement beam is the measurement beam 22.
The beam exits the lens 24 as a beam substantially parallel to
It is reflected as two return measurement beam components. Beam 42 enters and stops 7
Almost disappeared by 0.

【００９１】 基準ビーム５０は、位相シフタ６４を透過し、レンズ６６の開口を通り、基準
対象物２０Ｒに入射し、図１ａに光線５４Ａおよび５４Ｂで示すように、反射基
準ビーム５４として反射する。この場合、ビーム５４は、光線５４Ａと５４Ｂと
の間に複数の光線を含む。ビーム５４は、レンズ６６により視準され、図１ａに
光線５６Ａおよび５６Ｂで示すように、反射基準ビーム５６として、位相シフタ
６４により伝送される。この場合、ビーム５６は、光線５６Ａおよび５６Ｂの間
に複数の光線を含む。位相シフトタ６４は、位相シフタ６４を通しての基準ビー
ム５０の２回の遷移の結果として、反射基準ビーム５６内に相対的位相シフトχ
を導入する。位相シフトχの大きさは、電子コントローラ、信号プロセッサ、お
よびコンピュータ２００からの制御信号１３２により制御される。The reference beam 50 passes through the phase shifter 64, passes through the aperture of the lens 66, is incident on the reference object 20R, and is reflected as a reflected reference beam 54, as shown by rays 54A and 54B in FIG. 1a. In this case, beam 54 includes a plurality of rays between rays 54A and 54B. Beam 54 is collimated by lens 66 and transmitted by phase shifter 64 as reflected reference beam 56, as shown by rays 56A and 56B in FIG. 1a. In this case, beam 56 includes multiple rays between rays 56A and 56B. The phase shifter 64 includes a relative phase shift χ in the reflected reference beam 56 as a result of two transitions of the reference beam 50 through the phase shifter 64.
To introduce. The magnitude of the phase shift χ is controlled by a control signal 132 from the electronic controller, signal processor, and computer 200.

【００９２】 図４ｃは、基準対象物２０Ｒを通る基準ビーム５２の伝播の簡単な拡大図であ
る。基準対象物２０Ｒは、Ａｍｉｃｉタイプの対物レンズである。基準ビーム５
２は、基準対象物２０Ｒにより、素子２８Ｒ上の少なくとも２つの波長またはサ
ブ波長反射点のアレーを含む素子２８Ｒのところにビーム直径の大きさの焦点を
結ぶ。図４ｄに簡単な拡大図で示す素子２８Ｒは、Ａｍｉｃｉタイプの対物レン
ズ２６Ｒの表面上の反射点３０Ｒおよび３２Ｒのアレーを示す。反射点３０Ｒお
よび３２Ｒは、それぞれ、素子２８の素子３０および３２に対応するビーム５４
の反射基準ビーム成分を発生する。反射点３０Ｒおよび３２Ｒの間の間隔、およ
びレンズ６６の焦点の長さは、各点３０Ｒおよび３２Ｒ、および素子３０および
３２が，それぞれ、検出装置上の以降の画像形成により示すように、共役状態に
なるように選択される。反射点３０Ｒおよび３２Ｒの直径ａ”は、戻りビーム３
６の直径とほぼ同じ直径を持つ反射基準ビーム５６を効果的に発生するように選
択される。反射点３０Ｒおよび３２Ｒの相対的反射率は、同じであってもよいし
、そうしたい場合には、最終用途により違うものにすることもできる。FIG. 4c is a simple enlarged view of the propagation of the reference beam 52 through the reference object 20R. The reference object 20R is an Amici type objective lens. Reference beam 5
2 focuses the beam diameter size at element 28R, which includes an array of at least two wavelength or sub-wavelength reflection points on element 28R, with reference object 20R. Element 28R, shown in a simplified, enlarged view in FIG. 4d, shows an array of reflection points 30R and 32R on the surface of an Amici type objective lens 26R. Reflection points 30R and 32R correspond to beam 54 corresponding to elements 30 and 32 of element 28, respectively.
Generates a reflected reference beam component of. The spacing between the reflection points 30R and 32R, and the focal length of the lens 66 is such that each point 30R and 32R and the elements 30 and 32, respectively, are in a conjugate state, as shown by subsequent imaging on the detector. Selected to be. The diameter a ″ of the reflection points 30R and 32R is equal to that of the return beam 3
It is selected to effectively generate a reflected reference beam 56 having a diameter approximately the same as the diameter of 6. The relative reflectance of the reflection points 30R and 32R may be the same, or if desired, may be different depending on the end use.

【００９３】 当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなしに、基準ビー
ムが、第１の実施形態の素子２８Ｒの相補である素子を持つ、基準対象物２０Ｒ
により伝送されるように、基準ビームの経路を構成することができることを理解
することができるだろう。波長および／またはサブ波長開口を通して、ビームを
伝送することにより基準ビームを発生するいくつかの例を、ヒルの「共振凹部に
より改善された光学的伝送を含む多重光源アレー」という名称の、米国特許仮出
願が開示している。さらに、他の実施形態の場合には、基準対象物は、平面また
は湾曲ミラーのような均一な反射対象物とすることもできる。しかし、このよう
な実施形態の場合には、上記実施形態と比較した場合、近視野信号ビームと干渉
する基準ビームの量は少なくなる。Those skilled in the art will appreciate that the reference beam 20R may have an element whose reference beam is the complement of element 28R of the first embodiment without departing from the spirit and scope of the invention.
It will be appreciated that the path of the reference beam can be configured to be transmitted by Some examples of generating a reference beam by transmitting a beam through a wavelength and / or sub-wavelength aperture are described in U.S. Pat. The provisional application discloses. Further, in other embodiments, the reference object can be a uniform reflective object such as a flat or curved mirror. However, in such an embodiment, the amount of the reference beam that interferes with the near-field signal beam is smaller than that in the above-described embodiment.

【００９４】 戻りビーム３６は、ビーム・スプリッタ１００に入射し、その一部は、図１ａ
内に光線３８Ａおよび３８Ｂとして示すビーム３８の戻りビーム成分として反射
される。この場合、ビーム３８は、光線３８Ａおよび３８Ｂの間に複数の光線を
含む。反射基準ビーム５６は、ビーム・スプリッタ１００に入射し、その一部は
、ビーム３８の反射基準ビーム成分として伝送される。ビーム３８は、偏光装置
６８により偏光に対して混合され、その後、レンズ６２に入射し、図１ａ内に光
線４０Ａおよび４０Ｂとして示す混合ビーム４０として焦点を結ぶ。この場合、
混合ビーム４０は、光線４０Ａおよび４０Ｂの間に複数の光線を含む。混合ビー
ム４０は、画像面１１４内のピンホールが、サブ波長開口３０の中の１つ、また
はサブ波長散乱位置３２の中の１つの共役画像となるようにピンホール面上に焦
点を結ぶ。Return beam 36 is incident on beam splitter 100, a portion of which is shown in FIG.
It is reflected as the return beam component of beam 38, shown within as rays 38A and 38B. In this case, beam 38 includes multiple rays between rays 38A and 38B. Reflected reference beam 56 is incident on beam splitter 100, a portion of which is transmitted as the reflected reference beam component of beam 38. Beam 38 is mixed with polarized light by polarizer 68 and then enters lens 62 and is focused as mixed beam 40, shown as rays 40A and 40B in FIG. 1a. in this case,
Mixed beam 40 includes a plurality of rays between rays 40A and 40B. The mixed beam 40 is focused on the pinhole plane such that the pinhole in the image plane 114 is a conjugate image of one of the sub-wavelength apertures 30 or one of the sub-wavelength scattering locations 32.

【００９５】 図５は、ピンホール面１１４の略図である。ピンホールの直径はｃであり、ピ
ンホール間の間隔はｄである。間隔ｄは、サブ波長開口３０およびサブ波長散乱
位置３２の間隔ｂに、ピンホール面１１４内の対応するピンホール上にサブ波長
開口３０およびサブ波長散乱点３２の画像を形成する画像形成システムの倍率を
掛けたものに等しい。直径ｃは、画像形成システムによる点対象物の屈折限定画
像のほぼ２倍になるように選択され、間隔ｄは、ｃより長く、好適には、画像形
成システムによる点対象物の屈折限定画像化の大きさのほぼ４倍に等しいか、ま
たはそれより大きく選択することが好ましい。図５内の点線輪郭および実線輪郭
は、それぞれ、サブ波長開口３０およびサブ波長散乱位置３２の屈折限定画像の
振幅関数を示す。FIG. 5 is a schematic view of the pinhole surface 114. The diameter of the pinholes is c and the distance between the pinholes is d. The distance d is the distance b between the sub-wavelength aperture 30 and the sub-wavelength scattering position 32, and is the distance of the image forming system that forms the image of the sub-wavelength aperture 30 and the sub-wavelength scattering point 32 on the corresponding pinhole in the pinhole surface 114. It is equal to the multiplication factor. The diameter c is selected to be approximately twice the refraction limited image of the point object by the imaging system and the spacing d is longer than c, preferably the refraction limited imaging of the point object by the imaging system. It is preferred to choose to be equal to or greater than approximately four times the size of. The dotted and solid line contours in FIG. 5 show the amplitude function of the refraction limited image of the sub-wavelength aperture 30 and the sub-wavelength scattering position 32, respectively.

【００９６】 混合ビーム４０一部は、ピンホール面１１４内のピンホールにより伝送され、
検出装置１１６により検出されるが、好適には、量子光子検出装置により検出す
ることが好ましい。検出装置１１６は、最終用途の要件により、一組のピクセル
、ピクセルの一次元アレー、またはピクセルの二次元アレーのどれかを含むピク
セルのアレーを備える。この場合、ピンホール面１１４内のピンホールは、検出
装置１１６のピクセルに対して、１：１のマッピングを形成している。検出装置
１１６は、ピクセルのアレーに対応する信号値のアレー［Ｓn］を含む電気的干
渉信号を発生する。サブスクリプトｎは、信号値のアレー［Ｓn］内のある素子
を示す指数である。信号値のアレー［Ｓn］は、最終用途により、一組の素子、
少なくとも３つの素子からなる一次元アレー、または二次元アレーを含むことが
できる。Part of the mixed beam 40 is transmitted by the pinholes in the pinhole surface 114,
It is detected by the detector 116, but preferably by a quantum photon detector. The detector 116 comprises an array of pixels, including either a set of pixels, a one-dimensional array of pixels, or a two-dimensional array of pixels, depending on the end use requirements. In this case, the pinholes in the pinhole surface 114 form a 1: 1 mapping to the pixels of the detector 116. The detector 116 produces an electrical interference signal containing an array [S n ] of signal values corresponding to the array of pixels. The subscript n is an index indicating a certain element in the array [S n ] of signal values. The array of signal values [S n ] may consist of a set of elements, depending on the end use.
It may include a one-dimensional array of at least three elements, or a two-dimensional array.

【００９７】 信号値のアレー［Ｓn］は、下式で示す正確な近似で表すことができる。The array of signal values [S n ] can be represented by the exact approximation shown in the following equation.

【００９８】[0098]

【数１】 ここで、項（ＳD）nは、サブ波長開口３０に関連する項、またはサブ波長開口
３２に関連する項であり、項（ＳI）nは、サブ波長開口３０に関連する干渉クロ
ス項、またはサブ波長開口３２に関連する干渉クロス項である。[Equation 1] Here, the term (S D ) n is a term relating to the sub-wavelength aperture 30 or the term relating to the sub-wavelength aperture 32, and the term (S I ) n is an interference cross term relating to the sub-wavelength aperture 30. , Or the interference cross term associated with the sub-wavelength aperture 32.

【００９９】 サブ波長開口３０に関連する（ＳD）n項は、近視野戻りプローブ・ビーム、第
１の背景戻りビームの振幅、および近視野戻りプローブ・ビームと第１の背景戻
りビームの複素振幅の間の干渉クロス項の平方の和に比例する。サブ波長開口３
２に関連する（ＳD）n項は、第２の背景戻りビームおよび反射基準ビームの対応
する部分の振幅の平方に比例する。サブ波長開口３０に関連する（ＳI）n項は、
近視野戻りプローブ・ビームおよび反射基準ビームの複素振幅の間の干渉クロス
項、および第１の背景戻りビームおよび反射基準ビームの複素振幅の間の干渉ク
ロス項の和に比例する。サブ波長開口３２に関連する（ＳI）n項は、第２の背景
戻りビームと反射基準ビームの複素振幅の間の干渉クロス項に比例する。The (S D ) n term associated with the sub-wavelength aperture 30 is the near-field return probe beam, the amplitude of the first background return beam, and the complex of the near-field return probe beam and the first background return beam. It is proportional to the sum of the squares of the interference cross terms between the amplitudes. Sub-wavelength aperture 3
The (S D ) n term associated with 2 is proportional to the square of the amplitude of the corresponding portion of the second background return beam and the reflected reference beam. The (S I ) n term associated with the subwavelength aperture 30 is
It is proportional to the sum of the interference cross term between the complex amplitudes of the near-field return probe beam and the reflected reference beam and the complex amplitude of the first background return beam and the reflected reference beam. The (S I ) n term associated with the sub-wavelength aperture 32 is proportional to the interference cross term between the complex amplitudes of the second background return beam and the reflected reference beam.

【０１００】 項（ＳD）nは、位相シフトχから独立している。項（ＳI）nは、位相シフトχ
の正弦関数であり、下式により表される。The term (S D ) n is independent of the phase shift χ. The term (S I ) n is the phase shift χ
Is a sine function of and is expressed by the following equation.

【０１０１】[0101]

【数２】 ここで、（｜ＳI｜）nおよびφは、それぞれ、（ＳI）nに影響を与える複素振
幅に関連する振幅および位相である。[Equation 2] Here, (| S I |) n and φ are the amplitude and phase associated with the complex amplitude affecting (S I ) n , respectively.

【０１０２】 図１ａ、図４ａおよび図４ｂに示す、本発明の第１の実施形態の装置の動作は
、信号値のアレーの４つの測定のシーケンスの入手に基づいている。信号値の４
つのアレー［Ｓn］1、［Ｓn］2、［Ｓn］3、および［Ｓn］4のシーケンスは、そ
れぞれ、位相シフトχ0、χ0＋π、χ0＋π／２、およびχ0＋３π／２ラディア
ンのシーケンスを導入する位相シフタ６４を備える検出装置１１６により入手さ
れる。この場合、χ0は、位相シフトχのある固定値である。信号値の４つのア
レー［Ｓn］1、［Ｓn］2、［Ｓn］3、および［Ｓn］4は、以降の処理のために、
デジタル・フォーマットまたはアナログ・フォーマットで、電子コントローラ、
信号プロセッサおよびコンピュータ２００に信号１３１として送られる。The operation of the device of the first embodiment of the invention shown in FIGS. 1a, 4a and 4b is based on obtaining a sequence of four measurements of an array of signal values. Signal value 4
The sequences of two arrays [ Sn ] 1 , [ Sn ] 2 , [ Sn ] 3 , and [ Sn ] 4 have phase shifts χ 0 , χ 0 + π, χ 0 + π / 2, and χ 0, respectively. Acquired by the detector 116 with a phase shifter 64 introducing a sequence of + 3π / 2 radians. In this case, χ 0 is a fixed value with a phase shift χ. The four arrays of signal values [S n ] 1 , [S n ] 2 , [S n ] 3 , and [S n ] 4 are:
Electronic controller in digital or analog format,
It is sent as signal 131 to the signal processor and computer 200.

【０１０３】 従来の変換回路、すなわち、アナログ−デジタル・コンバータが、４つのアレ
ー［Ｓn］1、［Ｓn］2、［Ｓn］3、および［Ｓn］4をデジタル・フォーマットに
変換するために、検出装置１１６または電子コントローラ、信号プロセッサおよ
びコンピュータ２００に内蔵されている。位相シフタ６４により導入された位相
シフトχは、信号１３２により制御される。この場合、信号１３２は、電子コン
トローラ、信号プロセッサおよびコンピュータ２００により発生し、その後、送
信される。位相シフタ６４としては、電気光学タイプのものを使用することがで
きる。A conventional conversion circuit, an analog-to-digital converter, converts four arrays [ Sn ] 1 , [ Sn ] 2 , [ Sn ] 3 , and [ Sn ] 4 into a digital format. For this purpose, the detection device 116 or the electronic controller, the signal processor and the computer 200 are incorporated. The phase shift χ introduced by the phase shifter 64 is controlled by the signal 132. In this case, the signal 132 is generated by the electronic controller, signal processor and computer 200 and then transmitted. An electro-optical type can be used as the phase shifter 64.

【０１０４】 次に、信号値の違いの２つのアレー、［Ｓn］1−［Ｓn］2＝［（ＳI）n］1−
［（ＳI）n］2および［Ｓn］3−［Ｓn］4＝［（ＳI）n］3−［（ＳI）n］4が、
電子コントローラ、信号プロセッサおよびコンピュータ２００により計算される
。Next, two arrays of different signal values, [S n ] 1 − [S n ] 2 = [(S I ) n ] 1 −
[(S I) n] 2 and [S n] 3 - [S n] 4 = [(S I) n] 3 - [(S I) n] 4 is,
Calculated by electronic controller, signal processor and computer 200.

【０１０５】 サブ波長開口３０に関連するピクセルに対応する信号値の差のアレーの素子は
、実質的に、そして比較的効率的に２つの干渉クロス項、すなわち、近視野戻り
プローブ・ビームの複素振幅との振幅、および反射基準ビームの複素振幅の間の
第１の干渉クロス項、および第１の背景戻りビームの複素振幅と反射基準ビーム
の複素振幅の間の第２の干渉クロス項だけを含む。The elements of the array of signal value differences corresponding to the pixels associated with the sub-wavelength aperture 30 substantially and relatively efficiently produce two interfering cross terms, the complex of the near-field return probe beam. Only the first interference cross term between the amplitude and the amplitude and the complex amplitude of the reflected reference beam, and the second interference cross term between the complex amplitude of the first background return beam and the complex amplitude of the reflected reference beam. Including.

【０１０６】 サブ波長散乱位置３２に関連するピクセルに対応する信号値の差のアレーの素
子は、実質的に、そして比較的効率的に、第２の背景戻りビームの複素振幅と反
射基準ビームの複素振幅との間の複素振幅の間の干渉クロス項だけを含む。The elements of the array of signal value differences corresponding to the pixels associated with the sub-wavelength scattering location 32 are, substantially and relatively efficiently, the complex amplitudes of the second background return beam and the reflected reference beam. Only the interference cross terms between complex amplitudes are included.

【０１０７】 測定強度値内のサブ波長開口３０に関連するビームの振幅、およびサブ波長散
乱位置３２に関連するビームの振幅の影響を分離するための比較的高い効率は、
パラメータｃおよびｄを選択することにより制御される。The relatively high efficiency for separating the effect of the amplitude of the beam associated with the sub-wavelength aperture 30 and the amplitude of the beam associated with the sub-wavelength scattering location 32 within the measured intensity value is:
It is controlled by selecting the parameters c and d.

【０１０８】 近視野戻りプローブ・ビームの複素振幅は、電子コントローラ、信号プロセッ
サおよびコンピュータ２００により、近視野戻りプローブ・ビームの複素振幅と
反射基準ビームの振幅との間の第１の干渉項の振幅から計算される。上記計算は
、第１の背景戻りビームの複素振幅の成分と反射基準ビームの複素屈振幅の成分
との間の第２の干渉クロス項によるサブ波長開口３０に関連する信号値の差の素
子の測定値を補償するために、第２の背景戻りビームの複素振幅の成分と反射基
準ビームの複素振幅の成分との間の干渉クロス項の測定値の使用を含む。上記計
算は、さらに、ピンホール面１１４のピンホールにより送信され、検出装置１１
６により検出された反射基準ビームの一部の振幅の平方のための測定値の使用を
含む。The complex amplitude of the near-field return probe beam is determined by the electronic controller, signal processor and computer 200 by the amplitude of the first interfering term between the complex amplitude of the near-field return probe beam and the amplitude of the reflected reference beam. Calculated from The above calculation is for the element of the difference in signal value associated with the sub-wavelength aperture 30 due to the second interference cross term between the component of the complex amplitude of the first background return beam and the component of the complex bending amplitude of the reflected reference beam. Includes the use of the measurement of the interference cross term between the complex amplitude component of the second background return beam and the complex amplitude component of the reflected reference beam to compensate for the measured value. The above calculation is further transmitted by the pinhole of the pinhole surface 114, and the detection device 11
6 using the measurement value for the square of the amplitude of the portion of the reflected reference beam detected.

【０１０９】 次に、入力ビーム２０の偏光面は、電子コントローラ、信号プロセッサおよび
コンピュータ２００からの信号１２８に応じて、位相遅延素子１８により９０度
回転する。信号値の測定アレー［Ｓn］1、［Ｓn］2、［Ｓn］3、および［Ｓn］4 に対応する信号値の４つのアレー［Ｓn］5、［Ｓn］6、［Ｓn］7、および［Ｓn
］8の第２の組は、検出装置１１６により入手される。信号値差のアレー［Ｓn］ 1 −［Ｓn］2＝［（ＳI）n］1−［（ＳI）n］2および［Ｓn］3−［Ｓn］4＝［（
ＳI）n］3−［（ＳI）n］4は、電子コントローラ、信号プロセッサおよびコンピ
ュータ２００により計算される。直角に偏光している入力ビーム２０に対する近
視野戻りプローブ・ビームの複素振幅は、入力ビーム２０の偏光の回転状態に対
する近視野戻りプローブ・ビームの複素振幅を計算する際に使用したのと同じア
ルゴリズムにより、電子コントローラ、信号プロセッサおよびコンピュータ２０
０により計算される。[0109]   Next, the plane of polarization of the input beam 20 is determined by the electronic controller, signal processor and
According to the signal 128 from the computer 200, the phase delay element 18 causes 90 degrees.
Rotate. Signal value measurement array [Sn]1, [Sn]2, [Sn]3, And [Sn]Four 4 array of signal values corresponding ton]Five, [Sn]6, [Sn]7, And [Sn
]8The second set of is acquired by the detector 116. Array of signal value differences [Sn] 1 -[Sn]2= [(SI)n]1-[(SI)n]2And [Sn]3-[Sn]Four= [(
SI)n]3-[(SI)n]FourIncludes electronic controllers, signal processors and
Calculated by computer 200. Near to the orthogonally polarized input beam 20
The complex amplitude of the field-of-view return probe beam depends on the rotation state of the polarization of the input beam 20.
The same array used to calculate the complex amplitude of the near-field return probe beam
According to the algorithm, electronic controller, signal processor and computer 20
Calculated by 0.

【０１１０】 対象物材料１１２は、対象物チャック１６０上に装着される。対象物チャック
１６０の角度方位および高さは、３つのトランスジューサにより制御される。参
照番号１６１Ａおよび１６１Ｂは、これら３つのトランスジューサの中の２つを
示し、これらトランスジューサは、チャック・ステージ１６２に取り付けられて
いる。伝導素子２８の表面に対する対象物材料１１２の角度方位および高さは、
エラー信号を発生するために検出され、使用される。エラー信号の検出および発
生は、当業者であれば周知の技術によるもので、容量性または「キャップ」ゲー
ジ、波分域反射測定法を含む精密距離測定干渉計測定法のようなものがある。（
たとえば、ヘンリー Ａ．ヒルの、「波数領域反射測定法および背景振幅低減お
よび補償を使用する共焦点干渉顕微鏡測定法のための方法および装置」という名
称の、共有米国特許出願第０９／０８９，１０５号を参照）および走査干渉計に
よる近視野顕微鏡（たとえば、上記の「近視野走査顕微鏡測定におけるサブ波長
開口アレーの位置および方位の制御」という名称の、上記仮出願参照）等がある
。エラー信号は、信号１６６の成分として、電子コントローラ、信号プロセッサ
およびコンピュータ２００に送られる。シフト制御信号は、電子コントローラ、
信号プロセッサおよびコンピュータ２００により、エラー信号から発生し、信号
１６６のサーボ制御信号としてチャック・ステージ１６２に送られる。トランス
ジューサ１６１Ａおよび１６１Ｂ、および第３のトランスジューサ（図示せず）
は、信号１６６のサーボ制御信号成分により、対象物材料１１２の方位および／
または高さを変更する。The object material 112 is mounted on the object chuck 160. The angular orientation and height of the object chuck 160 is controlled by three transducers. Reference numbers 161A and 161B indicate two of these three transducers, which are mounted on chuck stage 162. The angular orientation and height of the object material 112 relative to the surface of the conductive element 28 is
Detected and used to generate an error signal. The detection and generation of error signals is by techniques well known to those skilled in the art, such as capacitive or "cap" gauges, precision distance measuring interferometer measurements including wave domain reflectometry. (
For example, Henry A. Hill, “Shared US Patent Application No. 09 / 089,105, entitled“ Method and Apparatus for Wavenumber Domain Reflectometry and Confocal Interferometry Using Background Amplitude Reduction and Compensation ”] and There is a near-field microscope using a scanning interferometer (for example, refer to the above-mentioned provisional application named “Control of position and orientation of sub-wavelength aperture array in near-field scanning microscope measurement” above). The error signal is sent to the electronic controller, signal processor and computer 200 as a component of signal 166. The shift control signal is sent to the electronic controller,
Generated from the error signal by the signal processor and computer 200 and sent to the chuck stage 162 as the servo control signal of signal 166. Transducers 161A and 161B and a third transducer (not shown)
Due to the servo control signal component of the signal 166 and / or the orientation of the object material 112.
Or change the height.

【０１１１】 伝導素子２８の表面にほぼ平行な面内のチャック・ステージ１６２の位置は、
並進装置１６４により制御される。チャック・ステージ１６２の位置は、精密距
離測定干渉計測定法のような、当業者にとって周知の技術により検出され、また
信号１６８のエラー信号成分として、電子コントローラ、信号プロセッサおよび
コンピュータ２００に送られる。［たとえば、１９９９年２月１８日付けの、ピ
ータ・デ・グルート、ヘンリー Ａ．ヒル、およびフランク Ｃ．デマレストの
「屈折率および光学的経路影響空気を測定するための干渉計および方法」という
名称の、米国特許出願第０９／２５２，２６６号、および１９９９年２月１８日
付けの、ヘンリー Ａ．ヒル（Ｈｅｎｒｙ Ａ Ｈｉｌｌ）、ピータ・デ・グル
ート（Ｐｅｔｅｒ ｄｅ Ｇｒｏｏｔ）、およびフランク Ｃ．デマレスト（Ｆ
ｒａｎｋ Ｃ Ｄｅｍａｒｅｓｔ）の「多重パス干渉計測定法を使用する空気の
屈折率および光学的経路長さ効果を測定するための装置および方法」という名称
の、米国特許出願第０９／２５２，２６６号を参照されたい。両出願の内容は、
参照により本明細書に組み込むものとする。］サーボ制御信号は、電子コントロ
ーラ、信号プロセッサおよびコンピュータ２００により、信号１６８のエラー信
号成分から発生し、信号１６８のサーボ信号成分として並進装置１６４に送られ
る。並進装置１６４は、信号１６８のサーボ信号成分により１つまたは２つの直
角な方向、および１つまたは２つの直角な方位面において、チャック・ステージ
１６２の位置および方位を制御する。The position of the chuck stage 162 in a plane substantially parallel to the surface of the conductive element 28 is
Controlled by translation device 164. The position of the chuck stage 162 is detected by techniques well known to those skilled in the art, such as precision distance measuring interferometry, and is sent to the electronic controller, signal processor and computer 200 as the error signal component of signal 168. [For example, Peter De Groot, Henry A., dated February 18, 1999. Hill, and Frank C. Demarest, entitled "Interferometers and Methods for Measuring Refractive Index and Optical Path-Affected Air," U.S. patent application Ser. No. 09 / 252,266, and Henry A. et al. Henry A Hill, Peter de Groot, and Frank C.I. Demarest (F
Rank C Demarest, U.S. patent application Ser. No. 09 / 252,266, entitled "Apparatus and Method for Measuring Air Refractive Index and Optical Path Length Effects Using Multipath Interferometry." Please refer. The contents of both applications are
It is hereby incorporated by reference. The servo control signal is generated by the electronic controller, signal processor and computer 200 from the error signal component of signal 168 and is sent to translator 164 as the servo signal component of signal 168. The translator 164 controls the position and orientation of the chuck stage 162 in one or two orthogonal directions and in one or two orthogonal azimuth planes depending on the servo signal component of the signal 168.

【０１１２】 次に、対象物材料１１２は、対象物材料１１２の表面にほぼ平行な１つまたは
２つの直角な方向を組み合わせた方向、および伝導素子２８の空間内の距離で、
最終用途の要件により対象物材料１１２の隣接面から走査される。信号値の測定
アレー［Ｓn］1、［Ｓn］2、［Ｓn］3、および［Ｓn］4、および最終用途のため
に必要な場合には、信号値の測定アレー［Ｓn］5、［Ｓn］6、［Ｓn］7、および
［Ｓn］8が走査したパラメータ、各近視野戻りプローブ・ビームの複素振幅、お
よび電子コントローラ、信号プロセッサおよびコンピュータ２００により計算し
た反射基準ビームの各複素振幅の間の各干渉クロス項の振幅および位相の関数と
して入手される。Next, the object material 112 is a combination of one or two right-angled directions substantially parallel to the surface of the object material 112, and a distance in space of the conducting element 28,
It is scanned from the adjacent surface of the object material 112 depending on the end use requirements. Measurement array [S n] 1 signal values, [S n] 2, [ S n] 3, and [S n] 4, and if necessary for the final application, the measurement array of signal values [S n ] 5 , [S n ] 6 , [S n ] 7 , and [S n ] 8 scanned parameters, the complex amplitude of each near-field return probe beam, and the reflection calculated by the electronic controller, signal processor and computer 200. Obtained as a function of the amplitude and phase of each interference cross term between each complex amplitude of the reference beam.

【０１１３】 対象物材料１１２に関する第１の実施形態の装置についての情報は、有意に低
減した背景信号の存在下で入手される。背景信号の分配源は、第１の背景戻りビ
ーム、ストップ７０により消失しなかった戻り測定ビームの一部、第１の実施形
態の装置の測定ビームに関連する他のビームの反射および／または散乱により発
生した背景、および反射基準ビームに関連する対応するビームからなる。背景信
号は、有意に低減する。その第１の理由は、第１の実施形態の装置が、共焦点光
学式画像形成／検出システムであることであり、その第２の理由は、第２の背景
戻りビームの測定に基づく背景補償手順のためである。Information about the device of the first embodiment for the object material 112 is obtained in the presence of a significantly reduced background signal. The source of distribution of the background signal is the reflection and / or scatter of the first background return beam, the part of the return measurement beam that has not been extinguished by the stop 70, the other beam related to the measurement beam of the device of the first embodiment. And the corresponding beam associated with the reflected reference beam. The background signal is significantly reduced. The first reason is that the apparatus of the first embodiment is a confocal optical imaging / detection system and the second reason is background compensation based on measurement of a second background return beam. Because of the procedure.

【０１１４】 当業者であれば、共焦点光学式画像形成／検出システムが、非共焦点光学式画
像形成／検出システムに関して有意に改善された深さ識別を持っていて、そのた
め、画像形成されている平らな部分からずれている平面部分に発生した散乱／反
射ビームに対して有意に改善された識別を持っていることは周知である。しかし
、共焦点光学式画像形成／検出システムは、第１の背景戻りビームに対しては識
別しない。第２の背景戻りビームの測定に基づく背景補償手順は、第１の実施形
態の装置の共焦点光学式画像形成／検出特性に対して識別しない第１の背景戻り
ビームを補償する。第２の背景戻りビームの測定に基づく背景補償手順は、さら
に、第１の実施形態の装置の共焦点光学式画像形成／検出特性により識別しない
画像形成中の平らな部分からずれている平らな部分で発生した散乱／反射ビーム
を補償することに留意されたい。Those skilled in the art will appreciate that confocal optical imaging / detection systems will have significantly improved depth discrimination with respect to non-confocal optical imaging / detection systems and will therefore be imaged. It is well known to have significantly improved discrimination for scattered / reflected beams generated in flat areas that deviate from the flat areas that are present. However, the confocal optical imaging / detection system does not discriminate against the first background return beam. The background compensation procedure based on the measurement of the second background return beam compensates the first background return beam which does not discriminate against the confocal optical imaging / detection characteristics of the device of the first embodiment. The background compensation procedure, which is based on the measurement of the second background return beam, further comprises a flat surface offset from the flat portion during imaging which is not discernible by the confocal optical imaging / detection characteristics of the apparatus of the first embodiment. Note that it compensates for scattered / reflected beams generated in parts.

【０１１５】 対象物材料１１２の表面にほぼ平行な１つまたは２つの直角方向を組み合わせ
たものの内の対象物材料１１２の走査、および対象物材料１１２の隣接する表面
からの伝導素子２８の空間的間隔内の対象物材料の走査は、第１の実施形態に対
して、「ステップおよび反復」モードで実行される。動作の連続走査モード用に
変形した第１の実施形態については、本発明の第１の実施形態の第３の変形例と
して以下に説明する。Scan of the object material 112 within one or a combination of two orthogonal directions that are substantially parallel to the surface of the object material 112, and spatially of the conductive elements 28 from adjacent surfaces of the object material 112. Scanning of the object material within the interval is performed in "step and repeat" mode for the first embodiment. The first embodiment modified for the continuous scanning mode of operation will be described below as a third modification of the first embodiment of the invention.

【０１１６】 本発明の第１の実施形態の第１の変形例は、図１ａに略図で示した本発明の第
１の実施形態と同じ素子を含む。第１の実施形態の第１の変形例と第１の実施形
態との間の違いは、信号値の測定アレーを入手するために使用する手順にある。
第１の実施形態の第１の変形例の場合には、振幅（｜ＳI｜）nおよび位相（φ） n は、周知のヘテロダイン検出技術、またはデジタル・ヒルベルト変換位相検出
装置［（ニューヨーク、マグローヒル社）１９９３年発行の、Ｒ．Ｅ．ベストの
、「位相ロック・ループ：設計および応用」第２版参照］のような非パルス信号
用の位相感知検出技術、位相ロック・ループ（Ｒ．Ｅ．ベストの上記論文参照）
、スライディング・ウィンドウＦＦＴ［位相χを基準位相として使用する、Ｊ．
Ｔｓｕｉの、１９９５年、（ボストン、アーテック・ハウス）発行の広帯域受信
機用のデジタル技術参照］により測定される。時間内で均一に採取した関数の場
合には、その関数に関する情報を取得するためのデジタル信号処理に基づく位相
感知技術を実行した場合、その関数のチェビシェフ多項式に基づく結果が得られ
ることは周知である。［（１９７５年）Ｈ．Ａ．ヒルおよびＲ．Ｔ．ステビンの
Ａｓｔｒｏｐｈｙｓ．Ｊ．，２００号、４８４ページ参照］。オフセットχ0に
ついて走査中の位相χの例について考えてみよう。結果は、下式のようになる。[0116]   A first variant of the first embodiment of the invention is the first variant of the invention shown diagrammatically in FIG. 1a.
The same elements as in the first embodiment are included. First modification and first embodiment of the first embodiment
The difference between the states is the procedure used to obtain the measured array of signal values.
In the case of the first modification of the first embodiment, the amplitude (| SI｜)nAnd phase (φ) n Is a well-known heterodyne detection technique or digital Hilbert transform phase detection
Equipment [(New York, McGraw-Hill Company), published in 1993, R. E. The best
, "Phase-Locked Loops: Design and Applications, 2nd Edition"].
Phase-sensitive detection technology for PCs, phase-locked loops (see RE Best, above)
, Sliding window FFT [using phase χ as reference phase, J.
Broadband reception by Tsui, 1995, Artec House, Boston
Machine digital technology reference]. Function field uniformly sampled in time
Phase based on digital signal processing to obtain information about the function
If you perform the sensing technique, you will get a result based on the Chebyshev polynomial of that function.
It is well known. [(1975) H. A. Hill and R.H. T. Stevin's
Astrophys. J. , 200, p. 484]. Offset χ0To
Now consider an example of the phase χ during scanning. The result is as shown below.

【０１１７】[0117]

【数３】 ここで、Δχは、時間ｔのある関数である。χを走査することにより、下式（
４）で表される式（２）および（３）による信号値のアレーの素子内にいくつか
の成分が発生する。[Equation 3] Here, Δχ is a function with time t. By scanning χ, the following equation (
Several components occur in the elements of the array of signal values according to equations (2) and (3) represented by 4).

【０１１８】[0118]

【数４】 その後で、振幅アレー［（｜ＳI｜）n］および位相アレー［（φ＋χ0）n］は
、ｃｏｓΔχおよびｓｉｎΔχの係数アレーの位相感知検出により入手される。
位相感知検出は、（｜ＳI｜）nとｃｏｓΔχとの乗算、および時間に関する（｜
ＳI｜）nｃｏｓΔχの積分、（｜ＳI｜）nとｓｉｎΔχとの乗算、および時間に
関する（｜ＳI｜）nｓｉｎΔχの積分を含む。Δχが振幅１を持つ角周波数ω1
の場合の正弦関数の場合には、下式（５）のようになる。[Equation 4] The amplitude array [(| S I |) n ] and the phase array [(φ + χ 0 ) n ] are then obtained by phase sensitive detection of the coefficient array of cos Δχ and sin Δχ.
Phase sensitive detection is performed by multiplying (| S I |) n by cos Δχ and (|
Integral of) n cosΔχ, (| | S I comprises the integral of) n sinΔχ | S I |) multiplied by n and Sinderutakai, and time for (| S I. Angular frequency ω 1 where Δχ has amplitude 1
In the case of the sine function in the case of, the following expression (5) is obtained.

【０１１９】[0119]

【数５】 時間の流れの中で均等に採取した［（｜ＳI｜）n］の場合には、ｃｏｓΔχお
よびｓｉｎΔχの係数のアレーは、［（｜ＳI｜）n］のあるチェビシェフ多項式
係数のアレーとして、効果的に表すことができる。[Equation 5] In the case of [(| S I |) n ] evenly sampled in the flow of time, the array of coefficients of cos Δχ and sin Δχ is as an array of Chebyshev polynomial coefficients with [(| S I |) n ]. , Can be effectively represented.

【０１２０】 あるチェビシェフ多項式係数のアレーの素子は、チェビシェフ多項式の既知の
特性を使用して、下式（６）および（７）のように表すことができる。An element of an array of certain Chebyshev polynomial coefficients can be expressed as in equations (6) and (7) below using the known properties of the Chebyshev polynomial.

【０１２１】[0121]

【数６】 [Equation 6]

【０１２２】[0122]

【数７】 ここで、Ｔ＝２π／ω1であり、Ｔ1およびＶ1は、それぞれ、タイプＩおよび
タイプＩＩの一次チェビシェフ多項式であり、Ｊ0は、第１のタイプの０次ベッ
セル関数である。（１９６８年（ニューヨーク、アカデミック・プレス発行の）
、Ｇ．アフケンの、物理学者のための数学的方法の１３．３節参照）[Equation 7] Here, T = 2π / ω 1 , T 1 and V 1 are first-order Chebyshev polynomials of type I and type II, respectively, and J 0 is a 0-th order Bessel function of the first type. (1968 (published by Academic Press, New York)
, G. See Section 13.3 of Afken's Mathematical Method for Physicists.)

【０１２３】 位相のずれχ0は、通常、対象物材料１１２を走査中に、変動しない条件に適
合するもの以外は、測定する必要はない。異なる時点で入手した結果を比較する
ために、２つの異なる測定時点の間の時間内に発生したすべての変化を測定する
必要がある場合がある。χ0の相対的変化は、たとえば、必要な精度を持つ平ら
な表面を持つ溶融シリカのような等方性の媒体を含む対象物材料１１２用のアレ
ー［Ｓn］内の振幅［（｜ＳI｜）n］および位相［（φ）n］のアレーを入手する
ことにより測定することができる。The phase shift χ 0 typically need not be measured during scanning of the object material 112, except for those that meet non-varying conditions. In order to compare the results obtained at different time points, it may be necessary to measure all the changes that occurred in the time between two different measurement time points. The relative change of the chi 0, for example, in the array for the target material 112 including media isotropic such as fused silica having a flat surface with the necessary accuracy [S n] amplitude [(| S It can be measured by obtaining an array of I |) n ] and phase [(φ) n ].

【０１２４】 第１の実施形態の第１の変形例は、ヘテロダイン検出システムの利点を持つ。 第１の実施形態の第１の変形例の残りの説明は、第１の実施形態の説明の対応
する部分と同じである。The first variant of the first embodiment has the advantages of a heterodyne detection system. The rest of the description of the first modified example of the first embodiment is the same as the corresponding portions of the description of the first embodiment.

【０１２５】 図１ｂは、本発明の第１の実施形態の第２の変形例の略図である。第１の実施
形態の第２の変形例と第１の実施形態との間の違いは、第２の変形例の場合には
、信号値の２つのアレー［Ｓn］mおよび［Ｓn］m+1が、信号対雑音比が改善され
た状態で、また対象物材料１１２の振動または運動に対する感度が低減した状態
で信号値の所与の組のアレーを入手するために短い時間内で同時に入手されるこ
とである。信号値の２つのアレー［Ｓn］mおよび［Ｓn］m+1は、χの同じ値に対
するまたはχの異なる値に対する近視野プローブ・ビームに対する２つの異なる
偏光状態に対応する場合もあるし、関連する近視野プローブ・ビームの同じ偏光
状態に対するχの２つの異なる値に対応する場合もある。FIG. 1b is a schematic diagram of a second variation of the first embodiment of the present invention. The difference between the second modification of the first embodiment and the first embodiment is that in the case of the second modification, two arrays of signal values [S n ] m and [S n ] are provided. m + 1 within a short time to obtain an array of a given set of signal values with improved signal-to-noise ratio and reduced sensitivity to vibration or motion of the object material 112. It is to be obtained at the same time. Two arrays of signal values, [S n ] m and [S n ] m + 1 , may correspond to two different polarization states for the near-field probe beam for the same value of χ or for different values of χ. , May correspond to two different values of χ for the same polarization state of the associated near-field probe beam.

【０１２６】 第１の実施形態の第２の変形例の多くの素子は、図１ａの第１の実施形態の対
応する素子と、同じ素子番号を持つ素子の機能と類似の機能を行う。第１の実施
形態の第２の変形例は、同様に、第１の実施形態のいくつかの素子の機能と類似
の機能を行う追加の素子を備える。追加の素子の素子番号は、第１の実施形態の
対応するいくつかの素子の素子番号に１０００を加えたものである。Many of the elements of the second variant of the first embodiment perform functions similar to those of the elements with the same element number as the corresponding elements of the first embodiment of FIG. 1a. The second variant of the first embodiment likewise comprises additional elements that perform functions similar to those of some of the elements of the first embodiment. The element numbers of the additional elements are the element numbers of some corresponding elements of the first embodiment plus 1000.

【０１２７】 ビーム２０は、ミラー９０で反射した後で、非偏光ビーム・スプリッタ１００
に入射する。信号値の２つのアレー［Ｓn］mおよび［Ｓn］m+1が、近視野プロー
ブ・ビームの２つの異なる偏光状態に対応する動作モードの場合には、偏光装置
１０６８は、偏光装置６８の方位のほうを向いていて、そのため、光線１０４０
Ａおよび１０４０Ｂの間に光線を含む混合ビーム１０４０は、混合ビーム４０内
の情報が表すビーム３６の偏光成分に直角なビーム３６の偏光成分についての情
報を表す。基準ビーム５０は、１／２波長の位相遅延プレート７２により伝送さ
れるが、この場合、１／２波長の位相遅延プレート７２は、ビーム５２の偏光面
が、図１ｂの面に直角になるような方向を向いている。電子コントローラ、信号
プロセッサおよびコンピュータ１２００は、第１の実施形態の電子コントローラ
、信号プロセッサおよびコンピュータ２００の機能、および信号１１３１内に含
まれている情報を処理するための対応する機能を行う。The beam 20 is reflected by the mirror 90 and then reflected by the unpolarized beam splitter 100.
Incident on. If the two arrays of signal values [S n ] m and [S n ] m + 1 are operating modes corresponding to two different polarization states of the near-field probe beam, then the polarizer 1068 will cause the polarizer 68 to The direction of the ray 1040
Mixed beam 1040, which includes rays between A and 1040B, represents information about the polarization component of beam 36 that is orthogonal to the polarization component of beam 36 represented by the information in mixed beam 40. The reference beam 50 is transmitted by a ½ wavelength phase delay plate 72, where the ½ wavelength phase delay plate 72 causes the plane of polarization of the beam 52 to be perpendicular to the plane of FIG. 1b. Facing the right direction. The electronic controller, signal processor and computer 1200 performs the functions of the electronic controller, signal processor and computer 200 of the first embodiment, and corresponding functions for processing the information contained in the signal 1131.

【０１２８】 χの２つの異なる値に対応する信号値の４つのアレーの第２の組を入手するた
めに、ビーム１６の偏光面が回転している第１の実施形態の手順のその部分は、
信号値の２つのアレー［Ｓn］mおよび［Ｓn］m+1が、近視野プローブ・ビームの
２つの異なる偏光状態に対応する動作モード用に構成されている第１の実施形態
の第２の変形例においては反復して行われない。That part of the procedure of the first embodiment, in which the plane of polarization of the beam 16 is rotated, in order to obtain a second set of four arrays of signal values corresponding to two different values of χ, ,
A first embodiment of the first embodiment in which two arrays of signal values [S n ] m and [S n ] m + 1 are configured for operating modes corresponding to two different polarization states of the near-field probe beam. It is not repeated in the second variant.

【０１２９】 信号値の２つのアレー［Ｓn］mおよび［Ｓn］m+1が、近視野プローブ・ビーム
の２つの異なる偏光状態、または同じ偏光状態に対応する動作モードの場合には
、位相遅延プレート１１３２は、χの異なる値の必要な効果を達成するために、
ビーム１０３８の成分の間に相対的位相シフトを導入するように調整される。If two arrays of signal values, [S n ] m and [S n ] m + 1, are in two different polarization states of the near-field probe beam, or operating modes corresponding to the same polarization state: The phase delay plate 1132 may be used to achieve the desired effect of different values of χ.
Adjusted to introduce a relative phase shift between the components of beam 1038.

【０１３０】 第１の実施形態に対する第１の実施形態の第２の変形例の利点は、信号対雑音
比が改善された状態で、また情報取得中、対象物材料１１２の振動または運動に
対する感度が低減した状態で信号値の所与の組のアレーを入手するために、短い
時間内で信号値の２つのアレーを同時に入手することである。The advantage of the second variant of the first embodiment over the first embodiment is that the sensitivity of the object material 112 to vibrations or movements with improved signal-to-noise ratio and during information acquisition. Is to obtain two arrays of signal values simultaneously in a short time in order to obtain an array of a given set of signal values with reduced.

【０１３１】 第１の実施形態の第２の変形例の残りの説明は、第１の実施形態の説明の対応
する部分と同じである。 図１ｃは、本発明の第１の実施形態の第３の変形例の略図である。第１の実施
形態の第３の変形例と第１の実施形態との間の違いは、対象物材料１１２を走査
するために使用するモードである。第１の実施形態の第３の変形例は、第１の実
施形態のステップおよび反復モードの代わりに、連続的走査モードで動作する信
号値のアレー［Ｓn］mを入手する。The rest of the description of the second modification of the first embodiment is the same as the corresponding parts of the description of the first embodiment. FIG. 1c is a schematic diagram of a third variation of the first embodiment of the present invention. The difference between the third variation of the first embodiment and the first embodiment is the mode used to scan the object material 112. The third variant of the first embodiment obtains an array [S n ] m of signal values operating in continuous scan mode instead of the step and repeat modes of the first embodiment.

【０１３２】 第１の実施形態の第３の変形例の多くの素子は、第１の実施形態の素子の機能
と類似の機能を行い、図１ａの第１の実施形態の対応する素子と、同じ素子番号
を持つ、図１ｃ内に表示される。Many elements of the third variant of the first embodiment perform functions similar to those of the elements of the first embodiment, with corresponding elements of the first embodiment of FIG. 1a, Displayed in FIG. 1c with the same element number.

【０１３３】 光源１０１０は、パルス光源である。当業者であれば、パルス光源は、多くの
異なる方法で形成することができることを理解することができるだろう。（Ｗ．
シルフバストの、［（ニューヨーク、マグローヒル社）１９９５年発行の，光学
ハンドブック１の、１１章「レーザ」参照］第１の実施形態の第３の変形例で使
用した連続的走査モードの結果として、光源１０１０が発生したビーム・パルス
τp1の持続時間、すなわち、「パルス幅」はある制約を受ける。パルス幅τp1は
、下式（８）で表す下限への走査の方向内の空間解像度に対する制限値を部分的
に制御するパラメータである。The light source 1010 is a pulsed light source. Those skilled in the art will appreciate that pulsed light sources can be formed in many different ways. (W.
As a result of the continuous scanning mode used by Sylph Bust, [(New York, McGraw-Hill, Inc.) 1995, Optical Handbook 1, Chapter 11, "Laser"], a third variation of the first embodiment: The duration, or “pulse width”, of the beam pulse τ p1 generated by the light source 1010 is subject to some constraints. The pulse width τ p1 is a parameter that partially controls the limit value for the spatial resolution within the scanning direction to the lower limit expressed by the following equation (8).

【０１３４】[0134]

【数８】 ここで、ｖは走査速度である。たとえば、τp1＝５０ｎｓｅｃ、走査速度がｖ
＝０．２０ｍ／ｓｅｃである場合には、走査方向の空間解像度τp1ｖの制限値は
、下式（９）により表される。[Equation 8] Here, v is the scanning speed. For example, τ p1 = 50 nsec, the scanning speed is v
= 0.20 m / sec, the limit value of the spatial resolution τ p1 v in the scanning direction is expressed by the following equation (9).

【０１３５】[0135]

【数９】 光源１０１０は、図１ｃの面に平行な偏光面である光学的ビーム１０１２を発
生する。ブーム１０１２は、変調装置７６に入射して、変調装置７６からビーム
１０１５として出力される。変調装置７６としては、たとえば、音響−光学的デ
バイス、または音響−光学的デバイスと、ビーム１０１２の一部を変調するため
の追加の光学系との組合せを使用することができる。変調装置７６は、周波数ｆ 2 でドライバ７８により励起される。変調装置７６は、ビーム１０１２の一部の
音響−光学的相互作用により、ビーム１０１５の回折ビーム成分として回折する
。ビーム１０１５の回折ビーム成分の周波数は、ビーム１０１５の回折していな
い、また周波数シフトしていない成分に対して、周波数ｆ2だけ周波数シフトし
ていて、ビーム１０１５の回折していない、また周波数シフトしていない成分の
偏光面に対して、直角に直線的に偏光している。[Equation 9]   The light source 1010 emits an optical beam 1012 which is a plane of polarization parallel to the plane of FIG. 1c.
To live. The boom 1012 enters the modulator 76 and emits a beam from the modulator 76.
It is output as 1015. The modulator 76 may be, for example, an acousto-optical device.
Vice, or acousto-optical device, for modulating a portion of beam 1012
Can be used in combination with additional optics. The modulator 76 has a frequency f 2 Is excited by the driver 78. The modulator 76 is a part of the beam 1012.
Diffract as a diffracted beam component of beam 1015 due to acousto-optic interaction
. The frequency of the diffracted beam component of beam 1015 is undiffracted by beam 1015.
The frequency f2Frequency shift only
Of the non-diffracted and frequency-shifted component of beam 1015.
It is linearly polarized at right angles to the plane of polarization.

【０１３６】 当業者であれば、ビーム１０１５の２つの光学的周波数は、種々の周波数変調
装置の中の任意のものにより、発生することができることを理解することができ
るだろう。すなわち、（１）一組の音響−光学的ブラッグ・セルの使用。たとえ
ば、（１９７９年）Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ、１８（２）号、２１９−２
２４ページ掲載の、ｙ．大塚、およびｋ．伊藤の、「低い周波数範囲内の、小さ
な変位を測定するための、２つの周波数のレーザ干渉計」；（１９８３年）Ａｐ
ｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ、２２（１４）号、２１４１−２１５１ページ掲載の
、Ｎ．Ｍａｓｓｉｅ他の、「６４チャネル・ヘテロダイン干渉計によるレーザの
流れ領域の測定」；（１９８４年） Ｏｐｔｉｃｓ ａｎｄ Ｌａｓｅｒ Ｔｅ
ｃｈｎｏｌｏｇｙ、１６号、２５−２９ページ掲載の、Ｙ．大塚およびＭ．坪川
の「小さな変位を測定するための、動的２つの周波数のレーザ干渉計測定法」；
Ｈ．松本の上記文献；１９９６年１月１６日付けの、Ｐ．ダークセン他の米国特
許第５，８５，２７２号；（１９９６年）、Ｏｐｔ．Ｅｎｇ．３５（４）号、９
２０−９２５ページ掲載の、Ｎ．Ａ．ＲｉｚａおよびＭ．Ｍ．Ｋ．ハウラダーの
「同調可能な低周波信号を発生し制御するための音響−光学的システム」を参照
されたい。（２）単一の音響−光学系ブラッグ・セルの使用。たとえば、１９８
７年８月４日付けの、Ｇ．Ｅ．ソマグレンの共同所有米国特許第４，６８４，８
２８号；１９８７年８月１８日付けの、Ｇ．Ｅ．ソマグレンの共同所有米国特許
第４，６８７，９５８号；Ｐ．ダークセン他の上記文献；または、（３）ヘンリ
ー Ａ．ヒルの、「直線的に直角に変更した光ビームを発生するための装置」と
いう名称の、２０００年２月１８日付けの、米国特許出願第０９／５０７，５２
９号が開示しているシステムの使用。米国特許出願第０９／５０７，５２９号の
内容は、参照により本明細書に組み込むものとする。One of ordinary skill in the art will appreciate that the two optical frequencies of beam 1015 can be generated by any of a variety of frequency modulators. (1) Use of a set of acousto-optical Bragg cells. For example, (1979) Applied Optics, 18 (2), 219-2.
See page 24, y. Otsuka, and k. Ito, "A two-frequency laser interferometer for measuring small displacements in the low frequency range"; (1983) Ap.
Plied Optics, 22 (14), pp. 2141-2151, N.P. Massie et al., "Measurement of laser flow region with a 64-channel heterodyne interferometer"; (1984) Optics and Laser Te.
chnology, No. 16, pp. 25-29, Y. Otsuka and M.M. Tsubokawa, "Dynamic two-frequency laser interferometer measurement method for measuring small displacements";
H. Matsumoto, supra; Jan. 16, 1996, P. U.S. Pat. No. 5,85,272 to Darksen et al .; (1996) Opt. Eng. 35 (4), 9
See page 20-925, N.P. A. Riza and M.M. M. K. See Howarder, "Acousto-Optical System for Generating and Controlling Tunable Low Frequency Signals". (2) Use of a single acousto-optic Bragg cell. For example, 198
G. dated August 4, 1995. E. Somagren co-owned US Pat. No. 4,684,8
28; G. G., Aug. 18, 1987. E. Somagren co-owned US Pat. No. 4,687,958; Dirksen et al., Supra; or (3) Henry A. Hill, U.S. patent application Ser. No. 09 / 507,52, dated February 18, 2000, entitled "Apparatus for Producing Linearly Right Angle Modified Light Beams".
Use of the system disclosed in No. 9. The contents of US patent application Ser. No. 09 / 507,529 are hereby incorporated by reference.

【０１３７】 ビーム・スプリッタ１０００は、偏光タイプのビーム・スプリッタであるので
、基準ビームは、ビーム１０２０の１つの周波数成分を含み、測定ビーム２２は
、ビーム１０２０の第２の周波数成分を含有する。基準ビーム５０の偏光面は、
図１ｂの面に対して直角である。Since the beam splitter 1000 is a polarization-type beam splitter, the reference beam contains one frequency component of the beam 1020 and the measurement beam 22 contains the second frequency component of the beam 1020. The plane of polarization of the reference beam 50 is
It is perpendicular to the plane of FIG. 1b.

【０１３８】 パルス・ビームであること、基準ビーム５０と測定ビーム２２の周波数が異な
ること、および第１の実施形態の第３の変形例の基準ビーム５２が、ビーム２２
の偏光面に直角であることを除けば、第１の実施形態の第３の変形例のビーム４
０の説明は、第１の実施形態のビーム４０の説明の対応する部分と同じである。The fact that the reference beam 50 is a pulsed beam, the reference beam 50 and the measurement beam 22 have different frequencies, and the reference beam 52 of the third modification of the first embodiment is the beam 22.
Beam 4 of the third modification of the first embodiment, except that it is perpendicular to the plane of polarization of
The description of 0 is the same as the corresponding part of the description of the beam 40 of the first embodiment.

【０１３９】 ビーム４０は、信号値のアレー［Ｓn］を含む電気的干渉信号１０３１を発生
するために、検出装置１１６により検出されるが、好適には、量子光子検出装置
により検出することが好ましい。信号値のアレー［Ｓn］は、式（１）の形の正
確な近似により表すことができる。The beam 40 is detected by a detector 116 to generate an electrical interference signal 1031 containing an array [S n ] of signal values, preferably a quantum photon detector. preferable. The array of signal values [S n ] can be represented by an exact approximation of the form of equation (1).

【０１４０】[0140]

【数１０】 ここで、ω2＝２πｆ2およびζ2は、φまたはχの関数でない、ｔについてほ
ぼ一定の位相である。[Equation 10] Here, ω 2 = 2πf 2 and ζ 2 are substantially constant phases for t that are not a function of φ or χ.

【０１４１】 電子コントローラ、信号プロセッサおよびコンピュータ２２００は、信号７７
により、電子コントローラ、信号プロセッサおよびコンピュータ２２００に送ら
れる、時間をベースとする位相検出およびドライバ７８の位相を使用して、デジ
タル信号処理またはアナログ信号処理により、（ＳI）nの位相（φ＋χ＋ζ2）
を測定する。好適には、デジタル処理を使用することが好ましい。［（φ）n］
の値のアレーは、必要な場合には、最終用途で別に測定される位相［（χ＋ζ2
）n］のアレーを差し引くことにより、位相の測定アレー［（φ＋χ＋ζ2）n］
から決定することができる。The electronic controller, signal processor and computer 2200 uses signal 77
Accordingly, the electronic controller, is sent to a signal processor and computer 2200, using the phase of the phase detector and driver 78 based on time, by the digital signal processing or analog signal processing, (S I) n of the phase (φ + χ + ζ 2 )
To measure. Preferably, digital processing is used. [(Φ) n ]
The array of values of the phase [(χ + ζ 2
) N ] is subtracted to obtain a phase measurement array [(φ + χ + ζ 2 ) n ]
Can be determined from

【０１４２】 位相のアレー［（χ＋ζ2）n］は、通常、対象物材料１１２を走査中に変動し
ない条件に、適合するもの以外は測定する必要はない。異なる時点で入手した結
果を比較するために、２つの異なる測定期間の間の時間内に発生した位相のアレ
ー［（χ＋ζ2）n］内の、すべての変化を測定する必要がある場合がある。［（
χ＋ζ2）n］の相対的変化は、たとえば、必要な精度の平らな表面を持つ溶融シ
リカのような等方性の媒体を含む対象物材料１１２用の信号値のアレー［Ｓn］
を入手することにより測定することができる。この場合も、［（χ＋ζ2）n］内
のこれらの相対的な変化が、好適に、予想的に小さくなるように設計される。The array of phases [(χ + ζ 2 ) n ] generally does not need to be measured unless it meets the conditions that the object material 112 does not fluctuate during scanning. In order to compare the results obtained at different time points, it may be necessary to measure all the changes in the array of phases [(χ + ζ 2 ) n ] that occurred in the time between two different measurement periods. . [(
The relative change in χ + ζ 2 ) n ] is determined by an array of signal values [S n ] for the target material 112 including an isotropic medium such as fused silica with a flat surface of the required accuracy.
It can be measured by obtaining. Again, these relative changes in [(χ + ζ 2 ) n ] are preferably designed to be predictably small.

【０１４３】 ビーム１０１５のパルスに対するコヒーレンス時間τcは、非制限例として、
パルス幅τp2のほぼ等しく設定される。信号値のアレー［Ｓn］が、検出装置１
１６により、時間的間隔Δｔの間の積分として測定される場合には、Δｔ＝τc
およびτc＝１／ｆ2、信号値［Ｓn］の説明は、下式（１１）により与えられる
、第１の実施形態のχを含む第１の実施形態の信号値のアレー［Ｓn］の説明の
対応する部分とほぼ同じである。The coherence time τ c for the pulse of beam 1015 is, as a non-limiting example,
The pulse width τ p2 is set to be almost equal. The array of signal values [S n ] is the detector 1
According to 16, Δt = τ c when measured as an integral over a time interval Δt
And τ c = 1 / f 2 , the description of the signal value [S n ] is given by the following equation (11). The array of signal values of the first embodiment [S n including χ of the first embodiment is given. ] Is almost the same as the corresponding part of the description.

【０１４４】[0144]

【数１１】 それ故、光源１０１０が、パルス・コヒーレンス時間τcのパルス光源である
場合には、第１の実施形態の第３の変形例の説明は、ω2ｔ、モジュロ２πで置
き換えた、第１の実施形態のχを含む第１の実施形態の説明と同じである。光源
１０１０のパルスの時間は、ω2ｔが一組の値を含むように選択される。この場
合、上記組の各値は、２πの整数倍に、たとえば、０、π／２、πおよび（３／
２）πのような値の有限の組からの１つの値を加えたものである。光源１０１０
のパルスのタイミングは、電子コントローラ、信号プロセッサおよびコンピュー
タ２２００が発生する信号１００９により制御される。[Equation 11] Therefore, when the light source 1010 is a pulsed light source with a pulse coherence time τ c , the description of the third modified example of the first embodiment is based on the description that the first modified by ω 2 t and modulo 2π. This is the same as the description of the first embodiment including χ of the embodiment. The time of the pulse of the light source 1010 is selected so that ω 2 t contains a set of values. In this case, each value of the above set is an integral multiple of 2π, for example, 0, π / 2, π and (3 /
2) Add one value from a finite set of values such as π. Light source 1010
The timing of the pulses of is controlled by signal 1009 generated by electronic controller, signal processor and computer 2200.

【０１４５】 第１の実施形態に対する第１の実施形態の第３の変形例の利点は、そこで、第
１の実施形態のχに対応する位相を変化することができる上記周波数である。第
１の実施形態の第３の変形例の位相モジュロ２π内の変化に対する周波数、すな
わち、第１の実施形態のχに等しい位相は、５Ｍｈｚ程度に高くすることができ
、条件τc＝１／ｆ2を満足する状態に維持される。The advantage of the third variant of the first embodiment over the first embodiment is then the above-mentioned frequency with which the phase corresponding to χ of the first embodiment can be varied. The frequency with respect to the change in the phase modulo 2π of the third modification of the first embodiment, that is, the phase equal to χ of the first embodiment can be increased to about 5 Mhz, and the condition τ c = 1 / It is maintained to satisfy f 2 .

【０１４６】 光源１０１０からのパルスのタイミングは、電子コントローラ、信号プロセッ
サおよびコンピュータ２２００により調整され、その結果、走査速度ｖおよび素
子２８の素子３０および３２の間の間隔に対して、第１の実施形態の信号値のア
レー［Ｓn］1、［Ｓn］2、［Ｓn］3、および［Ｓn］4に等しい情報が、第１の実
施形態の第３の変形例に対して入手される。近視野戻りプローブ・ビームの複素
振幅の間、または信号値のアレーのある素子から第２の素子への、第２の背景戻
りビームおよび反射基準ビームの振幅の間の干渉クロス項の発生および検出の際
の効率の変動を補償するために、電子コントローラ、信号プロセッサおよびコン
ピュータ２２００により正規化が行われる。正規化に必要な情報は、たとえば、
必要な精度の平らな表面を持つ溶融シリカのような等方性の媒体を含む対象物材
料１１２用の信号値のアレー［Ｓn］を入手することにより測定することができ
る。The timing of the pulses from the light source 1010 is adjusted by the electronic controller, the signal processor and the computer 2200, so that for the scanning speed v and the spacing between the elements 30 and 32 of the element 28, the first implementation. Information equal to the array of signal values [S n ] 1 , [S n ] 2 , [S n ] 3 , and [S n ] 4 of the morphology is available for the third variant of the first embodiment. To be done. Generation and detection of interference cross terms during the complex amplitude of the near-field return probe beam or between the amplitudes of the second background return beam and the reflected reference beam from an element with an array of signal values to a second element Normalization is performed by the electronic controller, signal processor and computer 2200 to compensate for variations in efficiency during The information needed for normalization is, for example,
It can be measured by obtaining an array of signal values [S n ] for the target material 112 containing an isotropic medium such as fused silica with a flat surface of the required accuracy.

【０１４７】 当業者であれば、第１の実施形態の第３の変形例の光源１０１０をＣＷ光源で
置き換えることができること、および信号値のアレー［Ｓn］の位相を非パルス
信号用の周知のヘテロダイン検出技術、または位相感知検出技術により測定でき
ることを理解することができるだろう。ヘテロダイン検出技術、または位相感知
検出技術は、本発明の精神および範囲から逸脱することなしに、デジタル・ヒル
ベルト変換位相検出装置［（Ｒ．Ｅ．ベストの、１９９３年（ニューヨーク、マ
グローヒル社発行の）「位相ロック・ループ：理論、設計および応用」第２版参
照］、位相ロック・ループ［Ｒ．Ｅ．ベストの上記文献参照］、スライディング
・ウィンドウＦＦＴ［Ｊ．Ｔｓｕｉの、１９９５年、（ボストン、アーテック・
ハウス）発行の広帯域受信機用のデジタル技術参照］のようなアナログ位相感知
検出またはデジタル技術を含むことができる。Those skilled in the art can replace the light source 1010 of the third modification of the first embodiment with a CW light source, and know that the phase of the array of signal values [S n ] is for non-pulse signals. It will be understood that this can be measured by the heterodyne detection technique of, or the phase sensitive detection technique. Heterodyne detection techniques, or phase sensitive detection techniques, may be used without departing from the spirit and scope of the present invention to provide a digital Hilbert transform phase detector [(RE Best, 1993, McGraw-Hill, NY). "Phase-Locked Loops: Theory, Design and Applications," Second Edition], Phase-Locked Loops [see RE Best, supra], Sliding Window FFT [J. Tsui, 1995, (Boston, Artec
House) Issued Digital Technologies for Broadband Receivers], analog phase sensitive detection or digital technologies.

【０１４８】 同様に、当業者であれば、第１の実施形態の第３の変形例を、本発明の精神お
よび範囲から逸脱することなしに、第１の実施形態の第２の変形例の開示に従っ
て、信号値のアレー［Ｓn］の２つまたはそれ以上の同時測定値を入手するよう
に変形することができることも理解することができるだろう。Similarly, one of ordinary skill in the art will appreciate that the third variation of the first embodiment may be modified from the second variation of the first embodiment without departing from the spirit and scope of the invention. It will also be appreciated that, in accordance with the disclosure, it can be modified to obtain two or more simultaneous measurements of an array of signal values [S n ].

【０１４９】 位相シフタ６４は、光源１０１０および変調装置７６からのパルスのタイミン
グの組合わせが発生した位相シフトの値が、必要な組の位相シフトと等しいこと
を確認するために、第３の実施形態で使用することができる。The phase shifter 64 implements a third implementation to ensure that the value of the phase shift produced by the combination of the timing of the pulses from the light source 1010 and the modulator 76 is equal to the required set of phase shifts. Can be used in form.

【０１５０】 第１の実施形態の第３の変形例の残りの説明は、第１の実施形態の説明の対応
する部分と同じである。 図１ｄは、本発明の第１の実施形態の第４の変形例の略図である。第１の実施
形態の第４の変形例と第１の実施形態の第３の変形例との間の違いは、入力ビー
ム用に２つの異なる波長成分を使用していることである。第１の実施形態の第４
の変形例は、第１の実施形態の第３の変形例の入力ビーム１０１６の１つの波長
に対応する信号値のアレー［Ｓn］mを入手する代わりに、入力ビームの２つの異
なる波長成分に対応する信号値の２つのアレー［Ｓn］mを同時に入手する。The rest of the description of the third modification of the first embodiment is the same as the corresponding parts of the description of the first embodiment. FIG. 1d is a schematic diagram of a fourth variation of the first embodiment of the present invention. The difference between the fourth variant of the first embodiment and the third variant of the first embodiment is that it uses two different wavelength components for the input beam. Fourth of the first embodiment
Of the third embodiment of the first embodiment, instead of obtaining an array [S n ] m of signal values corresponding to one wavelength of the input beam 1016 of the third embodiment, two different wavelength components of the input beam are used. Simultaneously obtain two arrays [S n ] m of signal values corresponding to

【０１５１】 第１の実施形態の第４の変形例の多くの素子は、第１の実施形態の第３の変形
例の素子の機能に類似の機能を行い、図１ｄ内に、図１ｃの第１の実施形態の第
３の変形例の対応する素子と、同じ素子番号で表示されている。Many elements of the fourth variation of the first embodiment perform functions similar to those of the elements of the third variation of the first embodiment, and in FIG. The same element numbers as those of the corresponding elements of the third modification of the first embodiment are used.

【０１５２】 光源２０１０は、２つの異なる波長で動作する２つのパルス光源を備える。パ
ルス・ビームは、ビーム１０１２として、（図１ｄには図示していない）ダイク
ロイック・ビーム・スプリッタにより結合される。パルス・ビームが２つの異な
る波長成分を含んでいることを除けば、第１の実施形態の第４の変形例のビーム
１０１２の説明は、第１の実施形態の第３の変形例のビーム１０１３の説明の対
応する部分と同じである。２つの異なる波長源からのパルスのタイミングは、電
子コントローラ、信号プロセッサおよびコンピュータ２２００からの信号１２８
により制御される。The light source 2010 comprises two pulsed light sources operating at two different wavelengths. The pulsed beams are combined as beam 1012 by a dichroic beam splitter (not shown in FIG. 1d). The description of the beam 1012 of the fourth variant of the first embodiment is different from the beam 1013 of the third variant of the first embodiment, except that the pulsed beam contains two different wavelength components. Is the same as the corresponding part of the description. The timing of the pulses from the two different wavelength sources depends on the signal 128 from the electronic controller, signal processor and computer 2200.
Controlled by.

【０１５３】 パルス・ビームが、２つの異なる波長成分を含んでいることを除けば、第１の
実施形態の第４の変形例のビーム４０の説明は、第１の実施形態の第３の変形例
のビーム４０の説明の対応する部分と同じである。A description of the beam 40 of the fourth variant of the first embodiment is given in the description of the third variant of the first embodiment, except that the pulsed beam contains two different wavelength components. The same as the corresponding part of the description of the example beam 40.

【０１５４】 第１の実施形態の第４の変形例の残りの説明は、第１の実施形態の第３の変形
例の説明の対応する部分と同じである。 第１の実施形態の第４の変形例の利点は、２つの異なる波長に対応する信号値
の２つのアレー［Ｓn］mが同時に入手できることである。The rest of the description of the fourth modification of the first embodiment is the same as the corresponding portions of the description of the third modification of the first embodiment. The advantage of the fourth variant of the first embodiment is that two arrays [S n ] m of signal values corresponding to two different wavelengths are available at the same time.

【０１５５】 対象物材料１１２が、波長λ程度の寸法およびもっと小さな寸法、およびたと
えば、シリコン、窒化シリコン、窒化チタン、アルミニウム、銅、二酸化シリコ
ン、および他の半導体、導体および絶縁材料のような異なる組成物を持つ構造体
を含有している場合には、対象物材料１１２の特定の特性を決定するために、対
象物材料１１２による異なる近視野プローブ・ビームの、追加の反射および／ま
たは散乱特性が必要になる場合がある。上記構造体は、伝導素子２８に隣接する
対象物材料１１２の表面の下に埋設することもできるし、および／または対象物
材料１１２上に設置することもできる。構造体は、さらに、データの磁気光学記
憶装置用の、無定型希土遷移金属合金のような薄膜磁気光学材料を含むことがで
きる。構造体の寸法は、対象物材料１１２の表面に平行な１つまたはそれ以上の
方向、および／または対象物材料１１２の表面に垂直な方向内の、波長λ程度の
大きさ、またはそれより小さい大きさとすることができる。構造体は、さらに、
他の部材構造と比較した場合、１つの部材の構造が異なっている複素屈折率を持
つことができる。The object material 112 may have dimensions on the order of wavelength λ and smaller, and different, such as silicon, silicon nitride, titanium nitride, aluminum, copper, silicon dioxide, and other semiconductor, conductor and insulating materials. Additional reflection and / or scattering properties of different near-field probe beams by the target material 112 to determine specific properties of the target material 112 when containing the structure with the composition. May be required. The structure can be embedded below the surface of the object material 112 adjacent to the conductive element 28 and / or can be placed on the object material 112. The structure may further include a thin film magneto-optical material, such as an amorphous rare earth transition metal alloy, for magneto-optical storage of data. The dimensions of the structures are of the order of a wavelength λ or less, in one or more directions parallel to the surface of the object material 112 and / or in a direction perpendicular to the surface of the object material 112. It can be of any size. The structure is
The structure of one member can have different complex indices of refraction when compared to other member structures.

【０１５６】 対象物材料１１２の追加の反射および／または散乱特性の中のあるものは、本
発明の第２および第３の実施形態により入手することができる。この場合、近視
野プローブ・ビームは、第１の実施形態で使用された近視野プローブ・ビームと
は異なる方法で使用される。図２および図３は、それぞれ、第２および第３の実
施形態の略図である。図２および図３の、第２の実施形態および第３の実施形態
の多くの素子は、それぞれ、図１ａの第１の実施形態の類似の参照番号を持つ素
子の機能と類似の機能を行う。Some of the additional reflective and / or scattering properties of the object material 112 can be obtained according to the second and third embodiments of the invention. In this case, the near-field probe beam is used in a different way than the near-field probe beam used in the first embodiment. 2 and 3 are schematic diagrams of the second and third embodiments, respectively. Many of the elements of the second and third embodiments of FIGS. 2 and 3, respectively, perform functions similar to those of the elements with similar reference numbers of the first embodiment of FIG. 1a. .

【０１５７】 第２および第３の実施形態と、第１の実施形態およびその変形例との間の主な
違いは、伝導層２８の表面への測定ビーム２２の入射角度である。第１の実施形
態およびその変形例の場合には、入射角度は、伝導層２８の表面に対してほぼ垂
直である。第２および第３の実施形態の場合には、対応する入射角度は、図２お
よび図３に示すように、１ラディアン程度である。The main difference between the second and third embodiments and the first embodiment and its variants is the angle of incidence of the measuring beam 22 on the surface of the conducting layer 28. In the case of the first embodiment and its modification, the incident angle is substantially perpendicular to the surface of the conductive layer 28. In the case of the second and third embodiments, the corresponding incident angle is of the order of one radian, as shown in FIGS.

【０１５８】 図２に示すように、第２の実施形態の測定ビーム２２は、ミラー１９Ａ、１９
Ｂおよび１９Ｃにより順次反射され、その後で、レンズ１２４および１２６を備
えるレンズ組立体上に入射する。位相遅延プレート１８は、測定ビーム２２の偏
光面が、図２の面に平行になるように、電子コントローラ、信号プロセッサおよ
びコンピュータ２００が発生する信号１２８により制御される。図４ａは、レン
ズ１２４とレンズ２６との間の関係を示す。第２の実施形態の測定ビーム２２は
、レンズ組立体により、素子２８内のサブ波長開口、およびサブ波長散乱位置の
アレーを収容する１ラディアン程度の入射角度で、素子２８上にビームの点を焦
点として結ぶ。As shown in FIG. 2, the measurement beam 22 of the second embodiment includes mirrors 19A and 19A.
It is sequentially reflected by B and 19C and then incident on a lens assembly comprising lenses 124 and 126. The phase delay plate 18 is controlled by a signal 128 generated by the electronic controller, signal processor and computer 200 so that the plane of polarization of the measurement beam 22 is parallel to the plane of FIG. FIG. 4a shows the relationship between lens 124 and lens 26. The measurement beam 22 of the second embodiment focuses the beam on the element 28 at an incident angle of about one radian that accommodates the sub-wavelength aperture in the element 28 and the array of sub-wavelength scattering positions by the lens assembly. Connect as a focus.

【０１５９】 サブ波長開口３０に入射した測定ビームの第１の部分は、修正された近視野プ
ローブ・ビームとして伝送される。第２の実施形態の変形した近視野プローブ・
ビームと、第１の実施形態の近視野プローブ・ビームとの間の主な違いは、近視
野多重ポール組成物である。第１の実施形態の近視野プローブ・ビームの近視野
多重ポール組成物は、開口３０の対応する開口のところに位置する磁気ダイポー
ルと関連する有意な近視野項を含む。The first portion of the measurement beam incident on the sub-wavelength aperture 30 is transmitted as a modified near field probe beam. Modified near-field probe of the second embodiment
The main difference between the beam and the near-field probe beam of the first embodiment is the near-field multipole composition. The near-field multipole composition of the near-field probe beam of the first embodiment includes a significant near-field term associated with the magnetic dipole located at the corresponding aperture of aperture 30.

【０１６０】 第２の実施形態の近視野プローブ・ビームの近視野多重ポール組成物は、開口
３０の対応する開口のところに位置する磁気ダイポールと電気ダイポールの両方
に関連する有意な近視野項を含む。（（１９７５年）、（ニューヨークのウイリ
社出版の）Ｊ．Ｄ．ジャクソンの、古典的電気力学、第２版の第９章；「回折理
論」Ｃ．Ｊ．ボウカンプ、上記版の１７号、３５−１００ページ掲載の、物理学
の進歩についての報告、（１９５４年）Ａ．Ｃ．ストリックランドのＰｈｙｓｉ
ｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ参照）磁気ダイポールに関連する近視野の空間的特性、
および電気ダイポールに関連する近視野の空間的特性の違いにより（伝導素子２
８の面と整合している磁気ダイポール、および伝導素子２８の面に直角な電気ダ
イポールに関連する電界のいくつかの成分については、図４ｂ参照）、第２の実
施形態により測定した近視野戻りプローブ・ビームの複素振幅は、第１の実施形
態により測定した近視野戻りプローブ・ビームの複素振幅とは異なる。その結果
、第２の実施形態により測定した近視野戻りプローブ・ビームの複素振幅は、第
１の実施形態により測定した近視野戻りプローブ・ビームの複素振幅が表す対象
物材料１１２の対応する画像とは異なる対象物材料１１２の三次元容積部分の「
画像」を表す。The near-field multipole composition of the near-field probe beam of the second embodiment provides significant near-field terms associated with both the magnetic and electrical dipoles located at the corresponding apertures in aperture 30. Including. ((1975), JD Jackson (published by Willi, NY), Classical Electrodynamics, Second Edition, Chapter 9; "Diffraction Theory", CJ Bowkamp, No. 17, above). Report on Advances in Physics, pages 35-100, (1954) Ph. St. A. C. Strickland
Cal Society) near-field spatial properties associated with magnetic dipoles,
And the difference in near-field spatial characteristics associated with electric dipoles (conducting element 2
8 for some components of the electric field associated with the magnetic dipole aligned with the plane 8 and the electrical dipole perpendicular to the plane of the conducting element 28), near-field return measured according to the second embodiment. The complex amplitude of the probe beam is different than the complex amplitude of the near-field return probe beam measured according to the first embodiment. As a result, the complex amplitude of the near-field return probe beam measured according to the second embodiment corresponds to the corresponding image of the object material 112 represented by the complex amplitude of the near-field return probe beam measured according to the first embodiment. Of the three-dimensional volume of different target materials 112
Image ".

【０１６１】 戻りビーム１３４および第２の実施形態によるその以降の処理は、第１の実施
形態の戻りビーム３４およびその以降の処理の説明の対応する部分と同じである
。また基準ビーム１５０および第２に実施形態によるその以降の処理は、第１の
実施形態の基準ビーム３４およびその以降の処理の説明の対応する部分と同じで
ある。The return beam 134 and the subsequent processing according to the second embodiment are the same as the corresponding portions of the description of the return beam 34 and the subsequent processing according to the first embodiment. Further, the reference beam 150 and the subsequent processing according to the second embodiment are the same as the corresponding portions of the description of the reference beam 34 and the subsequent processing according to the first embodiment.

【０１６２】 第２の実施形態の残りの説明は、第１の実施形態の説明の対応する部分と同じ
である。 伝導素子２８に入射する対応する測定ビームの方向を除けば、第３の実施形態
の残りの説明は、第２の実施形態の対応する部分と同じである。今迄、第２およ
び第３の実施形態に対する測定ビーム２２の入射角度は、同じ大きさであること
を説明してきた。しかし、図３に示すように、第３の実施形態の測定ビームは、
伝導素子２８上に、図３の右側から入射し、一方、第２の実施形態の測定ビーム
は、伝導素子２８上に、図２の左側から入射する。第２および第３の実施形態の
伝導素子２８のところの、各測定ビームの伝播方向の上記違いにより開口３０の
対応する開口のところに位置する磁気ダイポールおよび電気ダイポールの相対的
位相は、第２および第３の実施形態のものとは異なる。The rest of the description of the second embodiment is the same as the corresponding parts of the description of the first embodiment. The rest of the description of the third embodiment is the same as the corresponding parts of the second embodiment, except for the direction of the corresponding measuring beam incident on the conducting element 28. Up to now, it has been explained that the incident angles of the measuring beam 22 for the second and third embodiments are of the same magnitude. However, as shown in FIG. 3, the measurement beam of the third embodiment is
3 is incident on the conducting element 28 from the right side of FIG. 3, while the measuring beam of the second embodiment is incident on the conducting element 28 from the left side of FIG. Due to the above difference in the propagation direction of each measurement beam at the conducting element 28 of the second and third embodiments, the relative phase of the magnetic dipole and the electric dipole located at the corresponding aperture of the aperture 30 is the second phase. And is different from that of the third embodiment.

【０１６３】 第２および第３の実施形態の間の開口３０の、対応する開口のところに位置す
る磁気ダイポールおよび電気ダイポールの相対的位相の違いにより、第３の実施
形態により測定した近視野戻りプローブ・ビームの複素振幅は、第１または第２
の実施形態のどちらかにより測定した近視野戻りプローブ・ビームの複素振幅が
表す対象物材料１１２の対応する画像とは異なる対象物材料１１２の三次元容積
部分のもう１つの「画像」を表す。Due to the difference in the relative phase of the magnetic and electric dipoles located at the corresponding apertures of the aperture 30 between the second and third embodiments, the near-field return measured according to the third embodiment. The complex amplitude of the probe beam is either the first or the second
FIG. 5B depicts another “image” of a three-dimensional volume of object material 112 that differs from the corresponding image of object material 112 represented by the complex amplitude of the near-field return probe beam as measured by either of the embodiments of FIG.

【０１６４】 第３の実施形態の残りの説明は、第２の実施形態の説明の対応する部分と同じ
である。 本発明の第１の実施形態の横方向の解像度は、ｈ程度である。本発明の場合、
たとえば、反射／散乱プローブ・ビームの測定した複素振幅を差し引くことによ
り、横方向の解像度を改善することができる。この場合、近視野戻りプローブ・
ビームの特徴は、実質的に、反射／散乱プローブ・ビームの測定した複素振幅か
らの電気ダイポールである。この場合、近視野戻りプローブ・ビームの実質的な
特徴は、磁気ダイポールである。当業者であれば、このことは、図４ｂに示すよ
うな電気および磁気ダイポールの電界および磁界に関連する電界および磁界の分
布を考えれば、理解することができるだろう。The rest of the description of the third embodiment is the same as the corresponding parts of the description of the second embodiment. The horizontal resolution of the first embodiment of the present invention is about h. In the case of the present invention,
For example, the lateral resolution can be improved by subtracting the measured complex amplitude of the reflected / scattered probe beam. In this case, the near-field return probe
The characteristic of the beam is essentially an electrical dipole from the measured complex amplitude of the reflected / scattered probe beam. In this case, the substantial feature of the near-field return probe beam is the magnetic dipole. Those skilled in the art will understand this, given the distribution of the electric and magnetic fields associated with the electric and magnetic fields of electric and magnetic dipoles as shown in FIG. 4b.

【０１６５】 サブ波長開口３０のところに位置していて、第１、第２、第３および第４の実
施形態、およびその変形例の近視野プローブ・ビームに関連する任意の多重ポー
ル源により発生した電界は、通常、対象物材料１１２の特定の位置のところの、
いくつかの方向内に限られた範囲を持つ。本発明のこの特徴により、通常、信号
値の測定アレー［Ｓn］1、［Ｓn］2、［Ｓn］3、および［Ｓn］4から、最終用途
のために必要な場合には、従来の光学的システムによる画像形成により定義され
た空間解像度に依存するプロファイラ、干渉計またはその他で使用される逆算と
比較した場合のように、輝度値の測定アレー［Ｓn］3−［Ｓn］4＝［（ＳI）n］ 3 −［（ＳI）n］4から対象物材料１１２の特性をもっと簡単に逆算することがで
きる。[0165]   Is located at the sub-wavelength aperture 30 and is located at the first, second, third and fourth realities.
Embodiments, and any multi-port related variant near field probe beams.
The electric field generated by the source is typically at a particular location on the object material 112,
Has a limited range in some directions. Due to this feature of the invention, the signal
Value measurement array [Sn]1, [Sn]2, [Sn]3, And [Sn]FourFrom the end use
Defined by imaging with conventional optical systems, if needed for
Back calculation used in profilers, interferometers or other that depend on the spatial resolution
As in the case of comparison, the measurement array of luminance values [Sn]3-[Sn]Four= [(SI)n] 3 -[(SI)n]FourThe characteristics of the target material 112 can be calculated more easily from
Wear.

【０１６６】 上記実施形態の場合には、逆算はもっと簡単になる。何故なら、輪郭を描いて
いる／画像を形成している対象物の容積部分のところの近視野プローブ・ビーム
の複数の成分の伝播方向が、その容積部分からの反射／散乱近視野プローブ・ビ
ームの所与の測定振幅および位相に対して、ほぼ同じだからである。その場合、
その容積部分の大きさは、近視野プローブ・ビームの光源の大きさより遥かに小
さい。上記実施形態の場合には、上記逆算は、さらに簡単になる。何故なら、輪
郭を描いている／画像を形成している対象物の所与の容積部分からの反射／散乱
近視野プローブ・ビームの成分の伝播方向が、上記容積部分からの反射／散乱近
視野プローブ・ビームの、所与の測定振幅および位相に対してほぼ同じだからで
ある。上記実施形態の場合には、上記逆算は、さらに簡単になる。何故なら、輪
郭を描いている／画像を形成している対象物の所与の容積部分のところでの近視
野プローブ・ビームの成分の伝播方向、および輪郭を描いている／画像を形成し
ている対象物の所与の容積部分からの、結果として得られる反射／散乱近視野プ
ローブ・ビームの成分の伝播方向が、上記容積部分からの反射／散乱近視野プロ
ーブ・ビームの、所与の測定振幅および位相に対してほぼ反対だからである。In the case of the above embodiment, the back calculation becomes simpler. Because the direction of propagation of the components of the near-field probe beam at the volume of the object being contoured / imaged is the reflected / scattered near-field probe beam from that volume. For a given measured amplitude and phase of In that case,
The volume of the volume is much smaller than the size of the light source of the near-field probe beam. In the case of the above-mentioned embodiment, the above-mentioned back calculation becomes simpler. Because the direction of propagation of the reflected / scattered near-field probe beam component from a given volume of the object being contoured / imaged is such that the reflected / scattered near-field from the volume is This is because the probe beam is approximately the same for a given measurement amplitude and phase. In the case of the above-mentioned embodiment, the above-mentioned back calculation becomes simpler. Because the direction of propagation of the components of the near-field probe beam at a given volume of the contoured / imaged object and the contoured / imaged The propagation direction of the components of the resulting reflected / scattered near-field probe beam from a given volume of the object is determined by the given measured amplitude of the reflected / scattered near-field probe beam from the volume. And is almost opposite to the phase.

【０１６７】 当業者であれば、第２および第３の実施形態を、信号値のアレー［Ｓn］の２
つまたはそれ以上の測定値を同時に入手するために、および／または、本発明の
精神および範囲から逸脱することなしに、第１の実施形態の第２、第３および第
４の変形例の開示に従って、異なる波長の１つのパルス源または複数のパルス源
と一緒に、連続走査モードを使用するように変形することができることを理解す
ることができるだろう。A person skilled in the art will be able to apply the second and third embodiments to the array of signal values [S n ] 2
Disclosure of second, third and fourth variations of the first embodiment to obtain one or more measurements simultaneously and / or without departing from the spirit and scope of the invention. It will be understood that, accordingly, one can be modified to use a continuous scan mode, with one pulse source or multiple pulse sources of different wavelengths.

【０１６８】 対象物材料の成分の複素屈折率は、伝導材料の導電率または材料の磁化のよう
な、温度に依存する性質のものである。当業者であれば、対象物材料１１２の成
分の複素屈折率を監視および／または測定するように構成されている第１の実施
形態およびおの変形例、および第２および第３の実施形態を、本発明の精神およ
び範囲から逸脱することなしに、対象物材料１１２のサブセクションの温度の変
化を監視および／または測定するために使用することができることを理解するこ
とができるだろう。The complex index of refraction of a component of an object material is of a temperature dependent nature, such as the conductivity of a conducting material or the magnetization of a material. Those skilled in the art will appreciate the first embodiment and each variant, and the second and third embodiments configured to monitor and / or measure the complex index of refraction of a component of the target material 112. It will be appreciated that, without departing from the spirit and scope of the present invention, it may be used to monitor and / or measure changes in temperature of subsections of object material 112.

【０１６９】 対象物材料１１２のいくつかの他の追加の反射／散乱特性は、本発明の第４の
実施形態により入手される。この場合、検査している対象物材料は、サブ波長磁
気−光学領域のアレー、または磁気−光学材料の構造体のアレーを含む。第４の
実施形態は、さらに、対象物材料により反射／散乱された戻りビーム用の、画像
形成および検出システムを備える。この場合、第１の実施形態の戻りビーム３４
に対応する反射ビームは、戻りビーム３４の画像検索および検索システムとは異
なるものである。磁気−光学材料の一例としては、無定型希土遷移金属合金があ
る。図６ａ−図６ｃは、本発明の第４の実施形態の略図である。図６ａの第４の
実施形態の多くの素子は、図１ａの第１の実施形態の類似の番号を持つ素子の機
能と類似の機能を行う。Some other additional reflection / scattering properties of the object material 112 are obtained according to the fourth embodiment of the invention. In this case, the material under examination comprises an array of sub-wavelength magneto-optical regions or an array of structures of magneto-optical material. The fourth embodiment further comprises an imaging and detection system for the return beam reflected / scattered by the object material. In this case, the return beam 34 of the first embodiment
The reflected beam corresponding to is different from the image retrieval and retrieval system of the return beam 34. An example of a magneto-optical material is an amorphous rare earth transition metal alloy. 6a-6c are schematic diagrams of a fourth embodiment of the present invention. Many elements of the fourth embodiment of FIG. 6a perform functions similar to those of similarly numbered elements of the first embodiment of FIG. 1a.

【０１７０】 光学的ビームの偏光面は、通常、磁気−光学的領域における反射および／また
は／散乱プロセスの際に、小さなカーまたはファラディ回転を受ける。第４の実
施形態の戻りビーム３３４用の、画像形成および検出システムは、光磁気ディス
ク４１２内の、磁気−光学的領域により反射および／または散乱したビーム３３
４の近視野ビーム成分の偏光面の、この小さな回転の効果を測定するように設計
されている。図６ａの光線３３４Ａおよび３３４Ｂは、第４の実施形態の戻りビ
ーム３３４を示す。この場合、戻りビーム３３４は、光線３３４と光線３３４Ｂ
との間に複数の光線を含む。The plane of polarization of the optical beam usually undergoes a small Kerr or Faraday rotation during the reflection and / or scattering process in the magneto-optical domain. The imaging and detection system for the return beam 334 of the fourth embodiment includes a beam 33 reflected and / or scattered by magneto-optical regions within the magneto-optical disk 412.
It is designed to measure the effect of this small rotation on the plane of polarization of the four near-field beam components. Rays 334A and 334B of FIG. 6a show the return beam 334 of the fourth embodiment. In this case, the return beam 334 is composed of rays 334 and 334B.
Includes multiple rays between and.

【０１７１】 図６ｂに示すレンズ３２４およびＡｍｉｃｈｉタイプの対物レンズの説明は、
第１の実施形態のレンズ２４および２６の所与の説明と同じである。伝導素子３
２８は、レンズ３２６に取り付けられていて（図６ｂ参照）、Ａｍｉｃｈｉタイ
プの対物レンズ２６に取り付けられている伝導素子２８と同じものである。伝導
素子３２８は、サブ波長開口３３０を備え、その説明は、第１の実施形態のサブ
波長開口３０の説明の対応する部分と同じである。サブ波長開口３３０の直径お
よび間隔は、それぞれ、ａ’およびｂ’であり、伝導素子３２８と対象物材料４
１２の隣接する面の間の間隔は、図６ｃに示すようにｈ’である。ａ’，ｂ’お
よびｈ’の説明は、第１の実施形態のａ、ｂおよびｈの対応する説明と同じであ
る。A description of the lens 324 and the Amichi type objective lens shown in FIG.
Same as the given description of the lenses 24 and 26 of the first embodiment. Conductive element 3
Reference numeral 28 is attached to the lens 326 (see FIG. 6 b), and is the same as the conduction element 28 attached to the Amichi type objective lens 26. The conducting element 328 comprises a sub-wavelength aperture 330, the description of which is the same as the corresponding part of the description of the sub-wavelength aperture 30 of the first embodiment. The diameter and spacing of the sub-wavelength apertures 330 are a ′ and b ′, respectively, and the conductive element 328 and the object material 4 are
The spacing between twelve adjacent faces is h ', as shown in Figure 6c. The description of a ′, b ′ and h ′ is the same as the corresponding description of a, b and h of the first embodiment.

【０１７２】 光磁気ディスク４１２に対するレンズ３２６の横方向の位置および高さは、サ
ーボ・システム（図示せず）により維持される。好適には、高さｈ’は、空気軸
受け（フローティング・Ａｍｉｃｉタイプの対物レンズ）により、光磁気ディス
ク上に、ほぼ２ａ’の高さに維持されることが好ましい。The lateral position and height of the lens 326 with respect to the magneto-optical disk 412 is maintained by a servo system (not shown). Preferably, the height h'is maintained on the magneto-optical disk at a height of approximately 2a 'by an air bearing (a floating Amici type objective lens).

【０１７３】 当業者であれば、１９９２年６月付けの、「固体界浸レンズを使用する光学的
記録システム」という名称の、Ｔ．Ｒ．コールおよびＧ．Ｓ．キノの米国特許第
５，１２５，７５０号が開示している固体界浸レンズを、本発明の精神および範
囲から逸脱することなしに、第４の実施形態の干渉計システムの対物レンズと、
光磁気ディスクとの間で使用することができることを理解することができるだろ
う。A person skilled in the art, T. J., entitled “Optical Recording System Using Solid Immersion Lenses,” dated June 1992, is referred to. R. Cole and G. S. The solid immersion lens disclosed by Keno in US Pat. No. 5,125,750 is an objective lens for an interferometer system of the fourth embodiment without departing from the spirit and scope of the invention.
It will be appreciated that it can be used with magneto-optical disks.

【０１７４】 ビーム３３８を形成するための、第４の実施形態の装置を通るビーム３３４お
よび５０の伝播の説明は、ビーム３８を形成するための、第１の実施形態の装置
を通るビーム３４および５０の伝播の説明の対応する部分と同じである。図６ａ
の光線３８Ａおよび３３８Ｂは、ビーム３３８を示す。この場合、ビーム３３８
は、光線３３８Ａと光線３３８Ｂとの間に複数の光線を含む。A description of the propagation of the beams 334 and 50 through the apparatus of the fourth embodiment to form the beam 338 will be described with reference to the beam 34 and through the apparatus of the first embodiment to form the beam 38. The same as the corresponding part of the 50 propagation description. Figure 6a
Rays 38A and 338B of FIG. In this case, the beam 338
Includes a plurality of rays between rays 338A and 338B.

【０１７５】 図６ａの素子３６８は、１／２波長位相遅延プレートを備える。１／２波長位
相遅延プレートは、光磁気ディスク４１２内の磁気領域の磁気状態の変化の影響
に対して、以下に説明するように、検出した信号の感度を最大にするために、ビ
ーム３３８の戻りビーム成分の偏光面を回転させる方向を向いている。The element 368 of FIG. 6a comprises a ½ wavelength phase delay plate. The half-wave phase retarder plate of the beam 338 maximizes the sensitivity of the detected signal to the effect of changes in the magnetic state of the magnetic regions within the magneto-optical disk 412, as described below. It is oriented to rotate the plane of polarization of the return beam component.

【０１７６】 ビーム３３８は、１／２波長位相遅延プレート３６８により伝送され、その第
１の部分は、偏光ビーム・スプリッタ１０１により伝送され、その後で、（偏光
に対して）混合ビームとして焦点を結び、レンズ６２Ａによりビーム３４０とし
て焦点を結ぶ。図６ａの光線３４０Ａおよび３４０Ｂは、ビーム３４０を示す。
この場合、ビーム３４０は、光線３４０Ａと光線３４０Ｂとの間に複数の光線を
含む。混合ビーム３４０は、画像面３１４Ａ内のピンホールが、伝導素子３２８
内のサブ波長開口３３０の共役画像になるように、ピンホール面３１４Ａ上に焦
点を結ぶ。１／２波長位相遅延プレート３６８により伝送されたビーム３３８の
第２の部分は、偏光ビーム・スプリッタ１０１により反射され、（偏光に対して
）混合ビームとして焦点を結び、レンズ６２Ｂによりビーム３４２として焦点を
結ぶ。図６ａの光線３４２Ａおよび３４２Ｂは、ビーム３４２を示す。この場合
、ビーム３４２は、光線３４２Ａと光線３４２Ｂとの間に複数の光線を含む。混
合ビーム３４２は、画像面３１４Ａ内のピンホールが、導体３２８内の同じサブ
波長開口３３０の共役画像になるように、画像面３１４Ｂ上のピンホール上に焦
点を結ぶ。Beam 338 is transmitted by a half-wave phase delay plate 368, a first portion of which is transmitted by polarizing beam splitter 101, after which it is focused as a mixed beam (for polarized light). The lens 62A focuses the beam 340. Rays 340A and 340B of FIG. 6a show beam 340.
In this case, beam 340 includes multiple rays between rays 340A and 340B. In the mixed beam 340, the pinholes in the image plane 314A have a conductive element 328
It is focused on the pinhole surface 314A so as to be a conjugate image of the sub-wavelength aperture 330 inside. The second portion of the beam 338 transmitted by the half-wave phase delay plate 368 is reflected by the polarizing beam splitter 101 and is focused as a mixed beam (for polarized light) and is focused as beam 342 by lens 62B. Tie Rays 342A and 342B of FIG. 6a show beam 342. In this case, beam 342 includes multiple rays between rays 342A and 342B. Mixed beam 342 is focused onto the pinhole on image plane 314B such that the pinhole in image plane 314A is a conjugate image of the same sub-wavelength aperture 330 in conductor 328.

【０１７７】 画像面３１４Ａおよび３１４Ｂ、検出装置３１６Ａおよび３１６Ｂの説明は、
それぞれ、また、信号４３１Ａおよび４３１Ｂの説明は、それぞれ、第１の実施
形態の画像面１１４、検出装置１１６および信号１３１の説明の対応する部分と
同じである。Descriptions of the image planes 314A and 314B and the detection devices 316A and 316B are as follows.
The description of signals 431A and 431B, respectively, is the same as the corresponding portions of the description of image plane 114, detector 116 and signal 131 of the first embodiment, respectively.

【０１７８】 図６ａに示す、本発明の第４の実施形態の動作は、それぞれ、検出装置３１６
Ａおよび３１６Ｂにより、信号値の対応するアレー［Ｓn］9および［Ｓn］10の
シケンスの入手に基づいている。信号値の２つの対応するアレー［Ｓn］9および
［Ｓn］10は、電子コントローラ、信号プロセッサおよびコンピュータ４００に
、デジタルまたはアナログ・フォーマットの形で信号４３１Ａおよび４３１Ｂと
して送られる。好適には、以降の処理のために、デジタル・フォーマットで送る
ことが好ましい。The operation of the fourth embodiment of the invention shown in FIG.
A and 316B are based on obtaining sequences of corresponding arrays [S n ] 9 and [S n ] 10 of signal values. Two corresponding arrays of signal values [S n ] 9 and [S n ] 10 are sent to electronic controller, signal processor and computer 400 in the form of digital or analog formats as signals 431A and 431B. It is preferably sent in digital format for further processing.

【０１７９】 第４の実施形態の以降の説明は、本発明の精神および範囲から逸脱することな
しに、本発明を制限するものではない例として、極性磁気−光学的カー効果に基
づいて、光学的データ記憶および回収の形で行うことにする。The following description of the fourth embodiment is based on the polar magneto-optical Kerr effect as an example without limiting the invention without departing from the spirit and scope of the invention. Data storage and retrieval.

【０１８０】 直線的に偏光した光は、垂直な磁化媒体上に垂直に入射し、極性磁気−光学的
カーによる偏光の反射状態は、少し回転して、ある程度楕円形になっている。反
射した偏光は、２つの直線的成分、すなわち、入射偏光の方向に平行なLinearly polarized light is incident vertically on a perpendicular magnetizing medium, and the state of polarization polarization reflected by the polar magneto-optical Kerr is slightly rotated into an elliptical shape to some extent. The reflected polarization has two linear components: parallel to the direction of the incident polarization.

【数１２】 、およびそれに垂直な[Equation 12] , And perpendicular to it

【数１３】 からなると見なすことができる。[Equation 13] Can be considered to consist of.

【数１４】 と[Equation 14] When

【数１５】 との間の位相差は、０度−９０度の間の値であって、その結果、（偏光入射面に
対して）角度θkだけ回転している偏光楕円の長軸に対してある程度の楕円εkを
持つ反射ビームになる。 対象物材料４１２の磁気−光学的領域の影響に対する最適の感度は、１／２波
長位相遅延プレートに対して特定の設定を選択し、位相シフタ６４により導入さ
れる特定の位相シフトχを選択することにより入手される。１／２波長位相遅延
プレート３６８の向きに対する特定の設定は、それに対して、ビーム３３８の戻
りプローブ・ビーム成分[Equation 15] The phase difference between and is a value between 0 and 90 degrees and, as a result, is to some extent relative to the long axis of the polarization ellipse rotated by an angle θ k (with respect to the plane of polarization incidence). It becomes a reflected beam with an ellipse ε k . Optimal sensitivity to the effects of the magneto-optical region of the target material 412 selects a particular setting for the 1/2 wavelength phase retardation plate and a particular phase shift χ introduced by the phase shifter 64. It is obtained by The particular setting for the orientation of the half-wave phase delay plate 368 is corresponding to the return probe beam component of beam 338.

【数１６】 の偏光面が、偏光ビーム・スプリッタ１０１のところの、入射面に対して４５度
の角度になる設定である。特定の位相シフトχは、それに対して、基準ビーム成
分ＥRおよびビーム３３８の戻りプローブ・ビーム成分[Equation 16] The plane of polarization is at an angle of 45 degrees with respect to the plane of incidence at the polarization beam splitter 101. The specific phase shift χ is, by contrast, the reference beam component E R and the return probe beam component of beam 338.

【数１７】 が、同相になるか、または１８０度だけずれる位相シフトである。それ故、信号
値の対応するアレー［Ｓn］9および［Ｓn］10を下式（１２）で表すことができ
る。[Equation 17] Are phase shifts that are either in phase or offset by 180 degrees. Therefore, the corresponding arrays [S n ] 9 and [S n ] 10 of signal values can be expressed by the following equation (12).

【数１８】 ここで、（η）nは、比例定数のアレーである。 その後で、極性磁気−光学カー効果が、下式（１３）により、信号値の対応する
アレー［Ｓn］9および［Ｓn］10の差として検出される。[Equation 18] Here, (η) n is an array of proportional constants. The polar magneto-optical Kerr effect is then detected as the difference between the corresponding arrays [ Sn ] 9 and [ Sn ] 10 of signal values according to equation (13) below.

【０１８１】[0181]

【数１９】 ここで、（φ）nは、[Formula 19] Where (φ) n is

【数２０】 と[Equation 20] When

【数２１】 との間の位相角である。背景戻りビームの値に対する（ＥR）nの値は、好適には
、「統計的誤差」というタイトルの下記節で説明するように、測定値に対する信
号対雑音比[Equation 21] Is the phase angle between and. The value of (E R ) n relative to the value of the background return beam is preferably the signal-to-noise ratio relative to the measured value, as described in the section below entitled “Statistical Error”.

【数２２】 が最大になるように選択することが好ましい。 情報は、熱磁気プロセスにより、光学的記憶素子４１２に書き込まれる。電磁
石４９９は、光学的ディスク４１２の近くに設置され、ピンホール面３１４Ａ内
の、１つまたはそれ以上のピンホールは、その輝度および／または位相が、コン
トローラおよびコンピュータ・システムにより制御されるレーザ源（すなわち、
書込みビーム源）により置き換えられる。電磁石の磁界により、ピンホール面３
１４Ａ内のピンホールのところに位置するレーザ源の画像により発生した近視野
戻りプローブ・ビームにより加熱された領域内の磁化の方向、および（書込み適
用のために、基準ビームを定義する）測定ビームからの近視野プローブ・ビーム
との干渉を調整するのが容易になる。レーザ源（書込みビーム源）は、個々に制
御されるレーザのアレーにより、または個々に制御されるレーザ源を形成するた
めに、空間光変調装置と一緒に動作する単一のレーザにより、形成することがで
きる。上記システムは、書込みビーム・レーザ源を含む検出装置アレーを自由に
切り替えるための、可動ステージ（図示せず）を含むことができる。それ故、こ
の可動ステージにより、システムを読取り動作から書込み動作に、切り替えるこ
とができる。[Equation 22] Is preferably selected so that Information is written to optical storage element 412 by a thermomagnetic process. An electromagnet 499 is installed near the optical disc 412 and one or more pinholes in the pinhole surface 314A are laser sources whose brightness and / or phase is controlled by a controller and computer system. (Ie,
Writing beam source). Due to the magnetic field of the electromagnet, the pinhole surface 3
14A, the direction of the magnetization in the area heated by the near-field return probe beam generated by the image of the laser source located at the pinhole, and the measurement beam (defining the reference beam for writing applications). It is easy to adjust the interference with the near-field probe beam from. The laser source (writing beam source) is formed by an array of individually controlled lasers or by a single laser working together with a spatial light modulator to form an individually controlled laser source. be able to. The system can include a moveable stage (not shown) for free switching of the detector array including the write beam laser source. Therefore, this movable stage allows the system to be switched from a read operation to a write operation.

【０１８２】 当業者であれば、第４の実施形態を、信号値のアレー［Ｓn］の３つのまたは
それ以上の測定値を同時に入手するために、および／または、本発明の精神およ
び範囲から逸脱することなしに、第１の実施形態の第２、第３および第４の変形
例、および第２および第３の実施形態の開示に従って、２つまたはそれ以上の波
長で動作する１つのパルス源または複数のパルス源と一緒に連続走査モードを使
用するように変形することができることを理解することができるだろう。Those skilled in the art will appreciate that the fourth embodiment may be used to obtain three or more measurements of an array of signal values [S n ] simultaneously and / or the spirit and scope of the invention. Without deviating from one of the second, third and fourth variants of the first embodiment and the disclosure of the second and third embodiments, one operating at two or more wavelengths. It will be appreciated that variations can be made to use the continuous scan mode with a pulse source or multiple pulse sources.

【０１８３】 当業者であれば、サブ波長開口のアレーと一緒に、本発明を使用する場合には
、対象物材料１１２および光学的記憶素子４１２に関する入手情報を、振動によ
りほとんど影響を受けないようにすることができることを理解することができる
だろう。何故なら、上記振動は、開口アレーを横切って、マスク／サンプルの間
隔に均等に影響を与えるからである。One of ordinary skill in the art will appreciate that when using the present invention with an array of sub-wavelength apertures, the available information about the object material 112 and the optical storage element 412 will be largely unaffected by vibration. You will understand what you can do. This is because the vibrations affect the mask / sample spacing evenly across the aperture array.

【０１８４】 上記実施形態は、光学的記憶素子４１２の特定の領域の、２進磁気−光学状態
に対応する近視野信号ビームの偏光回転を測定するので、上記実施形態のところ
で説明した第１の背景戻りビームを干渉信号で補償する必要はない。これは、光
学的記憶素子が、２進情報を記憶する場合の、通常のケースである。他の光学的
記憶実施形態の場合には、たとえば、近視野マスクおよび基準対象物上の散乱位
置を使用する補償スキームのような、上記実施形態のところで説明した補償スキ
ームを、干渉信号に対する第１の背景戻りビームの分布を補償するために、使用
することができる。光学的記憶媒体内の各分域が、アナログ情報を記憶している
場合、または２つの状態より１つ多い場合に、後者の補償は特に有効である。Since the above embodiment measures the polarization rotation of the near-field signal beam corresponding to the binary magneto-optical state of the specific region of the optical storage element 412, the first embodiment described in the above embodiment is performed. There is no need to compensate the background return beam with the interfering signal. This is the usual case when the optical storage element stores binary information. In the case of other optical storage embodiments, the compensation scheme described in the above embodiments, for example a compensation scheme using a near-field mask and a scattering position on a reference object, is used for the first interference signal. Can be used to compensate for the distribution of the background return beam. The latter compensation is particularly useful if each domain in the optical storage medium stores analog information, or one more than two states.

【０１８５】 より一般的に説明すると、上記光学的記憶システムは、たとえば、情報が複素
屈折率の変化として書き込まれる光屈折媒体または他の媒体のような磁気光学媒
体とは異なる光学的記憶媒体から情報を読み取るために、および／または上記光
学的記憶媒体へ情報を書き込むために使用することができる。More generally described, the optical storage system comprises an optical storage medium that differs from a magneto-optical medium, such as a photorefractive medium or other medium in which information is written as a change in complex index of refraction. It can be used to read information and / or write information to the optical storage medium.

【０１８６】 上記実施形態のいずれも送信モードで実行することができる。図９に概略示す
第５の実施形態は、このような実施形態の一例である。第５の実施形態は、送信
モードで動作する走査干渉計測定近視野顕微鏡である。Any of the above embodiments can be performed in transmit mode. The fifth embodiment schematically shown in FIG. 9 is an example of such an embodiment. The fifth embodiment is a scanning interferometer measuring near field microscope operating in transmit mode.

【０１８７】 第５の実施形態の多くの素子は、第１の実施形態の素子の機能と類似の機能を
実行し、図９の場合には、図１ａの第１の実施形態の対応する素子と同じ素子番
号で表示されている。Many elements of the fifth embodiment perform functions similar to those of the elements of the first embodiment, and in the case of FIG. 9, corresponding elements of the first embodiment of FIG. 1a. It is displayed with the same element number.

【０１８８】 ビーム２０は、非偏光ビーム・スプリッタ１０２に入射し、その第１の部分は
測定ビーム２２Ｔとして伝送される。測定ビーム２２Ｔは、次に、ミラー９２に
より反射され、ミラー９０で反射された後で、基板１１２Ｔ上に１つの点として
焦点を結ぶ。基板１１２Ｔは、ビーム２０の波長のところに、透明な基板と、第
１の実施形態の開口３０に対応する波長、および／またはサブ波長開口のアレー
を備える。点の形に焦点を結んだ測定ビーム２２Ｔの一部は、サブ波長開口３０
により、近視野プローブ・ビームとして伝送される。サブ波長開口３０の説明は
、第１の実施形態のサブ波長開口３０のアレーの説明の対応する部分と同じであ
る。上記点の直径は、サブ波長開口３０のアレーの幅よりは十分大きい。Beam 20 is incident on unpolarized beam splitter 102, the first portion of which is transmitted as measurement beam 22T. The measurement beam 22T is then reflected by the mirror 92 and, after being reflected by the mirror 90, is focused on the substrate 112T as a single point. The substrate 112T comprises, at the wavelength of the beam 20, a transparent substrate and an array of wavelengths corresponding to the apertures 30 of the first embodiment and / or sub-wavelength apertures. A portion of the measurement beam 22T focused in the shape of a point is
Is transmitted as a near-field probe beam. The description of the sub-wavelength aperture 30 is the same as the corresponding part of the description of the array of the sub-wavelength aperture 30 of the first embodiment. The diameter of the point is sufficiently larger than the width of the array of subwavelength apertures 30.

【０１８９】 近視野ビームのアレーにより検査されるサンプル２５は、Ａｍｉｃｉタイプの
レンズ２６Ｔの平面上に置かれる。近視野プローブ・ビームのアレーは、サンプ
ル２５により、第５の実施形態の装置による以降の処理に関して、第１の実施形
態のビーム３４に対応する送信ビーム３４として伝送される。A sample 25 to be examined by an array of near-field beams is placed on the plane of an Amici type lens 26T. The array of near-field probe beams is transmitted by sample 25 as a transmit beam 34 corresponding to beam 34 of the first embodiment for further processing by the apparatus of the fifth embodiment.

【０１９０】 ビーム２０の第２の部分は、図９に示すように、ミラー１０２により、基準ビ
ーム５０Ｔとして反射される。基準ビーム５０Ｔは、ミラー９４Ａ、９４Ｂおよ
び９４Ｃにより反射された後で、レンズ６０の開口を通して、基準ビーム５２と
して伝送される。基準ビーム５２の説明は、第１の実施形態のビーム５２の説明
の対応する部分と同じである。The second portion of beam 20 is reflected by mirror 102 as reference beam 50T, as shown in FIG. Reference beam 50T is transmitted as reference beam 52 through the aperture of lens 60 after being reflected by mirrors 94A, 94B and 94C. The description of the reference beam 52 is the same as the corresponding part of the description of the beam 52 of the first embodiment.

【０１９１】 第５の実施形態の残りの説明は、第１の実施形態およびそのその変形例および
第２、第３および第４の実施形態の説明の対応する部分と同じである。 ＜統計的誤差＞ 第１の実施形態およびその変形例および第２、第３および第５の実施形態、お
よび第４の上記の光学的記憶素子４１２の対象物材料１１２に対する、本発明の
装置の応答について考えてみよう。下記の説明は、本発明の精神および範囲から
逸脱することなしに、対象物材料１１２について行うことにする。検出装置１１
６のあるピクセルに対応し、またサブ波長開口素子３０に対応していて、伝導面
２８に対して対象物材料１１２のある位置を持つ出力信号（Ｓn）は、下式（１
４）の形をしている。The rest of the description of the fifth embodiment is the same as the corresponding parts of the description of the first embodiment and its variants and the description of the second, third and fourth embodiments. <Statistical Error> In the device of the present invention with respect to the object material 112 of the first embodiment and its modifications and the second, third and fifth embodiments, and the fourth optical storage element 412 described above. Think about the response. The following description will be made with respect to object material 112 without departing from the spirit and scope of the present invention. Detection device 11
The output signal (S n ) corresponding to a certain pixel of 6 and corresponding to the sub-wavelength aperture element 30 and having a position of the object material 112 with respect to the conducting surface 28 is
It has the shape of 4).

【０１９２】[0192]

【数２３】 ここで、積分[Equation 23] Where the integral

【０１９３】[0193]

【数２４】 は、面１１４のところの対応する検出装置ピンホールの領域上のものであって、
時間的な間隔Δｔの間のものであり、ＵR、ＵBおよびＵSは、それぞれ、第１の
背景戻りビーム、および近視野戻りプローブ・ビームの複素振幅であり、ｊ2＝
−１、およびχは、位相シフタ６４により導入された位相シフトである。信号差
のアレーの素子に対する対応する式［ΔＳn］1＝［Ｓn］1−［Ｓn］2および［Δ
Ｓn］2＝［Ｓn］3−［Ｓn］4は、下式（１５）、（１６）により表すことができ
る。[Equation 24] On the area of the corresponding detector pinhole at surface 114,
During the time interval Δt, U R , U B and U S are the complex amplitudes of the first background return beam and the near field return probe beam, respectively, j 2 =
−1 and χ are the phase shifts introduced by the phase shifter 64. The corresponding equations for the elements of the array of signal differences [ΔS n ] 1 = [S n ] 1 − [S n ] 2 and [Δ
Sn ] 2 = [ Sn ] 3- [ Sn ] 4 can be represented by the following formulas (15) and (16).

【０１９４】[0194]

【数２５】 [Equation 25]

【数２６】 [Equation 26]

【数２７】 および[Equation 27] and

【０１９５】[0195]

【数２８】 に対する統計的誤差は、それぞれ、下式（１７）、（１８）により表すことがで
きる。[Equation 28] The statistical error with respect to can be expressed by the following equations (17) and (18), respectively.

【０１９６】[0196]

【数２９】 [Equation 29]

【数３０】 式（１７）および（１８）内においては、[Equation 30] In equations (17) and (18),

【数３１】 および[Equation 31] and

【数３２】 [Equation 32]

【０１９７】 すなわち、システム内の統計的誤差は、量子光子検出装置で検出した光子の数の
ポワソン統計により決定すると仮定し、That is, it is assumed that the statistical error in the system is determined by Poisson statistics of the number of photons detected by the quantum photon detector,

【数３３】 および[Expression 33] and

【０１９８】[0198]

【数３４】 の両方は、量子光子検出装置で検出した大きな数の光子に対応するものと仮定し
た。[Equation 34] Both of them correspond to the large number of photons detected by the quantum photon detector.

【０１９９】[0199]

【数３５】 および[Equation 35] and

【０２００】[0200]

【数３６】 である場合には、ＵＳに依存する式（１７）および（１８）の右辺の項は無視す
ることができる。それ故、式（１７）および（１８）を下式（１９）および（２
０）のように簡単にすることができる。[Equation 36] Then the terms on the right-hand side of equations (17) and (18) depending on the US can be ignored. Therefore, equations (17) and (18) are transformed into equations (19) and (2
It can be as simple as 0).

【０２０１】[0201]

【数３７】 [Equation 37]

【数３８】 [Equation 38]

【０２０２】[0202]

【数３９】 から[Formula 39] From

【０２０３】[0203]

【数４０】 に移行する際に入手した[Formula 40] Obtained when migrating to

【０２０４】[0204]

【数４１】 および[Formula 41] and

【０２０５】[0205]

【数４２】 に対する信号対雑音比内の追加利得は、約（３／２）の係数であることは注目に
値する。しかし、この後者の利得は、光源電力のかなりの増大および信号処理エ
レクトロニクス内の必要な動的範囲のかなりの増大という犠牲を払って得られた
ものである。それ故、｜ＵＲ｜に対する最適の選択は、下式（２１）のようにな
る。[Equation 42] It is worth noting that the additional gain in the signal-to-noise ratio for is a factor of about (3/2). However, this latter gain comes at the expense of a significant increase in source power and a significant increase in the required dynamic range within the signal processing electronics. Therefore, the optimal choice for | UR | is as in equation (21) below.

【０２０６】[0206]

【数４３】 式（２１）の条件を満足した場合には、式（１９）および（２０）で表される
統計的誤差は、下記の不等式（２２）および（２３）が表すような制限を受ける
。[Equation 43] When the condition of Expression (21) is satisfied, the statistical error expressed by Expressions (19) and (20) is limited as expressed by the following inequalities (22) and (23).

【０２０７】[0207]

【数４４】 [Equation 44]

【数４５】 式（１７）および（１８）、式（１９）および（２０）、および式（２２）お
よび（２３）は、下記のように解釈される。本発明を使用すれば、一組の４つの
輝度測定値から、対象物内の個々の各位置に対して、推定した複素散乱振幅の各
成分が、通常、上記複素散乱振幅の統計により固定された限定統計誤差の（３／
２）１／２の係数内に入るように、また、統計的誤差ノリファが、従来技術の近
視野走査顕微鏡および共焦点顕微鏡に関連して、電源のもっと低い動作電力レベ
ル、および信号処理エレクトロニクスでのもっと低い動的範囲容量で達成するこ
とができるように、複素散乱振幅の成分を達成することができる。個々の位置と
いう用語は、信号値の４つの測定アレーの関連する複数の組が、統計的の独立し
ているアレーであることを意味する。[Equation 45] Equations (17) and (18), equations (19) and (20), and equations (22) and (23) are interpreted as follows. Using the present invention, from a set of four intensity measurements, for each individual position in the object, each component of the estimated complex scatter amplitude is usually fixed by the complex scatter amplitude statistics. Limited statistical error (3 /
2) to be within a factor of 1/2, and the statistical error norifer is associated with prior art near-field scanning and confocal microscopes at lower operating power levels of the power supply and signal processing electronics. A component of the complex scattering amplitude can be achieved, as can be achieved with a lower dynamic range capacity of The term individual location means that the associated sets of four measurement arrays of signal values are statistically independent arrays.

【０２０８】 ＜第１および第２の背景戻りビームによる系統的誤差＞ 式（４）および（５）は、ＵＳの実数部分および虚数部分の測定値を入手する
ために、信号値の測定アレー［ΔＳｎ］１、［ΔＳｎ］２および｜ＵＲ｜と一緒
に使用することができる。潜在的誤差項が残る。Systematic Errors Due to First and Second Background Return Beams Equations (4) and (5) are used to obtain a measurement array of signal values [[] to obtain measurements of the real and imaginary parts of the US. It can be used with ΔSn] 1, [ΔSn] 2 and | UR |. Potential error terms remain.

【０２０９】[0209]

【数４６】 [Equation 46]

【数４７】 ｜ＵＢ｜＞＞｜ＵＳ｜である場合には、これらの系統的誤差が、有意に大きい
場合がある。従って、式（２４）および（２５）が表す干渉項を許容できるレベ
ルに修正することが望ましい。[Equation 47] If | UB | >> | US |, these systematic errors may be significantly large. Therefore, it is desirable to correct the interference term expressed by the equations (24) and (25) to an acceptable level.

【０２１０】 本発明の[0210]   Of the present invention

【０２１１】[0211]

【数４８】 項および[Equation 48] And

【０２１２】[0212]

【数４９】 [Equation 49]

【０２１３】 項に対する補償は、通常、従来技術の近視野顕微鏡の場合に必要なコンピュータ
処理と比較すると、遥かに少なくてすむ。これは、ＵＢの空間特性が、従来技術
の近視野顕微鏡測定の場合の検査対象の、三次元対象物の散乱特性に依存してい
るために、積分方程式によるＵＳに依存しているからである。これらの積分方程
式は、第２のタイプのフレドホルム積分方程式である。本発明を実行する装置の
ように、The compensation for the terms is usually much less compared to the computer processing required for prior art near field microscopes. This is because the spatial characteristic of the UB depends on the scattering characteristic of the three-dimensional object to be inspected in the case of the near-field microscope measurement according to the related art, and therefore depends on the US based on the integral equation. . These integral equations are the second type of Fredholm integral equations. Like a device implementing the invention,

【数５０】 項および[Equation 50] And

【０２１４】[0214]

【数５１】 項が変形される場合には、ＵＳを入手するための、各積分方程式の反転を行うた
めに必要なコンピュータ処理は少なくてすむ。通常、必要なコンピュータ処理の
低減速度は、[Equation 51] If the terms are transformed, then less computer processing is needed to perform the inversion of each integral equation to obtain US. Generally, the required speed of computer processing reduction is

【数５２】 項および[Equation 52] And

【０２１５】[0215]

【数５３】 項の低減速度より速い。 相互干渉項[Equation 53] It is faster than the reduction speed of the term. Mutual interference term

【０２１６】[0216]

【数５４】 および[Equation 54] and

【０２１７】[0217]

【数５５】 が、本発明を使用する装置のそれに対して補償されないこれら干渉計による測定
の場合には、式（１５）および（１６）に対応する積分方程式は、非直線積分方
程式である。これらの積分方程式は、ＵＳにおいて二次の積分方程式である。非
直線積分方程式は、通常、直線積分方程式よりも、その解のために、コンピュー
タ・ハードウェアおよびソフトウェアに関して、かなりより多くの修正を必要と
する。それ故、[Equation 55] However, in the case of measurements by these interferometers that are not compensated for that of the device using the invention, the integral equations corresponding to equations (15) and (16) are non-linear integral equations. These integral equations are quadratic integral equations in the US. Non-linear integral equations usually require significantly more modifications in terms of computer hardware and software for their solution than linear integral equations. Therefore,

【数５６】 項および[Equation 56] And

【０２１８】[0218]

【数５７】 項から[Equation 57] From the section

【０２１９】[0219]

【数５８】 項および[Equation 58] And

【０２２０】[0220]

【数５９】 項への本発明を実行している装置による変換は、従来技術の近視野顕微鏡検査法
に対する本発明の重要な特徴を表している。 また、第１の背景戻りビーム[Equation 59] The conversion by the apparatus implementing the present invention into terms represents an important feature of the present invention over prior art near-field microscopy. Also the first background return beam

【０２２１】[0221]

【数６０】 による系統的誤差は、従来技術の近視野顕微鏡検査法で行ったものと比較すると
、本発明を実行している装置で完全に測定される。[Equation 60] The systematic error due to is completely measured in the apparatus practicing the invention when compared to that done in prior art near field microscopy.

【０２２２】 ＜用途＞ 上記走査干渉計測定近視野共焦点顕微鏡検査システムは、コンピュータ・チッ
プのような大規模集積回路を製造する際に使用するリソグラフィ用のステッパま
たはスキャナ上の整合マークを識別するのに特に有用であり、ステッパまたはス
キャナのオーバーレイ性能を測定するための、自立型計測システムの分野で特に
有用である。上記走査干渉計測定近視野共焦点顕微鏡検査システムは、また、ス
テッパまたはスキャナで使用されるマスクの検査、および大規模集積回路の製造
の異なる段階でのウェハの検査の際に特に役に立つ。Applications: The scanning interferometer measurement near-field confocal microscopy system identifies alignment marks on a stepper or scanner for lithography used in manufacturing large scale integrated circuits such as computer chips. And is particularly useful in the field of freestanding metrology systems for measuring overlay performance of steppers or scanners. The scanning interferometric measurement near-field confocal microscopy system is also particularly useful for inspecting masks used in steppers or scanners, and for inspecting wafers at different stages of the manufacture of large scale integrated circuits.

【０２２３】 リソグラフィは、半導体製造工業用の最も重要な技術推進技術である。より詳
細に説明すると、オーバーレイ改善は、１００ｎｍのライン幅またはそれより細
いライン幅への５つの最も困難な問題の中の１つである（設計ルール）。たとえ
ば、（１９９７年）発行の、半導体工業ロードマップ、８２ページ参照。リソグ
ラフィのツールは、年間５千万から１億ドルの製品を製造するので、リソグラフ
ィのツールの性能を改善（維持）することによる経済効果は、かなり大きなもの
である。リソグラフィのツールの生産量が１％増大する度に、集積回路のメーカ
にとって年間約１億ドルの経済的利益（損失）となり、リソグラフィ・ツールの
販売業者にとってかなりの大きな利点または欠点になる。Lithography is the most important technology driver for the semiconductor manufacturing industry. In more detail, overlay improvement is one of the five most difficult problems for 100 nm line widths or narrower line widths (design rule). See, for example, Semiconductor Industry Roadmap, page 82, (1997). Since lithographic tools produce between $ 50 million and $ 100 million in product annually, the economic benefits of improving (maintaining) the performance of lithographic tools are significant. Each 1% increase in lithographic tool production yields an economic benefit (loss) of about $ 100 million per year to integrated circuit manufacturers, a significant advantage or disadvantage to lithographic tool vendors.

【０２２４】 オーバーレイは、ウェーハのあるレベルの上に第１のパターンを印刷し、ウェ
ーハの次のレベル上に第２のパターンを印刷し、その後で、自立型計測システム
により、２つのパターンの位置、方向および歪みの違いを測定することにより測
定される。The overlay prints a first pattern on one level of the wafer and a second pattern on the next level of the wafer, after which the self-supporting metrology system positions the two patterns. , By measuring the difference in direction and strain.

【０２２５】 オーバーレイを測定するための自立型計測システムは、パターンの相対的位置
を測定するための、レーザ・ゲージ制御ステージに接続している上記走査干渉計
測定近視野共焦点顕微鏡検査システムのようなパターンをチェックするための顕
微鏡システム、およびウェーハ処理システムを備える。A free-standing metrology system for measuring overlays is similar to the scanning interferometer measuring near-field confocal microscopy system described above connected to a laser gauge control stage for measuring the relative position of patterns. A microscope system for checking various patterns and a wafer processing system are provided.

【０２２６】 リソグラフィのツールの機能は、空間内でパターン形成された照射線を、ホト
レジストでコーティングされているウェーハ上に向けることである。このプロセ
スは、ウェーハのどの位置に照射線を当てるべきかを決定する（整合）ステップ
と、その位置のホトレジストに照射線を当てるステップとを含む。The function of the lithographic tool is to direct the patterned radiation in space onto the wafer coated with photoresist. The process includes the steps of determining which position of the wafer should be exposed (alignment) and applying the exposure to the photoresist at that position.

【０２２７】 ウェーハを正しい位置に設置するために、ウェーハは、ウェーハ上に、上記走
査干渉計測定近視野共焦点顕微鏡検査システムのような、専用センサにより測定
することができる整合マークを含む。整合マークの測定位置により、ツール内の
ウェーハの位置が決まる。この情報は、ウェーハ面の必要なパターン形成の仕様
と一緒に、空間内でパターン形成された照射線に対してウェーハを整合する。上
記情報に基づいて、ホトレジストでコーティングされたウェーハを支持している
並進できるステージが、照射線によりウェーハの正確な位置が露出されるように
、ウェーハを移動させる。To place the wafer in the correct position, the wafer includes alignment marks on the wafer that can be measured by dedicated sensors, such as the scanning interferometer measurement near-field confocal microscopy system described above. The measurement position of the alignment mark determines the position of the wafer within the tool. This information aligns the wafer to the patterned radiation in space, along with the required patterning specifications for the wafer surface. Based on the above information, a translatable stage supporting the photoresist coated wafer moves the wafer such that the radiation exposes the exact location of the wafer.

【０２２８】 露出中、照射線源は、パターン形成された焦点板を照射し、焦点板は、空間内
でパターン形成された照射線を発生するために、照射線を散乱させる。焦点板は
、また、マスクとも呼ばれが、これらの用語は以下の説明では同じものを意味す
る。縮写リソグラフィの場合には、縮写レンズが、散乱した照射線を集め、焦点
板パターンの縮小画像を形成する。別な方法としては、近接印刷の場合には、散
乱照射線は、焦点板パターンの１：１の画像を形成するために、ウェーハを照射
する前に、（通常、数ミクロン程度）の短い距離を伝播する。照射線は、照射パ
ターンをレジスト内で潜像に変換するレジスト内で光化学プロセスを開始する。During exposure, the radiation source illuminates a patterned reticle, which scatters the radiation to produce a patterned radiation in space. The reticle is also called a mask, but these terms mean the same in the following description. In reduction lithography, a reduction lens collects the scattered radiation and forms a reduced image of the reticle pattern. Alternatively, in the case of proximity printing, the scattered radiation is a short distance (typically on the order of a few microns) before illuminating the wafer to form a 1: 1 image of the reticle pattern. To propagate. The radiation starts a photochemical process in the resist that converts the radiation pattern into a latent image in the resist.

【０２２９】 作られたマスクは、完全なものでなければならない。パターン内になんらかの
欠陥があると、マスクにより印刷される半導体回路の機能が破壊される。マスク
を半導体製造ラインに運ぶ前に、マスクは、パターン内のすべての欠陥を探索す
る自動マスク検査システムによりチェックされる。マスク検査には２つの方法、
すなわち、ダイ対データベース検査、およびダイ対ダイ検査を使用することがで
きる。第１の方法は、マスク・パターンを、マスクを作るために使用するコンピ
ュータ・データと直接比較する自動走査顕微鏡を含む。この方法は、マスク・ラ
イタ自身が必要とするような、非常に大量のデータを処理する能力を必要とする
。検査したマスク・パターンと、それを形成するためのデータ・セットとの間に
何らかのズレがあると、誤差として表示される。上記走査干渉計測定近視野共焦
点顕微鏡検査システムは、背景縮写および一次元ライン部分画像および二次元部
分画像をほぼ同時に入手するという点でいくつかの利点を持つ自動マスク検査に
特に適している。The mask made must be perfect. Any defect in the pattern destroys the functionality of the semiconductor circuit printed by the mask. Prior to bringing the mask to the semiconductor manufacturing line, the mask is checked by an automated mask inspection system that looks for any defects in the pattern. Two methods for mask inspection,
That is, die-to-database inspection and die-to-die inspection can be used. The first method involves an automated scanning microscope that directly compares the mask pattern with the computer data used to make the mask. This method requires the ability to handle very large amounts of data as the mask writer itself requires. Any deviation between the inspected mask pattern and the data set that forms it is displayed as an error. The scanning interferometer measurement near-field confocal microscopy system is particularly suitable for automated mask inspection, which has several advantages in that background reductions and one-dimensional line sub-images and two-dimensional sub-images are obtained almost simultaneously.

【０２３０】 一般に、露出システムとも呼ばれるリソグラフィ・システムは、通常、照明シ
ステムおよびウェーハ位置決めシステムを含む。照明システムは、紫外線、可視
光線、Ｘ線、電子線またはイオン照射線を供給するための照射線源、および照射
線をパターンの形にし、それにより、空間内でパターン形成された照射線を発生
するための焦点板またはマスクを含む。さらに、縮写リソグラフィの場合には、
照明システムは、ウェーハ上に、空間内でパターン形成された照射線を画像形成
するためのレンズ組立体を含むことができる。画像形成された照射線は、ウェー
ハ上にコーティングされたレジストを露出する。照明システムは、また、マスク
を支持するためのマスク・ステージと、マスクを通して方向を与えられた照射線
に対して、マスク・ステージの位置を調整するための位置決めシステムとを含む
。ウェーハ位置決めシステムは、ウェーハを支持するためのウェーハ・ステージ
と、および画像形成された照射線に対して、ウェーハ・ステージの位置を調整す
るための位置決めステージとを含む。集積回路の製造は、複数の露出ステップを
含むことができる。リソグラフィに関する一般的な文献としては、たとえば、Ｊ
．Ｒ．シーツおよびＢ．Ｗ．スミスの（１９９８年、ニューヨークのマーセル・
デッカ社発行の）マイクロリソグラフィ：科学と技術を参照されたい。上記文献
の内容は、参照により本明細書に組み込むものとする。Lithography systems, also commonly referred to as exposure systems, typically include an illumination system and a wafer positioning system. The illumination system shapes the radiation source to provide ultraviolet, visible, x-ray, electron or ion radiation, and the radiation to produce a patterned radiation in space. Includes a reticle or mask. Furthermore, in the case of reduction lithography,
The illumination system can include a lens assembly for imaging the patterned radiation in space on the wafer. The imaged radiation exposes the resist coated on the wafer. The illumination system also includes a mask stage for supporting the mask and a positioning system for adjusting the position of the mask stage with respect to a radiation line directed through the mask. The wafer positioning system includes a wafer stage for supporting the wafer and a positioning stage for adjusting the position of the wafer stage with respect to the imaged radiation. Fabrication of integrated circuits can include multiple exposure steps. As a general literature on lithography, for example, J.
． R. Sheets and B.I. W. Smith's (1998 Marcel of New York
See Microlithography (Published by Decca): Science and Technology. The contents of the above documents are incorporated herein by reference.

【０２３１】 図７ａは、共焦点干渉顕微鏡検査法システム（図示せず）を使用するリソグラ
フィ・スキャナ８００の一例を示す。走査干渉計測定近視野共焦点システムは、
露出システムで、ウェーハ（図示せず）上の整合マークの位置を正確に発見する
ために使用される。この場合、ステージ８２２は、露出ステーションに対して、
ウェーハを位置決めし、支持するために使用される。スキャナ８００は、他の支
持構造体およびこれら構造体上に支持されている種々の部材を装着しているフレ
ーム８０２を含む。露出ベース８０４は、その頂部のレンズ・ハウジング８０６
を備え、その頂部には、焦点板またはマスクを支持するために使用される焦点板
またはマスク・ステージ８１６が装着されている。露出ステーションに対して、
マスクを位置決めするための位置決めシステムは、概略、素子８１７により表示
してある。位置決めシステム８１７は、たとえば、圧電トランスジューサ素子、
および対応する制御エレクトロニクスを含むことができる。しかし、それは、上
記実施形態には含まれていないで、１つまたはそれ以上の干渉計測定システムが
、リソグラフィ構造体を製造するためのプロセス中に、その位置を正確に監視し
なければならない、マスク・ステージおよび他の可動素子の位置を正確に測定す
るために使用される。（上記シーツおよびスミスの「マイクロリソグラフィ：科
学と技術参照）FIG. 7a shows an example of a lithographic scanner 800 that uses a confocal interference microscopy system (not shown). Scanning interferometer measurement near-field confocal system
Used by an exposure system to accurately locate alignment marks on a wafer (not shown). In this case, the stage 822 is
Used to position and support the wafer. The scanner 800 includes a frame 802 that mounts other support structures and various components supported on these structures. The exposure base 804 has a lens housing 806 on its top.
Is mounted on top of which is mounted a reticle or mask stage 816 that is used to support the reticle or mask. For the exposure station,
A positioning system for positioning the mask is generally indicated by element 817. The positioning system 817 may be, for example, a piezoelectric transducer element,
And corresponding control electronics can be included. However, it is not included in the above embodiments and one or more interferometer measurement systems must accurately monitor its position during the process for manufacturing the lithographic structure, Used to accurately measure the position of mask stages and other moving elements. (See Sheets and Smith, “Microlithography: Science and Technology” above).

【０２３２】 露出ベース８０４の下には、ウェーハ・ステージ８２２が装着している支持ベ
ース８１３が下向きに取り付けられている。ステージ８２２は、干渉計測定シス
テム８２６によりステージの方に向けられた測定ビーム８５４を反射するための
平面ミラー８２８を含む。干渉計測定システム８２６に対して、ステージ８２２
を位置決めするための位置決めシステムは、概略、素子８１９として表示してあ
る。位置決めシステム８１９は、たとえば、圧電トランスジューサ素子、および
対応する制御エレクトロニクスを含むことができる。測定ビームは、露出ベース
８０４上に装着されている干渉計測定システムにより入射方向に反射される。Below the exposure base 804, the support base 813 on which the wafer stage 822 is mounted is attached downward. Stage 822 includes a plane mirror 828 for reflecting a measurement beam 854 directed towards the stage by interferometer measurement system 826. Interferometer measurement system 826 to stage 822
The positioning system for positioning the is generally indicated as element 819. Positioning system 819 can include, for example, piezoelectric transducer elements and corresponding control electronics. The measurement beam is reflected in the incident direction by an interferometer measurement system mounted on the exposure base 804.

【０２３３】 動作中、たとえば、紫外線レーザ（図示せず）からの紫外線（ＵＶ）ビームの
ような、照射ビーム８１０は、ビーム成形光学系組立体８１２を通り、ミラー８
１４で反射した後下方に伝播する。その後で、照射ビームは、マスク・ステージ
８１６に装着されているマスク（図示せず）を通る。マスク（図示せず）は、レ
ンズ・ハウジング８０６内に設置されているレンズ組立体８０８を通して、ウェ
ーハ・ステージ８２２上のウェーハ（図示せず）上に画像形成される。ベース８
０４、およびベースにより支持されている種々の部材は、スプリング８２０で示
す制振システムにより環境内の振動から絶縁されている。In operation, an illumination beam 810, eg, an ultraviolet (UV) beam from an ultraviolet laser (not shown), passes through the beam shaping optics assembly 812 and into the mirror 8.
After being reflected at 14, the light propagates downward. Thereafter, the irradiation beam passes through a mask (not shown) mounted on the mask stage 816. A mask (not shown) is imaged onto a wafer (not shown) on wafer stage 822 through lens assembly 808 located in lens housing 806. Base 8
04, and the various members supported by the base, are isolated from vibrations in the environment by a damping system represented by spring 820.

【０２３４】 当業者であれば周知のように、リソグラフィは、半導体デバイスの製造方法の
重要な部分である。たとえば、米国特許第５，４８３，３４３号は、そのような
製造方法の概略を開示している。これらのステップについて、図７ｂおよび図７
ｃを参照しながら以下に説明する。図７ｂは、（たとえば、ＩＣまたはＬＳＩの
ような）半導体チップのような半導体デバイスの製造のシーケンスのフローチャ
ートである。ステップ８５１は、半導体デバイスの回路を設計するための設計プ
ロセスである。ステップ８５２は、回路パターン設計に基づくマスクの製造プロ
セスである。ステップ８５３は、シリコンのような材料を使用することによるウ
ェーハの製造プロセスである。As is well known to those skilled in the art, lithography is an important part of a method for manufacturing a semiconductor device. For example, US Pat. No. 5,483,343 outlines such a manufacturing method. 7b and 7 for these steps.
This will be described below with reference to c. FIG. 7b is a flow chart of a sequence of manufacturing a semiconductor device such as a semiconductor chip (such as an IC or LSI). Step 851 is a design process for designing a circuit of a semiconductor device. Step 852 is a mask manufacturing process based on the circuit pattern design. Step 853 is a wafer manufacturing process by using a material such as silicon.

【０２３５】 ステップ８５４は、前処理と呼ばれるウェーハ・プロセスである。このプロセ
ス中、上記のように準備されたマスクまたはウェーハを使用して、回路が、リソ
グラフィによりウェーハ上に形成される。ウェーハ上に、十分な空間内の解像度
に対応する回路を形成するために、ウェーハに対してリソグラフィのツールを干
渉計測定により位置決めする必要がある。上記走査干渉計測定近視野共焦点方法
およびシステムは、ウェーハ・プロセスで使用するリソグラフィの効果をチェッ
クし、監視する目的で、ウェーハ処理によりウェーハ上に発生するウェーハおよ
び内部層の表面を検査するために特に役に立つ。ステップ８５５は、後処理と呼
ばれる組立ステップである。このステップ中、ステップ８５４で処理されたウェ
ーハが、半導体チップに形成される。このステップは、組立て（ダイシングおよ
びボンディング）およびパッケージング（チップの密封）を含む。ステップ８５
６は、検査ステップである。このステップ中、ステップ８５５で作られた半導体
デバイスの、動作性チェック、耐久性チェック等が行われる。これらのプロセス
により、半導体デバイスが完成し、出荷される（ステップ８５７）。Step 854 is a wafer process called pretreatment. During this process, circuits are lithographically formed on the wafer using the mask or wafer prepared as described above. In order to form a circuit on the wafer that corresponds to a resolution in sufficient space, it is necessary to position the lithographic tool relative to the wafer by interferometric measurements. The scanning interferometer measurement near-field confocal method and system described above is for inspecting the surface of a wafer and internal layers generated on a wafer by wafer processing for the purpose of checking and monitoring the effect of lithography used in the wafer process. Especially useful for. Step 855 is an assembly step called post-processing. During this step, the wafer processed in step 854 is formed into semiconductor chips. This step includes assembly (dicing and bonding) and packaging (chip sealing). Step 85
6 is an inspection step. During this step, operability check, durability check, etc. of the semiconductor device manufactured in step 855 are performed. Through these processes, semiconductor devices are completed and shipped (step 857).

【０２３６】 図７ｃは、ウェーハ・プロセスの詳細を示すフローチャートである。ステップ
８６１は、ウェーハの表面を酸化するための酸化プロセスである。ステップ８６
２は、ウェーハの表面上に、絶縁フィルムを形成するためのＣＶＤプロセスであ
る。ステップ８６３は、蒸着により、ウェーハ上に、電極を形成するための電極
形成プロセスである。ステップ８６４は、ウェーハにイオンを注入するためのイ
オン注入プロセスである。ステップ８６５は、ウェーハにレジスト（感光材料）
を塗布するためのレジスト・プロセスである。ステップ８６６は、露出（すなわ
ち、リソグラフィ）で、上記露出装置により、ウェーハ上にマスクの回路パター
ンを印刷のための露出プロセスである。ここでも、すでに説明したように、上記
走査干渉計測定近視野共焦点システムおよび方法を使用すれば、上記リソグラフ
ィのステップの精度、解像度および保守が改善される。FIG. 7c is a flow chart showing details of the wafer process. Step 861 is an oxidation process for oxidizing the surface of the wafer. Step 86
2 is a CVD process for forming an insulating film on the surface of the wafer. Step 863 is an electrode forming process for forming electrodes on the wafer by vapor deposition. Step 864 is an ion implantation process for implanting ions into the wafer. Step 865 is a step of resist (photosensitive material) on the wafer.
Is a resist process for applying. Step 866 is exposure (ie, lithography), which is an exposure process for printing a circuit pattern of a mask on a wafer by the exposure apparatus. Again, as previously described, the use of the scanning interferometric near field confocal system and method improves the accuracy, resolution and maintenance of the lithographic steps.

【０２３７】 ステップ８６７は、露出したウェーハを現像するための現像プロセスである。
ステップ８６８は、現像したレジスト画像以外の部分を除去するためのエッチン
グ・プロセスである。ステップ８６９は、エッチング・プロセス後で、ウェーハ
上に残っているレジスト材料を分離するためのレジスト分離プロセスである。こ
れらプロセスを反復して行うことにより、回路パターンが形成され、ウェーハ上
に重畳される。Step 867 is a developing process for developing the exposed wafer.
Step 868 is an etching process for removing a portion other than the developed resist image. Step 869 is a resist separation process for separating the resist material remaining on the wafer after the etching process. By repeating these processes, a circuit pattern is formed and overlaid on the wafer.

【０２３８】 走査干渉計測定近視野共焦点システムおよび方法の重要な用途は、上記リソグ
ラフィ法で使用するマスクおよび焦点板の検査である。一例として、図９は、マ
スク検査システム９００の略図を示す。照射源９１０は、照射源ビーム９１２を
発生し、走査干渉計測定近視野共焦点組立体９１４は、上記照射ビームを可動ス
テージ９１８により支持されている基板９１６の方に向ける。ステージの相対的
位置を決定するために、干渉計測定システム９２０は、干渉ビーム９２２を、ビ
ーム焦点組立体９１４上に装着されているミラー９２４の方に向け、測定ビーム
９２６をステージ９１８上に装着されているミラー９２８の方に向ける。干渉計
測定システムにより測定した位置の変化は、基板９１６上の書込みビーム９１２
の、相対的位置の変化に対応する。干渉計測定システム９２０は、測定信号９３
２を、基板９１６上の検査ビーム９１２の、相対的位置を示すコントローラ９３
０に送る。コントローラ９３０は、出力信号９３４を、ステージ９１８を支持し
、位置決めするベース９３６に送る。An important application of scanning interferometer measurement near-field confocal systems and methods is the inspection of masks and reticle used in the above lithographic method. As an example, FIG. 9 shows a schematic diagram of a mask inspection system 900. The illumination source 910 produces an illumination source beam 912, and the scanning interferometer measurement near-field confocal assembly 914 directs the illumination beam towards a substrate 916 supported by a moveable stage 918. To determine the relative position of the stage, interferometer measurement system 920 directs interfering beam 922 toward mirror 924 mounted on beam focus assembly 914 and mounts measurement beam 926 on stage 918. It is directed towards the mirror 928 which is mounted. The change in position measured by the interferometer measurement system is reflected by the writing beam 912 on the substrate 916.
Corresponding to the change in relative position. The interferometer measurement system 920 uses the measurement signal 93
2 is a controller 93 that indicates the relative position of the inspection beam 912 on the substrate 916.
Send to 0. The controller 930 sends the output signal 934 to a base 936 that supports and positions the stage 918.

【０２３９】 コントローラ９３０は、走査干渉計測定近視野共焦点組立体９１４に、たとえ
ば、信号９４４を使用して、基板のある領域を検査ビームで走査させることがで
きる。その結果、コントローラ９３０は、基板を検査するために、システムの他
の部材の向きを変えることができる。マスク検査の場合には、マスク・パターン
が、マスクを生成するために使用されるコンピュータ・データと直接比較される
。The controller 930 can cause the scanning interferometer measurement near-field confocal assembly 914 to scan an area of the substrate with the inspection beam using, for example, the signal 944. As a result, the controller 930 can redirect other members of the system to inspect the substrate. In the case of mask inspection, the mask pattern is directly compared with the computer data used to generate the mask.

【０２４０】 特定の実施形態を参照しながら本発明を説明してきたが、当業者であれば、本
発明の真の精神および範囲から逸脱することなしに、上記実施形態を種々に変形
することができるだろう。Although the present invention has been described with reference to particular embodiments, those skilled in the art can make various changes to the above embodiments without departing from the true spirit and scope of the invention. You can do it.

【０２４１】 他の面、利点および変形は、下記の特許請求の範囲内に含まれる。[0241]   Other aspects, advantages, and modifications are within the scope of the following claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１ａ】 本発明の第１の実施形態の模式図。FIG. 1a is a schematic diagram of a first embodiment of the present invention.

【図１ｂ】 本発明の第１の実施形態の第１の変形例の模式図。FIG. 1b is a schematic view of a first modification of the first embodiment of the present invention.

【図１ｃ】 本発明の第１の実施形態の第２の変形例の模式図。FIG. 1c is a schematic view of a second modification of the first embodiment of the present invention.

【図１ｄ】 本発明の第１の実施形態の第３の変形例の模式図。FIG. 1d is a schematic view of a third modification of the first embodiment of the present invention.

【図２】 本発明の第２の実施形態の模式図。FIG. 2 is a schematic diagram of a second embodiment of the present invention.

【図３】 本発明の第３の実施形態の模式図。FIG. 3 is a schematic diagram of a third embodiment of the present invention.

【図４ａ】 第１の実施形態で使用しているＡｍｉｃｉタイプの対物レンズ
２６およびレンズ２４からなるレンズ組立体、および第２の実施形態で使用して
いるＡｍｉｃｉタイプの対物レンズ２６およびレンズ１２４からなるレンズ組立
体の模式図。FIG. 4a shows a lens assembly consisting of an Amici type objective lens 26 and a lens 24 used in the first embodiment, and an Amici type objective lens 26 and a lens 124 used in the second embodiment. Schematic diagram of a different lens assembly.

【図４ｂ】 プロファイル形成され／画像形成されている対象物材料１１２
に対する伝導素子２８、およびサブ波長開口３０のところに位置する電気ダイポ
ールおよび磁気ダイポールに関連する電気的な遠視野部材の角度分布関数の模式
図。FIG. 4b: Object material 112 profiled / imaged.
FIG. 6 is a schematic diagram of the angular distribution function of the electrical far field member associated with the electrical element and the magnetic dipole located at the sub-wavelength aperture 30 and the conducting element 28 for.

【図４ｃ】 第１の実施形態で使用しているＡｍｉｃｉタイプの対物レンズ
２６Ｒおよびレンズ２４Ｒを備える基準対象物２０Ｒの模式図。FIG. 4c is a schematic view of a reference object 20R including an Amici type objective lens 26R and a lens 24R used in the first embodiment.

【図４ｄ】 基準対象物２０Ｒで使用している反射素子３０Ｒおよび３２Ｒ
からなる素子２８の模式図。FIG. 4d: Reflective elements 30R and 32R used in reference object 20R
FIG.

【図５】 画像面１１４内の各ピンホールのところのサブ波長開口３０、お
よびサブ波長散乱位置３２の画像に対する画像面１１４および振幅分布関数の模
式図。5 is a schematic diagram of the image plane 114 and the amplitude distribution function for the image of the sub-wavelength aperture 30 at each pinhole in the image plane 114 and the sub-wavelength scattering position 32. FIG.

【図６ａ】 本発明の第４の実施形態の模式図。FIG. 6a is a schematic diagram of a fourth embodiment of the present invention.

【図６ｂ】 Ａｍｉｃｉタイプの対物レンズ３２６およびレンズ３２４から
なる第４の実施形態のレンズ組立体の模式図。FIG. 6b is a schematic view of a lens assembly according to a fourth embodiment, which includes an Amici type objective lens 326 and a lens 324.

【図６ｃ】 プロファイル形成され／画像形成されている対象物材料４１２
に対する伝導素子３２８、およびサブ波長開口３３０のところに位置する電気ダ
イポールおよび磁気ダイポールに関連する電気的遠視野部材の角度分布関数の模
式図。Figure 6c Profiled / imaged object material 412.
3 is a schematic diagram of the angular distribution function of the electrical far field member associated with the electrical element and the magnetic dipole located at the sub-wavelength aperture 330 and the conductive element 328 for.

【図７ａ】 干渉計測定近視野共焦点顕微鏡検査システムを使用するリソグ
ラフィ露出システムの模式図。FIG. 7a is a schematic of a lithographic exposure system using an interferometric measurement near-field confocal microscopy system.

【図７ｂ】 集積回路を製造する際のステップを説明するためのフローチャ
ート。FIG. 7b is a flow chart illustrating steps in manufacturing an integrated circuit.

【図７ｃ】 集積回路を製造する際のステップを説明するためのフローチャ
ート。FIG. 7c is a flow chart illustrating steps in manufacturing an integrated circuit.

【図８】 干渉計測定近視野共焦点顕微鏡検査システムを使用するマスク検
査システムの模式図。FIG. 8 is a schematic diagram of a mask inspection system using an interferometer measurement near-field confocal microscopy system.

【図９】 本発明の第５の実施形態の模式図。FIG. 9 is a schematic diagram of a fifth embodiment of the present invention.

Claims (103)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 入力ビームを測定ビームと基準ビームに分離するべく位置づ
けされたビームスプリッタ； 測定ビームを受入れるように位置づけされ、入力ビームの波長よりも小さい寸
法をもつ少なくとも１つの開口を含み、該開口が、近視野プローブビームを規定
するべく試料に対し測定ビームの少なくとも一部分を結合するように構成され、
該試料が近視野信号ビームを規定するべく近視野プローブビームと相互作用する
、マスク； 光エネルギーに対する応答性をもつ素子を有する検出器；および 検出器素子において干渉するべく、基準ビームの少なくとも一部分および近視
野信号ビームの少なくとも一部分を導くように位置づけされた光学部品、 を含んで成る、近視野干渉計光学顕微鏡システム。1. A beam splitter positioned to separate an input beam into a measurement beam and a reference beam; including at least one aperture positioned to receive the measurement beam and having a dimension less than the wavelength of the input beam. An aperture is configured to couple at least a portion of the measurement beam to the sample to define a near-field probe beam,
A mask, the sample interacting with a near-field probe beam to define a near-field signal beam; a detector having an element responsive to optical energy; and at least a portion of a reference beam to interfere at the detector element and A near-field interferometer optical microscope system comprising: optics positioned to direct at least a portion of the near-field signal beam. 【請求項２】 試料が、近視野信号ビームを規定するべく近視野プローブビ
ームの一部分を透過させる、請求項１記載のシステム。2. The system of claim 1, wherein the sample transmits a portion of the near field probe beam to define a near field signal beam. 【請求項３】 近視野信号ビームを受理するように位置づけされ、入力ビー
ムの波長よりも小さい寸法をもつ少なくとも１つの開口を含む第２のマスクをさ
らに含んで成り、該第２のマスク内の開口が、近視野信号ビームを光学部品に結
合するように構成されている、請求項２記載のシステム。3. A second mask positioned to receive the near-field signal beam and further comprising a second mask including at least one aperture having a size less than the wavelength of the input beam, within the second mask. The system of claim 2, wherein the aperture is configured to couple the near-field signal beam to the optical component. 【請求項４】 試料が、近視野信号ビームを規定するべく近視野プローブビ
ームの少なくとも一部分を散乱させ、マスク開口が近視野信号ビームを光学部品
に結合させるように構成されている、請求項１記載のシステム。4. The sample is configured to scatter at least a portion of the near-field probe beam to define a near-field signal beam and the mask aperture is configured to couple the near-field signal beam to an optical component. The system described. 【請求項５】 光学部品およびビームスプリッタが、検出器素子において干
渉するべく、基準ビームの少なくとも一部分および近視野信号ビームの少なくと
も一部分を導くように位置づけされている、請求項１記載のシステム。5. The system of claim 1, wherein the optics and the beam splitter are positioned to direct at least a portion of the reference beam and at least a portion of the near field signal beam to interfere at the detector element. 【請求項６】 作動中、マスク開口が、背景レターンビームを規定するべく
測定ビームのもう１つの一部分を散乱させ、 光学部品は、検出器素子において干渉するべく、基準ビームの少なくとも一部
分、近視野信号ビームの少なくとも一部分および背景リターンビームの少なくと
も一部分を導いている、 請求項４記載のシステム。6. In operation, the mask aperture scatters another portion of the measurement beam to define a background return beam, and the optics at least a portion of the reference beam, near field, to interfere at the detector element. The system of claim 4, directing at least a portion of the signal beam and at least a portion of the background return beam. 【請求項７】 マスクがさらに開口の近くの散乱部位を含み、該散乱部位は
入力ビームの波長よりも小さい寸法をもち、作動中、該散乱部位は第２の背景リ
ターンビームを規定するべく測定ビームの付加的な部分を散乱させ、 検出器は、光エネルギーに対する応答性をもつ第２の素子を含み、 光学部品は、第２の検出器素子において干渉するべく、基準ビームの少なくと
も一部分および第２の背景リターンビームの少なくとも一部分を導くように位置
づけされている、 請求項６記載のシステム。7. The mask further comprises a scattering site near the aperture, the scattering site having a dimension less than a wavelength of the input beam, and in operation the scattering site measured to define a second background return beam. Scattering an additional portion of the beam, the detector includes a second element responsive to the light energy, and the optics includes at least a portion of the reference beam and the first beam to interfere at the second detector element. 7. The system of claim 6, wherein the system is positioned to direct at least a portion of the two background return beams. 【請求項８】 マスクが、各々入力ビームの波長よりも小さい寸法をもつ複
数の開口を含み、ここで各開口は、その開口のための近視野プローブビームを規
定するべく測定ビームの一部分を結合するように構成されており、試料は、対応
する近視野信号ビームを規定するべく近視野プローブビームと相互作用し； 検出器は、各々光エネルギーに対する応答性をもつ複数の素子を含み、各々の
近視野信号ビームが対応する検出器素子を有し； 光学部品は、対応する検出器素子において干渉するべく各々の近視野信号ビー
ムの少なくとも一部分および基準ビームの少なくとも一部分を導いている、 請求項１記載のシステム。8. The mask includes a plurality of apertures each having a dimension less than a wavelength of the input beam, each aperture combining a portion of the measurement beam to define a near-field probe beam for the aperture. And the sample interacts with the near-field probe beam to define a corresponding near-field signal beam; the detector includes a plurality of elements each responsive to optical energy The near-field signal beam has a corresponding detector element; the optics direct at least a portion of each near-field signal beam and at least a portion of the reference beam to interfere at the corresponding detector element. The system described. 【請求項９】 マスクが、各々入力ビームの波長よりも小さい寸法をもつ複
数の開口を含み、ここで各開口は、該開口のためのプローブビームを規定するべ
く試料に対し測定ビームの一部分を結合し、該開口のための背景リターンビーム
を規定するべく測定ビームのもう１つの一部分を散乱させるように構成され、該
開口のための近視野信号ビームを規定するべく、試料により散乱されたプローブ
ビームの少なくとも一部分をそれ自体を通して戻るように結合させ； マスクが、各々入力ビームの波長よりも小さい寸法をもつ複数の散乱部位をさ
らに含み、各々の散乱部位が開口のうちの１つに隣接しており、ここで各々の散
乱部位は第２の背景リターンビームを規定するべく測定ビームの一部分を散乱さ
せるように構成されており： 検出器は、光エネルギーに対する応答性を各々もつ複数の素子を含み、各々の
近視野信号ビームが対応する検出器素子を有し、各々の背景リターンビームがも
う１つの対応する検出器素子を有し； 光学部品は、対応する検出器素子において干渉するよう各々の近視野信号ビー
ムの少なくとも一部分および基準ビームの少なくとも一部分を導き、かつ、もう
１つの対応する検出器素子において干渉するよう各々の背景リターンビームの少
なくとも一部分および基準ビームのもう１つの部分を導いている、 請求項７記載のシステム。9. The mask includes a plurality of apertures each having a dimension less than a wavelength of the input beam, each aperture defining a portion of the measurement beam with respect to the sample to define a probe beam for the aperture. A probe configured to combine and scatter another portion of the measurement beam to define a background return beam for the aperture and scattered by the sample to define a near-field signal beam for the aperture. Coupling at least a portion of the beam back through itself; the mask further comprises a plurality of scattering sites each having a size less than the wavelength of the input beam, each scattering site being adjacent to one of the apertures. Where each scattering site is configured to scatter a portion of the measurement beam to define a second background return beam: An optical component including a plurality of elements each responsive to light energy, each near-field signal beam having a corresponding detector element, and each background return beam having another corresponding detector element; Directs at least a portion of each near-field signal beam and at least a portion of the reference beam to interfere at a corresponding detector element, and at least one of each background return beam to interfere at another corresponding detector element. The system of claim 7, directing a portion and another portion of the reference beam. 【請求項１０】 光学部品には： 検出器の前に位置づけされ、検出器素子と心合せされたピンホールを含むスペ
ーシャルフィルタ；および ピンホール上に近視野信号ビームの少なくとも一部分を画像形成させるように
位置づけされた画像形成用光学部品、 が含まれている、請求項２記載のシステム。10. The optical component includes: a spatial filter positioned in front of the detector and including a pinhole aligned with the detector element; and imaging at least a portion of the near-field signal beam on the pinhole. 3. The system of claim 2, wherein the imaging optics are positioned as described above. 【請求項１１】 光学部品には： 検出器の前に位置づけされ、検出器素子と心合せされたピンホールを含むスペ
ーシャルフィルタ、および ピンホール上に第２のマスクの開口から出現する近視野信号ビームの少なくと
も一部分を画像形成させるように位置づけされた画像形成用光学部品、 が含まれている、請求項３記載のシステム。11. The optical component includes: a spatial filter positioned in front of the detector and including a pinhole aligned with the detector element, and a near field emerging from the opening of the second mask on the pinhole. 4. The system of claim 3, including imaging optics positioned to image at least a portion of the signal beam. 【請求項１２】 光学部品には、 検出器の前に位置づけされ、検出器素子と心合せされたピンホールを含むスペ
ーシャルフィルタ、および ピンホール上に開口から出現する近視野信号ビームの少なくとも一部分を画像
形成させるように位置づけされた画像形成用光学部品、 が含まれている、請求項４記載のシステム。12. The optical component includes a spatial filter positioned in front of the detector and including a pinhole aligned with the detector element, and at least a portion of the near-field signal beam emerging from the aperture on the pinhole. The system of claim 4, comprising imaging optics positioned to image the. 【請求項１３】 光学部品には、 検出器の前に位置づけされ、第１の検出器素子と心合せされた第１のピンホー
ルおよび第２の検出器素子と心合せされた第２のピンホールを含むスペーシャル
フィルタ、および 第１のピンホール上に開口から出現する近視野信号ビームの少なくとも一部分
を、そして第２のピンホール上に散乱部位から出現する第２の背景リターンビー
ムの少なくとも一部分を画像形成させるように位置づけされた画像形成用光学部
品、 が含まれている、請求項７記載のシステム。13. The optical component includes a first pinhole positioned in front of the detector and aligned with the first detector element, and a second pin aligned with the second detector element. A spatial filter including the hole, and at least a portion of the near-field signal beam emerging from the aperture on the first pinhole and at least a portion of the second background return beam emerging from the scattering site on the second pinhole. The system of claim 7, including imaging optics positioned to image the. 【請求項１４】 光学部品にはさらに、 検出器に向かって基準ビームを再度導くように位置づけされ、各々入力ビーム
の波長よりも小さい寸法をもつ第１および第２の反射性部位をもつ基準物体、 が含まれており、 画像形成用光学部品がさらに、第１の反射性部位により反射された基準ビーム
の第１の部分を第１のピンホール上に画像形成し、第２の反射性部位により反射
された基準ビームの第２の部分を第２のピンホールに画像形成する、 請求項１３記載のシステム。14. The optical component further comprises a reference object positioned to redirect the reference beam toward the detector, the reference object having first and second reflective portions each having a size less than the wavelength of the input beam. , And the imaging optics further images the first portion of the reference beam reflected by the first reflective portion onto the first pinhole and the second reflective portion. 14. The system of claim 13, wherein the second portion of the reference beam reflected by the second imaging device is in the second pinhole. 【請求項１５】 光学部品が共焦点画像形成システムを構成する、請求項１
記載のシステム。15. The optical component comprises a confocal imaging system.
The system described. 【請求項１６】 試料を支持するためのステージおよび、近視野プローブビ
ームとの関係における試料の位置を調整するためステージに結合されたステッパ
およびスキャナのうちの少なくとも１つをさらに含んで成る、請求項１記載のシ
ステム。16. A stage for supporting the sample, and further comprising at least one of a stepper and a scanner coupled to the stage for adjusting the position of the sample in relation to the near-field probe beam. The system according to Item 1. 【請求項１７】 検出器に結合された電子プロセッサおよびスキャナとステ
ッパのうちの少なくとも１つをさらに含んで成り、作動中、電子プロセッサが、
相対的ステージ位置の一関数として検出器素子により生成された少なくとも１つ
の信号を分析する、請求項１６記載のシステム。17. An electronic processor coupled to the detector and further comprising at least one of a scanner and a stepper, wherein the electronic processor in operation comprises:
17. The system of claim 16, analyzing at least one signal produced by a detector element as a function of relative stage position. 【請求項１８】 ビームスプリッタおよびマスクが、測定ビームが実質的に
垂直な入射でマスクと接触するように位置づけされている、請求項１記載のシス
テム。18. The system of claim 1, wherein the beam splitter and the mask are positioned such that the measurement beam contacts the mask at substantially normal incidence. 【請求項１９】 ビームスプリッタおよびマスクが、測定ビームをマスクが
１０°より大きい入射角で接触するように位置づけされている、請求項１記載の
システム。19. The system of claim 1, wherein the beam splitter and the mask are positioned such that the measurement beam contacts the mask at an angle of incidence greater than 10 °. 【請求項２０】 開口がマスク内の穴により構成されている、請求項１記載
のシステム。20. The system of claim 1, wherein the aperture is defined by a hole in the mask. 【請求項２１】 マスクが、第１の複素屈折率をもつ第１の材料および第１
の複素屈折率とは異なる第２の複素屈折率をもつ第２の材料を含み、第２の材料
が開口を構成している、請求項１記載のシステム。21. A mask comprising a first material having a first complex index of refraction and a first material.
The system of claim 1, comprising a second material having a second complex index of refraction different from the complex index of refraction of, the second material comprising the aperture. 【請求項２２】 マスクが、開口を構成する導波路を含む、請求項１記載の
システム。22. The system of claim 1, wherein the mask comprises a waveguide defining an aperture. 【請求項２３】 マスクが第１の反射性材料および開口を構成する第２の誘
電性材料を含む、請求項１記載のシステム。23. The system of claim 1, wherein the mask comprises a first reflective material and a second dielectric material that comprises the opening. 【請求項２４】 マスクが、反射性の第１の材料およびこの第１の材料のも
のとは異なる光学特性をもつ第２の材料を含み、第２の材料が散乱部位を構成す
る、請求項７記載のシステム。24. The mask comprises a reflective first material and a second material having optical properties different from that of the first material, the second material constituting the scattering site. 7. The system according to 7. 【請求項２５】 測定ビームの位相との関係において基準ビームの位相をシ
フトさせるように位置づけされた位相シフタをさらに含む、請求項１記載のシス
テム。25. The system of claim 1, further comprising a phase shifter positioned to shift the phase of the reference beam in relation to the phase of the measurement beam. 【請求項２６】 位相シフタが基準ビームの経路に沿って位置づけされてい
る、請求項２５記載のシステム。26. The system of claim 25, wherein the phase shifter is located along the path of the reference beam. 【請求項２７】 検出器および位相シフタに結合された電子プロセッサをさ
らに含んで成り、作動中、該電子プロセッサは、多重値の各々に対し位相シフタ
により付与された位相シフトをセットし、多重値の各々について検出器素子によ
り生成された信号を分析する、請求項２５記載のシステム。27. An electronic processor further comprising a detector and a phase shifter coupled thereto, wherein, in operation, the electronic processor sets the phase shift imparted by the phase shifter for each of the multiple values, 26. The system of claim 25, wherein the signal produced by the detector element is analyzed for each of the. 【請求項２８】 測定ビームの位相との関係において基準ビームの位相をシ
フトさせるように位置づけされた位相シフタおよび、検出器および位相シフタに
結合された電子プロセッサをさらに含んで成り、作動中、該電子プロセッサは、
多重値のうちの１つの各々に対し位相シフタにより付与された位相シフトをセッ
トし、多重値の各々について第１および第２の検出器素子の各々により生成され
た信号を分析する、請求項７記載のシステム。28. A phase shifter positioned to shift the phase of the reference beam in relation to the phase of the measurement beam, and further comprising an electronic processor coupled to the detector and the phase shifter, in operation, Electronic processor
8. Setting the phase shift imparted by the phase shifter for each one of the multiple values and analyzing the signal produced by each of the first and second detector elements for each of the multiple values. The system described. 【請求項２９】 多重位相シフト値には少なくとも４つの位相シフト値が含
まれている、請求項２８記載のシステム。29. The system of claim 28, wherein the multiple phase shift values include at least four phase shift values. 【請求項３０】 ４つの位相シフト値が約χ0 、χ0 ＋π、χ0 ＋π／２お
よびχ0 ＋３π／２ラジアンの値に対応し、ここでχ0 は任意の定数値である、
請求項２９記載のシステム。30. The four phase shift values correspond to values of about χ 0 , χ 0 + π, χ 0 + π / 2 and χ 0 + 3π / 2 radians, where χ 0 is any constant value.
The system of claim 29. 【請求項３１】 作動中、第１および第２の検出器素子の各々について、分
析器は、位相シフタχ0 およびχ0 ＋πに対応する信号の間の第１の差および位
相シフト値χ0 ＋π／２およびχ0 ＋３π／２に対応する信号間の第２の差を決
定する、請求項３０記載のシステム。31. In operation, for each of the first and second detector elements, the analyzer comprises a first difference between the signals corresponding to the phase shifters χ 0 and χ 0 + π and a phase shift value χ 0. 31. The system of claim 30, which determines a second difference between signals corresponding to +? / 2 and? 0 +3? / 2. 【請求項３２】 作動中、電子プロセッサが、検出器素子の各々について第
１および第２の差信号に基づく近視野信号ビームのための複素振幅を決定する、
請求項３１記載のシステム。32. In operation, an electronic processor determines a complex amplitude for a near-field signal beam based on the first and second difference signals for each of the detector elements.
The system of claim 31. 【請求項３３】 作動中、分析器が、プローブビームの照射を受けた場所に
おける試料の物理的特性を導出するために、近視野信号ビームの複素振幅を使用
する、請求項３２記載のシステム。33. The system of claim 32, wherein, in operation, the analyzer uses the complex amplitude of the near-field signal beam to derive the physical properties of the sample at the location of irradiation of the probe beam. 【請求項３４】 検出器および位相シフタに結合された電子プロセッサをさ
らに含み、作動中、電子プロセッサは、χ1 ≠０、ｔが時間であり、そしてωが
変調周波数であるものとしてχ＝χ0 ＋χ1cosωｔに従って位相シフタにより与
えられた位相シフトχを変調させ、該変調周波数との関係において検出器素子に
より生成された信号を分析する、請求項２５記載のシステム。34. An electronic processor further coupled to the detector and the phase shifter, wherein in operation the electronic processor is χ = χ, where χ 1 ≠ 0, t is time, and ω is the modulation frequency. 26. The system of claim 25, wherein the phase shift χ provided by the phase shifter is modulated according to 0 + χ 1 cos ωt and the signal produced by the detector element in relation to the modulation frequency is analyzed. 【請求項３５】 光エネルギーに対する応答性をもつ素子を有する第２の検
出器、 をさらに含んで成り 光学部品およびビームスプリッタのうちの少なくとも１つが、第２の検出器の
検出器素子において干渉するべく基準ビームのもう１つの一部分と近視野信号ビ
ームのもう１つの一部分を導くように位置づけされている、請求項１記載のシス
テム。35. A second detector having an element responsive to light energy, wherein at least one of the optics and the beam splitter interferes at the detector element of the second detector. The system of claim 1, wherein the system is positioned to direct another portion of the reference beam and another portion of the near-field signal beam. 【請求項３６】 測定ビームの位相との関係において基準ビームの位相をシ
フトさせるように位置づけされた第１の位相シフタ、 測定ビームの位相との関係において近視野信号ビームのその他の一部分の位相
をシフトさせるように位置づけされた第２の位相シフタ；および 位相シフタに結合された電子プロセッサ、 をさらに含んで成る、請求項３５記載のシステム。36. A first phase shifter positioned to shift the phase of the reference beam in relation to the phase of the measurement beam, the phase of the other portion of the near-field signal beam in relation to the phase of the measurement beam. 36. The system of claim 35, further comprising: a second phase shifter positioned to shift; and an electronic processor coupled to the phase shifter. 【請求項３７】 作動中、入力ビームを生成するパルス供給源をさらに含ん
で成り、ステージ調整を同期化するべく電子プロセッサがパルス供給源に結合さ
れている、請求項１７記載のシステム。37. The system of claim 17, further comprising a pulsed source that produces an input beam during operation, wherein an electronic processor is coupled to the pulsed source to synchronize the stage adjustments. 【請求項３８】 入力ビームを生成するための供給源をさらに含んで成る請
求項１記載のシステム。38. The system of claim 1, further comprising a source for producing an input beam. 【請求項３９】 供給源は、入力ビームの２つの成分間の周波数差ωを生成
する変調器を含み、該周波数差ωが、ｔが時間である場合、入力ビームの２つの
成分間の位相差ωｔを生成する、請求項３８記載のシステム。39. The source includes a modulator that produces a frequency difference ω between two components of the input beam, the frequency difference ω being the position between the two components of the input beam when t is time. 39. The system of claim 38, which produces a phase difference [omega] t. 【請求項４０】 検出器および変調器に結合された電子プロセッサをさらに
含み、電子プロセッサが、位相差ωｔとの関係において検出器によって生成され
た信号を分析する、請求項３９記載のシステム。40. The system of claim 39, further comprising an electronic processor coupled to the detector and the modulator, the electronic processor analyzing the signal produced by the detector in relation to the phase difference ωt. 【請求項４１】 供給源がパルス供給源であり、信号分析を位相差ωｔと同
期化するために電子プロセッサがパルス供給源に結合されている、請求項４０記
載のシステム。41. The system of claim 40, wherein the source is a pulsed source and an electronic processor is coupled to the pulsed source to synchronize the signal analysis with the phase difference ωt. 【請求項４２】 供給源は入力ビームに多重波長のうちの１つをもたせるよ
うにすることができる、請求項３８記載のシステム。42. The system of claim 38, wherein the source is capable of causing the input beam to have one of multiple wavelengths. 【請求項４３】 検出器および供給源に結合された電子プロセッサをさらに
含み、電子プロセッサが入力ビームの多重波長の各々について検出器により生成
された信号を分析する、請求項４２記載のシステム。43. The system of claim 42, further comprising an electronic processor coupled to the detector and the source, the electronic processor analyzing the signal produced by the detector for each of the multiple wavelengths of the input beam. 【請求項４４】 入力ビームの経路に沿って位置づけされ入力ビームの偏光
を調整可能な形で制御するように構成されている遅延プレートをさらに含んで成
る、請求項１記載のシステム。44. The system of claim 1, further comprising a delay plate positioned along the path of the input beam and configured to adjustably control the polarization of the input beam. 【請求項４５】 検出器および遅延プレートに結合された電子プロセッサを
さらに含み、作動中、電子プロセッサは、遅延プレートが多重偏光の各々を入力
ビームに付与するようにさせ、多重偏光の各々について検出器素子により生成さ
れた信号を分析する、請求項４４記載のシステム。45. An electronic processor further coupled to the detector and the delay plate, wherein in operation the electronic processor causes the delay plate to impart each of the multiple polarizations to the input beam and detects for each of the multiple polarizations. 45. The system of claim 44, which analyzes the signal produced by the appliance element. 【請求項４６】 アラインメントマークをもつウェハ上に集積回路を製造す
る上で使用するためのリソグラフィシステムにおいて： ウェハを支持するためのステージ； ウェハ上に空間的にパターン化された放射線を画像形成するための照射システ
ム； 画像形成された放射線およびアライメントマークとの関係におけるステージの
位置を調整するための位置づけシステム；および ウェハ上のアライメントマークの位置を識別するため位置づけシステムに結合
された請求項１記載の近視野干渉計光学顕微鏡システム、 を含んで成るリソグラフィシステム。46. In a lithographic system for use in manufacturing integrated circuits on a wafer having alignment marks: a stage for supporting the wafer; imaging spatially patterned radiation on the wafer. An alignment system for adjusting the position of the stage in relation to the imaged radiation and the alignment mark; and a coupling system coupled to the alignment system for identifying the position of the alignment mark on the wafer. A near field interferometer optical microscope system, comprising: 【請求項４７】 リソグラフィマスクを製造する上で使用するためのビーム
描画システムにおいて、 基板をパターン化するための描画ビームを提供する供給源； 基板を支持するステージ； 描画ビームを基板まで送り出すためのビーム誘導アセンブリ； ステージおよびビーム誘導アセンブリを互いとの関係において位置づけするた
めの位置づけシステム；および パターン化された基板の表面プロフィールを測定するための、請求項１の近視
野干渉計光学顕微鏡システム、 を含んで成るビーム描画システム。47. A beam writing system for use in manufacturing a lithographic mask, comprising: a source for providing a writing beam for patterning the substrate; a stage for supporting the substrate; a stage for delivering the writing beam to the substrate. A near field interferometer optical microscope system according to claim 1 for measuring a surface profile of a patterned substrate; a positioning system for positioning the stage and the beam guiding assembly in relation to each other; Beam writing system comprising. 【請求項４８】 製造済みマスクの表面特性を測定するための請求項１記載
の近視野干渉計光学顕微鏡システム；および 作動中、製造済みマスクの表面特性を記憶されたデータと比較する、顕微鏡シ
ステムに結合された電子処理システム、 を含んで成る、マスク検査システム。48. A near-field interferometer optical microscope system according to claim 1 for measuring the surface characteristics of a manufactured mask; and a microscope system for comparing the surface characteristics of a manufactured mask with stored data during operation. An electronic processing system coupled to the mask inspection system. 【請求項４９】 記憶されたデータが、製造済みマスクを生成するために用
いられるデータから導出される、請求項４７記載のマスク検査システム。49. The mask inspection system of claim 47, wherein the stored data is derived from data used to generate a manufactured mask. 【請求項５０】 記憶されたデータが、もう１つの製造済みマスクの顕微鏡
システムによる測定から導出される、請求項４７記載のマスク検査システム。50. The mask inspection system of claim 47, wherein the stored data is derived from a microscope system measurement of another manufactured mask. 【請求項５１】 入力ビームを測定ビームと基準ビームに分離するべく位置
づけされたビームスプリッタ； 測定ビームを受入れるように位置づけされ、入力ビームの波長よりも小さい寸
法をもつ少なくとも１つの開口を含み、該開口が、近視野プローブビームを規定
するべく光学記憶媒体に対し測定ビームの少なくとも一部分を結合するように構
成され、該記憶媒体が近視野信号ビームを規定するべく近視野プローブビームと
相互作用する、マスク； 光エネルギーに対する応答性をもつ素子を有する検出器；および 検出器素子において干渉するべく、基準ビームの少なくとも一部分および近視
野信号ビームの少なくとも一部分を導くように位置づけされた光学部品、 を含んで成る、光学記憶システム。51. A beamsplitter positioned to split an input beam into a measurement beam and a reference beam; including at least one aperture positioned to receive the measurement beam and having a dimension less than the wavelength of the input beam, An aperture is configured to couple at least a portion of the measurement beam to an optical storage medium to define a near-field probe beam, the storage medium interacting with the near-field probe beam to define a near-field signal beam, A mask; a detector having an element responsive to light energy; and optics positioned to direct at least a portion of the reference beam and at least a portion of the near-field signal beam to interfere at the detector element. Comprising an optical storage system. 【請求項５２】 光エネルギーに対して応答性をもつ第２の検出器、 をさらに含んで成り、 光学部品は、第２の検出器の素子において干渉するべく、基準ビームの第２の
部分および近視野信号ビームの第２の部分を導くように位置づけされている、請
求項５１記載のシステム。52. A second detector responsive to light energy, the optical component further comprising: a second portion of the reference beam for interfering at an element of the second detector; 52. The system of claim 51, wherein the system is positioned to direct a second portion of the near field signal beam. 【請求項５３】 光学部品は、基準ビームの最初に言及された部分および基
準ビームの第２の部分が異なる偏光をもつようにさせ、かつ近視野信号ビームの
最初に言及された部分と近視野信号ビームの第２の部分が異なる偏光をもつよう
にさせている、請求項５２記載のシステム。53. The optical component causes the first mentioned portion of the reference beam and the second part of the reference beam to have different polarizations, and the first mentioned portion of the near field signal beam and the near field. 53. The system of claim 52, wherein the second portion of the signal beam has a different polarization. 【請求項５４】 光学部品が、基準ビームの最初に言及された部分を基準ビ
ームの第２の部分から分離し、近視野信号ビームの最初に言及された部分を近視
野信号ビームの第２の部分から分離するように位置づけされた偏光ビームスプリ
ッタを含む、請求項５３記載のシステム。54. An optical component separates the first mentioned portion of the reference beam from the second part of the reference beam and the first mentioned portion of the near field signal beam into the second portion of the near field signal beam. 54. The system of claim 53, comprising a polarizing beam splitter positioned to be separated from the portion. 【請求項５５】 光学部品がさらに遅延プレートを含み、偏光ビームスプリ
ッタが遅延プレートと検出器の間に位置づけされている、請求項５４記載のシス
テム。55. The system of claim 54, wherein the optics further comprises a delay plate, and the polarizing beam splitter is positioned between the delay plate and the detector. 【請求項５６】 遅延プレートが半波長板である、請求項５５記載のシステ
ム。56. The system of claim 55, wherein the delay plate is a half wave plate. 【請求項５７】 光学記憶媒体をさらに含み、該光学記憶媒体が多重分域を
含み、該分域の少なくともいくつかが入射ビームの偏向を改変させる、請求項５
１記載のシステム。57. An optical storage medium further comprising: said optical storage medium comprising multiple domains, at least some of said domains modifying the deflection of an incident beam.
The system according to 1. 【請求項５８】 光学記憶媒体が、近視野信号ビームを規定するべく近視野
プローブビームの少なくとも一部分を散乱させ、マスク開口は近視野信号ビーム
を光学部品に結合させるように構成されている、請求項５１記載のシステム。58. The optical storage medium scatters at least a portion of the near-field probe beam to define a near-field signal beam and the mask aperture is configured to couple the near-field signal beam to the optical component. Item 51. The system according to Item 51. 【請求項５９】 光学部品およびビームスプリッタが、検出器素子において
干渉するべく、基準ビームの少なくとも一部分および近視野信号ビームの少なく
とも一部分を導くように位置づけされている、請求項５８記載のシステム。59. The system of claim 58, wherein the optics and beam splitter are positioned to direct at least a portion of the reference beam and at least a portion of the near field signal beam to interfere at the detector element. 【請求項６０】 マスクは、各々入力ビームの波長よりも小さい寸法をもつ
複数の開口を含み、ここで各開口は、近視野プローブビームを規定するべく光学
記憶媒体に対し測定ビームの一部分を結合するように構成されており、該光学記
憶媒体は、対応する近視野信号ビームを規定するべく近視野プローブビームと相
互作用し、 検出器は、光エネルギーに対する応答性を各々もつ複数の素子を含み、各々の
近視野信号ビームは、対応する検出器素子を有し、 光学部品は、対応する検出器素子において干渉するべく、基準ビームの一部分
および近視野信号ビームの少なくとも一部分を導く、 請求項５１記載のシステム。60. The mask includes a plurality of apertures each having a dimension less than a wavelength of the input beam, each aperture coupling a portion of the measurement beam to an optical storage medium to define a near-field probe beam. The optical storage medium interacts with the near-field probe beam to define a corresponding near-field signal beam, and the detector includes a plurality of elements each responsive to optical energy. 52. Each near-field signal beam has a corresponding detector element, and the optics direct a portion of the reference beam and at least a portion of the near-field signal beam to interfere at the corresponding detector element. The system described. 【請求項６１】 マスクが、入力ビームの波長よりも小さい寸法を各々有す
る複数の開口を含み、ここで各々の開口は、該開口のための近視野プローブビー
ムを規定するべく光学記憶媒体に対し測定ビームの一部分を結合するように構成
されており、光学記憶媒体は、対応する近視野信号ビームを規定するべく近視野
プローブビームと相互作用し； 第１および第２の検出器は各々光エネルギーに対する応答性をもつ複数の素子
を含み、各々の近視野信号ビームは第１および第２の検出器の各々について対応
する検出器素子を有し； 光学部品は、第１の検出器のために対応する検出器素子において干渉するよう
に各々の近視野信号ビームと基準ビームの第１の部分を導き、かつ第２の検出器
のために対応する検出器素子において干渉するよう近視野信号ビームの第２の部
分および基準ビームの第２の部分を導く、 請求項５２記載のシステム。61. The mask includes a plurality of apertures each having a dimension less than a wavelength of the input beam, each aperture defining a near-field probe beam for the aperture with respect to the optical storage medium. The optical storage medium is configured to combine a portion of the measurement beam and the optical storage medium interacts with the near-field probe beam to define a corresponding near-field signal beam; the first and second detectors each have optical energy. A plurality of elements responsive to each of which the near-field signal beam has a corresponding detector element for each of the first and second detectors; the optics for the first detector Directing a first portion of each near-field signal beam and a reference beam to interfere at a corresponding detector element, and a near portion to interfere at a corresponding detector element for a second detector. Directing a second portion of the second portion and the reference beam of the field signal beam system of claim 52. 【請求項６２】 光学部品には： 検出器の前に位置づけされ、検出器素子と心合せされたピンホールを含むスペ
ーシャルフィルタ；および ピンホール上に開口から出現する近視野信号ビームの少なくとも一部分を画像
形成させるように位置づけされた画像形成用光学部品、 が含まれている、請求項５８記載のシステム。62. The optical component includes: a spatial filter positioned in front of the detector and including a pinhole aligned with the detector element; and at least a portion of the near-field signal beam emerging from the aperture on the pinhole. 59. The system of claim 58, including imaging optics positioned to image. 【請求項６３】 光学記憶媒体を支持するためのステージおよび、近視野プ
ローブビームとの関係における光学記憶媒体の位置を調整するためステージに結
合されたスキャナまたはステッパのうちの少なくとも１つをさらに含んで成る、
請求項５１記載のシステム。63. Further comprising at least one of a stage for supporting the optical storage medium and a scanner or stepper coupled to the stage for adjusting the position of the optical storage medium in relation to the near-field probe beam. Consists of,
The system of claim 51. 【請求項６４】 検出器に結合された電子プロセッサおよびスキャナおよび
ステッパのうちの少なくとも１つをさらに含み、作動中、該電子プロセッサが相
対的ステージ位置の一関数として検出器素子により生成された少なくとも１つの
信号を分析する、請求項６３記載のシステム。64. An electronic processor coupled to the detector and at least one of a scanner and a stepper further comprising at least the electronic processor produced by the detector element as a function of relative stage position during operation. 64. The system of claim 63, which analyzes one signal. 【請求項６５】 ビームスプリッタおよびマスクが、測定ビームを実質的に
垂直な入射でマスクと接触させるように位置づけされている、請求項５１記載の
システム。65. The system of claim 51, wherein the beam splitter and the mask are positioned to bring the measurement beam into contact with the mask at substantially normal incidence. 【請求項６６】 ビームスプリッタおよびマスクは、１０°より大きい入射
角で測定ビームをマスクと接触させるように位置づけされている、請求項５１記
載のシステム。66. The system of claim 51, wherein the beamsplitter and mask are positioned to bring the measurement beam into contact with the mask at an angle of incidence greater than 10 °. 【請求項６７】 開口がマスク内の穴により構成されている、請求項５１記
載のシステム。67. The system of claim 51, wherein the aperture is defined by a hole in the mask. 【請求項６８】 マスクが、第１の複素屈折率をもつ第１の材料および第１
の複素屈折率とは異なる第２の複素屈折率をもつ第２の材料を含み、第２の材料
が開口を構成している、請求項５１記載のシステム。68. The mask comprises a first material having a first complex index of refraction and a first material.
52. The system of claim 51, comprising a second material having a second complex index of refraction different from the complex index of refraction of, the second material comprising the aperture. 【請求項６９】 マスクが、開口を構成する導波路を含む、請求項５１記載
のシステム。69. The system of claim 51, wherein the mask comprises a waveguide that defines an opening. 【請求項７０】 マスクが第１の反射性材料および開口を構成する第２の誘
電性材料を含む、請求項５１記載のシステム。70. The system of claim 51, wherein the mask comprises a first reflective material and a second dielectric material that comprises the opening. 【請求項７１】 測定ビームの位相との関係において基準ビームの位相をシ
フトさせるように位置づけされた位相シフタをさらに含む、請求項５１記載のシ
ステム。71. The system of claim 51, further comprising a phase shifter positioned to shift the phase of the reference beam in relation to the phase of the measurement beam. 【請求項７２】 位相シフタが基準ビームの経路に沿って位置づけされてい
る、請求項７１記載のシステム。72. The system of claim 71, wherein the phase shifter is located along the path of the reference beam. 【請求項７３】 検出器および位相シフタに結合された電子プロセッサをさ
らに含んで成り、作動中、該電子プロセッサは、多重値の各々に対し位相シフタ
により付与された位相シフトをセットし、多重値の各々について検出器素子によ
り生成された信号を分析する、請求項７１記載のシステム。73. The electronic processor further comprises an electronic processor coupled to the detector and the phase shifter, wherein in operation the electronic processor sets the phase shift imparted by the phase shifter for each of the multiple values. 72. The system of claim 71, wherein a signal produced by a detector element is analyzed for each of the. 【請求項７４】 検出器に結合された電子プロセッサをさらに含み、作動中
、電子プロセッサは近視野信号ビームの照射を受けた場所において光学記憶媒体
の記憶状態を決定するため検出器により生成された信号を分析する、請求項５１
記載のシステム。74. An electronic processor further coupled to the detector, wherein the electronic processor, in operation, generated by the detector to determine a storage state of the optical storage medium at a location exposed to the near-field signal beam. 52. Analyzing the signal.
The system described. 【請求項７５】 最初に言及された検出器および第２の検出器に結合された
電子プロセッサをさらに含み、作動中、電子プロセッサは、近視野プローブビー
ムの照射を受けた場所において光学記憶媒体の記憶状態を決定するため検出器に
より生成された信号を分析する、請求項５２記載のシステム。75. Further comprising an electronic processor coupled to the first mentioned detector and the second detector, wherein in operation the electronic processor is of an optical storage medium at a location where it is illuminated by the near-field probe beam. 53. The system of claim 52, wherein the signal generated by the detector is analyzed to determine the memory status. 【請求項７６】 検出器および位相シフタに結合された電子プロセッサをさ
らに含み、作動中、電子プロセッサは、χ1 ≠０、ｔが時間であり、そしてωが
変調周波数であるものとしてχ＝χ0 ＋χ1cosωｔに従って位相シフタにより付
与された位相シフトχを変調させ、該変調周波数との関係において検出器素子に
より生成された信号を分析する、請求項７１記載のシステム。76. An electronic processor further coupled to the detector and the phase shifter, wherein in operation the electronic processor is χ = χ, where χ 1 ≠ 0, t is time and ω is the modulation frequency. 72. The system of claim 71, wherein the phase shift x provided by the phase shifter is modulated according to 0 + x 1 cos ωt and the signal produced by the detector element in relation to the modulation frequency is analyzed. 【請求項７７】 作動中、入力ビームを生成するパルス供給源をさらに含ん
で成り、ステージ調整を同期化するべく電子プロセッサがパルス供給源に結合さ
れている、請求項６４記載のシステム。77. The system of claim 64, further comprising a pulsed source that produces an input beam during operation, wherein an electronic processor is coupled to the pulsed source to synchronize stage adjustments. 【請求項７８】 入力ビームを生成するための供給源をさらに含んで成る請
求項５１記載のシステム。78. The system of claim 51, further comprising a source for producing an input beam. 【請求項７９】 供給源は、入力ビームの２つの成分間の周波数差ωを生成
する変調器を含む、請求項７８記載のシステム。79. The system of claim 78, wherein the source comprises a modulator that produces a frequency difference ω between the two components of the input beam. 【請求項８０】 供給源が、入力ビームの２つの成分に直交偏光をもたせて
いる、請求項７９記載のシステム。80. The system of claim 79, wherein the source has two components of the input beam with orthogonal polarizations. 【請求項８１】 検出器および変調器に結合された電子プロセッサをさらに
含み、ここで周波数差ωは、ｔを時間として、入力ビームの２つの成分の間の位
相差ωｔを生成し、電子プロセッサが、位相差ωｔとの関係において検出器によ
って生成された信号を分析する、請求項７９記載のシステム。81. An electronic processor further coupled to the detector and the modulator, wherein the frequency difference ω produces a phase difference ωt between the two components of the input beam, where t is time. 80. The system of claim 79, wherein analyzes the signal produced by the detector in relation to the phase difference ωt. 【請求項８２】 供給源がパルス供給源であり、信号分析を位相差ωｔと同
期化するために電子プロセッサがパルス供給源に結合されている、請求項８１記
載のシステム。82. The system of claim 81, wherein the source is a pulsed source and an electronic processor is coupled to the pulsed source to synchronize the signal analysis with the phase difference ωt. 【請求項８３】 供給源は入力ビームに多重波長のうちの１つをもたせるよ
うにすることができる、請求項７８記載のシステム。83. The system of claim 78, wherein the source can cause the input beam to have one of multiple wavelengths. 【請求項８４】 検出器および供給源に結合された電子プロセッサをさらに
含み、電子プロセッサが入力ビームの多重波長の各々について検出器により生成
された信号を分析する、請求項８３記載のシステム。84. The system of claim 83, further comprising an electronic processor coupled to the detector and the source, the electronic processor analyzing the signal produced by the detector for each of the multiple wavelengths of the input beam. 【請求項８５】 入力ビームの経路に沿って位置づけされ入力ビームの偏光
を調整可能な形で制御するように構成されている遅延プレートをさらに含んで成
る、請求項５１記載のシステム。85. The system of claim 51, further comprising a delay plate positioned along the path of the input beam and configured to adjustably control the polarization of the input beam. 【請求項８６】 検出器および遅延プレートに結合された電子プロセッサを
さらに含み、作動中、電子プロセッサは、遅延プレートが多重偏光の各々を入力
ビームに付与するようにさせ、多重偏光の各々について検出器素子により生成さ
れた信号を分析する、請求項８５記載のシステム。86. An electronic processor further coupled to the detector and the delay plate, wherein in operation the electronic processor causes the delay plate to impart each of the multiple polarizations to the input beam for detection of each of the multiple polarizations. 86. The system of claim 85, which analyzes the signal produced by the appliance element. 【請求項８７】 入力ビームのための供給源； 光学記憶媒体に隣接して位置づけされている電磁石；および 近視野描画ビームを規定するべく光学記憶媒体に対し描画ビームの少なくとも
一部分を結合するように構成されたマスタ開口に描画ビームの少なくとも一部分
を導くように位置づけされた描画ビーム供給源、 をさらに含んで成る請求項５１記載のシステム。87. A source for an input beam; an electromagnet positioned adjacent to the optical storage medium; and for coupling at least a portion of the writing beam to the optical storage medium to define a near-field writing beam. 52. The system of claim 51, further comprising a writing beam source positioned to direct at least a portion of the writing beam into the configured master aperture. 【請求項８８】 光学記憶媒体が磁気光学材料であり； システムにはさらに電磁石の各々に対して結合された電子コントローラおよび
、光学記憶媒体内の近視野描画ビームの照射を受けた磁気光学分域の逆転を制御
可能な形でひき起こすための描画ビーム供給源が含まれている、 請求項８７記載のシステム。88. The optical storage medium is a magneto-optical material; the system further comprises an electronic controller coupled to each of the electromagnets and a magneto-optical domain in the optical storage medium that is illuminated by a near-field writing beam. 88. The system of claim 87, including a writing beam source for controllably causing reversal of the beam. 【請求項８９】 光学記憶媒体をさらに含む、請求項８８記載のシステム。89. The system of claim 88, further comprising an optical storage medium. 【請求項９０】 描画ビーム供給源は、検出器位置を調整可能な形で占有で
き、これにより光学部品が描画ビームの少なくとも一部分をマスク開口に導くこ
とを調整可能な形で可能にする、請求項８９記載のシステム。90. The writing beam source can adjustably occupy the detector position, thereby allowing the optics to adjustably direct at least a portion of the writing beam to the mask aperture. Item 89. The system according to item 89. 【請求項９１】 近視野描画ビームが、磁気光学分域の逆転をひき起こすべ
く近視野プローブビームと干渉する、請求項８８記載のシステム。91. The system of claim 88, wherein the near-field writing beam interferes with the near-field probe beam to cause a reversal of the magneto-optical domain. 【請求項９２】 光学記憶媒体が、近視野信号ビームを規定するべく近視野
プローブビームの一部分を透過させる、請求項５１記載のシステム。92. The system of claim 51, wherein the optical storage medium is transparent to a portion of the near-field probe beam to define a near-field signal beam. 【請求項９３】 作動中、マスク開口は、背景リターンビームを規定するべ
く測定ビームのもう１つの部分を散乱させ、 光学部品は、検出器素子において干渉するように基準ビームの少なくとも一部
分、近視野信号ビームの少なくとも一部分および背景リターンビームの少なくと
も一部分を導く、 請求項５８記載のシステム。93. In operation, the mask aperture scatters another portion of the measurement beam to define a background return beam, and the optics causes at least a portion of the reference beam, near field, to interfere at the detector element. 59. The system of claim 58, which directs at least a portion of the signal beam and at least a portion of the background return beam. 【請求項９４】 マスクがさらに開口の近くの散乱部位を含み、該散乱部位
は入力ビームの波長よりも小さい寸法をもち、作動中、該散乱部位は第２の背景
リターンビームを規定するべく測定ビームの付加的な部分を散乱させ； 検出器は、光エネルギーに対する応答性をもつ第２の素子を含み； 光学部品は、第２の検出器素子において干渉するべく、基準ビームの少なくと
も一部分および第２の背景リターンビームの少なくとも一部分を導くように位置
づけされている、 請求項９３記載のシステム。94. The mask further comprises a scattering site near the aperture, the scattering site having a dimension less than the wavelength of the input beam, and in operation the scattering site measured to define a second background return beam. Scatter an additional portion of the beam; the detector includes a second element responsive to the light energy; the optics includes at least a portion of the reference beam and the second beam to interfere at the second detector element. 94. The system of claim 93, wherein the system is positioned to direct at least a portion of the two background return beams. 【請求項９５】 光学記憶媒体をさらに含み、該光学記憶媒体が多重分域を
有し、分域の少なくともいくつかが複素屈折率の変動によって規定されている、
請求項５１記載のシステム。95. An optical storage medium is further included, the optical storage medium having multiple domains, at least some of the domains being defined by variations in complex index of refraction.
The system of claim 51. 【請求項９６】 少なくとも１つの描画ビーム； 少なくとも１つの基準ビームを提供する基準ビーム供給源； 光学記憶媒体； 少なくとも１つの描画ビームの少なくとも一部分および少なくとも１つの基準
ビームの少なくとも一部分を光学記憶媒体に結合するように位置づけされ少なく
とも１つの描画ビームの波長よりも小さい寸法をもつ開口を有するマスク； 少なくとも１つの描画ビームおよび少なくとも１つの基準ビームをマスクに結
合するように位置づけされた共焦点画像形成システム、および 光学記憶媒体に隣接して位置づけされた電磁石を含んで成る光学記憶システム
。96. At least one writing beam; a reference beam source providing at least one reference beam; an optical storage medium; at least a portion of the at least one writing beam and at least a portion of the at least one reference beam in an optical storage medium. A mask positioned to be coupled and having an aperture having a dimension less than the wavelength of at least one writing beam; A confocal imaging system positioned to couple at least one writing beam and at least one reference beam to the mask , And an optical storage system comprising an electromagnet positioned adjacent to the optical storage medium. 【請求項９７】 少なくとも１つの描画ビームとの関係において少なくとも
１つの基準ビームの位相を調整するように位置づけされた位相シフタをさらに含
んで成る、請求項９６記載の光学記憶システム。97. The optical storage system of claim 96, further comprising a phase shifter positioned to adjust the phase of the at least one reference beam in relation to the at least one writing beam. 【請求項９８】 マスクが、各々少なくとも１つの描画ビームの波長よりも
小さい寸法をもつ多重開口を含む、請求項９６記載の光学記憶システム。98. The optical storage system of claim 96, wherein the mask comprises multiple apertures each having a dimension less than the wavelength of the at least one writing beam. 【請求項９９】 入力ビームを測定ビームおよび基準ビームに分離し； 入力ビームの波長よりも小さい寸法をもつ少なくとも１つの開口を含むマスク
に対し測定ビームを導き、ここでマスク開口が近視野プローブビームを規定する
べく測定ビームの少なくとも一部分を試料に結合し、試料が近視野信号ビームを
規定するべく近視野プローブビームと相互作用し；および 基準ビームの少なくとも一部分と近視野信号ビームの少なくとも一部分の間の
光学的干渉を測定すること、 を含んで成る、試料の表面特性を測定するための顕微鏡方法。99. Splitting an input beam into a measurement beam and a reference beam; directing the measurement beam to a mask comprising at least one aperture having a size smaller than the wavelength of the input beam, wherein the mask aperture is a near-field probe beam. Coupling at least a portion of the measurement beam to the sample to define a near-field probe beam to define a near-field signal beam; and between at least a portion of the reference beam and at least a portion of the near-field signal beam. Measuring the optical interference of the microscopic method for measuring the surface properties of the sample. 【請求項１００】 試料の表面特性を測定するべく請求項９９記載の方法を
使用し；および 該表面特性を基準データと比較すること、 を含んで成る、検査方法。100. An inspection method, comprising: using the method of claim 99 to measure a surface property of a sample; and comparing the surface property with reference data. 【請求項１０１】 試料がマスク、レチクルおよびパターン化ウェハのうち
の１つである、請求項１００記載の方法。101. The method of claim 100, wherein the sample is one of a mask, reticle and patterned wafer. 【請求項１０２】 入力ビームを測定ビームおよび基準ビームに分離し； 入力ビームの波長よりも小さい寸法をもつ少なくとも１つの開口を含むマスク
に対し測定ビームを導き、ここでマスク開口が近視野プローブビームを規定する
べく測定ビームの少なくとも一部分を光学記憶媒体に結合し、光学記憶媒体が近
視野信号ビームを規定するべく近視野プローブビームと相互作用し；および 基準ビームの少なくとも一部分と近視野信号ビームの少なくとも一部分の間の
光学的干渉を測定すること、 を含んで成る、光学記憶媒体から情報を読み取るための方法。102. Splitting an input beam into a measurement beam and a reference beam; directing the measurement beam to a mask including at least one aperture having a dimension smaller than the wavelength of the input beam, wherein the mask aperture is a near-field probe beam. Coupling at least a portion of the measurement beam to an optical storage medium to define a near-field probe beam for defining a near-field signal beam; and at least a portion of the reference beam and the near-field signal beam. Measuring optical interference between at least a portion, and reading information from an optical storage medium. 【請求項１０３】 入力ビームを測定ビームと基準ビームに分離するべく位
置づけされたビームスプリッタ； 測定ビームを受入れるように位置づけされ、入力ビームの波長よりも小さい寸
法をもつ少なくとも１つの開口を含み、該開口が、近視野プローブビームを規定
するべく試料に対し測定ビームの少なくとも一部分を結合するように構成され、
該試料が近視野信号ビームを規定するべく近視野プローブビームと相互作用する
、マスク； 光エネルギーに対する応答性をもつ素子を有する検出器；および 検出器素子において干渉するべく、基準ビームの少なくとも一部分および近視
野信号ビームの少なくとも一部分を導くように位置づけされた光学部品、 を含んで成る、光学システム。103. A beam splitter positioned to split the input beam into a measurement beam and a reference beam; including at least one aperture positioned to receive the measurement beam and having a dimension less than the wavelength of the input beam. An aperture is configured to couple at least a portion of the measurement beam to the sample to define a near-field probe beam,
A mask, the sample interacting with a near-field probe beam to define a near-field signal beam; a detector having an element responsive to optical energy; and at least a portion of a reference beam to interfere at the detector element and An optical component positioned to direct at least a portion of the near-field signal beam.
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