(57)【要約】空間フィルタリングのための装置は、あるポイントから放出された放射を収集し、その収集した放射をレンズのフーリエ平面における空間成分へと分離するためのフーリエレンズと、フーリエ平面に位置決めされたプログラム可能な空間フィルタとを備えている。フーリエ平面におけるその収集した放射の空間成分の像を、それら成分がフィルタに入射する間に捕捉するために、像センサが光学的に結合される。フィルタコントローラが結合されて、像センサにより捕捉された像を受け取って分析し、それに応答して、空間成分の１つ以上を阻止するように空間フィルタを制御する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプルを光学的に検査するための装置であって、
上記サンプル上のスポットにコヒーレントな放射を照射するように適合された放射源と、
上記スポットから散乱された放射を収集し、その収集した放射をレンズのフーリエ平面における空間成分へと分離するように適合されたフーリエレンズと、
上記フーリエ平面に位置決めされて、上記放射の空間成分をフィルタするためのプログラム可能な空間フィルタと、
上記空間フィルタからのフィルタされた放射を受け取るように位置決めされ、その放射に応答して、上記サンプルの特性を検出するように処理する信号を発生するための検出器と、
上記フーリエ平面における上記収集された放射の空間成分の像を、それら成分が上記フィルタに入射する間に捕捉するように光学的に結合された像センサと、
上記像センサにより捕捉された上記像を受け取って分析し、それに応答して、上記検出器によって受け取られるべき空間成分を決定するように上記空間フィルタを制御するよう結合されたフィルタコントローラと、
を備えた装置。
【請求項２】
上記空間フィルタは、上記フィルタコントローラにより個々に制御可能なフィルタ素子のアレイで構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
上記フィルタ素子は、ミラーを含み、該ミラーは、それに入射する放射を上記検出器に向けて反射する第１配向と、それに入射する放射を上記検出器から離れるように反射する第２配向との間で傾斜するように上記フィルタコントローラにより制御できる、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
上記ミラーのアレイはアレイ平面を画成し、上記第１配向において、上記ミラーは上記平面から傾斜されるが、上記第２配向では、上記ミラーが上記平面に実質的に平行に向けられる、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
上記ミラーのアレイはアレイ平面を画成し、上記第２配向において、上記検出器から離れるように導かれた次数への上記ミラーからの放射の回折を最大にするように選択されたブレーズ角で上記ミラーが上記平面に対して配向される、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
上記放射源は、上記サンプル上の線に沿って上記スポットを走査方向に走査するように適合された走査光学系を備え、更に、上記ミラーは、上記走査方向に平行な傾斜軸の周りを上記第１配向と第２配向との間で傾斜されるように適合された、請求項３に記載の装置。
【請求項７】
上記ミラーのアレイは、周期的構造を有し、更に、上記検出器は、放射センサと、上記アレイの周期的構造により上記アレイから上記センサに向って回折された放射を阻止する一方、上記第１配向にある上記ミラーから反射された放射を上記センサに収束させるように構成された空間フィルタリング光学系とを備えた、請求項３に記載の装置。
【請求項８】
上記フィルタ素子は、シャッターを含み、該シャッターは、これが放射を上記検出器に向って通過させるのを許す第１配向と、該シャッターに入射する放射を上記検出器に達しないように阻止する第２配向との間で移動するように上記フィルタコントローラにより制御できる、請求項２に記載の装置。
【請求項９】
上記シャッターの各々は、各透明アパーチャーを有し、更に、上記空間フィルタは、該透明アパーチャーを通して放射を収束するように上記シャッターに各々整列されたマイクロレンズのアレイを含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
上記像センサは、センサ素子のマトリクスで構成され、更に、上記フーリエレンズにより収集された放射の一部分を上記像センサに向けて、上記センサ素子を上記フィルタ素子と光学的に実質的に登録させるように構成された像形成光学系を備え、更に、上記コントローラは、上記フィルタ素子が登録された上記センサ素子の各１つにより収集された放射に応答して上記フィルタ素子の各々を制御するように適合された、請求項２に記載の装置。
【請求項１１】
上記像センサが上記空間成分の像を捕捉できるように、上記フーリエレンズにより収集された放射の一部分を上記像センサに向けるよう位置決めされたビームスプリッタを備えた、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
上記フィルタコントローラは、上記捕捉された像における空間成分の各強度を決定すると共に、その強度に応答して上記空間フィルタを制御するように適合された、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
上記フィルタコントローラは、各強度が所定のスレッシュホールドを越える空間成分が上記検出器に到達するのを防止するように上記空間フィルタを制御するように適合された、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
上記サンプルは、パターンが形成された表面を有する基板で構成され、上記フーリエ平面における上記空間成分は、上記パターンにより散乱放射に形成された１つ以上の干渉ローブを含み、更に、上記フィルタコントローラは、干渉ローブの少なくとも１つを阻止するように上記空間フィルタを制御するように適合された、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
上記干渉ローブの少なくとも１つが上記空間フィルタにより阻止されるのに応答して、上記検出器は、上記基板の表面上の欠陥を検出することができる、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
異なるテストパラメータに対してフィルタ構成データを記憶するように構成されたメモリを備え、更に、上記フィルタコントローラは、検査中のサンプルに関連したテストパラメータを受け取るように適合された、その関連テストパラメータに対応するフィルタ構成データを上記メモリから読み取り、更に、その構成データに応答して上記空間フィルタを制御する、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
上記サンプルは、上記フーリエ平面に既知の空間成分を有する所定の形式の基板で構成され、更に、上記テストパラメータは、上記フィルタコントローラが上記既知の空間成分に応答して上記空間フィルタを制御するようにさせる基板形式の識別を含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
上記テストパラメータは、所定の形式の欠陥について上記サンプルを検査すべきであるという指示を含み、該指示は、欠陥の識別を容易にするように上記フィルタコントローラが上記空間フィルタを制御するようにさせる、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
上記検出器により発生される信号は、上記サンプルの欠陥を表わす、請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
空間フィルタリングのための装置であって、
ポイントから放出された放射を収集し、その収集した放射をレンズのフーリエ平面における空間成分へと分離するように適合されたフーリエレンズと、
上記フーリエ平面に位置決めされたプログラム可能な空間フィルタと、
上記フーリエ平面における上記収集された放射の空間成分の像を、それら成分が上記フィルタに入射する間に捕捉するように光学的に結合された像センサと、
上記像センサにより捕捉された像を受け取って分析し、それに応答して、上記空間成分の１つ以上を阻止するように上記空間フィルタを制御するよう結合されたフィルタコントローラと、
を備えた装置。
【請求項２１】
上記空間フィルタは、フィルタ素子のアレイで構成され、該フィルタ素子は、各フィルタ素子が阻止状態又は非阻止状態をとるように上記フィルタコントローラにより個々に制御できる、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
上記フィルタ素子は、ミラーを含み、該ミラーは、それが非阻止状態をとり、それに入射する放射を検出器に向けて反射する第１配向と、それが阻止状態をとり、それに入射する放射を上記検出器から離れるように反射する第２配向との間で傾斜するように上記フィルタコントローラにより制御できる、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
上記ミラーのアレイはアレイ平面を画成し、上記第１配向において、上記ミラーは上記平面から傾斜されるが、上記第２配向では、上記ミラーが上記平面に実質的に平行に向けられる、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
上記ミラーのアレイはアレイ平面を画成し、上記第２配向において、上記検出器から離れるように導かれた次数への上記ミラーからの放射の回折を最大にするように選択されたブレーズ角で上記ミラーが上記平面に対して配向される、請求項２２に記載の装置。
【請求項２５】
上記フィルタ素子は、シャッターを含み、該シャッターは、これが非阻止状態をとって、これを経て放射を検出器に向って通過させるのを許す第１配向と、これが阻止状態をとって、これに入射する放射を上記検出器に達しないように阻止する第２配向との間で移動するように上記フィルタコントローラにより制御できる、請求項２１に記載の装置。
【請求項２６】
上記シャッターの各々は、各透明アパーチャーを有し、更に、上記空間フィルタは、該透明アパーチャーを通して放射を収束するように上記シャッターに各々整列されたマイクロレンズのアレイを含む、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
上記像センサは、センサ素子のマトリクスで構成され、更に、上記フーリエレンズにより収集された放射の一部分を上記像センサに向けて、上記センサ素子を上記フィルタ素子と光学的に実質的に登録させるように構成された像形成光学系を備えた、請求項２１に記載の装置。
【請求項２８】
上記コントローラは、上記フィルタ素子が登録された上記センサ素子の各１つにより収集された放射に応答して上記フィルタ素子の各々を制御する、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
上記像センサが上記空間成分の像を捕捉できるように、上記フーリエレンズにより収集された放射の一部分を上記像センサに向けるよう位置決めされたビームスプリッタを備えた、請求項２０に記載の装置。
【請求項３０】
上記フィルタコントローラは、各強度が所定のスレッシュホールドを越える空間成分を阻止するように上記空間フィルタを制御する、請求項２０に記載の装置。
【請求項３１】
サンプル上のスポットにコヒーレントな放射を照射し、上記サンプル上の線に沿って上記スポットを走査方向に走査するように適合された放射源と、
上記スポットから散乱された放射を収集し、その収集した放射をレンズのフーリエ平面に向けるように適合されたフーリエレンズと、
上記フーリエ平面に位置決めされたプログラム可能な空間フィルタであって、走査方向に平行な軸の周りで第１配向と第２配向との間で各ミラーを個々に傾斜できるように制御できるミラーのアレイを含むような空間フィルタと、
上記第１配向にある上記アレイの上記ミラーから反射された収集された放射は受け取るが、上記第２配向にある上記ミラーから反射された放射は受け取らないように位置決めされ、その放射に応答して、上記サンプルの特性を決定するように処理する信号を発生するための検出器と、
を備えた光学検査装置。
【請求項３２】
上記ミラーのアレイは、周期的構造を有し、更に、上記検出器は、放射センサと、上記アレイの周期的構造により上記アレイから上記センサに向って回折された放射を阻止する一方、上記第１配向にある上記ミラーから反射された放射を上記センサに収束させるように構成された空間フィルタリング光学系とを含む、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
上記スポットから散乱された放射を収集するように適合された上記フーリエレンズは、第１フーリエレンズで構成され、該レンズのフーリエ平面は、第１フーリエ平面で構成され、更に、上記空間フィルタリング光学系は、
上記アレイから回折され且つ上記第１配向にある上記ミラーから反射された放射を収集すると共に、その収集した回折及び反射された放射を第２フーリエ平面へ向けるように構成された第２フーリエレンズと、
上記第２フーリエ平面に位置決めされて、上記回折放射の１つ以上の次数を阻止する一方、上記ミラーから反射された放射を通過させる透明開口付きの不透明ターゲットと、
を備えた請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
上記開口は、上記走査方向とほぼ平行に向けられたスリットを備える、請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
上記ミラーのアレイはアレイ平面を画成し、上記第１配向において、上記ミラーは上記平面から傾斜されるが、上記第２配向では、上記ミラーが上記平面に実質的に平行に向けられる、請求項３１に記載の装置。
【請求項３６】
上記ミラーのアレイはアレイ平面を画成し、上記第２配向において、上記検出器から離れるように導かれた次数への上記ミラーからの放射の回折を最大にするように選択されたブレーズ角で上記ミラーが上記平面に対して配向される、請求項３１に記載の装置。
【請求項３７】
平面内に配列されたミラーのアレイで構成された空間フィルタであって、上記ミラーに入射する放射を検出器に向けて偏向するように上記ミラーが上記平面から傾斜される第１配向と、その放射を上記検出器から離れるように偏向するよう上記ミラーが上記平面に実質的に平行に向けられる第２配向との間で各ミラーを個々に傾斜できるよう上記アレイが制御可能とされた空間フィルタ。
【請求項３８】
サンプルを光学的に検査するための方法であって、
上記サンプル上のスポットにコヒーレントな放射を照射するステップと、
上記スポットから散乱された放射の一部分を収集し、その収集した放射をフーリエ平面における空間成分へと分離するステップと、
上記放射の上記空間成分をフィルタするように上記フーリエ平面にプログラム可能な空間フィルタを位置決めするステップと、
上記空間フィルタからのフィルタされた放射を検出器で受け取り、そのフィルタされた放射に応答して、上記サンプルの特性を検出するように処理する信号を発生するステップと、
上記フーリエ平面における上記収集された放射の空間成分の像を、それら成分が上記フィルタに入射する間に捕捉するステップと、
像センサにより捕捉された像を分析し、それに応答して、上記検出器により受け取られるべき空間成分を決定するように上記空間フィルタを制御するステップと、
を備えた方法。
【請求項３９】
上記空間フィルタを位置決めする上記ステップは、個々に制御可能なフィルタ素子のアレイを位置決めする段階を含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
上記フィルタ素子は、ミラーで構成され、上記空間フィルタを制御する上記ステップは、上記ミラーがそれに入射する放射を上記検出器に向けて反射する第１配向と、上記ミラーがそれに入射する放射を上記検出器から離れるように反射する第２配向との間で上記ミラーを傾斜させる段階を含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
上記ミラーのアレイはアレイ平面を画成し、上記第１配向において、上記ミラーは上記平面から傾斜されるが、上記第２配向では、上記ミラーが上記平面に実質的に平行に向けられる、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
上記ミラーのアレイはアレイ平面を画成し、上記第２配向において、上記検出器から離れるように導かれた次数への上記ミラーからの放射の回折を最大にするように選択されたブレーズ角で上記ミラーが上記平面に対して配向される、請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】
上記サンプル上の線に沿って上記スポットを走査方向に走査するステップを更に備え、上記ミラーを傾斜させる上記ステップは、上記走査方向に平行な傾斜軸の周りで上記ミラーを上記第１配向と第２配向との間で傾斜される段階を含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４４】
上記ミラーのアレイは周期的構造を有し、上記検出器は放射センサで構成され、更に、上記アレイの周期的構造により上記アレイから上記センサに向って回折された放射を阻止する一方、上記第１配向にある上記ミラーから反射された放射を上記センサに収束させるように放射をフィルタリングするステップを備えた、請求項４０に記載の方法。
【請求項４５】
上記フィルタ素子は、シャッターを含み、上記空間フィルタを制御する上記ステップは、上記シャッターが放射を上記検出器に向って通過するのを許す第１配向と、上記シャッターがそれに入射する放射を上記検出器に達しないように阻止する第２配向との間で上記シャッターを移動させる段階を含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４６】
上記シャッターの各々は、各透明アパーチャーを有し、更に、該透明アパーチャーを通して放射を収束するようにマイクロレンズのアレイを上記シャッターに整列させるステップを備えた、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
上記像を捕捉する上記ステップは、上記フィルタ素子に光学的に実質的に登録されたセンサ素子のマトリクスで構成されたセンサを使用して上記フーリエ平面を像形成する段階を含み、更に、上記空間フィルタを制御する上記ステップは、上記フィルタ素子が登録された上記センサ素子の各１つにより収集される放射に応答して上記フィルタ素子の各々を制御する段階を含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４８】
上記像を分析する上記ステップは、上記捕捉された像における空間成分の各強度を決定する段階を含み、更に、上記空間フィルタを制御する上記ステップは、上記強度に応答して上記フィルタを制御する段階を含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４９】
上記フィルタを制御する上記ステップは、各強度が所定のスレッシュホールドを越える空間成分が上記検出器に到達するのを防止する段階を含む、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
上記サンプルは、パターンが形成された表面を有する基板で構成され、上記フーリエ平面における上記空間成分は、上記パターンにより散乱放射に形成された１つ以上の干渉ローブを含み、更に、上記空間フィルタを制御する上記ステップは、上記フィルタが干渉ローブの少なくとも１つを阻止するようにさせる段階を含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項５１】
上記フィルタが干渉ローブの少なくとも１つを阻止するようにさせる上記段階は、上記検出器により発生される信号のバックグランドレベルを減少して、上記基板の表面上の欠陥を検出できるようにすることを含む、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
異なるテストパラメータに対するフィルタ構成データを記憶するステップを更に備え、更に、上記空間フィルタを制御する上記ステップは、検査中のサンプルに関連したテストパラメータを受け取る段階と、その関連テストパラメータに対応するフィルタ構成データを上記メモリから読み取る段階と、上記メモリから読み取った上記構成データに応答して上記空間フィルタを制御する段階とを備えた、請求項３８に記載の方法。
【請求項５３】
上記サンプルは、上記フーリエ平面に既知の空間成分を有する所定の形式の基板で構成され、更に、上記テストパラメータを受け取る上記段階は、上記基板形式の識別を受け取ることを含み、更に、上記空間フィルタを制御する上記段階は、既知の空間成分に応答して上記空間フィルタを制御することを含む、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
上記テストパラメータを受け取る上記段階は、所定の形式の欠陥について上記サンプルを検査すべきであるという指示を受け取ることを含み、更に、上記空間フィルタを制御する上記段階は、上記指示に応答して、欠陥の識別を用にするように上記空間フィルタを制御することを含む、請求項５２に記載の方法。
【請求項５５】
上記信号を発生する上記ステップは、上記サンプルの欠陥を指示するように上記信号を発生する段階を備えた、請求項３８に記載の方法。
【請求項５６】
空間フィルタリングのための方法であって、
ポイントから放出された放射を収集し、その収集した放射をフーリエ平面における空間成分へと分離するためのステップと、
上記フーリエ平面にプログラム可能な空間フィルタを位置決めするステップと、
上記フーリエ平面における上記収集された放射の空間成分の像を、それら成分が上記フィルタに入射する間に捕捉するステップと、
上記捕捉された像を分析し、それに応答して、上記空間成分の１つ以上を阻止するように上記空間フィルタを制御するステップと、
を備えた方法。
【請求項５７】
上記空間フィルタを位置決めする上記ステップは、フィルタ素子のアレイを位置決めする段階を含み、更に、上記空間フィルタを制御する上記ステップは、各フィルタ素子が阻止状態又は非阻止状態をとるように上記フィルタ素子を制御する段階を含む、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
上記フィルタ素子は、ミラーで構成され、上記フィルタ素子を制御する上記段階は、上記ミラーが非阻止状態をとって、それに入射する放射を検出器に向けて反射する第１配向と、上記ミラーが阻止状態をとって、それに入射する放射を上記検出器から離れるように反射する第２配向との間で上記ミラーを傾斜させることを含む、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
上記ミラーのアレイはアレイ平面を画成し、上記第１配向において、上記ミラーは上記平面から傾斜されるが、上記第２配向では、上記ミラーが上記平面に実質的に平行に向けられる、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
上記ミラーのアレイはアレイ平面を画成し、上記第２配向において、上記検出器から離れるように導かれた次数への上記ミラーからの放射の回折を最大にするように選択されたブレーズ角で上記ミラーが上記平面に対して配向される、請求項５８に記載の方法。
【請求項６１】
上記フィルタ素子は、シャッターを含み、上記フィルタ素子を制御する上記段階は、上記シャッターが非阻止状態をとって、放射を検出器に向って通過するのを許す第１配向と、上記シャッターが阻止状態をとって、それに入射する放射を上記検出器に達しないように阻止する第２配向との間で上記シャッターを移動させることを含む、請求項５７に記載の方法。
【請求項６２】
上記シャッターの各々は、各透明アパーチャーを有し、更に、該透明アパーチャーを通して放射を収束するようにマイクロレンズのアレイを上記シャッターに整列させるステップを備えた、請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
上記像を捕捉する上記ステップは、上記フィルタ素子に光学的に実質的に登録されたセンサ素子のマトリクスにおいて像を捕捉する段階を含む、請求項５７に記載の方法。
【請求項６４】
上記空間フィルタを制御する上記ステップは、上記フィルタ素子が登録された上記センサ素子の各１つにより収集される放射に応答して上記フィルタ素子の各々を制御する段階を含む、請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
上記空間フィルタを制御する上記ステップは、各強度が所定のスレッシュホールドを越える空間成分を阻止する段階を含む、請求項５６に記載の方法。
【請求項６６】
光学検査方法であって、
サンプル上のスポットにコヒーレントな放射を照射し、上記サンプル上の線に沿って上記スポットを走査方向に走査するステップと、
上記スポットから散乱された放射の一部分を収集し、フーリエ平面内でその収集した放射の空間フーリエ変換を形成するステップと、
上記走査方向に平行な軸の周りで第１配向と第２配向との間で各ミラーを個々に傾斜できるように制御できるミラーのアレイで構成されたプログラム可能な空間フィルタを上記フーリエ平面に位置決めするステップと、
上記第１配向にある上記アレイの上記ミラーから反射された上記収集された放射は受け取るが、第２配向にある上記ミラーから反射された放射は受け取らないように検出器を位置決めし、その放射に応答して、上記サンプルの特性を決定するように処理する信号を発生させるステップと、
を備えた方法。
【請求項６７】
上記ミラーのアレイは周期的構造を有し、上記検出器は放射センサで構成され、更に、上記アレイの周期的構造により上記アレイから上記センサに向って回折された放射を阻止する一方、上記第１配向にある上記ミラーから反射された放射を上記センサに収束させるように放射をフィルタリングするステップを備えた、請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】
上記ミラーのアレイはアレイ平面を画成し、上記第１配向において、上記ミラーは上記平面から傾斜されるが、上記第２配向では、上記ミラーが上記平面に実質的に平行に向けられる、請求項６６に記載の方法。
【請求項６９】
上記ミラーのアレイはアレイ平面を画成し、上記第２配向において、上記検出器から離れるように導かれた次数への上記ミラーからの放射の回折を最大にするように選択されたブレーズ角で上記ミラーが上記平面に対して配向される、請求項６６に記載の方法。
【請求項７０】
空間フィルタリング方法であって、
ミラーのアレイを平面内に配列するステップと、
上記ミラーに入射する放射を検出器に向けて偏向するように上記ミラーが上記平面から傾斜される第１配向と、その放射を上記検出器から離れるように偏向するよう上記ミラーが上記平面に実質的に平行に向けられた第２配向との間で上記ミラー各々を傾斜するように上記ミラーを制御するステップと、
を備えた方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、一般に、光学検査システムに関し、より詳細には、パターン化された基板上の欠陥を検出するための方法及びシステムに関する。
【発明の背景】
【０００２】
空間フィルタリングの使用は、規則的に繰り返す構造を含むパターン化基板を光学的に検査するシステムにおいて良く知られている。このような基板上の繰り返しパターンは、これにコヒーレントな光を照射すると、良く定められた方向に沿って構造的干渉ローブを発生する。適当なレンズを使用して、表面から反射された光を収集し、基板パターンの空間フーリエ変換を構成する像を作ることができる。（この目的で使用するレンズは、フーリエ変換レンズと称され、フーリエ変換像が形成される平面は、フーリエ平面と称される。）フーリエ平面における干渉ローブの位置及び程度は、パターンの周期と、入射する放射の波長及びレンズの焦点距離で決定される倍率係数とに依存する。
【０００３】
フーリエ平面における干渉ローブを阻止すると、基板上の欠陥やパターンの不規則性が容易に検出されることがこの技術で知られている。例えば、参考としてその開示をここに援用するマシセン氏の米国特許第３，６１４，２３２号は、透過幾何学と、実質的にマイクロ回路の無欠陥試料のフーリエ変換のネガティブより成る簡単なフィルタとを使用して、ホトマスクの欠陥を検出するための空間フィルタを説明している。これも参考としてその開示をここに援用するバッチェルダー氏等の米国特許第５，１７７，５５９号は、半導体ウェハ上の繰り返しパターン化された集積回路を検査するための暗フィールド像形成システムを説明している。パターンから散乱された光は、ウェハパターンに対応する空間周波数成分を減衰する不透明な空間フィルタでフィルタされ、次いで、像形成センサの像に変換される。基板は、基板平面にすれすれの角度で照射される一方、散乱光は、表面に対して本質的に直角な方向に収集される。
【０００４】
参考としてその開示をここに援用するタスク氏等の米国特許第４，３７０，０２４号は、動的な２進フーリエフィルタ化像形成システムを説明している（特にウェハ検査用ではない）。この場合に使用される空間フィルタは、異なる不透明フィルタパターンを動的に発生するようにプログラムできる液晶アレイで構成される。又、同様に、参考としてその開示をここに援用するガルブライス氏等の米国特許第５，２７６，４９８号は、走査収束されるレーザビームと、液晶光バルブアレイより成る適応空間フィルタとを使用して、繰り返しパターン化された半導体ウェハのような基板の暗フィールド表面検査を実行するためのシステムを説明している。レーザビームは、ウェハ表面にすれすれの角度で入射し、その散乱光も、すれすれの角度で収集され（鏡面反射光学軸から離れて）、検出器により測定される。空間フィルタの適切な構成は、繰り返しパターンにレーザを照射し、各液晶素子を次々にオン及びオフにし、更に、検出器で光信号のレベルを測定することにより決定される。次いで、このパターンが、後で使用するためにコンピュータメモリに記憶される。
【０００５】
又、参考としてその開示をここに援用するダンコ氏の米国特許第５，６５９，３９０号は、走査レーザビーム及び適応空間フィルタを使用して、繰り返しパターン化された半導体ウェハのような基板の暗フィールド表面検査を実行するためのシステムを説明している。ここでは、空間フィルタは、光学的にアドレス可能な液晶空間光変調器より成る。レーザビームがウェハ表面にすれすれの角度で入射されると共に、散乱光が表面に直角な方向に検出器により収集される。フーリエ変換された散乱光から直接導出される書き込みビームは、空間フィルタの適切な構成を自動的に決定する。
【０００６】
米国特許第５，２７６，４９８号及び第５，６５９，３９０号に開示されたもののような適応空間フィルタに基づく解決策は、光学素子を交換する必要なく、空間フィルタを異なる基板パターンにマッチングさせる能力に関して効果的である。このようなフィルタは、液晶技術の制約内で任意のフィルタパターンを発生することができる。しかしながら、この技術は、多数の欠点で悩まされている。
【０００７】
１）この技術で知られている液晶の透過範囲は、おおよそ４００−７００ｎｍの可視スペクトル内の波長に制限される。
【０００８】
２）液晶変調器は、コントラスト比に限度があり、偏光及び入射角に敏感である。それ故、希望する光の光信号送信が減少される一方、希望しない光の送信が増加して、空間フィルタ自体のコントラストが低下することがある。
【０００９】
３）光学的にアドレスされる機構（米国特許第５，６５９，３９０号のような）が使用されるときには、空間フィルタが完全に自動的に決定される。ユーザが介入して異常な基板特徴や異なる測定条件を補償するようにフィルタ構成を調整することは全くできない。
【発明の概要】
【００１０】
本発明の幾つかの態様の目的は、空間フィルタリングのための方法及び装置で、特に、フーリエ平面における望ましからぬ空間周波数成分を適応阻止するための改良された方法及び装置を提供することである。
【００１１】
本発明の幾つかの態様の更に別の目的は、パターン化基板を検査するための改良された方法及びシステムを提供することである。
【００１２】
本発明の幾つかの好ましい実施形態において、サンプルがコヒーレントな光ビームで走査され、基板から散乱した光がフーリエレンズで収集される。像センサがフーリエ平面の像を取得し、その像を、通常コンピュータであるフィルタコントローラに入力し、このコントローラは、像を分析して最適な空間フィルタリングパターンを決定する。従って、コンピュータは、希望のフィルタリングパターンを使用して散乱光をフィルタするようにフーリエ平面におけるプログラム可能な空間フィルタを制御する。このように像センサを使用すると、特定の基板及び検査条件に適応するようにフィルタリングパターンを計算できる一方、従来知られている方法に比して、フィルタリングパターンの決定を簡単にすることができる。というのは、この決定に空間フィルタそれ自体が含まれないからである。フィルタされた光は検出器により受光され、検出器の信号が分析されて、基板の欠陥を検出する。
【００１３】
通常、サンプルは、パターン化された基板で構成され、基板のパターンにより発生される干渉ローブに対応する空間周波数を阻止するために、フーリエ平面の取得像に基づいて最適なフィルタリングパターンが決定される。それに加えて又はそれとは別に、コンピュータは、異なる基板形式及び測定条件に対して経験的及び／又は理論的に決定された最適なフィルタ構成のデータベースを維持する。データベースからの情報は、取得された像と合成されて、各場合に使用するための最適なフィルタパターンを、自動的に又はオペレータの制御下で決定するのが好ましい。或いは又、適当なときには、データベースに記憶されたフィルタパターンを使用する一方、取得した像を無視してもよい。いずれの場合も、フィルタパターンは、取得した像によるだけでなく、データベースにアドレスされ及び／又はユーザにより制御される他の事柄によっても決定されるのが好ましい。
【００１４】
本発明の幾つかの好ましい実施形態では、空間フィルタは、マイクロ光学−電気−機械（ＭＯＥＭ）素子のアレイを備えている。コンピュータは、特定のマイクロ素子の傾斜角を変化させることによりフィルタにおける各ピクセルの「オン」又は「オフ」状態を制御する。これら実施形態の幾つかにおいて、マイクロ素子はミラーを含み、フィルタは反射モードで動作する。「オン」のピクセルから反射された光だけが検出器に到達し、一方、「オフ」のピクセルから反射された光はダンプされる。他の実施形態では、マイクロ素子がシャッターを含み、フィルタは透過モードで動作する。しかしながら、液晶アレイのような、この技術で知られている透過空間フィルタと比較すると、本発明のＭＯＥＭフィルタは、紫外線（ＵＶ）及び赤外線（ＩＲ）波長を含む相当に広いスペクトル範囲を有すると共に、偏光や入射角に比較的不感である。
【００１５】
反射空間フィルタを使用する実施形態において回折作用を減少するために、マイクロミラーは、「オフ」位置ではアレイの面に平行に向けられるか又は選択されたブレーズ角に向けられて、回折光が検出器から離れるローブに集中するように配向されるのが好ましい。更に、マイクロミラーの傾斜の方向は、基板にわたりコヒーレントなビームを走査する方向に垂直であって、反射ビームの方向が走査中に変化しないのが好ましい。
【００１６】
従って、本発明の好ましい実施形態は、検査システムの光学的特性と、使用される空間フィルタリングパターンの最適化との両方に関して、従来知られている方法より柔軟性及び多様性が高い適応空間フィルタリング及び基板検査の方法を提供する。これらの方法は、半導体ウェハのようなパターン化基板における欠陥の検出に特に適しているが、他の検査タスクにも有用である。例えば、基板の平面より高いところにある特定形式の欠陥を検出するためには、光をすれすれの角度で収集することが望まれるだけであるが、欠落特徴部のようなパターン自体の欠陥については、高い仰角での収集が望まれることがある。これらの異なる検査ニーズに対処するために、本発明の好ましい実施形態は、検査システムの光学的構成及び動作波長を自由に変化させるのを許すと共に、最適なフィルタ構成を、繰り返し基板パターン自体により決定するだけでなく、上記データベースにアドレスできる他の事柄により決定することも許す。
【００１７】
それ故、本発明の好ましい実施形態によれば、サンプルを光学的に検査するための装置であって、
サンプル上のスポットにコヒーレントな放射を照射するための放射源と、
スポットから散乱された放射を収集し、その収集した放射をレンズのフーリエ平面における空間成分へと分離するためのフーリエレンズと、
フーリエ平面に位置決めされて、放射の空間成分をフィルタするためのプログラム可能な空間フィルタと、
空間フィルタからのフィルタされた放射を受け取るように位置決めされ、その放射に応答して、サンプルの特性を検出するように処理する信号を発生するための検出器と、
フーリエ平面における収集された放射の空間成分の像を、それら成分がフィルタに入射する間に捕捉するように光学的に結合された像センサと、
像センサにより捕捉された像を受け取って分析し、それに応答して、検出器により受け取られるべき空間成分を決定するように空間フィルタを制御するよう結合されたフィルタコントローラと、
を備えた装置が提供される。
【００１８】
空間フィルタは、フィルタコントローラにより個々に制御可能なフィルタ素子のアレイで構成されるのが好ましい。
【００１９】
好ましい実施形態では、フィルタ素子は、ミラーを含み、該ミラーは、それに入射する放射を検出器に向けて反射する第１配向と、それに入射する放射を検出器から離れるように反射する第２配向との間で傾斜するようにフィルタコントローラにより制御することができる。通常、ミラーのアレイは、アレイ平面を画成し、第１配向において、ミラーはその平面から傾斜されるが、第２配向では、ミラーがその平面に実質的に平行に向けられる。或いは又、第２配向において、検出器から離れるように向けられた次数へのミラーからの放射の回折を最大にするように選択されたブレーズ角でミラーが上記平面に対して向けられる。
【００２０】
通常、ミラーのアレイは、周期的構造を有し、更に、検出器は、放射センサと、アレイの周期的構造によりアレイからセンサに向って回折された放射を阻止する一方、第１配向にあるミラーから反射された放射をセンサに収束させるように構成された空間フィルタリング光学系とを含むのが好ましい。
【００２１】
別の好ましい実施形態において、フィルタ素子は、シャッターを含み、該シャッターは、これが放射を検出器に向って通過させるのを許す第１配向と、シャッターに入射する放射を検出器に達しないように阻止する第２配向との間で移動するようにフィルタコントローラにより制御することができる。通常、各シャッターは、各透明アパーチャーを有し、更に、空間フィルタは、透明アパーチャーを通して放射を収束するようにシャッターに各々整列されたマイクロレンズのアレイを含む。
【００２２】
更に別の好ましい実施形態では、像センサは、センサ素子のマトリクスで構成され、上記装置は、フーリエレンズにより収集された放射の一部分を像センサに向けて、センサ素子をフィルタ素子と光学的に実質的に登録させるように構成された像形成光学系を備え、更に、コントローラは、フィルタ素子が登録されたセンサ素子の各１つにより収集された放射に応答してフィルタ素子の各々を制御する。
【００２３】
上記装置は、像センサが空間成分の像を捕捉できるように、フーリエレンズにより収集された放射の一部分を像センサに向けるよう位置決めされたビームスプリッタを備えているのが好ましい。
【００２４】
更に、フィルタコントローラは、捕捉された像における空間成分の各強度を決定すると共に、その強度に応答して空間フィルタを制御するのが好ましい。フィルタコントローラは、各強度が所定のスレッシュホールドを越える空間成分が検出器に到達するのを防止するように空間フィルタを制御するのが最も好ましい。
【００２５】
好ましい実施形態では、サンプルは、パターンが形成された表面を有する基板で構成され、フーリエ平面における空間成分は、パターンにより散乱放射に形成された１つ以上の干渉ローブを含み、更に、フィルタコントローラは、干渉ローブの少なくとも１つを阻止するように空間フィルタを制御する。通常、干渉ローブの少なくとも１つが空間フィルタにより阻止されるのに応答して、検出器は、基板の表面上の欠陥を検出することができる。
【００２６】
好ましくは、上記装置は、異なるテストパラメータに対してフィルタ構成データを記憶するように構成されたメモリを備え、更に、フィルタコントローラは、検査サンプルに関連したテストパラメータを受け取り、その関連テストパラメータに対応するフィルタ構成データをメモリから読み取り、更に、その構成データに応答して空間フィルタを制御する。通常、サンプルは、フーリエ平面に既知の空間成分を有する所定の形式の基板で構成され、更に、テストパラメータは、フィルタコントローラが既知の空間成分に応答して空間フィルタを制御するようにさせる基板形式の識別を含み、サンプルの欠陥の識別を容易にする。
【００２７】
又、本発明の好ましい実施形態によれば、空間フィルタリングのための装置であって、
ポイントから放出された放射を収集し、その収集した放射をレンズのフーリエ平面における空間成分へと分離するためのフーリエレンズと、
フーリエ平面に位置決めされたプログラム可能な空間フィルタと、
フーリエ平面における収集された放射の空間成分の像を、それら成分がフィルタに入射する間に捕捉するように光学的に結合された像センサと、
像センサにより捕捉された像を受け取って分析し、それに応答して、空間成分の１つ以上を阻止するように空間フィルタを制御するよう結合されたフィルタコントローラと、
を備えた装置が提供される。
【００２８】
空間フィルタは、フィルタ素子のアレイで構成され、該フィルタ素子は、各フィルタ素子が阻止状態又は非阻止状態をとるようにフィルタコントローラにより個々に制御できるのが好ましい。
【００２９】
更に、本発明の好ましい実施形態によれば、
サンプル上のスポットにコヒーレントな放射を照射し、サンプル上の線に沿ってスポットを走査方向に走査するための放射源と、
スポットから散乱された放射を収集し、その収集した放射をレンズのフーリエ平面に向けるためのフーリエレンズと、
フーリエ平面に位置決めされたプログラム可能な空間フィルタであって、走査方向に平行な軸の周りで第１配向と第２配向との間で各ミラーを個々に傾斜できるように制御できるミラーのアレイを含むような空間フィルタと、
第１配向にあるアレイのミラーから反射された収集された放射は受け取るが、第２配向にあるミラーから反射された放射は受け取らないように位置決めされ、その放射に応答して、サンプルの特性を決定するように処理する信号を発生するための検出器と、
を備えた光学検査装置が提供される。
【００３０】
通常、ミラーのアレイは、周期的構造を有し、更に、検出器は、放射センサと、アレイの周期的構造によりアレイからセンサに向って回折された放射を阻止する一方、第１配向にあるミラーから反射された放射をセンサに収束させるように構成された空間フィルタリング光学系とを含む。空間フィルタリング光学系は、アレイから回折され且つ第１配向にあるミラーから反射された放射を収集すると共に、その収集した回折及び反射された放射を第２のフーリエ平面へ向けるように構成された第２のフーリエレンズと、第２のフーリエ平面に位置決めされて、回折放射の１つ以上の次数を阻止する一方、ミラーから反射された放射を通過させる透明開口付きの不透明ターゲットとを含むのが好ましい。開口は、走査方向とほぼ平行に向けられたスリットで構成されるのが最も好ましい。
【００３１】
更に、本発明の好ましい実施形態によれば、平面内に配列されたミラーのアレイを含む空間フィルタであって、そのアレイは、ミラーに入射する放射を検出器に向けて偏向するようにミラーが平面から傾斜される第１配向と、その放射を検出器から離れるように偏向するようミラーが平面に実質的に平行に向けられた第２配向との間で各ミラーを個々に傾斜できるよう制御できる空間フィルタが提供される。
【００３２】
更に、本発明の好ましい実施形態によれば、サンプルを光学的に検査するための方法であって、
サンプル上のスポットにコヒーレントな放射を照射するステップと、
スポットから散乱された放射の一部分を収集し、その収集した放射をフーリエ平面における空間成分へと分離するステップと、
放射の空間成分をフィルタするようにフーリエ平面にプログラム可能な空間フィルタを位置決めするステップと、
空間フィルタからのフィルタされた放射を検出器で受け取り、そのフィルタされた放射に応答して、サンプルの特性を検出するように処理する信号を発生するステップと、
フーリエ平面における収集された放射の空間成分の像を、それら成分がフィルタに入射する間に捕捉するステップと、
像センサにより捕捉された像を分析し、それに応答して、検出器により受け取られるべき空間成分を決定するように空間フィルタを制御するステップと、
を備えた方法が提供される。
【００３３】
更に、本発明の好ましい実施形態によれば、空間フィルタリングのための方法であって、
ポイントから放出された放射を収集し、その収集した放射をフーリエ平面における空間成分へと分離するためのステップと、
フーリエ平面にプログラム可能な空間フィルタを位置決めするステップと、
フーリエ平面における収集された放射の空間成分の像を、それら成分がフィルタに入射する間に捕捉するステップと、
捕捉された像を分析し、それに応答して、空間成分の１つ以上を阻止するように空間フィルタを制御するステップと、
を備えた方法が提供される。
【００３４】
又、本発明の好ましい実施形態によれば、光学検査方法であって、
サンプル上のスポットにコヒーレントな放射を照射し、サンプル上の線に沿ってスポットを走査方向に走査するステップと、
スポットから散乱された放射の一部分を収集し、フーリエ平面内でその収集した放射の空間フーリエ変換を形成するステップと、
走査方向に平行な軸の周りで第１配向と第２配向との間で各ミラーを個々に傾斜できるように制御できるミラーのアレイを含むプログラム可能な空間フィルタをフーリエ平面に位置決めするステップと、
第１配向にあるアレイのミラーから反射された収集された放射は受け取るが、第２配向にあるミラーから反射された放射は受け取らないように検出器を位置決めし、その放射に応答して、サンプルの特性を決定するように処理する信号を発生させるステップと、
を備えた方法が提供される。
【００３５】
更に、本発明の好ましい実施形態によれば、空間フィルタリング方法であって、
ミラーのアレイを平面内に配列するステップと、
ミラーに入射する放射を検出器に向けて偏向するようにミラーが平面から傾斜される第１配向と、その放射を検出器から離れるように偏向するようミラーが平面に実質的に平行に向けられた第２配向との間で各ミラーを傾斜するようにミラーを制御するステップと、
を備えた方法が提供される。
【００３６】
本発明は、添付図面を参照した好ましい実施形態の以下の詳細な説明から完全に理解されよう。
【好ましい実施形態の詳細な説明】
【００３７】
図１は、本発明の好ましい実施形態に基づき、パターン化された半導体ウェハ２２を自動的に検査するためのシステム２０の絵画的概略図である。レーザ２６がコヒーレントな光ビームを発生し、この光ビームは、音響−光学偏向器、回転多角形ミラー、又は検流計型振動ミラーのようなこの技術で知られた高速走査機構２８を対物レンズ３０と一緒に使用して、ウェハ上のスポットに収束されて走査される。機構２８は、Ｘ方向（図１の紙面に垂直）に走査線３２に沿ってウェハ上にビームを走査する。走査台２４は、ウェハを垂直なＹ方向に並進移動し、レーザビームがウェハ全体を蛇行形態で走査するようにする。ウェハ２２上に収束されるレーザスポットのサイズは、散乱光により良く定められた干渉ローブを確実に形成するためには、ウェハ上のパターン繰返し周期の少なくとも３−４倍であるのが好ましい。
【００３８】
ウェハ２２から所定の暗フィールド立体角へ散乱された光は、フーリエ変換レンズ３４により収集され、これは、フーリエ変換平面に散乱光分布の空間フーリエ変換を形成する。散乱光の空間フィルタリングを実行するためにフーリエ平面にマイクロミラーアレイ（ＭＭＡ）４２が配置される。（或いは又、図６及び７に示して、それを参照して説明するように、空間フィルタリングのためにマイクロシャッターアレイ（ＭＳＡ）が使用されてもよい。）アレイ４２は、ミラー４４のマトリクスを備え、好ましくは、各々一辺が１０−２０μｍの方形ミラーの２５６ｘ２５６マトリクスを備えている。これらミラーは、通常、２００から８００ｎｍまでの当該波長レンジにわたって高い反射率を与えるために、誘電体及び／又は金属層が被覆されるのが好ましい。この形式の適当なマイクロミラーアレイが、例えば、テキサス州ダラスのテキサスインスツルーメント社から入手できる。
【００３９】
ミラーの各配向角度は、通常、適当なソフトウェア及び入力／出力インターフェイス回路を伴う汎用コンピュータであるフィルタコントローラ４０により印加される信号によって制御される。アレイ４２は、ミラー４４が走査線３２に垂直な方向に傾斜するように（即ち、ミラーがＸ軸の周りで回転するように）配向されるのが好ましい。従って、アレイ４２から反射される光の相対的な方向は、走査中に変化しない。各ミラー４４の傾斜方向は、空間フィルタの対応ピクセルがターン「オン」されるかターン「オフ」されるかを決定する。「オン」のミラーに当たる光は、検出器４８に向って反射される。「オフ」のミラーに当たる光は、光トラップ４６に向って反射され、これは、望ましからぬ漂遊光が検出器４８に到達するのを防止する。検出器４８は、これに光が入射するのに応答して、信号を発生し、これら信号は、この技術で知られた方法を使用して、コントローラ４０（又は別のコンピュータ）により分析され、ウェハ２２の欠陥を識別する。
【００４０】
フーリエ変換レンズ３４により収集された光の僅かな部分は、像ビームスプリッタ３６により分割され、電荷結合装置（ＣＣＤ）カメラのような像センサ３８に入射する。センサ３８は、アレイ４２と同様に、フーリエ平面に配置され、従って、アレイに入射するものと同じ反射光のフーリエ変換像を捕捉する。センサ３８により検出された像は、コントローラ４０へ入力され、該コントローラは、回折パターンを分析して、アレイ４２により適用されるべき最適な空間フィルタリングパターンを決定する。次いで、コントローラは、個々のミラー４４を適切な構成にセットするようにアレイに命令する。通常、基板パターンにより発生された回折ローブ内にあるミラー及びそれを直接取り巻いているミラーは、ターン「オフ」される一方、残りのピクセルは、ターン「オン」されて、入射光を検出器４８へ偏向する。
【００４１】
任意であるが、センサ３８及びアレイ４２は、像センサのピクセルがアレイのミラー４４に正確に対応して揃うように整列される。この場合に、各ミラーは、像センサの対応ピクセル（１つ又は複数）に入射する放射の強度に基づいて制御することができる。
【００４２】
最適なフィルタリングパターンを決定する際に、コントローラ４０は、知識ベース４９に記憶されたデータに基づいてそれを描くのが好ましい。通常、知識ベース４９は、異なる基板形式、欠陥検出タスク及び測定条件に対して経験的及び／又は理論的に決定されている最適なフィルタ構成を含む。知識ベース４９からの情報は、センサ３８により取得された像と合成されて、各場合に使用すべき最適なフィルタパターンを自動的に又はユーザの制御のもとで決定するのが好ましい。例えば、コントローラ４０及び知識ベース４９は、本特許出願の譲受人に譲渡され参考としてその開示をここに援用するミルシュテイン氏等の米国特許出願第０９／５９５，９０２号に開示された技術を実施してもよい。この特許出願は、材料の既知の特性及び基板の三次元構成と組み合せて、ウェハ平面の高解像度二次元像を分析することにより、最適なフィルタ構成を事前に決定する方法を説明している。従って、異なる基板に対する最適なフィルタ構成を前もって決定し、現在検査されている実際の基板の像と組み合せて使用することができる。或いは又、適当なときに、知識ベース４９に記憶されたフィルタパターンを使用する一方、取得した像を破棄してもよい。
【００４３】
この後者の選択肢は、パターンが繰り返し性でないか又はパターンにより形成されたローブが集光レンズ３４に達しないために干渉ローブを示さないウェハ２２上のパターンを取り扱うのに特に有用である。これらの場合には、検査された基板及び欠陥の特性の以前の知識に基づいて一般的空間フィルタ構成がセットされてもよい。例えば、当該主要欠陥が、基板の表面上に延びる粒子である場合には、低い仰角で散乱される光が最も高感度の欠陥検出を与えることが良く知られている。この場合、マイクロミラーアレイ４２は、ウェハから高い仰角へと散乱された光がビームブロック４６に向けられる一方、低い仰角へと散乱された光が検出器４８に向けられるように制御されるのが好ましい。
【００４４】
別の例として、ウェハ２２のパターンにおける導通線のような共通の特徴部は、通常、良く定められた方位角へ強力に回折する。レンズ３４により集光される立体角がこれら方位の１つを包囲する場合には、マイクロミラーアレイ４２は、この方位を含む領域を全ての仰角において阻止するように制御されるのが好ましい。
【００４５】
ウェハパターンにより発生される干渉ローブに関連しない優先的空間フィルタリングの他の事例は、システム２０の動作中に知ることができ又は学習することができよう。これらの事例に関する情報は、知識ベース４９に収集されて、基板形式を示すオペレータ入力に基づいてコントローラ４０によりアクセスされるのが好ましい。
【００４６】
コントローラ４０の動作は、ここでは、マイクロミラーアレイ４２の周りに構築された空間フィルタリングのための特定の光学構成体を参照して説明するが、コントローラ４０及びシステム２０全体で実施される原理は、この形式のフィルタリング機構に何ら限定されない。これらの原理は、この技術で良く知られたように、透過フィルタのような他の種類の適応空間フィルタの制御にも同様に適用できる。従って、コントローラ４０は、像センサ３８及び好ましくは知識ベース４９と共に、広範囲な異なる光学検査システム及び他の用途の種々の形式の空間フィルタを動作するのに使用できることが明らかであろう。
【００４７】
図２は、本発明の別の好ましい実施形態に基づきシステム２０に使用するためのビーム供給及び収集光学系５０を示す概略側面図である。この光学系５０は、図１に示すものと同様であるが、対物レンズ３０がフーリエ変換レンズとしても働く。図１の構成のレンズ３４は、ウェハ２２からすれすれの角度で散乱された光を収集するが、図２に示す構成は、高い角度の暗フィールド散乱を収集するためのものである。光学系５０のこれらの相違にも関わらず、マイクロミラーアレイ４２、その関連センサ３８、及びコントローラ４０の動作は、上述したものと実質的に変わりない。
【００４８】
図２に構成に使用される対物レンズ３０は、照射ビームより大きな開口数にわたって散乱及び回折光を収集しなければならない。対物ビームスプリッタ５２は、ウェハ２２から反射された光を、レーザ２６により発生された入射ビームから分離する。任意であるが、光学的効率の向上のために、ビームスプリッタ５２は、この技術で良く知られたように、１／４波長プレートと結合された偏光ビームスプリッタで構成される。
【００４９】
ウェハ２２からの鏡面反射光は、本来、ウェハ表面におけるパターンのゼロ次回折ローブであるから、この光は、常にフィルタされねばならず、検出４８に到達することが許されない。照射ビームがフーリエ平面において常に同じサイズであると仮定すれば、ゼロ次ローブを予めフィルタして、検出器に到達する漂遊光を最小にすると共に、像形成センサ３８の飽和を防止するのが好ましい。このため、中央阻止領域５６を有する前フィルタ５４が対物ビームスプリッタ５２と像ビームスプリッタ３６との間に介在される。
【００５０】
図１及び２では、レーザビームがウェハ表面に対する法線に沿ってウェハ２２に入射するが、斜めの入射用にシステム２０の光学構成を変更できることも当業者に明らかであろう。
【００５１】
ウェハ２２から散乱した放射は、通常、レーザ２６の空間的及び時間的コヒレンス性を維持するので、この散乱放射は、二次元回折格子からの場合とほぼ同様に、マイクロミラーアレイ４２の周期的構造から回折する。アレイに入射する光は、次の式で与えられる方向に沿ってコリメートされたビームへと回折される。
【００５２】
【数１】
2005535869.tif 000003
ここで、θは、格子平面からの鏡面反射に対する偏向角であり、λは、光の波長であり、ｄは、格子ピッチ（マイクロミラーの間隔で与えられる）であり、ｎは、回折次数を示すインデックスで、ｎ＝０、１、２・・・である。アレイの周期（ｄ）が１５μｍで、λ＝５３２ｎｍであると仮定すれば、回折次数は、約２°分離される。これらの回折ビームは、アレイ４２に入射するエネルギーのある有限の部分を含む。回折ビームのいずれかが検出器４８に当たる程度まで、それらは、検出器信号におけるバックグランドレベルを高めると共に、ウェハ２２の欠陥を検出する際のシステム２０の感度を下げることがある。それ故、このような作用は、できる限り回避しなければならない。
【００５３】
図３Ａは、本発明の好ましい実施形態に基づき、アレイ４２からの回折の問題に対処するように設計された光学系を含む検出器４８の概略側面図である。これらの光学系は、付加的な空間フィルタリングステップを実行して、望ましからぬ回折ローブをフィルタ除去する。マイクロミラーアレイ４２から「オン」方向に反射された光は、更に別のフーリエレンズ６０により収束される。ミラーの傾斜方向（即ち、Ｙ−Ｚ平面、従って、図の紙面の平面）に、希望の欠陥信号と、望ましからぬ回折ローブとの両方が、良く定められた角度に沿ってコリメートされる。スリット６４をもつ不透明ターゲット６２がレンズ６０のフーリエ平面に位置決めされ、欠陥信号に対応する空間周波数成分を通過させる一方、回折ローブを阻止する。スリット６４は、回折ローブを除去するために傾斜方向に寸法が狭く、且つウェハ２２上のレーザビームの走査方向に対応してＸ方向（紙面の平面に向って）に延びる長い寸法を有する。ミラー４４の傾斜角は、アレイ４２から「オン」方向に反射された光を回折ローブの各側で回折ローブから充分に離間して、ビームをスリット６４で分離できるように選択されねばならない。
【００５４】
スリット６４を透過した光は、更に別の対物レンズ６６により、センサ６８、通常は、ハママツコーポレーション（日本、浜松）により製造されたもののような光電子増倍管（ＰＭＴ）に収束される。このセンサの出力は、次いで、ウェハ２２の欠陥を検出するように処理される。任意であるが、Ｘ方向に分布されて、スリット６４で阻止されない回折ローブを阻止するために、更に別の空間フィルタ７０（図３Ｂに詳細に示す）がレンズ６６とセンサ６８との間に導入される。図３Ａに示すフィルタ機構は、一般に、反射性ピクセル化空間フィルタを使用するシステムに適用できる。これは、通常、透過性空間フィルタの場合には必要ない。
【００５５】
図３Ｂは、本発明の好ましい実施形態に基づくフィルタ７０の概略前面図である。スリット６４をもつターゲット６２は、Ｙ−Ｚ平面の回折による漂遊光を阻止するのに有用であるが、Ｘ方向に分布されてこの素子では阻止されない付加的な回折ローブが生じることがある。これらの付加的なローブは、通常、アレイ４２におけるミラー４４の垂直エッジ及びこれら垂直エッジ間の領域からの回折により発生される。これらのローブを除去するために、フィルタ７０がレンズ６６の後に導入されるのが好ましい。図示されたように、フィルタ７０は、スリット７２のアレイを含み、これらのスリットは、ミラー４４から反射された光信号を通過させるが、ミラーの垂直エッジ及びそれらの間の領域から散乱した光は阻止するように位置決めされる。
【００５６】
図４Ａは、本発明の好ましい実施形態に基づくマイクロミラーアレイ４２の概略側面図で、好ましい「オン」及び「オフ」ミラー傾斜角を示している。この実施例では、３つの上部ミラー４４が「オン」位置で示され、一方、下部ミラーは「オフ」位置にある。好ましくは、「オフ」傾斜角はゼロにセットされ、即ちミラーは、この図に示すように、格子の平面に平行である。その結果、マイクロミラーにより形成される格子の有効変調深さが最小にされ、これにより、望ましからぬ回折ローブの振幅が最小にされる。
【００５７】
図４Ｂは、本発明の別の好ましい実施形態に基づくマイクロミラーアレイ４２の概略側面図で、好ましい「オン」及び「オフ」ミラー傾斜角を示している。この場合に、「オフ」傾斜角は、ビームブロック４６に向けられる回折次数へ最適に回折するためのブレーズ条件を満足するように選択された値αにセットされる。所定のミラーピッチｄに対して、ブレーズ条件は、λを波長とし、ｎを整数とすれば、αが式ｓｉｎα＝λ・ｎ・ｄ／２を満足することを必要とする。
【００５８】
図５は、本発明の好ましい実施形態に基づきマイクロミラーアレイ４２を制御する方法を概略的に示すフローチャートである。この方法は、レンズ３４のフーリエ平面における干渉ローブや良く定められた明領域の他の事例を示す検査パターンに適用できる。像センサ３８は、像取得ステップ８０において、フーリエ平面の像を取得する。コントローラ４０は、像分析ステップ８２において、取得した像を分析して、ローブ又は他の明領域の厳密な位置及び程度を決定する。この分析に基づき、コントローラは、干渉ローブの光が検出器４８に到達するのを防止するために、どのマイクロミラーをターン「オン」し、どれをターン「オフ」すべきか決定する。上述したように、コントローラ４０は、アレイ４２の構成を、センサ３８で取得した像のみに基づいて自律的にセットしてもよいし、或いは知識ベース４９及び／又はシステム２０のオペレータから付加的な入力を受け取ってもよい。
【００５９】
図５に示す実施形態では、コントローラ４０は、スレッシュホールドセッティングステップ８４において、センサ３８で取得した像の明及び暗領域に基づいて強度スレッシュホールドをセットする。又、スレッシュホールド値は、オペレータにより対話式にセットされてもよいし、或いはウェハ２２の形式及び他の細部に対応する値が知識ベース４９から読み取られてもよい。スレッシュホールドより高い強度を有する像の各ピクセルに対して、アレイ４２の対応ミラー４４が、フィルタ構成ステップ８６において、「オフ」位置にセットされる。スレッシュホールドが決定される間に、システム２０は、繰り返しパターンを含むことが知られているウェハ２２の領域を連続的に照射するようセットされるのが好ましい。
【００６０】
マイクロミラーの位置をセットした後に、評価ステップ８８において、検出器４８により出力された信号を評価して、スレッシュホールドレベルが最適な欠陥検出を与えるかどうか決定する。もしそうでなければ、スレッシュホールド調整ステップ９０において、スレッシュホールド値がアップ方向又はダウン方向に調整されるのが好ましく、ステップ８６、８８が繰り返される。最適なスレッシュホールド値が見つかると、検査ステップ９２において、欠陥に対するウェハ２２の検査を進めることができる。このように決定されたスレッシュホールド値は、他の同様のウェハに後で使用するために知識ベース４９に記憶されるのが好ましい。この値は、次々の検査を行なってその間に欠陥検出に対する各スレッシュホールド値の効果が決定されたときに更に改善されてもよい。
【００６１】
図６は、本発明の別の好ましい実施形態に基づきウェハ２２を自動的に検査するためのシステム１００の絵画的概略図である。システム１００は、図示して上述したシステム２０と実質的に同様であるが、マイクロミラーアレイ４２に代わって、システム１００は、透過マイクロシャッターアレイ（ＭＳＡ）１０２を使用して、ウェハ２２からの散乱光を空間フィルタする。それ故、検出器４８は、アレイ１０２の後方に配置されて、アレイを経てフィルタされた光を受け取る。この構成は、図１に示す反射構成よりも回折漂遊光に対して敏感でなく、広範囲の波長にわたって動作することができる。種々のマイクロシャッター技術が従来知られており、アレイ１０２を形成するように適用できる。マイクロシャッターアレイは、例えば、参考としてその開示をここに援用する米国特許第５，７８４，１８９号、第５，８０８，３８４号、第６，２４８，５０９号、第６，２８８，８２４号及び第６，３１３，９３７号に説明されている。
【００６２】
図７は、本発明の好ましい実施形態によるアレイ１０２の概略側面図である。アレイ１０２は、シャッター１０６のマトリクスが各軸１０８において開閉するように取り付けられたマイクロ光学−電気−機械（ＭＯＥＭ）アッセンブリ１０４を備えている。各シャッターは、シャッターアパーチャーの一部分を塞ぐことのできるそれ自身のマイクロ機構（図示せず）により操作される。それ故、シャッターの透明アパーチャーを通る入射光を収束するために、マイクロレンズ１１０のマトリクスがアッセンブリ１０４の前方に位置決めされるのが好ましい。
【００６３】
レーザビームがＸ方向に（図７の紙面に向って）走査線３２に沿ってウェハ２２を走査するときに、各マイクロレンズ１１０の焦点も、Ｘ方向に対応シャッターアパーチャーを横切って走査する。全走査が２αの角度範囲をカバーし、且つシャッターアパーチャーがＸ及びＹ方向に各々寸法ｄｘ及びｄｙを有すると仮定すれば、マイクロレンズ１１０は、次の基準を満足する焦点距離ｆ及び開口数ＮＡを有していなければならない。
【００６４】
【数２】
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これらの基準が満足されると、アレイ１０２の開放ピクセルを通る光信号の有効透過度が最大にされる。
【００６５】
以上、パターン化半導体ウェハの検査を特に参照して好ましい実施形態を説明したが、本発明の原理は、空間フィルタリング及び光学的検査の他の領域、特に、レチクル、プリント回路及びフラットパネルディスプレイの検査にも適用することができる。従って、上述した好ましい実施形態は、一例に過ぎず、本発明は、特に図示して上述したものに限定されないことが明らかであろう。むしろ、本発明の範囲は、上述した種々の特徴の組合せ及び準組合せと、前記説明を読んだときに当業者に明らかとなり且つ従来技術に開示されていないその変更及び修正との両方を包含する。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の好ましい実施形態に基づく光学検査システムの絵画的概略図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態に基づく光学検査システムに使用されるビーム供給及び収集光学系の概略側面図である。
【図３Ａ】本発明の好ましい実施形態に基づく光学検査システムに使用される空間フィルタリング及び検出光学系の概略側面図である。
【図３Ｂ】本発明の好ましい実施形態に基づく光学検査システムに使用される空間フィルタの概略前面図である。
【図４Ａ】本発明の好ましい実施形態に基づき空間フィルタとして構成されたマイクロミラーアレイの概略側面図である。
【図４Ｂ】本発明の別の好ましい実施形態に基づき空間フィルタとして構成されたマイクロミラーアレイの概略側面図である。
【図５】本発明の好ましい実施形態に基づき空間フィルタを調整するための方法を概略的に示すフローチャートである。
【図６】本発明の別の好ましい実施形態に基づく光学検査システムの絵画的概略図である。
【図７】本発明の好ましい実施形態に基づき空間フィルタとして構成されたマイクロシャッターアレイの概略側面図である。
【符号の説明】
【００６７】
２０・・・自動検査システム、２２・・・パターン化半導体ウェハ、２４・・・走査台、２６・・・レーザ、２８・・・走査機構、３０・・・対物レンズ、３２・・・走査線、３４・・・フーリエ変換レンズ、３６・・・像ビームスプリッタ、３８・・・像センサ、４０・・・コントローラ、４２・・・マイクロミラーアレイ（ＭＭＡ）、４４・・・ミラー、４６・・・光トラップ、４８・・・検出器、４９・・・知識ベース、５０・・・ビーム供給及び収集光学系、５２・・・ビームスプリッタ、５４・・・前フィルタ、５６・・・阻止領域、６０・・・更に別のフーリエレンズ、６２・・・不透明ターゲット、６４・・・スリット、６６・・・更に別の対物レンズ、６８・・・センサ、７０・・・フィルタ、７２・・・スリット
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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