(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハを検査するように構成されたシステムであって、
前記ウェーハを照射するように構成された照明サブシステムと、
前記ウェーハから散乱した光の集光と、前記散乱光の偏光の保持とを行うように構成された集光サブシステムと、
前記集光サブシステムの集光開口数の異なるセグメント内に集光された前記散乱光を分離するように構成された光学要素であって、前記光学要素は、前記集光サブシステムのフーリエ面または前記フーリエ面の共役に配置される、光学要素と、
前記異なるセグメントのうち１つの中の散乱光を偏光に基づいて前記散乱光の異なる部分に分離するように構成された偏光要素と、
前記散乱光の異なる部分のうち１つの検出と、前記検出光に応じた出力の生成とを行うように構成された検出器であって、前記出力は、前記ウェーハ上の欠陥の検出に用いられる、検出器と、
を含む、システム。
【請求項２】
前記照明サブシステムは、前記ウェーハ上の間隔を空けて配置されたスポットのアレイを同時に照射するように、さらに構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記アレイ内の隣接スポットが前記トラックの幅よりも広い間隔を空けて配置された前記ウェーハ上のトラックを走査するように、前記スポットが前記ウェーハ上に間隔を空けて配置される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記照明サブシステムは、ｐ偏光のみを前記ウェーハへと方向付けることにより前記ウェーハを照射するようにさらに構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記照明サブシステムは、ｓ偏光のみを前記ウェーハへと方向付けることにより前記ウェーハを照射するようにさらに構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記照明サブシステムは、前記ウェーハへ光を方向付けることにより前記ウェーハを照射するようにさらに構成され、前記光は、前記ウェーハの１つ以上の特性に基づいて選択された偏光を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記集光開口数の異なるセグメントは、相互に排他的である、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記集光サブシステムは、開口数が０．９を超え散乱光集光器を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記集光サブシステムは、散乱光集光器を１つのみ含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記集光サブシステムは、散乱光集光器を１つのみ含み、前記散乱光集光器は、実質的に前記集光サブシステムの散乱半球全体の上において散乱された光を集光するように構成される。請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記システムは、前記ウェーハから散乱した光を集光するように構成された集光サブシステムを１つだけさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記集光サブシステムは、前記ウェーハから散乱した光を集光するように構成されたレンズを含み、前記集光サブシステムは任意の反射光学要素を含まず、前記集光サブシステムは、前記散乱光の偏光を変更しない、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記集光サブシステムは反射光学要素を含み、前記システムは、さらなる反射光学要素をさらに含み、前記さらなる反射光学要素は、前記反射光学要素と前記偏光要素との間の散乱光の経路内に配置され、前記反射光学要素および前記さらなる反射光学要素は、ｐ偏光である前記散乱光およびｓ偏光である前記散乱光におけるほぼゼロの位相変化を協働して発生させるように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記集光サブシステムは、前記ウェーハから散乱した光を集光するように構成された反射集光器を含み、前記反射集光器は、前記散乱光を偶数回だけ反射するようにさらに構成され、前記反射集光器の反射要素上には薄膜コーティングが形成され、前記薄膜コーティングは、前記偶数回の反射時において、前記反射要素に起因して発生したｐ偏光散乱光およびｓ偏光散乱光の位相遅延が無効化されるように、構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記集光サブシステムは、前記ウェーハから散乱した光を集光するように構成された反射集光器を含み、前記反射集光器は、ｐ偏光散乱光とｓ偏光散乱光との間に位相シフトを発生させ、前記システムは、反射光学要素をさらに含み、前記反射光学要素は、前記反射集光器と前記偏光要素との間の散乱光の光路内に配置され、前記ｐ偏光散乱光と前記ｓ偏光散乱光との間において位相シフトを発生させるように構成され、前記位相シフトは、前記ｐ偏光散乱光および前記ｓ偏光散乱光における位相変化全体がほぼゼロになるように、前記反射集光器に起因する位相シフトを無効化する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記散乱光は、ベクトルフーリエ変換を用いて前記フーリエ面上へとマッピングされる、請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記ウェーハからの表面散乱に起因する前記集光された光の偏光は、前記フーリエ面または前記フーリエ面の共役の実質的部分上において実質的に平行である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記光学要素の１つ以上の反射部上に薄膜コーティングが形成され、前記薄膜コーティングは、前記システムの少なくとも１つの他の反射光学要素による反射時において、前記１つ以上の反射部に起因するｐ偏光およびｓ偏光の位相遅延が無効化されるように、構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記偏光要素は直線偏光子である、請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記偏光要素は直線偏光子であり、前記集光サブシステムの結像開口数のうち大部分を網羅する、請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
前記偏光要素は偏光線スプリッターである、請求項１に記載のシステム。
【請求項２２】
前記偏光要素は、前記照明サブシステムの入射面に対して鏡対称性を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記偏光要素は、２つの偏光線スプリッターの２つの部分を含み、前記２つの部分は、前記偏光要素が前記照明サブシステムの入射面に対して鏡対称となるように、相互に接続される、請求項１に記載のシステム。
【請求項２４】
偏光に基づいて前記偏光要素によって分離された前記散乱光の異なる部分は、直交しかつ相互に排他的な偏光を有し、前記システムは、前記散乱光の異なる部分のうち別の部分を検出するように構成された別の検出器をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項２５】
前記光学要素および前記偏光要素は、前記ウェーハ上の粒子検出のためのシステムを最適化するようにさらに構成され、前記最適化は、前記検出器によって検出された粒子からの散乱の信号対ノイズ比を最大化し、前記光学要素および前記偏光要素に起因して発生する前記粒子に対応する信号の損失を最小化することにより、行われる、請求項１に記載のシステム。
【請求項２６】
前記異なるセグメントのうち１つは、２つの個々のセグメントを含み、前記２つの個々のセグメントは、前記照明サブシステムの入射面において相互に鏡対称である、請求項１に記載のシステム。
【請求項２７】
前記異なるセグメントのうち１つは、２つの個々のセグメントを含み、前記２つの個々のセグメントは、前記照明サブシステムの入射面において相互に鏡対称であり、前記入射面から間隔を空けて配置され、前記２つの個々のセグメントはそれぞれ、第１の側部、第２の側部および第３の側部によって規定された形状を有し、前記第１の側部は、直線状であり、前記入射面に対して角度を以て配置され、前記第２の側部は、直線状であり、前記入射面に対して実質的に平行であり、前記第１の側部よりも実質的に短く、前記第３の側部は曲線状である、請求項１に記載のシステム。
【請求項２８】
前記偏光要素は、前記照明サブシステムの入射面に対して鏡対称性を有し、前記異なるセグメントのうち１つは、前記集光開口数の１つ以上の個々のセグメントを含み、前記１つ以上の個々のセグメントにおいて、前記ウェーハ上の粒子からの散乱光強度が集光開口数全体において最高となり、また、前記ウェーハからの前記散乱光の偏光が、前記１つ以上の個々のセグメントそれぞれと実質的にアライメントされかつ前記入射面に対して鏡対称となり、これにより、前記１つ以上の個々のセグメント内において前記偏光要素によって前記ウェーハからの前記散乱光を前記粒子からの前記散乱光から分離することが可能となる、請求項１に記載のシステム。
【請求項２９】
前記集光開口数の前記異なるセグメントのうちの別のものに集光された前記散乱光の経路内に配置されたさらなる光学要素と、さらなる偏光要素と、さらなる検出器とをさらに含み、前記さらなる光学要素は、前記異なるセグメントのうちその他のセグメント内の散乱光を前記集光開口数のさらなる異なるセグメントに分離するように構成され、前記さらなる偏光要素は、前記さらなる異なるセグメントのうち１つの中の前記散乱光を偏光に基づいて前記散乱光のさらなる異なる部分へ分離するように構成され、前記さらなる検出器は、前記散乱光の前記さらなる異なる部分のうちの１つの検出と、前記検出光に応じた出力の生成とを行うように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３０】
前記集光開口数の前記異なるセグメント、前記さらなる異なるセグメントおよび他の任意の異なるセグメントは相互に相補的であり、これにより、前記システム内に含まれる前記検出器、前記さらなる検出器および他の任意の検出器と協働して、前記集光サブシステムの集光開口数全体上において光を検出する、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記光のさらなる異なる部分は、直交しかつ相互に排他的な偏光を有し、前記システムは、前記散乱光の前記さらなる異なる部分のうち別の部分を検出するように構成された別のさらなる検出器をさらに含む、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３２】
コンピュータサブシステムをさらに含み、前記コンピュータサブシステムは、前記検出器によって生成された出力と、前記システム内に設けられた少なくとも１つの他の検出器によって生成された出力とを用いて前記ウェーハ上において検出された欠陥を分類するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記集光開口数の前記異なるセグメント中に集光された散乱光を分離するように前記光学要素を構成することにより、少なくとも１つの種類の欠陥の検出に合わせて前記システムを最適化する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３４】
前記散乱光を前記異なる部分に分離するように前記偏光要素を構成することは、前記検出器によって検出された信号対ノイズ比が前記ウェーハ上の欠陥のうち一部のみについて最大化されるように、行われる、請求項１に記載のシステム。
【請求項３５】
リレー光学素子をさらに含み、前記リレー光学素子は、前記集光サブシステムのフーリエ面からの光を前記フーリエ面の共役へとリレーし、前記フーリエ面の共役のサイズを制御するように、構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３６】
コンピュータサブシステムをさらに含み、前記コンピュータサブシステムは、前記システム内の複数の光学要素のうち、前記集光サブシステムのフーリエ面または前記フーリエ面の共役に配置されるべきものを１つ選択することと、前記システムの１つ以上の要素を制御して、前記選択された光学要素を前記フーリエ面または前記フーリエ面の共役の位置へと移動させることとを行うように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３７】
前記集光された光の経路内に配置された視野絞りをさらに含み、前記視野絞りは、前記ウェーハを照射するために前記照明サブシステムによって用いられる１つ以上の光線の１つ以上の経路内のウェーハの表面の近隣の空気分子から散乱した光を拒否するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３８】
前記システムは、前記ウェーハを同時に回転および平行移動させることによって前記ウェーハ上の光を走査するように、さらに構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３９】
ウェーハ処理方法であって、
前記ウェーハを照射することと、
前記ウェーハから散乱した光を集光サブシステムを用いて集光することであって、前記集光サブシステムは、前記散乱光の偏光を保持するように構成される、ことと、
前記集光サブシステムの集光開口数の異なるセグメント内に集光された前記散乱光を光学要素を用いて分離することであって、前記光学要素は、前記集光サブシステムのフーリエ面または前記フーリエ面の共役に配置される、ことと、
偏光に基づいて偏光要素を用いて、前記異なるセグメントのうち１つの中の散乱光を分離して前記散乱光の異なる部分とすることと、
前記散乱光の異なる部分のうち１つを検出して、前記検出光に応じて出力することと、
前記出力を用いて前記ウェーハ上の欠陥を検出することと、
を含む、方法。
【請求項４０】
前記光学要素および前記偏光要素は、前記ウェーハ上の粒子検出を最適化するように構成され、前記最適化は、前記検出ステップにおいて検出された粒子からの散乱の信号対ノイズ比を最大化し、前記光学要素および前記偏光要素に起因して前記検出ステップにおいて検出された粒子に対応する信号損失を最小化することにより、行われる、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記集光開口数の前記異なるセグメント中に集光された散乱光を分離して、少なくとも１つの種類の欠陥の検出に合わせて前記方法を最適化するように前記光学要素を構成することと、前記散乱光を前記異なる部分に分離して、前記検出ステップによって検出された前記信号対ノイズ比を前記ウェーハ上の欠陥のうち一部のみについて最大化させるように前記偏光要素を構成することとをさらに含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
前記集光された光の経路内に配置された視野絞りを用いて、前記ウェーハの照射に用いられる１つ以上の光線の１つ以上の経路内のウェーハ表面の近隣の空気分子から散乱した光を拒否することをさらに含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４３】
前記偏光要素は、前記照射の入射面に対して鏡対称性を有する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４４】
ウェーハを検査するように構成されたシステムであって、
傾斜した照明と通常の照明とを前記ウェーハへ方向付けることによりウェーハを照射するように構成された照明サブシステムと、
前記ウェーハから散乱した光の集光と、前記散乱光の偏光の保持とを行うように構成された集光サブシステムと、
前記集光サブシステムの集光開口数の異なるセグメント内に集光された前記散乱光を分離するように構成された光学要素であって、前記光学要素は、前記集光サブシステムのフーリエ面または前記フーリエ面の共役に配置される、光学要素と、
前記異なるセグメントのうち１つの中の散乱光を偏光に基づいて前記散乱光の異なる部分に分離するように構成された偏光要素と、
前記散乱光の異なる部分のうち１つの検出と、前記検出光に応じた出力の生成とを行うように構成された検出器であって、前記出力は、前記ウェーハ上の欠陥の検出に用いられる、検出器と、
を含む、システム。
【請求項４５】
前記光学要素は、前記異なるセグメントのうち１つの中の散乱光を透過させつつ前記異なるセグメントのうち他の１つの中の散乱光を反射するように、さらに構成される、請求項４４に記載のシステム。
【請求項４６】
前記光学要素は、前記異なるセグメントのうち１つの中の散乱光を透過させつつ前記異なるセグメントのうち他の１つの中の散乱光を遮断するように、さらに構成される、請求項４４に記載のシステム。
【請求項４７】
前記光学要素は、前記異なるセグメントのうち１つの中の散乱光を透過させつつ前記異なるセグメントのうちの他の１つの中の散乱光を屈折するように、さらに構成される、請求項４４に記載のシステム。
【請求項４８】
前記光学要素は、前記異なるセグメントのうち１つの中の散乱光を透過させつつ前記異なるセグメントのうちの他の１つの中の散乱光を回析するように、さらに構成される、請求項４４に記載のシステム。
【請求項４９】
前記光学要素は、前記異なるセグメントのうち１つの中の散乱光を透過させつつ前記異なるセグメントのうちの他の１つの中の散乱光を吸収するように、さらに構成される、請求項４４に記載のシステム。
【請求項５０】
前記照明サブシステムは、前記通常の照明のみを前記ウェーハへ方向付けることにより前記ウェーハを照射するように、さらに構成され、前記システムが、前記検出器により生成された前記出力を用いて前記ウェーハ上で検出された欠陥を分類するように構成されたコンピュータサブシステムをさらに含む、請求項４４に記載のシステム。
【請求項５１】
前記光学要素は、前記異なるセグメントのうち前記１つに対応する透過部分と前記異なるセグメントの他の１つに対応する反射部分とを備え、前記異なるセグメントのうち前記１つと前記異なるセグメントのうち前記他の１つとは、相互に排他的である、請求項４４に記載のシステム。
【請求項５２】
前記透過部分は、前記照明サブシステムの入射面に対して鏡対称性を有する、請求項５１に記載のシステム。
【請求項５３】
前記透過部分は、前記照明サブシステムの入射面から間隔を空けて配置される、請求項５１に記載のシステム。
【請求項５４】
前記透過部分のそれぞれは、第１の側部、第２の側部、および第３の側部によって規定され、前記第１の側部は、直線状であり、前記照明サブシステムの入射面に対して角度を以て配置され、前記第２の側部は、直線状であり、前記入射面に対して実質的に平行であり、前記第１の側部よりも短く、前記第３の側部は曲線状である、請求項５１に記載のシステム。
【請求項５５】
前記反射部分には薄膜コーティングが施され、前記反射部分は、前記反射部分により生じた偏光された光の位相遅延が、前記システムの他の反射光学要素による反射によって相殺されるように構成される、請求項５１に記載のシステム。
【請求項５６】
前記光学要素の前記反射部分により反射された光の経路上に配置された反射光学要素をさらに含み、前記反射光学要素には薄膜コーティングが施され、前記反射光学要素は、前記反射部分により生じた偏光された光の位相遅延が、前記反射光学要素による反射によって相殺されるように構成される、請求項５１に記載のシステム。
【請求項５７】
前記集光サブシステムはレンズ集光器を備え、前記レンズ集光器は複数の屈折光学要素を有し、前記複数の屈折光学要素は非球面レンズである、請求項４４に記載のシステム。
【請求項５８】
偏光線スプリッターが２つの別個の片に切断され、前記２つの別個の片が接着されて前記偏光要素を形成する、請求項４４に記載のシステム。
【請求項５９】
前記光学要素が透過部分に包囲された反射部分を備え、前記反射部分が円形の形状を有し、前記透過部分が、前記円形の形状を包囲する環状の形状を有する、請求項４４に記載のシステム。
【請求項６０】
前記光学要素が、１つの反射部分と２つの透過部分とを有し、前記２つの透過部分が、前記光学要素中の環状領域の２つの部を備え、前記環状領域の前記２つの部が、相互に鏡対称性を有し、前記反射部分が、前記環状領域の前記２つの部以外の前記光学要素の全ての部分を備える、請求項４４に記載のシステム。
【請求項６１】
前記光学要素が４つの象限に分割され、前記４つの象限が、相互に鏡対称性を有する２つの反射象限と相互に鏡対称性を有する２つの透過象限とを含む、請求項４４に記載のシステム。
【請求項６２】
ウェーハ検査方法であって、
前記ウェーハを照射することと、
前記ウェーハから散乱した光を集光サブシステムを用いて集光することであって、前記集光サブシステムは、前記散乱光の偏光を保持するように構成される、ことと、
前記集光サブシステムの集光開口数の異なるセグメント内に集光された前記散乱光を光学要素を用いて分離することであって、前記光学要素は、前記集光サブシステムのフーリエ面または前記フーリエ面の共役に配置され、前記集光開口数の異なるセグメントは、相互に排他的である、ことと、
偏光に基づいて偏光要素を用いて、前記異なるセグメントのうち１つの中の散乱光を分離して前記散乱光の異なる部分とすることと、
前記散乱光の異なる部分のうち１つを検出して、前記検出光に応じて出力を生成することと、
前記出力を用いて前記ウェーハ上の欠陥を検出することと、
を含む、方法。
【請求項６３】
前記光学要素は、前記異なるセグメントのうち前記１つの中の散乱光を透過させつつ前記異なるセグメントのうち他の１つの中の散乱光を反射するように構成される、請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記光学要素は、前記異なるセグメントのうち前記１つの中の散乱光を透過させつつ前記異なるセグメントのうち他の１つの中の散乱光を遮断するように構成される、請求項６２に記載の方法。
【請求項６５】
前記光学要素は、前記異なるセグメントのうち前記１つの中の散乱光を透過させつつ前記異なるセグメントのうちの他の１つの中の散乱光を屈折するように構成される、請求項６２に記載の方法。
【請求項６６】
前記光学要素は、前記異なるセグメントのうち前記１つの中の散乱光を透過させつつ前記異なるセグメントのうちの他の１つの中の散乱光を回析するように構成される、請求項６２に記載の方法。
【請求項６７】
前記光学要素は、前記異なるセグメントのうち前記１つの中の散乱光を透過させつつ前記異なるセグメントのうちの他の１つの中の散乱光を吸収するように構成される、請求項６２に記載の方法。
【請求項６８】
前記照射することは、傾斜した照明と通常の照明とを前記ウェーハへ方向付けることを含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項６９】
前記照射することは、通常の照明のみを前記ウェーハへ方向付けることを含み、前記方法が、前記出力を用いて前記ウェーハ上で検出された欠陥を分類することをさらに含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項７０】
前記光学要素は、前記異なるセグメントのうち前記１つに対応する透過部分と前記異なるセグメントの他の１つに対応する反射部分とを備え、前記異なるセグメントのうち前記１つと前記異なるセグメントのうち前記他の１つとは、相互に排他的である、請求項６２に記載の方法。
【請求項７１】
前記透過部分は、前記照射の入射面に対して鏡対称性を有する、請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
前記透過部分は、前記照射の入射面から間隔を空けて配置される、請求項７０に記載の方法。
【請求項７３】
前記透過部分のそれぞれは、第１の側部、第２の側部、および第３の側部によって規定され、前記第１の側部は、直線状であり、前記照射の入射面に対して角度を以て配置され、前記第２の側部は、直線状であり、前記入射面に対して実質的に平行であり、前記第１の側部よりも短く、前記第３の側部は曲線状である、請求項７０に記載の方法。
【請求項７４】
前記反射部分には薄膜コーティングが施され、前記反射部分は、前記反射部分により生じた偏光された光の位相遅延が、他の反射光学要素による反射によって相殺されるように構成される、請求項７０に記載の方法。
【請求項７５】
反射光学要素が、前記光学要素の前記反射部分により反射された光の経路上に配置され、前記反射光学要素には薄膜コーティングが施され、前記反射光学要素は、前記反射部分により生じた偏光された光の位相遅延が、前記反射光学要素による反射によって相殺されるように構成される、請求項７０に記載の方法。
【請求項７６】
前記集光サブシステムはレンズ集光器を備え、前記レンズ集光器は複数の屈折光学要素を有し、前記複数の屈折光学要素は非球面レンズである、請求項６２に記載の方法。
【請求項７７】
偏光線スプリッターが２つの別個の片に切断され、前記２つの別個の片が接着されて前記偏光要素を形成する、請求項６２に記載の方法。
【請求項７８】
前記光学要素が透過部分に包囲された反射部分を備え、前記反射部分が円形の形状を有し、前記透過部分が、前記円形の形状を包囲する環状の形状を有する、請求項６２に記載の方法。
【請求項７９】
前記光学要素が、１つの反射部分と２つの透過部分とを有し、前記２つの透過部分が、前記光学要素中の環状領域の２つの部を備え、前記環状領域の前記２つの部が、相互に鏡対称性を有し、前記反射部分が、前記環状領域の前記２つの部以外の前記光学要素の全ての部分を備える、請求項６２に記載の方法。
【請求項８０】
前記光学要素が４つの象限に分割され、前記４つの象限が、相互に鏡対称性を有する２つの反射象限と相互に鏡対称性を有する２つの透過象限とを含む、請求項６２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、米国仮出願第６１／４２４，０３９号（名称：「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｎｇ  ａ  Ｗａｆｅｒ」、出願日：２０１０年１２月１６日）に対する優先権を主張する。本明細書中、同文献を参考のためあたかも同文献の全体が記載されているかのように援用する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、ウェーハを検査するためのシステムおよび方法に主に関する。特定の実施形態は、ウェーハ検査システムに関する。前記ウェーハ検査システムは、多様な光学要素および偏光要素を含み得る。前記多様な光学要素および偏光要素は、組み合わせセグメントにおいて集光サブシステムの集光開口数と共に、他の欠陥の検出を抑制しつつ、特定の欠陥を検出するシステムを最適化する。
【０００３】
以下の記載および例は、本文書に記載されているため、従来技術とは認められない。
【０００４】
市販のウェーハ検査システムの例を挙げると、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ、ＭｉｌｐｉｔａｓおよびＣａｌｉｆから市販されているＳｕｒｆｓｃａｎＳＰ１、ＳＰ２、およびＳＰ３システムがある。このようなシステムは概してシングルスポットの螺旋走査システムであり、楕円集光器および補助小型レンズ集光器を用いる。前記補助小型レンズ集光器は、前記楕円集光器に欠如した中央開口数（ＮＡ）部分を充填する。このようなシステム多様な例について、共同所有された米国特許第６，２０１，６０１号（Ｖａｅｚ−Ｉｒａｖａｎｉらに付与）に記載がある。本明細書中、同文献を参考のためあたかも全体が記載されているかのように援用する。
【０００５】
いくつかの検査システムは、前記システムの集光ＮＡの別個の異なる部分中に散乱された光が差異検出器によって検出されるように、設計される。例えば、音響光学素子（ＡＯＤ）スポット走査を用いた検査システムにおいては、複数の（例えば、５個の）レンズ集光器によって集光ＮＡを分割することが、共同所有された米国特許第７，６０５，９１３号（Ｂｉｌｌｓらに付与）に記載されている。本明細書中、同文献を参考のためあたかも全体が記載されているかのように援用する。螺旋スポット走査を含むさらなる例示的な検査システムにおいては、ｗｉｔｈ複数の（例えば、８個の）検出器によって前記集光ＮＡを分割することが、米国特許第７，６１６，２９９（Ｏｋａｗａらに付与）に図示および記載されている。本明細書中、同文献を参考のためあたかも全体が記載されているかのように援用する。同じコンセプトに基づいて、複数のレンズ集光器を用いてフル集光ＮＡを分割する同様のシステムがある。Ｍａｔｓｕｉへ付与された米国特許出願公開第２００９／０２８４７３７（本明細書中、同文献を参考のためあたかも全体が記載されているかのように援用する）において、鏡集光器の分割によるセグメント集光ＮＡコンセプトについての記載がある。加えて、共同所有された米国特許第６，５３８，７３０号（Ｖａｅｚ−  Ｉｒａｖａｎｉらに付与、本明細書中、同文献を参考のためあたかも全体が記載されているかのように援用する）において、ファイバーアレイを用いて集光ＮＡセグメント化を達成する方法についての記載がある。
【０００６】
いくつかの検査システムの場合、１つ以上の偏光子を用いて（恐らくは前記システムの集光ＮＡのセグメント化を併用して）ウェーハからの表面散乱を抑制するように、設計されている。例えば、米国特許第６，０３４，７７６号（Ｇｅｒｍｅｒらに付与、本明細書中、同文献を参考のためあたかも全体が記載されているかのように援用する（本明細書中以下「Ｇｅｒｍｅｒ」と呼ぶ）において、表面粗さからの散乱を偏光子を用いて無効化することが開示されている。３つの集光構成が記載され、１つの実施形態において複数の集光器が用いられ、別の実施形態においてファイバーが用いられ、第３の実施形態において鏡集光器が用いられる。共同所有された米国特許第７，４３６，５０５号（Ｂｅｌｙａｅｖらに付与、本明細書中、同文献を参考のためあたかも全体が記載されているかのように援用する）において、楕円鏡集光器を用いて散乱半球部分を構成することにより、信号対ノイズを最大化するための、コンピュータによってインプレメントされた方法についての開示がある。共同所有された米国特許出願番号第１２／６１８，６２０号（Ｂｉｅｌｌａｋら、出願日：２００９年１１月１３日、本明細書中、同文献を参考のためあたかも全体が記載されているかのように援用する）において、任意の偏光を用いたセグメント化偏光子マスクについての開示がある。
【０００７】
さらなる検査システムは、表面散乱を低減するように設計される。このような表面散乱を低減は、ウェーハ上の照明スポットサイズを低減し、前記ウェーハ上の複数のスポットを同時に照射することによって前記スポットのサイズ低減を補償することにより、行われる。例えば、共同所有された米国特許第７，３５８，６８８号（Ｋａｄｋｌｙらに付与、本明細書中、同文献を参考のためあたかも全体が記載されているかのように援用する）において、レンズ集光器を含む傾斜した一次元の複数のスポットアレイについての開示がある。前記システムは、傾斜した照明のための一次元スポットアレイを生成する、固有の照明レンズ設計を含む。前記照明光学素子は、次元スポットアレイを生成するための傾斜／非共軸非球面要素を含む。前記一次元スポットアレイは、接線方向に対して傾斜しており、これにより、入射面がウェーハのラジアル方向に対して平行になるように、各スポットによって隣接トラックが走査される。前記特許中には、高ＮＡレンズ集光器コンセプトも開示される。共同所有された米国特許第７，４８９，３９３（Ｂｉｅｌｌａｋらに付与、本明細書中、同文献を参考のためあたかも全体が記載されているかのように援用する）において、傾斜した照明角度において一次元スポットアレイを生成するための別の方法が開示されている。接線方向に対しての適切な傾斜角度でのスポットアレイの配置は、ラジアル方向に対して入射面を傾斜させることにより、達成される。
【０００８】
上記したシステムのうちいくつかは、複数の不利点がある。例えば、上記したシステムのうちいくつかは、球座標中の散乱半球上の表面散乱のマッピングに基づいて最適化される（例えば、ｆｏｒ最大信号対ノイズ比（ＳＮ）、最小ヘイズまたは最大捕獲率）。例えば、Ｇｅｒｍｅｒによれば、表面散乱の偏光は散乱角度と共に変化することが判明したため、散乱半球上に分散された複数の集光器を用いて、表面散乱からの偏光変化に対応できるよう、各集光器を独立的に最適化させることが可能である。詳細には、Ｇｅｒｍｅｒによれば、以下が記載されている。
【０００９】
できるだけ多数の個別集光システムを用いることで、各システムによって「見られる」立体角を低減すると有利である。このようにすることにより、システム全体が表面微小粗さを良好に区別する。なぜならば、微小粗さに起因する偏光は、任意の有限立体角上において変化するからである。有限立体角において、前記区別は、当該立体角上の偏光状態の変化に制限される。（Ｇｅｒｍｅｒ-段落７、１７〜２３行）。
【００１０】
上記特許中に記載のいくつかの検査システムアーキテクチャの場合、複数の集光器を用いて散乱半球を分割しており、Ｇｅｒｍｅｒの議論に大きく影響されているように見える。
【００１１】
上記したシステムの不利点として、多様な検査システム間の類似性に基づいている点がある。例えば、集光ＮＡの「ハードワイヤード」セグメント化（例えば、複数のレンズ集光器を用いて半球散乱を分割して複数のセグメントとする集光）の場合、共通する不利点として、ＮＡのセグメント化が固定されているため、異なるサンプルおよび欠陥に合わせて最適化するようにシステムを再構成することが困難である点がある。このようにして、このような構成は、多様な種類の欠陥に対して最適な性能を持つことが困難な場合がある。このようなシステムの別の不利点として、ほとんどの集光器光学素子がウェーハ表面に対して垂直な傾斜角度で設けられる点がある。そのため、不可能ではないにしろ、複数のスポットを検出器アレイ上に画像生成することが困難である場合がある。そのため、これらの構成は、多スポット照明には適合できない。加えて、集光器間の隙間に起因して、集光効率も悪くなる。
【００１２】
鏡ベースの大型ＮＡ集光（例えば、鏡（例えば、楕円または放物線）に基づいた単一の大型ＮＡ集光器を用いた集光）の場合、鏡集光器の利用に起因する不利点として、ｐ偏光とｓ偏光との間の位相シフトが実質的に高くなることに起因して、反射時において偏光が変化する点がある。この影響に起因して、平滑なシリコンウェーハ表面からの表面散乱の良好にアラインされたほぼ直線の偏光が乱れ、その結果、偏光子を用いて表面散乱を抑制することが実質的に困難となり、そのため、欠陥感度の向上能力が低下する。
【００１３】
偏光集光を用いて表面散乱を無効化する方法について、集光偏光を用いて表面散乱を抑制する方法が、Ｇｅｒｍｅｒによって初めて開示されている。上記した特許のうちその他においても、直交偏光検出の利用により、特定の欠陥について信号対ノイズを向上させる方法についての開示がある。このアプローチの場合、以下のように２つの不利点がある：１）集光半球が複数の別個の集光立体角に分割されるため、システムが複雑になり、集光効率も低下する点、および２）散乱光の偏光が半球表面上にマッピングされるが、前記半球表面上においては散乱光の偏光が散乱角度と共に変化する点。この第２の不利点は、従来利用されているシステムにおいて、（各比較的小型のアパチャ上において、表面散乱の偏光を大体アライメントさせるための）半球を分割する主な理由である。
【００１４】
従来用いられている多スポット照明システムについて、既存の一次元多スポット照明コンセプトの場合、各スポットは、ウェーハ上の隣接トラックを走査するが、この走査を行うためには、スポットサイズが変化した場合、倍率（およびビームサイズ拡大）の変更が照明および集光双方において必要となる。例えば、スポットサイズが変化した場合、スポット間のラジアル方向間隔を変更する必要があり、その結果、トラック間ピッチが変化する。現在用いられている多スポット検査システムの上記および他の不利点について、共同所有された米国特許出願公開第２００９／０２２５３９９号（Ｚｈａｏらに付与、本明細書中、同文献を参考のためあたかも全体が記載されているかのように援用する）中に記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許第６２０１６０１号
【特許文献２】米国特許第７６０５９１３号
【特許文献３】米国特許第７６１６２９９号
【特許文献４】米国特許出願公開第２００９／０２８４７３７号
【特許文献５】米国特許第６５３８７３０号
【特許文献６】米国特許第６０３４７７６号
【特許文献７】米国特許第７４３６５０５号
【特許文献８】米国特許第７３５８６８８号
【特許文献９】米国特許第７４８９３９３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
よって、裸ウェーハ検査システムの将来の生産のために、アーキテクチャアプローチを展開することができれば有用である。このアーキテクチャアプローチを用いれば、現在用いられている検査システムの上記不利点のうち１つ以上を引き起こすことなく、裸ウェーハ上の実質的微小粒子について達成可能な信号対ノイズ比の大幅な向上が可能となる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
多様な実施形態についての以下の記載は、添付の特許請求の範囲をいかようにも限定しないことが理解される。
【００１８】
一実施形態は、ウェーハを検査するように構成されたシステムに関連する。前記システムは、前記ウェーハを照射するように構成された照明サブシステムを含む。前記システムはまた、前記ウェーハから散乱した光の集光と、前記散乱光の偏光の保持とを行うように構成された集光サブシステムを含む。加えて、前記システムは、光学要素を含む。前記光学要素は、前記集光サブシステムの集光開口数（ＮＡ）の異なるセグメント中に集光された前記散乱光を分離するように構成される。前記光学要素は、前記集光サブシステムのフーリエ面または前記フーリエ面の共役に配置される。前記システムは、偏光要素をさらに含む。前記偏光要素は、前記異なるセグメントのうち１つの中の散乱光を偏光に基づいて分離して、前記散乱光の異なる部分とするように構成される。前記システムはまた、検出器を含む。前記検出器は、前記散乱光の異なる部分のうち１つの検出と、前記検出光に応じた出力の生成とを行うように構成される。前記出力を用いて、前記ウェーハ上の欠陥を検出する。
【００１９】
上記したシステムは、本明細書中に記載のようにさらに構成され得る。例えば、前記集光サブシステムは、前記ウェーハから散乱した光を比較的大きなＮＡにわたって集光するように構成され得る。前記集光サブシステムは、レンズ集光器を含み得る。前記レンズ集光器は、前記散乱光の偏光を変化させない。
【００２０】
前記光学要素（および恐らくは本明細書中に記載の他の光学要素は）は、ＮＡセグメント化サブシステムとして機能し得る。前記ＮＡセグメント化サブシステムは、前記集光サブシステムのフル集光ＮＡの異なるセグメントへの分割と、前記異なるセグメント中に集光された散乱光の別個の検出器への方向付けとを行うように構成される。一例において、前記光学要素は、アパチャ鏡を含み得る。前記アパチャ鏡は、前記集光ＮＡの１つのセグメント中に集光された散乱光を透過させつつ、前記集光ＮＡの別のセグメント中に集光された散乱光を反射する。前記光学要素は、多様な欠陥種類に対する最大信号対ノイズ比に合わせて前記集光ＮＡの各セグメントを最適化するように、構成される。前記光学要素の１つ以上の反射部上には薄膜コーティングが形成され得、これにより、偶数回の反射時において、位相遅延が無効化される（かまたは実質的に無効化される）。
【００２１】
加えて、前記偏光要素は、前記散乱光の２つの独立偏光成分を前記集光ＮＡのセグメントにおいて分割するように、構成され得る。前記偏光成分の偏光の方向付けは、前記入射面に対して鏡対称であり得る。前記システム（各検出経路）内に含まれる検出器および他の任意の検出器によって検出された光の偏光（単数または複数）は、各検出器によって生成された出力の信号対ノイズ比の最適化（最大化）により、決定され得る。
【００２２】
本明細書中にさらに記載するように、前記システムに含まれる１つの検出器を実質的高感度のために粒子に合わせて最適化することができる。前記最適化は、前記検出器によって検出された集光ＮＡのセグメントの偏光および１つ以上の特性（例えば、形状）を最適化することによって行われ、これにより、前記ウェーハ表面からの散乱およびそれと同時に粒子からの散乱損失が最小化され、これにより、前記粒子の信号対ノイズ比が最大化される。他の欠陥種類（例えば、擦過傷、窪みおよび染み）に合わせて同様の方法（例えば、対応する検出器へと方向付けられる集光ＮＡのセグメントの散乱光の偏光および特性（単数または複数）を構成することにより）他の検出器を実質的高感度のために最適化することができる。前記システムのこれらの実施形態はそれぞれ、本明細書中に記載のようにさらに構成され得る。
【００２３】
別の実施形態は、ウェーハ処理方法に関連する。前記方法は、前記ウェーハを照射することを含む。前記方法はまた、前記ウェーハから散乱した光を集光サブシステムを用いて集光することを含む。前記集光サブシステムは、前記散乱光の偏光を保持するように構成される。加えて、前記方法は、前記集光サブシステムの集光ＮＡの異なるセグメント中に集光された散乱光を光学要素を用いて分離することを含む。前記光学要素は、前記集光サブシステムのフーリエ面または前記フーリエ面の共役において配置される。前記方法はまた、偏光に基づいて偏光要素を用いて、前記異なるセグメントのうち１つの中の散乱光を分離して前記散乱光の異なる部分とすることを含む。加えて、前記方法は、前記散乱光の異なる部分のうち１つを検出して、前記検出光に応じて出力することを含む。前記方法は、前記出力を用いて前記ウェーハ上の欠陥を検出することをさらに含む。
【００２４】
上記した方法の各ステップは、本明細書中に記載のようにさらに行われ得る。加えて、前記方法のステップはそれぞれ、本明細書中に記載のシステム（単数または複数）のいずれかを用いて行われ得る。さらに、前記方法は、本明細書中に記載のシステム（単数または複数）のうちいずれかによって実行可能な他の任意のステップ（単数または複数）を含み得る。例えば、前記方法において用いられる集光サブシステムは、本明細書中に記載のように構成され得る集光光学素子を保持する偏光を含み得る。加えて、前記集光ＮＡの異なるセグメント中に集光された散乱光を分割することは、前記フル集光ＮＡを分割して複数の検出経路とすることを含み得る。前記方法において用いられる光学要素および偏光要素は、前記散乱光の異なる部分のうち１つを粒子に対して高感度に最適に検出するように、構成される。よって、前記方法の実行に用いられるシステムは、粒子に対する高感度が得られるように最適化された検出経路を含み得る。例えば、前記ウェーハ表面からの散乱（ノイズ）の検出の最小化と、前記粒子からの散乱の集光および検出（信号）の最大化とが可能になるように、粒子高感度検出経路と、前記粒子高感度検出経路によって検出された光の偏光とのための集光ＮＡのセグメントの形状を構成することができる。前記方法を行うように構成されたシステム内に含まれる他の経路は、他の欠陥種類に対して最高感度が得られるように、同様に最適化され得る。
【００２５】
本発明の他の目的および利点は、以下の詳細な説明および添付図面から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１ａ】ウェーハを検査するように構成されたシステムの多様な実施形態の側面図を示す模式図である。
【図１ｂ】ウェーハを検査するように構成されたシステムの多様な実施形態の側面図を示す模式図である。
【図１ｃ】ウェーハを検査するように構成されたシステムの多様な実施形態の側面図を示す模式図である。
【図１ｄ】ウェーハを検査するように構成されたシステムの多様な実施形態の側面図を示す模式図である。
【図２】ウェーハ上の同時照射されたスポットの従来用いられるアレイと、ウェーハ上の同時照射されたスポットのアレイの一実施形態との平面図を示す模式図である。
【図３】レンズ集光器の半球上および前記レンズ集光器のフーリエ面内における散乱光の偏光を示すプロットである。
【図４】粒子および表面散乱の強度および偏光と、最適偏光方向付けの集光開口数（ＮＡ）の２つの個々のセグメントの形状の一実施形態との一例を示す模式図である。前記最適偏光方向付けを本明細書中に記載のシステム実施形態において用いて、実質的微小粒子を高感度に検出することができる。
【図５】本明細書中に記載のシステム実施形態において最適偏光を用いた集光ＮＡの１つの異なるセグメントの散乱光の検出を前記１つの異なるセグメントおよび前記最適偏光を用いずに行う場合の、粒子および表面散乱強度を示すプロットである。
【図６ａ】偏光成分の一実施形態の斜視図および上面図を示す模式図である。前記偏光成分は、本明細書中に記載の照明サブシステムの入射面に対して鏡対称性を有する。
【図６ｂ】偏光成分の一実施形態の斜視図および上面図を示す模式図である。前記偏光成分は、本明細書中に記載の照明サブシステムの入射面に対する鏡対称性と、２つの反射ビームを組み合わせて１つの検出器とする折り畳み鏡とを有する。
【図７】本明細書中に記載の集光サブシステムの集光ＮＡのセグメントの一実施形態と、本明細書中に記載の偏光要素が前記セグメント中の散乱光を偏光に基づいて分割して前記散乱光の異なる部分とすることが可能な多様な様態とを示す断面図の模式図である。
【図８ａ】反射光学要素からのｐ偏光とｓ偏光の反射率変化を入射角度の角度として示し、ｐ偏光とｓ偏光との間の位相差を入射角度の角度として示すグラフである。
【図８ｂ】薄膜コーティングが施された反射光学要素からのｐ偏光とｓ偏光の反射率および位相変化を示すグラフである。前記薄膜コーティングは、Ｐ偏光とＳ偏光との間の広範囲の入射角度上において１８０度位相シフトを入射角度の関数として設計するように、設計される。
【図９】本明細書中に記載の集光サブシステムの集光ＮＡの異なるセグメントの多様な実施形態を示す模式図である。本明細書中に記載の実施形態により、集光された散乱光が前記集光サブシステム中に分割され得る。
【図１０】反射集光器の一実施形態の断面図の模式図である。前記反射集光器は、本明細書中に記載のシステム実施形態中に含まれ得る。
【００２７】
本発明は多様な改変形態および代替形態が可能であるが、図面中に例示的に示される特定の実施形態を本明細書中において詳述する。しかし、図面および詳細な説明は、本発明を開示の特定の形態に限定するものではなく、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意図および範囲内の全ての改変、均等物および代替物を網羅することが理解される。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
ここで図面を参照して、図面は縮尺通りではない点に留意されたい。詳細には、図面中の要素のうちいくつかの縮尺は、前記要素の特性を強調するための大幅に誇張されている。また、図面は同一縮尺通りに描かれていない点に留意されたい。１つよりも多くの図面中に記載の要素のうち同様の構成のものは、同一の参照符号によって示している。
【００２９】
図１ａは、ウェーハを検査するように構成されたシステムの一実施形態を示す。前記システムは、前記ウェーハを照射するように構成された照明サブシステムを含む。例えば、照明サブシステム１１０は、傾斜した照明１１４を前記ウェーハへかつ／または垂直照明１１６を前記ウェーハへと方向付けることにより、ウェーハ１１２を照射するように構成される。例えば、前記照明サブシステムは、複数の光学要素を含み得る（例えば、１つ以上の光源（図示せず）からの光を１つ以上の所望の入射角度において前記ウェーハへと方向付けるように構成された反射光学要素１１８）。
【００３０】
前記照明サブシステムはまた、傾斜した入射角度および／または垂直または実質的な垂直入射角度においてウェーハへ光を非同時的に方向付けるように、構成され得る。例えば、前記システムは、検査に用いられる照明の種類に基づいて（例えば、検査対象となるウェーハ種類に基づいて）前記照明サブシステムの１つ以上の光学要素（図示せず）を移動させるように構成され得る。このような１つの例において、前記システムは、入射照明の垂直または実質的垂直角度を検査に用いる必要がある場合またはその逆の場合のみに、入射照明の傾斜角度経路内に移動させるように構成され得る。前記システムは、前記照明サブシステムの１つ以上の光学要素を当該分野において公知の任意の適切な様態で移動させるように、構成され得る。
【００３１】
前記照明サブシステムは、１つ以上の光源（図示せず）を含み得る。前記光源（単数または複数）は、任意の適切な光源を含み得る（例えば、レーザー、ｃｗレーザー、またはパルスレーザー）。加えて、前記光源（単数または複数）は、光を任意の適切な波長（単数または複数）（例えば、約３５５ｎｍ、約２６６ｎｍ、または約１９３ｎｍ）で生成するように構成され得る。照明の偏光は、ｐ偏光、ｓ偏光または円形偏光であり得る。一実施形態において、前記照明サブシステムは、ｐ偏光のみを前記ウェーハへと方向付けることにより、前記ウェーハを照射するように構成される。例えば、前記照明サブシステムに含みまれ得る光源（図示せず）は、ｐ偏光のみを生成するように構成される。加えて、前記照明サブシステムに含みまれ得る光源（図示せず）は、光および偏光要素（図示せず）を生成するように構成される。前記光および偏光要素（図示せず）は、前記光経路内に配置され、かつ、ｐ偏光のみが前記ウェーハへと方向付けられるようにｐ偏光のみを透過させるように構成される。
【００３２】
別の実施形態において、前記照明サブシステムは、ｓ偏光のみを前記ウェーハへと方向付けることにより、前記ウェーハを照射するように構成される。このような照明サブシステムは、上記したように構成され得る。加えて、前記照明サブシステムは、光を前記ウェーハへと方向付けることにより前記ウェーハを照射するように構成され得る。前記光は、前記ウェーハの１つ以上の特性に基づいて選択された偏光を有する。例えば、ｐ偏光照明は、最適な粒子感度のために用いられ得る。しかし、他の偏光（例えば、ｓ偏光）のが他の種類のウェーハ（例えば、粗膜が表面上に形成されたもの）に対してより高い性能を持つ場合もある。本明細書中にさらに記載されるようなコンピュータサブシステムは、前記ウェーハの１つ以上の特性を任意の適切な方法で決定することと、前記照明の偏光を前記特性（単数または複数）に基づいて任意の適切な方法で選択することとを行うように、構成され得る。
【００３３】
一実施形態において、前記照明サブシステムは、前記ウェーハ上の間隔を空けて配置されたスポットのアレイ（図１ａ中の図示せず）を同時照射するように、構成される。例えば、光源からの光は、前記照明サブシステムの回折光学要素（ＤＯＥ）（図示せず）へと方向付けられ得る。前記ＤＯＥは、任意の適切なＤＯＥを含み得る。前記ＤＯＥは、前記光源からの光を分割して２つ以上の個々のビームとするように、構成され得る。前記ＤＯＥは、前記光を分割して任意の適切な数の個々のビームとするように構成され得る。前記ウェーハ上のスポットのアレイは、スポットの一次元アレイである。これらのスポットは、前記ウェーハ上において相互に重複しない。加えて、前記ウェーハ上の各スポットのサイズは、およそ等しくすることができる。
【００３４】
一実施形態において、前記スポットは前記ウェーハ上において間隔を空けて配置され、これにより、前記アレイ内の隣接スポットにより、前記トラックの幅よりも広い距離だけ間隔を空けて配置された前記ウェーハ上のトラックが走査される。このようにして、前記アレイ内の２つの隣接スポットによって走査されたトラック間のトラックがスキップされる。例えば、図２に示すように、黒色楕円および白色楕円は、異なるサイズのスポットを示し、曲線は、前記ウェーハ上に走査されるトラックの中央を示す。従来用いられる多スポット照明において、アレイ内のスポットが相互に間隔を空けて配置され、これにより、前記ウェーハ上の隣接トラックが隣接スポットによって走査される。前記トラックの幅のほぼ２倍のサイズに対応するより小さなサイズを帯状軌跡２１０（例えば、帯状軌跡ｎ）内において前記スポットが有する場合、前記３つの隣接スポットは、前記ウェーハ上の３つの隣接トラック２１２、２１４、および２１６を走査する。次の帯状軌跡２１８（例えば、帯状軌跡ｎ＋１）において、３つの隣接スポットは、前記ウェーハ上の次の３つの隣接トラック２２０、２２２および２２４を走査する。図２に示すように、帯状軌跡２１０および２１８は、前記ウェーハ上において隣接する（すなわち、（恐らくは前記帯状軌跡の縁部の近隣の領域を除いて）これらの帯状軌跡は前記ウェーハ上において重複しておらず、これにより、ウェーハ全体の走査が可能となる）。このようにして、前記ウェーハの表面積全体を前記スポットによって走査することができる。
【００３５】
しかし、スループット増加を達成するために前記スポットのサイズによって（前記黒色楕円によって示されるサイズを前記白色楕円によって示されるサイズへと拡大させる必要がある場合）、前記スポットによって走査されるトラック幅も相応に増加し、その結果、スポット間の間隔が増加する。スポット間隔の変化に対応するために照明および集光双方の光学素子倍率を変更するためにさらなる光学素子および自動機械が必要となり、これにより、複雑度およびコストが増加する。
【００３６】
これとは対照的に、本明細書中に記載の実施形態において、帯状軌跡２２６（例えば、帯状軌跡ｎ）において、アレイ内の隣接スポットは、トラック２２８、２３０および２３２を走査し得る。トラック２２８、２３０および２３２はそれぞれ、トラック（例えば、帯状軌跡２２６内において走査されるトラック間に挿入されたトラック２３４または２３６）の幅よりも広い距離を空けて、前記ウェーハ上において前記帯状軌跡内のその他のトラックから間隔を空けて配置される。換言すれば、アレイ内の隣接スポットは、ｓｃａｎ前記ウェーハ上の他のトラックそれぞれ（または少なくとも相互に隣接したトラック以外のもの（例えば、前記ウェーハ上の第３または第４のトラック）を走査する。このようにして、前記スポットのサイズが（例えば２倍または２×だけ）増加した場合、トラックの幅も同じ倍数だけ（例えば、２×だけ）増加し、スポット間隔を同一に維持することができ、帯状軌跡幅のみが同一倍数だけ変化する。例えば、スポット２３８のサイズが前記黒色楕円によって示されるサイズから前記白色楕円によって示されるサイズへと（例えば、２×だけ）増加した場合、スポット２３８は、帯状軌跡ｎについてトラック２２８を走査し、その後帯状軌跡ｎ＋１についてトラック２４６を走査する。換言すれば、スポットサイズに関係無く、スポット間隔は同一に保持され、これにより、照明または集光器いずれかの内部において光学素子倍率変更のためにさらなる光学素子は不要となる。
【００３７】
加えて、従来用いられる多スポット走査スキームにおいて、前記検査システムは、帯状軌跡（例えば、帯状軌跡２１０および２１８）が（前記帯状軌跡縁部を除いて）ウェーハ上において重複しないように、主に設計される。このようにして、前記帯状軌跡は、前記ウェーハ上に横並びに配置され、これにより、前記帯状軌跡によってウェーハ全体が被覆される。これとは対照的に、本明細書中に記載の実施形態において、前記帯状軌跡は相互に重複し得、これにより、前記帯状軌跡内において走査されたトラック間にある帯状軌跡内の未走査トラックを次の帯状軌跡または別の帯状軌跡内において走査することができる。例えば、図２に示すように、帯状軌跡２４０（例えば、帯状軌跡ｎ＋１）において、アレイ内の隣接スポットは、帯状軌跡２２６（例えば、帯状軌跡ｎ）内において走査されたトラック２３０および２３２間に配置されたトラック２３６、トラック２４２、およびトラック２４４を走査し得る。加えて、図２に示すように、トラック２４２および２４４間に配置されたトラック２４６は、帯状軌跡２４０内において走査され得ない。
【００３８】
このようにして、前記照明サブシステムは、一次元比較的疎な多スポット照明のために構成され得る。前記多スポット照明は、システム内の光学素子が、可変スポットサイズに合わせて有利に簡易化される。例えば、比較的疎な多スポットというコンセプトは、可変スポットサイズを考慮するための倍率変化が不要であるため、システムの大幅な簡素化が可能であるという点において有利である。システム。加えて、比較的疎な多スポットというコンセプトを用いた場合、本明細書中にさらに記載される集光サブシステムへの要求が緩和され、これにより、光学素子のコストが低下する。さらに、前記検査システムは、複数回の生成が可能なように拡張可能である。前記照明サブシステムは、共同所有された米国特許出願シリアル番号第１２／０４２，２５２号（Ｚｈａｏら、出願日：２００８年３月４日、米国特許出願公開第２００９／０２２５３９９号として２００９年９月１０日として公開、本明細書中、同文献を参考のためあたかも全体が記載されているかのように援用する）に記載されているような疎な多スポット照明に合わせて、さらに構成され得る。
【００３９】
あるいは、ウェーハ上のシングルスポットのみへと光を方向付けることにより前記ウェーハを照射するように前記照明サブシステムを構成してもよい。よって、単一のまたは複数のスポット照明に合わせて前記システムを構成することができる。
【００４０】
再度図１ａを参照して、前記システムはまた、集光サブシステム１２０を含む。集光サブシステム１２０は、前記ウェーハから散乱した光の集光と、前記散乱光の偏光の保持とを行うように構成される。例えば、図１ａに示すような一実施形態において、集光サブシステム１２０は、ウェーハから散乱した光を集光するように構成されたレンズ集光器を含む。本実施形態において、前記集光サブシステムは任意の反射光学要素を、前記集光サブシステムは、散乱光の偏光を変化させない。このようにして、前記集光サブシステムは、位相遅延を引き起こすこと無く、偏光透過保持のために最適化させることができる。例えば、前記集光サブシステムを偏光保持のために最適化することができる。なぜならば、前記集光サブシステムは、反射面を全く含まないからである。そのため、前記集光サブシステムを通じて偏光が透過する際（反射と比較して）前記光は変化しない。換言すれば、前記集光サブシステムは、従来用いられる鏡集光器によって生成される比較的大きな位相遅延（これは、偏光変化の原因となる）に対し、偏光を保持する。このような比較的大きな位相遅延について、本明細書中においてさらに説明する。しかし、本明細書中にさらに説明する他の様態で偏光保持を行うように、前記集光サブシステムを最適化することが可能である。
【００４１】
前記レンズ集光器は、比較的単純な設計および最小数の要素も持ち得る。例えば、図１ａに示すように、前記レンズ集光器は、４つの反射光学要素のみを含み得る。これら４つの反射光学要素は、当該分野において公知の任意の適切な反射光学要素を含み得る。加えて、前記レンズ集光器は、任意の適切な数の反射光学要素を含み得る。一実施形態において、前記集光サブシステムは、散乱光集光器を含む（例えば、図１ａに示すレンズ集光器）。前記散乱光集光器の開口数（ＮＡ）は、０．９よりも高い。例えば、前記散乱光集光器のＮＡは、約０．９０〜０．９７であり得る。このようにして、前記散乱光集光器は、超高ＮＡ集光器であり得る。よって、前記システムは、比較的単純かつ低コストの高ＮＡ集光器を含み得る。加えて、前記照明サブシステムがウェーハ上の複数のスポットを同時照射するように構成された場合、前記レンズ集光器は、照明の複数のスポットが検出器または検出器アレイ上に画像生成されたときに明確に分離さされるように、良好な画像生成性能を有するように構成され得る。
【００４２】
別の実施形態において、前記集光サブシステムは、１つの散乱光集光器のみを含む（例えば、図１ａに示すレンズ集光器のみを含む）。このようにして、前記集光サブシステムは、前記ウェーハから散乱した光を集光するように構成された単一の散乱光集光器を含み得る。例えば、本明細書中にさらに記載するように、いくつかの検査システムは、ウェーハから散乱した光を検査システムの集光空間中にセグメント化するように設計される。前記セグメント化は、複数の別個のレンズ集光器を用いることにより、行われる。前記複数の別個のレンズ集光器は、前記レンズ集光器それぞれが前記集光空間の異なる部分中に集光するように、配置される。これらのシステムとは対照的に、本明細書中にさらに記載するように、前記光は、単一の散乱光レンズ集光器によって集光され得、その後前記集光された光をセグメント化することができる。セグメント化は、本明細書中に記載のように有利である。
【００４３】
別の実施形態において、前記集光サブシステムは、前記集光サブシステムの実質的に散乱半球全体にわたって散乱光を集光するように構成された散乱光集光器を１つのみ含む。このようにして、前記集光サブシステムは、前記ウェーハから散乱した光を実質的に大型ＮＡ上において集光するように構成された単一の散乱光集光器を含み得る。このようにして、集光サブシステムの集光空間全体の比較的小型部分のみにおいて散乱した光をそれぞれが集光する複数の集光器を含む従来用いられるシステムと対照的に、本明細書中に記載の実施形態は、単一の散乱光集光器を含み得る。前記単一の散乱光集光器は、前記集光ＮＡの実質的に大型部分（例えば、全体）にわたって光を集光した後、前記単一の散乱光集光器によって集光された散乱光を本明細書中にさらに記載するように分割することが可能となる。
【００４４】
さらなる実施形態において、前記システムは、前記ウェーハから散乱した光を集光するように構成された集光サブシステムを１つだけ含む。例えば、前記システムは、ウェーハから反射した光を集光するように構成された（本明細書中に記載のように構成され得る）別の集光サブシステムを含み得るが、前記システムは好適には、散乱光集光サブシステムを１つだけ含むとよい。このようにして、前記システムは、従来用いられるシステムとも異なる。従来用いられるシステムは、複数の散乱光集光サブシステムを含むものとみなされ得、前記複数の散乱光集光サブシステムはそれぞれ、システムの集光空間全体のうち一部のみ内に散乱した光を集光する。換言すれば、本明細書中にさらに記載するように、前記システムは、単一の散乱光集光サブシステムを含む。前記単一の散乱光集光サブシステ自身は、単一の散乱光集光器のみを含む。しかし、前記単一の散乱光集光器自身は、（図１ａに示すような）１つよりも多くの光学要素を含み得る。前記１つよりも多くの光学要素は、（直行に）組み合わされることより、前記単一の集光器を構成する。
【００４５】
前記システムはまた、前記集光サブシステムの集光ＮＡの異なるセグメント中に集光された散乱光を分離するように構成された光学要素を含む。このようにして、前記光学要素は、前記集光ＮＡを分割して複数のセグメントとするように構成されたＮＡセグメント化サブシステムとして機能し得る。一実施形態において、前記システムは、前記集光された光の経路内に配置された視野絞りを含む。例えば、図１ａに示すように、前記システムは、視野絞り１２２を含み得る。前記視野絞りは、前記照明サブシステムが前記ウェーハを照射する際に用いられる１つ以上の光線の１つ以上の経路内のウェーハ表面近隣の空気分子から散乱された光を拒絶するように、構成される。例えば、前記視野絞りは、開口部（単数または複数）を持ち得る。前記開口部（単数または複数）は、前記集光器レンズによって投射されたスポットサイズ（単数または複数）よりも若干大きい。そのため、前記視野絞りは、ウェーハ上の照明スポット（単数または複数）近隣の光線（単数または複数）（例えば、レーザービーム（単数または複数））の経路中の周囲空気分子からの不要な迷光および散乱光を有効に遮断し得る。多スポット照明において、前記視野絞りは、複数の開口部を含み得る。前記複数の開口部は、アレイ内のスポット線に対して平行な複数のスポット照明またはスリットに整合する。
【００４６】
前記集光サブシステムは、集光された散乱光を視野絞り１２２を通じて集束させて光学素子１２４をリレーするように構成される。光学素子１２４は、本明細書中にさらに記載するように構成され得る。前記集光された散乱光は、リレー光学素子１２４から光学要素１２６へと伝送され得る。前記光学要素は、前記集光サブシステムの集光ＮＡの異なるセグメント中に集光された散乱光を分離するように構成される。例えば、本明細書中にさらに記載する断面図に示すように、前記光学要素は、前記集光された散乱光を伝送する集光された散乱光および他の部分（単数または複数）を反射する部分（単数または複数）を含み得る。図１ａの場合、例えば、光学要素１２６は、前記集光ＮＡの別のセグメント中に集光された他の散乱光（図示せず）からの集光サブシステムの集光ＮＡの１つのセグメント中に集光された散乱光１２８を分離するように構成される。前記分離は、別のセグメント中のその他の散乱光を反射しつつ、１つのセグメント中の散乱光１２８を伝送することにより、行われる。しかし、前記光学要素は、前記異なるセグメント中の散乱光を分離し得る。前記分離は、反射、遮断、屈折、回折、吸収または他の任意の適切な光学技術を用いて、行われる。
【００４７】
前記光学要素は、多様な光学要素を含み得る（例えば、アパチャ、マスク、アパチャ鏡、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）要素、またはミクロ鏡アレイ）。このような１つの例において、適切なアパチャは、折り畳み鏡のうち一部が光を透過しかつ前記折り畳み鏡のうち別の部分が光を反射するように前記折り畳み鏡のうち一部を切除することにより、形成され得る。別のこのような例において、透明基板上の金属膜（単数または複数）および／または誘電体膜（単数または複数）のマスキングコーティングを形成することにより、アパチャ鏡を製造することができる。他のビーム分割光学要素（例えば、光を異なる方向に反射するための多様なファセット方向付けを用いたプリズム）を用いることにより、集光ＮＡのセグメント化を実現することも可能である。他にも、集光ＮＡをセグメント化する手段が可能である（例えば、デジタルミクロ鏡デバイス（例えば、デジタル光プロジェクタにおいて一般的に用いられるようなもの））。
【００４８】
前記光学要素は好適には、前記集光サブシステムのフーリエ面または前記フーリエ面の共役に配置される。例えば、前記集光サブシステムは、アクセス可能なフーリエ面１３０を持ち得る。このようにして、対物レンズアセンブリの内側にフーリエ面が配置されているため物理的にアクセス不可能であるような最も従来の対物レンズ設計と対照的に、本明細書中に記載の集光サブシステムは、光学要素（例えば、アパチャまたはマスク）を物理的に配置することが可能な位置に設けられたフーリエ面を有するように設計される。図１ａに示す光学要素１２６の位置は、前記集光サブシステムのフーリエ面の共役位置である。しかし、前記光学要素は、図１ａに示すフーリエ面１３０に配置してもよい。加えて、「フーリエ面において」または「前記フーリエ面の共役において」とは、本明細書中、前記フーリエ面そのものにおいて設けられているだけではなく、前記フーリエ面の共役そのものにおいて設けられている様子も示す。また、これらの用語は、「フーリエ面またはその近隣において」および「前記フーリエ面の共役またはその近隣において」という意味もそれぞれ示す。本明細書中に記載のような光学要素は、前記フーリエ面そのものの位置または前記フーリエ面の正確な位置の約５％のエラー以内の位置に（何らかのエラー源が前記システム内にありかつ／または前記システム内の物理的制約に起因して）配置された場合、「フーリエ面またはその近隣において」としてみなされ得る。「前記フーリエ面の共役またはその近隣において」とも、同様に記述され得る。ある程度の性能劣化が受容可能である場合、光学要素１２６は、フーリエ面から距離を空けてかつ視野絞り１２２から実質的距離を空けて配置され得る。このような性能劣化は、レンズ集光器１２０の視野に依存し、レンズ集光器１２０は、シングルスポット照明において最低限であり得る。
【００４９】
前記光学要素（および本明細書中に記載の他の光学要素）を用いて、異なるセグメント中の散乱光をシステムの異なる経路へと方向付けることが可能なように集光ＮＡを分割して、異なるセグメントとする。例えば、上述したように、前記光学要素は、光を反射する一部分と、光を透過させる別の部分とを持ち得る。そのため、前記光学要素は、前記集光ＮＡを分割して２つのセグメントとすることができる。前記２つのセグメントのうち１つのセグメントは、反射によって一経路内へと方向付けられ、前記２つのセグメントのうち別のセグメントは、透過によって別の経路内へと方向付けられる。このようにして、前記最適化は、現在行われているような半球表面上に対して、フーリエ面（またはフーリエ面の共役）において行われる。
【００５０】
一実施形態において、ベクトルフーリエ変換を用いて、散乱光をフーリエ面上にマッピングする。ベクトルフーリエ変換においては、ベクトル電界のｘ成分、ｙ成分およびｚ成分の別個のフーリエ変換を計算することと、これらの成分を像面において再度組み合わせることと、強度の合計をとることとを含む。このようにして、ベクトルフーリエ変換により、表面散乱をフーリエ面上にマッピングすることが可能となる。よって、ベクトルフーリエ変換を用いることにより、表面散乱の偏光をフーリエ面上において実質的に平行にアライメントさせることができる。そのため、いくつかの実施形態において、ウェーハからの表面散乱に起因する集光の偏光は、フーリエ面の実質的部分および／またはフーリエ面の共役上において実質的に平行になる。換言すれば、上述したフーリエ変換の結果、表面散乱の偏光がほぼ平行にアライメントされる。よって、従来用いられるシステムの半球偏光の変化とは対照的に、表面散乱の偏光をフーリエ面の実質的部分に対して実質的に平行にアライメントすることができる。
【００５１】
このようにして、従来用いられるシステムにおいてセグメント化が行われる半球中の偏光変更が行われるのとは対照的に、ウェーハ表面からの散乱光の偏光を、本明細書中に記載のシステムにおいてセグメント化が行われる面に対して実質的にアライメントすることができる。例えば、図３は、フーリエ面上に投射された場合（特に、半球表面上に投射された場合）の表面散乱の偏光間の差を示す。図３中の双方のプロット中の小線は、散乱半球上およびフーリエ面上の異なる位置における表面散乱の偏光である。図３の上部に示すプロットは、半球中の偏光を球座標、極角およびアジマス角の関数として示す。そのため、半球は紙面に対して折り畳まれていないが、図３の上部のプロットは、前記半球上の偏光を示す。図３の下部に示すプロットは、フーリエ面内の表面散乱の偏光をｘ方向におけるＮＡ（すなわち、ＮＡｘ）およびｙ方向におけるＮＡ（すなわち、Ｎａｙ）の関数として示す。図３に示すように、前記フーリエ面において、前記偏光は比較的大領域上において類似の方向において良好にアライメントされ、これにより、表面散乱のより効率的な抑制が可能となる。
【００５２】
これと同時に、集光ＮＡの実質的に大領域上において表面散乱を効率的に抑制できるため、特に、粒子または他の欠陥の最適化のために従来用いられていた集光ＮＡの比較的小さなセグメントと比較して、ウェーハ上の欠陥（例えば、粒子）からの散乱光を実質的に大領域上において集光および検出することができる。より詳細には、従来用いられるシステムにおいて、集光ＮＡの比較的小セグメントのみの上において表面散乱を抑制することが可能であるため、表面散乱を抑制することが可能な比較的小領域により、検出に利用可能であった欠陥からの散乱光が限定された。これとは対照的に、本明細書中に記載の実施形態において、集光ＮＡ内の実質的大領域上において表面散乱を抑制することができ、これにより、ウェーハ上の欠陥（例えば、粒子）からの散乱の効率的集光が可能になる。よって、前記実質的大領域内の欠陥散乱を検出することができ、これにより、信号対ノイズ比を増加（例えば、最大化）させることが可能となる。
【００５３】
前記システムは、偏光に基づいて前記異なるセグメントのうち１つの中の散乱光を分離して前記散乱光の異なる部分とするように構成された偏光要素を含む。例えば、図１ａに示すように、前記システムは、光学要素１２６によって透過された１つのセグメント中の散乱光を分離して部分１３４および１３６とするように構成された偏光要素１３２を含み得る。詳細には、前記偏光要素は、光学要素１２６によって透過された集光ＮＡのセグメント中に集光された散乱光部分の２つの独立偏光を分離するように、構成される。
一実施形態において、前記偏光要素は、照明サブシステムの入射面に対して鏡対称性を有する。例えば、照明偏光が入射面（例えば、ｐ偏光）に対して平行であるかまたは入射面（例えば、ｓ偏光）に対して垂直である場合、前記散乱光の偏光は、前記入射面に対して対称性を有する。そのため、任意の種類の（単数または複数の）欠陥に対する感度を最適化するために集光経路において用いられる直線偏光子は好適には、入射面に対して鏡対称性を有する。
【００５４】
別の実施形態において、前記偏光要素は、直線偏光子である。例えば、市販の直線偏光子も利用可能である。詳細には、このような偏光要素が入射面に対して平行または垂直に方向付けられた場合、偏光は通常は前記入射面に対して対称であるため、鏡対称偏光要素の特殊な場合としてみなされ得る。同様に、一実施形態において、前記偏光要素は、偏光線スプリッターである。前記偏光線スプリッターは、当該分野において公知の任意の適切な偏光線スプリッターを含み得る。加えて、前記偏光要素は、鏡対称偏光方向付けを用いた偏光線スプリッターであり得る。よって、直線偏光子または偏光要素として用いられる偏光線スプリッターは、散乱光の（異なる偏光、直交偏光および相互に排他的に偏光を有する）２つの異なる部分への偏光に基づいて、１つのセグメント中の光を分離するように構成される。
【００５５】
集光された散乱光を分離して集光ＮＡの異なるセグメントとすることと、鏡対称偏光要素との組み合わせに起因する検査システムの性能向上を理論的シミュレーションにより決定し、その結果を図４に示す。図４のプロット中に示すグレースケールは、散乱光の強度を示す（グレースケールが薄いほど、散乱が強くなり、逆にグレースケールが濃くなると、散乱強度は低下する）。図４のプロット中に示す線は、散乱光の偏光を示す。加えて、図４中のプロットにおいて、照明は左側から発生して右側へと移動し、用いられる照明はｐ偏光である。
【００５６】
一実施形態において、散乱光を分割して異なる部分とするように偏光要素を構成することは、ウェーハ上の欠陥の一部のみについて、検出器によって検出された信号対ノイズ比を最大化するように行われる。例えば、プロット４１０は、本明細書中に記載の集光サブシステムの集光ＮＡ上における粒子散乱を偏光要素を全く用いことなくシミュレート測定した結果を示す。このプロットに示すように、前記粒子からの散乱強度は、より高いＮＡにおいて高くなり、前記粒子からの散乱した偏光は、実質的に集光ＮＡ上において変化する。プロット４１２は、本明細書中に記載の集光サブシステムの集光ＮＡ上の表面散乱（対数目盛における強度）を偏光要素を全く用いことなくシミュレート測定した結果を示す。表面によって散乱した光の強度は、表面粗さの空間周波数分布に依存し、表面散乱の偏光は、集光ＮＡの実質的大部分上において実質的にアライメントされる。照明に用いられる偏光がＰ、Ｓまたは他の対称偏光である場合、粒子からの散乱光の偏光および表面からの散乱光の偏光はどちらとも、入射面に対して鏡対称である（前記入射面は、プロット４１４および４１６に示すフルＮＡの中央を通じた水平線である）。
【００５７】
プロット４１４は、入射面に対する鏡対称偏光を有しかつ白色線によって示される偏光を有する光をプロット４１４上において透過させる直線偏光子を用いた場合における、本明細書中に記載の集光サブシステムの集光ＮＡ上における粒子散乱のシミュレート測定を示す。プロット４１６は、白色線によって示される鏡対称偏光を有する光をプロット４１６上に透過させる直線偏光子を用いた場合における、本明細書中に記載の集光サブシステムの集光ＮＡ上における粒子散乱のシミュレート測定を示す。プロット４１４および４１６の比較によって分かるように、粒子散乱のうち大部分が偏光子によって透過される集光ＮＡ領域において、表面散乱のうちほとんどは偏光子によって遮断される。そのため、これらの領域のみ内の光を検出することにより、粒子の信号対ノイズ比を増加させることができる。このようにして、一実施形態において、前記偏光要素は、前記照明サブシステムの入射面に対して鏡対称性を有し、前記異なるセグメントのうち１つは、集光ＮＡの１つ以上の個々のセグメントを含む。前記集光ＮＡの１つ以上の個々のセグメントにおいて、ウェーハ上の粒子からの散乱光の強度が集光ＮＡ全体において最高となりかつおよび前記ウェーハからの散乱光の偏光が１つ以上の個々のセグメントそれぞれと実質的にアライメントされかつ入射面に対して鏡対称であり、これにより、前記ウェーハからの散乱光を前記１つ以上の個々のセグメント内において前記粒子からの散乱光から偏光要素によって分離することができる。
【００５８】
例えば、本明細書中に記載のような光学要素を用いて、（白色線によって包囲された領域中の光をシステム構成に応じて選択的に透過するかまたは選択的に反射することにより）白色線によって包囲されるプロット４１８および４２０中に示される領域内の光を選択的に検出することができる。なぜならば、プロット４１８に示すように、これらの領域内において偏光子によって透過される粒子散乱は比較的高強度であり、プロット４２０に示すように、これらの領域内において偏光子によって透過される表面散乱は、実質的に高強度である。そのため、前記白色線によって包囲されるプロット４１８および４２０中に示す領域は、本明細書中に記載される光学要素によって集光ＮＡの他のセグメントから分離可能な集光ＮＡの１つの異なるセグメントを示す。これらのプロットに示すように、前記異なるセグメントのうち１つは、（プロット４１４および４１６中の水平白色線によって示される）照明サブシステムの入射面の周囲において相互に鏡対称である２つの個々のセグメントを含む。この異なるセグメントは、本明細書中に記載のようにさらに構成され得る。前記光学要素は、フーリエ面内に配配置してもよいし、あるいは本明細書中に記載のような集光サブシステムのフーリエ面の共役に配置してもよい。ｐ偏光照明の場合、ヘイズ低減は表面粗さ特性に応じて約５０ｘ〜約１００ｘであり、信号低下はわずか約２ｘである。そのため、本明細書中に記載の実施形態を用いれば、フルＮＡ集光を用いた既存のアーキテクチャと比較して、信号対ノイズ比（およびよって感度）の大幅な向上が可能になる。比較的小さなスポットサイズについて、充分なレーザー出力により、感度はスペックルノイズによって制限される。アパチャ低減に起因するより高いスペックルコントラストを考慮して、図４に示す光学要素および散乱のための偏光要素の組み合わせによって可能となる最大信号対スペックルノイズの全体的向上は、フル未偏光ＮＡと比較して約２０×倍である。
【００５９】
加えて、本明細書中に記載の光学要素および偏光要素の組み合わせにより、現在用いられているセグメント化スキームにおいて光が検出される領域と比較して、より大きな領域上における粒子散乱検出が可能となる。このようなより大きな領域上における集光ＮＡにより、粒子からの散乱光の集光をより効率的に行うことが可能になり、これにより、信号のショットノイズが最小化される。詳細には、前記信号のショットノイズは、前記信号の平方根に比例する。そのため、前記信号のノイズに対する信号比は、前記信号に逆比例する。よって、前記信号のショットノイズにより、粒子捕獲率が制限される。そのため、本明細書中に記載の実施形態によって可能となる比較的大きな集光領域により、バックグラウンドのノイズに対する信号比が向上するだけでなく、信号のノイズに対する信号比も向上する。これとは対照的に、現在利用可能なシステムにおいて用いられる比較的小型の集光ＮＡは、粒子からの散乱の集光効率が比較的低い。詳細には、表面散乱ノイズに対する信号比が比較的高い（実質的に小さい数による分割）場合も、信号ノイズに対する信号比を実質的に低くすることができ、これにより欠陥捕獲率が低下する。比較的小さな集光アパチャ（単数または複数）の利用に起因する比較的小さな信号による別の悪影響として、他のノイズ源（例えば、迷光および検出器暗電流）が支配的となり得、検出感度が制限される点がある。そのため、いくつかの実施形態において、ウェーハ上の粒子検出に合わせてシステムを最適化するように、光学要素および偏光要素を構成する。前記最適化は、検出器によって検出された粒子からの散乱の信号対ノイズ比を最大化させ、前記光学要素および前記偏光要素に起因する前記粒子に対応する信号損失を最小化することにより、行われる。よって、前記システムは、光学要素構成（例えば、形状）を偏光方向付けと共に用いて信号対ノイズ比を最大化しかつ信号損失を最小化することにより、粒子感度に合わせて最適化された１つの経路を含み得る。
【００６０】
図５は、図４に示す理論的シミュレーションを確認する実験データを示す。例えば、図５に示すように、プロット５１０は、ウェーハ上の欠陥に起因する散乱光の信号Ｓと、０．９５の参照符号５１２によって示されるフル集光ＮＡを用いて前記ウェーハについて測定された表面散乱に起因するノイズＮとを示す（すなわち、これらの測定において、光学要素は用いなかった）。用いられる照明はｐ偏光であり、前記ウェーハから散乱した光の経路内に偏光要素は配置しなかった。これとは対照的に、図５に示すプロット５１４は、ウェーハ上の欠陥に起因する散乱光の信号Ｓと、側部開口部５１８を有する光学要素５１６を用いて前記ウェーハについて測定された表面散乱に起因するノイズＮとを示す。用いられた照明はｐ偏光であり、５０度の直線偏光子（すなわち、直線偏光子の通過軸は、５０度において方向付けられる）（側部開口部５１８中に示す斜線によって示される）が前記集光経路中に配置される。図５に示すように、前記光学要素および直線偏光子組み合わせを用いて検出された信号対ノイズ比は、フル集光ＮＡを用いかつ偏光要素を用いずに検出された信号対ノイズ比よりも大幅に高い。
【００６１】
本明細書中に記載の実施形態において直線偏光子を用いた場合、最大反射／透過効率が容易に利用可能となるため、有利である。例えば、直線偏光子の効率は、セグメント化偏光子として典型的に用いられるワイヤグリッド偏光子の効率（例えば、約６０％）と比較して、効率が９５％を超え得る。別の実施形態において、偏光要素は直線偏光子であり、集光サブシステムの結像ＮＡの大部分を被覆する。例えば、上述したように、フーリエ変換の結果、表面散乱の偏光は、フーリエ面内の集光ＮＡの実質的部分上においてほぼ平行にアライメントされ、その結果、前記結像ＮＡの大部分を網羅する直線偏光子が可能となる。その結果、信号対ノイズ比が大幅に向上し、システム実行も大幅に簡単になる。
【００６２】
一実施形態において、前記偏光要素は、２つの偏光線スプリッターの２つの部分を含む。前記２つの部分は、前記偏光要素が照明サブシステムの入射面に対して鏡対称となるように、相互に接続される。このような偏光要素は、図６ａおよび図６ｂに示すように構成され得る。例えば、前記偏光要素は、規則的偏光線スプリッター（ＰＢＳ）立方体の２つの二分部６１０および６１２を含み得る。換言すれば、前記偏光要素は、２つの規則的偏光子によって構成され得る。前記２つの規則的偏光子は、適切な角度において切断され、相互に縫合される。例えば、前記偏光要素は、２つの別個の片の偏光線スプリッターであり得る。これら２つの別個の片は、２つに切断された後、相互に接着される。このような偏光要素は、単一の基板上に製造されたワイヤグリッド偏光子であってもよい。しかし、前記偏光要素の任意の方向付けが可能である。このようにして、前記偏光要素は、システムの入射面に対して鏡対称性を有する。加えて、前記直線偏光子は、アパチャ全体を被覆し得、入射面に対して鏡対称性を持ち得る。
【００６３】
関連面の定義の都合上、前記偏光成分の角部をＡＢＢ’ＣＤによって表す。面ＡＤＣは、ウェーハの照明の入射面と一致する（かまたは実質的に一致し得る。面ＡＢＣは、ＰＢＳ立方体の半分の偏光線分割表面であり、ＡＢ’Ｃは、前記ＰＢＳ立方体の他方の半分の偏光線分割表面である。面ＡＢＣおよび面ＡＢ’Ｃは、線ＡＣにおいて交差し、相互に平行ではない。入来光線６１４および６１６（記載目的のみのために、図６ａ中、２つの光線として示す）は、偏光要素によって分離されて、透過ビーム６１８および６２０と、反射ビーム６２２および６２４とにそれぞれされる。図６ａに示す両矢印６２６は全て、は、前記矢印と交差する光線の偏光方向付けを示す。前記偏光要素の二分部双方について、反射光線はＳ偏光を有し、透過光線はＰ偏光を有する。しかし、Ｓ偏光およびＰ偏光は、反射面ＡＢＣおよびＡＢ’Ｃの入射面に対してそれぞれ規定される。表面ＡＢＣの入射面は表面ＡＢＤに平行であり、表面ＡＢ’Ｃの入射面は表面ＡＢ’Ｄに平行である。透過光および反射光は、上面図６２８に示すようにウェーハ照明ＡＣＤの入射面に対して鏡対称性を有する。前記上面図において、αは、照明の入射面の透過偏光角度である。偏光角度は、前記ＰＢＳ立方体を対応する角度において切断および組み合わせることにより、本例において４５度であるが、任意の角度にすることができる。
【００６４】
１つの入射ビームを２つのビーム（すなわち、１つの偏光を有する１つの透過ビームおよび直交偏光を有する１つの反射ビーム）に分割する規則的ＰＢＳ立方体と対照的に、図６ａに示す偏光要素は、１つの入射ビームを３つのビームに分割する。そのうち１つの透過ビームは鏡対称偏光を有し、２つの反射ビームは鏡対称偏光を有する。これら２つの反射ビームは、相互に平行ではなく、異なる方向に伝播する。いくつかの実施形態において、前記２つの反射ビームは、別個に集光され得、２つの別個の検出器へと方向付けられ得る。前記２つの別個の検出器によって生成された出力は、個々に用いてもよいし、あるいは、欠陥検出および／または分類の向上のために組み合わせて用いてもよい、しかし、前記２つの反射ビーム単一の検出器上へと方向付けた方が、システム構成をより簡単にしかつ最もコスト効果を高くすることが可能である。例えば、図６ｂに示すように、上記するように構成され得る２つの二分部６１０および６１２を有する入来ビーム６２９を偏光要素によって分離して、反射ビーム６３２および６３４とすることができる。反射光学要素６３０を用いて、反射ビーム６３２を折り畳んで反射ビーム６３４に対して平行にすることができ、これにより、ビーム６３２および６３４をレンズ６３６によって同一検出器６３８上へと集束させることができる。図６ｂに示す折り畳み鏡の代わりに全反射プリズム（図示せず）を用いて、前記反射ビームのうち１つを折り畳むことができる。反射光学要素６３０、レンズ６３６および検出器６３８は、任意の適切なこのような成分を含み得る。図６ｂに示す偏光要素の各部分によって透過された光を別の検出器（図６ｂ中図示せず）によって検出してもよく、前記別の検出器は、本明細書中にさらに記載するように構成され得る。コスト効果のために２つのビームを組み合わせて１つのビームとするための方法が他にも多数ある。別の例（詳細は図示せず）として、図１ａ〜図１ｄ中の光学要素１２６と偏光要素１３２との間に半波長板を導入する例がある。前記半波長板は、図１ｂ〜図１ｄに示す透過部分１５４または透過部分１５２のいずれかにより、光透過経路のみに配置される。前記半波長板の方向付けは、前記２つの透過部分（１５２および１５４）による光透過の偏光が偏光要素１３２に進入する前に同一になるように、アライメントされる。このようにして、必要な検出器が１つのみとなる。あるいは、２つの半波長板（１つは透過部分１５２による光透過上にありかつ他方は透過部分１５４による光透過上にある）を用いることも可能である。各半波長板の方向付けは、前記２つの透過部分（１５２および１５４）による光透過の偏光が同一となった後に偏光要素１３２に進入するように、別個にアライメントされる。
【００６５】
図７に示す多様な偏光は、本明細書中に記載の多様な偏光要素（図７中図示せず）によって分離され得る。前記多様な偏光要素は、本明細書中に記載の光学要素（図７中図示せず）の実施形態と組み合わせて用いられ得る。例えば、図７において、照明方向が集光ＮＡ７１０に対して矢印７１２によって図示されており、照明の入射面は、集光ＮＡ７１０の中央上において矢印７１２に対して平行である。集光ＮＡ７１０全体中に散乱した光を本明細書中に記載の光学要素によって分離して、異なるセグメント７１４および７１６へと散乱された光とすることができる。セグメント７１４および７１６は、相互に相補的である。図７に示す実施形態において、セグメント７１４は、本明細書中に記載のようにさらに構成され得る２つの個々のセグメントを含む。本明細書中に記載の光学要素のうち図７に示す集光ＮＡの異なるセグメントに対応する反射および透過部分を有する１つにより、これらの異なるセグメント全体中に散乱した光を分離することができる。このようにして、前記光学要素は、集光サブシステムの集光ＮＡをセグメント化する（図７中図示せず）。
【００６６】
前記光学要素によって反射および透過された光の経路内に、多様な偏光要素を配置することができる。例えば、実質的に偏光要素全体上において同一偏光を有する光を透過する直線偏光子を、前記光学要素によって集光ＮＡの異なるセグメントのうち１つへと分離された散乱光の経路内に配置することができる。前記直線偏光子は、単一の偏光子であり得、また、偏光要素が含まれる経路に対応する集光ＮＡセグメント全体上において偏光が実質的に完全にアライメントされた場合、本明細書中に記載システムにおいて用いられ得る。
【００６７】
偏光７２２を有する直線偏光子による光透過と、直交偏光７２４を有する偏光要素によって反射された光とを、本明細書中にさらに記載するように集光および検出することができる。透過光および反射光はどちらとも、光学要素によって分離されて異なるセグメントとされた散乱光の損失が実質的に無いように、集光および検出され得る。例えば、偏光要素によって透過された光を１つの検出器（図７中図示せず）へと方向付けることができ、前記偏光要素によって透過された光以外の直交かつ相互に排他的な偏光を有する光を別の検出器（図７中図示せず）へと方向付けることができる。換言すれば、前記光透過ｂｙ第１の偏光を有する偏光要素によって透過された光を第１の検出器へと方向付けることができ、第１の偏光に直交しておりかつ相互に排他的でありかつ第１の偏光と異なる第２の偏光によって反射された光を第２の検出器へと方向付けることができる。このようにして、集光ＮＡの任意のセグメント中へと分離された散乱光をさらに分離して、差異検出器によって検出され得る、直交かつ相互に排他的な異なる偏光を有する異なる部分とすることができる。そのため、前記集光ＮＡの任意のセグメント中の光を偏光要素による偏光に基づいて分離し、システムの異なる経路によって別個に検出することができる。
【００６８】
前記システムは、鏡対称偏光要素（単数または複数）を含み得る。例えば、図６ａおよび図６ｂに示すような偏光要素が集光ＮＡの異なるセグメントのうち１つ中へと分離された散乱光経路中に配置された場合、前記光の透過部分は、入射面に対して鏡対称性を有する偏光方向付け７２６を持ち得、前記光の反射部分は、前記入射面に対して同様に鏡対称性を有する偏光方向付け７３２を持ち得る。詳細には、図７に示すように、前記光の透過部分の偏光７２６は、２つの異なる偏光７２８および７３０を含む。２つの異なる偏光７２８および７３０の方向付けを、前記部分上の両矢印線によって示す。これらの両矢印線は、相互に異なり、相互に直交し、相互に排他的でありかつ相互に鏡対称である。同様にして、前記光の反射部分の偏光７３２は、２つの異なる偏光７３４および７３６を含む。２つの異なる偏光７３４および７３６の方向付けを、前記部分上の両矢印線によって示す。これらの両矢印線は、相互に異なり、相互に直交し、相互に排他的でありかつ相互に鏡対称である。加えて、偏光７２８および７３４は、集光ＮＡの同一セグメントに対応するが、相互に直交し、偏光７３０および７３６は、前記集光ＮＡの同一セグメントに対応するが、相互に直交する。
【００６９】
前記偏光要素によって透過された光は、本明細書中に記載のように集光および検出することができる。前記偏光要素によって透過されなかった光も集光および検出することが可能であるため、集光ＮＡセグメントに分離された光の損失が実質的に無くなる。例えば、前記偏光要素の双方の部分によって透過された光を１つの検出器（図７中図示せず）に方向付けることができ、前記偏光要素の双方の部分によって反射された光を別の検出器（図７中図示せず）へと方向付けることができる。このようにして、光学要素によって集光ＮＡのセグメントに分離された光を偏光要素による偏光に基づいて分離することができ、システムの異なる経路によって別個に検出することができる。
【００７０】
前記システムはまた、検出器を含む。前記検出器は、前記散乱光の異なる部分のうち１つを検出し、前記検出光に応じて出力を生成するように構成される。前記出力を用いて、ウェーハ上の欠陥を検出する。加えて、上記したように、本明細書中に記載の偏光要素によって異なる部分に分離された光を差異検出器または検出経路へと方向付けることができかつ前記差異検出器または検出経路によって検出することができる。例えば、一実施形態において、偏光要素による偏光によって分離された散乱光の異なる部分は、直交しかつ相互に排他的な偏光を有し、前記システムは、散乱光の異なる部分のうち別のものを検出するように構成された別の検出器を含む。このような１つの例において、図１ａに示すように、部分１３４および１３６は、それぞれ反射光学要素１４２および１４４によってそれぞれ検出器１３８および１４０へと方向付けられ得る。前記検出器はそれぞれ、前記散乱光の異なる部分のうち１つを検出し、前記散乱光に応じて出力を生成するように構成される。
【００７１】
検出器１３８は、粒子に対して最大感度を有するように構成され得る。例えば、光学要素１２６によって透過された光は、偏光要素１３２によって透過され、その後反射光学要素によって検出器１３８へと集束される。よって、検出器１３８によって検出された光は、集光経路を通じて直行し、いかなる光学要素によっても反射されない。このようにして、前記システムは好適には、検出器１３８によって検出された光の（偏光子１３２を通過する前の）任意の反射を回避するように構成され、これにより、透過効率の最大化と、折り畳み鏡または他の反射光学要素に起因して発生し得る光位相遅延の排除とが可能になる。
【００７２】
一実施形態において、前記光学要素および前記偏光要素は、ウェーハ上の粒子検出のためのシステムを最適化するように構成される。前記最適化は、検出器によって検出された粒子からの散乱の信号対ノイズ比を最大化し、前記光学要素および前記偏光要素に起因して発生する、前記粒子に対応する信号損失を最小化することにより、行われる。例えば、集光ＮＡの異なるセグメントの形状と、鏡対称偏光を用いた偏光成分の偏光方向付けとの最適化は、新規な最適化コンセプトを示す。詳細には、光学要素によって透過された集光ＮＡのセグメントの形状と、鏡対称偏光要素とを組み合わせることにより、ヘイズが抑制され、信号損失が最小化され、これにより、信号対ノイズが大幅に低減する。加えて、現在用いられているいくつかのウェーハ検査システムのような複数の比較的小さなアパチャの場合と同様に、実質的に大きなアパチャ上において表面散乱が低減される。例えば、現在用いられているウェーハ検査システムにおいては、比較的小さなアパチャ上でしか表面散乱を低減することができない。なぜならば、図３に示すように、偏光が半球上へと投射されると、比較的小さな領域上において、粒子散乱の偏光（必要な信号）が、表面散乱の偏光（不要なノイズ）に対して垂直になる。これとは対照的に、本明細書中に記載のように、比較的より大型の領域上において表面散乱を低減することが可能である。その結果、表面散乱を大幅に低減しつつ、比較的小型の粒子について検出された信号が保持される。
【００７３】
反射光学要素１４２および１４４は、任意の適切な光学要素を含み得る。なぜならば、偏光子１３２を光が通過した後の位相遅延は、信号対ノイズ比に対して実質的影響を持たないからである。検出器１３８および１４０は、以下を含み得る：任意の適切な検出器（例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ））、時間遅延積分（ＴＤＩ）検出器、マルチアノード光電子増倍管（ＰＭＴ）、ＰＭＴ、ＰＭＴアレイ、または他の任意の当該分野において公知の適切な検出器。前記検出器によって生成された出力は、任意の適切な出力を含み得る（例えば、信号、データまたは画像データ）。
【００７４】
前記出力を用いて、ウェーハ上の欠陥を検出する。例えば、前記検出器によって生成された出力は、コンピュータサブシステムへと提供され得る。このような１つの例において、前記システムは、コンピュータサブシステム１４６を含み得る。コンピュータサブシステム１４６は、（例えば、コンピュータサブシステムと、当該分野において公知の任意の適切な透過媒体を含む図１ａ中の検出器との間の１つ以上の透過媒体（破線で示す）を介して）検出器１３８および１４０へと接続される。検出器から生成された出力をコンピュータサブシステム１４６が受信することが可能なように、コンピュータサブシステム１４６を前記検出器へと接続することができる。前記コンピュータサブシステムは、前記検出器から生成された出力を用いて、ウェーハ上の欠陥を検出するように、構成され得る。前記コンピュータサブシステムは、前記出力と、当該分野において公知の任意の適切なアルゴリズムおよび／または方法とを用いて、ウェーハ上の欠陥を検出するように構成され得る。例えば、前記コンピュータサブシステムは、前記出力と、閾値とを比較するように構成され得る。前記出力が前記閾値を超えている場合、前記コンピュータサブシステムは、欠陥が存在していると決定し、これにより前記ウェーハ上の欠陥を検出する。これとは対照的に、前記出力が前記閾値を下回る場合、前記コンピュータサブシステムは、欠陥が無いと決定し、これにより前記ウェーハ上の欠陥を検出しない。前記コンピュータサブシステムは、他の欠陥関連機能を行うように構成してもよい（例えば、欠陥分類）。
【００７５】
前記コンピュータサブシステムは、多様な形態をとり得る（例えば、パーソナルコンピュータシステム、画像コンピュータ、メインフレームコンピュータシステム、ワークステーション、ネットワーク機器、インターネット機器または他のデバイス）。一般的に、「コンピュータサブシステム」という用語は、１つ以上のプロセッサを有する任意のデバイスを包含するように広範に定義され得る。前記１つ以上のプロセッサは、メモリ媒体からの命令を実行する。前記コンピュータサブシステムはまた、当該分野において公知の任意の適切なプロセッサ（例えば、並行プロセッサ）を含み得る。加えて、前記コンピュータサブシステムは、高速処理およびソフトウェアを含むコンピュータプラットフォームをスタンドアロンツールまたはネットワークツールとして含み得る。
【００７６】
前記集光サブシステムの集光ＮＡを、光学要素によってセグメント化して複数の経路とすることができる。一実施形態において、前記集光ＮＡの異なるセグメントは、相互に排他的であるである。例えば、図１ｂに示すように、光学要素１２６は、前記集光ＮＡの異なるセグメント中に集光された散乱光を分離して、セグメント１４８およびセグメント１５０とすることができる。セグメント１４８は前記光学要素によって透過され得、セグメント１５０は前記光学要素によって反射され得る。このようにして、前記光学要素は、前記集光ＮＡの１つのセグメント（例えば、セグメント１４８）に対応する透過部分（単数または複数）と、前記集光ＮＡの別の異なるセグメント（例えば、セグメント１５０）に対応する反射部（単数または複数）とを含み得る。例えば、図１ｂの断面図に示すように、前記光学要素は、前記集光ＮＡの１つのセグメントに対応する透過部分１５２および１５４と、前記集光ＮＡの別の異なるかつ相互に排他的なセグメントに対応する反射部１５６とを含み得る。反射部１５６は、前記集光ＮＡのセグメント中の光のうち部分１５６に対応するもの全てを反射し得る（すなわち、部分１５６は、散乱光に対して０％の透過性を持ち得る）。部分１５２および１５４は、前記集光ＮＡのセグメント中の光のうち部分１５２および１５４に対応するもの全てを実質的に透過し得る（すなわち、部分１５２および１５４は、散乱光に対して１００％の透過性を持ち得る）。このようにして、集光ＮＡ全体を分離して、２つの相互に排他的な部分とすることができる。
【００７７】
上述したように、前記光学要素の異なる部分は、前記集光ＮＡの異なるセグメントに対応する。これらのセグメント中において、散乱光が前記光学要素によって分離される。加えて、図１ｂに示すように、部分１５２および１５４は、照明サブシステムの入射面において相互に鏡対称である。さらに、上述したように、部分１５２および１５４は、前記集光ＮＡの異なるセグメントのうち１つに対応し得る。このようにして、前記異なるセグメントのうち１つは、（部分１５２および１５４に対応する）２つの個々のセグメントを含み得る。これら２つの個々のセグメントは、照明サブシステムの入射面において相互に鏡対称である。加えて、図１ｂに示すように、部分１５２および１５４はそれぞれ、前記入射面から間隔を空けて配置される。さらに、前記部分はそれぞれ、第１の側部、第２の側部および第３の側部によって規定され得る。これらの側部について、部分１５２を参照して説明する。詳細には、部分１５２は、第１の側部１５２ａ、第２の側部１５２ｂおよび第３の側部１５２ｃを含む。第１の側部１５２ａは直線状であり、前記入射面に対して角度を以て配置される。第２の側部１５２ｂは、直線状であり、前記入射面に対して実質的に平行であり、かつ、第１の側部よりも短い。加えて、第３の側部１５２ｃは曲線状である。図１ｂに示すように、部分１５４もこれらの３つの側部によって規定される。上述したように、部分１５２および１５４は、前記集光ＮＡの異なるセグメントのうち１つに対応するため、一実施形態において、前記異なるセグメントのうち１つは、２つの個々のセグメントを含む。前記２つの個々のセグメントは、前記照明サブシステムの入射面において相互に鏡対称であり、前記入射面から間隔を空けて配置され、前記２つの個々のセグメントはそれぞれ、第１の側部、第２の側部および第３の側部によって規定された形状を有し、前記第１の側部は、直線状であり、前記入射面に対して角度を以て配置され、前記第２の側部は、直線状であり、前記入射面に対して実質的に平行であり、第１の側部よりも実質的に短く、第３の側部は曲線状である。
【００７８】
図１ｂおよび図４を比較すれば分かるように、光学要素１２６の特性（例えば、形状、相対的寸法）は、プロット４１８および４２０中に示す白色線によって包囲された領域に類似する（ただし、プロット４１８および４２０中に示す領域と比較して、垂直軸上に光学要素１２６がフリップされる点を除く）。前記光学要素と前記領域との間の差の理由として、前記領域が集光サブシステムのフーリエ面中にあるかのように前記領域が図４中に示され、光学要素１２６の構成が前記フーリエ面の共役中に配置されているかのように図１ｂ中に示されている点がある（なぜならば、前記フーリエ面および前記リレーフーリエ面は実質的に同一であるが、光軸上において逆転しているからである）。そのため、図１ｂ中に示す光学要素１２６は領域４１８および４２０と比較してフリップされているが、実際には、光学要素１２６を用いて、前記集光ＮＡの他の領域中に散乱した光から、前記集光ＮＡの領域４１８および４２０中の散乱光を分離することが可能である。そのため、光学要素１２６を上述したような最適粒子検出感度のために用いることが可能となる。
【００７９】
図１ｂに示す光学要素は、前記集光ＮＡの異なるセグメントのうち１つの中で散乱した光が前記光学要素によって反射されるように構成されているため、前記光学要素は、前記散乱光中に一定の位相変化を発生させることができる。例えば、図８ａに示す線８１０は、アルミニウム鏡からのｐ偏光の反射率を入射角度の関数として示し、線８１２は、アルミニウム鏡からのｓ偏光の反射率を入射角度の関数として示す。前記アルミニウム鏡に起因して、前記光の位相が変化する。この変化を、入射角度の関数としての位相差のプロット８１４として示す。そのため、図８ａに示すように、前記鏡に起因して、偏光の２つの成分間の位相および振幅が変化し、その結果、表面散乱の通常は実質的にアライメントされた偏光に変化が生じ、その結果、偏光子を用いて表面散乱を拒否することが困難になる。
【００８０】
（例えば、図１ａに示すような構成において）光学要素によって反射または他の場合に透過された光を検出すべきではない場合または前記透過光を位相遅延による影響を受けない欠陥の検出に用いないべきである場合、このような位相変化を無視することができる。しかし、前記光学要素による光反射を検出し欠陥検出に用いるべきである場合、前記光学要素に起因する位相変化を修正することが有利であり得る。例えば、一実施形態において、薄膜コーティングを前記光学要素の１つ以上の反射部上に形成し、前記システムの少なくとも１つの他の反射光学要素による反射時において１つ以上の反射部に起因するｐ偏光およびｓ偏光の位相遅延を無効化するように、前記薄膜コーティングを構成する。詳細には、適切に設計された薄膜コーティングにより、反射光学要素によって反射されたＰ偏光とＳ偏光との間の位相を変化させることができる。例えば、図８ｂは、厚さ約５５ｎｍのＭｇＦ２でコートされたアルミニウム鏡の反射率および位相遅延を示す。Ｐ偏光とＳ偏光との間の位相シフトは、実質的に広範囲の入射角度上において約１８０度である。同一のまたは別の反射光学要素による第２の反射を導入することにより、この１８０度の位相シフトを無効化することができ、その結果、位相変化合計は３６０度となり、ゼロ度に等しくなる。換言すれば、偶数回の反射の正味の位相シフトは、ほぼゼロ度となる。例えば、図１ｂに示すように、前記システムは、反射光学要素１５８を含み得る。反射光学要素１５８は、上記した同一コーティングでコーティングされ得る。反射光学要素１５８により、前記光学要素によって反射された散乱光の別の反射が行われ、これにより、前記光が偶数回反射される。そのため、反射光学要素１５８は、光学要素１２６に起因する位相変化を補償することができ、これにより、前記散乱光中の位相変化を実質的にゼロにすることができる。よって、反射光学要素１５８により、二重反射構成のための第２の反射が得られる。このような二重反射構成のためにより、本明細書中に記載のような他の検出器（単数または複数）へと方向付けられ得る、前記集光ＮＡの反射セグメント中の散乱光の偏光が保持される。このようにして、反射光学要素１５８は、位相補償鏡として機能することができる。
【００８１】
一実施形態において、前記システムは、さらなる光学要素と、さらなる偏光要素と、さらなる検出器とを含む。前記さらなる光学要素は、前記集光ＮＡの異なるセグメントのうち別のものに集光された散乱光の経路内に配置される。例えば、前記システムは、さらなる光学要素１６０を含み得る。さらなる光学要素１６０は、（前記散乱光が反射光学要素１５８によって反射された後に）光学要素１２６によって反射される、前記集光ＮＡのセグメント中に集光された散乱光の経路内に配置される。前記さらなる光学要素は、前記異なるセグメント中の他方の中の散乱光を分離して、前記集光ＮＡのさらなる異なるセグメントとするように構成される。例えば、断面図１６２に示すように、前記さらなる光学要素は、部分１６４と、部分１６６とを含み得る。部分１６４は、集光ＮＡの１つのセグメント中の集光された散乱光を反射する。部分１６６は、前記集光ＮＡの別のセグメント中の集光された散乱光を透過する。光学要素１２６と同様に、さらなる光学要素１６０の異なる部分は、０％透過性または１００％透過性であり得る。よって、前記集光ＮＡの異なるセグメント中において、前記さらなる光学要素によって散乱光が分離される。これらの異なるセグメントは、異なりかつ相互に排他的であり得る。加えて、前記集光ＮＡの異なるセグメントにおいて、前記２つの光学要素によって散乱光が分離される。これらの異なるセグメントは、異なりかつ相互に排他的であり得る。例えば、光学要素１２６によって透過される前記集光ＮＡのセグメント中の散乱光も、さらなる光学要素１６０によって透過または反射され得ない。なぜならば、前記集光ＮＡの当該透過セグメント中の光は、前記光学要素から前記さらなる光学要素へと反射されないからである。
【００８２】
このようにして、前記さらなる光学要素を用いて、前記集光ＮＡを複数の経路にセグメント化する。例えば、前記さらなる光学要素は、光を反射する少なくとも１つの部分と、光を透過する少なくとも１つの他の部分とを含み得る。そのため、前記さらなる光学要素は、前記集光ＮＡを２つのセグメントにセグメント化することができ、そのうち１つのセグメントは、反射によって一経路内へと方向付けられ、そのうち別のセグメントは、透過によって別の経路内へと方向付けられる。
【００８３】
前記さらなる光学要素は、上述したように構成および製造することができる。前記さらなる光学要素は、集光サブシステムのフーリエ面またはその近隣に配置してもよいし、あるいは、前記フーリエ面の共役またはその近隣に配置してもよい。例えば、１つの光学要素を前記フーリエ面に配置し、他方の光学要素を前記フーリエ面の共役に配置することができる。別の例において、１つの光学要素は前記フーリエ面の共役に配置することができ、別の光学要素を前記フーリエ面の共役の近隣に配置することができる。このようにして、前記さらなる光学要素によって行われる最適化を現在行われているように、半球表面上に対するフーリエ面または前記フーリエ面の共役上においても行うことが可能になる。前記さらなる光学要素は、本明細書中に記載のようにさらに構成され得る。
【００８４】
加えて、前記集光サブシステムの共役フーリエ面を、前記集光サブシステムのフーリエ面に対して集光軸周囲において１８０度だけ回転させる点に留意されたい。そのため、前記光学要素を前記光軸周囲において１８０度だけ回転させることで、前記光学要素が前記フーリエ面またはその近隣あるいは前記フーリエ面の共役またはその近隣に配置されているか否かに応じて、前記光学要素の反射部分および透過部分を集光ＮＡのセグメントとアライメントさせる。
【００８５】
さらなる光学要素１６０によって透過された１つのさらなるセグメント中の散乱光１６８は、さらなる偏光要素１７０へと方向付けられる．前記さらなる偏光要素は、偏光に基づいて前記さらなる異なるセグメントのうち１つの中の散乱光を分離して、前記散乱光のさらなる異なる部分とするように構成される。例えば、前記さらなる偏光要素は、集光の偏光を分割して、２つの直交偏光にすることができる。さらなる偏光要素１７０を、偏光要素１３２に対して本明細書中に記載のように構成することができる。例えば、さらなる偏光要素１７０は、前記照明サブシステムの入射面に対して鏡対称性を持ち得る。さらなる偏光要素１７０は、前記さらなる異なるセグメントのうち１つの中の散乱光を分離して、さらなる異なる部分１７２および１７４とするように構成される。
【００８６】
前記さらなる検出器は、前記散乱光の前記さらなる異なる部分のうちの１つを検出し、前記検出光に応じて出力を生成するように、構成される。例えば、さらなる検出器１７６は、前記さらなる偏光要素によって透過された散乱光のさらなる異なる部分を検出するように、構成される。詳細には、前記光の部分１７４を検出器１７６の反射光学要素１７８によって集束させることで、検出器１７６が偏光要素１７０によって透過された光部分を検出し、前記光部分に応じて出力を生成できるようにする。検出器１７６は、上述したようにコンピュータサブシステム１４６へと接続することができ、これにより、前記コンピュータサブシステムは、検出器１７６によって生成された出力を用いて、ウェーハ上の欠陥の検出および／または本明細書中に記載の１つ以上の他の機能（例えば、欠陥分類）の実行を行うことができる。さらなる偏光要素１７０、反射光学要素１７８および検出器１７６は、本明細書中に記載のようにさらに構成され得る。
【００８７】
１つのこのような実施形態において、集光ＮＡの異なるセグメント、さらなる異なるセグメントおよび他の任意の異なるセグメントは相互に相補的であり、これにより、システム中に含まれる検出器、さらなる検出器および他の任意の検出器と共に、実質的に集光サブシステムの集光ＮＡ全体上の光を検出する。例えば、前記経路それぞれによって検出された集光ＮＡのセグメント間の隙間を最小化することができる。ＮＡセグメント化間の隙間を実際にゼロにすることにより、最大集光効率が可能となる。
【００８８】
集光ＮＡの相補的セグメントの例を図９に示す。図９において、白色領域（単数または複数）は、各経路によって集光された集光ＮＡのセグメント（単数または複数）を表す。各経路は、本明細書中に記載のように２つの直交偏光にさらに分割しなくてもよいし、あるいはしてもよい。図９中の第１の行は、前記集光ＮＡの第１のセグメントの例を含む。前記第１のセグメントは、検査システムの第１の経路内へと方向付けられ得る。図９中の第２の行は、前記集光ＮＡの第２のセグメントを含む。前記第２のセグメントは、前記検査システムの第２の経路内へと方向付けられ得る。図９の第３の行は、前記集光ＮＡの第３のセグメントを含む。前記第３のセグメントは、前記検査システムの第３の経路内へと方向付けられ得る。
【００８９】
図９中の各列は、相互に相補的な前記集光ＮＡのセグメントを含む。例えば、図９中の第１の行において、経路１へと方向付けられる集光ＮＡの第１のセグメントは、前記集光ＮＡの縁部の環状領域隣接を含む。経路２へと方向付けられる前記集光ＮＡの第２のセグメントは前記集光ＮＡの真ん中領域を含み、経路３へと方向付けられる前記集光ＮＡの第３のセグメントは、環状領域を含む。前記環状領域は、前記集光ＮＡの真ん中部分を包囲し、経路１に対応する環状領域内にある。このようにして、前記異なる経路はそれぞれ、前記集光ＮＡの異なりかつ相互に排他的なセグメント中の光を検出し、前記経路それぞれに対応する集光ＮＡのセグメントと共に、前記集光ＮＡの全体を実質的に網羅する。そのため、図９の第１の行中に示す３つのセグメントは、相互に相補的である。しかし、前記集光ＮＡのセグメントは、相互に相補的でなくてもよい。例えば、前記集光ＮＡのセグメントを、１つの種類の欠陥に合わせてそれぞれ最適化するとよい。そのため、前記最適セグメントは、相補的セグメントではなくなり得る。加えて、前記セグメント間の隙間が可能となる。
【００９０】
別のこのような実施形態において、光のさらなる異なる部分は、直交かつ相互に排他的な偏光を有し、システムは、前記散乱光の前記さらなる異なる部分の別のものを検出するように構成された別のさらなる検出器を含む。例えば、再度図１ｂを参照して、偏光要素１７０は、光学要素１６０によって透過された光の一部も反射し得る。偏光要素によって反射された光は、別の検出器１８０によって方向付けられ得、これにより、前記光のこの部分の検出も可能となる。例えば、偏光要素１７０によって反射された光の部分を反射光学要素１８２によって検出器１８０へと集束させることで、検出器１８０は、偏光要素１７０によって反射された光部分を検出し、前記光部分に応じて出力を生成することができる。検出器１８０は、上述したようにコンピュータサブシステム１４６へと接続され得、これにより、前記コンピュータサブシステムは、検出器１８０によって生成された出力を用いて、ウェーハ上の欠陥の検出および／または本明細書中に記載の１つ以上の他の機能（例えば、欠陥分類）の実行を行うことができる。反射光学要素１８２および検出器１８０は、本明細書中に記載のようにさらに構成され得る。このようにして、異なりかつ直交しかつ相互に排他的な偏光を有する散乱光を偏光要素１７０によって分離し、検出器１７６および１８０によって別個に検出することができる。
【００９１】
このようにして、前記システムは、以下のような４つの独立的集光経路を含み得る：２つの集光ＮＡの相補的セグメント（光学要素によって規定される）および２つの各ＮＡセグメントのための直交偏光（各光学要素へと接続された偏光要素によって規定される）。換言すれば、集光サブシステムの比較的大きな集光ＮＡにより、前記光学要素は、前記集光ＮＡをセグメントした後、前記偏光要素は、前記セグメント化集光ＮＡから集光された光の偏光の２つの独立成分を分割する。明らかに、他の組み合わせも可能である。例えば、３つ以上の集光ＮＡの相補的セグメントも可能である。加えて、集光ＮＡのセグメント化は相補的でなくてもよいが、前記集光ＮＡの異なるセグメント間において隙間が可能となるかまたは構成され得る（例えば、欠陥種類に応じて最高感度が必要な場合、そのようにする）。
【００９２】
いくつかの場合において、前記集光ＮＡの異なるセグメントのうち１つの内部の光は、第１の２つの光学要素双方に対して相補的な別の光学要素へと方向付けられ得る。例えば、図１ｂに示す光学要素１６０が、集光ＮＡのセグメント中に散乱した光を反射するように構成された場合、光学要素１６０によって反射された集光ＮＡセグメント中に集光された散乱光を分離してさらなる異なるセグメント（単数または複数）とし、これらさらなる異なるセグメント（単数または複数）を異なる偏光要素（単数または複数）（例えば、本明細書中に記載の偏光要素のうち任意のもの）へと方向付けるように、第３の光学要素を構成することができる。このような光学要素は、本明細書中に記載のようにさらに構成され得る。
【００９３】
しかし、第３の集光経路は、光学要素を含まなくてもよく、２つの第１の光学要素のうち１つによって集光ＮＡの異なるセグメントのうち１つへと分離された散乱光全てが第３の集光経路によって検出されるように、構成され得る。例えば、図１ｃに示すように、光学要素１２６によって反射されかつ光学要素１５８によって透過された光を、検査システムの１つ以上のさらなる経路へと方向付けることができる。詳細には、図１ｃ中の光学要素１５８によって透過された集光ＮＡのセグメント中に集光された散乱光を反射光学要素１８４へと方向付けることができる。反射光学要素１８４は、本明細書中に記載のように構成可能であり、集光ＮＡ中の前記セグメント中の光を検出器１８６へと集束させるように構成することができる。検出器１８６も、本明細書中に記載のように構成され得る。
【００９４】
図１ｃに示すように、光学要素１２６は、１つの異なるセグメント中に散乱した光を反射するものの、前記１つの異なるセグメントは、欠陥検出のために検出および利用可能であり、検出器１８６によって検出された散乱光は反射光学要素１５８によって透過され、光学要素１２６の反射部（単数または複数）によって導入され得る位相変化については補償されない。集光ＮＡのいくつかのセグメントについては、位相補償は不要であり得る。しかし、光学要素１２６の反射部（単数または複数）に起因する任意の位相変化を補償するために用いられる別の反射光学要素を含むように、図１ｃに示すシステムの構成を変更することも可能である。このような反射光学要素は、本明細書中に記載のように構成され得る。図１ｃに示すシステム構成は、本明細書中に記載のようにさらに構成され得る。
【００９５】
別の実施形態において、第３の集光経路は、偏光要素を含み得る。前記偏光要素は、偏光に基づいて前記光を２つの経路に分割する。例えば、図１ｄに示すように、光学要素１２６によって反射された後に光学要素１５８によって透過された光を、検査システムの１つ以上のさらなる経路へと方向付けることができる。詳細には、光学要素１２６によって反射された後に光学要素１５８によって透過された光を、偏光要素１８８へと方向付けることができる。図１ｄに示すように、偏光要素１８８へと方向付けられた光は、（光学要素１２６によって）１回しか反射されない。そのため、この反射に起因する任意の位相遅延は、第２の反射について補償されない。このようにして、前記偏光要素へと方向付けられた光を、位相遅延による影響を受けない検出または欠陥に用いることができる。しかし、図１ｄに示すシステム構成を本明細書中にさらに記載するように変更して、光学要素１５８と偏光要素１８８との間の散乱光の経路内に配置された反射光学要素（図示せず）を含むようにしてもよい。偏光要素１８８は、光学要素１２６による光反射に起因する散乱光中の任意の位相遅延について補償するように、構成される。このような反射光学要素は、本明細書中に記載のようにさらに構成され得る。そのため、本明細書中に記載のシステム構成において、必要な場合または所望な場合、前記システムの各経路によって検出された光について、前記システム中に含まれる任意および全ての光学要素による反射に起因する位相変化をゼロにすることができる。
【００９６】
偏光要素１８８は、異なるセグメントのうち１つの中の散乱光を偏光に基づいて前記散乱光の異なる部分と分離するように構成され得る。偏光要素１８８は、本明細書中に記載の偏光要素のうち任意のものを含み得る。例えば、偏光要素１８８は、入射面に対して鏡対称性を持ち得る。加えて、偏光要素１８８による光透過を、反射光学要素１９０へと方向付けることができる。反射光学要素１９０は、任意の適切な反射光学要素を含み得る。反射光学要素１９０は、前記光を検出器１９２へと集束させることができる。検出器１９２は、本明細書中に記載のように構成され得る。偏光要素１８８による光反射は、反射光学要素１９４へと方向付けられ得る。反射光学要素１９４は、任意の適切な反射光学要素を含み得、前記光を検出器１９６へと方向付ける。検出器１９６は、本明細書中に記載のように構成され得る。検出器１９２および１９６は、本明細書中に記載のようなコンピュータサブシステム１４６へと接続され得、これにより、検出器によって生成された出力を前記コンピュータサブシステムによって用いて、ウェーハ上の欠陥の検出および／または本明細書中に記載の１つ以上の他の機能（例えば、欠陥分類）の実行を行うことができる。このようにして、検出器１９２および１９６は、集光ＮＡの第３のセグメント中に散乱した光を検出し、前記光を変更に基づいて別個に検出することができる。そのため、検出器１９２および１９６と、その関連付けられた光学素子とにより、検査システムのさらなる経路が形成され得る。これらのさらなる経路は、上記した検査システムのその他の経路全てから独立している。図１ｄに示すシステム構成は、本明細書中に記載のようにさらに構成され得る。
【００９７】
本明細書中に記載のシステムの実施形態は、明視野（ＢＦ）経路も含み得る。例えば、前記システムは、１つ以上の反射および／または反射光学要素（図示せず）を含み得る。前記１つ以上の反射および／または反射光学要素（図示せず）は、ウェーハから鏡面的に反射された図１ａ〜図１ｄに示す光１９８を集光するように、構成される。前記反射および／または反射光学要素（単数または複数）は、当該分野において公知の任意の適切なこのような要素を含み得る。前記システムはまた、１つ以上の検出器（図示せず）も含み得る。前記１つ以上の検出器（図示せず）は、反射および／または反射光学要素（単数または複数）へと接続され、かつ、ウェーハから鏡面的に反射された光を検出するように構成される。前記検出器（単数または複数）は、任意の適切な検出器（単数または複数）を含み得、本明細書中に記載のようなコンピュータサブシステムへと接続され得、これにより、前記コンピュータサブシステムは、前記検出器（単数または複数）によって生成された出力を用いて、前記ウェーハ上の欠陥の検出または１つ以上の他の機能（例えば、ウェーハ高さ調節、欠陥分類など）の実行を行うことができる。例えば、集光サブシステムに対するウェーハの位置決定および検査システムの自動集束のために、このような光を検出および利用することができる。このような１つの例において、前記鏡面的に反射光に応じた出力を本明細書中に記載のコンピュータサブシステムによって用いて、前記システムの１つ以上の光学要素の位置を変更することができる。
【００９８】
一実施形態において、前記集光サブシステムは、反射光学要素を含む。１つのこのような実施形態において、前記システムは、前記反射光学要素と前記偏光要素との間の散乱光の経路内に配置されたさらなる反射光学要素を含み、前記反射光学要素および前記さらなる反射光学要素は、ｐ偏光である散乱光およびｓ偏光である散乱光におけるほぼゼロの位相変化を協働して発生させるように、構成される。例えば、前記集光サブシステム内に含まれる反射光学要素は、楕円鏡、放物面鏡、折り畳み鏡または他の任意の適切な反射光学要素であり得る。このようにして、前記反射光学要素に起因して、本明細書中にさらに記載されるような位相変化が発生する。このような反射光学要素は、本明細書中に記載のようにさらに構成され得る。例えば、前記反射光学要素の上には、薄膜コーティングが形成される（例えば、本明細書中に記載のもの）。前記さらなる反射光学要素は、任意の適切な反射光学要素も含み得る（例えば、折り畳み鏡）。前記さらなる反射光学要素は、本明細書中に記載のようにさらに構成され得（例えば、本明細書中に記載に記載のような薄膜コーティングが施されたもの）、これにより、前記さらなる反射光学要素は、前記集光サブシステムの反射光学要素の光反射に起因する散乱光の任意の位相遅延を補償することができる。そのため、本明細書中に記載のシステム構成において、必要な場合または所望である場合、前記システムの各経路によって検出された光は、前記集光サブシステム内に含まれる任意かつ全ての光学要素による反射に起因するゼロの位相変化を持ち得る。加えて、前記集光サブシステムが奇数の反射光学要素を含み、及び／または前記集光サブシステムが前記集光された散乱光を奇数回だけ反射する場合において、前記さらなる反射光学要素を用いることができる。
【００９９】
しかし、他の場合において、内部の集光サブシステムまたは前記集光サブシステムそのものを、光の反射と、光反射に起因する散乱光中の任意の位相遅延の補償とを行うように構成することができる。例えば、前記集光サブシステムは、偶数個の反射光学要素を含み得る。これらの反射光学要素は、散乱光を偶数回だけ反射するように構成され、前記反射光学要素に起因する散乱光中の全体的位相変化が実質的にゼロになるように、構成される。一実施形態において、前記集光サブシステムは、ウェーハから散乱した光を集光するように構成された反射集光器を含む。前記反射集光器は、散乱光を偶数回だけ反射するように構成され、前記反射集光器の反射要素上には、薄膜コーティングが形成される。前記薄膜コーティングは、前記反射要素に起因するｐ偏光散乱光およびｓ偏光散乱光の位相遅延が前記偶数回の反射時において無効化されるように、構成される。このような実施形態の一例を図１０に示す。例えば、図１０に示すように、前記集光サブシステムは、偶数個（２）の反射光学要素（反射光学要素１０１０および１０１２）を含み得る。反射光学要素１０１０は、前記ウェーハから散乱した光の集光と、前記集光された散乱光の反射光学要素１０１２への反射とを行うように、構成される。反射光学要素１０１２は、前記集光された散乱光を視野絞り１２２を通じて光学素子１２４へとリレーするように、構成される。図１０に示す他の要素も、本明細書中に記載のように構成され得る。反射光学要素１０１０および１０１２は、任意の適切な反射光学要素を含み得る。図１０に示すように、反射光学要素１０１０および１０１２は、前記反射集光器が散乱光を偶数回（２回）だけ反射するように構成されるように、構成される。加えて、反射光学要素１０１０および１０１２上にはそれぞれ、薄膜コーティングが形成され得る（例えば、本明細書中さらに記載されるもの）。加えて、本明細書中に記載のように、前記薄膜コーティングは、反射光学要素１０１０および１０１２に起因するｐ偏光散乱光およびｓ偏光散乱光の位相遅延が偶数回反射時において無効化されるように、構成され得る。このようにして、本明細書中に記載のシステム構成は、偶数回の反射（例えば、二重鏡設計における２つの反射面）を用いた鏡集光器を含み得る。前記鏡集光器はまた、散乱光の偏光を保持する（偶数回（この設計においては２回）の反射によって偏光位相遅延を無効化する反射面上に薄膜コーティングを施すことにより）。図１０に示すシステム構成を本明細書中に記載のようにさらに構成することができる。例えば、簡潔にするために図１０中には１つの経路しか示していないが、前記システム構成は、本明細書中に記載されかつ図１ａ〜図１ｄに図示される複数の経路構成のうち任意のものを含み得る。
【０１００】
別の実施形態において、前記システムは、鏡ベースの集光サブシステムを含み得る。前記鏡ベースの集光サブシステムそのものは、位相シフトを修正しない。例えば、前記集光サブシステムは、前記ウェーハから散乱した光を集光するように構成された反射集光器を含み得る。このような反射集光器は、図１０に示す反射光学要素を含み得る。しかし、本実施形態において、前記反射集光器は、ｐ偏光散乱光とｓ偏光散乱光とに起因する位相シフトを発生させる。例えば、前記反射集光器は散乱光を偶数回（２回）反射するが、どちらの反射光学要素の上にも、本明細書中に記載の薄膜コーティングを形成しなくてよい。そのため前記反射光学要素は、協働して散乱光中に位相シフトを発生させ得る。このようにして、前記システムは、前記反射集光器と前記偏光要素との間の散乱光の光路内に配置された反射光学要素を含み得、ｐ偏光散乱光とｓ偏光散乱光との間の位相シフトを発生させるように構成され得る。前記位相シフトは、前記反射集光器に起因して発生する位相シフトを無効化し、これにより、ｐ偏光散乱光およびｓ偏光散乱光中の位相変化全体がほぼゼロとなる。例えば、図１０に示すシステム構成は、反射光学要素（例えば、図１ｂに示す反射光学要素１５８）を含み得る。この反射光学要素は、反射光学要素１０１０および１０１２と図１０中に示す偏光要素１３２との間の散乱光経路内のどこかに配置される。前記反射光学要素は、本明細書中にさらに記載するように、ｐ偏光散乱光およびｓ偏光散乱光中の位相変化全体がほぼゼロになるように、反射集光器に起因する位相シフトを補償する。
【０１０１】
一実施形態において、前記システムは、コンピュータサブシステムを含む（例えば、図１ａ〜図１ｄに示すコンピュータサブシステム１４６）。このコンピュータサブシステムは、検出器によって生成された出力と、前記システム内の少なくとも１つの他の検出器によって生成された出力とを用いて、ウェーハ上において検出された欠陥を分類するように、構成される。例えば、上記したような集光ＮＡをセグメント化して複数の経路とすることを行うことにより、欠陥分類の向上が可能となる。詳細には、異なる種類の欠陥に起因して、集光ＮＡの異なるセグメント中への光散乱は異なる様態で発生し得る。例えば、第１の種類の欠陥は、集光ＮＡの第１のセグメント中へは光を強く散乱し得、集光ＮＡの第２のセグメント中には光を強く散乱し得ない。一方、第２の種類の欠陥は、集光ＮＡの第２のセグメント中へは光を強く散乱し得、前記集光ＮＡの第１のセグメント中へは光を強く散乱し得ない。前記集光ＮＡのセグメント中へは、異なる種類の欠陥が強くまたは弱く光散乱し得る。このようなセグメントは、任意の適切な様態（例えば、実験的にまたは理論的に（例えば、シミュレーションに基づいて））決定され得る。そのため、システムによって検出される欠陥の種類に基づいて、光学要素による集光ＮＡのセグメント化を設計することができる。加えて、本明細書中に記載のシステムの複数の経路中へ散乱した光の強度またはいくつかの他の特性を集合的に用いて（すなわち、組み合わせて用いて）、複数の種類の欠陥のうちの１つに当該欠陥を分類することができる。
【０１０２】
別の実施形態において、集光ＮＡの異なるセグメント中に集光された散乱光を分離するように光学要素を構成することにより、少なくとも１つの種類の欠陥を検出するように、システムを最適化することが可能となる。また、光学要素をこのように構成することにより、少なくとも１つの他の種類の欠陥の検出を抑制することも可能になる。例えば、上述したようにＮＡを複数の経路にセグメント化することにより、異なる種類の欠陥の取得の向上も可能になる。詳細には、上述したように、異なる種類の欠陥に起因して、集光ＮＡの異なるセグメント中への光散乱が異なる様態で発生し得る。異なる種類の欠陥に起因して光が内部において強くまたは弱く散乱する集光ＮＡのセグメントは、任意の適切な方法によって（例えば、実験的にまたは理論的に（例えば、シミュレーションに基づいて））決定することができる。そのため、前記光学要素は、前記システムによる検出対象となる欠陥の種類に基づいて（例えば、１つの種類の欠陥に起因する大量の散乱光をシステムの検出器へと方向付けかつ別の種類の欠陥に起因する大量の散乱光をシステムの任意の検出器へと方向付けるように）、集光ＮＡをセグメント化するように設計され得る。
【０１０３】
一実施形態において、前記システムは、リレー光学素子を含む。前記リレー光学素子は、ｃ集光サブシステムのフーリエ面からの光を前記フーリエ面の共役へとリレーし、前記フーリエ面の共役のサイズを制御するように、構成される。例えば、リレー光学素子を用いて瞳孔（フーリエ面）サイズを低減することで、光学要素の変更をスライダーまたは回転ホイールによってより容易に実行可能なようにする。このような１つの例において、前記リレー光学素子（例えば、図１ａ〜図１ｄに示すリレー光学素子１２４）を用いて、瞳孔サイズを低減して、直径をおよそ１または２インチだけ低減する。しかし、前記散乱光集光器が大幅に小さい場合、前記リレーされたフーリエ面は実際のフーリエ面よりも大きくなり得る。一般的に、典型的な光学要素サイズに対応しかつ／または集光ＮＡのセグメント間の相対的隙間を最小化するように、前記リレーされたフーリエ面のサイズを最適化することができる。前記リレー光学素子は、任意の適切な反射光学要素を含み得る（例えば、管レンズ、リレーレンズ、平行レンズ、集束レンズ、集光レンズ、またはこれらの組み合わせ）。さらなるリレー光学素子を用いて、前記フーリエ面の１つよりも多くのアクセス可能な共役面を得ることができ、これにより、１つの共役フーリエ面に光学要素を配置することが困難である場合、１つよりも多くの光学要素を異なる共役フーリエ面に配置することが可能になる。
【０１０４】
本明細書中に記載の集光ＮＡのセグメント化は、例えば１組の事前規定された光学要素を回転ホイールまたは直線スライド上に取り付けることにより、構成することができる。このようにして、前記光学要素の変化をソフトウェアおよび／またはコンピュータによって制御することができる。前記ソフトウェアおよび／またはコンピュータは、（例えば、検査対象のウェーハの詳細に応じて）レシピ設定プロセスの一部とすることができる。例えば、別の実施形態において、前記システムは、コンピュータサブシステム（例えば、コンピュータサブシステム１４６）を含む。前記コンピュータサブシステムは、前記システムに含まれる複数の光学要素のうち集光サブシステムのフーリエ面または前記フーリエ面の共役に配置すべきものを選択するように構成され、また、前記システムのうち１つ以上の要素を制御して、前記選択された光学要素を前記フーリエ面または前記フーリエ面の共役の位置へと移動させるように構成される。このようにして、セグメント化を柔軟に行い、前記ＮＡを任意に２つの経路、３つの経路またはそれ以上の経路へ分割することが可能となる。よって、前記本明細書中に記載のシステム実施形態により、柔軟かつ効率的なＮＡセグメント化が可能となる。前記光学要素の変更を行うために前記コンピュータサブシステムによって制御される１つ以上の要素を挙げると、スライダー、回転ホイール、または他の任意の適切な機械デバイスおよび／またはロボットデバイスがある。
【０１０５】
いくつかの実施形態において、前記システムは、ウェーハを同時に回転および平均移動させることにより、前記ウェーハ上の光を走査するように構成される。例えば、前記システムは、検査時における前記ウェーハの配置先となるステージ（図示せず）の位置を制御することにより、ウェーハ上の光を走査するように構成され得る。前記ステージは、当該分野において公知の任意の適切な機械および／またはロボットアセンブリを含み得る。このような実施形態において、前記ウェーハ上において前記照明サブシステムによって照射される前記スポット（単数または複数）は静止状態であり得、前記ウェーハのみが移動され得る。換言すれば、前記照明サブシステムは、ウェーハ上のスポット（単数または複数）を走査して前記ウェーハを照射するように構成されていない場合がある。しかし、他の実施形態において、前記照明サブシステムは、ウェーハ表面上のスポット（単数または複数）を移動させることで前記ウェーハを走査するように構成され得る。例えば、前記照明サブシステムは、任意の適切な光学要素（単数または複数）を含み得る（例えば、音響光学素子（ＡＯＤ）または反射光学要素（例えば、鏡））。このような光学要素を（例えば本明細書中に記載のようなコンピュータサブシステムによって）制御して、ウェーハ上の光を任意の適切な様態（例えば、ディザリングにより）走査することができる。
【０１０６】
本明細書中の図面は、本明細書中に記載のシステム実施形態の構成を主に示すためのものである点に留意されたい。明らかに、本明細書中に記載のシステム構成は、市販の検査システムの設計時において通常行われるのと同様に、検査システムの性能を最適化するように変更することが可能である。加えて、本明細書中に記載のシステムは、既存の検査システムを用いて（例えば、本明細書中に記載の実施形態に基づいて既存の検査システムを変更することにより）実行することが可能である。あるいは、全く新規なシステムを得るために、本明細書中に記載のシステムを「ゼロから」設計することも可能である。
【０１０７】
いくつかの実施形態において、本明細書中に記載のシステムは、「スタンドアロンツール」またはプロセスツールへと物理的に接続されていないツールとして構成され得る。しかし、このようなシステムを有線部および無線部分を含み得る伝送媒体によって前記プロセスツールへと接続してもよい。前記プロセスツールは、当該分野において公知の任意のプロセスツールを含み得る（例えば、リソグラフィツール、エッチツール、蒸着ツール、研磨ツール、メッキツール、洗浄ツール、またはイオン注入ツール）。前記プロセスツールは、「クラスターツール」として構成してもよいし、あるいは、一般的ハンドラーによって接続された複数のプロセスモジュールとして構成してもよい。
【０１０８】
別の実施形態は、ウェーハ処理方法に関連する。前記方法は、前記ウェーハを照射することを含む。前記照射は、本明細書中に記載の照明サブシステムのうち任意のものを用いて、本明細書中に記載のように行われ得る。前記方法はまた、前記ウェーハから散乱した光を集光サブシステムを用いて集光することを含む。前記集光は、本明細書中にさらに記載するように行われ得る。前記集光サブシステムは、前記散乱光の偏光を保持するように構成される。前記集光サブシステムは、本明細書中に記載のようにさらに構成され得る。前記方法は、前記集光サブシステムの集光ＮＡの異なるセグメント中に集光された散乱光を光学要素を用いて分離することをさらに含む。前記分離は、本明細書中にさらに記載するように行われ得る。前記光学要素は、前記集光サブシステムのフーリエ面または前記フーリエ面の共役に配置される。前記光学要素は、本明細書中に記載のようにさらに構成され得る。加えて、前記方法は、偏光に基づいて偏光要素を用いて、前記異なるセグメントのうち１つの中の散乱光を分離して前記散乱光の異なる部分とすることを含む。前記分離は、本明細書中にさらに記載のように行われ得る。前記偏光要素は、本明細書中に記載のように構成され得る。前記方法はまた、前記散乱光の異なる部分のうち１つを検出して、前記検出光に応じて出力することを含む。前記検出は、本明細書中に記載のように行われ得る。前記方法は、前記出力を用いて前記ウェーハ上の欠陥を検出することをさらに含む。前記出力を用いて前記ウェーハ上の欠陥を検出することは、本明細書中にさらに記載するように行われ得る。
【０１０９】
一実施形態において、前記光学要素および前記偏光要素は、前記ウェーハ上の粒子検出を最適化するように構成される。前記最適化は、前記検出ステップにおいて検出された粒子からの散乱の信号対ノイズ比を最大化し、前記光学要素および前記偏光要素に起因して前記検出ステップにおいて検出された粒子に対応する信号損失を最小化することにより、行われる。前記光学要素および前記偏光要素は、本明細書中にさらに記載するようにさらに構成され得る。別の実施形態において、前記方法は、前記集光ＮＡの前記異なるセグメント中に集光された散乱光を分離して、少なくとも１つの種類の欠陥を検出する方法を最適化するように前記光学要素を構成することと、前記散乱光を前記異なる部分に分離して、前記検出ステップによって検出された前記信号対ノイズ比を前記ウェーハ上の欠陥のうち一部のみについて最大化させるように前記偏光要素を構成することとを含む。前記光学要素および前記偏光要素は、本明細書中にさらに記載するように構成され得る。さらなる実施形態において、前記方法は、前記集光された光の経路内に配置された視野絞りを用いて、前記ウェーハの照射に用いられる１つ以上の光線の１つ以上の経路内のウェーハ表面の近隣の空気分子から散乱した光を拒否することを含む。前記視野絞りは、本明細書中に記載のようにさらに構成され得る。さらなる実施形態において、前記偏光要素は、前記照射ステップの入射面に対して鏡対称性を有する。このような偏光要素は、本明細書中に記載のようにさらに構成され得る。
【０１１０】
上記した方法はそれぞれ、本明細書中に記載の実施形態のうち任意のものによって実行することが可能な他の任意のステップ（単数または複数）を含み得る。加えて、上記した方法はそれぞれ、本明細書中に記載のシステム実施形態のうち任意のものによって実行することが可能である。
【０１１１】
本明細書中に記載の実施形態によって実行された検査の結果を用いて、プロセスまたはプロセスツールのパラメータを変更することができる。このようなパラメータ変更は、フィードバック制御技術、リードフォワード制御技術またはｉｎ  ｓｉｔｕ制御技術を用いて行われルーティング。前記プロセスまたはプロセスツールのパラメータの変更は、手動で行ってもよいし、あるいは自動的に行ってもよい。
【０１１２】
当業者であれば、本記載を読めば、本発明の多様な局面の実施形態のさらなる改変および代替を想起する。例えば、ウェーハ検査のためのシステムおよび方法が提供される。さらに、本記載は、ひとえに例示的なものとして解釈されるべきものであり、本発明を実行する一般的方法について当業者を教示する目的のためのものである。本明細書中に図示および記載される本発明の形態は、好適な実施形態としてとられるべきものであることが理解されるべきである。当業者が本発明の記載の恩恵に気づけば分かるように、要素および材料について、本明細書中に図示および記載のものからの代替が可能であり、部分およびプロセスの逆転が可能であり、また、本発明の特定の特徴を独立的に用いることも可能である。本明細書中に記載の要素について、以下の特許請求の範囲に記載のような本発明の意図および範囲から逸脱すること無く、変更が可能である。
【図１ａ】
0006010042.tif 000002
【図１ｂ】
0006010042.tif 000003
【図１ｃ】
0006010042.tif 000004
【図１ｄ】
0006010042.tif 000005
【図２】
0006010042.tif 000006
【図４】
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【図５】
0006010042.tif 000008
【図６ａ】
0006010042.tif 000009
【図６ｂ】
0006010042.tif 000010
【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図３】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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