(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学ビームで試料を光学的に検査する装置であって、
光学ビームを前記試料上に入射することによって、該入射ビームの少なくとも第１部分が前記試料から出力ビームとして導かれるビーム発生器、
前記入射ビームを発生する光源、
前記入射ビームの光路内に配置される照射開口、
前記レーザ源および前記照射開口間に配置され、前記入射ビームを前記照射開口を通して導く第１レンズ、
前記入射ビームの前記光路内において前記第１レンズの後に配置される視野面開口、
前記入射ビームを視野面開口を通して導くリレーレンズ、
前記視野面を前記試料上に結像させる第２レンズ、
前記出力ビームの少なくとも一部を受け取るよう配置され、前記出力ビームに基づいて出力信号を発生するよう動作可能である検出器、
前記出力ビームを前記検出器に導く１つ以上の結像光学系、
前記照射開口上に配置され、前記入射ビームの位相および／または振幅プロファイルを調節するよう構成される第１プログラム可能な空間光変調器（ＰＳＬＭ）、
前記視野面開口上に配置され、前記入射ビームの位相および／または振幅プロファイルを調整する第２ＰＳＬＭ、および
前記入射ビームの前記位相および／または振幅プロファイルを変えるように前記第１および第２ＰＳＬＭを構成するよう動作可能な制御システム
を備える装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記ＰＳＬＭは、複数の移動可能なミラーを含み、前記制御システムは、前記第１ＰＳＬＭの１つ以上の前記移動可能なミラーの位置を調節することによって、前記入射ビームの前記位相および／または振幅プロファイルを変えるよう動作可能である装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置であって、前記１つ以上の移動可能なミラーの前記位置を調節することは、前記１つ以上の移動可能なミラーの平行位置および／または角度を調節することを含む装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の装置であって、前記装置は、反射検査モードを有し、前記結像光学系の少なくとも一部は、前記ビーム発生器の一部を形成する装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の装置であって、前記制御システムは、前記検出器からの前記出力信号に基づいて画像を生成し、前記生成された画像または前記出力信号を分析することによって前記試料の特性を決定するようさらに動作可能である装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置であって、前記特性は、前記試料が欠陥を有するかどうかを含む装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置であって、前記出力ビームは、前記試料から反射される装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置であって、前記出力ビームは、前記試料を通って伝搬される装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置であって、前記第１ＰＳＬＭは反射型ＰＳＬＭである装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置であって、前記第１ＰＳＬＭは透過型ＰＳＬＭである装置。
【請求項１１】
光学ビームで試料を光学的に検査する装置であって、
光学ビームを前記試料上に入射することによって、該入射ビームの少なくとも第１部分が前記試料から出力ビームとして導かれるビーム発生器、
前記出力ビームの少なくとも一部を受け取るよう配置され、前記出力ビームに基づいて出力信号を発生するよう動作可能である検出器、
前記出力ビームを前記検出器に導く１つ以上の結像光学系、
前記入射ビームの光路内に配置され、前記入射ビームの位相または振幅プロファイルを調節するよう構成される第１プログラム可能な空間光変調器（ＰＳＬＭ）、
前記出力ビームの光路内に配置され、前記出力ビームの位相および／または振幅プロファイルを調節するよう構成される第３ＰＳＬＭ、および
前記入射ビームの前記位相および／または振幅プロファイルを変えるように前記第１ＰＳＬＭを構成するよう、および前記出力ビームの位相および／または振幅プロファイルを変えるように前記第３ＰＳＬＭを構成するよう動作可能な制御システム
を備えた装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置であって、
制御システムは、前記出力ビームの前記位相および／または振幅プロファイルを、前記結像光学系に起因する出力ビームからの収差を実質的になくすよう前記第３ＰＳＬＭを動作させる装置。
【請求項１３】
試料を光学的に検査する方法であって、
入射ビームを前記試料上に導くことによって、前記入射ビームの少なくとも第１部分は、前記試料から出力ビームとして導かれ、前記入射ビームの光路内には、前記入射ビームの位相および／または振幅プロファイルを調節するよう構成される第１および第２プログラム可能な空間光変調器（ＰＳＬＭ）が配置されており、前記出力ビームは、前記出力ビームを検出器に向けて導く結像光学系を有する第１光路を通して導くこと、および
前記第１ＰＳＬＭを前記試料上の前記照射エリアを変えるように構成し、前記第２ＰＳＬＭを前記入射ビームの入射角を変えるように構成することを含む方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、前記入射ビームの前記照射プロファイルは、前記入射ビームの一部が前記試料に到達しないよう遮蔽するよう変えられる方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、前記遮蔽された部分は、前記入射ビームの瞳である方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、前記遮蔽された部分は、前記入射ビームについての特定のタイプの瞳を生む方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、前記特定のタイプの瞳は、４極瞳、環状瞳、および双極瞳からなるグループから選択される方法。
【請求項１８】
請求項１５に記載の方法であって、前記入射ビームの前記瞳が絞られることによって、それが前記結像光学系の等価瞳よりも小さい方法。
【請求項１９】
請求項１４ないし請求項１８のいずれかに記載の方法であって、前記入射ビームは、第２ＰＳＬＭを通して導かれ、前記方法は、前記入射ビームの入射角を変えるように前記第２ＰＳＬＭを構成することをさらに含み、前記第１ＰＳＬＭは、前記試料上の照射領域を変えるよう構成される方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、前記照射領域は、パターン相関器として働き、特定のタイプのマスクを強調するよう選択される方法。
【請求項２１】
試料を光学的に検査する方法であって、
入射ビームを前記試料上に導くことによって、前記入射ビームの少なくとも第１部分は、前記試料から出力ビームとして導かれ、前記入射ビームの光路内には、前記入射ビームの位相または振幅プロファイルを調節するよう構成される第１プログラム可能な空間光変調器（ＰＳＬＭ）が配置されており、前記出力ビームは、前記出力ビームを検出器に向けて導く結像光学系を有する第１光路を通して導くこと、
前記第１ＰＳＬＭを前記入射ビームの照射プロファイル変えるように構成すること、
前記出力ビームの光路内に、前記出力ビームの位相および／または振幅プロファイルを調節するよう構成される第３ＰＳＬＭが配置されており、前記第３ＰＳＬＭを、前記出力ビームの位相および／または振幅プロファイルを変えるよう構成すること
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にレチクルおよび集積回路設計および製造システムに関する。より具体的には本発明は、レチクルおよび集積回路を検査するメカニズムに関する。
【背景技術】
【０００２】
レチクルの生成、およびそのようなレチクルの後続の光学的検査は、半導体の製造において標準的なステップになっている。まず回路設計者は回路パターンデータをレチクル製造システム、つまりレチクルライタに与えるが、このデータは特定の集積回路（ＩＣ）設計を記述する。回路パターンデータは典型的には製造されたＩＣデバイスの物理的レイヤを表現するレイアウトの形態である。この表現レイアウト（representational layout）は、典型的には、ＩＣデバイスのそれぞれの物理レイヤ（例えばゲート酸化物、ポリシリコン、メタライゼーションなど）についての表現レイヤ（representational layer）を含む。それぞれの表現レイヤは、典型的には、特定のＩＣデバイスのレイヤのパターニングを定義する複数のポリゴンからなる。
【０００３】
レチクルライタは、回路パターンデータを用いて、後に特定のＩＣ設計を製造するのに
用いられる複数のレチクルを書き込む（例えば典型的には電子ビームライタまたはレチクルパターンを露光するのに用いられるレーザスキャナ）。レチクルまたはフォトマスクは、透明および不透明、半透明、および位相シフト領域を含む光学要素であり、これら領域が全体として集積回路のような電子デバイス中の同一平面のパターンを定義する。一般に言えば、レチクルは、エッチング、イオンインプランテーション、または他の製造プロセスのために半導体ウェーハの特定の領域を定義するのにフォトリソグラフィ中に用いられる。多くの最近の集積回路設計について、光学レチクルのフィーチャは、対応するウェーハ上のフィーチャの約１倍および約５倍の間である。他の露光システム（例えばＸ線、電子ビーム、および極紫外線）についても同様の範囲の縮小比が当てはまる。
【０００４】
光学レチクルは典型的には、ホウケイ酸ガラスまたは石英板のような透明な媒体から作られ、この上にクロムまたは他の適切な材料の不透明および／または半不透明レイヤが堆積される。しかし直接電子ビーム露光（例えばステンシルマスク）、Ｘ線露光（例えばアブソーバマスク）などについては他のマスク技術が採用される。レチクルパターンは、例えばレーザまたは電子ビームの直接書き込み技術によって作られえ、これら両方はこの技術で広く用いられる。
それぞれのレチクルまたはレチクル群グループの製造の後、それぞれのレチクルは典型的には、制御された照射器から放射する光でそれを照射することによって検査される。レチクルの光学イメージは、反射、透過、またはそうでなければ光センサへ導かれた光の部分に基づいて構築される。このような検査技術および装置は、この技術でよく知られており、カリフォルニア州サンノゼのKLA-Tencor Corporationから入手可能な多くの製品のようなさまざまな商業製品において実現されている。
【０００５】
従来の検査プロセスのあいだ、レチクル上の試験構造のターゲットイメージは、典型的にはレファレンスイメージと比較される。レファレンスイメージは、回路パターンデータから、またはレチクルそれ自身上の隣接ダイから生成される。いずれの場合も、ターゲットイメージフィーチャは、このレファレンスイメージの対応するフィーチャと比較されて分析される。それぞれのフィーチャの差異はそれからスレッショルド値と比較される。もしターゲットイメージフィーチャがレファレンスフィーチャから所定のスレッショルドより大きく異なるなら、欠陥だと定義される。同様の技術は集積回路（ＩＣ）を検査するためにも利用されえる。
【０００６】
残念ながらこれら検査メカニズムは、ターゲットイメージがその対応するレファレンスイメージと大きく異なり、これら差異が「真の」欠陥によって生じたのではないとき、しばしば疑似欠陥（false defects）になる。いくつかの異なるフィーチャは、ターゲットイメージがレファレンスイメージから異なることに寄与しえる。ターゲット構造が、レファレンスイメージとしても用いられるオリジナルの設計パターンのセットから製造されるとき、製造プロセスそれ自身がターゲット構造およびレファレンスイメージ間の不一致を生じる。例としてターゲット構造は、テーパが付けられサイズが小さくなりえる。ターゲット構造のコーナも丸くなり、および／またはねじれえて、一方、エッジは荒れえる。検査のあいだのターゲット構造の画像化もレファレンスおよびターゲットイメージ間の不一致を招く。画像化プロセスは、設計パターン（またはレファレンスイメージ）と比較して、エッジ強調または抑圧、および基板および材料間のコントラスト変化を生じえる。エッジが太く見えることもありえる。
【０００７】
疑似欠陥の数を低減する一つの技術には、レファレンスイメージがターゲットイメージのように見え始めるまでレファレンスイメージを変化させて画像化および／またはプロセス効果をシミュレーションすることが含まれる。レファレンスイメージのいくつかのパラメータ（例えばコーナの丸まり）は、典型的にはレファレンスイメージがターゲットイメージに似るまで反復プロセスの間に変えられる。この反復プロセスは典型的には複雑で時間がかかる。この反復プロセスは、ターゲットイメージに似たレファレンスイメージを生じえるが、ターゲットイメージ中の「真の」欠陥に対応するフィーチャをレファレンスイメージに不本意に追加することによって、ターゲットイメージ上の「真の」欠陥のキャプチャを妨げる。欠陥はレファレンスイメージおよびターゲットイメージ間の差異として定義され、レファレンスイメージはターゲットイメージに似るように変えられているので、この技術はターゲット上の「真の」欠陥が、レファレンスイメージのシミュレーションされた部分によってキャンセルされ、その結果、「真の」欠陥が発見されないことを招きえる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００２−５２５５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって真の欠陥が信頼性高く発見されえるようなレチクルおよび集積回路を検査する改良されたメカニズムの必要性が存在する。さらに対応するテスト構造の画像化から生じる画像化効果によって引き起こされる、レファレンスおよび対応するターゲットイメージ間の不一致を低減する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
したがって本発明は、１つ以上の空間光変調器（ＳＬＭ）を用いて検査システム内の光学ビームの位相および／または振幅を変えるメカニズムを提供する。ある実施形態において、光学ビームで試料を光学的に検査する装置が開示される。この装置は、入射光学ビームを前記試料上に導くことによって、前記入射光学ビームの少なくとも第１部分が前記試料から出力ビームとして導かれるビーム発生器、および前記出力ビームの少なくとも一部を受け取るよう配置される検出器を含む。この検出器はまた、前記出力ビームに基づいて出力信号を発生するよう動作可能である。この装置はさらに前記出力ビームを前記検出器に導く１つ以上の結像光学系、および前記出力ビームまたは前記入射ビームのいずれかの光路内に配置される第１プログラム可能な空間光変調器（ＳＬＭ）を含む。このＳＬＭは、前記入射ビームまたは前記出力ビームの位相または振幅プロファイルを調節するよう構成される。この装置は、前記入射ビームまたは前記出力ビームの前記位相または振幅プロファイルを変えるよう前記第１ＳＬＭを構成するよう動作可能な制御システムも有する。例えば、ＳＬＭは、異なる検査モードを達成するために入射ビームの照射プロファイルを変えるよう構成されえる。他の例では、ＳＬＭは、前記出力ビームの前記位相および／または振幅プロファイルを変えることによって、前記結像光学系によって作られる収差を実質的になくすよう構成されえる。他の実施形態において、装置は、前記入射ビームおよび前記出力ビームの両方の位相および／または振幅プロファイルを変えるよう構成可能である２つ以上のＳＬＭを含みえる。
【００１１】
具体的な実現例において、前記ＳＬＭは、前記出力ビームの前記光路内に配置され、前記出力ビームの前記位相または振幅プロファイルの前記調節は、前記結像光学系によって生じる前記出力ビームからの収差を実質的になくす。さらなる局面において、前記結像光学系は、対物レンズを含み、前記ＳＬＭは、前記対物レンズおよび前記検出器の間に配置される。他の具体的な実現例において、前記ＳＬＭは、前記入射ビームの前記光路内に配置され、前記位相および／または振幅プロファイルの前記調節は、前記入射ビームに対して実行される。
【００１２】
さらなる実現例において、前記ＳＬＭは、複数の移動可能なミラーを含み、前記制御システムは、前記第１ＳＬＭの１つ以上の前記移動可能なミラーの位置を調節することによって、前記位相または振幅プロファイルを変えるよう動作可能である。前記１つ以上の移動可能なミラーの前記位置を調節することは、前記１つ以上の移動可能なミラーの平行位置および／または角度を調節することを含みえる。
【００１３】
ある具体的な実現例において、前記ビーム発生器は、レーザ源のような前記入射ビームを発生する光源、および前記入射ビームの光路内に配置される照射開口を含む。ビーム発生器は、前記レーザ源および前記照射開口間に配置される第１レンズも含む。前記第１レンズは、前記入射ビームを前記照射開口を通して導く。このビーム発生器は、前記入射ビームの前記光路内において前記第１レンズの後に配置される視野面開口、前記入射ビームを視野面開口を通して導くリレーレンズ、および前記視野面を前記試料上に結像させる第２レンズも有する。この例では、ＳＬＭは、前記第１ＳＬＭは、前記照射開口上に配置され、前記入射ビームの前記照射プロファイルを変えるよう構成可能である。代替として、前記ＳＬＭは、前記視野面開口上に配置され、前記入射ビームの前記照射プロファイルを変えるよう構成可能である。さらに別の代替実施形態において、この装置は、第２ＳＬＭを含む（第１ＳＬＭに加えて）。前記第１ＳＬＭは、前記照射開口上に配置され、前記入射ビームの前記照射プロファイルを変えるよう構成可能であり、前記第２ＳＬＭは前記視野面開口上に配置される装置。具体的な実現例において、前記第１および第２ＳＬＭは、前記入射ビームの前記振幅プロファイルを変えるようそれぞれ構成可能である。
【００１４】
ある局面において、前記出力ビームは、前記試料から反射される。他の局面において、前記出力ビームは、前記試料を通って伝搬される。このＳＬＭは、反射型ＳＬＭまたは透過型ＳＬＭでありえる。
【００１５】
他の実施形態において本発明は、試料を光学的に検査する方法に関する。入射光学ビームは前記試料上に導びかれることによって、前記入射光学ビームの少なくとも第１部分は、前記試料から出力ビームとして導かれる。前記出力ビームは、前記出力ビームを検出器およびプログラム可能な空間光変調器（ＳＬＭ）に向けて導く結像光学系を有する第１光路を通して導かれる。このＳＬＭは、前記出力ビームの位相および／または振幅プロファイルを変えることによって、前記結像光学系によって導入された収差を実質的になくすよう構成される。
【００１６】
さらなる局面において、継続的に前記ＳＬＭは再構成されることによって、光学収差が実質的になくされ続けるようにする。具体的な実現例において、このＳＬＭを構成することは、（１）複数の焦点において、予期される強度信号または予期される画像を有するレファレンスパターンを光学的に検査することであって、前記レファレンスパターンの前記光学検査は、複数の測定された強度信号または複数の生成された画像を生む、検査すること、（２）前記レファレンスパターンから得られた前記測定された強度信号または画像を前記予期される強度信号または画像とそれぞれ比較し、複数の差分信号または画像を得ること、（３）前記差分信号または画像を分析することによって前記結像光学系についての収差プロファイルを決定すること、および（４）前記収差プロファイルの逆である位相および／または振幅プロファイルで前記ＳＬＭを構成することによって、前記収差プロファイルが前記ＳＬＭの照射プロファイルによって打ち消されるようにすることによって達成される。
【００１７】
ある局面において、前記ＳＬＭの前記位相および／または振幅プロファイル、および前記結像光学系の前記収差プロファイルは、それぞれ位相マップである。他の局面において、前記入射ビームは、第２ＳＬＭを通して導かれ、前記方法は、前記入射ビームの照射プロファイルを変えるよう前記第２ＳＬＭを構成することをさらに含む。具体的な応用例において、前記入射ビームの前記照射プロファイルは、前記入射ビームの一部が前記試料に到達しないよう遮蔽するよう変えられる。さらなる局面において、前記遮蔽された部分は、前記入射ビームの瞳である。
本発明のこれらおよび他の特徴は、本発明の以下の明細書および添付の図においてより詳細に提示され、これらは本発明の原理を例示的に示す。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態による透過型空間光変調器（ＳＬＭ）を有する透過モード検査システムの概略図である。
【図２】本発明の第２実施形態による反射型空間光変調器（ＳＬＭ）を有する透過モード検査システムの概略図である。
【図３】本発明の第３実施形態による反射型空間光変調器（ＳＬＭ）を有する反射モード検査システムの概略図である。
【図４Ａ】本発明の第１実施形態によるＳＬＭの概略上面図である。
【図４Ｂ】図４ＡのＡ−Ａにおける概略断面図であり、初期レファレンス位置における図４Ａのミラー要素のいくつかを示す側面図である。
【図４Ｃ】図４ＡのＡ−Ａにおける概略断面図であり、さまざまなコンフィギャされた位置における図４Ａのミラー要素のいくつかを示す側面図である。
【図５】本発明のある実施形態による結像光学系の収差を実質的になくすようＳＬＭをコンフィギャするプロシージャを示すフローチャートである。
【図６】本発明のある実施形態による結像光学系によって生じた収差を実質的になくすようＳＬＭをコンフィギャするための収差測定値を提供する図５の操作を示すフローチャートである。
【図７】収差測定値を決定するのに用いられえるレファレンスパターンの例の概略上面図である。
【図８Ａ】結像開口にわたっての収差についての位相コンターマップを示す図である。
【図８Ｂ】結像光学系からの図８Ａのコンターマップにおいて表される収差を打ち消す選択されるコンフィギャされたＳＬＭからの位相マップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の具体的な実施形態が詳細に参照される。この実施形態の例は添付の図面に示される。本発明はこの具体的な実施形態について記載されるが、本発明は一つの実施形態に限定されるよう意図されないことが理解されよう。むしろ本発明は、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の精神および範囲内に含まれえる代替物、改変物、および等価物をカバーすると意図される。以下の記載においては本発明の完全な理解を提供するために、多くの具体的な詳細が記載される。本発明は、これら具体的な詳細の一部または全てがなくても実施されえる。あるいはよく知られるプロセス操作は本発明の趣旨を不必要にぼかさないために記載されていない。
【００２０】
図１は、本発明の第１実施形態による透過型空間光変調器（ＳＬＭ）を有する透過モード検査システム１００の概略図である。示されるようにシステム１００は、入射光ビーム１１５を試料１１６上に導くビーム発生器１０２を含む。入射ビーム１１５の少なくとも一部は、結像光学系（例えば１２０および１２４）を通して出力ビーム１２５として試料１１６から検出器１２６に向けて導かれる。検出器１２６は、さらなる処理のために制御システム１２８に送られえる検出された信号１２７を発生するよう一般に動作可能である。制御システム１２８の典型的な特徴は、１つ以上の以下の動作を含みえる。すなわち、検出された信号１２７に基づいて試料１１６の画像を発生すること、検出された信号を分析して試料の特性（例えば欠陥の特定）を決定すること、および検査システム１００のさまざまな要素を制御することを含みえる。
【００２１】
ビーム発生器１０２は、入射光１１５を試料１１６上に導く任意の適切な光源および光学要素を含みえる。示される実施形態において、ビーム発生器１０２は、レーザビーム１１５ａを発生するレーザ源１０４、レーザビーム１１５ａを受け取り平行にされたビーム１１５ｂを照射開口（illumination aperture）１０８を通して出力するレンズ１０６、平行にされたビーム１１５ｂを受け取りこのビームを視野面開口（field plane aperture）１１１を通してフォーカシングするリレーレンズ１１０、およびビーム１１５ｂを試料１１６上に導き物体面１１１を画像化するレンズ１１４を含みえる。当業者には容易に判るように、図１に示されるビーム発生器光学系１０２に加えて、またはその代替として他の光学要素が利用されえる。例えば、コーラー型レンズ（Kohler type lens）１０６の代わりに臨界レンズ（critical lens）が用いられえる。照射開口１０８を通してビーム１１５ａを平行にされたビーム１１５ｂにする代わりに、臨界レンズがビーム１１５ａを照射開口１０８上にフォーカシングするよう機能しえる。それから照射開口１０８は、この代替実施形態によってレンズ１１０上に結像されえる。
【００２２】
ビーム発生器１０２は、また、入射ビーム１１５の照射プロファイルを変える１つ以上の空間光変調器（ＳＬＭ）を含みえる。しかしこれらＳＬＭはオプションである。それぞれのＳＬＭは、入射ビームパス内の特定の点における入射ビーム１１５の位相および／または振幅を変えるよう構成されえる。示されるように検査システム１００は、照射開口１０８と共に第１ＳＬＭを、視野開口（field aperture）１１２と共に第２ＳＬＭを含む。これらＳＬＭの一つまたは両方を利用する技術は以下にさらに記載される。１１４
【００２３】
示される実施形態において入射ビーム１１５の少なくとも一部は、出力ビーム１２５として試料１１６を透過される。示されるように試料は表面１１８上に薄膜パターンを有する。しかしパターンは、反対の入射側１１９上に存在しえる。この試料は、透過モード（および／または以下でさらに記載される図２および３の代替実施形態における反射モード）の光学検査システムで特徴付けられる任意の適切な形態をとりえる。例えば、試料１１６は、後で半導体デバイスを製造するのに用いられるレチクルまたはフォトマスクでありえる。他の応用例として試料は、プリント回路基板またはシリコンウェーハまたはデバイスでありえる。
【００２４】
出力ビーム１２５は、透過されたビーム１２５ａとして試料１１６を通して透過され、結像レンズ１２０によって受け取られる。結像レンズ（ここでは対物レンズ１２０とも呼ばれる）は、透過されたビーム１２５ａを受け取り、受け取られた１２５ａを平行にし、平行にされたビーム１２５ｂを結像開口（imaging aperture）１２２を通して出力する。示される実施形態において、結像開口１２２は、空間光変調器（ＳＬＭ）と共に組み合わせられる。このＳＬＭ１２２は、システム１００の結像光学系によって生じる収差を実質的になくすために、出力ビーム１２５の位相および／または振幅プロファイルを調整するよう構成されえる。例えばＳＬＭ１２２は、出力ビーム１２５中に照射レンズ１２０によって導入される収差をなくすよう構成されえる。すなわちＳＬＭ１２２は、平行にされた出力ビーム１２５ｂを受け取り、補正された出力ビーム１２５ｃを出力する。補正された出力ビーム１２５ｃは、レンズ１２４によって受け取られ、これはこの補正された出力ビームを検出器１２６上に検出されたビーム１２５ｄとしてフォーカシングする。
【００２５】
検出器１２６は、光学ビームを受け取り、そのような受け取られた光ビームに基づいて出力信号を発生する任意の適切な形態をとりえる。ある実施形態においては、検出器１２６は、時間遅延積分（ＴＤＩ）または電荷結合素子（ＣＣＤ）型の検出器である。検出器１２６はまた、制御システム１２８に好ましくは結合される。この制御システムは、検査システム１００のさまざまな要素を制御し、検出器１２６から受け取られた出力信号１２７を処理する任意の形態をとりえる。ある実施形態において制御システムは、制御および信号処理操作を実現するよう協働するプロセッサおよびメモリを含む。
【００２６】
一般に、ここで記載されたコントローラ技術は、ソフトウェアおよび／またはハードウェア上で実現されえる。例えばこれら技術は、オペレーティングシステムカーネルにおいて、別個のユーザプロセスにおいて、検査アプリケーションにバウンドされたライブラリパッケージにおいて、またはカリフォルニア州、サンノゼのKLA-Tencorから入手可能な光学検査システムのような特別に構築されたマシン上で実現されえる。本発明の具体的な実施形態によれば、本発明の技術のいくつかは、オペレーティングシステムのようなソフトウェア上で、またはオペレーティングシステム上で走るアプリケーションにおいて実現される。本発明のソフトウェアまたはソフトウェア／ハードウェアハイブリッドシステムは、メモリ中に記憶されるコンピュータプログラムによって選択的にアクティベートされる、または再コンフィギャされる汎用のプログラム可能なマシン上で実現されえる。
【００２７】
示される実施形態において、コントローラは、本発明のさまざまな技術を実現するよう構成される。しかし本発明の技術は、任意の個数およびタイプのデータ処理装置で実現されえる。すなわち、本発明の技術は、ハードウェアおよび／またはソフトウェアの任意の適切な組み合わせで実現されえる。
【００２８】
コントローラの構成に関係なく、コントローラは、データ、汎用の検査操作および／またはここで記載される本発明の技術のためのプログラム命令を記憶するよう構成された１つ以上のメモリまたはメモリモジュールを採用しえる。プログラム命令は、オペレーティングシステムおよび／または１つ以上のアプリケーションの動作を例えば制御しえる。このメモリまたはメモリ群は、ターゲット画像、レファレンス画像の画像、欠陥分類および位置データと共に検査システムの特定の動作パラメータのための値を記憶するようにも構成されえる。
【００２９】
このような情報およびプログラム命令は、ここで記載されるシステム／方法を実現するために採用されえるので、本発明は、ここで記載されるさまざまな操作を実行するプログラム命令、状態情報などを含む機械で読み取り可能な媒体に関する。以下に限定されないが機械で読み取り可能な媒体の例は、ハードディスク、フレキシブルディスク、および磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭのような光媒体、フロプティカルディスクのような光磁気媒体、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）のようなプログラム命令を記憶し実行するために特別に構成されたハードウェアデバイスを含む。また本発明は、空間波、光学ライン、電気ラインなどのような適切な媒体上を伝搬する搬送波中でも実現されえる。プログラム命令の例は、コンパイラによって生成されるような機械語、およびインタープリタを用いてコンピュータによって実行されえるより高いレベルのコードを含むファイルの両方を含む。
【００３０】
図２は、本発明の第２実施形態による反射型ＳＬＭを有する透過モードシステム２００の概略図である。図１のシステムと同様に、図２のシステム２００は、コリメーティングレンズ２０６を有するビーム発生器２０２、リレーレンズ２１４、および表面１１８上にパターンを有する試料１１６上に入射ビーム２２３を導くフォーカシングレンズ２２２を含む。
【００３１】
図１のシステムとは対照的に、図２のシステム２００は、透過的な代わりに反射的なＳＬＭを含む。したがってこのシステムは、入射ビームまたは出力ビームをそれぞれのＳＬＭから反射するいくつかの追加の要素を含む。示されるように入射ビーム２２３は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２０８を通って伝わり、さらに１／４波長板２１０を通して反射ＳＬＭ２１２上に至る。このＳＬＭ２１２は、入射ビームの照射プロファイルを変えるよう構成されえる。入射ビームはまた、ＳＬＭ２１２で反射し、１／４波長板２１０を通って伝わる。１／４波長板２１０は、入射ビームの極位相（polar phase）を変えることによって、ビームを透過させる代わりに、ＰＢＳ２０８が入射ビームを反射してＰＢＳ２１６に達するようにする。
【００３２】
同様に、入射ビームはＰＢＳ２１６を通って、さらに１／４波長板２１８を通り、それからレンズ２１４によってフォーカシングされてＳＬＭ２２０に達する。ＳＬＭ２２０は、入射ビームの照射プロファイルを変えるよう構成されえる。この入射ビームはそれからＳＬＭ２２０でから反射され、レンズ２１４を通って、１／４波長板２１８を通り、それからＰＢＦ２１６から反射されレンズ２２２に達する。レンズ２２２は、それから入射ビーム２２３を試料１１６上にフォーカシングする。
【００３３】
入射ビーム２２３の少なくとも一部は、出力ビーム２２５として透過される。出力ビームは結像レンズ２２４によって平行にされ、ＰＢＳ２２６から反射され、それから１／４波長板２２８を通ってＳＬＭ２３０に達する。ＳＬＭ２３０は、出力ビームの位相および／または振幅プロファイルを変えることによって、結像光学系によって導入される収差を実質的になくすよう構成されえる。出力ビームはそれからＳＬＭ２３０から反射され、１／４波長板２２８を通り、ＰＢＦ２２６を通り、レンズ２３２上に至る。レンズ２３２はそれから、出力ビームを検出器２３４上にフォーカシングする。検出器およびＳＬＭは、制御システム２３６と結合され、制御システム２３６および検出器は図１の制御システムと同様の動作をしえる。
【００３４】
図３は、本発明の第３実施形態による反射型ＳＬＭを有する反射モードシステム３００の概略図である。代替実施形態として、図３の反射型システムは、図１または２の透過型検査システムと結合されてデュアルモード検査システムにされえる。この示されるシステム３００において、図１および２におけるようにそのような試料を通して透過される代わりに、入射ビームは試料１１６から反射され検出器３３６に至る。示されるように入射ビームは、ビーム源３０４によって発生され、レンズ３０６に向かって導かれ、このレンズが入射ビームを平行にする。平行にされた入射ビームはそれからＰＢＳ３０８から反射され、１／４波長板３１０を通って、反射型ＳＬＭ３１２に至る。このＳＬＭ３１２は、入射ビームの照射プロファイルを調節し、入射ビームを１／４波長板３１０を通して反射し返すように構成されえる。入射ビームはそれからＰＢＳ３０８を通り、ＰＢＳ３１６および１／４波長板３１８を通り、レンズ３１４上に達する。レンズ３１４は、入射ビームを反射型ＳＬＭ３２０上にフォーカシングする。
【００３５】
ＳＬＭ３２０は、入射ビームの照射プロファイルを調節し、入射ビームをレンズ３１４および１／４波長板３１８を通して反射し返すように構成されえる。入射ビームはそれからＰＢＳ３１６から反射されＰＢＳ３２４上に達する。ＰＢＳ３２４は、入射ビームを１／４波長板３２６を通して反射し、レンズ３２８上に至らしめる。レンズ３２８はそれから、入射ビームを試料１１６上にフォーカシングするよう機能する。
【００３６】
反射されたビームは、試料１１６からレンズ３２８上に出力される。レンズ３２８はそれからビームを１／４波長板３３０およびＰＢＳ３２４を通して平行にし、１／４波長板３３０およびＰＢＳ３２４は反射されたビームをＰＢＳ３３３上に出力し、ＰＢＳ３３３は、反射された出力ビームをＳＬＭ３３２上に反射する。このＳＬＭ３３２は、反射されるビームの位相および／または振幅プロファイルを変えることによって、結像レンズ３２６によって引き起こされる収差が実質的になくなるよう構成されえる。
【００３７】
反射されたビームはそれから１／４波長板３３０およびＰＢＳ３３３を通って伝わり、レンズ３３４に至る。レンズ３３４は反射されたビームを検出器３３６上にフォーカシングする。検出器およびＳＬＭは、制御システム３３８と結合され、図３の制御システム３３８および検出器は、図１の制御システムと同様の動作をしえる。
【００３８】
図２のシステムと同様に、このシステム３００は、入射ビームをそれぞれのＳＬＭに向けて導き、そのようなＳＬＭから反射される、結果として生じる入射光を受け取り、それぞれのＳＬＭから受け取られた入射ビームを試料１１６に向けて導く要素を含む。示されるように、第１入射ＳＬＭ３１２は、関連付けられた１／４波長板３１０およびＰＢＳ３０８を有し、一方、第２入射ＳＬＭ３２０は、関連付けられた１／４波長板３１８およびＰＢＳ３１６を有する。加えて、結像ＳＬＭ３３２は、１／４波長板３３０およびＰＢＳ３２８を有する。これら要素は、図２の同じように名前が付けられた要素と同様に機能しえる。
【００３９】
位相および／または振幅プロファイルを変える任意の適切なデバイスが、それぞれのＳＬＭの代わりに用いられえる。適切な反射型ＳＬＭは、０．７ＸＧＡ  ＤＭＤであり、これはテキサス州、ダラスのTexas Instrumentsから入手できる。代替として、透過型ＳＬＭの例は、コロラド州、FrederickのMeadowlark,Inc.から入手可能なＨＥＸ−１２７である。
【００４０】
図４Ａは、本発明のある実施形態によるＳＬＭ４００の概略上面図である。示されるようにＳＬＭ４００は、複数のミラーセグメント群４０２を含む。それぞれのミラーセグメント４０２は、反射型または透過型でありえる。示されるＳＬＭ４００はまた、開口４０４を含む。任意の適切な個数のミラー要素４０２が利用されえ、示される実施形態の６×６のアレイは例示目的のためだけに用いられている。
【００４１】
図４Ｂは、図４ＡのＡ−Ａにおける概略断面図である。図４Ｂは、ミラー要素４０２ｇから４０２ｌの側面図を示す。図４Ｂのミラー要素は、その初期レファレンス位置に位置付けられる。しかしそれぞれのミラー要素４０２は、図４Ｃに示されるようにその位置を変化するよう構成されえる。図４Ｃを参照して、それぞれのミラー要素４０２は、回転すると共に方向４０６において移動されえる。示されるようにミラー要素４０２ｇは、距離ｘ１だけ移動するよう構成され、ミラー要素４０２ｉは距離−ｘ２だけ移動するよう構成されている。ミラー要素４０２ｉはまた、角θ２だけ回転するよう構成されている。要素４０２ｋは、角−θ３だけ回転するよう構成されている。
【００４２】
光学検査システムの入射ビームおよび／または反射または透過されたビームの照射プロファイルを変化させるために任意の適切な技術が利用されえる。図５は、本発明のある実施形態によって結像光学系の収差を実質的になくすようＳＬＭを構成するプロシージャを示すフローチャートである。まず、操作５０２において結像光学系の収差測定値（aberration metrics）が与えられる。操作５０４において、この収差測定値はそれから、１つ以上のＳＬＭ設定を調節することによって、結像光学系によって生じた収差を実質的になくすのに用いられる。
【００４３】
検査がそれから始まる。示される実施形態において、操作５０６において光学ビームが試料に向けて導かれる。それから操作５０８において入射ビームは、出力ビームとして、試料から反射され、および／またはそのような試料を通して透過される。操作５１０において、この出力ビームはそれから結像光学系を通って伝わる。操作５１２において、出力ビームはそれから調節されたＳＬＭを通って伝わり、ＳＬＭは、出力ビームからの収差を実質的になくす。操作５１４において、補正された出力ビームがそれから検出され、画像が検出された出力ビームに基づいてそれから生成される。検査プロシージャはそれから終了する。
【００４４】
図６は、本発明のある実施形態によって結像光学系によって生じる収差を実質的になくすようにＳＬＭを構成する収差測定値を与える図５の動作５０２を示すフローチャートである。まず操作６０２において、既知のレファレンスパターンが複数の焦点において光学的に検査され、ここで複数の強度信号がこのレファレンスパターンから発生される。複数の強度信号はまた、複数の画像を生成するのにも用いられえる。レファレンスパターンについての予期される強度信号がそれから操作６０４でシミュレーションされる。操作６０６において、レファレンスパターンから結果として生じる強度信号は、それからシミュレーションされた予期される強度信号と比較されることによって差分信号を得る。代替として操作６０６において、レファレンスパターンから結果として生じる画像信号は、シミュレーションされた予期される画像と比較されえる。
【００４５】
操作６１０において、差分信号（または画像差分）はそれから、結像光学系の収差を決定するために利用される。一般に、差分信号は、結像光学系の収差における偏差（deviations）を特定するのに用いられる。この複数の焦点における差分信号または画像は、結像光学系収差をそれから計算するための十分な情報を提供する。一般に、これら収差は、ゼルニケ係数によって表現され、このゼルニケ係数は、結像開口における位相変化を記述する正規直交関数である。これらゼルニケ係数を画像の差異に関連付ける技術は、当業者によく知られている。
【００４６】
図７は、収差測定値を決定するのに用いられえるレファレンスパターンの例の概略上面図である。示されるようにレファレンスパターン７００は、細い垂直ライン群７０２のセットおよび太い垂直ライン群７０４のセットを含む。このレファレンスパターン７００は、また、細い水平ライン群７０６のセットおよび太い水平ライン群７０８のセットを含む。このレファレンスパターン７００はまた、複数のコンタクト７１０も含みえる。
【００４７】
結像開口にわたっての結像光学系によって生じる収差についての位相コンターマップを生成するために図６の分析操作６１０が用いられえる。図８Ａは、結像開口にわたっての収差についての例示的な位相コンターマップを示す。位相コンターマップ８００は、異なる位相シフト値を有する複数の領域を含む。すなわち結像光学系の異なる領域は、異なる位相シフトを生む。示されるように、領域８０２は−２度の位相シフトを有し、領域８０４は＋５度の位相シフトを有し、領域８０６は＋０．５度の位相シフトを有し、領域８０８は−５度の位相シフトを有し、および領域８１０は＋２度の位相シフトを有する。
【００４８】
この収差位相コンターマップは、ＳＬＭを構成し、それにより画像フィールド内のこれら位相シフト収差をなくすのに用いられえる。すなわち、ＳＬＭのミラー要素は、画像フィールドの特定の領域における収差位相シフトの逆である位相シフトを作るよう構成される。図８Ｂは、図８Ａのコンターマップで表された収差を打ち消すよう動作する、コンフィギャされたＳＬＭからの結果を表す。すなわち、コンフィギャされたＳＬＭの結果として生じる位相コンターマップは、図８Ａの収差の位相コンターマップの逆になる。したがって図８Ｂに示されるように、ＳＬＭのコンターマップ８５０は、位相シフト＋２度を有する領域８５２を含み、これは図８Ａに示される結像光学系の対応する領域８０２の逆である。同様にＳＬＭコンターマップ８５０は、−５度の位相シフトを有する領域８５４、−０．５度の位相シフトを有する領域８５６、＋５度の位相シフトを有する領域８５８、および−２度の位相シフトを有する領域８６０を含む。
【００４９】
入射ビームの照射プロファイルを変えるために１つ以上のＳＬＭを構成するのに任意の適切な技術が利用されえる。第１ＳＬＭは、入射ビームフィールドのさまざまな領域の振幅を変えるよう構成されえ、一方、第２ＳＬＭは、さまざまな領域の位相を変えるよう構成されえる。代替として、入射ビームの照射プロファイルの振幅および位相の両方を変えるために単一のＳＬＭが利用されえる。異なる検査モードにおいて、入射ビームの一部を遮蔽する（occlude）することが望ましい。例えば、位相強調検査モードにおいては、１つ以上のＳＬＭが用いられて、入射ビームの瞳を絞ることによって、それが結像光学系の等価瞳より小さくなるようにする。他の例においてリソグラフィシステムのそれと同様の光学的構成を用いる検査において、入射ビームを絞ることによって、４極、環状、双極、または他のタイプの瞳を提供するために、１つ以上のＳＬＭが用いられる。
【００５０】
入射ビームパスにおいて、入射ビーム角を変化させるために瞳または光学フーリエ平面において１つのＳＬＭが構成されえ、マスク上の照射領域を変化させるために視野平面（field plane）における第２ＳＬＭが構成されえる。２つのＳＬＭを用いることは、入射ビームの特性を決定する上で完全な融通性を提供する。例えば、マスク平面において、特定の振幅パターンを持つ入射ビームは、パターン相関器として働き、これはあるタイプのマスクパターンを強調する。
【００５１】
前述の本発明は十分な理解の目的である程度、詳細に記載されてきたが、ある種の変更および改変が添付の特許請求の範囲内で実施されえることは明らかである。したがって記載された実施形態は、例示的であると考えられるべきであって、限定的であるとは考えられるべきでなく、本発明は、ここに与えられた詳細に限定されるべきではなく、以下の特許請求の範囲およびその等価物の全ての範囲によって規定されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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