(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体上のスポットアレイから放出された光学放射線を検出するための装置であって、
それぞれの入力端部及び出力端部を有し、前記入力端部は、前記スポットのアレイに対応する幾何学構成で規則的に配列された複数の光ガイドと、
前記物体上のスポットアレイから光学放射線を収集して前記入力端部上に集束させ、各入力端部が、前記スポットのうちの対応する１つから前記光学放射線を受け取るように構成されたリレー光学系と、
前記複数の光ガイドのうちのそれぞれ一つのそれぞれの出力端部から前記光学放射線を受け取るように各々が結合された複数の検出器と、
前記スポットアレイのピッチ及び回転角の変化を監視し、前記変化を検出したことに応答して、前記スポットアレイとの前記複数の光ガイドの整列を示す信号を生成するように構成される整列ユニットと、
を備える装置。
【請求項２】
前記幾何学構成が六角格子を含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記光ガイドが光ファイバを備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記入力端部が、密接に集められて、前記幾何学構成においてファイバ束を形成することを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記リレー光学系が、前記光ガイドの幾何学構成で配置された複数のマイクロレンズを有して、前記光学放射線を前記光ガイドのうちの対応する１つの光ガイドのそれぞれの入力端部上に各々が集束するようにするマイクロレンズアレイを備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記リレー光学系が、前記スポットアレイの間隔の変動に合わせて調節するように可変の倍率を有するズームレンズを備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記入力端部の幾何学構成が、前記スポットアレイの回転に合わせて調節するように回転可能であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記整列ユニットは、前記光ガイドの各々のそれぞれの出力端部から前記光ガイドのうちの少なくとも一部を通じて前記光ガイドのそれぞれの入力端部に伝送され且つ前記リレー光学系を通じて前記物体上に投影される追加の光学放射線と重畳される、前記スポットアレイから放出された前記光学放射線の像を前記物体上に形成するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記整列ユニットが、
前記光ガイドと一体化され、１つ又はそれ以上の光ファイバを含み、且つ前記スポットのうちの１つから前記光学放射線を受け取るように配列された入力端部と出力端部とを有するファイバ束と、
前記ファイバ束の出力端部から放出される前記光学放射線を受け取り、前記ファイバ束と前記スポットのうちの１つとの整列を示す前記信号を生成するように結合された整列検出器と、
前記信号に応じて前記リレー光学系を調節するように構成されたコントローラと、
を更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記整列検出器が、それぞれの信号を出力する複数の検出器要素を含み、前記ファイバ束が、該ファイバ束と前記スポットのうちの１つとの整列の偏位によって、前記偏位を示す前記それぞれの信号の変化が生じるように配列された複数の光ファイバを含むことを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記整列ユニットが、複数のファイバ束と、該ファイバ束のうちのそれぞれの１つから光学放射線を受け取って、前記信号を前記コントローラに供給するように各々が結合された複数の整列検出器と、を含むことを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記物体がシンチレータを構成し、該シンチレータが、試料上のそれぞれの位置から放出されて前記シンチレータ上に集束される対応する２次電子ビームに応じて、前記スポットから前記光学放射線を放出するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記試料上のそれぞれの位置に向かって複数の１次電子ビームを導いて、前記試料に前記２次電子を放出させるように構成された電子源を更に備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
物体上のスポットアレイから放出された光学放射線を検出する方法であって、
前記物体上のスポットアレイからの光学放射線を収集し、前記スポットのアレイに対応する幾何学構成で規則的に配列された複数の光ガイドの入力端部に前記光学放射線を集束させ、前記各入力端部が前記スポットのうちの対応する１つからの前記光学放射線を受け取るようにする段階と、
前記光ガイドの各々のそれぞれの出力端部に結合されたそれぞれの検出器を用いて、前記光ガイドを通じて伝送された前記光学放射線を検出する段階と、
前記スポットアレイのピッチ及び回転角の変化を監視し、前記変化を検出したことに応答して、前記スポットアレイとの前記複数の光ガイドの整列を示す信号を生成する段階と、
を含む方法。
【請求項１５】
前記光学放射線を集束する段階が、前記光ガイドの入力端部の幾何学構成で配置された複数のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイを通じて前記収集された光学放射線を導き、前記各マイクロレンズが、前記光学放射線を前記光ガイドのうちの対応する１つの光ガイドのそれぞれの入力端部上に集束するようにする段階を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記光学放射線を集束する段階が、前記スポットアレイの間隔の変動に合わせて調節するように可変の倍率を有するズームレンズを前記光学放射線に適用する段階を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記スポットアレイの回転に合わせて調節するように前記入力端部の幾何学構成を回転させることによって、前記複数の光ガイドを配列する段階を更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記それぞれの出力端部から前記光ガイドのうちの少なくとも一部を通じて前記それぞれの入力端部に伝送され且つリレー光学系を通じて前記物体上に投影される追加の光学放射線と重畳される、前記スポットアレイから放出された前記光放射線の像を前記物体上に形成することによって、前記光ガイドを整列させる段階を更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記スポットのうちの１つから前記光学放射線を受け取るように、１つ又はそれ以上の光ファイバを備え且つ前記光ガイドと一体化されたファイバ束の入力端部を配列させる段階と、
前記ファイバ束の出力端部からの前記光学放射線を、前記ファイバ束と前記スポットのうちの１つとの整列を示す信号を生成する整列検出器上に導く段階と、
前記信号に応じてリレー光学系を調節する段階と、
によって前記光ガイドを整列させる段階を更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記ファイバ束の入力端部を配列する段階が、前記光学放射線を複数のそれぞれの整列検出器上に導く複数のファイバ束を配列する段階を含み、前記リレー光学系が、少なくとも３つの前記複数のそれぞれの前記整列検出器からの信号に応じて調節される、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、２０１１年５月３日に出願された米国仮出願第６１／４８１，８８６号に対し優先権を主張する。
本発明は、一般に光学感知に関し、具体的にはスポットアレイからの光学放出の収集及び感知に関する。
【背景技術】
【０００２】
当該技術分野で公知の幾つかの検査方法及び検査システムでは、試料は、スポットアレイから放射線を放出するように誘導される。例えば、複数の励起ビームを所定の幾何学パターンで試料に向けて導くことができ、続いて、ビームの入射スポットの各々からの結果として生じる光学放出を、収集及び測定することができる。複数の場所が並行して検査されるので、このようなマルチスポット構成は、検査スループットを高める上で有用なものとすることができる。
【０００３】
このようなシステムの一例として、その開示内容が引用により本明細書に組み込まれる米国特許第６，４６５，７８３号は、電子ビーム等の平行荷電粒子ビームを用いて、半導体ウェハ及びその他の種類の試料を検査するための装置及び方法を記載している。エミッタアレイが、それぞれのビーム軸に沿って伝播する複数のビームを生成する。これらのビームは、投影レンズ及び偏向器を同時に通過し、該ビームが試料の表面上のそれぞれの場所に同時に集束するようにし、これによって各場所が２次電子を放出するようになる。２次電子は、複数の２次電子（ＳＥ）検出器ユニットを含むＳＥアレイによって検出される。各ＳＥ検出器ユニットは、それぞれの場所から放出される２次電子を受け取って検出する。
【０００４】
別の実施例として、その開示内容が引用により本明細書に組み込まれるＰＣＴ国際公開ＷＯ２００３／０４１１０９号は、高データレート電子ビームスポット格子アレイ結像系を記載している。実施形態は、結像されることになる物体の表面上に互いから離間したスポットのアレイを同時に照射するための電子ビーム発生器を備える結像系を含む。検出器は、スポットと物体の表面との相互作用の結果として放出される後方散乱電子及び／又は２次電子を収集して、物体表面の照射部分の像を形成する。機械システムは、スポットアレイの軸にほぼ平行な方向に基板を移動させ、この基板がスポットアレイにわたって走査方向に移動されたときに、スポットが機械走査直交方向にギャップを残さない経路を辿るようになる。
【０００５】
荷電粒子ビーム又は光学励起ビームを用いた他のスポット格子アレイシステムが、ＰＣＴ国際公開ＷＯ２００５／０２４８８１号及び米国特許出願公開第２００６／０２６１２６１号に記載されており、これらの開示内容も同様に引用により本明細書に組み込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国仮特許出願第６１／４８１，８８６号明細書
【特許文献２】米国特許第６，４６５，７８３号明細書
【特許文献３】国際特許出願第２００３／０４１１０９号
【特許文献４】国際特許出願第２００５／０２４８８１号
【特許文献５】米国特許出願第２００６／０２６１２６１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以下で説明する本発明の実施形態は、物体上のスポットアレイからの光学放射線を効率的に収集して検出するための装置及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
従って、本発明の実施形態によれば、物体上のスポットアレイから放出される光学放射線を検出するための装置が提供される。本装置は、スポットアレイに対応する幾何学構成で規則的に配列されたそれぞれの入力端部と、出力端部とを有する複数の光ガイドを含む。リレー光学系は、物体から光学放射線を収集して入力端部上に集束させ、各入力端部がスポットのうちの対応する１つから光学放射線を受け取るように構成される。複数の検出器が各々、光ガイドのうちのそれぞれの光ガイドのそれぞれの出力端部から光学放射線を受け取るように結合される。
【０００９】
幾つかの実施形態において、幾何学構成は、六角形とすることができる２次元格子を含む。通常、光ガイドは、光ファイバを含み、該光ファイバの入力端部が、密接に集められて、幾何学構成においてファイバ束を形成することができる。代替的又は追加的に、リレー光学系は、マイクロレンズアレイを含み、該マイクロレンズアレイは、光学放射線を、光ガイドのうちの対応する１つの光ガイドの入力端部上に各々が集束するように光ガイドの幾何学構成で配置された複数のマイクロレンズを含む。
【００１０】
開示される実施形態では、リレー光学系は、スポットアレイの間隔の変動に合わせて調節するように可変の倍率を有するズームレンズを含む。追加的又は代替的として、入力端部の幾何学構成は、スポットアレイの回転に合わせて調節するように回転可能である。
【００１１】
一実施形態において、本装置は、光ガイドのうちの少なくとも一部を通じてそれぞれの出力端部からそれぞれの入力端部へと伝送され且つリレー光学系を通じて物体上に投影される光学放射線と重畳される、スポットアレイの像を物体上に形成するように構成された整列ユニットを含む。
【００１２】
別の実施形態において、本装置は、光ガイドと一体化されたファイバ束を含む整列ユニットを備える。ファイバ束は、１つ又はそれ以上の光ファイバを含み、スポットのうちの１つから光学放射線を受け取るように配列された入力端部を有する。整列検出器は、ファイバ束の出力端部から放出される光学放射線を受け取り、ファイバ束とスポットのうちの１つとの整列を示す信号を生成するように結合される。コントローラは、信号に応じてリレー光学系を調節するように構成される。通常、整列検出器は、それぞれの信号を出力する複数の検出器要素を含み、ファイバ束は、ファイバ束とスポットのうちの１つとの整列の偏位によって、偏位を示すそれぞれの信号の変化を引き起こすように配列された複数の光ファイバを含む。
【００１３】
追加的又は代替的として、整列ユニットは、複数のファイバ束と、複数の整列検出器とを含み、該検出器の各々が、ファイバ束のうちのそれぞれの１つから光学放射線を受け取って、信号をコントローラに供給するように結合される。
【００１４】
開示される実施形態において、物体は、シンチレータを含み、該シンチレータは、試料上のそれぞれの位置から放出されてシンチレータ上に集束される対応する２次電子ビームに応じて、スポットから光学放射線を放出するように構成される。本装置はまた、試料上のそれぞれの位置に向かって複数の１次電子ビームを導いて、試料に２次電子を放出させるように構成された電子源を含むことができる。
【００１５】
本発明の実施形態によれば、物体上のスポットアレイから放出された光学放射線を検出する方法も提供される。本方法は、それぞれの入力端部及び出力端部を有する複数の光ガイドを配列して、入力端部がスポットアレイに対応する幾何学構成で整列されるようにする段階を含む。光学放射線は、物体から収集されて入力端部上に集束され、各入力端部がスポットのうちの対応する１つから光学放射線を受け取るようする。光ガイドを通じて伝送された光学放射線は、光ガイドの各々の出力端部に結合されたそれぞれの検出器を用いて検出される。
【００１６】
本発明は、添付図面と共に以下の詳細な説明からより完全に理解されるであろう。
【００１７】
本発明は、添付図面において限定ではなく例証として示される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の１つの実施形態による、試料の検査のためのシステムを概略的に示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態による、スポット格子アレイの概略正面図である。
【図３】本発明の実施形態による、光学モジュールの簡易概略図である。
【図４】本発明の実施形態による、光学モジュール及び検出器の概略側面図である。
【図５】本発明の別の実施形態による、光学モジュールの簡易概略図である。
【図６】本発明の別の実施形態による、光学モジュールの詳細を示す概略側面図である。
【図７】本発明の実施形態による、整列ユニットによって形成された像の概略図である。
【図８】本発明の実施形態による、誘導スポット監視要素の概略的透視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
上記の背景技術の節で説明したようなスポット格子アレイを用いる検査システムでは、複数のスポットから平行に放出される光学放射線を効率的に収集して測定する必要がある。（本特許出願の関連及び請求項における「光学放射線」という用語は、可視、紫外、又は赤外のスペクトル領域の電磁放射線を意味する）。放出される放射線は、多くの場合弱く、従って、各スポットに対して光電子増倍管（ＰＭＴ）等の個別の高感度検出器を用いるのが望ましい。
【００２０】
本明細書で以下に説明する本発明の実施形態は、本明細書において、物体上へのスポットアレイからの放射線を効率的に収集し且つ各スポットからの放射線をそれぞれの検出器に伝送するのに有用な光学系を提供する。これらの実施形態は、スポットアレイの幾何学的形状に対応する幾何学構成で入力端部が規則的に配列された、光ファイバ等の光ガイドの束を用いる。通常、幾何学的形状は２次元格子であり、すなわち、明確に定義された線に沿ってスポットが離間された規則的アレイであることを意味する（矩形格子を含むが、これに限定されない）。代替的として、他の１次元及び２次元の規則的構成のスポット及び光ガイドを用いることができる。リレー光学系は、スポットの各々からの放射線を収集して、対応する光ガイド上に集束させ、それぞれの検出器は結合され、各光ガイドの出力端部を通して伝送される光学放射線を受け取って測定する。
【００２１】
この種の光学構成は、試料（ｅビーム励起された半導体ウェハ等）によって放出されてシンチレータ上に集束された対応する２次電子ビームに応じてシンチレータ上のスポットアレイから放出される光を収集するのに特に有用である。代替的として、このような光学構成は、例えば粒子又は電磁放射線のどちらかの入射ビームによって照射することができる試料自体上へのスポットからの光学放射線を収集するのに用いることができる。更に代替的として、本発明の原理は、実質的にあらゆる適切な規則的な配列位置から放出された光学放射線を収集し検出するのに適用することができる。従って、本特許出願の関連及び請求項における「スポット」という用語は、蛍光発光（シンチレータの場合のような）、反射、散乱、又は他の何れかの放出機構の何れによるものかに関わらず、光学放射線を放出する所定位置の何れかの組を意味するものと理解されたい。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態による、試料３４の検査のためのシステム２０を概略的に示すブロック図である。本システムは、シンチレータ３８上にマルチスポット像を生成するｅビームモジュール２２を備える。光学モジュール２４は、スポットの各々から光子を収集して、これらを個々の検出器２６に伝送する。一般的に、適切な入力回路を有するコンピュータである像取得及び処理ユニット２８は、物体に関する情報を抽出するために検出器信号を受け取って処理する。例えば、試料３４は、半導体ウェハを含むことができ、ユニット２８は、ウェハ内の欠陥を識別するために検出器出力を分析することができる。
【００２３】
モジュール２２の動作は、本特許出願の範囲外である。このようなモジュールは、例えば、上記の背景技術の節で挙げた参考文献において記載されるように、当該技術分野で公知である。要約すると、電子源３０が走査サブシステム３２に結合され、物体３４の表面にわたって同時に走査される複数の電子ビームを生成する。通常、ビームエネルギーは、適用要件に応じて異なるものとすることができる。入射ビームは、物体に２次電子を放出させ、これらの２次電子は、電子光学収集サブシステム３６によって収集されてシンチレータ３８上に結像される。シンチレータは、電子がシンチレータに当たる各スポットにおいて、局所電子束に比例した強度の光を放出する。モジュール２２の構成要素は通常、シンチレータに隣接する窓を有する真空チャンバ内に収容される。
【００２４】
図２は、本発明の実施形態による、シンチレータ３８上に形成されたスポット格子アレイの概略正面図である。この実施例では、アレイは、六角格子パターンで配列されたスポット４０を備える。代替的として、六角形及びその他の幾何学パターンの両方においてより大きい又はより小さい格子を用いることができる。（表現の便宜上、図２は、実際の像のネガ型であり、すなわち、図２では明るいスポットが暗く見え、他方、暗い背景が白色に見える）。収集サブシステム３６は、２次電子をシンチレータ上に十分に鮮鋭に集束させて、スポット４０が明確に分離されるのが望ましく、各スポットのエネルギーのうちのほとんどがアレイのピッチよりも小さい直径の範囲内に閉じ込められる。典型的には、図１のシステムでは、シンチレータ３８上のスポット４０のピッチは、１００〜２００μｍ程度である。物体３４上に入射するｅビームのエネルギーが変化したときには、スポット格子のピッチと回転角の両方が変化する可能性がある。
【００２５】
ここで図１の光学モジュール２４の要素に戻ると、光学リレー４２は、シンチレータ３８上のスポットアレイから放出された光子を、光ファイバ送達サブシステム４４内の対応する光ファイバ内に集束させる。これらのファイバは、個々の検出器２６に光子を送達する。リレー４２及び送達サブシステム４４は、以下で詳細に説明するように、シンチレータ３８上のスポット格子のピッチ及び回転角の起こりうる変化に対応するよう調節可能である。以下でより詳細に説明するように、ビーム品質及び整列ユニット５８は、これらの変化を監視し、調節信号を光学リレーに供給することができる。
【００２６】
図３は、本発明の実施形態による、光学モジュール２４の概略側面図である。ファイバ送達サブシステム４４は、入力端部において密接に集められたファイバ４６を備え、隣接するファイバ被覆が物理的に接触状態になって、シンチレータ３８上のスポット４０の配列に適合する規則的な構成（この実施例では六角格子）で束４８を形成するようになる。典型的には、この種の実施形態において束のピッチが正確で且つ均一であることを確実にするために、ガラス又は溶融シリカファイバ（プラスチックではなく）が用いられる。束４８内のファイバは、例えば、０．８ｍｍと１．０ｍｍの間のピッチ、及び０．１と０．２の間の入力開口数（ＮＡ）を有することができる。その結果、シンチレータ３８上のスポット４０のピッチを束４８のピッチと適合するようにするため、リレー４２は、約４×と１０×の間の倍率を有する。
【００２７】
図４は、本発明の実施形態による、光学モジュール２４の更なる詳細を示す概略側面図である。リレー光学系４２は、シンチレータ３８からの光を収集する対物系５０を備える。折り返しミラー５２は、収集されたビームをズームレンズ５４に通して配向する。ズームレンズは、必要に応じてリレー光学系の倍率を変更する。回転台５６又はその他の適切な回転機構は、シンチレータ３８上のスポットアレイの回転に対応するように束４８を回転させる。各ファイバ４６の出力端部は、それぞれの検出器２６に結合される。上述のように、光学モジュールはまた、以下でより詳細に説明するビーム品質／整列ユニット５８を含む。
【００２８】
次に、本発明の代替の実施形態による、光学モジュール２４の要素を概略的に示す図５及び図６を参照する。図５は、モジュールの概略側面図であり、一方、図６は、光学系の詳細を示している。この実施形態において、ファイバ送達サブシステム４４は、ファイバ４６及びスポット４０と同じ幾何学格子パターンで配列されたマイクロレンズ７６を含むマイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）７２を備える。各マイクロレンズは、スポットのうちの１つからの光を、プレート７４により所定位置に固定されたファイバのうちの対応する１つの入力端部上に集束させる。この実施形態において、プレートは、典型的には約２ｍｍであるＭＬＡのピッチに等しいピッチでファイバを保持するのに用いられる。
【００２９】
ファイバ間の比較的大きいピッチに起因して、一般的にリレー４２は、図３及び図４の実施形態におけるリレーよりも高い倍率（典型的には、電子エネルギーに応じて１０×〜２０×程度）を有さなければならない。更に、マイクロレンズ７６の短い焦点距離に起因して、ファイバ４６は通常、マイクロレンズの出力ＮＡと適合するように０．３から０．４程度の大きいＮＡを有さなければならない。
【００３０】
その一方で、図５及び図６の実施形態は、シンチレータ３８上のスポットパターンのあらゆる既知の幾何学的歪みに適合できるという利点を有する。例えば、システム２０の電子光学系の収差は、スポット格子の樽形又は針山形の歪みを引き起こす可能性がある。このような場合には、ＭＬＡ７２及びプレート７４は、スポット格子と同じ歪みを有するように製造することができ、ＭＬＡ７２は、例えばフォトリソグラフィ技法を用いてガラス素材上に適切に作製することができ、他方、プレート７４は、金属又はセラミック基板において精密穿孔（レーザー穿孔等）によって作成される。ＭＬＡ及びプレートをスポットパターンに適合させる能力は、格子が多数のスポットを含む場合に特に有用である。また、ファイバ４６を保持するためにプレート７４を使用することにより、ファイバ自体の寸法許容範囲が緩和され、その結果、図３及び図４の実施形態において、ガラスファイバの代わりにプラスチックファイバを用いることができる。
【００３１】
ここで図４に戻ると、束４８のファイバ４６をシンチレータ３８上のスポットと整列させる１つの手法は、ビームスプリッタ６０が、シンチレータから放出された光を整列ユニット５８に導くことである。（ビームスプリッタは、固定又は格納可能とすることができる）。結像光学系６２は、シンチレータ表面の像を電荷結合デバイス（ＣＣＤ）等のイメージセンサ６４上に形成する。任意選択的に、光はまた、全体パワーの測定が必要とされる場合、特にシステムを整列させる際に単一のスポットが「オン」にされた場合に用いることができる、ＰＭＴ６６又はその他の高感度放射線検出器上にビームスプリッタ６８を介して導くことができる。
【００３２】
同時に、整列光源６７は、ファイバ４６のうちの幾つか又は全てをリバース照明するか、又は図４に示すように専用のバック照明ファイバ６９を照明するように動作させることができる。典型的には、少なくとも３つのファイバがこの方法でリバース照明される。光は、束４８の入力端部に逆方向に伝送され、リレー光学系４２によってシンチレータ表面上に投影される。
【００３３】
図７は、本発明の実施形態による、上記で説明した技法を用いてイメージセンサ６４によって形成された整列像８０の概略図である。（図２と同様に、この図は実際の像のネガ型である）。スポット８２は、シンチレータ３８上への電子の入射によって形成され、上記で説明した実施形態におけるスポット４０の場所に対応するが、本実施例で用いられるスポットパターンは、図２に示したものとは異なる。シンチレータ上には、ファイバ束４８を通じて逆伝送された光によって大きいスポット８４が形成される。スポット８４と、対応するスポット８２との間の重畳は、ファイバ束４８が、スポット格子アレイと適正に整列されていることを示している。不整列の場合には、スポット８４が、整列像内に適正に位置付けされるまで、ズームレンズ５４及び／又は回転台５６を調節することができる。この整列プロセスは、スポット格子のピッチ及び角度の変化に対する適切な補償を決定するために、異なる電子エネルギーで繰り返すことができる。
【００３４】
上記で説明した方法は、特に光学モジュール２４の初期整列において有用であるが、追加的又は代替的として、品質監視ファイバ束７０及び整列検出器７１（図４）を用いて、システム２０の動作前及び動作中の両方において発生する可能性がある整列からの偏位を検出し補償することができる。ファイバ束７０は通常、束４８内のファイバ４６と一体化される。偏位は、ファイバ４６がシンチレータ３８上のそれぞれのスポット４０との整列を失うようになる可能性がある、例えば、光学的、機械的、又は電気的不安定性に起因して、動作中に生じる可能性がある。検出器７１は、束４８上に集束される光学ビームの倍率、回転、シフト、及び非点収差の歪みを含む要因を調節することによってリレー光学系４２を安定化するための高速フィードバックを提供する（１ｋＨｚと１００ｋＨｚとの間の一般的なループ帯域幅で）。
【００３５】
検出器７１のために、ｅビームモジュール２２は、初期整列過程の間だけではなく、システム２０の通常動作の間でもシンチレータ３８上のスポット格子アレイの一部として、補足的な誘導スポット８６（図７）を生成するように動作させることができる。代替的として、スポット８６は、他の手段によってシンチレータ上に生成することができる。誘導スポット８６は、試料の測定区域外に存在することができ、スポット４０よりもかなり低い強度を有する場合がある。シンチレータ３８上の非共線位置に少なくとも３つの誘導スポット８６が存在することが望ましい。スポット４０のあらゆるシフト、回転、又は歪みは、スポット８６に対する同様の変化に反映されることになり、リレー光学系４２を調節して、スポット８６を束７０と整列状態に戻すようにすることによって補正することができる。
【００３６】
代替の実施形態（図には示していない）では、整列検出器７１は、品質監視ファイバ束７０からではなく、整列検出器７１のそれぞれのスポットからの光を、ビームスプリッタ６０を介して受け取ることができる。更なる代替形態として、この目的のためにイメージセンサ６４を用いることができる。
【００３７】
図８は、本発明の実施形態による、誘導スポット監視ユニットの概略透視図である。このユニットは、図４に示されたファイバ束７０のうちの１つと、対応する検出器７１とを備える。上記で説明したように、このような各ファイバ束７０は、その入力端部でリレー光学系４２を介してそれぞれの誘導スポット８６と整列され、他方、束７０の出力端部は、検出器７１に供給する。この検出器は通常、複数の検出器要素を備える。従って、図示の実施例では、検出器７１は、四分円検出器であり、束７０は、各々が検出器のそれぞれの四分円に供給する４つのファイバ９０を備える。代替的に、束７０は、コヒーレント配列でより多数のファイバを備えることができ、検出器７１は、スポット８６の像を受け取って感知するＣＣＤセンサ又はＣＭＯＳセンサ等のイメージセンサを備えることができる。
【００３８】
光学モジュール２４が適正に整列されたときには、リレー光学系４２によって形成されるスポット８６の像は、束７０の入力端部上で中心に配置され、従って、検出器７１の全ての四分円がほぼ等しい光学信号を受け取る。しかしながら、整列からの偏位が生じたときには、四分円信号は不均等になる。コントローラ９２は、検出器７１からの信号を検出し、ここで、整列から発生した偏位を感知する。異なる検出器からの信号を比較することによって、コントローラは、回転、倍率変化、又は線形シフトが発生したか否かを見分けることができる。コントローラ９２は、ズームレンズ５４又は台５６（図４）等のリレー光学系の適切な構成要素に補正信号を適宜出力する。このようにして、システム２０の通常動作を妨げることなく、適正な整列が動的に維持される。
【００３９】
検出器７１（四分円検出器又はアレイ検出器の形態にある）はまた、スポット８６、従ってスポット４０の非点収差に関する情報を提供することができる。このような非点収差は、スポットを対角方向の１つに沿って楕円状細長にすることができる。この場合、対角上の２つの四分円は、より大きな信号を与え、他方、非対角の四分円は、より小さな信号を与えることになる。非点収差は、例えば、電子光学系又はリレー光学系において小さな直交非点収差を導入することによって補正することができる。
【００４０】
別の実施形態において、各検出器７１は、単一の検出器要素を備えることができる（この場合、各ファイバ束７０は、単一のファイバ又はインコヒーレントなファイバ束を備えることができる）。整列の変化を検出するために、例えば、電子ビームを変調することによって、スポット４０及び８６の位置における小さい周期的な偏位を導入することができる。この場合、整列の変化は、検出器７１によって出力される信号の時間依存の変化として現われることになる。
【００４１】
誘導スポット及び監視要素の使用について、システム２０のスポット格子アレイに関連して上記で説明したが、この実施形態の原理は、走査ビームシステムの整列を維持する場合において同様に適用することができる。
【００４２】
更に、上述の実施例は、特に半導体ウェハ検査の関連におけるスポット格子アレイ検出システムに具体的に触れたものであるが、本発明の原理は、スポットアレイから放出される光学放射線の測定を伴うあらゆる適切な種類の用途において同様に適用することができる。従って、上記で説明した実施形態は、例証として記載したものであり、本発明は、上記に特定的に図示し説明したものに限定されないことは理解されるであろう。むしろ、本発明の範囲は、上記で説明した様々な特徴の組み合わせ及び部分的組み合わせ、並びに前述の説明を読めば当業者には想起されるであろうが、従来技術において開示されていない変形形態及び修正形態を含む。
【符号の説明】
【００４３】
２６  検出器
３８  シンチレータ
４２  リレー光学系
４４  ファイバ送達サブシステム
４６  ファイバ
５４  ズームレンズ
５６  回転台
５８  ビーム品質／整列ユニット
６４  イメージセンサ
６６  光電子増倍管
６７  整列光源
６９  専用の逆照明ファイバ
７０  品質監視ファイバ束
７１  整列検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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