(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用している間に試料を検査するよう構成されたシステムであって、
使用中に光ビームを生成するように構成された光源と、
使用中に様々な角度で、前記生成された光ビームを方向付けすることができるように構成された光走査デバイスと、
使用中に前記方向付けされた光ビームを、第１の光ビームおよび第２の光ビームに分割するように構成されたビームスプリッタとを備え、使用中に前記第１の光ビームを、斜めの入射角度で前記試料の表面に向け、かつ使用中に前記第２の光ビームを、実質的に垂直な角度で前記試料の表面に向けるように構成された照明システムと、
使用中に前記試料の表面から戻った前記第１の光ビームの少なくとも一部を収集し、かつ使用中に前記試料の表面から戻った前記第２の光ビームの少なくとも一部を収集するように構成された収集システムと、
前記試料上の欠陥の存在が、前記第１および第２の光ビームの収集された部分から検出されるように、前記第１および第２の光ビームの収集された部分を処理するように構成された検出システムと
を備え、さらに
前記第２の光ビームの強度が、前記第１の光ビームの強度より実質的に小さいことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記照明システムが、さらに、前記第１および第２の光ビームを、実質的に同時に前記試料の前記表面へ向けるように構成されている請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記照明システムが、さらに、前記第１および第２の光ビームを、連続的に前記試料の前記表面へ向けるように構成されている請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記光走査デバイスが、音響光学偏向を備える請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記照明システムが、さらに、前記第２の光ビームの経路に配置された一対のアナモフィック・プリズムを備え、前記一対のアナモフィック・プリズムは、前記試料の表面に入射する前記第２の光ビームの形状が、前記試料の表面に入射する前記第１の光ビームの形状と実質的に同一であるように、使用中にある方向において前記第２の光ビームの径を低減するように構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記照明システムが、さらに、前記第２の光ビームの経路に配置された非テレセントリック幾何学的配置の集束レンズを備え、前記集束レンズは、使用中に前記第２の光ビームのテレセントリック性を増加するように構成された請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記照明システムが、マッハ−ツェンダー・タイプ構成に配置される請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記第１の光ビームの偏光が、前記第２の光ビームの偏光に対して実質的に直交する請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記試料の前記表面上に入射する前記第１の光ビームの実質的な全体領域が、前記試料の前記表面上に入射する前記第２の光ビームの実質的な全体領域と重なる請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記斜めの入射角度が、約６０度から約８０度の入射角度を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記収集システムが、使用中に前記試料の前記表面から散乱された前記第１の光ビームにおける望ましくない回折次数を低減し、かつ使用中に前記試料の前記表面から散乱された前記第２の光ビームにおける望ましくない回折次数を低減するように構成された空間フィルタを備える請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記収集システムが、少なくとも２つのコレクタを備え、前記少なくとも２つのコレクタは、単一の暗視野コレクタ、二重の暗視野コレクタ、垂直に近い暗視野コレクタ、明視野コレクタ、またはそれらの任意の組合せを備える請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第１および第２の光ビームの前記収集された部分から検出されることができる欠陥が、前記表面上の欠陥、前記表面下の欠陥、様々な方向を有する欠陥、またはそれらの任意の組合せを備える請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
光ビームを生成することと、
様々な角度で前記生成された光ビームを方向付けることと、
前記方向付けされた光ビームを、第１の光ビームおよび第２の光ビームに分割することとを含み、斜めの入射角度で前記第１の光ビームを、および実質的に垂直な角度で前記第２の光ビームを試料の表面に照明することと、
前記試料の前記表面から戻る前記第１および第２の光ビームの少なくとも一部を収集することと、
前記試料上の欠陥の存在が、前記第１および第２の光ビームの前記収集された部分から検出されることができるように、前記第１および第２の光ビームの前記収集された部分を処理することと
を含む試料を検査する方法であって、
前記第２の光ビームの強度が、前記第１の光ビームの強度より実質的に小さいことを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記試料の前記表面を照明することが、実質的に同時に前記第１の光ビームおよび前記第２の光ビームで、前記試料の前記表面を照明することを含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記試料の前記表面を照明することが、連続的に前記第１の光ビームおよび前記第２の光ビームで、前記試料の前記表面を照明することを含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記試料の前記表面を照明することが、前記試料の前記表面上に入射する前記第２の光ビームの形状が、前記試料の前記表面上に入射する前記第１の光ビームの形状と実質的に同一であるように、ある方向における前記第２の光ビームの径を低減することを含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記試料の前記表面を照明することが、前記第２の光ビームの経路に配置された、非テレセントリック幾何学的配置の集束レンズを有する前記第２の光ビームのテレセントリック性を増加することを含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記試料の前記表面を照明することが、マッハ−ツェンダー・タイプ構成に配置された照明システムで、前記試料の前記表面を照明することを含む請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の光ビームの偏光が、前記第２の光ビームの偏光と実質的に直交する請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
前記試料の前記表面上に入射する前記第１の光ビームの実質的な全体領域が、前記試料の前記表面上に入射する前記第２の光ビームの実質的な全体領域と重なる請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
前記斜めの入射角度が、約５度から約８０度の入射角度を含む請求項１４に記載の方法。
【請求項２３】
さらに、前記試料の前記表面から散乱された前記第１の光ビーム、および前記試料の前記表面から散乱された前記第２の光ビームにおける望ましくない回折次数を低減することを含む請求項１４に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１の光ビームの少なくとも前記一部を収集することが、少なくとも一つのコレクタで前記第１の光ビームで収集することを含み、前記少なくとも一つのコレクタが、単一の暗視野コレクタ、二重の暗視野コレクタ、垂直に近い暗視野コレクタ、またはそれらの任意の組合せを備える請求項１４に記載の方法。
【請求項２５】
前記第２の光ビームの少なくとも前記一部を収集することが、少なくとも一つのコレクタで前記第２の光ビームで収集することを含み、少なくとも前記一つのコレクタが、単一の暗視野コレクタ、垂直に近い暗視野コレクタ、明視野コレクタ、またはそれらの任意の組合せを備える請求項１４に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１および第２の光ビームの前記収集された部分から検出されることができる欠陥が、前記表面上の欠陥、前記表面下の欠陥、様々な方向を有する欠陥、またはそれらの任意の組合せを備える請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
優先権主張
本願は、２００１年７月１０日に出願された、名称「Systems and Methods for Simultaneous or Sequential Multi-Perspective Specimen Defect Inspection（同時のまたは連続的な多重の斜視的な試料欠陥検査のためのシステムおよび方法）」の米国仮出願第６０／３０４４８０号の優先権を主張する。
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に試料を検査するためのシステムおよび方法に関する。ある実施形態は、同時にまたは連続して多数の角度で照明して試料を検査することを含む、システムおよび方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
ロジックおよびメモリ・デバイスなどの半導体デバイスの製造は、一般に、半導体デバイスの様々な形状および多様なレベルを作るために、多くの半導体製造プロセスを用いる半導体ウェハなどの試料の処理を含むことがある。例えば、リソグラフィーは、一般にパターンを半導体ウェハ上に設けられたレジストに移すことを含む半導体製造プロセスである。追加の半導体製造プロセスの例は、限定されず、化学的機械的な研磨、エッチング、堆積、イオン打ち込みを含むであろう。多数の半導体デバイスが半導体ウェハ上に配列されて製造され、その後、個々の半導体デバイスに分割される。
【０００４】
各半導体デバイス製造プロセスの間に、微粒子汚染およびパターン欠陥などの欠陥が、半導体デバイスに導入されることがある。そのような欠陥は、数百の半導体デバイスを含む半導体ウェハ上の単一の半導体デバイスに隔離される可能性がある。例えば、隔離された欠陥は、製造環境における微粒子汚染の予想されない増加、または半導体デバイスの製造に用いられることがあるプロセス化学薬品における汚染の予想されない増加などの、ランダムな事象によって引き起こされる可能性がある。代わりに、欠陥は、半導体ウェハ全体にわたって形成される各半導体デバイスにおいて繰り返される可能がある。例として、繰り返される欠陥は、レチクル上の汚染または欠陥によって系統的に引き起こされる。レチクルまたはマスクは、半導体ウェハ上に配置され、パターン状に構成され、半導体ウェハ上のレジストに移される、実質的に透明な領域および実質的に不透明な領域を有する。したがって、レチクル上の汚染または欠陥は、同様に、レジストに対して移されるパターンにおいて再現される。その後の処理において半導体ウェハ全体にわたって形成される各半導体デバイスの特性に望ましくない悪影響を及ぼすことになる。
【０００５】
半導体ウェハ上の欠陥は、一般に、リソグラフィー・プロセスの間に生成された多くの欠陥を肉眼で見ることができるので、特にリソグラフィー・プロセスにおいて、目視検査によって人手で監視される。そのような欠陥は、このステップの間の誤った処理によって引き起こされることがあるマクロ欠陥を含む。人間の目に見えることができる欠陥は、一般に、１００μｍより大きいまたはほぼ１００μｍに等しい横寸法を有する。しかしながら、ほぼ１０μｍと同程度に小さい横寸法を有する欠陥は、同様に、半導体ウェハのパターン形成されていない領域で見ることができる可能性がある。視覚的な検査方法の例は、Ｓｃｏｔｔへの米国特許第５０９６２９１号に示され、本明細書に完全に示されるように参照によって組み込まれる。本明細書に完全に示されるように参照によって組み込まれる、Ａｄｄｉｅｇｏへの米国特許第５９１７５８８号およびＲｏｓｅｎｇａｕｓらへの米国特許第６０２０９５７号に示されるシステムなどの、自動的な欠陥検査システムの市販利用可能性の前に、人手の検査が最も普通であり、まだ、リソグラフィー技術者によって用いられる最も優勢な検査方法である。
【０００６】
自動化された検査システムが、ウェハ表面を検査するために必要な時間を低減するために開発された。そのような検査システムは、一般に、照明システムおよび収集検出システムなどの２つの主要な構成部品を含む。照明システムは、光のビームを生成するレーザなどの光源、および光のビームを集束および走査するための装置を含む。表面上に存在する欠陥は、入射光を散乱する。検出システムは、散乱された光を検出し、検出された光を電気信号に変換することができる。電気信号は、測定され、カウントされ、オシロスコープまたは他のモニタ上に表示される。そのような検査システムの例は、Ｓｔｅｉｇｍｅｉｅｒらへの米国特許第４３９１５２４号、Ｈｅｅｂｎｅｒらへの米国特許第４４４１１２４号、Ｋｏｉｚｕｍｉらへの米国特許第４６１４４２７号、Ｈａｙａｎｏらへの米国特許第４８８９９９８号、Ａｌｌｅｍａｎｄらへの米国特許第５３１７３８０号、Ｎｉｋｏｏｎａｈａｄらへの米国特許第５８８３７１０号、およびＮｉｋｏｏｎａｈａｄらへの米国特許第６２１５５５１号に示され、本明細書に完全に示されるように参照によって組み込まれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ウェハなどの試料検査は、例えば検出される必要がある欠陥の多様性、および検出を実行できるバックグラウンド回路の様々な回路のために複雑であることがある。一般に、例えば光散乱システムにおいて、所定の照明／収集戦略は、微粒子などの欠陥の一つの部類に関しては実質的に最適化されるが、スクラッチなどの他の欠陥タイプに関してはあまり有効ではない。このように、光散乱システムは、同時にまたは連続して動作され、異なる欠陥タイプに関して良好な感度を有する、複数の照明／収集システムを含む。その結果、二重の入射照明システムが、単一の入射システムより広い範囲の欠陥を検出できる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
二重の入射照明システムは、例えば、垂直入射照明チャネルおよび斜め照明チャネルを含む。そのようなシステムは、均一なスクラッチ感度、ならびに多様な明視野、優れたパターン欠陥検査、バックグラウンド・パターン抑制、および外部からの微粒子検出能力の可能性を提供する。試料を検査することは、例えば、検査の特定の適用に応じて、複数の照明／収集システムのただ一つを含む。さらに、照明は、試料の表面を横切って場所から場所へ変わる。そのような照明のために、垂直入射ビームのスポット・サイズは、斜め入射ビームのスポット・サイズにほぼ等しくできる。さらに、垂直入射ビームおよび斜め入射ビームの走査は、そのような照明に関して同期される。しかしながら、照明／収集システムは同時に動作するため、試料を検査するための追加の照明／収集システムを使用することにより、そのような検査システムのスループットは低減されない。さらに、そのような光走査システムは、欠陥の迅速な分類に関する能力を提供する。
【０００９】
本発明の実施態様は、ウェハなどの試料を検査するように構成されたシステムに関する。そのシステムは、照明システムを含む。照明システムは、斜めの入射角度で、試料表面に第１の光ビームを向けるように構成される。斜めの入射角度は、ほぼ５度からほぼ８０度の入射角度を含む。例えば、斜めの入射角度は、ほぼ７０度である。照明システムは、同様に、実質的に垂直な角度で、試料表面に第２の光ビームを向けるように構成される。第１の光ビームの偏光は、第２の光ビームの偏光に対して実質的に直交する。さらに、第２の光ビームの強度は、第１の光ビームの強度より実質的に小さくする。さらに、試料の表面上に入射される第１の光ビームの実質的な全体領域は、試料の表面上に入射される第２の光ビームの実質的な全体領域に重なる。
【００１０】
照明システムは、光ビームを生成するように構成された光源を含む。照明システムは、生成された光ビームを様々な角度に向けるように構成された光走査デバイスを含む。光走査デバイスは、例えば、音響光ディフレクタである。さらに、照明システムは、向けられた光ビームを、第１の光ビームおよび第２の光ビームに分割するように構成されたビーム・スプリッタを含む。照明システムは、さらに、試料の表面に、実質的に同時に第１および第２の光ビームを向けるように構成される。代わりに、照明システムは、試料の表面に、連続的に第１および第２の光ビームを向けるように構成されてもよい。
【００１１】
ある実施態様において、照明システムは、同様に一対のアナモフィック・プリズムを含む。一対のアナモフィック・プリズムは、ある方向における第２の光ビームの径を低減するように構成される。この様に、試料表面に入射される第２の光ビームの形状は、試料表面に入射される第１の光ビームの形状と実質的に同じである。さらに、照明システムは、第２の光ビームの光路に配置された非テレセントリック幾何学的配置の集束レンズを含む。集束レンズは、第２の光ビームのテレセントリック性を増加するように構成される。照明システムは、マッハ−ツェンダー・タイプ構成に配置される。
【００１２】
ある実施態様において、システムは、試料表面から戻る第１の光ビームの少なくとも一部を収集するように構成される収集システムを含む。さらに、収集システムは、試料表面から戻る第２の光ビームの少なくとも一部を収集するように構成される。収集システムは、試料表面から散乱された第１の光ビームにおける、望ましくない回折次数を低減するように構成された空間フィルタを含む。空間フィルタは、同様に、試料表面から散乱された第２の光ビームにおける、望ましくない回折次数を低減するように構成される。収集システムは、少なくとも２つのコレクタを含む。少なくとも２つのコレクタは、単一の暗視野コレクタ、二重の暗視野コレクタ、垂直に近い暗視野コレクタ、明視野コレクタ、またはこれらの任意の組合せを含む。
【００１３】
ある実施態様において、システムは、同様に、第１および第２の光ビームの収集された部分を処理するように構成された検出システムを含む。このように、試料上の欠陥の存在は、第１および第２の光ビームの収集された部分から検出される。第１および第２の光ビームの収集された部分から検出される欠陥は、限定されず、試料表面上の欠陥、試料表面下の欠陥、様々な方向を有する欠陥、またはそれらの任意の組合せを含む。
【００１４】
他の実施態様は、ウェハなどの試料を検査する方法に関する。その方法は、斜めの入射角度の第１の光ビームで、および実質的に垂直角度の第２の光ビームで試料表面を照明することを含む。入射の斜めの角度は、ほぼ５度からほぼ８０度の入射角度を含む。例えば、斜めの入射角度はほぼ７０度である。第１の光ビームの偏光は、第２の光ビームの偏光に対して実質的に直交する。さらに、第２の光ビームの強度は、第１の光ビームの強度より実質的に小さくする。さらに、試料の表面上に入射される第１の光ビームの実質的な全体領域は、試料の表面上に入射される第２の光ビームの実質的な全体領域に重なる。
【００１５】
実施態様において、試料の表面を照明することは、光ビームを生成すること、および生成された光ビームを様々な角度に向けることをも含む。さらに、試料の表面を照明することは、向けられた光ビームを、第１の光ビームおよび第２の光ビームに分割することを含む。試料の表面を照明することは、実質的に同時に第１の光ビームおよび第２の光ビームで、試料の表面を照明することを含む。代わりに、試料の表面を照明することは、連続的に第１の光ビームおよび第２の光ビームで、試料の表面を照明することを含む。
【００１６】
ある実施態様において、試料の表面を照明することは、試料の表面に入射する第２の光ビームの形状が、試料の表面に入射する第１の光ビームの形状と実質的に同一であるように、ある方向における第２の光ビームの径を低減することを含む。試料の表面を照明することは、第２の光ビームの光路に配置された非テレセントリック幾何学的配置の集束レンズで、第２の光ビームのテレセントリック性を増加することを含む。試料の表面を照明することは、マッハ−ツェンダー・タイプ構成に配置された照明システムで試料の表面を照明することを含む。
【００１７】
ある実施態様において、方法は、試料表面から戻る第１および第２の光ビームの少なくとも一部を収集することを含む。第１の光ビームの少なくとも一部を収集することは、少なくとも一つのコレクタで第１の光ビームを収集することを含む。少なくとも一つのコレクタは、単一の暗視野コレクタ、二重の暗視野コレクタ、垂直に近い暗視野コレクタ、またはこれらの任意の組合せを含む。第２の光ビームの少なくとも一部を収集することは、少なくとも一つのコレクタで第２の光ビームを収集することを含む。少なくとも一つのコレクタは、単一の暗視野コレクタ、垂直に近い暗視野コレクタ、明視野コレクタ、またはこれらの任意の組合せを含む。方法は、また、試料表面から散乱された第１の光ビームにおける望ましくない回折次数を低減すること、および試料表面から散乱された第２の光ビームにおける望ましくない回折次数を低減することを含む。
【００１８】
ある実施態様において、方法は、第１および第２の光ビームの収集された部分を処理することを含むことができ、試料上の欠陥の存在が、第１および第２の光ビームの収集された部分から検出される。第１および第２の光ビームの収集された部分から検出される試料上の欠陥は、例えば、試料表面上の欠陥、試料表面下の欠陥、様々な方向を有する欠陥、またはそれらの任意の組合せを含む。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明のさらなる利点は、添付の図面を参照する、好ましい実施形態の以下の詳細な説明より当業者には明らかになろう。
【００２０】
本発明は、様々な修正および代替形態が可能であるが、その特定の実施形態を図面において例として示し、本明細書において詳細に記載される。図面は同じ縮尺でない可能性がある。しかしながら、図面およびそれらの詳細な記載は、開示された特定の形態に本発明を制限するものではないが、反対に、本発明は、特許請求の範囲によって規定される本発明の精神および範囲内にある、全ての修正、等価物、および代替を含むものであることを理解されたい。
【００２１】
検査システムの幾何学的配置は、一般に以下の主な３つの分類に分けられる。すなわち、明視野、単一の暗視野、および二重の暗視野である。「明視野」は、一般に、対象からの鏡面的に反射した光を収集するように構成された収集の幾何学的配置を意味する。明視野収集の幾何学的配置は、任意の入射角度を有するが、一般には、対象平面に対して垂直な入射角度を有する。
【００２２】
「暗視野」は、一般に、対象から散乱された光だけを収集するように構成された収集の幾何学的配置を意味する。しかしながら、その用語は、対象の表面電磁（Ｅ−Ｍ）界に関連する追加の意味を有することもできる。入射電磁界が、表面からの高い反射係数を有するとき、入射および反射された波の近接キャンセレーションは、表面での低減された電磁界を生成することができ、これは、一般に「ダーク・フリンジ」として言及される。同様に、散乱された波およびその反射は、遠方フィールドにおいて強め合ってまたは弱め合って干渉する。
【００２３】
「二重の暗視野」は、一般に、急峻な斜めの角度の照明、および入射平面外の収集角度を用いる検査の幾何学的配置配置を言及する。例えば、そのような構成は、表面散乱を抑制するために、近グレージング照明角度および近グレージング収集角度を含む。入射と反射波の干渉が原因で発生する可能性がある、表面近くのダーク・フリンジ（ヴァイナー・フリンジとしても知られている）のためにこの抑制が起こる。このように、その用語は、近グレージング入射照明および散乱光の近グレージング収集のために構成されるシステムを指定するために用いられる。
【００２４】
垂直または斜めの入射を有する、明視野、暗視野、または二重の暗視野幾何学的配置の状態の撮像装置またはスキャナを含む光システムは、一般に全ての欠陥を検出できない。上述の全ての技術が組み合わせられても、いくつかの欠陥は、検出できない可能性がある。さらに、異なる検査システムは、同じタイプの欠陥を検出しない可能性がある。例えば、図１に戻ると、様々な検査システムによって検出される欠陥を記述するベーン図の実施形態を示す。全てのタイプの欠陥は領域１０で示される。領域１２、１４、および１６は、３つの異なるタイプの現在利用可能な検査システムによって検出される、全ての欠陥のタイプの部分を示す。このように、クラスＡにおける欠陥は、領域１２、１４、および１６内に含まれるタイプの欠陥を含む。そのように、クラスＡ欠陥は、全ての３つの異なる現在利用可能な検査システムによって検出される。さらに、クラスＢにおける欠陥は、領域１４および１６内に含まれるが、領域１２内にはない欠陥を含む。したがって、クラスＢ欠陥は、３つの異なる現在利用可能な検出システムのうち２つでだけ検出される。さらに、クラスＣにおける欠陥は、領域１２および１４内にはないが、領域１６内の欠陥である。このように、クラスＣ欠陥は、３つの異なる現在利用可能な検出システムのうち一つでだけ検出される。したがって、検出システムの幾何学的配置は、例えば試料で検出されかつ／または低減する必要のある欠陥のタイプに応じて選択される。したがって、一般に、領域１０内の欠陥の最も大きな部分を検出する検査システムの幾何学的配置は、領域１０内のより少ない欠陥を検出する検査システムの幾何学的配置より、多く選択されかつ実施される。
【００２５】
斜め入射および垂直入射は、欠陥検査に関する強度の相対的な領域を有する。欠陥検査は、その前端に、光の散乱および収集プロセスを含む。したがって、欠陥検査は、これら２つのプロセス間の相互作用であり、様々な検査の幾何学的配置配置の相対的な利点の結果になることがある。集積回路（ＩＣ）がその上に形成されるウェハなどの試料からの散乱は、物理法則を用いて評価される。例えば、光学部品の幾何学的配置は、試料上の構造または欠陥が照明されるかどうか、または散乱光コレクタが、試料上の欠陥の存在に感度があるかどうかで決定される。照明または収集のどちらかにおける欠陥の影形成は、欠陥に対する検査システムの感度を低下させる可能性がある。しかしながら、近接場作用は、そのような影形成を低減させる。したがって、入射光に加えて、屈折光と反射光との組合せを、光学部品の適切な幾何的な配置を評価するために考慮する必要がある。
【００２６】
試料上の構造の周期性は、同様に光散乱および収集に影響を与える可能性がある。例えば、ウェハ上に形成されたＩＣは、光が試料から回折される角度に影響を与えることがある。回折光の回折角度は、フーリエ変換技術に基づき評価される。対称性は、回折光からのある回折ピークを排除する。さらに、入力電界方向に応じたＩＣ構造のフィールド境界条件は、入力偏光作用を評価するために用いられる。さらに、入射フィールドによって誘起されるダイポールは、散乱フィールドが弱い可能性がある場所を推定するために用いられる。
【００２７】
試料からの散乱光を評価する上述の技術を用いて、異なるタイプの照明の長所を評価することができる。例えば二重の入射を用いることは、試料の平均表面の上の微粒子および／または欠陥の検出、粗い表面の検査、コントラスト強調のための入射光の偏光の使用、試料の平均表面の下の欠陥、スクラッチ、および／または異なる方向を有する欠陥の検出、トレンチおよびビアの検査、および明視野収集を提供する。
【００２８】
斜め入射は、少なくとも２つの別々の作用に関する微粒子検出に有利である。図２は、試料の表面１８、および斜め入射ビーム２２によって照明された表面上の微粒子２０の概略図を示す。図２に示されるように、斜め入射ビーム２２は、表面１８の領域またはスポット２４を照明し、検出システム（図示せず）は、表面１８上の微粒子２０またはスポット２４によって散乱された光を検出する。さらに、図２に示されるように、試料の表面１８および表面上の微粒子２０は、垂直入射ビーム２６によって照明される。図２に示されるように、垂直入射ビーム２６は、表面１８の領域またはスポット２８を照明し、検出システム（図示せず）は、表面１８上の微粒子２０によって散乱された光を検出する。
【００２９】
スポットからの検出器によって受けられたフォトン・フラックスに対する、微粒子からの検出器によって受けられたフォトン・フラックスの割合は、微粒子検出に対するシステムの感度を示す。したがって、図２に示されるように、照明されたスポットからのフォトン・フラックスに対する、微粒子２０からのフォトン・フラックスの割合は、斜め照明に関してより大きくなる可能性がある。このように、所定のスループットに関して、検出微粒子に関する斜め入射ビームの感度は、垂直入射ビームの感度より高い可能性がある。照明の角度に関係なく、試料１８上の微粒子２０によって認められる入射フィールドは、照明ビームの最も小さい断面のためである可能性がある。したがって、所定のスループットに関して、微粒子２０は、垂直入射照明ビーム２４からよりも、斜め照明ビーム２２からより多いフォトン・フラックスを受ける。さらに、スループットは、照明ビームのフォトン・フラックスに逆比例する。したがって、微粒子は、斜め照明ビームからより大きいフォトン・フラックスを受けるため、斜め照明ビームは、試料上のより広い表面領域を多く覆うことができ、それによって、より高いスループットを結果として生じる。
【００３０】
さらに、斜め入射は、試料の表面近くの入射および反射フィールドの相互作用から生じるベクトル作用のため、微粒子に対して感度を有する。Ｓ偏光された波に関して、この相互作用は、表面でほぼゼロの強度を有するヴァイナー・フリンジを引き起こすことがある。ヴァイナー・フリンジの作用は、Ｐ偏光された光を用いることによって避ける可能性があり、Ｐ偏光された光は、結果として小さい微粒子に関する強められた感度を生じる。「Ｓ偏光された」の用語は、反射ビームの入射表面に対して垂直である電界を有する、偏光された放射の成分を記述するために使用される。「Ｐ偏光された」の用語は、反射ビームの入射表面内の電界を有する、偏光された放射の成分を記述するために使用される。
【００３１】
斜め入射は、斜め入射照明の固有の大きな角度のために、試料の平均表面上の欠陥を検出することに有利である。例えば、斜め照明フィールドと、サブ表面、または表面分割、欠陥の相互作用の体積は、斜め照明フィールドと表面上の欠陥の相互作用の体積より実質的に小さい可能性がある。
【００３２】
上述したように、斜め入射は、粗いフィルムの検査に関して有利である可能性がある。例えば、粗いフィルムの表面からの散乱は、より急な照明および収集角度によって低減される可能性がある角度依存性を示す。さらに、特定の偏光子／検光子の組合せが、表面散乱の抑制を結果として生じる、十分に限定された位置が存在する。例えば、入射表面に対して９０度で、Ｓに対するＳの偏光子／検光子の組合せは、表面散乱を抑制する。
【００３３】
垂直入射に関するＳおよびＰ偏光間に存在する可能性がある低下は、斜め入射に対して実質的に排除されるため、斜め入射を用いることは、コントラスト強調に関して入射光の偏光の使用に有利である。したがって、Ｓ−Ｓ、Ｐ−Ｐ、および混合された偏光の可能性は、試料上の特定の場所の強化された検査に関して斜め入射とともに使用する。
【００３４】
二重の入射照明／収集のために構成される検査システムは、単に２つの入射角度が存在するため、追加の可能性を提供する。特に、フィルムの厚みおよび組成のより広い範囲は、二重の入射を用いることによって検査される。特定の単一の入射角度に関するＡＲ条件を有する試料の検査に関して非常に重要である。
【００３５】
図３は、試料３０の二重のビーム照明に対して構成されたシステムの部分概略図である。そのシステムは照明システムを含む。照明システムは、例えば、光源３２を含む。光源３２は、光ビームを生成するように構成される。例えば、光源３２は、単色の光ビームを生成するように構成される。適切な単色光の光源は、例えば、直線偏光されたヘリウム・ネオン・レーザ、または固体レーザ・ダイオードなどの知られている偏光した光を放出するように構成されたレーザを含む。そのようなレーザは、一般に、それぞれ６３３ｎｍおよび６７０ｎｍなどの単一波長の光を放出できる。さらに、適切な単色光源は、それぞれ４８８ｎｍおよび６４７ｎｍなどの波長を有する光を放出するように構成されたアルゴン・レーザまたはクリプトン・レーザを含む。他の適切な光源は、５３２ｎｍで動作する周波数二重化されたＮｄ−ＹＡＧレーザなどの高調波生成レーザ源を限定されずに含む。さらに、光源３２は、広帯域光のビームを生成するように構成される。例えば、光源３２は、紫外光、可視光、および／または赤外光を含む、広帯域光のビームを生成するように構成される。適切な広帯域光源は、それぞれ４５０ｎｍから５３０ｎｍ、および４５０ｎｍから６４７ｎｍの波長範囲の光を生成するように構成されたアルゴン・レーザまたは混合ガス・レーザを含む。さらに、システムは多数の光源を含む。例えば、システムは２つのレーザを含む。２つのレーザは、実質的に異なる波長を有する光ビームを生成するように構成される。
【００３６】
照明システムは、またビーム・エキスパンダ３４を含む。ビーム・エキスパンダ３４は、例えば、凸２次球面ミラー（図示せず）、および凹放物面１次ミラー（図示せず）を含む。ビーム・エキスパンダは、入ってくるレーザ・ビームが拡張されるように、入ってくるレーザ・ビームを凸２次球面ミラーへ向けるように構成される。ビーム・エキスパンダは、拡張されたビームがコリメートされるように、拡張されたビームを凹放物面１次ミラーに向けるように構成される。
【００３７】
照明システムは、また、音響光学偏向（ＡＯＤ）３６などの光走査デバイスを含む。ＡＯＤ３６は、生成された光ビームを様々な角度に向けるように構成される。ＡＯＤ３６による生成された光ビームの偏向は、チャープ信号を生成するように構成されたチャープ生成器（図示せず）によって制御される。チャープ信号は、増幅器（図示せず）によって増幅されることができ、ＡＯＤ３６に結合されたトランスジューサ３８に印加される。このように、音波が、当業者に知られている方法で、生成された光ビームを偏向させるために生成される。例えば、トランスジューサ３８によって生成された音波は、周期的な様式でＡＯＤ３６の音響光学結晶の光屈折率を変調することができ、それによって、生成された光ビームを偏向させる。チャープ生成器は、適切な信号を生成することができ、レンズ４０によって集束された後、生成された光ビームの偏向が、集束されたビームを、ライン４２などの走査ラインに沿って走査させる。
【００３８】
照明システムは、また、フォールディング・ミラー４４を含む。フォールディング・ミラー４４は、ＡＯＤ３６によって向けられた光ビームをレンズ４６に向けるように構成される。レンズ４６は、例えば、コリメート・レンズ、またはリレー・レンズを含む。レンズ４６は光ビームをビームスプリッタ４８へ向けるように配置される。ビームスプリッタ４８は、向けられた光ビームを第１の光ビーム５０と第２の光ビーム５２に分割する。ビームスプリッタ４８は駆動される。例えば、ビームスプリッタは、圧電アクチュエータなどの小型化された機械システムによって駆動される。代わりに、ビームスプリッタは、ビームスプリッタの両側に配置される電極によって静電的に駆動されてもよい。
【００３９】
ビームスプリッタ４８は、ダイクロイック・ビーム・スプリッタである。このように、第１の光ビーム５０および第２の光ビーム５２は、実質的に異なる波長を有する。さらに、ビームスプリッタ４８は偏光ビーム・スプリッタである。このように、第１の光ビーム５０および第２の光ビーム５２は、実質的に異なる偏光を有する。例えば、第１の光ビーム５０の偏光は、第２の光ビーム５２の偏光に対して実質的に直交する。代わりに、１／２波長板（図示せず）が、第１の光ビーム５０または第２の光ビーム５２の経路において、ビームスプリッタ４８と試料３０の表面との間に配置される。１／２波長板は、第１の光ビームまたは第２の光ビームの偏光を変えるように構成される。例えば、１／２波長板は、第１の光ビームの偏光が、第２の光ビームの偏光に対して実質的に直交するように、第１の光ビームの偏光を変えるように構成されることができ、逆も同様である。
【００４０】
さらに、ビームスプリッタ４８は、ビームスプリッタによって透過された光ビームの一部が、ビームスプリッタによって反射された光ビームの一部よりも多くなるように構成される。このように、第２の光ビームの強度またはパワーは、第１の光ビームの強度より実質的に小さくなる。代わりに、追加の光学部品が第２の光ビーム５２の経路に配置される。追加の光学部品は、第１の光ビームに対する第２の光ビームの強度を低減するように構成される。
【００４１】
照明システムは、また、フォールディング・ミラー５４を含む。フォールディング・ミラー５４は、第２の光ビーム５２の経路に配置され、第２の光ビームをビームスプリッタ４８から倍率変換装置５６へ向けるように構成される。倍率変換装置５６は、第２の光ビーム５２の倍率を約１×、約０．８×、または約０．７×に変えるように構成されている。適切な倍率変換装置は、例えば、試料３０上の第２の光ビーム５２の選択されたスポット・サイズに応じて変化させる。ガウシアン・フィルタ（図示せず）は倍率変換装置５６に結合される。ガウシアン・フィルタは、例えば、より短い長さに沿ったガウシアン減衰を有する、一次元強度フィルタを含む。代わりに、ガウシアン・フィルタは、本明細書に記載されるように、対物レンズ６０の開口に配置される。照明システムは、また、倍率変換装置５６を出る第２の光ビーム５２の断面積を変えるように構成される空間フィルタ５８を含む。例えば空間フィルタ５８は、第２の光ビーム５２の少なくとも一部が通過する中央開口部またはアパーチャを有する、実質的に不透明な材料で作る。さらに、照明システムは、対物レンズ６０を含む。対物レンズ６０は、約７６ｍｍの有効焦点距離（ＥＦＬ）を有する。照明システムはまた、対物レンズ６０によって集束された第２の光ビームを、実質的に垂直な角度で試料３０の表面に向けるように構成されたフォールディング・ミラー６２を含む。
【００４２】
また、ビームスプリッタ４８は、第１の光ビーム５０を、倍率変換装置６４に向けるように構成されている。倍率変換装置６４は、第１の光ビーム５０の倍率を約１×、約１．４×、または約２×に変えるように構成されている。上述したように、適切な倍率変換装置は、例えば、試料３０上の第１の光ビーム５０の選択されたスポット・サイズに応じて変化させる。照明システムは、また、倍率変換装置６４を出る第１の光ビーム５０の断面積を変えるように構成される空間フィルタ６６を含む。空間フィルタ６６は、本明細書に記載されるように構成されている。さらに、照明システムは対物レンズ６８を含む。対物レンズ６８は、第２の光ビーム５２の経路に配置される対物レンズ６０と同一である。照明システムは、対物レンズ６８によって集束された第１の光ビームが、斜めの入射角度で試料の表面に向けられるように構成される。斜めの入射角度は、試料３０の上表面に対して実質的に垂直な軸７０から測定される。図３に示されるように、斜めの入射角度７２は、軸７０から測定されたとき、約５度から約８０℃の入射角度を含む。例えば、斜めの入射角度７２は、軸７０から測定されたとき、ほぼ７０度である。
【００４３】
図４は、追加の光学部品を含む図３に示されたシステムの他の実施形態を示す。例えば、図４に示されるように、照明システムは、一対のアナモフィック・プリズム８４の対を含む。一対のアナモフィック・プリズム８４は、第２の光ビーム５２の経路に配置される。一対のアナモフィック・プリズムは、ある方向における第２の光ビームの径を低減するように構成され、試料３０の表面上に入射する第２の光ビームの形状が、試料３０の表面上に入射する第１の光ビームの形状と実質的に同一とされる。例えば、垂直入射ビームは、通常円形スポットを有することができ、一方、傾斜係数は、斜め入射ビームに関する楕円形スポットを作り出す。したがって、斜めの光ビームにおいて存在する傾斜係数を、アナモフィック・プリズムを用いる垂直光ビームにおいてシミュレートすることができ、一般にアナモフィック望遠鏡としても言及される。このように、垂直な光ビームのビーム径は、最終的な対物レンズの前にある方向において低減され、それによって、この長さに沿って焦点分布を拡大する。そのように、試料の表面上に入射する第１の光ビームの全体領域は、試料の表面上に入射する第２の光ビームの全体領域に実質的に重なる。
【００４４】
図４に示されるように、照明システムはまた、集束レンズ８６を含む。集束レンズ８６は、非テレセントリック幾何学的配置で第２の光ビーム５２の経路に配置される。このように、集束レンズは、第２の光ビームのテレセントリック性を増加するように構成される。例えば、垂直入射経路における試料３０とビーム・スプリッタ４８との間の幾何的距離は、斜め入射経路における幾何的距離とは異なる。斜め入射経路において、テレセントリック走査に関して、走査ピボットの位置は、集束レンズの集束面の後方である。したがって、テレセントリック性が垂直入射経路において満足される。しかしながら、比較的小さくない集束スポット・サイズに関して、非テレセントリック幾何学的配置の集束レンズ８６を使用することは、テレセントリック性からの妥当な逸脱のために、集束点における無視できる収差を導入する可能性がある。例えば、走査ピボットが、ｆではなくレンズから２ｆにあるなら、スポット・サイズは、テレセントリックの場合におけるスポット・サイズにほぼ同一である。集束レンズ８６は、図４に示されるように対物レンズ６０を置き換えることができ、または対物レンズ６０に加えて、第２の光ビーム５２の経路に配置される。集束レンズ８６は、様々な個別レンズの組合せを含む。
【００４５】
一般に、斜め入射方向に沿ったフォールディング・ミラーと試料表面との間の経路は、特に垂直入射方向に沿ったフォールディング・ミラーと試料表面との間の他の任意の経路より短い。しかしながら、照明システムは、光源および試料からの斜め入射経路が、垂直入射経路にほぼ等しくなるように配置される。例えば、照明システムは、四角形の幾何的構成に配置される。このように、フォールディング・ミラー５４は、四角形の一つのコーナにあることができ、試料３０は、四角形の他のコーナにある。その後、斜めおよび垂直入射経路は、四角形の側面に沿った２つの経路である。そのような幾何的配置は、一般に、「マッハ−ツェンダー」タイプとしても言及される。
【００４６】
システムは、また収集システムを含む。例えば、収集システムは、試料の表面から戻された第１の光ビームの少なくとも一部分を収集し、かつ試料の表面から戻された第２の光ビームの少なくとも一部分を収集するように構成される。例えば、図３および図４に示されるように、第２の光ビーム５２は、試料３０の表面から鏡面反射される。鏡面反射された光は、対物レンズ６０を通過して戻る。システムは、また、反射ビーム・スプリッタ７４を含む。反射ビーム・スプリッタ７４は、第２の光ビーム５２の経路に配置される。反射ビーム・スプリッタ７４は、試料３０の表面に向けられた第２の光ビーム５２が、反射ビーム・スプリッタによって実質的に変えられないように構成される。反射ビーム・スプリッタ７４は、また、本明細書に記載されるように駆動される。反射ビーム・スプリッタ７４は、また、試料３０の表面から鏡面反射された第２の光ビーム５２の少なくとも一部分を、収集システムのコレクタ７６へ向けるように構成される。コレクタ７６は、撮像レンズ、円筒レンズ、リレー・レンズ、および／または収集レンズを含むが、これに限定されない。このように、コレクタ７６は、明視野経路に沿って、試料３０の表面から伝播する光を収集するように構成される。
【００４７】
コレクタ７６によって収集された光は、可能性があるプロセス変動、および単調な及び弱い散乱欠陥を表す反射変動に関する情報を提供する。さらに、コレクタ７６によって収集された光は、パターン認識を用いる。さらに、コレクタ７６によって収集された光は、試料３０上で検出された様々な欠陥を分類する情報を提供する。例えば、コレクタ７６によって収集された光は、信号を生成するために用いられる。そのような信号は、試料上の欠陥が、当技術分野で知られている他の解析技術によって分類されれば、知られているタイプの欠陥に相関できる。このように、生成された信号は、試料上に存在する可能性がある欠陥のタイプを評価するために、知られている欠陥のタイプの信号と比較される。
【００４８】
収集システムは、また、本明細書に記載されたような追加のコレクタを含む。例えば、第２の光ビーム５２は、また、試料３０の表面から散乱される。第２の光ビーム５２の散乱された部分は、鏡面に近い暗視野コレクタ７８によって収集される。鏡面に近い暗視野コレクタ７８は、試料の表面から測定されたとき、約７０度から約８５度の仰角角度に配置される。さらに、鏡面に近い暗視野コレクタ７８は、本明細書に記載されるように測定される、任意の方位角に配置される。鏡面に近い暗視野コレクタ７８は上述のように構成される。
【００４９】
鏡面に近い暗視野コレクタ７８は、また、照明開口数（ＮＡ）によって決定される範囲外の角度を収容するのに十分な大きなサイズを有するレンズを含む。代わりに、鏡面に近い暗視野コレクタ７８は、走査されたフィールドによって覆われていない別個のレンズの領域にわたって、フーリエ変換空間フィルタを有する別個のレンズに結合される。空間フィルタは、例えば、液晶（ＬＣ）に基づくシステムまたはワイヤ構造である。第１の光ビーム５０の散乱された部分は、また、鏡面に近い暗視野コレクタ７８によって収集される。
【００５０】
収集システムは、また、サイド・コレクタ８０を含む。サイド・コレクタ８０は、単一の暗視野コレクタとして構成される。例えば、サイド・コレクタ８０は、試料３０の表面から伝播する暗視野光を検出するように構成される。このように、サイド・コレクタ８０は、試料３０の表面から散乱された第１の光ビーム５０の一部分、および試料３０の表面から散乱された第２の光ビーム５２の一部分を収集するように構成される。サイド・コレクタ８０は上述されたようにさらに構成される。サイド・コレクタ８０は、試料３０の表面から測定されたとき、約５度から約６０度の仰角角度に配置される。さらに、サイド・コレクタ８０は、約３０度から約６０度の方位角に配置される。代わりに、サイド・コレクタ８０は、約７５度から約１０５度の方位角に配置される。図５は、第１の光ビーム５０に対して、サイド・コレクタ８０の可能な方位角の例を示している。方位角は、図５における０°によって示されるような試料の位置から測定される。これらの収集空間の組合せ、ならびに他の適切な組合せは、本発明の範囲内で考慮される。
【００５１】
収集システムは、また、サイド・コレクタ８２などの他の多数のコレクタを含む。サイド・コレクタ８２は、また、上述したように構成される。しかしながら、サイド・コレクタ８０およびサイド・コレクタ８２は、システム内で実質的に異なる配置を有する。例えば、サイド・コレクタ８０およびサイド・コレクタ８２は、実質的に異なる仰角角度および／または実質的に異なる方位角に配置される。このように、異なるタイプの散乱されかつ／または反射された光は、各サイド・コレクタによって検出される。例えば、サイド・コレクタ８２は、単一の暗視野検出器として構成されることができ、サイド・コレクタ８０は、二重の暗視野検出器として構成される。
【００５２】
収集システムは、また、試料の表面から散乱された第１の光ビームにおける望ましくない回折次数を低減し、試料の表面から散乱された第２の光ビームにおける望ましくない回折次数を低減するように構成された空間フィルタ（図示せず）を含む。そのような空間フィルタは、本明細書に記載された各検出器に結合される。例えば、試料上の繰り返しパターン構造は、試料の表面から散乱された第１または第２の光ビームにおける望ましくない回折次数を生成することがある。垂直および斜めの光のビームによって生成されたフーリエ変換は、同じ形態を有するが、ある方向において互いに対してシフトされることがある。例えば、斜めの入射ビームは、それを横切る線形ランプ移相を有する、垂直入射ビームとして観測される。フーリエ変換のそれらのシフトのため、変換領域は固定された方向でシフトされる。したがって、使用される空間フィルタが、固定方向を打ち消すためにストライプを有するなら、同一のフィルタが、両方の照明に関して同一な動作をする。同時の斜めおよび垂直入射照明に使用される空間フィルタは、両方の照明モードのための望ましくない次数を排除するために、連続する照明に使用される空間フィルタより、多くの数のＯＦＦストライプを有する。
【００５３】
収集システムのコレクタによって収集された光は、検出システム（図示せず）に向けられる。検出システムは、試料上の欠陥の存在が、第１および第２の光ビームの収集された部分から検出されるように、第１および第２の光ビームの収集された部分を処理するように構成されている。例えば、検出システムは、パターン認識装置、電荷結合装置（ＣＣＤ）カメラ、ビデオ・カメラ、スプリット・フォトダイオード検出器、光増倍管（ＰＭＴ）、従来の分光計、カッド・セル検出器、リンカー・センサ・アレイ、および位置感知検出器などの、従来技術において知られている撮像および非撮像装置を含む、任意の光感知装置を含む。光感知装置は、検出された光に応答してアナログ信号を生成する。
【００５４】
生成された信号は、光感知装置に結合されたアナログ／デジタル・トランスジューサ（図示せず）によってデジタル化されることができ、デジタル・データは、システムに結合された画像処理装置などの処理装置（図示せず）へインタフェースを介して送られる。画像処理装置は、機械視認工業に通常使用される並列処理システムである。画像処理装置は、試料３０の照明された領域の像を生成するように構成されている。画像処理装置は、また、システムを制御し、かつデータ処理機能を実行するように構成ホスト・コンピュータに結合される。例えば、データ処理機能は、試料上の２つの異なる照明位置から生成された光感知装置の出力信号を比較することによって、試料の表面上の欠陥の存在を決定することを含む。例えば、試料上の２つの異なる位置は、半導体ウェハの２つのダイを含む。第１および第２の光ビームの収集された部分から検出される試料上の欠陥は、表面上の欠陥、表面下の欠陥、様々な方向を有する欠陥、またはそれらの任意の組合せを含む。
【００５５】
図６は、試料８８の二重ビーム照明のために構成されたシステムの代わりの実施形態の部分概略図を示す。システムは、第１の光ビーム９０を斜め入射角度で試料８８の表面に向け、かつ第２の光ビーム９２を実質的に垂直な角度で試料の表面に向けるように構成された照明システムを含む。照明システムは、レンズ９４を含む。レンズ９４は、光源（図示せず）によって生成される光９６を受けるように構成される。光源は、本明細書に記載されるように構成される。さらに、光９６は、本明細書に記載されるように、ビーム・エキスパンダ（図示せず）によって拡張される。光９６は、また、本明細書に記載されるように、光走査デバイス（図示せず）によって様々な角度に向けられる。レンズ９４は、焦点面９８に光９６を集束するように構成される。レンズ９４は、また、集束された光が、フォールディング・ミラー１００に向けられるように構成される。フォールディング・ミラー１００は、光ビームをレンズ１０２に向けるように配置される。レンズ１０２は、光ビームを倍率変換装置１０４へ向けるように配置される。倍率変換装置１０４は、光ビームの倍率を約１×、約１．４×、または約２×に変更するように構成されている。
【００５６】
照明システムは、また、倍率変換装置を出る光ビームの断面積を変えるように構成された空間フィルタ１０６を含む。空間フィルタは、本明細書に記載されるように構成される。さらに、照明システムは、対物レンズ１０８を含む。照明システムは、また、ビームスプリッタ１１０を含む。ビームスプリッタ１１０は、上述のように構成される。例えば、ビームスプリッタ１１０は、対物レンズ１０８からの光を、第１の光ビーム９０および第２の光ビーム９２に分離するように構成される。照明システムは、第１の光ビーム９０が、試料８８の上表面に対して垂直な軸１１２から測定されたとき、約５度から約８０度の入射角度で、試料８８の表面にビームスプリッタ１１０から向けられる。例えば、第１の光ビーム９０は、約７０度の入射角度で試料８８の表面に向けられる。第２の光ビーム９２は、ビームスプリッタ１１０から、レンズ１１４へ、一連のフォールディング・ミラー１１６、１１８へ、およびレンズ１２０へ向けられる。第２の光ビーム９２は、第２の光ビーム９２が、実質的に垂直な角度で試料８８の表面に向けられるように、レンズ１２０からフォールディング・ミラー１２２へ向けられる。システムは、また、本明細書に記載されるようにさらに構成される。
【００５７】
図７は、試料１２４の二重ビーム照明のために構成されたシステムの代わりの実施形態の部分概略図を示す。システムは、第１の光ビーム１２６を斜め入射角度で試料１２４の表面に向け、かつ第２の光ビーム１２８を実質的に垂直な角度で試料の表面に向けるように構成された照明システムを含む。照明システムは、レンズ１３０を含む。レンズ１３０は、光源（図示せず）によって生成される光１３２を受けるように構成される。光源は、本明細書に記載されるように構成される。さらに、光１３２は、本明細書に記載されるように、ビーム・エキスパンダ（図示せず）によって拡張される。光１３２は、また、本明細書に記載されるように、光走査デバイス（図示せず）によって様々な角度に向けられる。レンズ１３０は、焦点面１３４に光１３２を集束するように構成される。レンズ１３０は、また、集束された光が、フォールディング・ミラー１３６に向けられるように構成される。フォールディング・ミラー１３６は、光ビームをレンズ１３８に向けるように構成される。レンズ１３８は、光ビームを倍率変換装置１４０へ向けるように構成される。倍率変換装置１４０は、本明細書に記載されるように構成される。
【００５８】
照明システムは、また、倍率変換装置を出る光ビームの断面積を変えるように構成された空間フィルタ１４２を含む。空間フィルタは、本明細書に記載されるように構成される。さらに、照明システムは、対物レンズ１４４を含む。対物レンズ１４４は、本明細書に記載されるように構成される。照明システムは、また、ビームスプリッタ１４６を含む。ビームスプリッタ１４６は、上述のように構成される。例えば、ビームスプリッタ１４６は、対物レンズ１４４からの光を、第１の光ビーム１２６および第２の光ビーム１２８に分離するように構成されている。照明システムは、第１の光ビーム１２６が、試料１２４の上表面に対して垂直な軸１４８から測定されたとき、約５度から約８０度の入射角度で、試料１２４の表面にビームスプリッタ１４６から向けられる。例えば、第１の光ビーム１２６は、約７０度の入射角度で試料１２４の表面に向けられる。第２の光ビーム１２８は、ビームスプリッタ１４６からプリズム１５０へ向けられ、第２の光ビーム１２８が、実質的に垂直な角度で試料１２４の表面に向けられる。システムは、また、本明細書に記載されるようにさらに構成される。
【００５９】
本明細書に記載されるシステムは、多くの理由のために、同時の二重ビーム照明で動作される。例えば、斜め入射ビームおよび実質的に垂直な入射ビームのスポット・サイズをほぼ等しくする（すなわち、約１／２のピクセル・サイズ）。さらに、本明細書に記載されるような空間フィルタは、同時に実質的に異なる照明角度を有する２つの照明を収容するように構成されている。さらに、２つのビームの偏光は、垂直入射が、偏光によって比較的に影響を受けない（１次に対して）ために、常に配置される直交になる。したがって、垂直入射照明ビームの偏光は、斜め入射ビームの偏光に直交して設定されることができ、斜め入射ビームは、例えば、検査される試料の対象および特徴の欠陥に応じて変化する。二重のビーム照明は、垂直入射の存在によって生成されるスペックルのレベルが過剰でないなら、使用される。
【００６０】
システムは、また、サンプルの特徴が二重のビーム照明を是認するなら、同時の二重のビーム照明で動作される。例えば、二重のビーム照明は、垂直入射ビームを実質的に無効にする可能性がある粗いフィルムで過度に作られていないなら、適切である。さらに、二重のビーム照明は、誘電体フィルムを検査するためにより大きな柔軟性を提供する。さらに、システムは、欠陥のオン・ザ・フライ分類が必要ではないなら、同時の二重のビーム照明で動作される。例えば、欠陥の再調査および分類が実行できるなら、２つの入射ビームは、時間領域において分離される（例えば、交流変調によって）。
【００６１】
システムが、同時に動作されるか、または連続して動作されるかに関わらず、垂直入射ビームの少なくともわずかな部分は、明視野を提供するために試料上に常に入射される。例えば、垂直入力ビームのわずかな部分は、垂直入力ビーム・エネルギーの約１／１００から約１／１０００を含む。垂直入力ビームの照明レベルは、例えば空間フィルタの構成に応じて変わる。例えば、空間フィルタが斜めの照明に関して構成されているなら、垂直入射照明のレベルは、空間フィルタによって与えられる吸光率に匹敵する割合で、斜め入射ビームのレベルよりも小さくなる。垂直入射照明が、このレベルを超えるなら、かなり大きい垂直入射された望ましくない回折次数が、検出器に入る。
【００６２】
システムは、また、斜め入射ビームと実質的な垂直入射ビームとが、連続的に試料を照明できるように動作される。そのような動作の間、比較的強い明視野信号にも関わらず、明視野信号が検査全体で得られる。例えば、明視野検出器が、ＰＭＴであるなら、鏡面的に反射された垂直入射ビームは、ＰＭＴ飽和作用を避けるために減衰される。このように、垂直入射照明だけが使用されたなら、明視野ＰＭＴは、比較的低い利得（駆動電圧）で使用される。主なビームが、斜め入射ビームであるとき、ほとんどの入力光は、斜め入射経路に向かって向けられ、光の比較的わずかな部分だけが、垂直入射経路に向かって向けられる。その結果、暗視野検出器で粗いフィルムの垂直照明のため、比較的低い過剰なスペックル雑音が存在する。しかしながら、そのようなわずかな量の垂直入射は、優れた明視野像を作り出すために、ＰＭＴ利得における同期した増加を有する組合せで十分である。そのように、暗視野信号は、時には斜め入射光から得られ、かつ時には垂直入射光から得られるが、明視野像は常に得られる。したがって、二重のビーム照明の利点は、上述されたような２つの照明間のパワー切り替えが、排除され得ることである。
【００６３】
本明細書に記載されたように、システムは、試料の同時の多重斜視的な検査を有するように、同一光走査デバイス（例えば、ＡＯＤ）を使用するように構成されている。特に、システムは、２つの広く変化する照明ビームに関する単一の高速ＡＯＤを使用するように構成される。単一のＡＯＤの使用は、異なる時間に高速走査作用の正確な繰り返し性を提供する。代わりに、システムは、専用の光学装置を有する２つの分離した光走査デバイス（すなわち、各照明経路に関する光走査デバイス）を含む。いずれの場合においても、システムは、第１の光ビームおよび第２の光ビームが、実質的に同時に試料を走査するように構成される。このように、システムの最終的なスループットは、多重斜視的な検査可能性のために低減されない。代わりに、システムは、特定に場合に関して別々にビームを動作するように構成される。さらに、光学経路の設計のために、単一の倍率変換装置は、様々な角度に向けられた多重光ビームのスポット・サイズを変更するために使用される。
【００６４】
本明細書に記載されるように、システムは、様々な動作モードで使用する。例えば、システムは、サイド・コレクタおよび垂直に近いコレクタを用いる、収集だけを有する斜めの照明を用いる。さらに、システムは、サイド・コレクタ、垂直に近いコレクタ、および明視野コレクタを用いる、収集だけを有する垂直照明を用いる。システムは、また、サイド・コレクタ、垂直に近いコレクタ、および明視野コレクタを用いる、本明細書に記載されるような空間フィルタを用いる収集を有する、直交偏光を有する同時の垂直および斜めの照明を用いる。代わりに、システムは、サイド・コレクタ、垂直に近いコレクタ、および明視野コレクタを用いる、収集を有する斜めの照明および同時のパワーを低減された垂直照明を用いる。
【００６５】
検査の間に試料上に入射するビームは、検査の適用によって決定される。例えば、検査の間に試料に入射するビームは、試料、その試料に存在する可能性がある欠陥、および対象の可能性がある欠陥の特徴によって決定される。
【００６６】
さらに、検査の間に試料上に入射する光ビームは、さらに、上述したような様々な照明の利点を用いて決定される。したがって、異なる収集構成を提供することによって、本明細書に記載されるようなシステムは、特定の欠陥のタイプに関する、特定の照明および収集の組合せの最適性を提供する。上述したように、システムは、第１および第２の光ビームを、実質的に同時にまたは連続して試料に向けるように構成される。したがって、入射の斜めの角度が、実質的に垂直な入射角度と実質的に異なっているなら、本明細書に記載されるシステムは、単一の照明システムより多数の欠陥のタイプに関するより大きな捕獲速度を有する。
【００６７】
図８は、試料検査の方法の実施形態を示す。例えば、試料は、半導体製造で使用されるウェハを含む。方法は、ステップ１５２に示されるように、斜めの入射角度で第１の光ビームでおよび実質的に垂直の角度で第２の光ビームで、試料の表面を照明することを含む。入射の斜めの角度は、約５度から約８０度の入射角度を含む。例えば、斜めの入射角度は、約７０度である。第１の光ビームの偏光は、第２の光ビームの偏光に対して実質的に直交する。さらに、第２の光ビームの強度は、実質的に、第１の光ビームの強度より小さくできる。さらに、試料の表面に入射する第１の光ビームの実質的な全体領域は、試料の表面に入射する第２の光ビームの実質的な全体領域に重なる。
【００６８】
試料の表面を照明することは、ステップ１５４に示されるように、光ビームを生成することを含む。試料の表面を照明することは、ステップ１５６に示されるように、様々な角度で生成された光ビームを向けることを含む。さらに、試料の表面を照明することは、ステップ１５８に示されるように、向けられた光を、第１の光ビームと第２の光ビームへ分割することを含む。試料の表面を照明することは、実質的に同時に、第１の光ビームおよび第２の光ビームで試料の表面を照明することを含む。代わりに、試料の表面を照明することは、連続的に、第１の光ビームおよび第２の光ビームで試料の表面を照明することを含む。
【００６９】
さらに、試料の表面を照明することは、ある方向における第２の光ビームの径を低減することを含むことができ、試料の表面に入射する第２の光ビームの形状は、試料の表面に入射する第１の光ビームの形状と実質的に同一である。試料の表面を照明することは、また、第２の光ビームの経路に配置された、非テレセントリック幾何学的配置の集束レンズを有する、第２の光ビームのテレセントリック性を増大することを含む。さらに、試料の表面を照明することは、マッハ−ツェンダー・タイプ構成に配置された照明システムで、試料の表面を照明することを含む。
【００７０】
方法は、また、ステップ１６０に示されるように、試料の表面から戻った第１および第２の光ビームの少なくとも一部を収集することを含む。第１の光ビームの少なくとも一部を収集することは、少なくとも一つのコレクタで、第１の光ビームを収集することを含む。少なくとも一つのコレクタは、限定されることなく、単一の暗視野コレクタ、二重の暗視野コレクタ、垂直に近い暗視野コレクタ、またはそれらの任意の組合せを含む。さらに、第２の光ビームの少なくとも一部を収集することは、少なくとも一つのコレクタで、第２の光ビームを収集することを含む。少なくとも一つのコレクタは、限定されることなく、単一の暗視野コレクタ、垂直に近い暗視野コレクタ、明視野コレクタ、またはそれらの任意の組合せを含む。方法は、また、試料の表面から散乱された第１の光ビーム、および試料の表面から散乱された第２の光ビームにおける、望ましくない回折次数を低減することを含む。
【００７１】
方法は、さらに、ステップ１６２に示されるように、試料上の欠陥の存在が、第１および第２の光ビームの収集された部分から検出されるように、第１および第２の光ビームの収集された部分を処理することを含む。第１および第２の光ビームの収集された部分から検出される試料上の欠陥は、表面上の欠陥、表面下の欠陥、様々な方向を有する欠陥、それらの任意の組合せを含む。
【００７２】
本発明の様々な形態のさらなる修正および代替実施形態は、本記載を考慮して当業者には明らかであろう。例えば、同時のまたは連続的な多数角度の照明を含む、試料を検査するように構成されるシステムが提供される。したがって、本記載は、例示だけとして解釈されるべきであり、本発明を実行する一般的な方法を当業者に教示する目的のものである。本明細書に示されかつ記載される本発明の形態は、現在好ましい実施形態として取られるものであることを理解されたい。本発明の記載の恩恵を有した後で当業者には全て明らかであるので、要素および材料は、本明細書に示されかつ記載された要素および材料と交換することができ、部品および処理は、反対にされることができ、また本発明の特定の特徴は独立して使用される。特許請求の範囲に記載されるような本発明の精神および範囲を逸脱することなく、本明細書に記載された要素に変更を行う。
【図面の簡単な説明】
【図１】様々な検査システムによって検出される欠陥を記述するベーン図の実施形態を示す図である。
【図２】斜めの入射ビームおよび垂直の入射ビームによって照明される、試料の表面および表面上の微粒子の概略図である。
【図３】試料の二重ビーム照明のために構成されたシステムの実施形態の部分概略図である。
【図４】試料の二重ビーム照明のために構成されたシステムの実施形態の部分概略図である。
【図５】斜めの入射ビームに対するコレクタの方位角位置の実施形態の平面図である。
【図６】試料の二重ビーム照明のために構成されたシステムの代わりの実施形態の部分概略図である。
【図７】試料の二重ビーム照明のために構成されたシステムの代わりの実施形態の部分概略図である。
【図８】試料検査方法の実施形態のフローチャートである。
【符号の説明】
１０、１２、１４、１６  領域
１８  表面
２０  微粒子
２２  斜め入射ビーム
２４、２８  スポット
２６  垂直入射ビーム
３０、８８、１２４  試料
３２  光源
３４  ビーム・エキスパンダ
３６  音響光学偏向
３８  トランスジューサ
４０、４６、９４、１０２、１１４、１２０、１３０、１３８  レンズ
４２  走査ライン
４４、５４、６２、１００、１１６、１１８、１３６  フォールディング・ミラー
４８、１１０、１４６  ビームスプリッタ
５０、９０、１２６  第１の光ビーム
５２、９２、１２８  第２の光ビーム
５６、６４、１０４、１４０  倍率変換装置
５８、６６、１４２  空間フィルタ
６０、６８、１０８、１４４  対物レンズ
７０、１１２、１４８  軸
７２  斜めの入射角度
７４  反射ビーム・スプリッタ
７６  コレクタ
７８  暗視野コレクタ
８０、８２  サイド・コレクタ
８４  アナモフィック・プリズム
８６  集束レンズ
９６、１３２  光
９８、１３４  焦点面
１５０  プリズム
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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