(57)【要約】  大粒子上を走査している間は照明強度を低減させる方法及びシステムが本願にて提示される。表面検査システムにより、主計測スポットの検査路沿いに大粒子が存していることが、別のところにある先導計測スポットを用い判別される。本検査システムにより、大粒子が主計測スポット内にある間、入射照明パワーが低減される。それら主計測スポット及び先導計測スポットは、共通の結像集光対物系により１個又は複数個の検出器上へと別々に結像される。その結像式集光器では、１個又は複数個のウェハ像面にて、先導計測スポットの像が主計測スポットから空間的に分離する。先導計測スポットから検出された光を分析することで、主照明ビーム及び先導照明ビームの光学パワーを低減させるパワー低減期間が決定される。
2019525180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光ビームを生成するよう構成された照明源と、
上記照明光ビームを先導照明ビームと主照明ビームとに分岐させるよう構成されたビーム分岐素子と、
上記先導照明ビーム，上記主照明ビームをそれぞれウェハの表面上の先導計測スポット，主計測スポットへと投射するよう構成された照明対物系と、
上記先導計測スポットからの散乱光群並びに上記主計測スポットからの散乱光群を自結像対物系のウェハ像面にて相隔たった個所に結像させるよう構成された結像対物系と、
上記先導計測スポットからの被結像散乱光群並びに上記主計測スポットからの被結像散乱光群を、撮像型検出器に向かう主計測チャネルと、１個又は複数個のＬＰＭ用検出器に向かうレーザパワー管理（ＬＰＭ）チャネルと、の間で分岐させるよう構成された集光側ビームスプリッタであり、当該１個又は複数個のＬＰＭ用検出器が、当該先導計測スポットからの散乱光の量を示す出力信号を生成するよう構成されている集光側ビームスプリッタと、
情報処理システムと、
を備え、その情報処理システムが、
上記先導計測スポットからの散乱光の量を示す出力信号を受け取るよう、且つ
コマンド信号を照明パワー制御素子に送ることで、その照明パワー制御素子に、上記照明光ビームの光学パワーを上記出力信号に基づき調整させるよう、
構成されている表面検査システム。
【請求項２】
請求項１に記載の表面検査システムであって、更に、
上記ウェハを走査運動の態で動かすことで上記先導計測スポット及び上記主計測スポットをそのウェハの表面を過ぎり検査路に沿い動かすよう動作させうる、ウェハ位置決めシステムを備える表面検査システム。
【請求項３】
請求項２に記載の表面検査システムであって、上記先導計測スポットが上記検査路に沿い上記主計測スポットの手前にあり、且つその主計測スポットから所定の分離距離で以て分離されている表面検査システム。
【請求項４】
請求項１に記載の表面検査システムであって、上記先導計測スポットからの散乱光の量を示す上記出力信号が単一値信号である表面検査システム。
【請求項５】
請求項１に記載の表面検査システムであって、上記先導計測スポットからの散乱光の量を示す上記出力信号がその先導計測スポットからの散乱光の像を示している表面検査システム。
【請求項６】
請求項１に記載の表面検査システムであって、上記照明パワー制御素子が音響光学変調器である表面検査システム。
【請求項７】
請求項１に記載の表面検査システムであって、更に、
上記結像対物系と上記１個又は複数個のＬＰＭ用検出器との間の光路に沿い上記結像対物系の瞳面又はその付近に所在しているヘイズフィルタを、備える表面検査システム。
【請求項８】
請求項１に記載の表面検査システムであって、上記集光側ビームスプリッタが、上記先導計測スポットからの他の散乱光よりも高割合の後方散乱光及び前方散乱光を上記ＬＰＭチャネル内へと差し向けるアパーチャを有する表面検査システム。
【請求項９】
請求項１に記載の表面検査システムであって、更に、
上記ＬＰＭチャネルの光路沿いに所在する掩蔽素子を備え、その掩蔽素子が、上記１個又は複数個のＬＰＭ用検出器のうちあるＬＰＭ用検出器の前にあるウェハ像面又はその付近にて、上記ＬＰＭチャネル内で上記主計測スポットからの被結像散乱光群か上記先導計測スポットからの被結像散乱光群を選択的に阻止するよう、構成されている表面検査システム。
【請求項１０】
請求項１に記載の表面検査システムであって、上記１個又は複数個のＬＰＭ用検出器のうち第１ＬＰＭ用検出器が、上記先導計測スポットからの散乱光の量を示す出力信号を生成し、当該１個又は複数個のＬＰＭ用検出器のうち第２ＬＰＭ用検出器が、上記主計測スポットからの散乱光の量を示す出力信号を生成する表面検査システム。
【請求項１１】
請求項１に記載の表面検査システムであって、上記１個又は複数個のＬＰＭ用検出器のうちアレイ型検出器が、上記先導計測スポットからの散乱光の量を示す第１出力信号と、上記主計測スポットからの散乱光の量を示す第２出力信号と、を生成する表面検査システム。
【請求項１２】
請求項１に記載の表面検査システムであって、上記照明パワー制御素子に対する上記コマンド信号によりその照明パワー制御素子に強い、上記先導計測スポットからの散乱光の量を示す上記出力信号が所定のしきい値を上回った後のパワー低減期間に亘り上記照明光ビームの光学パワーを低減させる表面検査システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の表面検査システムであって、上記パワー低減期間が、上記先導計測スポットが上記所定のしきい値を上回る期間を含む表面検査システム。
【請求項１４】
請求項１２に記載の表面検査システムであって、上記パワー低減期間が、上記先導計測スポットからの散乱光の量を示す上記出力信号が所定のしきい値を上回った後、ある固定時点にて始まり、その固定時間が、上記先導計測スポット・上記主計測スポット間分離距離の関数である表面検査システム。
【請求項１５】
試料の表面を、主計測スポットでは主照明ビーム、先導計測スポットでは先導照明ビームで以て照明するステップと、
上記先導計測スポットからの散乱光群並びに上記主計測スポットからの散乱光群を結像対物系のウェハ像面にて相隔たった個所に結像させるステップと、
上記先導計測スポットからの被結像散乱光群並びに上記主計測スポットからの被結像散乱光群を、撮像型検出器に向かう主計測チャネルと、１個又は複数個のＬＰＭ用検出器に向かうレーザパワー管理（ＬＰＭ）チャネルと、の間で分岐させるステップと、
上記主照明ビーム及び上記先導照明ビームの光学パワーを、上記１個又は複数個のＬＰＭ用検出器のうちあるＬＰＭ用検出器により検出された、上記先導計測スポットからの散乱光の量に基づき調整するステップと、
を有する方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、更に、
上記試料を走査運動の態で動かすことで上記先導計測スポット及び上記主計測スポットをその試料の表面を過ぎり検査路に沿い動かすステップを有し、当該先導計測スポットが当該検査路に沿い当該主計測スポットの手前にあり、且つその主計測スポットから所定の分離距離で以て分離されている方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の方法であって、更に、
上記１個又は複数個のＬＰＭ用検出器のうちあるＬＰＭ用検出器の前にあるウェハ像面又はその付近にて、上記ＬＰＭチャネル内で上記主計測スポットからの被結像散乱光群か上記先導計測スポットからの被結像散乱光群を選択的に阻止するステップを有する方法。
【請求項１８】
請求項１５に記載の方法であって、上記先導計測スポットからの散乱光の量を示す出力信号が所定のしきい値を上回った後始まるパワー低減期間に亘り、上記主照明ビームの光学パワー及び上記先導照明ビームの光学パワーを低減させる方法。
【請求項１９】
先導照明ビーム，主照明ビームをそれぞれウェハの表面上の先導計測スポット，主計測スポットへと投射するよう構成された照明サブシステムと、
上記先導計測スポットからの散乱光群並びに上記主計測スポットからの散乱光群を自結像対物系のウェハ像面にて相隔たった個所に結像させるよう構成された結像対物系と、
上記先導計測スポットからの被結像散乱光群並びに上記主計測スポットからの被結像散乱光群を、撮像型検出器に向かう主計測チャネルと、１個又は複数個のＬＰＭ用検出器に向かうレーザパワー管理（ＬＰＭ）チャネルと、の間で分岐させるよう構成された集光側ビームスプリッタであり、当該１個又は複数個のＬＰＭ用検出器が、当該先導計測スポットからの散乱光の量を示す出力信号を生成するよう構成されている集光側ビームスプリッタと、
情報処理システムと、
を備え、その情報処理システムが、
１個又は複数個のプロセッサと、
命令が格納された非一時的コンピュータ可読媒体と、
を備え、上記１個又は複数個のプロセッサによりそれら命令が実行されたときに、
上記先導計測スポットからの散乱光の量を示す上記出力信号を受け取り、且つ
コマンド信号を照明パワー制御素子に送ることで、その照明パワー制御素子に、照明光ビームの光学パワーを上記出力信号に基づき調整させる、
装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の装置であって、上記先導計測スポットからの散乱光の量を示す上記出力信号が所定のしきい値を上回った後始まるパワー低減期間に亘り、上記主照明ビームの光学パワー及び上記先導照明ビームの光学パワーを低減させる装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
記載されている諸実施形態は表面検査システム、より具体的には半導体ウェハ検査モダリティに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス例えば論理デバイス及び記憶デバイスは、通常、一連の処理工程を基板又はウェハに適用することで製造される。それら半導体デバイスの諸フィーチャ（外形特徴）及び構造階層群はそれら処理工程により形成される。例えばリソグラフィは、就中、半導体ウェハ上でのパターン生成を伴う半導体製造プロセスの一つである。半導体製造プロセスの別例としては、これに限られるものではないが化学機械研磨、エッチング、堆積及びイオンインプランテーションがある。複数個の半導体デバイスを１枚の半導体ウェハ上に作成し、その上で個別の半導体デバイスへと分けるようにするとよい。
【０００３】
検査プロセスは半導体製造プロセス中の諸工程にて用いられるプロセスであり、それによりウェハ側の欠陥を検出して歩留まり向上を促進することができる。デザインルール及び処理窓のサイズが縮小され続けているので、検査システムには、高いスループットを保ちながらウェハ表面上の物理的欠陥をより広範に捉えることが求められている。
【０００４】
そうした検査システムの一つが、不要粒子との関連で未パターニングウェハ表面を照明し検査する表面検査システムである。半導体デザインルールの絶え間なき進歩により、表面検査システムで検出されねばならない最小粒子サイズが小さくなり続けている。
【０００５】
より小さい粒子を検出するには、レーザ散乱に依拠する検査ツールでは照明光のレーザパワー密度を高めねばならない。しかしながら、用例によっては、照明パワー密度を高くすると高パワーレーザ加熱が原因となり大型粒子が破裂する。それにより数百もの小粒子がウェハ上に生じて汚染問題が一層ひどくなる。また、用例によっては、照明パワー密度を高めにすると、ウェハ上に堆積された膜やウェハそれ自体が損傷する。
【０００６】
通常は、照明源により生成された照明光の一部を捨て、入射ビームの総パワーを低下させないと、熱損傷しきい値への到達を避けることができない。ことによると、照明源により生成されたビームパワーのうちかなりの量を捨てねばウェハの損傷を避けられない。ショットノイズ制約のある典型的なベアウェハアプリケーションでは、総ビームパワーの削減が欠陥検出感度の低下につながる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第７２９５３０３号明細書
【特許文献２】米国特許第７１３００３９号明細書
【特許文献３】米国特許第６２０８４１１号明細書
【特許文献４】米国特許第６２７１９１６号明細書
【特許文献５】米国特許第６２０１６０１号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００９／０２２５３９９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
走査型表面検査システムを改良し、ウェハ表面上の照明スポットの検査路沿いにある欠陥を、大粒子の小片化とウェハ表面に対する熱損傷とを避けつつより高感度で以て検出しうるようにすることが、望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願では、大粒子上を走査している間は照明強度を低減させる方法及びシステムが提示される。主計測スポットの検査路沿いに大粒子が存していることが、別のところにある先導計測スポットを用い、表面検査システムにより判別される。本検査システムでは、ハイパワー照明が大粒子に到達する前に入射照明パワーが低減される。
【００１０】
ある態様では、それら主計測スポット及び先導計測スポット双方が、共通の結像集光対物系によって１個又は複数個の検出器上へと別々に結像される。この結像式集光器によって、１個又は複数個のウェハ像面にて、先導計測スポットの像が主計測スポットから空間的に分離される。
【００１１】
更なる態様では、光が結像対物系により集められ、集光側ビームスプリッタに通され、そこで、主計測信号のうち小部分とレーザパワー計測信号とが撮像用の主検出器に向かう信号から分岐される。その集光側ビームスプリッタのビーム分岐素子によって、主計測チャネルに発する信号損失を抑えつつ、先導計測スポットの検出に十分な光が提供されることとなる。実施形態によっては、ビームが過ぎる個所によりその反射率が変化するアパーチャをそのビーム分岐素子に具備させることで、先導計測スポットの検出が補強される。
【００１２】
別の更なる態様では、ウェハによる背景信号を抑圧すると共に被検出信号の信号対雑音比を改善するため、ヘイズフィルタが採用される。
【００１３】
別の更なる態様では、先導計測スポット及び主計測スポットの像を選択的に阻止するため、そのビーム路に沿い、レーザパワー管理用検出器の前のウェハ像面付近に、掩蔽器が配置される。
【００１４】
別の態様では、光が先導計測スポットから検出され、その光を分析することでパワー低減期間が決定され、その期間にて主照明ビーム及び先導照明ビームの光学パワーを低減することで検査下ウェハの損傷や更なる汚染が回避される。
【００１５】
以上は概要であり、従って随所に単純化、一般化及び細部省略が含まれているので、本件技術分野に習熟した者（いわゆる当業者）には明らかな通り、この概要は専ら例証的なものであり如何様であれ限定的なものではない。本願記載の装置及び／又はプロセスの他の態様、独創的特徴及び長所については、本願中で説明される非限定的詳細記述にて明らかとされよう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】大粒子汚染を監視するよう且つ検査下試料に供給される照明光のビーム強度を制御するよう構成された検査システムの一実施形態を描いた概略図である。
【図２】先導照明ビーム及び主照明ビームで照明されているウェハ１１０を描いた概略図である。
【図３】ある動作シナリオにて検査システムの大粒子検出器から送られる信号のタイムプロットを描いた図である。
【図４】別の動作シナリオにて検査システムの大粒子検出器から送られる信号のタイムプロットを描いた図である。
【図５Ａ】結像対物系の視野内におけるウェハの像を示す図である。
【図５Ｂ】ある領域における集光側ビームスプリッタ１１４への入射光を事実上全て反射させる高反射領域と、別の領域におけるその集光側ビームスプリッタへの入射光を幾ばくか透過させる別の部分反射領域と、を有するアパーチャを示す図である。
【図６】高反射領域１９８を有し、図５Ａに示した前方散乱光を事実上全て阻止し図５Ａに示した後方散乱光の大半を透過させるアパーチャ１９６を示す図である。
【図７】くさび鏡ビームスプリッタの一実施形態を示す図である。
【図８】回折性光学素子に依拠するビームスプリッタの一実施形態を示す図である。
【図９】平行平板鏡に依拠するビームスプリッタの一実施形態を示す図である。
【図１０】大粒子汚染を監視するよう且つ検査下試料に供給される照明光のビーム強度を制御するよう構成された検査システムの別の実施形態を描いた概略図である。
【図１１】大粒子汚染を監視するよう且つ検査下試料に供給される照明光のビーム強度を制御するよう構成された検査システムの更に別の実施形態を描いた概略図である。
【図１２】大粒子汚染を監視するよう且つ検査下試料に供給される照明光のビーム強度を制御するよう構成された検査システムの更に別の実施形態を描いた概略図である。
【図１３】大粒子を監視し照明パワーを制御することでウェハ表面上に熱損傷を引き起こすことなく対欠陥感度を改善する有用な方法の例５００を描いたフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、背景例及び本発明の幾つかの実施形態を詳細に参照し、またそれらの例を添付図面に描出することにする。
【００１８】
本願記載の独創的概念は、大きめの粒子（例．１μｍ超の直径を有する粒子）が小さめの粒子に比べ入射レーザビームによる損傷を受けやすい、という観察結果を踏まえている。例えば、大きめの粒子は広めの表面積を有するので、狭めの表面積を有する小さめの粒子に比べ、かなり多くのパワーを吸収する傾向を呈する。大きめの粒子は、表面積が広く及び／又は表面不整が多いため、小さめの粒子に比べかなり多くの光を散乱させる傾向をも呈する。例えば、半径Ｒの粒子からの散乱光の相対量はその粒子半径の６乗に比例する。大粒子のこうした強光散乱傾向を利用することで、表面検査中の熱損傷を減らすことができる。
【００１９】
一態様に係る表面検査システムは、主計測スポットの検査路沿いに大粒子が存することを先導計測スポットを用い判別し制御信号を生成することで、照明のうち比較的高パワーな部分がその大粒子に到達するのに先立ち入射照明パワーを低減する、という照明パワー制御機能を実現するものである。こうすることで熱損傷を避けることができる。主計測スポット及び先導計測スポットは、共に、共通の結像集光対物系によって１個又は複数個の検出器上へと別々に結像される。
【００２０】
大粒子を監視し照明パワーを動的に調整することで、大粒子の破裂や表面の損傷を避けつつ、厳しい対粒子感度条件を満たし続けることができる。実施形態によっては、照明パワーの低レベルへの切替が大粒子接近時に行われ、高パワーレベルへの逆切替が大粒子通過後に行われる。実施形態によっては、ウェハ中央を走査するときや構造フィーチャ、例えばノッチ、スクライブマーク又はウェハ保持構造等のように多量の散乱光が生じる傾向のあるものの付近を走査するときに、照明パワーが低レベルに保たれる。
【００２１】
図１は、本願記載の諸検査方法を実行するのに用いうる表面検査システム１００の一実施形態の概略模式図である。単純化のため、本システムに備わる光学部品のうち幾つかを省略してある。例えば、折り返し鏡、偏光子、ビーム形成光学系、付加的な光源、付加的な集光器及び付加的な検出器が備わっていてもよい。そうした改変は全て本願記載の発明の技術的範囲内である。本願記載の検査システムはパターニング済ウェハの検査にも未パターニングウェハの検査にも用いうる。
【００２２】
図１に描かれているように、照明源１０１により照明光ビーム１０２が生成されウェハ１１０へと差し向けられる。図１に示すように、この照明サブシステムにより照明がウェハ１１０の表面に対しある斜め角にて供給される。但し、一般に、照明サブシステムを、光ビームを試料に直交入射角で差し向けるよう構成してもかまわない。実施形態によっては、複数本の光ビームが相異なる入射角、例えば斜め入射角及び直交入射角にて試料に向かうようシステム１００が構成されよう。それら複数本の光ビームを試料へと実質同時に差し向けても相次いで差し向けてもよい。
【００２３】
照明源１０１の例としては、レーザ、ダイオードレーザ、ヘリウムイオンレーザ、アルゴンレーザ、固体レーザ、ダイオード励起固体（ＤＰＳＳ）レーザ、キセノンアークランプ、ガス放電ランプ、並びにＬＥＤアレイ、或いは白熱灯があろう。この光源は近単色光又は広帯域光を発するよう構成されうる。実施形態によっては、照明サブシステムが、比較的狭い波長帯を有する光（例．近単色光、或いはその波長域が約２０ｎｍ未満、約１０ｎｍ未満、約５ｎｍ未満或いは更に約２ｎｍ未満の光）をある期間に亘り試料に差し向けるように構成される。従って、光源を広帯域光源とし、その照明サブシステムに更に１個又は複数個の分光フィルタを具備させ、試料に向かう光の波長をその分光フィルタで制限するようにしてもよい。当該１個又は複数個の分光フィルタはバンドパスフィルタ及び／又はエッジフィルタ及び／又はノッチフィルタとすることができる。
【００２４】
照明光ビーム１０２は照明パワー制御素子１０３に差し向けられる。照明パワー制御素子１０３は、情報処理システム１４０から受け取ったコマンド信号１３３に従い照明光ビーム１０２の光学パワーを制御するよう、構成されている。一実施形態に係る照明パワー制御素子１０３は、表面検査走査中に照明パワーを動的に調整すべく、照明ビーム路に沿い照明源１０１・ビーム分岐素子１０３間に配置されている。
【００２５】
一好適実施形態に係る照明パワー制御素子１０３は高効率で低コストな音響光学変調器（ＡＯＭ）である。そのＡＯＭ内に送られてきた光学パワーを無線周波数（ＲＦ）ドライバにより変調することで、値の張る高電圧ドライバ無しで、高速スイッチング能力を提供することができる。
【００２６】
一般に、照明パワー制御素子１０３は、選択透過性光学部品で以て実現すること、例えば入射光の偏向に基づきその入射光の一部を透過させるよう工夫されたもので実現することができる。実施形態によっては照明パワー制御素子１０３に波長板（例えば１／４波長板）及び偏向ビームスプリッタが備わる。この構成では、波長板を用い入来光の偏向を変化させつつ、そのビームスプリッタの機能によって、選ばれている一通り又は複数通りの偏向（例．直線偏向光）を透過させ他の全ての偏向（例．ランダム、円又は楕円偏向光）を反射させることができる。光の諸部分を反射させるという波長板及びビームスプリッタの機能により、透過光の強度又はパワーレベルを低減させることができる。とはいえ、波長板やそれに類する光学部品（例．中性濃度フィルタ）は、スイッチとは違いターンオンオフできないので、相異なる二通りのパワーレベルを提供するには、ターンオンオフする代わりにそれをビーム路に出し入れする必要がある。場合にもよるが、そうした運動が十分高速でないと、表面検査走査中に動的パワー変更を実行できない。
【００２７】
実施形態によっては、照明パワー制御素子１０３に、「オン」状態・「オフ」状態間切替が可能な電気光学素材が備わる。「オン」時には、その電気光学素材が、入来光の偏向を所定の偏向方向へと変化させる。その光、いわゆる「再偏向光」が次いで偏向ビームスプリッタに供給され、電気光学スイッチから出力される偏向の委細に従いその偏向ビームスプリッタがその再偏向光のうち一部分だけを透過させることとなろう。その再偏向光の残余部分は反射させて捨てればよい（例．ビームダンプ素材により吸収させればよい）。場合にもよるが、この電気光学素材の「オン」状態・「オフ」状態間切替は数ｎｓ〜数μｓの期間内に行える。
【００２８】
一具体的実施形態に係る照明パワー制御素子１０３は、高速電気制御光学シャッタ、いわゆるポッケルスセルを備えるものである。ポッケルスセルを「オン」状態にセットすると、照明源１０１により生成された光が自在に通れるようになる。大粒子の存在が検出されたときにそのポッケルスセルを「オフ」状態に切り替えることで、生成された光の偏向を、偏向ビームスプリッタにて少なくとも部分的に濾波阻止しうる別の偏向へと、変化させることができる。「オン」状態・「オフ」状態間で切り替えるには、可変電源によりもたらされる電圧をポッケルスセルへと供給することで、その電気光学素材（典型的には電気光学結晶）内を通った光の偏向を変化させればよい。ポッケルスセルに供給される電圧は、情報処理システム１４０から送られる制御信号１３３により決定することができる。
【００２９】
実施形態によっては、一定パワーのレーザビームが照明源１０１によって生成される。ビーム１０２は、照明パワー制御素子１０３により相異なる二通りのパワーレベル（例．「セーフ」パワーレベル及び「フル」パワーレベル）に制御される。セーフパワーレベルをフルパワーレベルに比べ十分に低くすることで、大粒子走査時の熱損傷を防ぐことができる。例えば、セーフパワーレベルをフルパワーレベルの数％（例．約１％〜約５０％の間）にするとよい。一実施形態に係るセーフパワーレベルはフルパワーレベルの約１％であろう。これ以外の選択肢もあり、それらは概して入射レーザパワー、並びに走査対象粒子のサイズ及び素材組成により左右されうる。
【００３０】
それとは別種の実施形態では、照明パワー制御素子１０３が、相異なる二通り超のパワーレベルを生成するよう構成される。例えば、ＡＯＭを何らかの好適な周波数にて駆動することで、広域に亘り照明パワーを変調することができる。また例えば、ポッケルスセルを駆動することで実質的にあらゆる位相シフトをもたらせるので、ポッケルスセルを偏向ビームスプリッタと組み合わせることで、実質的にあらゆる出力パワーレベルを発生させることができる。実施形態によっては、照明パワー制御素子１０３と併せ組み込まれた回路及び／又はソフトウェアにより、連続的なパワーレベル調整が（例．閉フィードバックループの形態で）行われよう。
【００３１】
総じて、本発明には、照明源のパワーレベルを動的に改変するのに適するあらゆる技術、但しそのパワー制御素子により比較的高速な応答（例．数ｎｓ〜数μｓオーダのそれ）並びに少なくとも二通りの相異なるパワーレベル（例．「セーフ」及び「フル」パワーレベル）が提供されるそれが、包含されうる。
【００３２】
照明パワー制御素子１０３を通過した後、照明ビームはビーム分岐素子１０４に差し向けられ、そこで、先導照明ビーム１０６Ａ及び主照明ビーム１０６Ｂが、照明源１０１により生成された照明ビーム１０２から生成される。それら先導照明ビーム１０６Ａ及び主照明ビーム１０６Ｂがウェハ表面へと差し向けられる。その光は、ウェハ表面に達すると、一通り又は複数通りの面、例えば偏向、強度、サイズ及び形状等々の面で変化することとなろう。図１に示す実施形態では、ビーム分岐素子１０４により先導照明ビーム１０６Ａ及び主照明ビーム１０６Ｂが対物レンズ１０５に差し向けられる。対物レンズ１０５は、それら先導照明ビーム１０６Ａ，主照明ビーム１０６Ｂをそれぞれウェハ１１０上の先導計測スポット１０７，主計測スポット１０８へと集束させる。
【００３３】
一好適実施形態に係るビーム分岐素子１０４は、空間的に別個な２個の計測スポット１０７及び１０８を照明させる。先導計測スポット１０７の照明は比較的低パワー、主計測スポット１０８の照明は比較的高パワーである。用例によっては、先導計測スポットの総照明パワーが主計測スポットの総照明パワーの１０％未満とされる。先導計測スポットの総パワーが、大粒子を検出するのにちょうど十分な高さになるよう選択されるのに対し、主計測ビームの総パワーは、対欠陥感度を高めるためできるだけ高く保たれる。
【００３４】
図１に描かれている実施形態では、ウェハ位置決めシステム１２５によってウェハ１１０が先導照明ビーム１０６Ａ及び主照明ビーム１０６Ｂの下方で動かされる。ウェハ位置決めシステム１２５はウェハチャック１０９、運動コントローラ１２３、回動ステージ１２１及び並進ステージ１２２を有している。ウェハ１１０はウェハチャック１０９上で支持される。図２に描かれているように、ウェハ１１０は、その幾何中心１５０が回動ステージ１２１の回動軸とほぼ一致するように配置される。このようにすると、回動ステージ１２１によりウェハ１１０がその幾何中心周りで所定角速度ω、許容可能な公差にてスピンされる。加えて、並進ステージ１２２により、ウェハ１１０が、回動ステージ１２１の回動軸に対しほぼ垂直な方向に所定速度ＶＴで並進される。運動コントローラ１２３により、回動ステージ１２１によるウェハ１１０のスピンと並進ステージ１２２によるウェハ１１０の並進とを協調させることで、検査システム１００にて、ウェハ１１０に望まれる走査運動を実現することができる。
【００３５】
ある動作シナリオ例では、先導計測スポット１０７及び主計測スポット１０８がウェハ１１０の幾何中心１５０に所在している状態で検査が始まり、その後ウェハ１１０が回動及び並進され、やがて先導計測スポット１０７及び主計測スポット１０８がウェハ１１０の外縁に到達する（即ちＲがウェハ１１０の半径に等しくなる）。回動ステージ１２１及び並進ステージ１２２の協調運動故、先導計測スポット１０７及び主計測スポット１０８により照らされる点の軌跡は、ウェハ１１０の表面上である螺旋路を辿る。ウェハ１１０の表面上のこの螺旋路のことを検査トラック１２７と呼ぶ（図にはその全体が示されていない）。図２では、検査トラック例１２７の一部分がＴＲＡＣＫｉとして描かれている。
【００３６】
図２に描かれているように、先導計測スポット１０７及び主計測スポット１０８はウェハ１１０の幾何中心から距離Ｒのところにある。一好適実施形態に係る先導計測スポット１０７は、主計測スポット１０８とよく似たサイズ及び強度プロファイルである。加えて、先導計測スポット１０７は、ある特定の距離Ｄだけ、ウェハ平面の走査路に沿い主計測スポット１０８の手前にある。
【００３７】
図７に、ビーム分岐素子の一実施形態１６０であり、例えば図１に示したビーム分岐素子１０４として実施されうるものを示す。実施形態１６０はくさび鏡ビームスプリッタであり、くさび形光学素子１６７を有している。その光学素子１６７の入射面１６２には光学被覆が備わっているので、入射ビーム１６１のうち小部分（例．１０％未満）が、空気対被覆界面にある入射面にて反射されることとなる。その反射光１６４により先導計測ビームが形成される。入射ビーム１６１の残余部分は光学素子１６７内を通り、光学素子１６７の背面１６３に備わる鏡状被覆により反射される。入射面１６２では、そのビームの大部分がくさび対被覆界面を通り透過していく。透過したビーム１６５により、先導計測ビームから空間的に離れた主計測ビームが形成される。入射光のうち小部分は、くさび形光学素子１６７内に捕らわれたままとなり内部で再反射される。その光の一部分がくさび対被覆界面を通り抜けてビーム１６６を形成する。この光は捨てられる（例．検査システム１００の他素子により吸収される）。
【００３８】
図８に、ビーム分岐素子の一実施形態１７０であり、例えば図１に示したビーム分岐素子１０４として実施されうるものを示す。実施形態１７０は回折性光学素子（ＤＯＥ）式ビームスプリッタでありＤＯＥ１７１を有している。入射ビーム１７３は、ＤＯＥ１７１によって、相異なる方向に揃う様々な回折次数へと分散される。その回折光が光学系１７２によりほぼ平行化され、鏡１７４によってウェハ１１０へと差し向けられる。ある例では、−１次回折光により形成されたビーム１７５が先導計測ビームとして採用され、＋１次回折光により形成されたビーム１７６が主計測ビームとして採用され、そして高次回折光により形成されたビーム１７７が捨てられる。
【００３９】
図９に、ビーム分岐素子の一実施形態１８０であり、例えば図１に示したビーム分岐素子１０４として実施されうるものを示す。実施形態１８０は平行平板ビームスプリッタであり方形光学素子１８７を有している。その光学素子１８７の入射面１８２には光学被覆が備わっているので、入射ビーム１８１のうち小部分（例．１０％未満）が、空気対被覆界面にある入射面で反射されることとなる。その反射光１８４により先導計測ビームが形成される。入射ビーム１８１の残余部分は光学素子１８７内を通り、光学素子１８７の背面１８３に備わる鏡状被覆で反射される。入射面１８２では、そのビームの大部分がくさび対被覆界面を介し透過していく。透過したビーム１８５によって、先導計測ビームから空間的に離れた主計測ビームが形成される。入射光のうち小部分は、くさび形光学素子１８７内に捕らわれたままとなり内部で再反射される。その光の一部分がくさび対被覆界面を通り抜けビーム１８６を形成する。この光は捨てられる（例．検査システム１００の他素子により吸収される）。
【００４０】
一態様に係る検査システム１００は、結像集光対物系１１１を有し、それを利用することで、先導計測スポット１０７，主計測スポット１０８の両者におけるウェハ１１０からの散乱及び／又は反射光を、ある集光角域に亘り、その集光光学系サブシステムの１個又は複数個のウェハ像面上へと結像しうるものである。この結像式集光器では、先導計測スポットの像が、主計測スポットの像から、１個又は複数個のウェハ像面にて空間的に分離される。そのため、主計測スポットに係る散乱信号と先導計測スポットに係るそれとを相独立に検出することができ、主計測スポット・先導計測スポット間の分離距離Ｄが非常に小さくてもそのようになる（例．２５０μｍ未満）。一実施形態に係る分離距離Ｄは約１５０μｍである。この結像式集光器では、更に、主計測スポットからの散乱光が先導計測スポットからの散乱光と混ざらないため、信号検出のダイナミックレンジが拡がる。
【００４１】
ある特定の垂直姿勢集光対物系１１１が図１に描かれているが、ご理解頂けるようにウェハ表面に対する集光対物系の向きは、例えば入射角及び／又はウェハのトポグラフィ的特性に依りつつ適切に工夫すればよい。
【００４２】
図１に示すように、結像対物系１１１は、先導計測スポット１０７，主計測スポット１０８の両者からの散乱及び／又は反射光を結像させる。被結像光のうち一部１１２は主計測スポット１０８からの散乱及び／又は反射光に係るものであり、被結像光のうち一部１１３は先導計測スポット１０７からの散乱及び／又は反射光に係るものである。図１、図１０及び図１１に示すように、この集光光学系は、レーザパワー計測チャネルが主計測チャネルの光学素子の大半を共用するよう設計される。
【００４３】
一態様によれば、光が結像対物系１１１により集められ、集光側ビームスプリッタ１１４に通され、そこで、主計測信号のうち小部分とレーザパワー計測信号とが撮像用の主検出器に向かう信号から分岐される。その集光側ビームスプリッタ１１４のビーム分岐素子は、主計測チャネルに発する信号損失を抑えつつ、先導ビーム検出に十分な光をもたらすように、設計される。このようにすると、主欠陥検出チャネルの信号対雑音比が十分となり、欠陥検出条件を所望のウェハスループットにて充足させることができる。
【００４４】
図１に示すように、被結像光のうち比較的大部分が撮像型検出器１２０に差し向けられる。用例によっては、結像対物系１１１により集められた被結像光のうち９０％超が撮像型検出器１２０に差し向けられる。用例によっては、結像対物系１１１により集められた被結像光のうち９５％超が撮像型検出器１２０に差し向けられる。用例によっては、結像対物系１１１により集められた被結像光のうち９９％超が撮像型検出器１２０に差し向けられる。
【００４５】
実施形態によっては、集光側ビームスプリッタ１１４のビーム分岐素子に、入射光のうち比較的大部分を撮像型検出器１２０へと反射させ入射光のうち比較的小部分をレーザパワー管理（ＬＰＭ）用検出器１３０へと透過させる、被覆が備わる。実施形態によっては、その被覆がビーム分岐素子上に均一に付着され、ひいては反射される光の割合がそのビーム分岐素子に亘り空間的に均一とされる。
【００４６】
これに対し、態様によっては、ビーム分岐素子に、反射される光の割合がそのビーム分岐素子上での部位により変わるようアパーチャ（例．被覆アパーチャ）が設けられる。図５Ａに、結像対物系１１１の視野内におけるウェハの像を示す。図５Ａに描かれているように、大粒子１２６がその視野内に所在している。発明者が発見したところによれば、大粒子からの散乱光のうちかなりの部分が照明方向に沿い散乱される。図５Ａには前方散乱光１９２（即ち照明方向に投射された光）が示されている。加えて、大粒子１２６からの散乱光のうちかなりの部分が後方散乱光１９１（即ち照明方向とは逆方向に投射された光）となる。大粒子の存在に対する先導計測スポットの検出感度を向上させるため、アパーチャを集光側ビームスプリッタ１１４に組み込むことで、視野内の他領域に比べ前方及び後方散乱光の領域にて、ＬＰＭ用検出器１３０方向への透過比率を高めにすることができる。ある例では、図５Ｂに示すように、アパーチャ１９３が高反射領域１９４を有しており、領域１９４内で集光側ビームスプリッタ１１４に入射した光の事実上全てが撮像型検出器１２０へと反射される。加えて、アパーチャ１９３は高反射領域１９４より低反射な反射領域１９５を有している。領域１９５にて集光側ビームスプリッタ１１４に入射した光は、部分的には撮像型検出器１２０へと反射され、部分的にはＬＰＭ用検出器１３０へと透過していく。実施形態によっては、領域１９５にて集光側ビームスプリッタ１１４に入射した光のうち２％未満が、部分的にＬＰＭ用検出器１３０へと反射される。
【００４７】
撮像型検出器１２０の機能は、大略、検出した光を、被検出視野内で検出されたウェハ１１０の像を示す電気信号へと、変換することである。一般に、撮像型検出器１２０には、本件技術分野で既知なフォトディテクタを実質的にどれでも具備させうる。とはいえ、特定の検出器を選択し本発明の１個又は複数個の実施形態での使用に供するに当たっては、その検出器に望まれる性能特性、検査対象試料の種類並びに照明の構成を踏まえた方がよい。例えば、検査に供しうる光の量が比較的少ないのであれば、効率増強型の検出器、例えば時間遅延積分（ＴＤＩ）カメラを採用することで、そのシステムの信号対雑音比及びスループットを高めるのがよい。とはいえ、他の検出器、例えば電荷結合デバイス（ＣＣＤ）カメラ、フォトダイオードアレイ、光電管及び光電子増倍管（ＰＭＴ）を用いてもよく、それは検査に供しうる光の量及び実行される検査の種類次第である。
【００４８】
撮像型検出器１２０は様々な撮像モード、例えば明視野、暗視野及び共焦点にて実現することができる。様々な撮像モード、例えば明視野、暗視野及び位相コントラストを、様々なアパーチャ又はフーリエフィルタを用い実現することができる。この参照を以て本願に繰り入れられるところの特許文献１及び２では、それら撮像モードがより詳細に述べられている。別の例（図示せず）では、より高い視野角にて集められた散乱光を結像させることで、検出器により暗視野像が生成される。別の例では、入射スポットと整合するピンホールが、共焦点像が生成されるよう検出器（例．検出器１２０）の前に配置される。この参照を以て本願に繰り入れられるところの特許文献３では、それら撮像モードがより詳細に述べられている。加えて、表面検査システム１００の諸態様が、共にこの参照を以て本願に繰り入れられるところの特許文献４及び５にて述べられている。
【００４９】
更なる態様では、光のうち集光側ビームスプリッタ１１４を透過してきた部分が、ほぼその集光光学系の瞳面に所在しているヘイズフィルタ１１６に通される。ウェハ１１０の表面は完全な平坦研磨面ではない。結果として、背景信号がＬＰＭ用検出器１３０により検出されよう。ヘイズフィルタ１１６はこの背景信号を抑圧するものであり、それにより被検出信号の信号対雑音比を高めることができる。発明者が発見したところによれば、ウェハヘイズは空間的に均一でなく、実のところ前方散乱光に強く依存する。大粒子の存在に対する先導計測スポットの検出感度を高めるため、アパーチャが瞳面１１７にヘイズフィルタとして導入される。そのアパーチャを然るべく構成することで、前方散乱光のうちかなりの部分を阻止することができる。ある例では、図６に示すように、アパーチャ１９６に高反射領域１９８を設け、それにより、図５Ａに示す前方散乱光の事実上全てを阻止すると共に、図５Ａに示す後方散乱光の大半を透過させるようにしている。
【００５０】
別の更なる態様では、掩蔽器（例．エッジマスク）がビーム路に沿いウェハ像面付近、ＬＰＭ用検出器の前に配置され、それにより、先導計測スポット及び主計測スポットの像が選択的に阻止される。これは校正目的、ビーム選択又は他の構成で利用することができる。用例によっては、ウェハ像面にあるビーム阻止マスクによりその検出器のダイナミックレンジが拡大される。
【００５１】
図１に示すように、検査システム１００は、被結像光のうち主計測スポット１０８からの散乱及び／又は反射光に係る部分１１２のビーム路に沿い、ウェハ像面１１８又はその付近に掩蔽器１１９を有している。このようにすると、先導計測スポット１０７に発する散乱光のみがＬＰＭ用検出器１３０上に投射されることとなる。
【００５２】
ＬＰＭ用検出器の機能は、大略、検出された光を、主計測スポット、先導計測スポット又はその双方からの散乱光の量を示す電気信号に、変換することである。実施形態によってはＬＰＭ用検出器が結像型検出器とされる。とはいえ、実施形態によっては、ＬＰＭ用検出器が被結像型検出器とされ、主計測スポット、先導計測スポット又はその双方からの散乱光の量を示す単一の出力信号を生成するよう構成されることもある。単一の出力信号とすることで、高スループットでの大粒子の効率的検出が可能となる。
【００５３】
一般に、ＬＰＭ用検出器には、本件技術分野で既知なフォトディテクタを実質的にどれでも具備させうる。とはいえ、特定の検出器を選択し本発明の１個又は複数個の実施形態での使用に供するに当たっては、その検出器に望まれる性能特性、検査対象試料の種類並びに照明の構成を踏まえた方がよい。例えば、検査に供しうる光の量が比較的少ないのであれば、効率増強型の検出器、例えば時間遅延積分（ＴＤＩ）カメラを採用することで、そのシステムの信号対雑音比及びスループットを高めるとよい。とはいえ、他の検出器、例えば電荷結合デバイス（ＣＣＤ）カメラ、フォトダイオードアレイ、光電管及び光電子増倍管（ＰＭＴ）を用いてもよく、それは検査に供しうる光の量及び実行される検査の種類次第である。
【００５４】
図１に示した発明の少なくとも１個の実施形態では、単一の検出器（例．単体の光電子増倍管（ＰＭＴ））がＬＰＭ用検出器１３０として採用され、専ら先導計測スポットからの散乱光がそれにより検出される。ＬＰＭ用検出器１３０の出力信号１３１は情報処理システム１４０に送られ、大粒子の存在を判別する処理に供される。
【００５５】
図１０に、別の実施形態に係る検査システム２００を示す。検査システム２００は検査システム１００と類似符号付き要素を共有している。図１０に示す実施形態では、相異なる２個の検出器を利用し、先導計測スポットからの散乱光と主計測スポットからのそれとが別々に検出され、それにより信号情報が相異なるパワーレベルで取得される。図１０に示すように、ＬＰＭ用検出器１３０は専ら先導計測スポットからの散乱光を検出し、検出した光を示す信号１３１を情報処理システム１４０に送る。加えて、検査システム２００は、専ら主計測スポットからの散乱光を検出するよう構成されたＬＰＭ用検出器１３５（例．単体のＰＭＴ）を有している。コーナキューブ１３４は、主計測スポット１０８からの結像光のうち一部を検出器１３５方向に差し向ける。ＬＰＭ用検出器１３５の出力信号１３６は情報処理システム１４０に送られ、大粒子の存在を判別する処理に供される。
【００５６】
図１１に、別の実施形態に係る検査システム３００を示す。検査システム３００は検査システム１００と類似符号付き要素を共有している。図１１に示す実施形態では、アレイ型検出器３１０を利用し、先導計測スポットからの散乱光と主計測スポットからのそれとが別々に検出され、それにより信号情報が取得される。図１１に示すように、ＬＰＭ用検出器３１０は先導計測スポットからの散乱光を検出し、検出した光を示す信号１３９を情報処理システム１４０に送る。加えて、ＬＰＭ用検出器３１０は、主計測スポットからの散乱光を検出し、検出した光を示す信号１３８を情報処理システム１４０に送る。減衰素子１３７が、主計測スポットからの結像光の光路沿いに配置されているため、アレイ型検出器３１０での飽和を避けることができる。実施形態によっては、検出素子のアレイ（例．３２画素リニアＰＭＴアレイ）を撮像モードにて利用することで、検出器分解能を高めると共に、アレイ型検出器３１０上に入射した先導計測スポット，主計測スポット双方の像を捉えることができる。
【００５７】
図１２に、別の実施形態に係る検査システム４００を示す。検査システム４００は検査システム１００と類似符号付き要素を共有している。図１２に示す実施形態では、集光結像対物系４０１が、先導計測スポットからの散乱光と主計測スポットからの散乱光とを、像面１１８上の空間的に隔たった個所に、集光側ビームスプリッタの使用無しで結像させるよう、構成されている。このようにすると、主計測スポット１０８からの散乱及び／又は反射光に係る結像光全てと、先導計測スポット１０７からの散乱及び／又は反射光に係る結像光全てとを、相隔たった個所での検出に利用することができる。図１２に示す実施形態では、撮像型検出器１２０がウェハ像面１１８付近、主計測スポット１０８からの散乱及び／又は反射光に係る結像光のビーム路沿いに、所在している。同様に、ＬＰＭ用検出器１３０がウェハ像面１１８付近、先導計測スポット１０７からの散乱及び／又は反射光に係る結像光のビーム路沿いに、所在している。一般に、像面１１８にて空間的に隔たったところにあるビームを対応する検出器へと差し向けるため、付加的な光学素子（図示せず）を具備させるとよい。
【００５８】
更なる態様では、情報処理システム１４０が、先導計測スポットから検出された検出信号の変化に基づき走査路に沿い大粒子のサイズを判別するよう、構成される。その粒子サイズに基づき照明パワーをあるレベルまで低下させることで、粒子破裂、ひいてはウェハ表面上での汚染物の拡散を避けることができる。
【００５９】
図２に示す大粒子１２６は走査路上にあり先導計測スポット１０７に接近しつつある。大粒子１２６はまず先導計測スポット１０７を過ぎり、ある短い時間をおいた後、主計測スポット１０８下を過ぎることとなろう。図２に描かれているように、先導計測スポット１０７は主計測スポット１０８からある分離距離Ｄで以て分離されている。この例における分離距離Ｄは約１５０μｍである。大粒子１２６がその距離Ｄを移動するのにとられる時間の間に、検査システム１００は大粒子１２６の存在を感知しそのサイズを推定して、大粒子１２６が主計測スポット１０８内にある時間に亘り照明パワーを低減しなければならない。
【００６０】
図３に、ある動作シナリオにて検出器１３０から情報処理システム１４０に送られる信号１３１の一例タイムプロットを示す。情報処理システム１４０は検出器１３０から相次ぐ信号インスタンス１３１、即ち各回計測時に先導計測スポット１０７から受光した散乱光の量を示す信号を受信する。情報処理システム１４０は、その信号の振幅を所定のしきい値ＶＴＨと比較することで、その散乱光の量がしきい値を上回ったか否かを判別する。図３では、情報処理システム１４０により、信号１３１が時刻ＴＬＰ１にて所定のしきい値ＶＴＨを上回り、期間ΔＴＬＰ１に亘りＶＴＨ超のままである、と判別される。その時点で、情報処理システム１４０は、大粒子に高エネルギ照明が照射されることを避けるため、照明パワーをいつ低減させるべきか、並びにその照明パワーをその後いつ回復させるべきかを推定する。例えば、情報処理システムが、既知の検査下ウェハ表面速度（例．Ｖｓ＝ω＊Ｒ＋ＶＴ）で以て既知の分離距離Ｄを除すことにより、先導計測スポット１０７・主計測スポット１０８間遅延時間ＴＤを推定する。大粒子が先導計測スポットにて感知された場合における、照明パワーを低減すべき時間の最短長は期間ΔＴＬＰ１である（先導計測スポットのサイズが主計測スポットのそれとほぼ等しいと仮定する）。加えて、情報処理システム１４０は、周期ΔＴＬＰ１の両側にバッファ時間ＴＢを付け加えることで、パワー低減期間の持続時間をΔＴＬＰ１＋２＊ＴＢに到達させる。情報処理システム１４０は、コマンド信号１３３を照明パワー制御素子１０３に送ることで、時刻ＴＲＰＩＳＴＡＲＴにてパワー低減期間を開始させる。ＴＲＰＩＳＴＡＲＴはＴＬＰ１からある量ＴＤ−ＴＢだけ将来にある。同様に、情報処理システム１４０は、コマンド信号１３３を照明パワー制御素子１０３に送ることで、時刻ＴＲＰＩＳＴＯＰにてパワー低減期間を終了させる。バッファ時間がパワー低減期間に付け足されているため、粒子のサイズ及び位置の推定に際するあらゆる誤差（例．量子化効果によるもの等々）を吸収することができる。図３に描かれているように、先導計測スポット１０７からの検出光量を示す信号１３１が、照明パワーが低減されるパワー低減期間中はミュートされる。
【００６１】
図４に、別の動作シナリオにて検出器１３０から情報処理システム１４０に送られる信号１３１の一例タイムプロットを示す。この動作シナリオでは２個の大粒子が相次いで検出される。図４では、情報処理システム１４０により、信号１３１が時刻ＴＬＰ１にて所定のしきい値ＶＴＨを上回り期間ΔＴＬＰ１に亘りＶＴＨ超のままである、と判別される。その時点で、情報処理システム１４０は、高エネルギ照明が１個目の大粒子に照射されることを避けるため、照明パワーをいつ低減させるべきか、並びにその照明パワーをその後いつ回復させるべきかを推定する。図３を参照して述べたように、情報処理システムは、先導計測スポット１０７・主計測スポット１０８間遅延時間ＴＤを推定し、ΔＴＬＰ１＋２＊ＴＢなる持続時間を有するパワー低減期間を決定する。情報処理システム１４０は、コマンド信号１３３を照明パワー制御素子１０３に送ることで、時刻ＴＲＰＩ１ＳＴＡＲＴにてパワー低減期間を開始させ、また時刻ＴＲＰＩ１ＳＴＯＰにてそのパワー低減期間を終了させる。ＴＲＰＩ１ＳＴＡＲＴはＴＬＰ１からある量ＴＤ−ＴＢだけ将来にある。パワー低減期間中は信号１３１がミュートされる。しかしながら、信号レベルは十分であるため、監視を次の大粒子に関しても継続することができる。これは、所定の減値しきい値ＶＴＬをパワー低減期間にて導入することで達成される。図４に示すように、情報処理システム１４０は、信号１３１が時刻ＴＬＰ２にて所定の減値しきい値ＶＴＬを上回り期間ΔＴＬＰ２に亘りＶＴＬ超のままである、と判別する。その時点で、情報処理システム１４０は、高エネルギ照明が２個目の大粒子に照射されることを避けるため、照明パワーをいつ低減させるべきか、並びにその照明パワーをその後いつ回復させるべきかを推定する。情報処理システムは、先導計測スポット１０７・主計測スポット１０８間遅延時間ＴＤを推定し、ΔＴＬＰ２＋２＊ＴＢなる持続時間を有するパワー低減期間を決定する。情報処理システム１４０は、コマンド信号１３３を照明パワー制御素子１０３に送ることで、時刻ＴＲＰＩ２ＳＴＡＲＴにてパワー低減期間を開始させ、また時刻ＴＲＰＩ２ＳＴＯＰにてパワー低減期間を終了させる。ＴＲＰＩ２ＳＴＡＲＴはＴＬＰ２からある量ＴＤ−ＴＢだけ将来にある。２個目のパワー低減期間の終了後、照明パワーが通常レベルに戻され、併せて所定のしきい値ＶＴＨが用いられる。
【００６２】
検査システム１００、２００、３００及び４００は、更に、検出器により検出された散乱信号を処理するのに必要な、様々な電子部品（図示せず）を有している。例えば、システム１００、２００、３００及び４００に、検出器から信号を受け取りその信号を所定量だけ増幅する増幅器回路を、具備させるとよい。実施形態によってはアナログディジタルコンバータ（ＡＤＣ）（図示せず）が組み込まれ、それにより、増幅された信号が情報処理システム１４０での使用に適するディジタルフォーマットに変換される。実施形態によっては、プロセッサ１４１が伝送媒体によりＡＤＣに直結されよう。その代わりに、プロセッサ１４１が、そのＡＤＣに結合された他の電子部品から信号を受け取ることもあろう。こうすることで、伝送媒体及び何らかの介在電子部品によりプロセッサをＡＤＣに間接結合させることができる。
【００６３】
大略、情報処理システム１４０は、各検出器から得られた電気信号を用いウェハのフィーチャ、欠陥又は光散乱特性を検出するよう構成されている。その情報処理システム１４０を、本件技術分野で既知で好適ないずれのプロセッサ（群）を有するものとしてもよい。加えて、その情報処理システム１４０を、本件技術分野で既知で好適ないずれの欠陥検出アルゴリズム又は方法を用いるよう構成してもよい。例えば、その情報処理システム１４０がダイ対データベース比較又はしきい値判別アルゴリズムを用い試料上の欠陥を検出するのでもよい。
【００６４】
加えて、検査システム１００、２００、３００及び４００に、オペレータからの入力を受け付けるのに役立つ周辺装置（例．キーボード、マウス、タッチスクリーン等々）や、オペレータ向けに出力を表示するのに役立つ周辺装置（例．表示モニタ）を具備させてもよい。オペレータからの入力コマンドを用い、情報処理システム１４０が照明パワー制御用のしきい値を調整するのでもよい。帰結たるパワーレベルを、表示モニタ上でオペレータ向けにグラフィカルに提示してもよい。
【００６５】
検査システム１００、２００、３００及び４００は、プロセッサ１４１及びある量のコンピュータ可読メモリ１４２を有している。プロセッサ１４１及びメモリ１４２はバス１４３経由で通信しうる。メモリ１４２のうちある量のメモリ１４４にはプログラムコードが格納されており、それをプロセッサ１４１により実行することで、そのプロセッサ１４１に本願記載のパワー制御及び欠陥検出機能を実行させることができる。
【００６６】
先導計測スポット及び主計測スポットを参照しここまで照明パワー制御について述べてきたが、本願記載の諸方法及び諸システムはマルチスポット表面検査システムにも同様に適用することができる。マルチスポット検査システムでは多数の先導照明スポット及び主照明スポットが同時に利用される。照明光が１個又は複数個の照明源からそれら照明スポットに供給される。通常は、複数組の先導計測スポット及び主計測スポットが相当なスポット組間間隔で以て構成されるため、相次ぐ検査トラック構成部分間で検査結果を補間すること及び検出器でのクロストークを低減することができる。この参照を以て本願に繰り入れられるところの特許文献６では、マルチスポット走査技術がより詳細に述べられている。
【００６７】
図１３には、大粒子の監視及び照明パワーの制御に有用でありウェハ表面に熱損傷を引き起こすことなく対欠陥感度を改善しうる方法の例５００のフローチャートが描かれている。幾つかの非限定的な例では、図１、図１０及び図１１それぞれを参照して述べた検査システム１００、２００、３００及び４００が、方法５００を実行しうるよう構成される。とはいえ、一般に、方法５００の実行形態が本願記載の具体的諸実施形態により制約されるものではない。
【００６８】
ブロック５０１では、試料の表面が、主計測スポットでは主照明ビーム、先導計測スポットでは先導照明ビームで以て照明される。
【００６９】
ブロック５０２では、先導計測スポットからの散乱光群並びに主計測スポットからの散乱光群が、結像対物系のウェハ像面にて、相隔たった個所に結像される。
【００７０】
ブロック５０３では、先導計測スポットからの被結像散乱光群並びに主計測スポットからの被結像散乱光群が、撮像型検出器に向かう主計測チャネルと、１個又は複数個のＬＰＭ用検出器に向かうレーザパワー管理（ＬＰＭ）チャネルと、の間で分岐される。
【００７１】
ブロック５０４では、主照明ビーム及び先導照明ビームの光学パワーが、上記１個又は複数個のＬＰＭ用検出器のうちあるＬＰＭ用検出器により検出された、先導計測スポットからの散乱光の量に基づき調整される。
【００７２】
本願では、試料の検査に用いうる検査システム又はツールに関し様々な実施形態が述べられている。本願中の用語「試料」は、ウェハ、レティクルその他、何らかのサンプルであって、欠陥、フィーチャその他、本件技術分野で既知な情報（例．ヘイズ又は膜特性についての量）に関し検査されうるもののことを、指している。
【００７３】
本願中の用語「ウェハ」は、総じて、半導体又は非半導体素材で形成された基板のことを指している。その例としては、これに限られるものではないが、単結晶シリコン、ヒ化ガリウム及び燐化インジウムがある。そうした基板は半導体製造設備にて広く目撃及び／又は処理されうる。場合によってはウェハが基板のみで構成されうる（いわゆるベアウェハ）。そうではなく、ウェハが、基板上に形成された１個又は複数個の異種素材層を有していることもある。ウェハ上に形成された１個又は複数個の層が「パターニング」されていることも「未パターニング」なこともありうる。例えば、ウェハ内に複数個のダイがありそれらが可反復パターンフィーチャを有していることがありうる。
【００７４】
「レティクル」は、レティクル製造プロセスのどの段階にあるレティクルでもレティクルの完成品でもよく、また半導体製造設備での使用向けにリリースされているものでもされていないものでもよい。レティクル或いは「マスク」は、一般に、その上に実質的に不透明な領域が形成されておりその領域がパターンをなしている実質的に透明な基板として定義される。その基板は、例えば、ガラス素材例えば石英を含有するものとすることができる。レティクルをレジスト被覆ウェハの上方に配し、リソグラフィプロセスのうち露出工程を行うことで、そのレティクル上のパターンをそのレジストに転写することができる。
【００７５】
１個又は複数個の例示的実施形態では、上述の機能がハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はそれらの任意の組合せの態で実現されうる。ソフトウェアの態で実現する際には、それらの機能が１個又は複数個の命令又はコードとしてコンピュータ可読媒体上に格納され又はその媒体上で伝送されうる。コンピュータ可読媒体にはコンピュータ格納媒体及び通信媒体の双方、例えばコンピュータプログラムをある場所から別の場所へと転送するのに役立つ媒体全てが包含される。格納媒体は、汎用又は専用コンピュータによるアクセスが可能な入手可能媒体であれば、どのような媒体でもよい。限定としてではなく例として言うなら、そうしたコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭその他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージその他の磁気格納装置をはじめ、命令又はデータ構造の形態を採る所望のプログラムコード手段の搬送又は格納に使用することが可能で、且つ汎用又は専用コンピュータ或いは汎用又は専用プロセッサがアクセスすることが可能な、任意の媒体を以て構成することができる。また、どのような接続であれコンピュータ可読媒体と称して差し支えない。例えば、ソフトウェアをウェブサイト、サーバその他のリモートソースから送信するに当たり同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、ディジタル加入者線（ＤＳＬ）又は無線テクノロジ例えば赤外線、無線周波数若しくはマイクロ波が用いられるのであれば、それら同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、ＤＳＬ又は無線テクノロジ例えば赤外線、無線周波数若しくはマイクロ波は媒体の定義に収まる。本願中の用語ディスク（disk/disc）には、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザディスク、光ディスク、ディジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ（登録商標））、フロッピーディスク及びブルーレイ（登録商標）ディスクを含め、通常はデータが磁気的に再生されるディスク（disk）及びレーザで以てデータが光学的に再生されるディスク（disc）が包含される。上掲のものの組合せもまたコンピュータ可読媒体の範囲内に包含させるべきである。
【００７６】
教示目的である特定の諸実施形態を上述したが、本件特許出願の教示は一般的な適用可能性を有するものであり、上述の具体的諸実施形態に限定されるものではない。ある例によれば、検出器１４０をファイバアレイで置換することができる。ある例によれば、検査システム１００に複数個の光源（図示せず）を具備させることができる。それら光源が別様に構成されていても同じであってもかまわない。例えば、それら光源を、相異なる特性を有する光が生成されるよう、またその光をウェハの同一又は別照明エリアに同一又は別の入射角で同一又は別の時点にて向かわせうるよう、構成してもよい。それら光源を、本願記載の諸実施形態のうちいずれに従い構成してもよい。加えて、それら光源のうち１個を、本願記載の諸実施形態のうちいずれかに従い構成し、他の光源を、本件技術分野で既知な他の何らかの光源としてもよい。実施形態によっては、検査システムによりウェハ上の複数個の照明エリアが同時に照明されることもある。当該複数個の照明エリアが空間的に重複していてもよい。当該複数個の照明エリアが空間的に分離していてもよい。実施形態によっては、検査システムによりウェハ上の複数個の照明エリアが別々の時点で照明されることもある。当該複数個の照明エリアが時間的に重複していてもよい（即ちある期間に亘り同時に照明されてもよい）。当該複数個の照明エリアが時間的に分離していてもよい。一般に、照明エリアの個数は任意たりえ、また各照明エリアのサイズ、向き及び入射角が同じでも異なっていてもかまわない。更に他の例によれば、検査システム１００を、１個又は複数個の照明エリアがウェハ１２３のどのような運動からも独立に走査される走査スポットシステムとすることができる。実施形態によっては、照明エリアをある走査線に沿い反復パターンの態をなして走査させる。その走査線がウェハ１１０の走査運動に揃っていてもいなくてもよい。本願で提示したウェハ位置決めシステム１２５は、回動と並進運動とを協調させることでウェハ１１０の運動を発生させるが、更に別の例に係るウェハ位置決めシステム１２５により、二種類の並進運動を協調させることでウェハ１１０の運動を発生させてもよい。例えば、運動ウェハ位置決めシステム１２５により、相直交する二本の直線軸に沿った運動（例．ＸＹ運動）を発生させてもよい。そうした実施形態では、走査ピッチを、どちらかの運動軸に沿った隣接並進走査間距離として定義することができる。そうした実施形態に係る検査システムは照明源及びウェハ位置決めシステムを有する。その照明源は、ある照明エリアに亘りウェハの表面に対しある量の輻射を供給する。ウェハ位置決めシステムは、ある走査ピッチにより特徴付けられる走査運動（例．一方の方向沿いでは後方及び前方への走査、それに直交する方向沿いでは走査ピッチに等しい量でのステッピング）の態でそのウェハを動かす。
【００７７】
従って、上述の諸実施形態の諸特徴については、特許請求の範囲中で説明されている発明の技術的範囲から離隔することなく、様々な修正、適合化並びに組合せを実施することができる。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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【図１３】
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【国際調査報告】
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