(57)【要約】  複数のデータチャンネルの同時高速検査および取得を行う方法および装置が提供される。本方法および装置は、半導体ウェーハおよびレチクルの検査を実現でき、単一の画像領域を２つの画像区画に変換し、１つの画像の方向を変更して、単一のセンサを用いて２つの検査対象位置の同時走査を実現できる移送構成に送り、フィードバック配列において第１の画像から収集した情報を利用して、第２の画像の取得パラメータを制御すること、を含む。本設計は、二連リニアセンサまたは遅延積分センサを提供し、このセンサは、２組の読み出し回路を利用して、センサの２つの領域から同時にデータを供給する分割読み出し構成モードで動作する。
2009523228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の少なくとも１つの領域のデュアルチャンネル検査を行う方法であって、
前記試料の前記少なくとも１つの領域から入射する光エネルギを受け取り、その際に、前記受け取ることは、複数のチャンネルの光エネルギを受け取ることを含み、
１つの他のチャンネルの光エネルギに基づいて、少なくとも１つのチャンネルの光エネルギの方向を変更し、
方向変更されたチャンネルの光エネルギと、前記他のチャンネルの光エネルギとを同時にセンサに供給すること、を含む方法。
【請求項２】
前記同時に供給することの後で、方向変更されたチャンネルの光エネルギと、前記他のチャンネルの光エネルギとを表すデータを前記センサから同時に送信すること、をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記センサは遅延積分（ＴＤＩ）センサを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記方向を変更することは、前記少なくとも１つのチャンネルの光エネルギを、少なくとも１つの第１反射面に送ることと、前記他のチャンネルの光エネルギを、少なくとも１つの第２反射面に送ることとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記方向を変更することにより、第１方向での前記試料の走査で、第１の方向で前記センサの第１部分に到達する光エネルギと、第２の方向で前記センサの第２部分に到達する光エネルギとを得られるようにする、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記入射する光エネルギを受け取ることは、前記試料の１つの領域から入射する光エネルギを第１チャンネルとして受け取ることと、前記試料の第２の領域から入射する光エネルギを第２チャンネルとして受け取ることとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記入射する光エネルギを受け取ることは、１つの領域から、１つの特徴を持つ光エネルギを第１チャンネルとして受け取ることと、前記１つの領域から、他の特徴を持つ光エネルギを第２チャンネルとして受け取ることとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記１つの特徴は明視野エネルギを含み、前記第２の特徴は暗視野エネルギを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記入射する光エネルギを受け取ることは、１つの領域から、１つの特徴を持つ光エネルギを第１チャンネルとして受け取ることと、他の領域から、他の特徴を持つ光エネルギを第２チャンネルとして受け取ることと、を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
試料を検査する目的で光エネルギを受け取るように構成されたセンサであって、
前記試料から第１チャンネルの画像データを受け取るように構成された第１検知領域と、
前記試料から第２チャンネルの画像データを受け取るように構成された第２検知領域と、
前記第１領域に接続されて、前記センサから前記第１チャンネルの画像データを読み出すように構成された第１読み出し回路と、
前記第２領域に接続されて、前記センサからの前記第１チャンネルの画像データの読み出しと同時に、前記センサから前記第２チャンネルの画像データを読み出すように構成された第２読み出し回路と、を含むセンサ。
【請求項１１】
前記第１検知領域はラインを含む、請求項１０に記載のセンサ。
【請求項１２】
前記第２検知領域はラインを含む、請求項１１に記載のセンサ。
【請求項１３】
前記第１チャンネルの画像データは、前記試料から１つの向きで受け取られ、前記第２チャンネルの画像データは、前記試料から異なる向きで受け取られる、請求項１０に記載のセンサ。
【請求項１４】
データの向きを変更することにより、データは、前記試料が一方向に走査される際に、前記第１検知領域と前記第２検知領域の内側部分から前記第１検知領域と前記第２検知領域の外側部分に送られるようになる、請求項１３に記載のセンサ。
【請求項１５】
試料の同時デュアルチャンネル検査を実行するシステムであって、
前記試料に光エネルギを供給するように構成された少なくとも１つの照明装置と、
前記試料から２つのチャンネルの光エネルギを受け取り、１つのチャンネルの光エネルギの方向を変更するように構成されることで、方向変更されたチャンネルの光エネルギと、方向変更されないチャンネルの光エネルギと、を供給するように構成される、配向光学要素と、
前記方向変更されたチャンネルの光エネルギと、前記方向変更されないチャンネルの光エネルギとを受け取って同時に処理するように構成されたセンサと、
を含むシステム。
【請求項１６】
前記配向光学要素は、
少なくとも１つのレンズと、
少なくとも１つの反射面と、を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
１セットの挿入可能な反射面であって、前記センサ上に形成された画像の方向を変更するための代替経路を提供するように構成された反射面をさらに含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記センサは、データを受け取り、第１読み出し回路を介して、前記センサの１つの領域からデータを提供すると同時に、第２読み出し回路を介して、前記センサの第２の領域からデータを供給するように構成された遅延積分（ＴＤＩ）センサを含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
前記配向する光学要素は、第１方向に前記試料を走査することにより、第１の方向で前記センサの１つの部分に到達する光エネルギと、第２の方向で前記センサの第２の部分に到達する光エネルギとを得られるように構成される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの照明装置は、明視野照明装置および暗視野照明装置を含み、前記試料から受け取った前記２つのチャンネルの光エネルギは、明視野光エネルギのチャンネルと、暗視野光エネルギのチャンネルとを含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの要素と前記試料との間に光学要素をさらに含み、前記光学要素は、１つの特徴を持つ光エネルギを前記試料に供給すると共に、第２の特徴を持つ光エネルギを前記試料に供給するように構成される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２２】
前記第１の特徴は第１波長を含み、前記第２の特徴は第２波長を含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記第１の特徴は第１偏光を含み、前記第２の特徴は第２偏光を含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記第１検知領域のサイズは、前記検知領域とは異なり、異なるサイズの領域は、ダイナミックレンジと感度の制御を向上させる、請求項１０に記載のシステム。
【請求項２５】
前記第１検知領域のサイズは、前記第２検知領域のサイズと実質的に同一である、請求項１０に記載のシステム。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの照明装置は、狭帯域照明装置および広帯域照明装置を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの照明装置は、狭帯域照明装置を含み、さらに、前記配向光学要素は、前記狭帯域照明装置からの狭帯域照明をフィルタ処理して広帯域照明にするように構成されるフィルタ光学要素を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２８】
前記狭帯域照明装置は、水銀キセノンランプを含み、前記配向光学要素は、少なくとも１つの狭帯域反射面を利用して、前記水銀キセノンランプからｉ−ラインの波長エネルギを分離する、請求項２７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、自動高速画像処理システムの分野に関し、より詳細には、半導体ウェーハおよびレチクルの電気光学検査システムおよび計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハおよびレチクルの検査器具は、益々小さくなる特徴物を検査するという発展し続ける課題に対処するために絶え間なく改良されている。新しいデバイス構造、素材、関連リソグラフィ技術、および回路開発に対応したレチクル拡張方針の急速な進歩により、驚異的な勢いで回路の複雑さが増している。製造材料および技術の進歩に加え、特徴物がより小さくなることで増大した複雑さによって、半導体シリコンウェーハの検査プロセスにより多くの要望および更なる要件が課されている。特に、このような材料および技術は、新たなタイプの欠陥およびノイズ源を生み出すため、重大な欠陥が劇的に増加すると共に、検出がより困難になっている。
【０００３】
これらの要望を満たすため、今日の工業検査および測定の画像処理システムは、静的画像処理および高速走査の両方の不良検出システムに対応した、１つ以上のチャンネルの情報を収集できるようになっている。本明細書で用いる「チャンネル」または同様の用語は、画像処理モードを意味するもので、明視野および暗視野の画像処理と、大信号／小信号読み出しと、多重スペクトル画像処理と、透過／反射同時画像処理と、広帯域／狭帯域光画像処理モードとを含むが、これらに限定されるものではない。多モード検査は、最大範囲の欠陥タイプを確実に最適に検出するために、産業全体でますます必要になっている。
【０００４】
このため、製造業者は、現在、広範囲の画像収集モードに影響する複数の構成をサポートできる検査システムを生産し、特定の検査用途に応じて構成要素を最適化することによって、１つ以上のチャンネルの情報を収集するシステム解決策を提供する。たとえば、ウェーハの表面検査システムは、暗視野画像処理モードを用いて、滑らかで均一な表面上に広範囲に散乱するチリなどの粒子を検出する一方で、明視野画像処理モードを用いて、しみや他の表面の汚れを識別することができる。
【０００５】
従来から、ウェーハの検査システムでは、ダイツーダイ（die-to-die）またはダイツーデータベース（die-to-database）の検査技術を用いて対象物を検査するセンサ、たとえば、遅延積分（ＴＤＩ）センサなどを採用している。検査プロセスの中で１つ以上のチャンネルの情報を収集することは技術的に困難である可能性があり、とりわけ時間のかかるものになり得る。特定の測定を行うことと組み合わせて複数の検査を実行すると、合計所要検査時間と費用とが大幅に増加する。
【０００６】
したがって、１つまたは複数の検出装置を採用する検査アーキテクチャおよび設計を提供し、その検査設計が、堅牢で信頼でき、かつ、複数の画像処理モードで利用できる画像収集を提供すると共に、かつ、多モードの検査を実行するために用いられる従来のシステムに関わる欠点を克服するものであれば有利であろう。
【０００７】
【非特許文献１】米国特許第７１２６６９９号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本設計の第１の態様によれば、試料を検査する目的で光エネルギを受け取るように構成されたセンサが提供される。このセンサは、前記試料から第１チャンネルの画像データを受け取るように構成された第１検知領域と、前記試料から第２チャンネルの画像データを受け取るように構成された第２検知領域とを含む。また、前記センサは、前記第１領域に接続されて、前記センサから前記第１チャンネルの画像データを読み出すように構成された第１読み出し回路と、前記第２領域に接続されて、前記センサからの前記第１チャンネルの画像データの読み出しと同時に、前記センサから前記第２チャンネルの画像データを読み出すように構成された第２読み出し回路と、をさらに含む。
【０００９】
本設計の第２の態様によれば、試料の同時デュアルチャンネル検査を実行するシステムが提供される。このシステムは、前記試料に光エネルギを供給するように構成された少なくとも１つの照明装置と、前記試料から２つのチャンネルの光エネルギを受け取り、１つのチャンネルの光エネルギの方向を変更するように構成されて、方向変更されたチャンネルの光エネルギと、方向変更されないチャンネルの光エネルギとを供給するように構成された配向光学要素と、前記方向変更されたチャンネルの光エネルギと、方向変更されないチャンネルの光エネルギとを受け取って同時に処理するように、簡潔な方式で構成されたセンサと、を含む。
【００１０】
本発明の前述した利点と他の利点は、当業者であれば、本発明の下記の詳細な説明および付属の図面から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、限定するためではなく、例示することを目的として、添付の図面に記載される。
【００１２】
本設計は、ＴＤＩセンサを利用して、半導体ウェーハなどの試料の走査を実行するものである。ＴＤＩセンサは、明視野データと暗視野データなど、２つの個別の構成で送信されたデータを受け取り、その２セットのデータをＴＤＩセンサの両側から処理ハードウェアおよびソフトウェアに渡す。以前のＴＤＩ双方向センサは、一方向のパスにおいて、ＴＤＩセンサの一方の側と、１セットの関連ハードウェアのみを利用し、他の方向にパスが確立された場合に、当該センサのもう一方の側と第２のセットの関連ハードウェアとを利用するものであった。本設計は、センサの両側と、２セットの関連ハードウェアとを同時に利用して、１つのパスにおいて２つのモードで走査を行う。このデュアルチャンネルの実施は、レンズ、反射面、中継部、および他の構成要素の新規な配置を利用して、ＴＤＩセンサに、単一の面についての２つのチャンネルのデータを提供することで達成される。
【００１３】
システム構成の概要
本設計の説明は、自動高速画像処理を行う方法および装置を提示するものである。本設計は、各種の環境および用途で利用されてよいが、本明細書では、半導体ウェーハまたはレチクルの検査環境に特に重点を置いて説明する。本設計の一実施形態は、たとえば、半導体産業で利用されるマスク、レチクル、およびウェーハの表面を検査するのに適した半導体ウェーハ検査システムまたは方法である。本設計は、１つ以上の照明源（すなわち、画像モード）を利用して、検査対象である試料またはウェーハの１つ以上の画像を生成できる。
【００１４】
図１Ａは、検査システム１００における本設計の構成要素およびインタフェースを示すもので、図１Ａに示した特定の実施形態は、半導体ウェーハや、フォトマスクや、レチクルの検査を考慮したものである。本実施形態における検査システム１００は、照明システム１０１と、検査対象１０２と、複数の画像処理モードを表す画像データ応答（image data response）を生成するセンサ１０３とを含む。照明システム１０１は、１つ以上の照明源を含んでよいが、複数の照明源を設ける場合、各光源は、スペクトルとコヒーレンス特性とが異なる光エネルギを検査対象１０２に照射する。
【００１５】
検査対象１０２が、光エネルギを反射、透過、または散乱させると、画像形成光学要素１０８は、その光エネルギをセンサ１０３に送る。センサ１０３は、検査対象１０２の２つの個別の画像データ応答または画像データ信号に対応した出力を同時に生成する。本設計は、センサ１０３によって生成された出力信号をデータ取得部１０４に送って、センサ出力を取り込むことができる。データ取得部１０４は、次に、リアルタイムで画像を分析するデータ処理部１０５に、取得した信号を送ってよい。また、データ取得部１０５は、記憶部１０７に信号出力を格納して、後のデータ集合分析のための十分な画像データを記録することができる。さらに、データ記憶部は、ダイツーデータベース分析に用いる検査情報および計測情報を、当業者に周知の手順で保存してもよい。制御表示部１０６は、センサ１０３によって生成された画像信号を記録するのに適したユーザの対話操作と検査システムステータスとを提供できる。さらに、制御表示部１０６は、取得、分析、データ処理、記憶、および取得した検査および計測結果の報告に関して、手動または自動のリアルタイムフィードバック制御を提供してもよい。
【００１６】
複数の要素が図示されているが、データ取得部１０４と、データ処理部１０５と、制御表示部１０６とは、代替の構成として、本明細書でさらに詳細に説明する、取得部、処理部、および制御表示部の機能と目的とを遂行する単一のコンピュータデバイス、または１セットの分散コンピュータデバイスで構成されてもよい。
【００１７】
本設計に従って１つのセンサ上で複数の画像を同時に収集するための情報の流れと主なシステム構成要素とを示した、検査システム１００の概要図を図１Ｂに示す。本設計は、画像形成機構と、センサと、データ取得部とを含んでよく、これらは、１つ以上の光源と、少なくとも１つの撮像レンズを用いて構築された照明中継部とをサポートするように構成される。本設計は、センサをさらに含む。
【００１８】
本設計は、概して、検査システム１００を通る２つの光源経路の同時サポートを提供する。図１Ｂは、本設計の異なる側面を特徴とする実現可能な複数の例の土台を提示したものである。図１Ｂによれば、第１チャンネル照明源１０９（たとえば、暗視野チャンネル）は、光エネルギまたは光束を放射し、光エネルギの方向を変えて照明中継部１１５に送ることができる。本設計は各種の照明モードに対応できるが、図１の例について、ここでは、第１チャンネルの照明源が暗視野の画像処理を提供する場合を説明する。第１チャンネル照明中継部１１５は、１つ以上の反射面と、ビームスプリッタと、反射体と、偏光レンズと、照明撮像レンズ中継配列とのうちの少なくともいずれかを含んでよい。第２チャンネル照明源１１０は、光エネルギまたは光束を放射し、その光エネルギの方向を変えて照明中継部１２０に送ることができる。この例において、第２チャンネル照明源は明視野の画像処理を提供する。第２チャンネル照明中継部１２０は、１つ以上の反射面と、ビームスプリッタと、反射体と、偏光レンズと、照明撮像レンズ中継配列とのうちの少なくともいずれかを含んでよい。
【００１９】
また、照明源または画像処理モードは、特に限定するものではないが、明視野および暗視野の画像処理と、大信号／小信号読み出しと、多重スペクトル画像処理と、透過／反射同時画像処理と、広帯域／狭帯域光学画像処理モードと、これらの任意の組み合わせと、を含んでよい。また、一部の要素は、照明経路間で共有されてもよい。
【００２０】
第１チャンネル照明中継部１１５は、第１チャンネル照明源から放射された光エネルギを収集でき、その光エネルギまたは光束を検査対象１３０に投射できる。また、第２チャンネル照明中継部１２０は、第２チャンネル照明源から放射された光エネルギを収集でき、第１チャンネルの照明と組み合わせて、その光エネルギまたは光束を検査対象に同時に投射できる。
【００２１】
この構成において、本設計は、２つの画像処理モードを用いて検査対象１３０の同時露光を提供する。本設計は、画像中継部１４０において、検査対象１３０（すなわち、検査中の試料）から透過、反射、または散乱された光エネルギを収集できる。画像中継部１４０は、光エネルギを収集し、その光エネルギを２つの個別のチャンネルまたは画像処理モードに分割または分離することができる。画像中継部１４０は、１つ以上の画像処理モード中継部に、前述の分割されたエネルギを送ることができる。画像中継部１４０は、第１チャンネル画像モード中継部１５５に暗視野光エネルギを送ってよい。同様に、画像中継部１４０は、第２チャンネル画像モード中継部１６０に明視野光エネルギを送ってよい。
【００２２】
第１チャンネル画像モード中継部１５５は、反射された暗視野光エネルギを画像中継部１４０から受け取り、その反射された暗視野光エネルギをセンサ１７０に送達または投射する。画像中継部１４０および画像モード中継部１５５，１６０は、ミラーと、ビームスプリッタと、反射体と、偏光レンズと、レンズ中継部または他の中継要素とのうちの少なくともいずれかの任意の組み合わせを含んでよい。
【００２３】
センサ１７０は、二連リニアセンサ、遅延積分（ＴＤＩ）センサ、またはセンサ１７０の目的を達成するのに適した任意の他の収集装置を含んでよいが、これらに限定されるものではない。センサ１７０は、検出した情報を、複数の読み出し回路（図１には記載せず）から個別の画像データとして同時に出力する。この概略において、本設計は、ポイント１８０における画像データとして暗視野応答を提供し、ポイント１９０における画像データとして明視野応答を提供する。
【００２４】
図１は、本設計を採用できるシステムの概略を示す図である。本設計の重要な機能は、１つ以上の画像処理モードに対応した光エネルギを提供することと、その結果得られる情報を２つの個別の画像としてシステムから移送することとを含む。さらに、本設計は、２つの照明源から得られる独立した画像データを編成して、この例における暗視野画像と明視野画像とが同時にセンサ１７０に到達するように調整する。
【００２５】
センサ構成
本設計は、明視野チャンネルと暗視野チャンネルのような２つの個別のチャンネルでデータを受け取り、その受け取ったデータを、ＴＤＩセンサの両側から処理ハードウェアおよびソフトウェアに渡す機能を持つＴＤＩセンサを採用する。従来のＴＤＩセンサは、一方向のパスにおいて、センサの片側と、１セットの関連ハードウェアとを利用し、他の方向にパスが形成されたときに、センサのもう一方の側と第２のセットの関連ハードウェアとを利用するものであった。本設計は、１つのパスにおいて、センサの両側と２セットの関連ハードウェアとを利用して、２つのモードで走査を行う。
【００２６】
この構成において、単一のセンサは、２つの照明源に応じた同時読み出しを提供でき、また、センサ１７０に入射する各画像の個別の出力データストリームを生成することができる。本設計は、検査対象１３０に対して、２つ以上の検査を実行するための追加の時間を必要とすることなく、改良された分析を提供する。
【００２７】
図２に示した、画像取得用の従来の双方向ＴＤＩセンサ２００の模式図には、双方向ＴＤＩセンサ２００の片側それぞれに沿ったオンチップ読み出し回路が示されている。図２に示すように、双方向ＴＤＩセンサ２００は、正逆いずれかの走査方向における片方向走査から信号出力を生成できる。正方向の走査方向において、双方向ＴＤＩセンサ２００は、検査対象１３０から反射した光エネルギを受け取り、受け取ったエネルギを表す画像２１０を形成する。正方向の走査は、複数の個別の増幅回路２２０において信号出力を生成する。正方向の走査から生成された画像センサ領域全体２１０から収集されたデータは、出力として、正方向読み出し回路２４０に顕現する。
【００２８】
正方向読み出し回路２４０は、双方向ＴＤＩセンサ２００によって生成された信号を取り込むデータ取得システム（図２には記載せず）に、前述の出力を送ることができる。また、逆方向の走査は、複数の個別の増幅回路２３０において信号出力を生成する。逆方向の走査から生成された画像センサ領域全体２１０から収集されたデータは、出力として、逆方向読み出し回路２５０に顕現する。逆方向読み出し回路２５０は、双方向ＴＤＩセンサ２００によって生成された信号を取り込むデータ取得システム（図２には記載せず）に、前述の出力を送ることができる。すなわち、１回で読み出されるのは、ＴＤＩセンサ２００の一方の側のみである。データ取得システムによって収集された信号は、試料またはウェーハの品質を確認するために、保存または処理された他の画像データや、既知の設計情報と比較されてよい。
【００２９】
分割読み出し動作モードで構成された分割読み出しＴＤＩセンサ３００の模式図を図３に示す。この図は、センサの片側それぞれで連続的に有効化されるオンチップ読み出し回路を示している。分割読み出しＴＤＩセンサ３００は、単一方向（たとえば正方向）における検査対象１３０の走査から信号出力を提供することによって、２つの個別の連続画像ストリームを同時に取得できる。この例において、分割読み出しＴＤＩセンサ３００は、検査対象１３０から反射した暗視野光エネルギを受け取り、その受け取った暗視野エネルギを表す画像３１０を形成する。正方向の単一の走査は、複数の個別の第１増幅回路３３０を介して、暗視野応答に対応した出力を生成する。画像検知領域全体３１０からのデータは、出力として、第１画像「正方向」読み出しライン３５０に顕現する。第１画像正方向読み出しライン３５０は、分割読み出しＴＤＩセンサ３００によって生成された信号を取り込むデータ取得システムに前述の出力を送ることができる。
【００３０】
さらに、デバイス動作は、概して、第１画像の生成に使用された正方向走査と共に、試料またはウェーハの同一領域、または任意構成として、異なる領域を同時に走査し、分割読み出しＴＤＩセンサ３００上に、第２の独立した画像を生成するように構成される。一実施形態において、中間フィールド平面上で２つの画像に分割し、一方の画像の方向を変更できるミラー配列を用いて、第２の画像を表す光エネルギを取得できる。
【００３１】
ミラー／反射面配列は、収集を行い、その結果得られる画像構成情報を送出し、さらに、分割モードのＴＤＩセンサ３００に第２の照明モードを照射し、引き続き当該ＴＤＩセンサ３００の外に送り出せるようにするものである。下記の段落では、本設計の光学配列を含む具体的な詳細内容を説明する。この光学配列は、いずれかの方向の単一の走査から情報を収集し、２つの相対する方向でセンサに入る出力データを産出するもので、図４および図５に示されている。
【００３２】
この例において、分割読み出し動作モードは、ＴＤＩセンサ３００が、第２チャンネルの明視野光エネルギを受け取れるようにするもので、このモードは、受け取った明視野エネルギに基づいて、領域３２０に第２画像を形成する。正方向の走査は、複数の個別の増幅回路３４０において、明視野応答の信号出力を生成する。画像センサ領域全体３２０から生成されたデータは、出力として、第２画像正方向読み出し回路３６０に顕現する。第２画像正方向読み出し回路３６０は、ＴＤＩセンサ３００によって生成された信号を取り込むデータ取得システムに、前述の出力を送ることができる。データ取得システムによって回収された信号は、検査プロセスを実行するために、保存または処理された他の画像データや、既知の設計情報と比較されてよい。本設計のＴＤＩセンサの分割モード動作により、検査対象１３０の単一の走査から２つの画像の高速取得および高感度を実現できる。
【００３３】
したがって、図３の分割読み出しＴＤＩセンサ３００を用いて、２つの個別画像または２つの同一画像を走査することができ、その際に、画像の走査が適正に構成または方向決めされた場合、データは、センサ３００の両側または領域３１０と３２０によって収集され、それぞれ、複数の個別の第１増幅回路３３０および複数の個別の第２増幅回路３４０を介して、第１画像正方向読み出しライン３５０と、第２画像読み出しライン３６０とに、連続してデータを送ることができる。このように、図２の従来の構成とは対照的に、図３の構成では、分割読み出しＴＤＩセンサ３００に対応付けられたすべての構成要素（増幅回路および読み出しライン）を同時に利用することで、走査のスループットを潜在的に向上させ、検査性能全体を改善することができる。
【００３４】
図４に、４０１の試料またはウェーハの２つの領域がセンサ４１０上に結像される、本設計の一実施形態を示す。この２つの領域は、異なる時点において異なる方式、たとえば、異なる波長の光エネルギを用いて結像される試料またはウェーハの単一の領域を含んでよい。本配列の異なるポイントにおいて結合される領域の配向を示すため、検査される１つ以上の領域は矢印として示されている。具体的には、頭部が明るい矢印として示される第２画像は、反射面４０４上のポイントにおいて、頭部が暗い矢印として示される第１画像から分離されて、センサ４１０に到達するように方向が変更される。前述したように、照明システム（図示せず）は、たとえば、顕微鏡設計の分野で知られているビームスプリッタを用いて、光がシステムに照射されるランプベースのシステムであってよい。
【００３５】
本実施形態で検査される画像の上面は、第１領域４２０と第２領域４２１とを含む試料フィールド４１４に示されている。走査の方向は、矢印４１１で示されている。照明システムからの光エネルギは、領域４２０に入射し、反射または散乱されて、レンズ４０２によって回収され、さらに、レンズ４０３によって合焦されてよい。第２領域４２１については、照明は異なるスペクトル特性または偏光特性を持つことができ、これは、光が試料から透過されるレチクルなどの光透過性物体の場合に該当する。本配列は、両方の画像領域を同時に収集することができる。
【００３６】
したがって、画像処理システムの対象フィールド４１４は、位置４０１に存在する。この画像処理システムは、試料フィールド４１４を第１部分フィールド４１５と第２部分フィールド４１６とに分割し、本実施形態では、集束レンズ４０９を介してセンサ４１０上の画像位置までこれらのフィールドを中継する。反射面４０４が対象フィールド４１４を２つの領域に分割するため、各部分フィールドは、１つの領域４２０または４２１のみを含む。判りやすくするため、画像の２つの部分フィールド４１５および４１６は、重複せずに図示されているが、領域４２０および４２１の位置は、センサ４１０の画像平面において部分フィールドが近接して配置されるように、反射面４０６を利用して調整されてよい。
【００３７】
検査対象フィールド４１４が、４１１によって示される方向に移動する場合、図４Ａの正方向経路の事例では、図の上部に、センサ４１０における２つの領域の走査方向が示されている。この事例において、部分フィールド４１５は方向４１２に移動し、部分フィールド４１６は方向４１３に移動する。光線経路４２４は、センサ４１０上の２つの領域４２０および４２１のおおよその位置合わせ状態を指定する。
【００３８】
図４Ｂの逆方向経路の事例についても、センサ４１０上の２つの領域の走査方向が示されている。この逆方向経路の事例において、部分フィールド４１５は方向４２３に移動し、部分フィールド４１６は方向４２２に移動する。光線経路４２５は、センサ４１０上の２つの領域４２０および４２１のおおよその位置合わせ状態を指定する。このように、走査される領域の方向は、センサ上に投影される画像の向きに基づいて制御することができる。この逆方向経路の事例およびセンサ上の画像の向きは、図４Ｂに示すように、反射面４０６および４０８の角度または位置を変更することによって実現できる。
【００３９】
逆方向経路を用いた走査モード動作において、第１画像領域４２０内の試料の位置は、走査中に移動し、その後、第２画像領域４２１内に結像されることになる。このように、２つの画像領域は、同一の対象位置を検査または走査することができる。この２つの領域間のデータ収集時間遅れを調整した後、本設計は、２つの画像処理モードを利用して、対象物上の単一の位置を比較することを提供できる。
【００４０】
図５は、図４Ａおよび図４Ｂと類似した実施形態を示したものであるが、ここでは、走査方向を変更して、センサ上の画像の向きを変える代替の方法を示した。５０１に配置された試料は、向きが異なる２つの矢印頭部として示されており、レンズ５０２と、追加の中継レンズ群と、反射面とによって、画像位置においてセンサ５０８上に結像される。中継位置５０５および５０６は、複数の反射面５０５ａ，５０５ｂ、および５０５ｃと、５０６ａおよび５０６ｂとを含んでおり、センサ５０８による受信のために、画像領域を分割してその向きを変える。一例において、光学中継部に、ラベル付けされた逆方向経路と、反射面５３０および５３１とが利用される。通常動作、すなわち、逆方向経路において、光エネルギは、試料に入射して、レンズすなわち光学要素５０２に受け取られる。次に、光エネルギは、実線で示したように、反射面５３０と、反射面５３１と、レンズ５５０と、中継位置５０５および５０６とに送られる。中継位置５０５および５０６を通り過ぎると、光エネルギは、図示した向きで、レンズ要素５５１および集束レンズ要素５０７を通ってセンサ５０８に到達する。したがって、反射面５２０と、５２２と、５２１とは配置されておらず、図示した正方向経路の光エネルギを受け取ったり、反射したり、あるいは透過したりすることはない。
【００４１】
走査方向を変更するため、３つの追加の反射面５２０，５２１，５２２が本システムに配設されている。これらの反射面は、走査方向の快適な機械的切り替えを実現するために、１つの台座に固定されて、１ユニットとして所定の位置に移動されてよい。これら３つの反射面が利用されるときには、正方向経路が動作し、２つの当初の反射面５３０および５３１は利用されない。この逆−正方向間の光エネルギの選択については、いくつかの代替の光学設計を採用してもよい。ただし、最適な性能のためには、反射面５２０から反射面５２２までの光路の長さは、両方の構成において同一とし、画像の走査方向が変化しても変わらないように構成されなければならない。すなわち、正方向経路における反射面５２０から反射面５２１を介した反射面５２２までの、図５の点線の距離は、反射面５２０の位置から反射面５３０および反射面５３１を介した反射面５２２のポイントまでの実線（逆方向経路）に沿った光学距離と同一である。同一の光路長により、経路間での画像品質の相対変化、たとえば焦点と倍率の少なくともいずれかの相対変化を補正する必要性を抑制または排除することができる。画像の位置合わせのさらなる変更は概して必要でないため、図５の配列において走査方向が正方向から逆方向に変化する際のレンズ収差に起因する画像品質の差異は、本設計では顕現しない。
【００４２】
ここでも、試料面５６０は、２つの走査領域５６１および５６２と共に図示されており、これらの領域は、利用する経路に応じてセンサ５０８に供給される。反射面５２０，５２１，５２２を配置して利用する場合（正方向経路）、走査方向５１０として示した走査方向は、センサ５０８において走査方向５１１に割り当てられる。反射面５３０および５３１を配置して利用する場合（逆方向経路）、走査方向５１０は、センサ５０８において走査方向５１２に割り当てられる。途中の向きは、正方向経路についてポイント５２３に、逆方向経路についてポイント５３３に示されている。
【００４３】
したがって、図４Ａ、図４Ｂ、および図５に示したように、一般に、レンズと、ビームスプリッタと、反射面とのうちの少なくともいずれかを含む光学配列内の構成要素の配向によって、センサ４１０またはセンサ５０８の表面上に印加される、結果的に得られる光エネルギは、走査方向とは異なる方向に伝播できるようになる。図５に示すとおり、領域５６１および領域５６２を有する試料表面５６０の正方向走査５１０では、センサ５０８において、領域５６１は方向５１１、すなわち左に向かって走査され、また、領域５６２は方向５１１、すなわち右に向かって走査されることになる。したがって、正または逆の試料走査方向で走査される試料表面の両方の画像に関して、データは、ＴＤＩセンサにおいて外側に向かって進む。
【００４４】
各種センサ設計
図６に、空間的に分離されて統合された２つの１×Ｎラインセンササブアレイを含む二連リニアセンサ６００を模式的に示す。図６は、オンチップ読み出し回路をセンサの両側それぞれに沿って示している。二連リニアセンサ６００は、２つの走査画像を同時に取得でき、各サブアレイは、互いに独立して動作できる。さらに、本設計は、二連リニアセンサ６００の一方の側から生成された出力または制御信号を送信することができ、この出力または制御信号は、二連リニアセンサ６００の第２の側において露光を制御し、かつ出力パラメータを変更することを目的として送信されるものである。１×Ｎラインセンササブアレイは、それぞれ、画像データを１ピクセル幅だけ収集できる。少なくとも１つのサブアレイにおいて１ピクセル幅の画像データを収集することで、画像の方向変更要件が排除され、また、画像を不鮮明にする可能性がある、他の関連する取得および処理の影響を緩和できる。この構成において、二連リニアセンサ６００は、センサの２つの補助領域を利用して、検査対象１３０から走査画像データを記録することができる。この補助領域は、検査対象１３０上の同一位置を同時に走査でき、この走査には、特に限定するものではないが、画像処理モードと、照明源と、照明レベルと、波長と、スペクトル範囲と、偏光と、他の照明特性とのうちの少なくともいずれかについて異なる設定が利用される。
【００４５】
二連リニアセンサ６００は、検査対象１３０からの光エネルギを、この光エネルギを表す１ピクセル幅の第１画像６１０という形式で受け取る。第１画像６１０のデータは、１つまたは複数の個別の増幅回路６３０において信号出力を生成してよい。第１画像６１０を表すデータは、出力として、第１ライン読み出し回路６５０に顕現する。第１ライン読み出し回路６５０は、二連リニアセンサ６００によって生成された信号を取り込むデータ取得システム（図６には記載せず）に前述の出力を送ることができる。
【００４６】
さらに、第１画像を生成したものと同一の走査は、二連リニアセンサ６００から第２の画像データストリームを生成することもできる。本設計は、前述したミラー配列を利用して、第２画像を表す反射エネルギを取得することができる。独立した補助領域は、二連リニアセンサ６００が、検査対象１３０から反射された光エネルギを受け取り、その受け取ったエネルギに基づいて、１ピクセル幅の第２画像６２０を形成できるようにするものである。前述の配列を用いたこの方式での走査により、複数の個別の増幅回路６４０に信号出力が生成される。生成された１ピクセル幅の第２画像６２０を表すデータは、出力として、第２ライン読み出し回路６６０に顕現する。第２ライン読み出し回路６６０は、この出力を、二連リニアセンサ６００によって生成された信号を取り込むデータ取得システム（図６には記載示せず）に送ることができる。データ取得システムによって回収された信号は、検査プロセスを実行するために、保存されている他の画像または既知の設計情報と比較されてよい。
【００４７】
さらに、本設計では、最初の補助領域が検査対象１３０上の位置を走査した時点と、次の補助領域が同一の検査対象１３０を走査した時点との間に時間遅延を取り入れてよい。この構成において、最初の補助領域からの出力は、オンチップの制御論理に情報を提供でき、ひいては、次の補助領域で採用される取得パラメータを変更する機構を提供できる。たとえば、制御回路６７０は、増幅回路６４０によって生成された出力信号を増幅回路６３０に供給できる。本設計は、検査対象１３０の特性を観察することによって、増幅回路６４０によって生成される信号出力という形式で、第１ライン読み出し回路６５０を制御し、露光時間、増幅器利得を変更したり、他の取得パラメータを操作したりできるようにする。たとえば、飽和効果を除去して取得システムのダイナミックレンジを向上させるために、最初の補助領域が、検査対象１３０から反射された信号を測定し、その結果得られる、次の補助領域の露光に関する制御信号を提供する。
【００４８】
図７は、分割読み出し動作モードに設定されたＭ×Ｎ分割読み出しＴＤＩセンサ７００を模式的に示す図であり、図７に示した特定の態様は、双方向ＴＤＩセンサの片側に大きな補助領域を採用し、分割読み出しＴＤＩセンサ７００の第２の片側に小さな補助領域を採用する構成を考慮したものである。サイズが異なる画像補助領域の区分を設定することにより、感度とダイナミックレンジの最適化を実現でき、異なる特性を持つ２つの照明源（たとえば、高輝度照明源と低輝度照明源）に対応することができる。高感度画像チャンネル７１０の補助領域に多数のピクセルを利用して、信号の統合化を向上させる一方で、大信号画像チャンネル７２０の補助領域に、僅かな数または単一ラインのピクセルのみを利用することによって、信号の統合化を抑制し、飽和せずに大信号を検出することができる。各画像チャンネルの補助領域のサイズを変更することにより、本設計は、統合ステージ数の比に応じた、改善されたダイナミックレンジを用いて、極端な大きさの大信号と小信号とを領域から確実に測定できる。
【００４９】
本設計は、第１回路７３０のみ、または第２読み出し回路７４０のみから最も適した出力画像データ信号を選択できるようにする一方で、他の出力を無視したり、または両方の出力を選択して画像データ信号を組み合わせ、複合画像を形成したりできるようにする。一つの構成において、暗視野エネルギは大きな補助領域７１０に送られる一方で、明視野エネルギは小さな補助領域７２０に送られてよい。適切な統合比率を選択する機能により、単一の検査走査で異なる画像処理モードを用いて、最適な検査を実現できる。
【００５０】
適切な統合比率を選択する事例が生じるのは、選択した画像処理モードが、単一の照明源を利用した場合の暗視野と明視野の画像処理に見られるような大きな差異を画像信号に生じるような場合である。暗視野画像モードは、光エネルギを効率よく拡散させない特定の検査対象１３０パターンに関してより低い信号を生成できる。この例において、高感度画像チャンネル７１０は、より低い信号を検出する領域の暗視野画像処理を提供し、低感度大信号画像チャンネル７２０は、検査される領域の明視野画像処理を提供する。
【００５１】
適切な統合比率の選択を利用することを説明する２つ目の事例が発生するのは、選択した画像処理モードが、広帯域スペクトルの画像処理と、狭帯域または多重線スペクトルの画像処理に見られるような顕著な差異を画像信号に生じるような場合である。広帯域スペクトルから利用できる全体信号は、狭帯域または線路フィルタ光源の場合よりもかなり大きい可能性がある。本設計では、狭帯域フィルタ光源に高感度画像チャンネル７１０を使用して、検査対象１３０から反射した入手可能な照明の最も効果的な利用を提供する。２つの異なる光源を利用して照光する場合、たとえば、ランプ光源とレーザー光源を一緒に使用する場合は、各光源の輝度（すなわち光エネルギ）は完全に異なったものになり得る。輝度の差を吸収するため、高感度画像チャンネル７１０は、光エネルギがより低い光源から生成される反射光を収集してよく、低感度大信号画像チャンネル７２０は、輝度がより高い光源から生成される反射光を収集してよい。
【００５２】
さらに、検査対象１３０の異なる領域が、照光時に、大幅に異なる反射散乱光レベルで反応する場合、適切なＴＤＩ統合比率を選択することにより、これらの異なる領域についての高度に最適化された検査を単一の走査で実現することができる。前述したように、このような構成では、異なるサイズ（Ｍ×Ｎ）、ほぼ同等のサイズ（Ｍ×Ｍ）、ライン（Ｍ×１，１×Ｎ，または１×１）、または他の配列の２つの領域を持つＴＤＩセンサ７００を採用してよく、その場合、異なるサイズの構成を利用することにより、ＴＤＩセンサ７００のダイナミックレンジを改善でき、かつ、統合ステージ数または画像幅が異なる複数の領域を利用して、感度制御を提供することができる。
【００５３】
本設計の一態様に係る、２つの照明源を備えた検査システム８００の概要図を図８に示す。本構成において、２つの照明源および相補型照明中継システムは、共通の撮像レンズおよびセンサと共に配設される。この例において、第１光源は明視野の画像処理に利用され、第２光源は暗視野の画像処理に利用される。照明源８１０は、たとえば、光エネルギや光束を照射してよく、画像処理システムは、明視野光エネルギを第１チャンネル照明中継部８１５（すなわち、第１チャンネル照明および撮像レンズ）に向けて送ってよい。照明中継部８１５は、１つ以上の反射面と、ビームスプリッタと、反射器と、偏光レンズと、照明撮像レンズ中継配列とのうちの少なくともいずれかと、所望の方式で構成されたこれらの任意の組み合わせと、を含んでよい。
【００５４】
第１チャンネル照明中継部８１５は、照明源８１０から照射された光エネルギを収集でき、第１フィールド８３０において、センサ１７０（図８には記載せず）による検査に十分な第１チャンネルの光エネルギを、所望の方式で下向きに検査対象１３０に投射できる。本設計は、検査対象１３０（すなわち、検査中の試料）から反射する光エネルギを、画像中継要素８１５に送ることができる。もう１つの画像中継要素８５５は、反射された光エネルギを収集でき、反射された明視野光エネルギを、分割読み出しＴＤＩセンサまたは二連リニアセンサに向けて画像経路８０５に沿って送達または照射することができる。センサ１７０は、ポイント８５０において、検出された明視野画像情報を複数の読み出し回路から出力する。このようなシステム構成は、ＴＤＩセンサ７００に十分に適したものである。
【００５５】
また、第２照明源（図示せず）は、光エネルギまたは光束を照射し、第２チャンネル照明中継部８２０（すなわち、第２チャンネル照明および撮像レンズ）にその光エネルギを送ることができる。照明中継部８２０は、１つ以上の反射面と、ビームスプリッタと、反射器と、偏光レンズと、照明撮像レンズ中継配列とのうちの少なくともいずれかを含んでよい。第２チャンネル照明中継部８２０は、第２照明源から照射された光エネルギを収集し、第２フィールド８４０において、センサ１７０による検査に十分な第２チャンネルの光エネルギを、所望の方式で検査対象１３０に投射する。この構成において、撮像レンズ配列は、フィールド８４０において検査対象１３０（すなわち、検査中の試料）から反射するポイント８９５の光エネルギを収集しない。画像中継部８５５は、照光により検査対象１３０から散乱する暗視野光エネルギを収集する。
【００５６】
画像中継部８５５は、散乱光８９８を収集し、受け取った暗視野光エネルギを、分割モード配列で動作するＴＤＩセンサ、すなわち二連ラインセンサに向けて送達または投射し、明視野画像処理モードと同時に入射するように仕向ける。センサ（図示せず）は、検出した暗視野画像処理モード情報を、複数の読み出し回路から出力する。この構成において、本設計は、検査対象１３０の同時露光を行って、ポイント８５０における画像データとして明視野応答を供給し、ポイント８６０における画像データとして暗視野応答を供給する。
【００５７】
本設計は、２つの異なる光源を利用して検査対象１３０を照光し、センサを基準に、前記対象を走査方向８９０に移動させる。明視野の出力画像データは、対象の走査方向８９０の向きとは逆の方向８５０に移動する。同様に、暗視野チャンネルの出力画像データは、図４および図５を参照しながら説明したミラー／反射面によって得られる方向８６０に移動する。
【００５８】
検査対象１３０における明視野照明８３０と暗視野照明８４０間のフィールド分割によって、これらのフィールド領域それぞれに対して、画像中継システム内で、個別のフィルタリング処理や追加の光学的処理を実行できるようになる。さらに、個別の画像モード中継ミラー配列は、１つ以上のセンサアレイ上に画像をマッピングでき、２つの領域の走査方向８９０をそれぞれ個別に制御することができる。この態様は、明視野と暗視野の画像処理モードの利用について説明するものであるが、本態様は各種の光学画像処理モードをサポートできることは当業者であれば十分に理解されるはずである。
【００５９】
本設計の第２の態様に従って、検査対象１３０の２つの重複しないフィールド領域を同時に画像処理するのに適した検査システム９００の概要図を図９に示す。この構成において、単一の照明源および照明中継システムが、共通の撮像レンズおよびセンサと共に配設される。照明源９１０は、明視野光エネルギまたは光束を照射し、その明視野光エネルギを第１チャンネル照明中継部９１５（すなわち、第１チャンネル照明および撮像レンズ）に向けて送る。第１チャンネル照明中継部９１５は、１つ以上の反射面と、ビームスプリッタと、反射器と、偏光レンズと、照明撮像レンズ中継配列と、所望の方式で構成されたこれらの任意の組み合わせとを含む。第１チャンネル照明中継部９１５は、照明源９１０から照射された明視野光エネルギを収集し、第１フィールド９３０および第２フィールド９４０において、センサ１７０（図９には記載せず）による検査に十分な明視野光エネルギを、所望の方式で下向きに検査対象１３０に投射しながら、９９０に示した方向に検査対象１３０を走査する。
【００６０】
本設計の説明において、検査対象１３０（すなわち、検査中の試料）より、第１フィールド９３０および第２フィールド９４０から反射する光エネルギは、画像中継部９１５に送られる。画像モード中継部９１５は、これらのフィールドから反射した光エネルギを収集し、受け取った反射明視野光画像処理情報を、双方向分割読み出しＴＤＩセンサすなわち二連リニアセンサに向けて画像経路９０５に沿って送達または投射する。画像モード中継部９１５，９５５を含むミラー配列は、第１フィールド９３０の反射光エネルギを中継し、１つのセンサ補助領域に、第１フィールド画像データ９５０として入射させると同時に、第２フィールド９４０の反射光エネルギを中継し、別のセンサ補助領域に、第２フィールド画像データ９６０として入射させる。
【００６１】
センサ１７０（図９には記載せず）は、第１フィールド画像９５０からの検出画像情報応答を出力し、複数の読み出し回路を介して、走査方向９７０に信号出力を生成できる。同様に、第２フィールド画像９６０からの情報応答は、複数の読み出し回路を介して、走査方向９８０に信号出力を生成できる。
【００６２】
この構成において、本設計は、分割モードＴＤＩセンサ内の各サブアレイの全機能を有効に活用し、単一の照明源を用いて、スループットの向上と、より高速な検査対象１３０の走査とを実現できる。
【００６３】
本発明のさらに他の態様は、本設計の第２の態様に従って、２つの重複しないフィールドと、空間的に交互配置された走査とを利用して、対象物の１００％検査を達成する検査方法１０００を提供する。図１０に、検査対象１３０の１００％検査を効果的に実行するのに十分な検査方法１０００および特殊な走査配列を示す。本方法は、検査対象１３０の右から左への第１パス走査を開始し、第１フィールド１０２０と第２フィールド１０４０の第１走査を同時に実行できるものである。右から左への走査が検査対象１３０の端部に到達したら、走査処理は、垂直方向に移動して、反対方向に向きを変え、検査対象１３０の右から左への第２パス走査を開始する。
【００６４】
検査方法１０００は、フィールド間に存在する隙間を調整する機構を提供できる。この機構により、フィールド間の隙間は、確実に、各フィールドの高さより若干小さく維持される。第２パス走査は、第１フィールド１０３０と第２フィールド１０５０の同時走査を実行する。移動および走査方向の変更は、第１フィールドについてはポイント１０２５で、第２フィールドについてはポイント１０４５で行われる。第２パス走査が完了すると、走査処理は、原点、すなわち第１パスに走査方向を戻し、空間的に交互配置される走査パスを複数回繰り返して実行でき（すなわち、第３走査、第４走査など）、画像処理領域の重複を提供して、検査対象１３０全体を十分に網羅できるようにする。検査方法１０００は、検査対象についての１００パーセントの効率的検査を、最小限の重複で実行できる。
【００６５】
検査対象１３０に１つの照明源を照射して、反射した光エネルギから２つの異なる画像処理モードを同時に収集する、本設計の第３の態様に係る検査システム１１００の概要を図１１に示す。この構成において、検査システム１１００は、単一の照明源（図示せず）と、共通の撮像レンズおよび２つの異なるタイプの照明を収集するセンサを有する２つの相補型画像モード中継要素の配列とを、含む。照明源は、光エネルギまたは光束を照射し、その光エネルギを経路１１１０に沿って送る。照明中継部１１１５は、１つ以上の反射面と、ビームスプリッタと、反射器と、偏光レンズと、照明撮像レンズ中継配列とのうちの少なくともいずれかと、これらの任意の組み合わせとを含んでよい。照明中継部１１１５は、照明源から照射された光エネルギを収集し、フィールド位置１１２０において、センサ１７０（図１１には記載せず）による検査に十分な光エネルギを、所望の方式で下向きに検査対象１３０に投射しながら、検査対象１３０を方向１１９０に走査する。
【００６６】
本設計は、検査対象１３０（すなわち、検査中の試料）から反射する光エネルギを、フィールド位置１１２０から画像中継部１１５５に送る。画像中継部１１５５は、フィールド位置１１２０から反射した光エネルギを収集し、受け取った反射画像処理情報を、経路１１０５に沿って双方向分割読み出しＴＤＩすなわち二連リニアセンサに移送または投射する。画像中継部１１５５を含むミラー配列は、フィールド位置１１２０の第１画像モードを経路１１０５に沿って中継し、フィールド画像データ１１３０として第１センサ補助領域まで送る。また、画像中継部１１５５は、システムの瞳平面１１５５付近で画像を分割し、反射された光エネルギを分離してもよい。画像の分割は、タイプの異なる照明または画像処理モードを分離することを含んでよい。画像中継部１１５５は、画像中継部１１６０に第２画像光エネルギを送る。画像中継部１１６０は、フィールド位置１１２０から反射した光エネルギを収集し、受け取った反射画像処理情報を、経路１１２５に沿って双方向分割読み出しＴＤＩセンサすなわち二連リニアセンサに移送または投射する。画像中継部１１６０を含むミラー配列は、フィールド位置１１２０の第２画像モードを中継し、その画像モードを第１フィールド画像データ１１４０として、第２のセンサ補助領域まで画像経路１１２５に沿って送る。
【００６７】
センサ１７０（図示せず）は、フィールド位置１１２０の第１画像モード１１３０から検出した画像情報を出力し、複数の読み出し回路を介して、走査方向１１７０に信号出力を生成する。同様に、異なる画像応答は、第２画像モード１１４０を用いてフィールド位置１１２０から受け取られ、複数の読み出し回路（図１１には記載せず）を介して、走査方向１１８０に信号出力を生成する。
【００６８】
この構成において、本設計は、同一のフィールド位置１１２０から２つの画像を同時に取得でき、センサ１７０において、各画像を個別または組み合わせて処理することができる。検査システム１１００は、特に限定するものではないが、大信号／小信号読み出し、多重スペクトル画像処理、透過／反射同時画像処理、および広帯域／狭帯域光学画像処理モードを含むモードを利用して複数の画像を同時に収集するように構成されてよい。検査システム１１００は、画像処理中継部および画像処理モード中継部に、共通の光学要素を含むことができ、この光学要素は、相対的位置合わせおよび焦点が相関されて、２つの画像の全般的安定性が、個別の光学要素またはセンサを利用することに比べて大幅に改善される方式で設けられる。本実施形態において、同一の対象位置からの画像情報は、各チャンネルの特定の特徴を強調するため、または強調しないようにするため、画像処理システムの瞳において、または瞳近傍で分割されてよい。
【００６９】
図１１の設計の一実施形態は、狭帯域照明チャンネルを含んでよく、ここで、狭帯域照明は、広帯域照明源から発せられる。たとえば、照明源として水銀キセノンランプを利用し、画像中継部１１６０は、狭帯域照明に対応するｉ−ライン（i-line）の波長光と、広帯域照明を形成するように適切にフィルタ補正された残りのランプ出力と、を利用できる。このようなシナリオにおける画像中継部１１６０は、狭帯域反射面を含んでよく、この反射面において、狭帯域光エネルギは１つの検査チャンネルとして利用され、広帯域光エネルギは、画像中継部１１１５を介して他のチャンネルに利用される。照明を分割する他の形式も利用できる。
【００７０】
検査対象１３０の２つの重複しないフィールド領域を同時に結像させるのに適した、本設計の第４の態様に係る検査システム１２００の概要を図１２に示す。この構成において、照明源と相補型照明中継システムとは、共通の撮像レンズおよびセンサと共に配設される。照明源１２１０は、光エネルギまたは光束を照射し、その光エネルギを照明中継部１２５５，１２１５に送る。照明中継部１２５５，１２１５は、１つ以上の反射面と、ビームスプリッタと、反射器と、偏光レンズと、照射撮像レンズ中継配列と、所望の方式で構成されたこれらの任意の組み合わせとを含んでよい。照明中継部１２１５は、照明源１２１０から照射された光エネルギを収集し、第１フィールド１２３０および第２フィールド１２４０において、センサ１７０（図１２には記載せず）による検査に十分な光エネルギを、所望の方式で下向きに検査対象１３０に投射しながら、検査対象１３０を方向１２９０に走査する。
【００７１】
本設計は、検査対象１３０（すなわち、検査中の試料）から反射または散乱した光エネルギを、第１フィールド１２３０および第２フィールド１２４０から画像中継部１２１５，１２５５に送ることができる。画像中継部１２５５は、これらのフィールドから反射された光エネルギを収集でき、受け取った画像情報を、双方向分割読み出しＴＤＩすなわち二連リニアセンサまで画像処理経路１２０５に沿って移送または投射することができる。画像中継部１２５５を含むミラー配列は、第１フィールド１２３０で反射した光エネルギを中継し、１つのセンサ補助領域に、第１フィールド画像データ１２５０として入射させると同時に、第２フィールド１２４０で反射した光エネルギを中継し、個別のセンサ補助領域に、第２フィールド画像データ１２６０として入射させることができる。この配列において、本設計は、検査領域の小さい重複部１２４７を生成でき、この重複部１２４７は、第１フィールド１２３０および第２フィールド１２４０が異なる時点で検査対象１３０の同一領域を包含することによって得られる。
【００７２】
センサ１７０（図１２には記載せず）は、第１フィールド画像データ１２５０から検出された画像情報を出力し、複数の読み出し回路を介して、走査方向１２７０に信号出力を生成できる。同様に、第２フィールド画像データ１２６０からの画像処理モード情報応答は、複数の読み出し回路（図１２には記載せず）を介して、センサの走査方向１２８０に信号出力を生成できる。
【００７３】
この構成において、フィールド位置は、走査方向１２９０と直交せず、２つの検査領域の画像は、各画像領域を取り込む分割読み出しモードで動作する双方向ＴＤＩセンサに中継される。検査システム１２００は、走査される領域間のいかなる隙間も排除するため、試料の１００パーセントの検査を実現する。本実施形態において、２つの画像フィールド領域１２３０および１２４０の間に導入される走査時間の差は、画像処理システム１０５において計数されてよい。
【００７４】
前述した内容は、本設計に利用できるすべての構成要素、インタフェース、通信、および動作モードを決定するものでも、限定するものでも、または包括するものでもない。本明細書に記載した設計および説明した特定の態様は、限定することを意味するものではなく、本発明の教示および利益を組み込みながら、代替の構成要素を含むことができ、本発明、すなわち、複数の画像または「チャンネル」を同時に収集する高速画像形成システム、センサ、および取得システムは、時間と費用が効率化された方式で試料を透過および反射させる検査要件の全範囲を満たす、半導体集積回路の製造を実現するものである。本発明について、本発明の特定の態様に関連付けて説明したが、本発明はさらに変更できるものであることは理解されるであろう。本出願は、概して、本発明の原理に従った、本発明の各種の変形、用途、または改造を含むことを意図したものであり、本発明が属する分野において既に知られている慣例的な事例に分類されるような、本開示内容からの逸脱も包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１Ａ】検査システムにおける本設計の構成要素およびインタフェースを示すブロック図である。
【図１Ｂ】本設計のすべての側面に対応した実現可能な実施方式を説明するために、代表的な検査システムの概略を示した流れ図である。
【図２】従来の双方向遅延積分（ＴＤＩ）センサを模式的に示す図である。
【図３】本設計に従って、分割読み出しモードで動作するように構成された双方向ＴＤＩセンサを模式的に示す図である。
【図４Ａ】正方向で動作する、本設計を採用した検査システム光学要素を示す概略図である。
【図４Ｂ】逆方向で動作する、本設計を採用した検査システム光学要素を示す概略図である。
【図５】両方向に動作できる、本設計を採用した検査システム光学要素を示す概略図である。
【図６】本設計に従って、２つの個別の走査画像を同時に取得するように構成された二連リニアセンサを模式的に示す図である。
【図７】本設計に従って、各走査画像領域に異なる区分を利用するように構成された双方向ＴＤＩセンサを模式的に示す図である。
【図８】本設計の第１の態様に従って、共通の撮像レンズおよびセンサと共に、２つの照明源と、相補型照明中継システムとを用いて構成された検査システムを示す概要図である。
【図９】本設計の第２の態様に従って、対象物の２つの重複しない領域を同時に走査して、センサ上に結像させるように構成された検査システムを示す概要図である。
【図１０】本設計の第２の態様に従って、２つの重複しないフィールドを利用した、対象物の１００％検査を示す概念図である。
【図１１】本設計の第３の態様に従って、１つの照明源と、２つの画像中継部と、共通撮像レンズと、センサとを用いて、２つの照明モードを提供するように構成された検査システムを示す概要図である。
【図１２】本設計の第４の態様に従って、対象物の２つの重複しないフィールド領域を同時に走査して、センサ上に結像させるように構成された検査システムを示す概要図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年2月22日(2008.2.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の少なくとも１つの領域のデュアルチャンネル検査を行う方法であって、
前記試料の前記少なくとも１つの領域から入射する光エネルギを受け取り、その際に、前記光エネルギを受け取ることは、複数のチャンネルの光エネルギを受け取ることを含み、
１つの他のチャンネルの光エネルギに基づいて、少なくとも１つのチャンネルの光エネルギの方向を変更し、
方向変更されたチャンネルの光エネルギと、前記１つの他のチャンネルの光エネルギとをセンサに同時に供給すること、を含む方法。
【請求項２】
前記同時に供給することの後で、前記方向変更されたチャンネルの光エネルギと、前記他のチャンネルの光エネルギとを表すデータを前記センサから同時に送信すること、をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記センサは遅延積分（ＴＤＩ）センサを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記方向を変更することは、前記少なくとも１つのチャンネルの光エネルギを、少なくとも１つの第１反射面に送ることと、前記他のチャンネルの光エネルギを、少なくとも１つの第２反射面に送ることとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記方向を変更することにより、第１方向での前記試料の走査で、第１の方向で前記センサの第１部分に到達する光エネルギと、第２の方向で前記センサの第２部分に到達する光エネルギとを得られるようにする、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記入射する光エネルギを受け取ることは、試料の１つの領域から入射する光エネルギを第１チャンネルとして受け取ることと、試料の第２の領域から入射する光エネルギを第２チャンネルとして受け取ることと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記入射する光エネルギを受け取ることは、１つの領域から、１つの特徴を持つ光エネルギを第１チャンネルとして受け取ることと、前記１つの領域から、他の特徴を持つ光エネルギを第２チャンネルとして受け取ることとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記１つの特徴は明視野エネルギを含み、前記第２の特徴は暗視野エネルギを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記入射する光エネルギを受け取ることは、１つの領域から、１つの特徴を持つ光エネルギを第１チャンネルとして受け取ることと、他の領域から、他の特徴を持つ光エネルギを第２チャンネルとして受け取ることと、を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
試料を検査する目的で光エネルギを受け取るように構成されたセンサであって、
前記試料から第１チャンネルの画像データを受け取るように構成された第１検知領域と、
前記試料から第２チャンネルの画像データを受け取るように構成された第２検知領域と、
前記第１領域に接続されて、前記センサから前記第１チャンネルの画像データを読み出すように構成された第１読み出し回路と、
前記第２領域に接続されて、前記センサからの前記第１チャンネルの画像データの読み出しと同時に、前記センサから前記第２チャンネルの画像データを読み出すように構成された第２読み出し回路と、を含むセンサ。
【請求項１１】
前記第１検知領域はラインを含む、請求項１０に記載のセンサ。
【請求項１２】
前記第２検知領域はラインを含む、請求項１１に記載のセンサ。
【請求項１３】
前記第１チャンネルの画像データは、前記試料から１つの向きで受け取られ、前記第２チャンネルの画像データは、前記試料から異なる向きで受け取られる、請求項１０に記載のセンサ。
【請求項１４】
データの向きを変更することにより、データは、前記試料が一方向に走査される際に、前記第１検知領域と前記第２検知領域の内側部分から前記第１検知領域と前記第２検知領域の外側部分に送られるようになる、請求項１３に記載のセンサ。
【請求項１５】
試料の同時デュアルチャンネル検査を実行するシステムであって、
前記試料に光エネルギを供給するように構成された少なくとも１つの照明装置と、
前記試料から２つのチャンネルの光エネルギを受け取り、１つのチャンネルの光エネルギの方向を変更するように構成されることで、方向変更されたチャンネルの光エネルギと、方向変更されないチャンネルの光エネルギと、を供給するように構成される、配向光学要素と、
前記方向変更されたチャンネルの光エネルギと、前記方向変更されないチャンネルの光エネルギとを受け取って同時に処理するように構成されたセンサと、
を含むシステム。
【請求項１６】
前記配向光学要素は、
少なくとも１つのレンズと、
少なくとも１つの反射面と、を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
１セットの挿入可能な反射面であって、前記センサ上に形成された画像の方向を変更するための代替経路を提供するように構成された反射面をさらに含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記センサは、データを受け取り、第１読み出し回路を介して、前記センサの１つの領域からデータを提供すると同時に、第２読み出し回路を介して、前記センサの第２の領域からデータを供給するように構成された遅延積分（ＴＤＩ）センサを含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
前記配向する光学要素は、第１方向に前記試料を走査することにより、第１の方向で前記センサの１つの部分に到達する光エネルギと、第２の方向で前記センサの第２の部分に到達する光エネルギとを得られるように構成される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの照明装置は、明視野照明装置および暗視野照明装置を含み、前記試料から受け取った前記２つのチャンネルの光エネルギは、明視野光エネルギのチャンネルと、暗視野光エネルギのチャンネルとを含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの要素と前記試料との間に光学要素をさらに含み、前記光学要素は、１つの特徴を持つ光エネルギを前記試料に供給すると共に、第２の特徴を持つ光エネルギを前記試料に供給するように構成される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２２】
前記第１の特徴は第１波長を含み、前記第２の特徴は第２波長を含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記第１の特徴は第１偏光を含み、前記第２の特徴は第２偏光を含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記第１検知領域のサイズは、前記検知領域とは異なり、異なるサイズの領域は、ダイナミックレンジと感度の制御を向上させる、請求項１０に記載のシステム。
【請求項２５】
前記第１検知領域のサイズは、前記第２検知領域のサイズと実質的に同一である、請求項１０に記載のシステム。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの照明装置は、狭帯域照明装置および広帯域照明装置を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの照明装置は、狭帯域照明装置を含み、さらに、前記配向光学要素は、前記狭帯域照明装置からの狭帯域照明をフィルタ処理して広帯域照明にするように構成されるフィルタ光学要素を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２８】
前記狭帯域照明装置は、水銀キセノンランプを含み、前記配向光学要素は、少なくとも１つの狭帯域反射面を利用して、前記水銀キセノンランプからｉ−ラインの波長エネルギを分離する、請求項２７に記載のシステム。
【国際調査報告】
2009523228.tif 000017