(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の明視野及び暗視野の検査のためのシステムであって、
入力ビームを供給するように構成された源、
入力絞りを有する入力マスクであって、当該入力マスクは、前記入力ビームの一部を遮蔽するように構成され、当該入力絞りは、前記入力ビームの一部が成形されたビームとして通過することを可能にするように配置されている、入力マスク、
対物レンズであって、
前記成形されたビームを受け入れ、第１の斜角で前記成形されたビームを試料上に集束することであって、前記成形されたビームが、前記対物レンズの第１の部分を通過する、前記成形されたビームを試料上に集束することと、
反射したビームを集光することであって、当該反射したビームが、第２の斜角で前記試料から反射した前記成形されたビームの一部であり、当該反射したビームが、前記対物レンズの第２の部分を通過する、反射したビームを集光することと、
散乱光を集光することであって、当該散乱光が、前記試料によって散乱した前記成形されたビームの一部であり、当該散乱光が、前記対物レンズの前記第１の部分及び前記第２の部分、並びに前記対物レンズの第３の部分を通過し、前記対物レンズの前記第１の部分、前記第２の部分、及び前記第３の部分が、前記対物レンズの異なる部分を含む、散乱光を集光することとを行うように配置されている、対物レンズ、
前記対物レンズから前記反射したビームを受け入れ、前記反射したビームを明視野検出器に方向付けるように構成された明視野検出器モジュール、及び
前記対物レンズから前記散乱光を受け入れ、前記散乱光の一部を暗視野検出器に方向付けるように構成された暗視野検出器モジュールであって、当該暗視野検出器モジュールが、１つ以上の出力絞りを有する出力マスクを含み、前記出力マスクが、前記対物レンズの前記第１の部分及び前記第２の部分を通過する前記散乱光を遮蔽するように構成され、前記１つ以上の出力絞りは、前記対物レンズの前記第３の部分を通過する前記散乱光の少なくとも一部が、前記暗視野検出器に方向付けられる前記散乱光の一部として通過することを可能にするように配置されている、暗視野検出器モジュール
を備えているシステム。
【請求項２】
前記第１の斜角が、斜め入射角である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記対物レンズの前記第１の部分、前記第２の部分、及び前記第３の部分が、重複しない、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記対物レンズの前記第１の部分、前記第２の部分、及び前記第３の部分が、前記対物レンズの開口数全体に対応する、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記対物レンズの前記第１の部分、前記第２の部分、及び前記第３の部分が、前記対物レンズの開口数全体未満に対応する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記対物レンズの前記第３の部分が、前記成形されたビームの入射面の外側にある前記対物レンズの部分を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記入力ビームを拡大するためのビーム拡大器、
前記入力ビームをコリメートするためのコリメータ、
前記成形されたビームを偏光するための偏光子、及び
前記反射したビームから前記散乱光の少なくとも一部を分離するための１つ以上のビームスプリッタ
をさらに備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
試料の柔軟な検査のためのシステムであって、
入力ビームを供給するように構成された源、
入力絞りを有する入力マスクであって、当該入力マスクは、前記入力ビームの一部を遮蔽するように構成され、当該入力絞りは、前記入力ビームの一部が成形されたビームとして通過することを可能にするように配置されている、入力マスク、
前記成形されたビームを反射するように配置されたビームスプリッタ、
対物レンズであって、
前記ビームスプリッタから前記成形されたビームを受け入れ、前記成形されたビームを試料上に集束することであって、前記成形されたビームが、前記対物レンズの第１の部分を通過する、前記成形されたビームを試料上に集束することと、
反射したビームを集光することであって、当該反射したビームが、前記試料から反射した前記成形されたビームの一部であり、当該反射したビームが、前記対物レンズの第２の部分を通過し、前記ビームスプリッタによって反射される、反射したビームを集光することと、
散乱光を集光することであって、当該散乱光が、前記試料によって散乱した前記成形されたビームの一部であり、当該散乱光が、前記対物レンズの前記第１の部分及び前記第２の部分を通して、並びに前記対物レンズの第３の部分を通して通過し、前記対物レンズの前記第１の部分及び前記第２の部分が、前記対物レンズの前記第３の部分と異なり、前記散乱光が前記対物レンズの前記第１の部分、前記第２の部分、及び前記第３の部分を通過し且つ前記ビームスプリッタを通過する、散乱光を集光することとを行うように配置されている、対物レンズ、
前記ビームスプリッタから前記反射したビームを受け入れ、前記反射したビームを明視野検出器に方向付けるように構成された明視野検出器モジュール、及び
前記ビームスプリッタを通過する前記散乱光を受け入れ、前記散乱光の一部を暗視野検出器に方向付けるように構成された暗視野検出器モジュールであって、当該暗視野検出器モジュールが、１つ以上の出力絞りを有し、前記ビームスプリッタの下流に配置された出力マスクを含み、前記出力マスクが、前記対物レンズの前記第１の部分及び前記第２の部分を通過する前記散乱光を遮蔽するように構成され、前記１つ以上の出力絞りは、前記対物レンズの前記第３の部分を通過する前記散乱光の少なくとも一部が、前記暗視野検出器に方向付けられる前記散乱光の一部として通過することを可能にするように配置されている、暗視野検出器モジュール
を備えているシステム。
【請求項９】
前記対物レンズの前記第１の部分及び前記第２の部分が、前記対物レンズの実質的に同じ部分を含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記対物レンズの前記第１の部分及び前記第２の部分が、前記対物レンズの異なる部分を含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記成形されたビームが、直角入射で前記試料上に集束される、請求項８に記載のシステム。
【請求項１２】
前記出力マスクが、前記対物レンズの中心を通過する前記散乱光を遮蔽する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１３】
前記入力ビームを拡大するためのビーム拡大器、
前記入力ビームをコリメートするためのコリメータ、
前記成形されたビームを偏光するための偏光子、及び
前記反射したビームから前記散乱光の少なくとも一部を分離するための１つ以上のビームスプリッタ
をさらに備えている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１４】
試料の柔軟な検査のための方法であって、
ビーム源を使用して、入力ビームを形成することと、
入力マスクを使用して、前記入力ビームの一部を遮蔽することと、
前記入力ビームの一部から、成形されたビームを形成することであって、当該成形されたビームが、前記入力マスク内の絞りを通過する前記入力ビームの一部である、成形されたビームを形成することと、
対物レンズにおいて、前記成形されたビームを受け入れ、前記成形されたビームを試料上に集束することであって、前記成形されたビームが、前記対物レンズの第１の部分を通過する、前記成形されたビームを試料上に集束することと、
前記対物レンズにおいて、反射したビームを集光することであって、当該反射したビームが、前記試料から反射した前記成形されたビームの一部であり、当該反射したビームが、前記対物レンズの第２の部分を通過する、反射したビームを集光することと、
明視野検出器モジュールにおいて、前記反射したビームを受け入れ、前記反射したビームを明視野検出器に方向付けることと、
前記対物レンズにおいて、散乱光を集光することであって、当該散乱光が、前記試料によって散乱した前記成形されたビームの一部であり、当該散乱光が、前記対物レンズの前記第１の部分及び前記第２の部分を通して、並びに前記対物レンズの第３の部分を通して通過し、前記対物レンズの前記第１の部分、前記第２の部分及び前記第３の部分が、前記対物レンズの異なる部分を含む、散乱光を集光することと、
暗視野検出器モジュールにおいて、前記散乱光を受け入れ、前記散乱光の一部を暗視野検出器に方向付けることであって、前記暗視野検出器モジュールが、１つ以上の出力絞りを有する出力マスクを含み、前記出力マスクが、前記対物レンズの前記第１の部分及び前記第２の部分を通過する前記散乱光を遮蔽し、前記１つ以上の出力絞りは、前記対物レンズの前記第３の部分を通過する前記散乱光の少なくとも一部が、前記暗視野検出器に方向付けられる前記散乱光の一部として通過することを可能にする、前記散乱光の一部を暗視野検出器に方向付けることと
を含む方法。
【請求項１５】
前記成形されたビームが、斜め入射によって前記試料上に集束する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記出力マスクが、前記対物レンズの中心を通過する前記散乱光を遮蔽する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記明視野検出器モジュールにおいて前記反射したビームを受け入れ、前記暗視野検出器モジュールにおいて前記散乱光を受け入れた後、
第２の入力マスクを使用して、前記入力ビームの第２の部分を遮蔽することと、
前記入力ビームの一部から第２の成形されたビームを形成することであって、当該第２の成形されたビームが、前記第２の入力マスク内の第２の絞りを通過する前記入力ビームの一部である、第２の成形されたビームを形成することと、
前記対物レンズにおいて前記第２の成形されたビームを受け入れ、前記第２の成形されたビームを試料上に集束することであって、前記第２の成形されたビームが、前記対物レンズの前記第１の部分と異なる前記対物レンズの第４の部分を通過する、前記第２の成形されたビームを試料上に集束することと、
前記対物レンズにおいて、第２の反射したビームを集光することであって、当該第２の反射したビームが、前記試料から反射した前記第２の成形されたビームの一部であり、当該第２の反射したビームが、前記対物レンズの前記第２の部分と異なる前記対物レンズの第５の部分を通過する、第２の反射したビームを集光することと、
前記対物レンズにおいて第２の散乱光を集光することであって、当該第２の散乱光が、前記試料から散乱した前記第２の成形されたビームの一部であり、前記第２の散乱光が、前記対物レンズの前記第４の部分及び前記第５の部分を通して、並びに前記対物レンズの第６の部分を通して通過し、前記対物レンズの前記第４の部分及び前記第５の部分が、前記対物レンズの前記第６の部分と異なる、第２の散乱光を集光することと、
前記明視野検出器モジュールにおいて前記第２の反射したビームを受け入れ、前記第２の反射したビームを前記明視野検出器に方向付けることと、
前記暗視野検出器モジュールにおいて前記第２の散乱光を受け入れ、前記第２の散乱光の一部を前記暗視野検出器に方向付けることであって、前記暗視野検出器モジュールが、１つ以上の第２の出力絞りを有する第２の出力マスクを含み、前記第２の出力マスクが、前記対物レンズの前記第４の部分及び前記第５の部分を通過する前記第２の散乱光を遮蔽し、前記１つ以上の第２の出力絞りは、前記対物レンズの前記第６の部分を通過する前記第２の散乱光の少なくとも一部が、前記暗視野検出器に方向付けられる前記第２の散乱光の一部として通過することを可能にする、前記第２の散乱光の一部を前記暗視野検出器に方向付けることと
をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
［０００１］本出願は、２０１７年５月１２日出願の米国仮特許出願第６２／５０５，７６７号、及び２０１７年６月６日出願の米国特許出願第１５／６１５，６７９号の利益を主張し、その全体的な内容は、あらゆる目的のために全体として参照により本明細書に組み込まれている。
【０００２】
［０００２］本明細書に記載された実施形態は、概して、光学顕微鏡法及び検査のためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
［０００３］顕微鏡法及び検査の根本的な目標は、検査対象の物体からポイントごと（ｐｏｉｎｔ−ｂｙ−ｐｏｉｎｔ）にコントラストを生成することである。コントラストがなければ、何も区別することができない。この文脈では、「ポイントごと」という概念は、システムの分解能によって決定された観察の限界のことを指す。
【０００４】
［０００４］詳細を区別するために十分なコントラストを与える必要により、多くの有用な検査技法が開発されてきた。その例には、暗視野顕微鏡法、位相コントラスト撮像法、微分干渉コントラスト顕微鏡法、及びシュリーレン写真法が含まれる。
【０００５】
［０００５］これらの各技法には、数多くの変形例があり、特定の目的又は状況に応じて設計されている。様々な技法又は変形例によって、様々な情報をもたらすことができる。したがって、物体を検査するために複数の技法又は変形例が用いられることが多い。これは、検査対象の試料が、ある領域で撮像の一形態を好み、別の領域で撮像の別形態を好むような特徴を示すときに、特に当てはまる。
【０００６】
［０００６］撮像技法の様々な形態のうち、特定の用途では、散乱光の使用が特に有用である。散乱光は、性質が暗視野である信号を発生させる。試料が組成及びトポグラフィにおいて均一である場合、照明光が散乱するメカニズムはない。一方で、欠陥や変形が照明光を散乱させ、暗視野信号をもたらし得る。
【０００７】
［０００７］他の状況では均質な環境において小さな変形を検出するために暗視野撮像を使用することができる。一例として、暗視野撮像は、微小な欠陥を発見するために、半導体デバイスの検査に使用してもよい。この場合、微小な欠陥とは、表面上の粒子、他の部分は完全な（ほぼ完全な）アレイにおける傷、線構造における微細な突出（又はマウスバイト）、又はその他の欠陥の形態であり得る。これらの欠陥は、明視野モードでは判別することが難しいことが多い。なぜなら、周囲の構造物からの信号が、強すぎて、小さな欠陥からのより微妙な信号を圧倒してしまうことが多いからである。この状況で暗視野撮像を用いることにより、明るい背景を大幅になくして、欠陥からの散乱光を検出することが可能になる。
【０００８】
［０００８］暗視野顕微鏡法には、照明技法によって区別される２つの主な種類がある。一方の技法は、照明の直角入射を用いて、他方の技法は、照明の斜め入射を用いる。前者では、照明絞りを囲む領域に散乱した光が集光（ｃｏｌｌｅｃｔ）される。このモードは、照明光に散乱光が近いため、グレー視野撮像（ｇｒｅｙ−ｆｉｅｌｄ  ｉｍａｇｉｎｇ）と呼ばれることが多い。
【０００９】
［０００９］斜め入射技法は、単一暗視野又は二重暗視野であり得る。散乱光が入射面で集光される場合、単一暗視野と呼ばれる。散乱光が入射面の外側及び側方で集光される場合、すなわち、集光空間が、極方向及び方位角方向の両方（すなわち、試料の面から上下の異なる角度方向に沿った方向、及び試料に対して垂直方向の周囲の方向）において、照射空間と異なる場合、二重暗視野と呼ばれる。
【００１０】
［００１０］従来の斜め入射暗視野撮像システムは、照射と集光に別個の構成要素を使用する。例えば、照射は、通常、試料に対して一定角度で保持されるレンズの集束作用によって行われ、集光は、通常、別個のレンズによって行われる。このようなシステムは、固定位置に配置された別々の照射構成要素及び集光構成要素を必要とする。これらの構成要素は、試料の上の利用可能な開口数（ＮＡ）空間をある程度占有してしまう。したがって、照射に割り当てられるＮＡが制限される。これにより、（長さ寸法の）監視スポットサイズ（ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｉｏｎ  ｓｐｏｔ  ｓｉｚｅ）が、ＮＡに反比例するので、分解能が制限される。さらに、位置が固定された構成要素を使用すると、集光空間を特定の領域に制限する。したがって、柔軟性が増した、改善されたシステム及び方法が所望される。
【発明の概要】
【００１１】
［００１１］上記に照らして、光学顕微鏡法及び検査のためのシステム及び方法が、試料の柔軟な検査のために提供される。一実施形態では、例えば、検査システムは、成形されたビームが、対物レンズの一部を通過することを可能にする入力マスクを含む。対物レンズにおいて成形されたビームが試料上に集束する。試料から反射したビームは、対物レンズの一部を通過し、明視野検出器に方向付けられる。対物レンズの他の部分を通過する散乱光の一部は、暗視野検出器に方向付けられる。したがって、この実施形態の対物レンズは、入力ビームを試料上に集束し、試料から、反射及び散乱した光を集光するように使用され得る。
【００１２】
［００１２］特定の実施形態によると、試料の柔軟な検査のための方法は、ビーム源を使用して、入力ビームを形成することと、入力マスクを使用して、入力ビームの一部を遮蔽することと、入力ビームの一部から成形されたビームを形成することとを含む。成形されたビームは、入力マスク内の絞りを通過する入力ビームの一部である。成形されたビームは、対物レンズにおいて受け入れられ、試料上に集束する。成形されたビームは、対物レンズの第１の部分を通過する。反射したビームは、対物レンズにおいて集光される。反射したビームは、試料から反射した成形されたビームの一部である。反射したビームは、対物レンズの第２の部分を通過する。反射したビームは、明視野検出器モジュールにおいて受け入れられ、明視野検出器に方向付けられる。散乱光は、対物レンズにおいて集光される。散乱光は、試料によって散乱した成形されたビームの一部である。散乱光は、対物レンズの第１の部分及び第２の部分を通して、並びに対物レンズの第３の部分を通して通過する。対物レンズの第１の部分及び第２の部分は、対物レンズの第３の部分と異なる。散乱光は、暗視野検出器モジュールにおいて受け入れられ、散乱光の一部は、暗視野検出器に方向付けられる。暗視野検出器モジュールは、１つ以上の出力絞りを有する出力マスクを含む。出力マスクは、対物レンズの第１の部分及び第２の部分を通過する散乱光を遮蔽する。１つ以上の出力絞りは、対物レンズの第３の部分を通過する散乱光の少なくとも一部が、暗視野検出器に方向付けられる散乱光の一部として通過することを可能にする。
【００１３】
［００１３］実施形態は、開示されている方法を実施するための装置も対象としており、説明されている各方法の特徴を実行するための装置部分を含む。方法の特徴は、ハードウェア構成要素を用いて、適切なソフトウェアによってプログラミングされたコンピュータを用いて、この２つの任意の組合せによって、又は、それ以外の任意の態様で実施され得る。さらに、実施形態は、記載された装置を操作する方法も対象としており、装置のあらゆる機能を実行するための方法特徴を含む。
【００１４】
［００１４］さらなる態様、利点、及び特徴は、特許請求の範囲、本明細書の記載、及び添付図面から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
［００１５］本明細書に記載された様々な実施形態は、操作の構成と方法の両方について、その特徴と利点と共に、以下の詳細な記載及び添付図面を参照して、最もよく理解することができる。
【００１６】
【図１】一実施形態に係る、フレキシブルモード走査光学顕微鏡法、及び検査システムの簡略化された断面図である。
【図２ａ−２ｅ】幾つかの実施形態に係る、対物レンズ絞りの簡略化された平面図である。各図は、光を試料に方向付け、試料から光を集光するために、どのように対物レンズ絞りの種々の領域を使用することができるかを示す。
【図３】別の実施形態に係る、フレキシブルモード走査光学顕微鏡法、及び検査システムの簡略化された断面図である。
【図４】一実施形態に係る、対物レンズ絞りの簡略化された平面図である。各図は、光を試料に方向付け、試料から光を集光するために、どのように対物レンズ絞りの種々の領域を使用することができるかを示す。
【図５】一実施形態に係る、試料の柔軟な検査のための方法を示すフロー図である。
【００１７】
［００２１］例示の簡略化及び明瞭化のために、図面に示す要素は、必ずしも縮尺通り描かれていないことを理解されたい。例えば、明瞭性のために、幾つかの要素の寸法を他の要素に比べて強調してもよい。さらに、適切とみなされた場合、対応する要素又は類似する要素を示すために、図面間で参照番号を反復してもよい。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［００２２］以下の説明においては、本明細書に記載された実施形態の網羅的な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が提示されている。しかしながら、様々な実施形態は、これらの特定の詳細がなくても実施し得ることを理解するべきである。他の状況では、詳細な特徴を不明瞭にしないために、周知の方法、手順、及び構成要素は、詳細に説明されていない。
【００１９】
［００２３］これより、様々な実施形態が詳細に参照され、それらの１つ以上の例が図に示される。各実施例は、説明として提示されており、限定を意味するものではない。さらに、ある実施形態の一部として図示又は記載される特徴は、他の実施形態において用いることができ、又は、他の実施形態と併用することができ、これにより、さらに別の実施形態が生み出される。この記載は、これらの修正及び変形を含むことが意図されている。
【００２０】
［００２４］本明細書に記載された「試験片（ｓｐｅｃｉｍｅｎ）」又は「試料（ｓａｍｐｌｅ）」には、半導体ウエハ、半導体ワークピース、フォトリソグラフィマスク、及びメモリディスク等の他のワークピースが含まれるが、これらに限定されない。本明細書に記載された他の実施形態と組み合わせることができる幾つかの実施形態によれば、装置及び方法は、検査、臨界寸法決定、及び欠陥調査用途のために構成されるか、又は適用される。
【００２１】
［００２５］本明細書中で方法に言及する際は、それがいかなるものであっても、当該方法を実行可能なシステムに準用するべきである。
【００２２】
［００２６］本明細書中でシステムに言及する際は、それがいかなるものであっても、当該システムにより実行可能な方法に準用するべきである。
【００２３】
［００２７］本明細書に記載された実施形態は、概して、光学顕微鏡法及び検査のためのシステム及び方法に関する。一実施形態によれば、例えば、試料の明視野及び暗視野の検査のためのシステムが提供される。当該システムは、成形されたビームが、対物レンズの一部を通過することを可能にする入力マスクを含む。対物レンズにおいて成形されたビームが試料上に集束する。試料から反射したビームは、対物レンズの一部を通過し、明視野検出器に方向付けられる。対物レンズの他の部分を通過する散乱光の一部は、暗視野検出器に方向付けられる。したがって、成形されたビームを試料上に集束し、試料から、反射及び散乱した光を集光するために、単一の対物レンズを用いることができる。
【００２４】
［００２８］図１は、一実施形態に係る、フレキシブルモード走査光学顕微鏡法、及び検査システムの簡略化された断面図である。本実施例では、源１０２によって供給された入力ビーム１０６は、ビーム拡大器１０４及びコリメータ１０８を通過する。源１０２は、レーザーであり得、入力ビームは、幾つかの実施形態では光ビームであり得る。入力ビームは、偏光素子１１４及び入力マスク１１６に向けて、コリメータ１０８から方向付けられる。幾つかの実施形態では、入力ビームは、ミラー１１０などの１つ以上のリフレクタを使用して、偏光素子１１４に向けて方向付けられ得る。偏光素子１１４は、入力ビームに対して特定の極性を与える。入力マスク１１６は、入力ビームの一部を遮蔽するように構成され得、入力ビームの一部が成形されたビーム１１８として通過することを可能にするように配置された入力絞りを含み得る。
【００２５】
［００２９］成形されたビーム１１８は、入力マスク１１６から対物レンズ１２０に方向付けられる。対物レンズにおいて成形されたビームが試料１２２上に集束する。成形されたビーム１１８は、ビームスプリッタ１２６、１３２などの１つ以上のリフレクタを使用して、対物レンズに方向付けられ得る。試料１２２上に集束した成形されたビーム１１８の一部が反射して、反射したビーム１２４が供給される。本実施例では、成形されたビーム１１８は、斜角で試料１２２上に集束し、反射したビーム１２４は、試料１２２から斜角で反射する。さらに、本実施例では、成形されたビーム１１８は、対物レンズ１２０の第１の部分を通過し、反射したビーム１２４は、第１の部分と異なる対物レンズ１２０の第２の部分を通過する。
【００２６】
［００３０］反射したビーム１２４は、対物レンズ１２０から明視野検出器１３０に方向付けられる。本実施例では、反射したビーム１２４は、ビームスプリッタ１２６、１３２、及び集束素子１２８を使用して、明視野検出器１３０に方向付けられる。反射したビーム１２４から明視野信号が生成される。
【００２７】
［００３１］図１に具体的に示されていないが、対物レンズ１２０は、試料１２２から散乱光も集光する。散乱光は、試料（又は試料上の欠陥）によって散乱した成形されたビーム１１８の一部である。散乱光は、対物レンズ１２０の第１の部分及び第２の部分を通して、並びに対物レンズ１２０の第３の部分を通して通過し得る。対物レンズ１２０の第３の部分は、図２ａから図２ｅに関連して以下でより完全に説明される。幾つかの実施形態では、対物レンズ１２０の第１の部分、第２の部分、及び第３の部分は、対物レンズ１２０の種々の部分を含む。
【００２８】
［００３２］散乱光は、対物レンズ１２０から、集束素子１４０及び暗視野検出器１４２に向けて方向付けられる。図１は、ビームスプリッタ１３２を通過して、偏光素子１３６及び出力マスク１３８に至る散乱光１３４を示す。出力マスク１３８は、対物レンズ１２０の第１の部分及び第２の部分を通過する散乱光１３４の一部を遮蔽するように構成され得る。出力マスク１３８は、１つ以上の出力絞りを含み得る。１つ以上の出力絞りは、対物レンズ１２０の第３の部分を通過する散乱光１３４の少なくとも一部が、暗視野検出器１４２に方向付けられる散乱光の一部として通過することを可能にするように配置されている。暗視野信号は、暗視野検出器１４２で受け入れられた散乱光の一部から生成される。
【００２９】
［００３３］粒子などの特定の欠陥を強調するため、表面粗さなどの特定の特徴を抑圧するため、及び他の望ましい結果を得るために、偏光素子１３６を周知の技法に従って使用することができる。
【００３０】
［００３４］図１に示す対物レンズ１２０は、高開口数（ＮＡ）レンズであり得る。幾つかの実施形態においては、ＮＡは、０．９、０．９５、又はそれより高い値であり得る。利用可能なＮＡを、用途に応じて、照射機能と集光機能の間で異なるように割り当てることができる。図１では、例えば、入力マスク１１６は、対物レンズ１２０の一側部を照射する成形されたビーム１１８を供給する。対物レンズ１２０の残りのＮＡ（反射したビーム１２４に必要とされるＮＡを差し引いたもの）は、散乱光の集光のために利用可能である。単一及び／又は二重暗視野撮像を可能にするように、出力マスク１３８を修正することができる。出力マスク１３８は、散乱光が、対物レンズ１２０の任意の特定の集光領域から、暗視野検出器１４２へと通過することを可能にするように構成され得る。
【００３１】
［００３５］図２ａ−２ｅは、対物レンズ絞りの簡略化された平面図である。各図は、光を試料に方向付け、試料から光を集光するために、どのように対物レンズ絞りの種々の領域を使用することができるかを示す。これらの実施例は、網羅的であることは意図されておらず、むしろ、幾つかの実施形態に従って、光を方向付け且つ集光するように使用され得る幾つかの入力及び出力マスク構成のサンプリングを提供することが意図されている。他の数多くの構成が使用され得、特許請求の範囲内に含まれる。
【００３２】
［００３６］図２ａは、入力ビーム（例えば、図１の成形されたビーム１１８）のために使用され得る領域２５２ａ、反射したビーム（例えば、図１の反射したビーム１２４）のために使用され得る領域２５４ａ、暗視野検出器に供給される散乱光の一部（例えば、図１の出力マスク１３８を通過する散乱光）の集光のために使用され得る領域２５６ａを有する対物レンズ絞り２５０ａの簡略化された平面図である。
【００３３】
［００３７］図２ａに示すパターンは、対物レンズ絞り２５０ａの種々の領域が、特定の源からの光のみを通過させるように構成されていると示唆するようには意図されていない。むしろ、本実施例では、入力マスク（例えば、図１の入力マスク１１６）は、領域２５２ａに方向付けられる入力ビームを供給するように構成されている。対物レンズは、ビームを斜角で試料上に集束し、反射したビームは、領域２５４ａにおいて受け入れられる。散乱光は、対物レンズのＮＡ全体にわたって集光され得るが、出力マスク（例えば、図１の出力マスク１３８）は、領域２５６ａ内で集光された散乱光の一部のみが通過することを可能にするように構成されている。これは、二重暗視野撮像の実施例である。なぜから、集光空間が、極方向及び方位角方向の両方おいて、照射空間と異なるからである。領域２５２ａ、２５４ａを含む対物レンズ絞り２５０ａの中間領域で集光される散乱光は、出力マスクによって遮蔽される。
【００３４】
［００３８］図２ｂは、入力ビームのために使用され得る領域２５２ｂ、反射したビームのために使用され得る領域２５４ｂ、暗視野検出器に供給される散乱光の一部の集光のために使用され得る領域２５６ｂを有する対物レンズ絞り２５０ｂの簡略化された平面図である。集光空間が入射面にあるので、これは、単一暗視野撮像の例である。中間領域の各側面の領域で集光される散乱光は、出力マスクによって遮蔽される。
【００３５】
［００３９］図２ｃは、入力ビームのために使用され得る領域２５２ｃ、反射したビームのために使用され得る領域２５４ｃ、暗視野検出器に供給される散乱光の一部の集光のために使用され得る領域２５６ｃを有する対物レンズ絞り２５０ｃの簡略化された平面図である。入力ビームの前方にある散乱光のみが暗視野検出器へと通過するので、これは、前方散乱の例である。集光空間が、極方向及び方位角方向の両方おいて、照射空間と異なるので、これは、二重暗視野撮像の例である。領域２５２ｃ、２５４ｃ、及び領域２５２ｃを囲む領域を含む対物レンズ絞り２５０ｃの中間領域で集光される散乱光は、出力マスクによって遮蔽される。
【００３６】
［００４０］図２ｄは、入力ビームのために使用され得る領域２５２ｄ、反射したビームのために使用され得る領域２５４ｄ、暗視野検出器に供給される散乱光の一部の集光のために使用され得る領域２５６ｄを有する対物レンズ絞り２５０ｄの簡略化された平面図である。この例は、領域２５２ｄ、２５４ｄの形状を変更し、散乱光の集光空間を増大させることにより、前例に比べて、対物レンズ２５０ｄの利用可能なＮＡをより多く使用する。入力マスクの入力絞りを通過する成形されたビームの形状を変更することによって、領域２５２ｄ、２５４ｄの形状を変更することができる。集光空間が、極方向及び方位角方向の両方おいて、照射空間と異なるので、これは、二重暗視野撮像の例である。領域２５２ｄ、２５４ｄを含む対物レンズ２５０ｄの中間領域で集光される散乱光は、出力マスクによって遮蔽される。
【００３７】
［００４１］図２ｅは、入力ビームのために使用され得る領域２５２ｅ、反射したビームのために使用され得る領域２５４ｅ、暗視野検出器に供給される散乱光の一部の集光のために使用され得る領域２５６ｅを有する対物レンズ絞り２５０ｅの簡略化された平面図である。入力ビームの前方にある散乱光のみが暗視野検出器へと通過するので、これは、前方散乱の例である。集光空間が、極方向及び方位角方向の両方において、照射空間と異なるので、これは、二重暗視野撮像の例でもある。この実施例は、領域２５２ｅ、２５４ｅ、及び領域２５２ｅを囲む領域を含む対物レンズ２５０ｅの中間領域で集光される散乱光が、出力マスクによって遮蔽されるという点で、図２ｃに類似する。
【００３８】
［００４２］これらの実施例が示すように、単一又は二重暗視野撮像を行うことができ、又は、対物レンズの所望の集光空間に対応する１つ以上の出力絞りを有する適切な出力マスクを使用することにより、対物レンズの任意の特定の領域を通過する散乱光を集光することができる。集光空間は、入力及び／又は出力マスクを変更することによって、且つ対物レンズに対していかなる変更を加えることなしに、変更することができる。これらの任意の実施例、これらの実施例の組み合わせ、又はその他の構成は、図１に示すフレキシブルモード走査光学顕微鏡法、及び検査システムと共に使用され得る。
【００３９】
［００４３］さらに、入力マスクを変更することによって、照射のために使用される利用可能なＮＡを変更することができる。幾つかの実施形態では、高分解能グレー視野撮像又は明視野撮像を達成するために、ＮＡの大部分を照射のために使用することができる。グレー視野撮像の例は、図３で提供される。したがって、本明細書に記載された実施形態は、高分解能グレー視野撮像及び最大分解能明視野撮像に加えて、柔軟な暗視野撮像を提供する。
【００４０】
［００４４］図３は、別の実施形態に係る、フレキシブルモード走査光学顕微鏡法、及び検査システムの簡略化された断面図である。本実施例では、源３０２によって供給された入力ビーム３０６は、ビーム拡大器３０４及びコリメータ３０８を通過する。入力ビームは、偏光素子３１４及び入力マスク３１６に向けて、コリメータ３０８から方向付けられる。幾つかの実施形態では、入力ビームは、ミラー３１０などの１つ以上のリフレクタを使用して、偏光素子３１４に向けて方向付けられ得る。偏光素子３１４は、入力ビームに対して特定の極性を与える。入力マスク３１６は、入力ビームの一部を遮蔽するように構成され得、入力ビームの一部が成形されたビーム３１８として通過することを可能にするように配置された入力絞りを含み得る。本実施例では、入力マスク３１６は、入力ビームの外縁を遮蔽し、成形されたビーム３１８が入力ビームより狭くなるように、中央部分の通過を可能にする。
【００４１】
［００４５］成形されたビーム３１８は、入力マスク３１６から対物レンズ３２０に方向付けられる。対物レンズにおいて成形されたビームが試料３２２上に集束する。成形されたビーム３１８は、ビームスプリッタ３２６、３３２などの１つ以上のリフレクタを使用して、対物レンズに方向付けられ得る。成形されたビーム３１８は、直角入射で試料３２２上に集束し、それにより、反射したビーム３２４は、対物レンズ３２０の実質的に同じ領域を通過する。本実施例では、成形されたビーム３１８は、対物レンズ３２０の第１の部分を通過し、反射したビーム３２４は、第１の部分と実質的に同一の対物レンズ３２０の第２の部分を通過する。
【００４２】
［００４６］反射したビーム３２４は、対物レンズ３２０から明視野検出器３３０に方向付けられる。本実施例では、反射したビーム３２４は、ビームスプリッタ３２６、３３２、及び集束素子３２８を使用して、明視野検出器３３０に方向付けられる。偏光素子３１２もこの実施例で示されているように使用されてよい。反射したビーム３２４から明視野信号が生成される。
【００４３】
［００４７］対物レンズ３２０は、試料３２２から散乱光も集光する。散乱光は、試料（又は試料上の欠陥）によって散乱した成形されたビーム３１８の一部である。散乱光は、対物レンズ３２０の第１の部分及び第２の部分を通して、並びに対物レンズ３２０の第３の部分を通して通過し得る。対物レンズ３２０の第３の部分は、図４に関連して以下でより完全に説明される。幾つかの実施形態では、対物レンズ３２０の第３の部分は、第１の部分及び第２の部分とは異なる対物レンズ３２０の部分を含む。
【００４４】
［００４８］散乱光は、対物レンズ３２０から、集束素子３４０及び暗視野検出器３４２に向けて方向付けられる。図３は、ビームスプリッタ３３２を通過して、偏光素子３３６及び出力マスク３３８に至る散乱光３３４を示す。出力マスク３３８は、対物レンズ３２０の第１の部分及び第２の部分を通過する散乱光３３４の一部を遮蔽するように構成され得る。出力マスク３３８は、１つ以上の出力絞りを含み得る。１つ以上の出力絞りは、対物レンズ３２０の第３の部分を通過する散乱光３３４の少なくとも一部が、暗視野検出器３４２に方向付けられる散乱光の一部として通過することを可能にするように配置されている。暗視野信号は、暗視野検出器３４２で受け入れられた散乱光の一部から生成される。
【００４５】
［００４９］図４は、一実施形態に係る、対物レンズ絞りの簡略化された平面図である。各図は、光を試料に方向付け、試料から光を集光するために、どのように対物レンズの種々の領域を使用することができるかを示す。図４は、入力ビーム（例えば、図３の成形されたビーム３１８）、及び反射したビーム（例えば、図３の反射したビーム３２４）のために使用され得る領域４５２を有する対物レンズ絞り４５０を示す。対物レンズ絞り４５０は、暗視野検出器に供給される散乱光の一部（例えば、図３の出力マスク３３８を通過する散乱光）の集光に使用され得る領域４５６をさらに有する。
【００４６】
［００５０］図４に示すパターンは、対物レンズ４５０の種々の領域が、特定の源からの光のみを通過させるように構成されていると示唆するようには意図されていない。むしろ、本実施例では、入力マスク（例えば、図３の入力マスク３１６）は、領域４５２に方向付けられる成形されたビームを供給するように構成されている。対物レンズ４５０は、ビームを直角入射で試料上に集束し、反射したビームは、実質的に領域４５２において受け入れられる。散乱光は、対物レンズのＮＡ全体にわたって集光され得るが、出力マスク（例えば、図３の出力マスク３３８）は、領域４５６内で集光された散乱光の一部のみが通過することを可能にするように構成されている。散乱光領域４５６が照射領域４５２に近接しているので、これは、グレー視野撮像の実施例である。領域４５２を含む対物レンズ４５０の中間領域で集光される直接反射光及び／又は散乱光は、出力マスクによって遮蔽される。
【００４７】
［００５１］図１及び図３に示すシステムは、実施例として用いられているに過ぎず、多くの構成要素は、任意選択的であるか、又は、特定の用途に基づいて異なるように構成することができることを理解するべきである。本明細書に記載された入力マスク及び出力マスクは、他の構成を有する検査システムと共に使用され得る。当該システムは、本明細書に示したビーム拡大器、コリメータ、偏光素子、リフレクタ、ビームスプリッタ、レンズ、及び検出器を含んでもよく、又は含まなくてもよい。さらに、当該システムは、これらの実施例に含まれない他の構成要素を含み得る。
【００４８】
［００５２］図５は、一実施形態に係る、試料の柔軟な検査のための方法を示すフロー図である。当該方法は、ビーム源を使用して、入力ビームを形成すること（５０２）、入力マスクを使用して、入力ビームの一部を遮蔽すること（５０４）、及び入力ビームの一部から成形されたビームを形成すること（５０６）を含み、成形されたビームは、入力マスク内の絞りを通過する入力ビームの一部である。当該方法は、対物レンズにおいて成形されたビームを受け入れることと、成形されたビームを試料上に集束すること（５０８）をさらに含む。成形されたビームは、対物レンズの第１の部分を通過し得る。当該方法は、対物レンズにおいて反射したビームを集光すること（５１０）をさらに含み、反射したビームは、試料から反射した成形されたビームの一部である。反射したビームは、対物レンズの第２の部分を通過し得る。当該方法は、対物レンズにおいて散乱光を集光すること（５１２）をさらに含み、散乱光は、試料によって散乱した成形されたビームの一部である。散乱光は、対物レンズの第１の部分及び第２の部分を通して、並びに対物レンズの第３の部分を通して通過し得る。幾つかの実施形態では、対物レンズの第１の部分及び第２の部分は、対物レンズの第３の部分と異なる。他の実施形態では、対物レンズの第１の部分、第２の部分、及び第３の部分は、対物レンズの種々の部分を含む。当該方法は、明視野検出器モジュールにおいて、反射したビームを受け入れること、反射したビームを明視野検出器に方向付けること（５１４）、及び暗視野検出器モジュールにおいて散乱光を受け入れ、散乱光の一部を暗視野検出器に方向付けること（５１６）をさらに含む。暗視野検出器モジュールは、１つ以上の出力絞りを有する出力マスクを含む。出力マスクは、対物レンズの第１の部分及び第２の部分を通過する散乱光を遮蔽し得、１つ以上の出力絞りは、対物レンズの第３の部分を通過する散乱光の少なくとも一部が、暗視野検出器に方向付けられる散乱光の一部として通過することを可能にし得る。
【００４９】
［００５３］図５に示す特定のステップは、一実施形態に係る特定の方法を提供することを理解するべきである。ステップの他のシーケンスも代替的な実施形態に従って実行されてもよい。例えば、代替的な実施形態は、上述のステップを異なる順序で実施し得る。さらに、図５に示す個々のステップは、様々なシーケンスで実行され得る複数のサブステップを含み得る。さらに、特定の用途に応じて、追加のステップが追加されるか、又は取り除かれ得る。
【００５０】
［００５４］以上の説明は、特定の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲を逸脱せずに、他の実施形態及びさらなる実施形態を考案してもよく、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定められる。
【要約】
試料の柔軟な検査のための方法は、ビーム源を使用して、入力ビームを形成することと、入力マスクを使用して、入力ビームの一部を遮蔽することと、入力ビームの一部から成形されたビームを形成することとを含む。成形されたビームは、対物レンズの第１の部分で受け入れられ、試料上に集束する。反射したビームは、対物レンズの第２の部分で集光される。散乱光は、対物レンズの第１の部分及び第２の部分、並びに対物レンズの第３の部分で集光される。散乱光は、暗視野検出器モジュールにおいて受け入れられ、散乱光の一部は、暗視野検出器に方向付けられる。暗視野検出器モジュールは、対物レンズの第３の部分を通過する散乱光の少なくとも一部が、暗視野検出器に方向付けられる散乱光の一部として通過することを可能にする１つ以上の出力絞りを有する出力マスクを含む。
【選択図】図５【図１】
0006695010.tif 000002
【図２ａ】
0006695010.tif 000003
【図２ｂ】
0006695010.tif 000004
【図２ｃ】
0006695010.tif 000005
【図２ｄ】
0006695010.tif 000006
【図２ｅ】
0006695010.tif 000007
【図３】
0006695010.tif 000008
【図４】
0006695010.tif 000009
【図５】
0006695010.tif 000010