TW579434B - Inspection-microscope for several wavelength-ranges and reflection-reduction-layer for an inspection-microscope for several wavelength-ranges - Google Patents
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Description
579434 五、 發明說明 ( 1 ) 本 發 明 涉 及 多 個 波 長範圍 用之檢測 顯微鏡,其具有至 少 一 照 明 光 束 通 道 及 至少一 成像光束 通道。 本 發 明 亦 涉 及 多 個 波長範 圍用之檢 測顯微鏡中之反射 降 低 層 〇 半 導 體 工 業 中 檢 測顯微 鏡用來觀 察,硏究及測試各 種 晶 圓 遮 罩 及 半 導 體模組 以控制此 製程中各種不同之 步 驟 0 檢 測 顯 微 鏡 大 部份都 已廣泛地 自動化。此外,自 動 化 之 輸 送 一 及 操 控 系統用 來硏究各 模組或晶圓;此外 亦 可 進 行 白 動 聚 焦 〇 顯 微 鏡 之 光 學 解 析 度已知 是與照明 光束之波長及物鏡 之 數 位 孔 徑 有 關 Ο 由 於物鏡 之數位孔 徑不可任意變大, 則 照 明 光 束 之 波 長 通 常選擇 成較小以 便對較小之結構進 行 解 析 〇 通 常 使 用 紫 外光來 對高積體 化之電路用之晶圓 上 很小 之 結 構 進 行 解析。目 前檢測顯 微鏡中照明波長通 常 是 在 248】 im 和 365 nm之間。 在 1 · 99 3 1 954 A1中描述- -種檢測顯微鏡,其以多個 波 長 範 圍 來 操 作 〇 例 如,使 用水銀蒸 汽燈(其光譜成份是 在 不 同 之 波 長 範 圍 中 )作爲光源。相關之波長範圍是:第 一 1 可 見 光 之 波 長 範 圍可達 6 5 0 n m, 簡稱VIS(即, Vi sible)範圍; ,弟一, 水銀蒸汽燈之燈線,稱爲i -線, 其 波 長 是 λ i-L ,i n i e = 3 65nm ;第三,由深紫外線波長區域 所 構 成 之 狹 窄 波 長 帶 ,其波 長介於200至300nm之間, 以 下 稱 爲 DUV(d Leep u_l t r a v_i ( )let)範圍 。DUV波長帶(其特 徵 是 其 頻 譜 之 峰 値 位 置及其 半値寬度 3- )利用一種反射濾波 579434 五、 發明說明 (2) 器 系 統 而 由 光源之光 譜中濾除。 顯 微 鏡 之 照明透鏡 及成像透鏡對所有三個波長範圍而 言 都 須 修 正 及調整。 v 1 S範圍用之顯微鏡圖像藉由目鏡 或 另 外 藉 由 VIS範圍 用之照明相機來顯示。i 一線及 DUV 範 圍 用 之顯微鏡 圖像利用UV(紫外線)敏感之TV照 相 機 即 可 看 見。 在 上 述 之 顯微鏡中 顯示:特別是對DUV範圍而言, 照 相 機 圖 像 在所有應 用中並非都可符合使用者之高需求 〇 在 DUV範圍中爲了改良照明特性及成像特性,須使 用 —* 種 功 率 較水銀蒸 汽燈還高之雷射(其購置-及維修成 本 高 很 多)且在需要時須使用一種敏感且昂貴之照相機。 本 發 明 之 目的是提 供一種檢測顯微鏡,其不必使用功 率 較 筒 且 昂 貴之雷射 ,同時在上述三個波長範圍(特別是 DUV 範 :圍 )中可提供- -種好很多之圖像品質。 上 述 g 的 以多個波 長範圍用之檢測顯微鏡(其具有至少 —* 照 明 光 束 通道及至 少一成像光束通道)來達成,其特徵 爲 ; 在 照 明 光束通道 及成像光束通道中設有較佳是固定 之 光 學 組 件 ,其可由 全部波長範圍之光束所穿透且設有 反 射 降 低 層 ,其中可 見之VIS波長範圍之反射已降低之 波 長 範 圍 可 達 650nm ;i 一線是在λ = 3 6 5 n m處且紫外線 之 DUV波長範圍由240nm至270nm。 上 述 之 槪 念是:在 顯微鏡-光束通道(其分別只通過唯 一 之 波 長 範 圍之光束)中設置特定波長範圍之光學組件。 在 顯 微 鏡 光束通道 中該位置(其上交替地只通過三個波 -4- 579434 五、發明說明(3) 長範圍中唯一之光束)上所需數目之組件切換器配置在特 定波長範圍之光學組件上。利用此種組件切換器,則可 將各組件之一(其在實際所使用之波長範圍中修正及最佳 化)加入光束通道中。組件切換器例如可以線性移位器或 轉盤來構成,其上配置特定波長範圍之光學組件。 但在照明光束通道及成像光束通道中設有光學組件, 其可由全部波長範圍之光束所穿過。這些光學組件較佳 是固定式之光學組件,其對全部三個波長範圍都須最佳 化。本發明中這些光學組件因此設有反射降低層,其中 可見之VIS波長範圍之反射已降低之波長範圍可達 650nm ; i —線是在;I = 3 6 5 n m處且紫外線之D U V波長範 圍由 240nm 至 270nm 。 該檢測顯微鏡之反射已降低之固定式光學組件較佳是 由石英玻璃或CaF2所構成,此乃因這二種材料是紫外 線波長範圍中可透光之材料且適合作爲工業用(就價格, 環境穩定性,可操作性等等而言)。石英玻璃之祈射率是 ne=l .46,CaF2 之折射率是 ne=l .43。 在本發明檢測顯微鏡之實施形式中,反射降低層具有 一種三明治結構,其由材料M2(—種由La203.3.3 Al2〇3 所構成之Fa. Merck之混合物質)及MgF2所構成。由這 些材料交替地施加由M2及M gF2所構成之多個層,其中 第一層(即,最下層)由M2構成且最後一層由MgF2所構 成。此種三明治結構大約需要8至1 0層,以便至少在 反射降低作用中達到良好之結果。若此種三明治結構中 五、發明說明(4) 之層數少於8層,則此種反射降低層只能達到很小之需 求。爲了達成很好之反射降低作用,三明治結構通常所 需之層數大於1 〇。 在本發明檢測顯微鏡之另一實施形式中’反射降低層 之三明治結構由三種材料所構成,此三種材料是M2(由 La203.3.3 Al2〇3所構成之Fa. Merck之混合物質)MgF2 及ai2o3。在本實施形式中,在三明治結構之下層構造 中交替地施加由A12 〇 3及Μ 2所構成之多個層且在三明 治結構之上層構造中交替地施加由M2及MgF2所構成之 多個層。此時最後一層由MgF2所構成。在本實施形式 之很簡易之變異形式中,只施加唯一之由ai2o3所構成 之層作爲最下層。 在本發明檢測顯微鏡之另一實施形式中,反射降低層 同樣具有由三種材料所構成之三明治結構,此三種材料 是M2(由La203.3.3 Al2〇3所構成之Fa· Merck之混合物 質),MgF2及Si02。在本實施形式中,由M2開始,在 三明治結構之下層構造中交替地施加由M2及Si02所構 成之多個層且在三明治結構之上層結構中交替地施加由 M2及MgF2所構成之多個層。此處最後一層由MgF2所 構成。 若反射降低層在上述三明治結構(即,交替地配置著 M2)中恰具有由Si02所構成之三個層及由MgF2所構成 之三個層,則上述之實施形式最有利。在此種構造中, 可達成一種具有最佳化之低剩餘反射値之反射降低層。 579434 五、發明說明(5) 因此,在VI S波長範圍及i 一線中該反射之平均値$ 1 - 〇 %,在D U V波長範圍中該反射之平均値$ 〇 . 5 %。本 發明中以此種反射降低層所形成之檢測顯微鏡在全部之 三個波長範圍(VIS,i一線,DUV)中所具有之圖像品質 已改良很多。在DUV範圍中可使圖像品質有最大之改 良。在DUV範圍中因此不必使用一種功率較水銀蒸汽 燈還大之雷射(其在安裝及操作時費用貴很多)。 在先前技藝中已爲人所知之檢測顯微鏡中,至少該雷 射之輸出光能量落在即將觀看或硏究之物件(例如,晶圓) 上。此種效應會發生,儘管在所使用之光學組件(例如, 透鏡,透鏡組,分光器等等)上對所有二個波長範圍(VIS ,DUV)都已進行適當之反射降低以防止該即將硏究之物 件之僞(false)光及漫射之背景照明。此種光學組件上所 使用之反射降低層之缺點是其最大剩餘反射値較大,在 DUV範圍(即,;l=248nm±15nm之波長範圍)中此種最 大剩餘反射値大約是1.6%。此外,其在VIS範圍中具有 較大之剩餘反射値(大約是1 .3%)。此種反射降低層不適 用於± = 3 65nm(即,i—線)之波長之光。其它習知之反射 降低層(其用於i-線及VIS範圍中)完全不適用於檢測 顯微鏡中,此乃因此種反射降低層在DUV範圍中之剩 餘反射値大約在1 5至20%之間或更大。此時即使透鏡 已最佳化,但習知之檢測顯微鏡在很特殊之應用中會顯 示太小之圖像亮度及圖像品質,這特別是與DUV範圍 有關。 579434 五、發明說明(6) 本發明之另一目的是在上述三個頻譜範圍(特別是 DUV範圍)中使檢測顯微鏡之傳送性(Transmission)獲得 改良。 此目的以多個波長範圍用之反射降低層來達成,其中 可看見之VIS波長範圍之反射已降低之波長範圍可達 6 5 Onm,i -線者是;I =3 6 5 nm,紫外線之DU V波長範圍 是在240至270nm之間。 反射降低層在特殊之實施形式中用於由石英玻璃或 CaF2所構成之光學組件中,就像其在上述光譜範圍VIS ,i —線及DUV中用在檢測顯微鏡中時一樣。亦可用在 一些由DUV範圍中可透光之其它材料所構成之光學組 件中。但這在實際上幾乎不可行,因爲DUV範圍中可 透光之其它材料通常不適合用在工業領域中,因爲這些 材料太貴,品質太差而不能操作或在一般之環境條件(例 如,空間濕氣,溫度’耐輻射性)下不能充份地操控。 在反射降低層之三明治結構之層厚度最佳化時,首先 須硏究24 Onm至70 Onm之整個頻譜範圍中使剩餘反射値 降低。其解法是使層設計成1 0至1 6層,但這些層在整 個頻譜範圍中使剩餘反射位準提高,因此使檢測顯微鏡 中之圖像品質未改良。此種硏發須適當地針對反射降低 層,其對所需之三個波長範圍(VIS,i —線及DUV)可選 擇性地提供一種反射最小値。 本發明之反射降低層是一種多層設計,其可在上述三 個頻譜範圍VIS,i —線及D U V中進行調整且對先前已 579434 五、發明說明(7) 爲人所知之簡易之反射降低層而言必須具有多個層。 此種層設計依據L e v e n b e r g - M a r q u a r d t之最佳化方法 來達成,其可用在可商業化之軟體中以便由FTG軟體 FILM* STAR來計算薄層。驗証此種理論上之設計所進行 之層硏究是在Leybold Systems AG,Hanau公司之蒸鍍 設備APS 904上進行。 本發明之反射降低層可發展成三種不同之實施形式。 第一種實施形式之反射降低層具有一種三明治結構, 其只由二種材料M2(由La203.3.3 A1203所構成之Fa· Merck之混合物質)及MgF2所構成。由M2開始,交替 地施加由M2及MgF2所構成之多個層,最後一層由 MgF2構成。 此種反射降低層之良好之黏合固定性及耐磨性以下述 方式達成:待塗層之光學組件在塗層過程中加熱至25 0 °C至3 00 °C。由於較長之加熱時間及冷卻時間,則各別 加料時所需之製程時間當然較長。 此外,會有以下之危險性:光學組件中或反射降低層 中會產生不期望之應力。光學組件之形式越複雜且尺寸 越大時,則此種危險性越大。 在本發明之反射降低層之另一實施形式中,其三明治 結構由三種材料構成,這些材料是M2,MgF2及Al2〇3 。本實施形式中由A 1 2 0 3開始,在三明治結構之下層構 造中交替地配置由Al2〇3及M2所構成之多個層,且在 上層構造中交替地配置由M2及MgF2所構成之多個層。 579434 五、發明說明(8) 最後一層由MgF2構成。在一種很簡單之變形中,只施 加唯一之由ai2o3所構成之層,此層作爲最下層。 此反射降低層有一種在技術上最有利之形式,其三明 治結構同樣由三種材料所構成。除了 M2及MgF2之外, 選取Si02作爲第三種材料以取代Al2〇3。由M2開始, 在三明治結構之下層構造中交替地配置由M2及Si02所 構成之多個層。在上層構造中交替地配置由M2及MgF2 所構成之多個層。最後一層由MgF2構成。 Si〇2之優點是:在使用此行之專家所常用之 APS(Advanced Plasma Source)技術時對黏合穩固性及耐 磨性相同之反射降低層而言各透鏡組件所需加熱之溫度 (180°C即已足夠)不必像由M2/ MgF2組合時之第一實施 形式那樣高。 MgF2是一種氟化物,則其不能以離子促進法來進行蒸 鍍。完全省略MgF2 (因此是一種”冷塗層”)是不可能的 ,此乃因不可省略MgF2中較小之折射率1 .38及與其有 關之較小之剩餘反射特性。否則本發明之反射降低層之 特性會劣化。 若在上述三種材料所構成之反射降低層中該三明治結 構具有4層(由Si02及由MgF2所構成之三個層)’即, 此種三明治結構由總共1 4層所構成,則可達成現有之 結果。由MgF2所構成之最後之三個低折射層形成一種 低的剩餘折射位準,其它全部之由Si02構成之低折射層 可確保一種穩定之基礎。透鏡組件較少量之加熱即已足 -10- 579434 五、發明說明(9) 夠。 利用此種層設計,則可達成一種反射降低層,其具有 最佳化之低的剩餘反射値。在此種層設計之有利之變形 中,VIS波長範圍及i 一線之反射平均値‘ 1.0%,DUV 波長範圍之反射平均値^ 0.5%。 藉由使用小於1 4層之層結構,則同樣可對上述之波 長範圍之反射降低値進行調整。但此種解法之缺點是: 反射降低層之剩餘反射値位於較高之位準。 反射降低層較多之層數可藉由使用折射率較大(相較於 “§?2之1.3 8)之其它材料來降低。在01;¥範圍中目前只 知Hf02可用作大約是無吸收性之材料。但以此種材料 所獲得之實際經驗已顯示:在240nm時會發生吸收現象 ,其在較短之波長時仍會提高。 因此不需使用此種材料,在上述波長範圍中只須使用 無吸收性之材料或吸收性很小之材料。 反射降低層之剩餘反射値之進一步降低可在三明治結 構中使用更多層來達成。但就可達成之效應而言需要多 很多之層,使大部份應用中製程技術上之費用太高。同 時各干擾性之雜散效應之成份及層系統中之剩餘吸收値 會增大。 本發明以下將依據實施例及圖式來詳述。圖式簡單說 明: 第1圖係檢測顯微鏡之光學構造。 第2圖係反射降低層之構造,其具有由M2/ MgF2/ -11- 五、發明說明(10) Si〇2所構成之16個層(比較以下之表A)。 第3圖係具有由M2/MgF2/Si02m構成之16個層之 反射降低層之剩餘反射値之頻譜,反射降低作用對VI S ,i —線及DUV是有效的(請比較表A)。 第4圖係反射降低層之構造,其具有由M2/ MgF2/ Si02所構成之14個層(請比較表B)。 第5圖係具有由M2/ MgF2/ Si02所構成之14個層之 反射降低層之剩餘反射値之頻譜,反射降低作用對VIS ,i 一線及DUV是有效的(請比較表B)。 第6圖係具有由M2/ MgF2/ Si02所構成之12個層之 反射降低層之剩餘反射値之頻譜,反射降低作用對VIS ,i 一線及DUV是有效的(請比較表C)。 第7圖係具有由M2/ MgF2/ Si02所構成之14個層之 反射降低層之剩餘反射値之頻譜,反射降低作用對vis 經由i 一線至DU V之整個區域都有效(請比較表D)。 第8圖係具有由M2/ MgF2/ A1203所構成之6個層之 反射降低層之剩餘反射値之頻譜,反射降低作用對VIS ,i一線及DUV都有效(請比較表E)。 第9圖係具有由M2/ MgF2所構成之14個層之反射降 低層之剩餘反射値之頻譜,反射降低作用對VIS,i -線 及DUV都有效(請比較F)。 1分光 源束明 光光召E 由明U 束照同 光達不 明到種 照而各 。鏡置 造透配 構明上 學照 2 光之器 之示位 微未在 顯處。 測此 2 檢由器 是經位 圖其移 1 , I 第出器 發光 -12- 579434 五、發明說明(11 ) 束分光器3,其分別對應於照明光束之一種指定之波長 範圍(VIS,DUV,i —線)。圖中位於光束通道中之分光 器3使照明光束之相對應之部份偏向至物鏡4之方向中 。此種已轉向之光束通道藉由光軸5來表示。這樣所產 生之照明光束藉由物鏡4而聚焦在樣品6(例如,晶圓) 上。在分光器3及物鏡4之間在光束通道中配置一種所 謂自動聚焦一分光器7,自動聚焦裝置AF之光束藉由 分光器7中之分光層而耦合至光束通道中。自動聚焦之 光束穿過物鏡4且同樣由物鏡4而成像在樣品6上。自 動聚焦之光束經由分光器7回到自動聚焦裝置AF。由 樣品6所回來之光束藉由自動聚焦裝置AF而導出一種 樣品表面6上由光源1所發出之照明光束之聚焦層用之 評定準則。在與理想之聚焦層有偏差時,則須改變物鏡 4及樣品6之間之距離,以達成一種最佳化之聚焦。 樣品6上所聚焦之照明光束由樣品6返回而形成一種 成像光束通道且穿過隨後之物鏡4,自動聚焦分光器7 ,照明分光器3及鏡筒透鏡8(其配置在鏡筒透鏡-移位 器9上)。鏡筒透鏡-移位器9承載多個鏡筒透鏡,其中 分別使該鏡筒透鏡8(其在所期望之實際波長範圍中是最 佳的)安裝在光束通道中。鏡筒透鏡-移位器9之移動在 圖中是以雙箭頭來表示。成像光束然後到達目鏡-分光 器-移位器11上之目鏡分光器10,其上對成像光束進 行劃分,使光束之第一成份偏向至目鏡OK而第二成份 則經由成像透鏡1 2而到達棱鏡1 3。目鏡—分光器一移 -13- 五、發明說明(12) 位器11承載多個目鏡分光器1 〇,其對應於不同之波長 範圍且可選擇地安裝在光束通道中。目鏡-分光器-移 位器1 1之移動可能性在圖中是以雙箭頭來表示。 藉由目鏡0K,則在視覺上可控制由樣品6所產生之 顯微鏡圖像。此外,亦可使顯微鏡圖像顯示在照相機上 。在棱鏡1 3上因此可使成像光束分成一種組合式之i -線一 /DUV成份及一種VIS成份。此二種成份分別以特 定之照相機波長來顯示。i-線一 /DUV成份以UV敏感 之照相機DUV來顯示,VIS成份以一在可看見之頻譜區 上調整之照相機VIS來顯示。顯微鏡使用者因此能以舒 適之方式來觀看顯微鏡圖像,即,依據已調整之波長範 圍在其中一個或另一個照相機上觀看。波長範圍之調整 由照明光束分光器3,鏡筒透鏡移位器9及目鏡-分光 器一移位器1 1之移動來達成,其在以下總稱爲組件切 換器。藉助於組件切換器3,9,1 1,則在顯微鏡中所需 之位置上可分別配置各特定波長範圍之光學組件。各波 長範圍在光束通道中,其上只可傳送三個波長範圍中唯 一之一種波長範圍之光束。但各組件切換器上之光學組 件亦可很特殊地針對所屬之波長範圍來設計及修正。組 件切換器例如可以線性移位器或轉盤來構成,其上配置 特定波長範圍之光學組件。 在鏡筒透鏡-移位器9及目鏡-分光器-移位器11 之間配置另一個移位器1 4作爲組件移位器。此移位器 1 4承載光學平衡元件1 5及另一分光器1 6,此二種元件 -14- 579434 五、發明說明(13) (15及16)可選擇地分別安裝在光束通道中。分光器14 安裝在光束通道時可使顯微鏡之附加模組用之成像光束 之成份由光束通道耦合而出。該附加模組例如可以是一 種共焦(confocal)模組或另一照相機。若不需此種額外之 分光器16,則在其位置上可藉由移位器14之移動使光 學平衡元件1 5安裝在光束通道中。移動可能性在圖中 以雙箭頭表示。光學平衡元件15使成像光束穿過光學 玻璃路徑,就像其在已加入之另一分光器1 6中者一樣 。以此種方式可使隨後之光束路徑中之成像特性不會改 變,若此分光器由光束通道中移出時。 這些光學組件(其由全部之波長範圍之光束所穿過)固 定地配置著,它們是自動聚焦分光器7,成像透鏡1 2及 棱鏡13之輸入面。光學平衡元件15或分光器16在光 束通道中時對全部之三個波長範圍而言同樣是固定著。 這些固定在光束通道中之組件在全部之三個波長範圍中 都須最佳化。本發明中這些組件因此設有反射降低層, 其中就可看見之至6 5 Onm之VIS波長範圍,λ =3 65 nm 時之i一線及240nm至270nm之紫外線DUV波長範圍而 言都可使反射降低。 檢測顯微鏡之光學組件(其是固定式之光學組件)較佳 是由石英玻璃或CaF2所構成,此乃因該二種材料是紫 外線波長範圍中可透光之材料且可最佳地適用於工業上 之操作及利用。反射降低層由不同材料之多個層所構成 ,其形成一*種二明治結構。所使用之層系統(其15a後將I羊 -15- 579434 五、發明說明(14) 述)藉由層厚度之改變來適應於光學組件之基板。 本發明中該反射降低層施加在固定式光學組件之所有 之危險之邊界面上。這些邊界面涉及自動聚焦-分光器 7之分光層,移位器14中之分光層,光學平衡元件15 之射入一及射出面,成像透鏡12(其亦可由多個元件所 構成)之前-及後透鏡面以及棱鏡1 3之入射面。這些層 在第1圖中以粗厚之線及符號R(反射降低層)來表示。 該層之反射降低作用當該層上之入射角改變〇°± 15°時 或石英及CaF2之折射率隨製程而可能改變時或各層之 厚度改變±5%時都可保持著。 此種層設計之細節以下將描述在第2至9圖中。這些 層構造適用於厚度相同之石英玻璃或CaF2。以此種方式 ,則所有固定在檢測顯微鏡中之組件在其危險之各面上 都可塗佈唯一之反射降低層且同時可達成一種最佳之反 射降低作用。由於只使用唯一之一層,則可使製程大大 地簡化而節省成本。但更重要的是:本發明中設有此種 反射降低層之檢測顯微鏡在所使用之所有之三個波長範 圍(VIS,i —線,DUV)中都可使圖像品質大大地改良。 在DUV範圍中因此可使圖像品質大大地提高。DUV範 圍中因此不必使用一種較水銀蒸汽燈之功率還高且貴很 多之雷射。 第2圖由M2及MgF2和Si02共三種材料所構成之反 射降低層之構造。此層由1 6層所構成,其施加在石英 或CaF2上。最下層由M2構成,接著交替地配置由SiO: -16- 579434 五、發明說明(15) 及M2所構成之層。第12層首先由MgF2構成且接著又 交替地配置M2及MgF2,其中MgF2形成最後一層。此 處所示之層具有以下之表A中所示之層結構。
表A ·· 層編號 厚度(nm) 材料 1 14.9 M2 2 25.57 SiO: 3 20.72 M2 4 10.12 SiO: 5 66.94 M2 6 9.17 Si07 7 6.07 M2 8 14.44 Si02 9 2 1.87 M2 10 110.66 Si02 11 2 1.78 M2 1 2 20.16 MgF M2 13 70.39 14 14.05 MgF M2 15 15.58 16 66.86 MgF 若各層之厚度改變未超過±5%,則此層系統之特性保 持不變。此種層設計可均勻地用在石英及CaF2上。 第3圖係第2圖之層之剩餘反射値之頻譜圖。在 2 5 Onm附近之DUV範圍中具有很好之反射降低作用,由 3 5 0nm至650nm(—部份可達675nm)之可見光之範圍中 亦有很好之反射降低作用。二個基板上之反射降低層之 剩餘反射値有一次是施加在石英玻璃基板(粗線)上且有 一次是施加在CaF2基板上(細的直線)。 第4圖是反射降低層之構造,其同樣由三種材料M2 ,MgF2及Si 02所構成。此種層構造所需之層數較第2 圖者少2層。其三明治結構之細節如下表B所示。 表B : 層編號 厚度(nm) 材料 1 13.95 M2 -17· 579434 五、發明說明(彳6) 2 27.60 Si02 3 20.66 M2 4 8.84 Si02 5 69.42 M2 6 20.90 Si02 7 24.6 1 M2 8 1 12.60 Si02 9 2 1.02 M2 10 20.60 MgF2 11 69.85 M2 12 13.97 MgF2 13 16.01 M2 14 66.65 MgF2 若各層之厚度改變未超過±5%,則此層系統之特性保 持不變。此種層設計可均勻地用在石英及 CaF2 上。 第5圖係第 4圖之反射降低層之剩餘反射値之頻譜。 對各波長範圍 VIS ,i 一線及DUV而言此種反射降低層 都可使反射降低。 相較於第2圖之層(請比較表A)而言 ,此種層結構具有 1 4層(產品費用因此較低)仍可達到較 第2圖之具有 1 6層之反射降低層還優良之反射値。 第6圖是反射降低層之剩餘反射値之頻譜’此種反射 降低層具有由 三種材料M2,MgF2及Si〇2 所構成之12 個層。此種層結構如下表c所示。 表C : 層編號 厚度(nm) 材料 1 15.17 M2 2 21.57 Si〇2 3 96.82 M2 4 20.75 Si02 5 25.35 M2 6 114.91 Si〇2 7 19.29 M2 8 20.47 MgF2 -18- 579434 五、發明說明(17)
9 67.52 M2 10 14.19 MgF 11 17.22 M2 12 65.82 MgF 若各層之厚度改變未超過±5%,則此層系統之特性保 持不變。此種層設計可均勻地用在石英及CaF2上。 依據第6圖中之剩餘反射頻譜,由於層數減少至1 2 層,則i 一線及VIS範圍中之剩餘反射値已大大地惡化 ’ DUV範圍中之剩餘反射値仍很優良。因此,任意使層 結構變小(如薄層製程中所期望者)是不可能的。 比較第3,5,7圖,則在儘可能大之頻寬中就反射降 低之效用而言,表B中所示之由M2,MgF2及Si02所構 成之具有1 4層之層結構是最有利之構造。 第7圖是反射降低層之剩餘反射値之頻譜,反射降低 層同樣由三種材料M2,MgF2及Si02所構成。此種層結 構有14層,特別是可使i -線至DUV範圍之可見光之 整個範圍中之反射降低。相對應之層構造顯示在下表D 中〇 表D 層編號 厚度(nm) 材料 1 7.08 M2 2 28.54 Si02 3 18.90 M2 4 11.79 Si02 5 99.82 M2 6 15.97 Si02 7 15.98 M2 8 126.92 Si02 9 19.24 M2 10 12.55 MgF; -19- 579434 五、發明說明(18 )
11 63.48 M2 12 8.65 MgF 13 25.04 M2 14 65.56 MgF 若各層之厚度改變未超過i:5%,則此層系統之特性保 持不變。此種層設計可均勻地用在石英及CaF2上。 依據該剩餘反射頻譜(其可用在石英玻璃上及CaF2上) ,此種寬頻帶之剩餘反射値相對於選擇性之剩餘反射値 而言不具備有利之處。在與第5圖比較時甚至須承受該 反射降低層之品質所受之巨大損耗。寬頻帶之反射降低 之槪念因此又在很大之頻譜範圍中設定,因爲選擇性之 反射降低可達成更有效之結果。 第8圖係由材料M2,MgF2及Al2〇3所構成之反射降 低層之剩餘反射値之頻譜。此處之層設計之形式是只設 有6層。此種層設計只以6層來達成。此種層設計顯示 在以下之表E中。 表E : 層編號 厚度(nm) 材料 1 136.17 ai2〇: 2 175 MgF2 3 24.26 M2 4 26.85 MgF2 5 14.66 M2 6 77.29 M gF 2 若各層之厚度改變未超過t5 % ’則此層系統之特性保 持不變。此種層設計可均勻地用在石英及CaF2上。 此種層對波長範圔VIS ’丨一線及DUV都具有反射降 低作用,但在DUV波長25 0nm附近該反射已降低之波 -20- 579434 五、發明說明(19) 長範圍較前述各層中者狹窄很多。i 一線及可看見之波長 範圍中之反射降低値較第5圖中以頻譜所示之層者惡化 很多。因此,在上述之波長範圍中可以很少之層達成很 好之反射降低作用’其中須使所使用之寬度大大地削減。 第9圖係只由二種材料(即,M2及MgF2)所構成之反 射降低層之剩餘反射値之頻譜。反射降低層由1 4個單 一層所構成,如下表F所示: 表F : 層編號 厚度(nm) 材料 1 14.56 M2 2 15.38 MgF2 3 19.55 M2 4 10.64 MgF2 5 87.07 M2 6 22.38 MgF2 7 21.89 M2 8 123.66 MgF2 9 17.88 M2 10 26.19 MgF2 11 68.93 M2 12 12.7 MgF2 13 16.16 M2 14 66.19 MgF2 若各層之厚度改變未超過±5%,則此層系統之特性保 持不變。此種層設計可均勻地用在石英及CaF2上。 在波長範圍VIS,i 一線及DUV中都可使反射降低。 反射降低之品質可與第5圖中所示之層相當。當然由 M2及MgF2所構成之層(即,表F所示者)相對於由表B 所構成之層具有很明顯之缺點:在塗層過程中基板所需 加熱之程度較先前所述者大很多。 -21 - 579434 五、發明說明(2〇) 依據對所需之反射降低値之需求,上述各反射降低層 通常可用在任意之光學元件上。這些光學元件亦可以是 其它顯微鏡中者或其它之光學裝置中者。因此通常可用 在由石英玻璃或CaF2所構成之光學元件上。依據使用 時之情況,利用很少之層(如第8圖中及表e中所示者) 可達成足夠之反射降低値。利用前述之具有1 2至1 4個| 層之層系統,甚至可達成更好之反射降低作用。 參考符號之說明 1 .....光源 2 .....照明光束分光器一移位器 3 .....照明光束分光器 4 .....物鏡 5 .....光軸 6 .....樣品 7 .....自動聚焦一分光器 8 .....鏡筒透鏡 9 .....鏡筒透鏡—移位器 10 .....目鏡分光器 11 .....目鏡一分光器—移位器 1 2.....成像透鏡 13 .....棱鏡 14 .....另一個移位器 15 .....光學平衡元件 16 .....另一個分光器 -22- 579434 五、發明說明(21 ) AF=.....自動聚焦裝置 0 K=.....目鏡 DUV=.....DUV範圍及i —線用之照相機 VIS=.....VIS範圍用之照相機 -23-
Claims (1)
- 579434 々、申請專利範圍 1. 一種多個波長範圍用之檢測顯微鏡,其包含至少一照明 光束通道及至少一成像光束通道,其特徵爲:照明光束 通道及成像光束通道中之光學元件(其可由全部之波長 範圍之光束所穿過)設有一種反射降低層,其中可見之 VIS波長範圍之反射已降低之波長範圍可達650nm,i —線是在λ =3 6 5nm處,紫外線之DU V波長範圍是在 240nm 至 270nm 之間。 2. 如申請專利範圍第1項之檢測顯微鏡,其中反射降低層 具有一種三明治結構,其由材料M2(La203.3.3 Al2〇3所 構成之Fa. Merck之混合物質)及MgF2所構成,其中交 替地施加由M2及MgF2所構成之多個層且最後一層是 由MgF2所構成。 3. 如申請專利範圍第1項之檢測顯微鏡,其中反射降低層 具有一種三明治結構,其由材料M2(La203.3.3 A1203所 構成之Fa· Merck之混合物質),MgF2及Al2〇3所構成, 其中在三明治結構之下部結構中交替地施加由ai2o3及 MgF2所構成之多個層且在三明治結構之上部結構中交 替地施加由M2及MgF2所構成之多個層,最後一層由 MgF2所構成。 4. 如申請專利範圍第1項之檢測顯微鏡,其中反射降低層 具有一種三明治結構,其由材料M2(La203.3.3 Al2〇3所 構成之Fa. Merck之混合物質),MgF2及SiOjjf構成, 其中在三明治結構之下部結構中交替地施加由M2及 Si02所構成之多個層且在三明治結構之上部結構中交 -24- 579434 六、申請專利範圍 替地施加由M2及MgF2所構成之多個層,最後一層由 MgF2所構成。 5. 如申請專利範圍第4項之檢測顯微鏡,其中反射降低層 中VIS波長範圍及i一線所需之反射之平均値$ 1.0%且 DUV波長範圍所需之反射之平均値^ 0.5%。 6. 如申請專利範圍第1項之檢測顯微鏡,其中反射已降低 之光學組件由石英玻璃或CaF2所構成且具有一種相一 致之反射降低層。 7. 如申請專利範圍第1項之檢測顯微鏡,其中在照明光束 通道及成像光束通道中配置一個或多個組件-切換器 ,其具有至少二個特定波長範圍之光學組件以便選擇性 地使此種組件之至少一個分別安裝在所屬之光束通道 中。 8. —種多個波長範圍用之反射降低層,其特徵爲:可見之 VIS波長範圍之反射已降低之波長範圍可達650nm,i —線之波長範圍是λ =3 65nm,紫外線之DUV波長範圍 是在 240nm 至 270nm。 9. 如申請專利範圍第8項之反射降低層,其中光學組件用 之反射降低層由石英玻璃或CaF2構成。 1 〇.如申請專利範圍第8或9項之反射降低層,其中反射降 低層具有一種三明治結構,其由材料M2(La203.3.3 Al2〇3所構成之Fa. Merck之混合物質)及MgF2所構成, 其中交替地施加由M2及MgF2所構成之多個層,最後一 層由MgF2構成。 -25- 579434 六、申請專利範圍 1 1 ·如申請專利範圍第1 0項之反射降低層,其中光學組件 用之反射降低層由石英玻璃或CaF2所構成且具有如以 下之表F所示之結構, •其中該層1 是最下層: 表F : 層編號 厚度(nm) 材料 1 14.56 M2 2 15.38 MgF2 3 19.55 M2 4 10.64 MgF2 5 87.07 M2 6 22.38 MgF2 7 21.89 M2 8 123.66 MgF2 9 17.88 M2 10 26.19 MgF2 11 68.93 M2 12 12.7 MgF2 13 16.16 M2 14 66.19 MgF2 12·如申請專利範圍第8或9項之反射降低層,其中反射降 低層具有一種三明治結構,其由材料M2(La203.3.3 Al2〇3所構成之Fa. Merck之混合物質),MgF2及Al2〇3 所構成,其中在三明治結構之下部結構中交替地施加由 Al2〇3及MgF2所構成之多個層且在三明治結構之下部 結構之上部結構中交替地施加由M2及MgF2所構成之 多個層,最後一層由M gF2所構成。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之反射降低層,其中該反射降 低層只具有唯一之由A1203所構成之層。 14.如申請專利範圍第12項之反射降低層’其中光學組件 -26- 579434 六、申請專利範圍 用之反射降低層由石英玻璃或CaF2所構成且具有下表E 所示之構造: ,其中該層1是最下層: 表E : 層編號 厚度(nm) 材料 1 136.17 ai2o3 2 175 MgF2 3 24.26 M2 4 26.85 MgF2 5 14.66 M2 6 77.29 MgF21 5.如申請專利範圍第8或9項之反射降低層,其中反射降 低層具有一種三明治結構,其由材料M2(La203.3.3 Al2〇3所構成之Fa. Merck之混合物質)MgF2及Si02所 構成,其中在三明治結構之下部結構中交替地施加由 M2及Si02K構成之多個層且在三明治結構之上部結構 中交替地施加由M2及MgF2所構成之多個層,最後一層 由MgF2所構成。16. 如申請專利範圍第15項之反射降低層,其中該反射降 低層具有至少三個由Si02所構成之層以及至少三個由 MgF2所構成之層。 17. 如申請專利範圍第15項之反射降低層,其中VIS.波長 範圍及i一線所需之反射之平均値S 1.0%且DUV波長範 圍所需之反射之平均値S 0.5%。 18. 如申請專利範圍第17項之反射降低層,其中光學組件 用之反射降低層由石英玻璃或CaF2所構成,且具有下 表A所示之構造,其中該層1是最下層: -27- 579434 六、申請專利範圍 表A : 層編號 厚度(nm) 材料 1 14.9 M2 2 25.57 Si02 3 20.72 M2 4 10.12 Si02 5 66.94 M2 6 9.17 Si02 7 6.07 M2 8 14.44 Si02 9 21.87 M2 10 110.66 Si02 11 21.78 M2 12 20.16 MgF2 13 70.39 M2 14 14.05 MgF2 15 15.58 M2 16 66.86 MgF2 .如申請專利範圍第 1 7項之反射降低層, 其中光學組件 用之反射降低層由石英玻璃或CaF2所構成,且具有下 表B所示之構造, 其中該層1是最下層 : 表B : 層編號 厚度(nm) 材料 1 13.95 M2 2 27.60 Si02 3 20.66 M2 4 8.84 Si02 5 69.42 M2 6 20.90 Si02 7 24.61 M2 8 112.60 Si02 9 21.02 M2 10 20.60 MgF2 11 69.85 M2 12 13.97 MgF2 -28- 579434 六、申請專利範圍 13 16.01 M2 14 66.65 MgF2 20.如申請專利範圍第 1 5項之反射降低層, 其中光學組件 用之反射降低層由石英玻璃或CaF2所構成,且具有下 表C所示之構造, 其中該層1是最下層 : 表C : 層編號 厚度(nm) 材料 1 15.17 M2 2 21.57 Si〇2 3 96.82 M2 4 20.75 Si02 5 25.35 M2 6 114.91 Si〇2 7 19.29 M2 8 20.47 MgF2 9 67.52 M2 10 14.19 MgF2 11 17.22 M2 12 65.82 MgF2 21.如申請專利範圍第 1 5項之反射降低層, 其中光學組件 用之反射降低層由石英玻璃或CaF2所構成,且具有下 表D所示之構造表D :層編號 1 2 3 4 層該 中其 層下最是厚 2 6 9 8 9 2 4 6 2 6 Π84092782458546 (ο 5978999254605 度 78819556923855 \—'s 1X1 料 22IN2F2F2F2 材 202020202 §2 82 § JAI Λ* i 4 i 4 i 4 i 4 4 4 4 4 4 -29- 579434 六、申請專利範圍 2 2 ·如申請專利範圍第1 1項之反射降低層之應用,其中由 石英玻璃或CaF2所構成之可選擇之光學組件藉由施加 該反射降低層而使反射降低。 -30-
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