(57)【要約】基板検査についての多様な実施形態が提供される。
2015521286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を検査するように構成されたシステムであって、
前記基板へ光を方向付けるように構成された照明サブシステムであって、パターンフィーチャは、前記基板の上面上に形成される、照明サブシステムと、
前記基板から散乱した光を集光するように構成された対物レンズと、
前記対物レンズによって集光された光の経路内に配置された光学素子であって、前記光学素子は、前記パターンフィーチャから散乱した光を第１の方向へ方向付け、他の散乱光を第２の方向へ方向付けるように、構成される、光学素子と、
前記第２の方向に方向付けられた光のみに応答して出力を生成するように構成された検出器と、
前記基板上の欠陥を前記出力を用いて検出するように構成されたプロセッサと、
を含む、システム。
【請求項２】
前記光学素子はマイクロミラーアレイである、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記光学素子は静的な光学素子である、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記基板は透明であり、前記上面の研磨後に前記パターンフィーチャが前記上面上に形成され、前記基板の下面は研磨されず、前記パターンフィーチャおよび前記上面上に透明材料が形成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記他の散乱光の経路内に配置された空間フィルターをさらに含み、前記空間フィルターは、前記基板の前記下面から散乱した光を遮断することならびに前記透明材料の上面、前記基板の前記上面、前記透明材料上または前記透明材料中の欠陥および前記透明材料と前記基板の上面との間の欠陥から散乱した光を透過させることを行うように構成される、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記プロセッサによって検出される欠陥は、前記透明材料上または前記透明材料中の欠陥および前記透明材料と前記基板の上面との間の欠陥を含み、前記基板の下面上の欠陥を含まない、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記基板は透明であり、前記上面の研磨後に前記パターンフィーチャが前記上面上に形成され、前記基板の下面は研磨されない、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記他の散乱光の経路内に配置された空間フィルターをさらに含み、前記空間フィルターは、前記基板の前記下面から散乱した光を遮断することならびに前記基板の上面および前記基板の上面上のいずれの欠陥からも散乱した光を透過させることを行うように構成される、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記プロセッサによって検出される欠陥は、前記基板の上面上の欠陥を含み、前記基板の下面上の欠陥を含まない、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記基板は不透明であり、前記プロセッサによって検出される欠陥は、前記基板の上面上の欠陥を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記基板は不透明であり、前記基板上には透明材料が形成されており、前記プロセッサによって検出される欠陥は、前記透明材料上または前記透明材料中の欠陥および前記透明材料と前記不透明の基板の上面との間の欠陥を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１の方向に方向付けられた光のみに応答して出力を生成するように構成されたさらなる検出器をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記プロセッサは、前記さらなる検出器から生成された出力を用いて前記パターンフィーチャからの回折を決定することと、前記回折に基づいて前記光学素子を調節して、前記パターンフィーチャから散乱した光の実質的に全てを前記第１の方向に方向付け、いずれの他の望ましくない散乱光をも前記第１の方向に方向付けることとを行うように、さらに構成される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記プロセッサは、前記さらなる検出器から生成された出力を用いて、前記パターンフィーチャ中の欠陥を検出するように、さらに構成される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
前記プロセッサは、前記基板上の欠陥を前記出力を用いて同時に検出し、前記さらなる検出器から生成された出力を用いて前記パターンフィーチャ中の欠陥を検出するように、さらに構成される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１６】
前記プロセッサは、前記さらなる検出器から生成された出力を用いて前記パターンフィーチャの１つ以上の特性を決定するように、さらに構成される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１７】
前記基板へ方向付けられる光は、第１および第２の別個の波長を有する光を含み、前記第１および第２の別個の波長は、同一または異なる入射角度において前記基板へ同時に方向付けられ、前記システムはビームスプリッタをさらに含み、前記ビームスプリッタは、前記他の散乱光を前記第１の波長を有する第１の散乱光および前記第２の波長を有する第２の散乱光に分離するように構成され、前記システムは、前記第１および第２の散乱光が異なる検出器へ同時に方向付けられるように、構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記システムは、他の基板を検査するようにさらに構成され、パターンフィーチャは前記他の基板上に形成されず、前記他の基板の検査時において、前記光学素子は、前記集光された散乱光全てを前記第２の方向に方向付けるように、構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記システムは、他の基板を検査するようにさらに構成され、パターンフィーチャは前記他の基板上に形成されず、前記システムは、前記第１の方向に方向付けられた光のみに応答して出力を生成するように構成されたさらなる検出器をさらに含み、前記他の基板上において検出された欠陥のレビュー時において、前記光学素子は、前記集光された光のうち一部のみを前記第１の方向に方向付けるように構成され、これにより、欠陥からの微分散乱断面積の異なる部分を前記さらなる検出器によって順次サンプリングすることができ、前記プロセッサは、前記微分散乱断面積についての情報を用いて前記検出された欠陥を分類するように、さらに構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記システムは、他の基板を検査するようにさらに構成され、パターンフィーチャは前記他の基板上に形成されず、前記システムはさらなる検出器アレイをさらに含み、前記システムは、前記他の基板上において検出された欠陥のレビュー時において前記光学素子を前記さらなる検出器アレイと交換するようにさらに構成され、これにより、欠陥からの微分散乱断面積の異なる部分を前記さらなる検出器アレイによってサンプリングすることができ、前記プロセッサは、前記微分散乱断面積についての情報を用いて前記検出された欠陥を分類するように、さらに構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
基板を検査するように構成されたシステムであって、
前記基板へ光を方向付けるように構成された照明サブシステムであって、パターンフィーチャは、前記基板の上面上に形成される、照明サブシステムと、
前記基板から散乱した光を集光するように構成された対物レンズと、
前記対物レンズによって集光された光の経路内に配置された光学素子であって、前記光学素子は、前記パターンフィーチャから散乱した光を第１の方向へ方向付け、他の散乱光を第２の方向へ方向付けるように、構成される、光学素子と、
前記第２の方向に方向付けられた光のみに応答して出力を生成するように構成された第１の検出器と、
前記第１の方向に方向付けられた光のみに応答して出力を生成するように構成された第２の検出器と、
前記パターンフィーチャ中の欠陥を検出することまたは前記パターンフィーチャの１つ以上の特性を前記第２の検出器によって生成された出力を用いて決定することを行うように構成されたプロセッサと、
を含む、システム。
【請求項２２】
前記パターンフィーチャおよび前記基板の上面上に透明材料が形成される、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記システムは、前記光学素子をさらなる検出器アレイと交換して、前記パターンフィーチャの１つ以上の特性を前記さらなる検出器アレイから生成された出力を用いて決定するように、さらに構成される、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記光学素子は、前記集光された光のうち一部のみを前記第１の方向に方向付けるようにさらに構成され、これにより、パターン欠陥からの微分散乱断面積の異なる部分を前記第２の検出器によって順次サンプリングすることができ、前記プロセッサは、前記微分散乱断面積についての情報を用いて前記パターン欠陥の１つ以上の特性を決定するように、さらに構成される、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２５】
前記システムは、前記光学素子をさらなる検出器アレイと交換するようにさらに構成され、これにより、パターン欠陥からの微分散乱断面積の異なる部分を前記さらなる検出器アレイによってサンプリングすることができ、前記プロセッサは、前記微分散乱断面積についての情報を用いて前記パターン欠陥の１つ以上の特性を決定するように、さらに構成される、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２６】
基板を検査するように構成されたシステムであって、
前記基板へ光を方向付けるように構成された照明サブシステムであって、パターンフィーチャは、前記基板の上面上に形成されない、照明サブシステムと、
前記基板から散乱した光を集光するように構成された対物レンズと、
前記対物レンズによって集光された光の経路内に配置された光学素子であって、前記光学素子は、前記集光された光を第１の方向または第２の方向に選択的に方向付けるように構成される、光学素子と、
前記第２の方向に方向付けられた光のみに応答して出力を生成するように構成された検出器と、
前記基板上の欠陥を前記出力を用いて検出するように構成されたプロセッサであって、前記基板の検査時において、前記光学素子は、前記集光された光全てを前記第２の方向に方向付けるように構成される、プロセッサと、
を含む、システム。
【請求項２７】
前記第１の方向に方向付けられた光を検出するように構成されたさらなる検出器をさらに含み、前記基板上において検出された欠陥のレビュー時において、前記光学素子は、前記集光された光のうち一部のみを前記第１の方向に方向付けるように構成され、これにより、欠陥からの微分散乱断面積の異なる部分を前記さらなる検出器によって順次サンプリングすることができ、前記プロセッサは、前記微分散乱断面積についての情報を用いて前記検出された欠陥を分類するように、さらに構成される、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
さらなる検出器アレイをさらに含み、前記システムは、前記基板上において検出された欠陥のレビュー時において前記光学素子を前記さらなる検出器アレイと交換するようにさらに構成され、これにより、欠陥からの微分散乱断面積の異なる部分を前記さらなる検出器アレイによってサンプリングすることができ、前記プロセッサは、前記微分散乱断面積についての情報を用いて前記検出された欠陥を分類するように、さらに構成される、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２９】
前記基板上において検出された欠陥のレビュー時において、前記基板は前記システムに対して静止しているため、欠陥からの微分散乱断面積を順次複数回サンプリングすることができる、請求項２６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
連邦支援による開発研究に関する声明
米国政府は、エネルギー省（Ｆａｌｃｏｎ  Ｐｒｏｇｒａｍ）による支援による契約書番号ＤＥ−ＥＥ０００３１５９に記載の通り、本発明の１つ以上の請求項において特定の権利を有する。
【０００２】
本発明は、主に基板検査に関する。
【背景技術】
【０００３】
以下の記載および例は、本項に記載されていることにより、従来技術であるものとして認められない。
【０００４】
透明基板（例えば、炭化ケイ素およびサファイア）は、発光ダイオード（ＬＥＤ）の作製において頻繁に用いられている。このような透明基板は、基板の片側のみにおいて研磨される場合が多い。例えば、上側活性表面が研磨され、下側の非活性表面は未研磨のままである。上側活性表面は、空洞またはバンプと共にパターンされる場合もある。
【０００５】
上記した基板の研磨された上面と、その上側に形成された任意の透明膜とを検査することは困難である場合がある。例えば、検査システムによって用いられる光線が透明基板を貫通し、下側の未研磨の表面に衝突する。下側の未研磨の表面からの散乱光が、検出対象である他の散乱光と共に検査システムによって集光され検出される場合がある。その結果、未研磨の下面からの散乱光信号が、上面上の欠陥およびその上側に形成された任意の透明膜からの信号を圧倒する場合が多い。加えて、パターン基板の場合、上側活性表面上に形成されたパターン構造から光が散乱し、この信号が上面上の欠陥およびその上側に形成された任意の透明膜からの信号上に重畳される。そのため、基板上面上またはその上側に形成された任意の透明材料中に存在し得る任意の欠陥を検出することが困難になり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７５３５５６３号
【特許文献２】米国特許第７３６２４２５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
よって、上記した不利点のうち１つ以上を持たない、基板検査のための方法およびシステムを開発できれば有利である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下の多様な実施形態についての記載は、添付の特許請求の範囲の内容をいかようにも限定するものとして解釈されるべきではない。
【０００９】
実施形態は、基板を検査するように構成されたシステムに関する。このシステムは、基板へ光を方向付けるように構成された照明サブシステムを含む。パターンフィーチャが、基板の上面上に形成される。システムは、基板から散乱した光を集光するように構成された対物レンズも含む。加えて、システムは、対物レンズによって集光された光の経路内に配置された光学素子を含む。この光学素子は、パターンフィーチャから散乱した光を第１の方向に方向付け、他の散乱光を第２の方向に方向付けるように、構成される。システムは検出器をさらに含み、検出器は、第２の方向に方向付けられた光のみに応答して出力を生成するように、構成される。システムはまた、基板上の欠陥を出力を用いて検出するように構成されたプロセッサを含む。システムは、本明細書中に記載される任意の実施形態（単数または複数）に従ってさらに構成され得る。
【００１０】
別の実施形態は、基板を検査するように構成されたシステムに関する。システムは、基板へ光を方向付けるように構成された照明サブシステムを含む。パターンフィーチャは、基板の上面上に形成される。システムは、基板から散乱した光を集光するように構成された対物レンズも含む。加えて、システムは、対物レンズによって集光された光の経路内に配置された光学素子を含む。この光学素子は、パターンフィーチャから散乱した光を第１の方向に方向付け、他の散乱光を第２の方向に方向付けるように、構成される。システムは、第１の検出器および第２の検出器をさらに含む。第１の検出器は、第２の方向に方向付けられた光のみに応答して出力を生成するように、構成される。第２の検出器は、第１の方向に方向付けられた光のみに応答して出力を生成するように、構成される。システムは、プロセッサも含む。プロセッサは、パターンフィーチャ中の欠陥を検出することまたはパターンフィーチャの１つ以上の特性を第２の検出器によって生成された出力を用いて決定することを行うように、構成される。システムは、本明細書中に記載される任意の実施形態（単数または複数）に従ってさらに構成され得る。
【００１１】
さらなる実施形態は、基板を検査するように構成されたシステムに関連する。システムは、基板へ光を方向付けるように構成された照明サブシステムを含む。パターンフィーチャは、基板の上面上に形成されない。システムは、基板から散乱した光を集光するように構成された対物レンズも含む。加えて、システムは、対物レンズによって集光された光の経路内に配置された光学素子を含む。光学素子は、集光された光を第１の方向または第２の方向に選択的に方向付けるように、構成される。システムは、第２の方向に方向付けられた光のみに応答して出力を生成するように構成された検出器をさらに含む。システムは、基板上の欠陥を出力を用いて検出するように構成されたプロセッサも含む。基板の検査時において、光学素子は、集光された光全てを第２の方向に方向付けるように、構成される。システムは、本明細書中に記載される任意の実施形態（単数または複数）に従ってさらに構成され得る。
【００１２】
いくつかの実施形態において、本明細書中に記載されるシステムは、欠陥レビューに用いられ得る。例えば、光学素子は、その他の基板上に検出された欠陥の詳細なレビューまたは分類向上のために用いられ得る。あるいは、光学素子の代わりに、欠陥レビューおよび分類のために使用することが可能な検出器を用いてもよい。光学素子または検出器を用いて散乱光の異なる部分をサンプリングして、欠陥の微分散乱断面積を決定し、この情報を用いて、欠陥を分類することができる。
【００１３】
添付図面を参照すれば、本発明のさらなる利点が、以下の好適な実施形態の詳細な説明の恩恵と共に当業者にとって明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】パターン透明基板と、照明の結果発生するパターン透明基板の異なる部分からの多様な散乱光との一例の断面図を示す模式図である。
【図２】基板を検査するように構成されたシステムの多様な実施形態の側面図を示す模式図である。
【図２ａ】基板を検査するように構成されたシステムの多様な実施形態の側面図を示す模式図である。
【図３】基板を検査するように構成されたシステムの多様な実施形態の側面図を示す模式図である。
【図３ａ】基板を検査するように構成されたシステムの多様な実施形態の側面図を示す模式図である。
【図４】本明細書中に記載されるシステムの像面上のパターン透明基板の異なる部分からの多様な散乱光の断面図を示す模式図である。
【図５】本明細書中に記載されるシステムの像面上のパターン透明基板の異なる部分からの多様な散乱光の断面図を示す模式図である。
【図６】本明細書中に記載されるシステムの像面上のパターン透明基板の異なる部分からの多様な散乱光の断面図を示す模式図である。
【図７】本明細書中に記載されるシステムの像面上のパターン透明基板の異なる部分からの多様な散乱光の断面図を示す模式図である。
【図８】入射放射線および散乱定義の一例の斜視図を示す模式図である。
【図９ａ】異なる欠陥種類からの散乱パターンの異なる例の斜視図を示す模式図である。
【図９ｂ】異なる欠陥種類における微分散乱断面積（ＤＳＣ）を散乱角度の関数として用いたプロットである。
【図１０】基板を検査するように構成されたシステムの一実施形態の側面図を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明において多様な変更および代替的形態が可能であるが、その特定の実施形態を図面中に例示的に示し、本明細書中において詳述する。図面は、縮尺通りではない場合がある。しかし、図面およびその詳細な説明は、本発明を開示の特定の形態に限定するものではなく、それどころか、本発明の意図は、添付の特許請求の範囲によって規定されるような本発明の意図および範囲内に収まる全ての変更、均等例および代替例を網羅することであることが理解されるべきである。
【００１６】
ここで図面を参照して、図面は縮尺通りではない点に留意されたい。詳細には、図面の要素のうちいくつかの縮尺は、当該要素の特性を強調するために大幅に誇張されている。図面は、同じ縮尺で描かれていない点に留意されたい。１つよりも多くの図面中の要素のうち類似に構成され得るものは、同じ参照符号によって示す。
【００１７】
本明細書において用いられる「基板」という用語は、１つ以上の層が上側に形成されかつ／または１つ以上の周期的パターン（地形学的な（例えば、バンプ）または材料ベース（例えば、半導体または誘電サンプル上のトレンチに充填された金属））を持ち得る基板を指す。加えて、本明細書において用いられる「パターンフィーチャ」は、地形学的なまたは材料ベースのパターンを含み得る。「パターンフィーチャ」は、他のおよび／または基板上の周期的フィーチャ（例えば、ヌイサンス欠陥（例えば、比較的平滑な形状に起因して「鱗」欠陥と呼ばれるヌイサンス欠陥）または基板上に意図的に形成されていない他のフィーチャでもあり得る。このような「パターン」フィーチャは、実質的に低い空間周波数（例えば、典型的なパターンデバイスフィーチャの空間周波数よりもずっと低い空間周波数）を持ち得る。
【００１８】
本明細書中において記載されるいくつかの実施形態は、パターンサファイア基板（ＰＳＳ）ベースの発光ダイオード（ＬＥＤ）ウェーハ検査のために用いられ得る。ＰＳＳは、特定の種類の最終デバイスプロセスのための光抽出効率において恩恵を提供するため、ＬＥＤ産業においてますます普及してきている。窒化ガリウム（ＧａＮ）は、ＰＳＳ上におけるエピタキシャルプロセスを介して成長され得る。パターンは、１〜３ミクロンの周期で配置されたミクロンサイズバンプまたは空洞を含み得る。これらのバンプまたは空洞は、リソグラフィックプロセスを介してサファイア表面上に生成される。バンプまたは空洞のサイズ、形状および周期は、大幅に変動し得る。バンプまたは空洞の対称性は、ＧａＮ結晶の対称性と整合するように六角形であり得る。
【００１９】
周期的バンプまたは空洞の存在に起因して、散乱可視光を用いた欠陥の検査をＧａＮに行おうとした際に問題が発生する。詳細には、可視光は、ＧａＮを通過し、ＰＳＳおよびウェーハの未研磨の背面から散乱する。これを回避するための１つの方法として、ＧａＮが不透明である光波長（３６５ｎｍ未満の波長）を用いる方法があるが、ＧａＮエピ層中の多数の欠陥は、エピタキシャル層内またはその下側に存在し、ＧａＮが不透明となる波長に起因して、これらの欠陥の検出が妨げられる。
【００２０】
未パターンのサファイアウェーハにおける上側および下面散乱光を分離する解決法について、共同所有された米国特許第７，９０７，２６９号（Ｍｅｅｋｓ）中に記載がある。本明細書中、同文献をあたかも全体が詳述されているかのように参考のため援用する。本明細書中に記載される実施形態は、同特許中に記載される技術を、ＧａＮ散乱光、ＰＳＳ散乱および下面散乱を分離する場合に適用する。本明細書中に記載される実施形態は、米国特許第６，４８６，９４６号（Ｓｔｏｖｅｒら）、第７，５３５，５６３号（Ｃｈｅｎら）および第７，９０７，２６９号（Ｍｅｅｋｓ）および米国特許出願公開第２００４／００８５５３３号（Ｆｏｓｓｅｙら）中に記載されているようにも構成され得る。これらの文献全てを、あたかも全体が本明細書中に詳述されているかのように参考のため援用する。
【００２１】
図１は、２本の光線１０および１２がＰＳＳ１８上のＧａＮ１６の上面１４に衝突する場合を示す。これらの光線は、２本の可視ビームを含み得る。例えば、１本の光線は赤色スペクトル（例えば、６６０ｎｍ）中にあり得、他方の光線は紫色スペクトル（例えば、４０５ｎｍ）中にあり得る。これらの光線の波長は、透明材料および基板の組成に応じて変化し得る。加えて、光線が基板へ方向付けられる入射角度も、透明材料および基板の組成に応じて変化し得る。さらに、これら２本の光線は、異なる入射角度において基板へ方向付けられ得る（例えば、１本のビームが法線または法線に近い入射角度で方向付けられ、他方のビームが入射斜角（例えば、７０度）で方向付けられる）。図１に示すように、ＰＳＳは、基板の上面上に形成されたパターンフィーチャ２０を含む。加えて、基板の下面２２は典型的には研磨されないため、基板および透明材料の他の表面と比較して実質的な粗さを持ち得る。また、本明細書中に記載される実施形態は、１本のビームのみが用いられる場合または２本よりも多くのビームが用いられる場合に適用可能であることが明らかである。
【００２２】
個々の表面および界面からの散乱光を図１中に示す。例えば、図１に示すように、光線１０は、ＧａＮの上面から反射ビーム２４として鏡面的に反射され得る。加えて、光線１０および１２は、ＧａＮの上面から散乱光２６として散乱し得る。光線１２は、ＧａＮ層を貫通し、透明基板の上面およびパターンフィーチャから散乱光２８として散乱し得る。加えて、光線１２は、基板を貫通し、基板の下面から散乱光３０として散乱し得る。光線１０は、ＧａＮ表面から貫通し、透明基板の上面およびパターンフィーチャから散乱光２９として散乱し得る。光線１０も、基板を貫通し、下面から散乱光３２として散乱し得る。この散乱光は、ＧａＮ表面上、ＧａＮ表面内およびＧａＮ表面の下側の欠陥についての情報を含む。このような欠陥を挙げると、例えば、粒子３４、微小亀裂３６および微小穴３８があり、その直径は約０．１ｕｍ〜約１ｕｍであり得る。欠陥検出能力の可能化または向上のために、この散乱をＧａＮから分離し、１）ＰＳＳからの散乱光および２）下面散乱から分離することが望ましい。パターン不透明基板の場合、基板はケイ素であり得、その上にＬＥＤがパターニングと共にまたはパターニング無しで成長され得る。
【００２３】
基板を検査するように構成されたシステムの１つの実施形態を図２に示す。このシステムは、光を基板４２へ方向付けるように構成された照明サブシステム４０を含む。入射光線がラジアル方向に沿って移動している間、この基板が典型的には回転され、これにより、表面全体をらせん状に走査することができる。他の実施形態は、サンプルまたはビームのＸＹラスター走査を検査対象表面の網羅の代替策として含み得る。基板は、例えば図１に示すような基板であってもよいし、あるいは本明細書中に記載の任意の他の基板であってもよい。基板へ方向付けられる光は、上記した光のうちのいずれかを含み得る。照明サブシステム４０は、任意の適切な光（単数または複数）を異なる入射角度（単数または複数）を含み得、また、光（単数または複数）へ接続された任意の他の適切な光学部品（単数または複数）（例えば、フィルター、偏光子）を含み得る。
【００２４】
図２に示すシステムは、上記した３つの界面から散乱した光４４を分離するように、構成される。システムは、基板から散乱した光を集光するように構成された対物レンズを含む。加えて、システムは、対物レンズによって集光された光の経路内に配置された光学素子を含む。この光学素子は、パターンフィーチャから散乱した光を第１の方向へ方向付け、他の散乱光を第２の方向へ方向付けるように、構成される。例えば、図２に示すように、反射光学対物レンズ４６により、基板４２からの散乱光線が光学素子４８へと方向付けられる。光学素子４８は、空間光変調器または空間フィルターとして機能する。
【００２５】
１つの実施形態において、光学素子４８は、マイクロミラーアレイ（ＭＭＡ）またはケイ素上の液晶であり得る。そのため、光学素子は、光学素子の個々の要素の連接および／または作動（移動）に合わせて構成してもよいし、構成しなくてもよい。例えば、光学素子は、移動が可能な個々の鏡を有するＭＭＡを含み得るが、光学素子は、静的な光学素子を含んでもよく、その場合、静的な光学素子そのものは可動部分を含まない（しかし、システムは、（例えば、光学素子を切り換えるために）静的な光学素子を移動させることが可能である）。例えば、光学素子は、鏡と、静的なフィルターとを含み得る。別の例において、光学素子は、鏡および静的なビグネッティングアパチャまたはフィルターを含み得るか、あるいは、光学素子上の光入射を選択的に遮断するかまたは特定の光入射の特定の領域を再度方向付けるように構成された複数の静的なアパチャ（例えば、クロムオングラスのリング）を含み得る。
【００２６】
光学素子は理想的には、試験下のサンプルからの回帰面（すなわち、サンプルからのフーリエまたは疑フーリエ共役面に（例えば、例えば図３ａに示す無限共役実施形態の場合において対物レンズから１焦点距離だけ上方に）配置するとよいが、本明細書中に記載のほとんどの実施形態に示すように、素子をさらに離隔位置に配置し、機能性を保持するとより実際的である点に留意されたい。
【００２７】
ＰＳＳ上のパターンフィーチャの順序付けられたアレイからの散乱光により、六角形ＰＳＳパターンと同じ対称性を有する回折パターンが生成される。反射光学対物レンズの主要鏡の出力において、ＰＳＳの回折パターンは、ＧａＮ欠陥からの散乱およびサファイアウェーハの未研磨の下面からの散乱上に重畳される。これを図４中に示す。図４において、点５０は、法線入射ビームによる照射時におけるＰＳＳからの回折順序（または回折パターン）であり、領域５２中の散乱光は、サファイア下面からの散乱である。領域５４中の散乱は、ＧａＮ上面からの散乱光であり、領域５６中の散乱は、ＧａＮ下面からの散乱光である。図２に示す反射対物レンズの構成に起因して、領域５８中に集光された散乱光は存在しない。
【００２８】
ＧａＮオンＰＳＳウェーハが回転されると、図４の点５０も回転し、その結果得られる回折パターンは、十分に遅い積分時間において点の動きがぼやけるため、肉眼（またはスローカメラ）にとっては、図５中のリング６０に示すようなリング状に見える。上記したようにまた図１に示すように、ＧａＮオンＰＳＳは、法線および斜めビーム双方によって照射され得る。斜めビームにより、図６に示すような一連の円弧である回折パターンが生成される。より詳細には、図６は、主要鏡の出力におけるＰＳＳウィズＧａＮ散乱パターンを法線および斜め回折および上および下面散乱と共に示す。図６は、領域５４および５６中のＧａＮ上および下面からの散乱と、領域５２中の後面からの散乱と、領域６０中の回転基板による法線方向に入射するビームからのＰＳＳ回折と、円弧６２としての回転と共に斜め入射ビームから発生するＰＳＳ回折とをそれぞれ示す。
【００２９】
上記した回折パターンと、任意の他の回折パターンとは、光学素子上に入射し、光学素子は、散乱光線からのＰＳＳ回折パターンを図２に示すようにビームダンプまたは検出器に方向付けるように、プログラムされ得る。より詳細には、光学素子は、パターンフィーチャから散乱した光６４を第１の方向（拒否された光経路）に方向付け、他の散乱光６６（フィルタリングされた散乱光線）を第２の方向に方向付けるように、構成される。パターンフィーチャから散乱した光６４は、要素６８へ方向付けられ得る。要素６８は、本明細書中にさらに記載されるようなビームダンプまたは検出器（例えば、カメラ）であり得る。他の散乱光６６は、ＧａＮ上面からの散乱および下面散乱である。これは、本明細書中にさらに記載される視野絞りの位置において図７中に示される。ここで、法線ビームからの下面散乱はリング７０であり、斜めビームからの下面散乱は、検出器面または対物レンズの像面におけるリング７２である。法線および斜めビーム双方に起因するＧａＮからの上面散乱を、リング７０の中心における点７４によって示す。
【００３０】
視野絞り（例えば、ピンホール）を図２に示すように検出器の直前に配置することにより、ＧａＮからの上面散乱を下面散乱から分離することができる。例えば、図２に示すように、一実施形態において、その他の散乱光を光学素子４８によって反射光学素子７６へ方向付けることができる（例えば、折りたたみ鏡または回転鏡）。光学素子４８は、その他の散乱光を視野絞り７８を通じて検出器８０へ方向付けることができる。検出器８０（例えば、光電子増倍管（ＰＭＴ））は、第２の方向に方向付けられた光のみに応答して出力を生成するように、構成される。加えて、上記したように、ＰＳＳ回折散乱パターンは、主要鏡の出口において光学素子４８（例えば、空間フィルター）によって除去される。
【００３１】
システムは、基板上の欠陥を出力を用いて検出するように構成されたプロセッサも含む。例えば、図２に示すように、システムは、プロセッサ８２を含み得る。プロセッサ８２が検出器から生成された出力を受信できるように、プロセッサ８２が検出器８０へ接続される。プロセッサ８２は、出力および欠陥検出のための任意の適切なアルゴリズムおよび／または方法を用いて基板上の欠陥を検出することができる。例えば、プロセッサは、欠陥検出閾値を出力へ適用し、閾値を超える出力は、欠陥または欠陥の可能性として特定され得る。プロセッサは、当該分野において公知の任意の適切なコンピュータシステム内に設けられた任意の適切なプロセッサであり得る。
【００３２】
検出器８０から生成された出力を用いて検出された欠陥は、基板上の他の欠陥を含む。例えば、一実施形態において、基板は透明であり、上面の研磨後にパターンフィーチャが上面上に形成され、基板下面は研磨されず、透明材料はパターンフィーチャおよび上面上に形成される。このような基板は、上記したようにさらに構成され得る。このような実施形態において、システムは、上記した空間フィルター（例えば、視野絞り７８）を含み得る。この空間フィルターは、その他の散乱光の経路内に配置され、空間フィルターは、基板の下面から散乱した光を遮断することと、透明材料の上面、基板の上面、ならびに透明材料上あるいは透明材料中および透明材料と基板上面との間の欠陥から散乱した光を透過させることとを行うように、構成され得る。このようにして、このような実施形態において、プロセッサによって検出された欠陥は、透明材料上および透明材料中の欠陥と、透明材料と基板上面との間の欠陥とを含み、基板下面上の欠陥は含まない。
【００３３】
しかし、本明細書中に記載されるシステムおよび方法は、透明材料が上側に形成されていない透明基板の検査に用いることができる。例えば、別の実施形態において、基板は透明であり、上面の研磨後にパターンフィーチャを上面上に形成し、基板下面は研磨されない。このような１つの実施形態において、システムは、空間フィルター（例えば、視野絞り７８）を含む。この空間フィルターは、上記したように構成され得、その他の散乱光の経路内に配置され、空間フィルターは、基板下面から散乱した光を遮断することと、基板上面および基板上面上の任意の欠陥から散乱した光を透過させることとを行うように、構成される。加えて、１つのこのような実施形態において、プロセッサによって検出される欠陥は、基板上面上の欠陥を含み、基板下面上の欠陥は含まない。
【００３４】
本明細書中に記載されるシステムおよび方法は、不透明基板の検査にも用いることができる。例えば、一実施形態において、基板は不透明である（すなわち、検査システムによって用いられる照明に対して不透明である）。プロセッサによって検出される欠陥は、基板上面上の欠陥を含む。別の実施形態において、基板は不透明であり、基板上には透明材料が形成されており、プロセッサによって検出される欠陥は、透明材料上または透明材料中の欠陥と、透明材料と不透明基板上面との間の欠陥とを含む。
【００３５】
別の実施形態において、本明細書中に記載されるシステムは、例えば対象欠陥の長さスケールに合った光学素子をローパスフィルターまたはハイパスフィルターを用いることにより良好な信号を不良信号から分離するために、非周期的／規則的なパターンサンプルに用いることが可能である。詳細には、静的フィルターを用いて、ＧａＮ上の対象欠陥を（形状が平滑であるため）「鱗」と呼ばれている比較的低空間周波数のヌイサンス欠陥から成功裏に分離することができる使用例がある。このようにして、本明細書中に記載される実施形態を用いて、基板上のパターンデバイスフィーチャからの信号、又は基板上の任意の他の「フィーチャ」からの不要な信号を除去することができる。
【００３６】
一実施形態において、システムは、第１の方向に方向付けられた光のみに応答して出力を生成するように構成されたさらなる検出器を含む。例えば、上記したように、要素６８は、第１の方向に方向付けられた光のみに応答して出力を生成するように構成された検出器（例えば、カメラ）であり得る。１つのこのような実施形態において、プロセッサは、さらなる検出器から生成された出力を用いて、パターンフィーチャからの回折を決定することおよび回折に基づいて光学素子を調節して、パターンフィーチャから散乱した光のうち実質的に全てを第１の方向に方向付けることおよび任意の他の望ましくない散乱光を第１の方向に方向付けることを行うように、構成される。例えば、ＰＳＳパターン中の欠陥は、空間フィルター（例えば、視野絞り）を通過し、検出器（例えば、ＰＭＴ）において出現する。なぜならば、ＰＳＳの六角形対称性が欠損または欠陥パターンバンプまたはピットによって破壊され、散乱が空間光変調器によってフィルタリングされなくなるからである。その結果、ＰＳＳ欠陥が検出器（ＰＭＴ）に出現する。このパターン欠陥は、ＬＥＤプロセスのエピ段階においてみられ得る。なぜならば、検査システムにおいて用いられる可視光がＧａＮ層を貫通するからである。空間光変調器の拒否された光経路内にカメラを配置して、ＰＳＳパターンからの回折およびＧａＮエピ上の多様な欠陥からの散乱を見ることができる。このカメラ画像を用いて、空間光変調器の調節のためのフィードバックを得て、散乱パターンの望ましくない部分（例えば、ＰＳＳ回折または他のヌイサンス欠陥）の拒否を最適化することができる。このカメラを用いて、散乱パターンの所望の部分が空間光変調器によって除去されていることを確認することも可能である。これは、先ず空間光変調器を用いて散乱パターン全体をカメラ中に方向付けた後、選択された画素領域をＰＭＴへ再度方向付けて、検出信号からの望ましくない空間周波数を除去することにより、達成される。
【００３７】
別のこのような実施形態において、プロセッサは、さらなる検出器からの出力を用いて、パターンフィーチャ中の欠陥を検出することを行うように、構成される。さらなる実施形態において、プロセッサは、出力を用いて基板上の欠陥を同時に検出し、さらなる検出器からの出力を用いて、パターンフィーチャ中の欠陥を検出するように、構成される。いくつかの実施形態において、プロセッサは、さらなる検出器から生成された出力を用いてパターンフィーチャの１つ以上の特性を決定するように、構成される。これら１つ以上の特性を挙げると、パターンフィーチャの多様な計測特性がある（例えば、高さ、幅、側壁角度）。加えて、実施形態を用いて、上記のようにパターンフィーチャ中の欠陥を検出し、その後レビューモードにおいて実施形態を用いて、パターンフィーチャ中の欠陥が検出された基板上の箇所を再度訪問して、プロセッサがさらなる検出器から生成された出力を当該箇所において用いて、パターンフィーチャ欠陥についての詳細情報の決定および／または分類および／または欠陥の根本的原因の決定を行うことができる。このようにして、実施形態において、パターンフィーチャに関する任意の問題をレビューモードにおいて決定することができる。
【００３８】
一実施形態において、基板へ方向付けられる光は、第１および第２の別個の波長を有する光を含み、第１および第２の別個の波長は、同時に同じかまたは異なる入射角度で基板へ方向付けられる。システムは、ビームスプリッタを含む。ビームスプリッタは、その他の散乱光を第１の波長を有する第１の散乱光および第２の波長を有する第２の散乱光に分離するように、構成される。システムは、第１および第２の散乱光が異なる検出器へ同時に方向付けられるように、構成される。この実施形態は、２つの異なる入射角度を同時に（各波長のためにそれぞれ）用いることができる点および散乱信号が異なる入射角度に対して欠陥種類（例えば、ピット、粒子）の関数として異なる点に基づいて、欠陥分類能力を向上させるのに適している。ビームスプリッタは、当該分野において公知の任意の適切なビームスプリッタを含み得る。例えば、図２ａに示すように、システムは、ビームスプリッタ８４を含み得る。ビームスプリッタ８４は、他の散乱光を分離して、第１の波長を有する第１の散乱光８６と、第２の波長を有する第２の散乱光８８とするように、構成される。上記したように、第１の散乱光８６は、視野絞り７８を通じて検出器８０へと方向付けられ得る。同様に、第２の散乱光８８は、視野絞り９０を通じて検出器９２へと方向付けられ得る。視野絞り９０および検出器９２は、上記したように構成され得る。図２ａに示すシステムは、上記したようにさらに構成され得る。
【００３９】
加えて、ダイクロイックミラー、ナローバンドパスフィルター（図示せず）および別個の検出器（例えば、別個のＰＭＴ）を用いることにより、視野絞り（例えば、視野絞り７８）の後に異なるビーム（例えば、赤色ビームおよび紫色ビーム）を分離することができる。他の可能な実施形態において、異なる色の散乱光をダイクロイックミラー（単数または複数）によって分離した後、各波長を別個の光学素子（例えば、別個のＭＭＡ）上に方向付ける。各光学素子からの反射後、散乱ビームは別個の視野絞りを通過して、欠陥検出および分類のための別個の検出器（例えば、別個のＰＭＴ）へ到達する。複雑性およびコストは増加するものの、この実施形態の利点として、ＰＳＳからの最大信号を拒否しかつ欠陥からの最大信号を通過させるように、各光学素子を最適化することができる点がある。
【００４０】
図３は、基板を検査するように構成されたシステムの別の実施形態を示す。このシステムは、照明サブシステム（図３中図示せず）を含む。照明サブシステムは、光９４を基板４２へ方向付けるように、構成される。パターンフィーチャ（図３中図示せず）は、基板の上面上に形成される。照明サブシステムは、上記したようにさらに構成され得る。基板が照明サブシステムによって照明されると、光９６が基板から鏡面反射する。基板から散乱した光は、対物レンズ９８によって集光される。対物レンズ９８は、上記したようにさらに構成され得る。対物レンズ９８は、楕円型鏡または放物型鏡であり得る。対物レンズによって集光された光は、屈折光学素子１００によって光学素子４８へと転送され得る。屈折光学素子１００は、例えばコリメーティングレンズを含み得る。光学素子４８は、上記したように構成され得る。詳細には、光学素子４８は、対物レンズによって集光された光の経路内に配置される。加えて、光学素子は、パターンフィーチャから散乱した光を第１の方向へ方向付け、他の散乱光を第２の方向へ方向付けるように、構成される。より詳細には、光学素子は、パターンフィーチャから散乱した光６４を第１の方向（拒否された光経路）に方向付け、他の散乱光６６（フィルタリングされた散乱光線）を第２の方向へ方向付けるように、構成される。パターンフィーチャから散乱した光６４は、要素６８へ方向付けられ得る。要素６８は、本明細書中においてさらに記載されるようなビームダンプまたは検出器（例えば、カメラ）であり得る。この他の散乱光６６は、ＧａＮの上面からの散乱および下面散乱である。
【００４１】
図３に示すように視野絞り（例えば、ピンホール）を検出器の直前に配置することにより、ＧａＮからの上面散乱を下面散乱から分離することができる。例えば、図３に示すように、一実施形態において、他の散乱光は、光学素子４８によって反射光学素子７６（例えば、折りたたみ鏡または回転鏡）へと方向付けられ得る。反射光学素子７６は、この他の散乱光を屈折光学素子１０２へ方向付け得る。屈折光学素子１０２は、散乱光を視野絞り７８を通じて検出器８０へと集束させる。検出器８０（例えば、ＰＭＴ）は、第２の方向に方向付けられた光のみに応答して出力を生成するように、構成される。加えて、上記したように、ＰＳＳ回折散乱パターンが光学素子４８によって対物レンズの出口において除去される。図３に示すシステムは、本明細書中に記載のようにさらに構成され得る。
【００４２】
別の実施形態において、図３に示すシステムは、対物レンズ９８を含まない。例えば、図３ａに示すように、屈折光学素子１００は、基板から散乱した光を集光することと、集光された光を光学素子４８へ転送することとを行うように、構成され得る。図３ａに示すシステムは、本明細書中に記載のようにさらに構成され得る。
【００４３】
上記したシステムを用いる別の方法として、光学素子の代わりに標準的鏡を用い、ＭＭＡおよび別個の検出器によるアプローチの代わりに適切な複数の検出器または「検出器アレイ」（例えば、アバランシェフォトダイオード、ＰＭＴアレイ、またはフォトダイオードアレイ）を用いる方法がある。例えばＰＭＴアレイを用いる場合、集光器からの散乱光線を拡張させて、ＰＭＴアレイ全体を網羅できるようにする。ＰＭＴアレイは、従来の実施形態においてＭＭＡが配置される位置と同様の位置（フーリエまたは疑フーリエ共役面）において配置され、各セグメントを同時に測定する。
【００４４】
ほとんどの実施形態において、パターンフィーチャが形成されていない別の基板を検査するようにシステムが構成されている場合、光学素子は、集光された散乱光全てを第２の方向に方向付けて、基板上の欠陥からの散乱光信号を最大化するように、構成され得る。
【００４５】
さらなる実施形態において、システムは、別の基板を検査するように構成され、パターンフィーチャが他方の基板上に形成されず、システムは、他方の基板上に検出された欠陥のレビュー時において第１の方向に方向付けられた光のみに応答して出力を生成するように構成されたさらなる検出器を含む。光学素子は、集光された光のうち一部のみを第１の方向に方向付けて、欠陥からの微分散乱断面積（ＤＳＣ）の異なる部分をさらなる検出器によって順次サンプリングできるように構成され、プロセッサは、ＤＳＣについての情報を用いて、この検出された欠陥を分類するように、構成される。このようにして、光学素子を、他方の基板上において検出された欠陥の詳細なレビューまたは分類向上のために用いることができる。このモードにおいて、入射光線を一定半径（トラック走査）またはさらには（欠陥ドウェル上の）一定位置において停止させる。光学素子は、集光された光のうち一部のみを第１の方向に方向付けることで、異なる散乱放射角度をさらなる検出器によって順次サンプリングすることができるように構成され、その後、プロセッサは、収集された情報（角度依存型散乱）すべてを用いて、検出された欠陥を分類することができる。このようにして、本明細書中に記載されるシステムを用いて、以下により詳細に説明するように、欠陥種類を特定することができる。
【００４６】
半導体業界および他の業界において、ウェーハ上の欠陥の検出および分類は極めて重要である。欠陥の分類能力により、生欠陥カウントを「欠陥種類毎の欠陥カウント」統計として検査報告に分類することが可能になる。このような追加情報を得ることにより、プロセス制御の向上および精密化が可能となることが多い。光線が欠陥（例えば、粒子、ピット、バンプ）のある基板上に集束光線として入射した場合、上側半球全体の内部の散乱光は、以下のパラメータにほとんど依存する：ａ）偏光、波長、および入射光のスポットサイズ；ｂ）基板法線に対する入射角度；およびｃ）欠陥種類（例えば、粒子、ピット、バンプ）、サイズ、ジオメトリおよび（軸方向に非対称の欠陥における）方向。
【００４７】
図８は、入射光１０４および多様な散乱定義を示す。光１０４の集束ビームは、表面法線１１０に対して入射角度θｉで基板１０８上に入射する。欠陥は、この座標系の原点１０６に存在する。鏡面反射ビーム１１２は、入射面内にある。入射面は、入射ビームおよび表面法線を含む面によって規定される。欠陥は、上側半球１１４の全体内に散乱する。散乱強度ｄΩの小領域は、表面法線に対して角度θSにおいて延びる。アジマス角度φは、基板上の突出ｄΩと入射面との間の角度である。
【００４８】
図９ａは、４０５ｎｍ波長光１１８をサファイア基板上に入射角度７０度で方向付けた場合に上側半球１１６中に発生する散乱パターンを示す。また、図９ａは、ａ）６００ｎｍポリスチレンラテックス球およびｂ）６００ｎｍ（横寸法）結晶方位ピット（ＣＯＰ）からの微分散乱断面積パターンも示す。加えて、図９ａは、上記した照明から発生する反射ビーム１２０を示す。よって、図９ａは、サファイア基板上の粒子およびＣＯＰに起因する、入射光（波長４０５ｎｍ）における散乱強度分布を示す。シミュレーション結果から、微分散乱断面積（ＤＳＣ）は欠陥種類に依存することが明らかである。
【００４９】
図９ｂは、「Ｐ」偏光（電場ベクトルが入射面内にある）において、４０５ｎｍ波長光が入射角度７０°でサファイア基板上に入射した（屈折率ｎ＝１．７８６）場合における、シミュレートされたＤＳＣと、入射面における散乱角度とを示す。曲線は、サファイア基板上の２つの異なる欠陥種類（すなわち、２００ｎｍ直径のポリスチレンラテックス球（ｎ＝１．５９）および２００ｎｍ直径のＣＯＰ（９０°頂角））に対応する。これらの結果から、ＤＳＣが欠陥種類に依存することが明らかである。
【００５０】
各欠陥種類には独自のＤＳＣシグネチャがあるため、ＤＳＣの測定を高精度にすることにより、欠陥分類の向上が可能になる。本明細書中に記載の実施形態において、（反射または屈折顕微鏡対物レンズまたは楕円散乱集光器であり得る）散乱集光器によって制限される特定の開口数（ＮＡ）内のＤＳＣを直接測定するシステムおよび方法が提案される。
【００５１】
図１０に示すシステムレイアウトを用いて、上記した光学素子ベースのレビュー方法を用いてＤＳＣを測定することができる。システムは、光１２２の集束ビームを基板１２４の上（例えば、ウェーハ表面）に方向付けるように構成された光源（図１０では図示せず）を含む。欠陥からの散乱放射１２６を、散乱集光器１２８（ここでは楕円型集光器として図示）を用いて集光する。散乱集光器からの光は、コリメーティングレンズ１３０によってコリメートされ、光学素子１３２（例えば、空間光変調器）上に方向付けられる。ＭＭＡ（例えば、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから市販されているもの）を空間光変調器として用いることができる。アレイ中の各マイクロミラーをソフトウェアを通じて個々に制御して、＋θチルト状態またはａ−θチルト状態に設定することができる。このように個々の鏡へアクセスして鏡を制御する能力により、ピンホールに対応するマイクロミラーを＋θチルト状態に設定しかつ残りのマイクロミラーを−θチルト状態に設定することにより、光学素子表面上に「仮想ピンホール」を生成することが可能になる。例えば、光学素子の平面図１４０に示すように、１つの鏡１３２ａを１つのチルト状態に対して設定し、その他全ての鏡を異なるチルト状態に設定する。加えて、光学素子を用いて、移動ピンホールを生成することができる。例えば、鏡を個々に順次第１のチルト状態に設定し、その他全ての鏡を異なるチルト状態に設定して、ピンホールがこれらの鏡を方向１３２ｂにおいて本質的に走査する。このようにして、ピンホールを鏡１３２ａから鏡１３２ｃおよび光学素子内に設けられた任意の他の鏡へ移動させることができる。このようにして、システムは、光学素子上に移動ピンホールを生成することができる。
【００５２】
ピンホールゾーンから反射した光は、（集束レンズ１３６によって検出器上に集束されることにより）検出器１３４上に落下する。集束レンズ１３６は、ＰＭＴであり得る。同時に、残りのマイクロミラーからの光は、別の光学素子１３８へ方向付けられる。別の光学素子１３８は、ビームダンプであり得る。ビームダンプの代わりに、別の検出器（例えば、カメラ）を上記のように他の実施形態のために用いることができる。高速光検出器（例えば、図示のようなＰＭＴ）をいくつかの実施形態において用いて、この拒否された信号を監視することができる。よって、ソフトウェア制御された仮想ピンホールを光学素子表面上に形成し、この仮想ピンホールを用いて、光学素子上に投射された２次元ＤＳＣを測定することができる。鏡面反射光線１４２を収集、検出、又は単にビームダンプ（図示せず）へ方向付けることができる。図１０に示すシステムは、本明細書中に記載のようにさらに構成され得る。
【００５３】
光学素子は、仮想ピンホール（ＶＰ）モードまたは非仮想ピンホール（ＮＶＰ）モードにおいて動作させることができる。欠陥検出時において用いられ得るＮＶＰ動作モードにおいて、光学素子全体から散乱光が検出器（例えば、ＰＭＴ）中へと反射され、その結果、全積分散乱（ＴＩＳ）測定が可能になる。欠陥の検出後、欠陥種類のレビューおよび特定を行うために、システムをその後ＶＰモードで動作させることができる。このモードにおいて、放射をトラックまたは対象欠陥（ＤＯＩ）上に継続的に入射させ、仮想ピンホールサンプリングによって欠陥ＤＳＣをサンプリングすることにより、ＤＳＣ測定を行うことができる。この測定により、ピットまたはバンプまたは粒子間の区別が可能になる。
【００５４】
光学素子パターン全体を、例えば５０００フレーム／秒で更新することができる。このフレーム更新率および１０２４×７６８のエクステンデッドビデオグラフィックスアダプタ（ＸＶＧＡ）鏡アレイを仮想ピンホール毎の散乱光強度に応じて用いて、ＤＳＣ面全体のサンプリングを約３分で行うことが可能となる。
【００５５】
その結果、基本的な光学セットアップの大幅変更無く欠陥レビューを極めて簡単かつかつ高度に行う方法が得られる。
【００５６】
光学素子を動作させるための別の方法として、（ソフトウェア制御を介して）光学素子を環状アレイまたはあるいは（例えば）３×３アレイに分割する方法がある。ここで、アレイの各部分は共に切り換えられる。３×３アレイの各部分は、共に切り換えられる数百個のマイクロミラーを含む。ＤＳＣをマッピングするための手順としては、先ず、検出器へつながる経路内へ散乱光が落下するように３×３アレイのうち１セグメントを方向付け、残りの８セグメントをビームダンプへ方向付ける。その後、ウェーハまたはディスクの後続回転時においてこれらのセグメントを切り換えて、ＤＳＣの各部分を単一検出器によって測定する。ＤＳＣの単一セグメント測定時においてディスクまたはウェーハを多数回転させることにより、信号を平均化する。単一セグメントの測定に必要な時間は、これでも実質的に短時間である。なぜならば、典型的なディスクまたはウェーハの測定時における回転速度は５０００〜１０，０００回転／分（ＲＰＭ）だからである。例えば、光学素子を９セグメントに分割し、各セグメントを１０，０００ＲＰＭにおいて１０回転について平均化する。この場合、単一欠陥のＤＳＣの測定における合計必要時間は０．５４秒になる。もちろん、ＤＳＣ測定において所望される分解能に応じて光学素子をより多数またはより少数のセグメントに分割することも可能である。
【００５７】
上記したシステムを用いる１つの方法として、先ず散乱光線全体を検出器中に方向付けた後、ディスクまたはウェーハ全体を走査する方法がある。欠陥を発見した後、上位の１０または２０個の欠陥を特定し、当該位置に戻り、ＤＳＣ測定を行う。その後、ＤＳＣを用いて欠陥分類を行うことができる。
【００５８】
一実施形態において、システムは、別の基板を検査するように構成される。パターンフィーチャは、他方の基板上には形成されない。システムは、さらなる検出器アレイを含む。システムは、光学素子と、他方の基板上に検出された欠陥のレビュー時においてさらなる検出器アレイとを交換して、欠陥からのＤＳＣの異なる部分をさらなる検出器アレイによって順次サンプリングできるようにする。プロセッサは、ＤＳＣについての情報を用いて、検出欠陥を分類するように、構成される。例えば、上記したシステムを用いる別の方法として、光学素子の代わりに標準的鏡を用い、適切な複数の検出器または「検出器アレイ」（例えば、アバランシェフォトダイオード、ＰＭＴアレイ、またはフォトダイオードアレイ）をＭＭＡおよび別個の検出器アプローチの代わりに用いる。例えばＰＭＴアレイを用いる場合、集光器からの散乱光線を拡張して、ＰＭＴアレイ全体を網羅できるようにする。ＰＭＴアレイは、従来の実施形態においてＭＭＡが配置される場所と同様の場所（フーリエまたは疑フーリエ共役面）に配置され、各セグメントを同時測定する。この方法の利点として、欠陥位置にとどまるためにらせん走査を停止する必要が無いため、速度が得られる点がある。
【００５９】
別の実施形態は、基板を検査するように構成された別のシステムに関する。このシステムは、基板へ光を方向付けるように構成された照明サブシステムを含む。この照明サブシステムは、上記したように構成され得る。パターンフィーチャは、基板の上面上に形成される。一実施形態において、透明材料は、パターンフィーチャおよび基板上面上に形成される。しかし、透明材料は、パターンフィーチャおよび基板上面上に形成されない場合もある。システムは、基板から散乱した光を集光するように構成された対物レンズも含む。対物レンズは、上記したように構成され得る。加えて、システムは、対物レンズによって集光された光の経路内に配置された光学素子を含む。光学素子は、パターンフィーチャから散乱した光を第１の方向へ方向付け、他の散乱光を第２の方向に方向付けるように、構成される。光学素子は、本明細書中に記載のようにさらに構成され得る。システムは、第２の方向に方向付けられた光のみに応答して出力を生成するように構成された第１の検出器と、第１の方向に方向付けられた光のみに応答して出力を生成するように構成された第２の検出器とをさらに含む。第１および第２の検出器は、本明細書中に記載のようにさらに構成され得る。加えて、システムは、プロセッサを含む。このプロセッサは、パターンフィーチャ中の欠陥を検出することまたはパターンフィーチャの１つ以上の特性を第２の検出器によって生成された出力を用いて決定することを行うように、構成される。欠陥とは、パターン基板についてのパターンが完全な場合に期待される法線散乱信号からの散乱信号の変化を意味する。プロセッサは、本明細書中に記載のようにさらに構成され得る。上記した欠陥のためのＶＰドウェル方法は、「パターン欠陥」およびその詳細（側壁角度、寸法、ピッチ、異常）のレビューまたはより詳細な特徴付けにも同様に用いることができる。
【００６０】
本システムのこの実施形態は、本明細書中に記載のようにさらに構成され得る。例えば、一実施形態において、システムは、別の基板を検査するように構成され、パターンフィーチャは他方の基板上に形成されず、システムは、さらなる検出器アレイを含む。システムは、他の基板上において検出された欠陥のレビュー時において光学素子をさらなる検出器アレイと交換するように構成され、これにより、欠陥からのＤＳＣの異なる部分をさらなる検出器アレイによって順次サンプリングすることができ、プロセッサは、ＤＳＣについての情報を用いて、検出された欠陥を分類することができるように構成される。別の実施形態において、システムは、別の基板を検査するように構成され、パターンフィーチャは他の基板上に形成され、光学素子は、集光された光のうち一部のみを第１の方向に方向付けるように構成され、パターン欠陥からの微分散乱断面積の異なる部分を第２の検出器によって順次サンプリングすることができ、プロセッサは、微分散乱断面積についての情報を用いて、パターン欠陥の１つ以上の特性を決定するように、構成される。さらなる実施形態において、システムは、光学素子をさらなる検出器アレイと交換するように構成され、これにより、パターン欠陥からの微分散乱断面積の異なる部分をさらなる検出器アレイによってサンプリングすることができ、プロセッサは、微分散乱断面積についての情報を用いて、パターン欠陥の１つ以上の特性を決定するように、構成される。システムは、本明細書中にさらに記載のように構成され得る。
【００６１】
さらなる実施形態は、基板を検査するように構成された別のシステムに関する。このシステムは、基板へ光を方向付けるように構成された照明サブシステムを含む。照明サブシステムは、上記したように構成され得る。パターンフィーチャは、基板の上面上に形成されない。システムはまた、基板から散乱した光を集光するように構成された対物レンズを含む。対物レンズは、上記したように構成され得る。加えて、システムは、対物レンズによって集光された光の経路内に配置された光学素子を含む。光学素子は、集光された光を第１の方向または第２の方向に選択的に方向付けるように、構成される。光学素子は、本明細書中に記載のようにさらに構成され得る。システムは、第２の方向に方向付けられた光のみに応答して出力を生成するように構成された検出器をさらに含む。検出器は、本明細書中に記載のようにさらに構成され得る。加えて、システムは、基板上の欠陥を出力を用いて検出するように構成されたプロセッサを含む。プロセッサは、本明細書中に記載のようにさらに構成され得る。基板の検査時において、光学素子は、集光された光全てを第２の方向に方向付けるように、構成される。よって、光学素子は、本明細書中にさらに記載のように構成され得る。
【００６２】
一実施形態において、システムは、第１の方向に方向付けられた光を検出するように構成されたさらなる検出器をさらに含む。このさらなる検出器は、上記したように構成され得る。基板上において検出された欠陥のレビュー時において、光学素子は、集光された光のうち一部を第１の方向に方向付けるように構成され、これにより、欠陥からのＤＳＣの異なる部分をさらなる検出器によって順次サンプリングすることができる。光学素子は、このようにしてさらに上記したように構成され得る。このような実施形態において、プロセッサは、微分散乱断面積についての情報を用いて、検出された欠陥を分類するように構成される。プロセッサは、よって本明細書中にさらに記載のように構成され得る。
【００６３】
別の実施形態において、システムは、さらなる検出器アレイを含む。システムは、他の基板上において検出された欠陥のレビュー時において、光学素子をさらなる検出器アレイと交換するように構成され、これにより、欠陥からのＤＳＣの異なる部分をさらなる検出器アレイによって順次サンプリングすることができる。プロセッサは、ＤＳＣについての情報を用いて、検出された欠陥を分類するように構成される。システムは、よって本明細書中にさらに記載のように構成され得る。さらなる実施形態において、基板上において検出された欠陥のレビュー時において、基板はシステムに対して静止しているため、欠陥からのＤＳＣを複数回順次サンプリングすることができる。換言すれば、システムは、基板上の位置においてドウェルするように構成され、これにより、ＤＳＣの十分な測定が可能になる。システムは、よって本明細書中にさらに記載のように構成され得る。
【００６４】
当業者であれば、本記載を鑑みて、本発明の多様な局面のさらなる変更および代替的実施形態を想起する。例えば、基板検査の多様な実施形態が可能である。よって、本記載は、ひとえに例示的なものとして解釈されるべきものであり、本発明の一般的実施方法を当業者に教示するためのものである。本明細書中において図示および記載した本発明の形態は、好適な実施形態としてとられるべきであることが理解されるべきである。当業者であれば、本発明の本記載の恩恵を鑑みて、本明細書中において図示および記載したものに代替する要素および材料が存在し得、部分およびプロセスが逆転され得、本発明の特定の特徴が独立的に用いられ得る。以下の特許請求の範囲に記載のような本発明の意図および範囲から逸脱することなく、本明細書中に記載の要素における変更が可能である。
【図１】
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【図２ａ】
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【図３】
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【図３ａ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図１０】
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【図２】
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【図９ｂ】
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【国際調査報告】
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