JP2010048813A - 移動レンズマルチビームスキャナを備えたウェハ欠陥検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】スループットが著しく高められる半導体ウェハ欠陥検出システム。
【解決手段】ＵＶレーザ光源１０１からの光ビーム１５１は、複数の移動レンズを活性領域に選択的に生成するようにＲＦ入力信号に対して応答する移動レンズ音響光学デバイス１０４に適用される。前記移動レンズ音響光学デバイスは、生成された移動レンズの各々の焦点のそれぞれで、前記光ビームを受け、複数のフライングスポットビーム１５６をウェハ１０８へ向かい、反射ビーム１５７を生成するように動作する。使用可能な走査データを生成するために、複数の検出器セクションを有する光検出器ユニット１１０が使用され、各検出器セクションは、複数の光検出器と、複数の光検出器からの入力を並列に受けるように動作する少なくとも１つのマルチステージ格納デバイスとを有する。格納デバイスの各々に格納された情報は、複数のステージから同時に連続して読み出される。
【選択図】図１

Description

[01]本発明は、分析下にあるウェハを照明し、反射光または透過光の分析によって欠陥を特定するために走査レーザビームを使用するウェハ欠陥検出システムに関する。特に、本発明は、検査下にあるウェハ、レチクル、マスクなどのサンプルを同時に照明し、同時に検出された対応する反射または透過ビームを生成する複数のビームを用いたスキャナシステムに関する。

[02]半導体製造プロセスにおける品質保証プロセスの一環として、ウェハ表面上の欠陥、粒子、および／またはパターンを検出するために、半導体ウェハを自動的に検査するためのさまざまなシステムが使用されている。サブミクロンの半導体製造プロセスにおいて要求される信頼性と精度を与えるために、高解像度および高コントラスト撮像を有することが、現行の検査システムの目標である。しかしながら、ウェハ生産の過程で、品質保証プロセスにより進行が妨げられることがないように、大量のスループットを可能にする高速プロセスを有することも重要である。したがって、光学検査システムで使用しなければならないものは、より短い波長、より多い開口数の光学系、および高密度イメージキャプチャ技術であり、所望の製品スループット要求を満たすであろう十分な高速で、このようなシステムからのデータを処理することができるようになる。

[03]現時点でウェハ検査システムにおいて使用されている従来の撮像アーキテクチャは、高速撮像用に単一のスポット走査レーザを利用する。しかしながら、このようなアーキテクチャによって達成可能なデータレートは、単一のレーザビームの速度および品質の制限により生じる物理的制約、適用可能な光学系、および関連する検出デバイスによって制限される。例えば、点光源として作用する単一のレーザは、検査下にある物体上のスポットに集束され、物体の表面中を走査し、走査と連携してステージ機構上で静止されたり動かされたりしてよい。その後、物体からの反射光は、検出器に撮像され、走査プロセスからピクセルデータを生成する。検出器は、ＣＣＤアレイであってよく、その個々の要素は、従来のように、ビームが走査され、順次読み出されるとき、反射光を受けるように配置される。このような点光源の照明から高解像度が得られることもあるが、視認可能な像を構築するために、領域の各点を走査する必要があると、システムにスループットの制限が課せられてしまう。

[04]単一レーザビームの走査は、米国特許第５，０６５，００８号に開示されているような回転ミラーシステムまたは音響光学セルによって達成されてよい。しかしながら、これらの単一スポット走査アーキテクチャは、必然的に速度が制限され、走査収差、低照明輝度、および高輝度レーザ源が使用された場合の標本への潜在的な熱ダメージを被る可能性がある。固定位置である領域にわたって単一の光点を移動させることによって、同期された走査パターンを発生しながら、固定された照明および像位置に対して標本を移動するステージタイプの走査システムが使用される場合でも、現行の半導体製品のサブミクロン構造を検査するのに必要な高データレートの達成は不可能である。

[05]したがって、静止タイプのシステムであれステージタイプのシステムであれ、標本走査中に収集されたデータの信頼性および精度を維持し、または更に高めながら、標本スループットを高める標本走査システムが必要とされている。この需要は、標本を走査するために複数の並列走査ビームを利用し、標本が表面から光を反射させることによって検査されるか、または表面に光を透過させることによって検査されるかに応じて、複数の反射ビームまたは並列透過ビームを検出し、同時に複数の反射または透過ビームを処理することによって、単一のスポット走査システムよりスループットが著しく高められる本発明により満たされる。

[06]本発明は、光ビームを与える単一の光源を用いて標本を検査するシステムに関する。光ビームは、移動レンズ音響光学デバイスに撮像され、このデバイスは、活性領域を有し、ＲＦ入力信号に応答して、活性領域に複数の移動レンズを選択的に生成する。移動レンズ音響光学デバイスは、生成された移動レンズの各々の焦点のそれぞれで、光ビームを受け、複数のスポットビームを生成するように動作する。また、システムは、複数の検出器セクションを含む光検出器ユニットを含み、各検出器セクションは、複数の光検出器と、複数の光検出器からの入力を並列に受けるように動作する少なくとも１つのマルチステージ格納デバイスとを有する。マルチステージ格納デバイスの各々に格納された情報は、複数のステージから同時に連続して読み出される。

[07]本発明の別の特徴によれば、本発明は、複数の走査スポットビーム源を含む標本検査システムを含む。ビームは、標本の表面に撮像され、複数のビームが、標本から反射または標本を透過することによって発生する。複数の検出器セクションを有し、各検出器セクションが、複数の光検出器と、複数の光検出器からの入力を並列に受けるように動作する少なくとも１つのマルチステージ格納デバイスとを有する光検出器ユニットが使用される。マルチステージ格納デバイスの各々に格納された情報は、複数のステージから同時に連続して読み出される。

[08]本発明の更なる別の特徴によれば、本発明は、標本を検査するための方法に関する。この方法は、単一の光源から複数のフライングスポットを供給することと、標本の表面上で複数のスポットビームを走査することとを含むことで、対応する複数のビームが、標本から反射するか、または標本を透過することによって生成される。その後、反射ビームの各々の内容が取り込まれ、それぞれの信号格納セクションに同時に格納される。格納された情報は、連続して読み出されることによって、速度および走査データのスループットが高まる。

[09]本発明の更なる特徴は、複数の同時走査スポットを供給する複数の移動レンズを生成するために、光源およびＲＦ入力を受けるように適合された音響光学デバイスを達成することである。このデバイスは、音波の伝播方向を規定する活性領域を有する結晶媒体と、ＲＦチャープ入力を受け、音波の伝播方向に媒体の一端に位置するＲＦ入力部分と、音波の伝播方向に交差する位置にあり、光源からの光を受けるための光入力部分と、光出力部分とを含む。ＲＦ入力部分へ入力される一連のＲＦパルスは、活性領域に同時に存在する移動レンズのシーケンスを生成するように動作し、移動レンズは、光入力部分へ入力される光を受け、光出力部分から出力された複数のスポットビームを生成するように動作する。

[10]本発明の更なる特徴は、活性領域を有し、光入力部分で光源を受け、光出力部分から複数の同時発生スポットを供給する複数の移動レンズを生成するためのＲＦ入力部分を受けるようにされた音響光学デバイスを動作する方法である。この方法は、ＲＦ入力部分に一連のチャープ入力パルスを入力することによって、音波が各入力パルスに対して形成され、伝播方向に活性領域において伝播するステップと、この伝播方向に交差する方向に、供給源からの光を光入力部分に入力するステップと、光を伝播する音波に適用するステップとを含み、音波は、移動レンズを形成し、活性領域に同時に存在し、移動レンズの各々は、この光を集束させ方向付けるように動作することによって、各レンズに対するそれぞれのスポットビームが、光出力部分から出力される。

[11]本発明の更なる特徴は、複数の同時走査スポットビームを検出するためのリニア光検出器ユニットである。光検出器ユニットは、共通軸に沿って線形に配置された複数の隣接する光検出器セクションを備える。検出器セクションの各々は、複数の隣接する光検出器と、複数の光検出器からの入力を並列に受け、複数のステージに格納された情報を連続して読み出すように動作する少なくとも１つのマルチステージ格納デバイスとを有する。

[12]本発明の更なる特徴は、第１の複数のセクションを有するリニアＣＣＤに格納された複数のピクセルを検出するための方法であり、各セクションは、第２の複数のピクセル格納要素を含み、第３の複数の同時走査ビームのそれぞれから入力を受ける。この方法は、それぞれの信号格納セクションに同時に第３の複数のビームの各々の内容を取り込み格納することと、格納された信号を同時に連続して読み出すこととを含む。

[13]本発明の更なる特徴は、標本の表面から明視野と暗視野の両方の像を検出するための装置であり、明視野像は、少なくとも１つのＣＣＤによって検出され、暗視野像は、光電子倍増管（ＰＭＴ）などの少なくとも１つの高感度検出器によって検出される。

発明の詳細な説明

[21]以下の詳細な記載は、本発明の例示的な実施形態であって、本発明は、それらに限定されるものではなく、当業者に公知のように、修正および補助的な構造が追加されてよい。特に、制限を加えるものではないが、標本の共通側面上に配置された光源および検出ユニットを用いて反射光を検出することによって標本表面を検査すること（「反射システム」）に関して、例示的な実施形態が開示されているが、当業者であれば、光源のものとは反対にある標本の側面上にある検出ユニットを用いて、透過光を検出することによって透過標本を検出すること（「透過システム」）に容易に適合可能であることは、容易に明らかなことであろう。例えば、透過システムにはビームスプリッタがないことにより、反射システムと透過システムとは異なるものであるが、本発明の原理は、両方のタイプのシステムに適用可能である。当業者により理解されるように、両方のタイプのシステムは、本発明により、標本を検査するさいに別々にまたは一緒に利用されてよい。

[22]図１は、本発明による移動レンズマルチビームスキャナを利用した、ウェハ、レチクル、または同様の標本の検出システム１００の略図である。制限を加えるものではなく、例示的にのみ、標本は、いくつかの製造ステージの任意のステージにおいて、複数の半導体素子を有する８インチまたは１２インチウェハなどの任意の半導体製品であってよく、または、製造プロセスにおいて使用されるマスク、レチクルなどであってよく、このような標本は、欠陥、異物、またはパターン精度に関する検査が必要不可欠である。このようなシステムでは、標本表面上に現れる構造、欠陥、または物体のサイズ、位置、およびタイプを高精度および高信頼性に特定することが望まれる。また、検査および品質保証のステップにかけられる製造プロセスの遅延を最小限に抑えるために、このような特定を高速処理することも望まれる。

[23]システム１００は、光ビーム出力１５１を発生するＣＷ（またはパルス状）レーザ１０１などの明光源に依存する。ビーム１５１は、ビーム１５１を拡張および平行化して、当業者に公知の方法で均一の強度プロファイルを有するビーム１５２を形成する従来のデザインのビーム形成器に適用される。ウェハ検査では、レーザは、例えば、２４８ｎｍまたは１９３ｎｍなどの短波長で動作して、安定した出力パワー（または安定したパルスエネルギーまたはパルスレート）、安定した横モード、および安定したビームポインティングで高解像度を生じさせることが好ましい。平行化されたビーム１５２は、従来のミラー１０３に適用されて、ビーム１５３を形成して動作レンズ系に向け、その構成部品については、更に詳細に後述する。

[24]特に、形成されたビーム１５３は、形成ビーム１５３を複数のビーム１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃに変換するように動作する移動レンズ音響光学デバイス１０４に投影される。便宜上、３つのビームを例示的に示しているが、ビームの数は、それよりも多くてもよく、例示的な実施形態では、１０本以上の同時発生する走査ビームであってよい。移動レンズ音響光学デバイス１０４は、一連のチャープＲＦパルスの各々に応答し、単一のパルスにより、単一のレンズが生成され、一連のパルスにより、移動レンズデバイス１０４に複数の段階的なレンズが形成される。各レンズは、入力レーザ光を受け取り出力で集束させることによって、所望の数のビームを形成する。ＲＦパルスがデバイス１０４を通って移行するにつれ、関連付けられたレンズは移動して、走査の性質に合わせてそれらのビームの各々を移動させる。

[25]音響光学セルの基本理論、構造、および材料は、「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ」、Ｇｅｒａｌｄ Ｆ．Ｍａｒｓｈａｌｌ編集、Ｃｈａｐｔｅｒ１１（Ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ，Ｉｎｃ．出版、１９９１年）に教示されている。６７５〜６７７頁に説明されているように、単一ビームの周波数チャープ走査は、線形周波数掃引（「チャープ」）が適用される音響光学ブラッグセルを伴う。セルの光学開口で発生した周波数勾配が、焦点距離がチャープレートに基づく円柱レンズとして作用することになる。線形掃引された音響周波数によって回折された光は、集束または発散することがあり、相補的な光学レンズによって補償されてよい。この開示によれば、音響光学スキャナにより、コストと性能の面での著しい利点が得られ、特に、ランダムアクセス時間が短い。音響光学スキャナは、典型的に、１つの走査ビームを生成し、複数のビームが望ましい場合、Ｍａｒｓｈａｌｌの書籍の６８２〜８３頁に開示されているように、各々がチャープＲＦパルスを受け取る複数のチャープセルが要求される。更に詳しく言えば、線形増大する周波数が、アレイ状に複数のチャープセルの各々のドライバに適用されると、アレイの各平行化ビームの連続した角度走査がブラッグ条件に応じて発生されるため、時間領域でピッチが増大する位相格子ができることによって、スポットのアレイの線形走査を生じる。高周波数カットオフで、ドライバ信号はゼロに設定されることによって、チャープセルの音響エネルギーを消失させることができ、次の走査を始動する前にスポットをリセットする。

[26]Ｍａｒｓｈａｌｌの６８２〜６８３頁には、帯域幅が倍増されるものと、解像度が倍増されるものを含む２つのタイプの音響アレイスキャナが教示されている。最初のケースでは、多数の個々に駆動される小型の密接に配設された変換器が、ＴｅＯ_２ガラスおよびＰｂＭｏＯ_４およびＴｅＯ_４結晶から作られた音響光学媒体上に並列に取り付けられる。音響光学アレイの第２のケースでは、構成要素が直列に配設される。各々が特定の解像度（ライン当たりのポイント数）を有するスキャナのアレイは、複合光学系を用いることによって、更に高い解像度（ライン当たりのポイント数）を生じることができる。

[27]対照的に、本発明において使用される音響光学デバイス１０４は、一連の入力ＲＦパルスに基づいた複数の移動レンズを生成するのに効果的な単結晶を用いる。デバイスの単結晶は、ＵＶ光源と適合性のある材料から構成され、溶融シリカ、ＧａＡｓ、またはＴｅＯ_２ガラスから作られた音響光学媒体を有することが好ましいが、ＵＶ光との適合性を備えた他の公知の材料が使用されてもよい。結晶は、両面で０．５％未満とされた反射防止コーティングを各主要面上に有する。デバイスは、２６６ｎｍの波長および１３０ＭＨｚの帯域幅を有する２００ＭＨｚの中心周波数で、縦音響モードで動作することになる。ＲＦパワーは、３．０ワット未満である。１つの例示的な実施形態において、デバイスの活性開口は、「Ｈ」１．０ｍｍ×「Ｌ」６０ｍｍであってよい。

[28]動作時、図４に更に詳細に示すように、当業者によって理解されるように、単一のビームまたは複数の平行化されたビームであってよいレーザ光４０１が、変換器４１０の１つの主要な表面４１１に適用される。ＲＦ生成器４３０は、一連の「チャープ」またはパルス状のＲＦ波形４３１、４３２、４３３などをＲＦ入力ポート（ＳＮＡコネクタ）４１３に出力し、例示的な実施形態において、これらの持続時間および振幅は同一であることが最適であるが、移動レンズの所望の光学的な効果に応じて異なったものであってよい。ポートは、光路に対して横断するように配置され、ＲＦ波形を結晶の縁で投入することができ、例示的な実施形態において、５．９６ｍｍ／μｓまたは音速とほぼ同じである速度で、結晶の長さを横断する圧力波を確立する。結晶媒体を伝播する圧力波は、入力主要表面４１１に入り、出力主要表面４１２から出るレーザ光４０１に段階的な焦点レンズ４２１、４２２を与えるように整列される。当業者によって理解されるように、各レンズ４２１、４２２は、焦点４４３、４４４で通過ビーム４４１、４４２を集束することになる。

[29]再度、図１を参照すると、音響光学デバイス１０４の活性領域において複数の段階的なレンズ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃを作り出す効果により、作り出されたレンズの各々に対して移動レンズ音響光学デバイスの焦点１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃでフライングスポットが発生される。その後、フライングスポット１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃは、従来のコリメータレンズ１０５を通過して、平行化されたビーム１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃの群は、ダイクロイックミラー１０６の表面１０６ａに入射するが、ダイクロイックミラー１０６を通過する。ミラー１０６は、走査されるウェハ、レチクル、または他の標本１０８の表面に複数のビーム１５６ａ、１５６ｂ、１５６ｃとして撮像するための対物レンズ１０７へ、平行化されたビーム１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃのすべてを送る。対物レンズ１０７によって出力された複数の平行なビーム１５６ａ、１５６ｂ、１５６ｃは、ウェハ、レチクル、または他の標本の表面上の個々のスポット１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃに集束され、平行なビーム１５７ａ、１５７ｂ、１５７ｃとして反射される。これらの反射ビーム１５７ａ、１５７ｂ、１５７ｃは、再度、対物レンズ１０７を通過し、ダイクロイックミラー１０６の背面１０６ｂに向けられる。これらの平行な反射ビーム１５８ａ、１５８ｂ、１５８ｃは、ミラー１０６によって反射され、コリメータレンズ１０９に適用される。

[30]レンズ１０９からのビームは、マルチステージ、マルチタップの垂直転送ＣＣＤ１１０を有するカメラに出力される。ＣＣＤは、ビーム１５９ａ、１５９ｂ、および１５９ｃの１つによって照明されるそれぞれの検出領域１１１、１１２、１１３を有する。ビームがウェハ１０８の表面を走査し、並列イメージストリームを発生すると、電荷結合素子１１０の各セクタ１１１、１１２、１１３のセルは、各ビームのそれぞれにおける出力ピクセルを取り込む。マルチタップＣＣＤ１１０の各セクタ１１１、１１２、１１３は、ビーム１５９ａ、１５９ｂ、１５９ｃに対応するシフトレジスタセクション１１４、１１５、１１６をそれぞれ有する。これらの平行入力セクタは、並列に読み出されてよいことから、画像検出デバイスのスループットが上がる。したがって、所与の時間期間において、一連の読出しパルスをシフトレジスタの各々に入力することで並列読出しが実行されることによって、それらの内容を並列データストリームで出力させる。

[31]一般的な例において、シフトレジスタ１１４を有する第１のセクタ１１１は、増幅器１２１を介して入力されるセクタ転送信号１６０ａによって読み出される。この信号は、ステージが並列に積載されたシフトレジスタが、バッファ１３１を介して出力ライン１６１ａにデータを連続して読み出すようにする一連のパルスである。同様に、セクタ２およびセクタ３のクロッキング信号は、増幅器１２２、１２３を介して、マルチタップのＣＣＤセクタ１１２、１１３のシフトレジスタ１１５、１１６のそれぞれに適用される。増幅器１３２、１３３を介して連続して読み出された結果的に得られたデータは、データ出力１６１ｂ、１６１ｃに与えられる。

[32]マルチセクションタップのリニアＣＣＤ構造１１０によりウェハまたは標本１０８の表面から後方反射された光ビーム１５７ａ、１５７ｂ、１５７ｃを取り込むと、高度に効果的かつ効率的なデザインが得られる。構造１１０は、走査および反射光用に同じ対物レンズ構造が使用されるように構築される。更に、各走査ビームからの反射光が、セグメント化されたＣＣＤ構造１１０に適用されると、標本のそれぞれのセクションを走査することから引き出された情報の内容は、一時的なシフトレジスタに並列転送された後、連続して読み出される。ＣＣＤ１１０の複数のセクタからの転送により、大量のデータスループットが得られ、これは、ウェハ検査システムにおいて極めて望ましいものである。

[01]図５に、実際的なカメラデザインのセンサ５００の例示的な実施形態を示す。デバイスは、２０４８個の素子５０１を有するリニアＣＣＤであり、各素子は、横寸法が１６μｍであり、縦寸法が６４μｍであるピクセルサイズと、１６μのピクセルピッチを有する。２０４８個の素子は、３２個の素子５０１を各々が有する６４個の独立したセクション５０２に分割され、各素子５０１は、第１の一時的な格納ステージ５０４への出力５０３を有し、この出力５０３は、セクション５０２の他の３１個の素子の出力と並列に設けられる。セクション５０２は、別のセクションに対してすぐに隣接した位置に設けられる。別の実施形態において、高速化を図って、１つのタップ当たり１６ピクセルしかない１２８個の出力を設けてもよい。各第１の一時的な格納ステージ５０４の３２個の値は、それぞれのクロックＣ_１〜Ｃ_６４によって、それぞれの第２段の格納ステージ５０５へ並列に読み出され、すべての第２段の格納ステージ５０５の３２個の値は、単一のクロックＣ_０に応答して、それぞれの読出しシフトレジスタステージ５０６へ読み出される。各読出しシフトレジスタステージ５０６の３２バイトは、クロック入力Ｃ_Ｋによって連続してクロックされ、レジスタからアナログ出力された電圧モードは、６４個のセクション５０２の各々に対するそれぞれの出力ポートＯＵＴ_１〜ＯＵＴ_６４に与えられる。当業者により理解されるように、適切な動作のために、デバイスに適切な電圧が適用される。このアーキテクチャを備えたセンサは、２０〜４０ＭＨｚのデータレート（１．０〜１．６ＭＨｚラインレート）と、１秒当たり２．０〜３．２Ｇｐｉｘの範囲の出力を有するようにデザインされてよい。

[34]再度、図１の略図に戻ると、スポットタイミングは、単一ＣＣＤセクション１１４〜１１６に対してスポットが１つのみであるようにデザインされる。実際、図５のリニアセンサと１０ビームスキャナを用いた例示的な実施形態において、各々が３２ピクセルに対する格納を有する６４個のセンサセグメントの６分の１のみが、一度に１つの入力を受け取ることになる。単一ビームを複数のセグメントに入力すると、ビームが次のセクションに移動すると、必要な格納および読出し処理が可能な遅延が得られる。例示的かつ非制限的に、図２には、２つのみのスポットのタイミング図が示されているが、以下の教示により追加のスポットに容易に推定されてよい。図において、タイミング（ｔ）ライン２００は、複数のスポットによってウェハの表面、レチクル、または他の表面の走査に参照を与える。表面が所定の速度でｙ（ページ縦）方向に移動する間、スポットは、ｘ（ページ横）方向に沿って走査する。最初、スポット１は、ウェハのセクション１上に配置され、時間期間２０１中の位置２１１に示すように、ウェハまたは他の表面のセクション１中を走査する。走査は、ステージ上でのウェハなどの動きによる表面の上向きの動きにより、右側へ上向きに傾斜する。第２のスポットは、処理位置２２０に示すように、まだ走査が始まっていない。時間期間２０１では第１のスポットのみしか走査していないため、処理部分２３０でセクション１または処理部分２４０でセクション２から転送されるデータはなく、処理部分２５０で出力されるデータもない。

[35]第２の時間期間２０２中、セクション１の走査は、スポット１によって完了し、走査線２１２の部分によって示すように、セクション２の走査を始める。同時に、第２のスポットは、走査線２２１で示すように、セクション１の走査を始める。時間期間２０２の開始時、期間２０１でのセクション１の走査中に獲得されたデータのすべてが、２３１で並列に出力される。しかしながら、この時点でセクション２に対して蓄積されたデータはないため、処理部分２４０での入力はない。しかしながら、２３１でセクション１から並列転送されたデータは、データセクション１の出力２５１で示すように、時間期間２０２中に連続して出力される。

[36]期間２０３の開始時、スポットビーム１は、２１３でセクション３の走査を開始するのに対して、スポットビーム２は、２２２でセクション２の走査を開始する。処理部分２３０において、セクション１においてスポット２によって蓄積されたデータは、２３２で転送されるのに対して、セクション２のスポット１でのデータは、２４１で転送される。時間期間２０３中、セクション１および２の各々に対するデータ（走査２２１、２１２によって収集）は、２５２および２５３でそれぞれ連続して読み出される。１０本のビームを使用し、リニアスキャナの６４個のセクションを有する例示的な実施形態の場合、ＣＣＤの少なくとも６個のセクションが各ビームから入力を受けた後に別の走査の開始に戻るように、ビームがウェハなどの表面の一部分を走査しなければならないことは明らかである。したがって、６個のセクションの走査に相当するデータ出力時の遅延が存在する。ビーム走査とＣＣＤ出力との間の同期は、最適な出力を達成するために容易に達成される。

[37]図３は、検査下にあるウェハ、レチクル、または同様の物体の実際の表面３００を示す。横方向の目盛り０〜１２は、個々のピクセル（明るい正方形３０１〜３１２）の位置を特定し、これらのピクセルのいくつか（３０１、３０４、３０７、および３１０）は、ウェハ、レチクル、または他の物体の動きに対して直交する方向に進む走査の走査開始点である。この動きは、数字０〜１０で目盛りがつけられた方向にある。ウェハ自体は、単一のシリーズにおいて複数のビーム３５０、３６０、および３７０によって走査され、ビーム走査は、図の右側のピクセル１０での走査シリーズ３５０’の開始で示すように、後続するシリーズで繰り返される。ウェハが、縦方向に数字０〜１０の推移によって示されている従来の移送ステージ装置１７０（図１）によって移動されると、ビームは、ウェハの表面にわたって対角線に走査するように見える。そのため、第一のシリーズ走査において、スポット３５０は、セクタ１の点３０１で始まる。その後、走査するにつれ、スポット３５０は、セクタ２のピクセル３０２、セクタ３のピクセル３０３、以下同様、に移動する。第２のスポット３６０は、セクタ１の点３０４で始まり、セクタ２の点３０５、セクタ３の点３０６、セクタ４の点３０７、以下同様、に移動する。セクタ１の点７で始まるスポット３７０も同様の動きをする。走査の第２のシリーズは、スポット３５０’で再度始まるが、この場合、セクタ１の点３１０で始まる。第２の走査においてスポット３６０および３７０の走査が同様に繰り返され、ウェハがステージ１７０によって移動されると、後続するシリーズにおいて、スポット３５０〜３７０の走査が同様に繰り返される。この走査を行えば、ウェハの全領域の並列読出値を見ることができる。

[38]図６Ａに、第２の例示的な実施形態が示されており、同図において、システム６００は、図１の実施形態と実質的に同一であるが、移動レンズの各々から複数のビームを作り出すために、ビームスプリッタを使用している点が異なる。更に詳しく言えば、レーザ６０１は、従来のビーム形成器６０２に適用される光ビーム出力６５１を発生して、当業者に公知の方法で均一の強度ビームプロファイルを有するビーム６５２を形成する。平行化されたビーム６５２は、音響光学移動レンズ６０４を有する動作レンズシステムにビーム６５３を方向付けるための従来のミラー６０３に適用される。移動レンズ音響光学デバイス６０４は、形成されたビーム６５３を複数のビーム６５４ａ、６５４ｂ、６５４ｃに変換するように動作する。この場合も、便宜上、例示的に３本のビームが示されているが、ビームの数は、それよりも多くてもよく、例示的な実施形態では、１０本以上の同時発生する走査ビームであってよい。移動レンズ音響光学デバイス６０４は、一連のチャープＲＦパルスの各々に応答し、移動レンズデバイス６０４の活性領域に複数の段階的なレンズの１つを形成する。音響パルスがデバイス６０４を通って移行するにつれ、関連付けられたレンズは移行して、走査の性質に合わせてそれらのビームの各々を移動させる。音響光学デバイス６０４の活性領域にある複数の段階的なレンズ６０４ａ、６０４ｂ、６０４ｃにより、移動レンズ音響光学デバイスの焦点６５４ａ、６５４ｂ、６５４ｃで複数のフライングスポットが発生し、その後、フライングスポット６５４ａ、６５４ｂ、６５４ｃは、従来のコリメータレンズ６０５を通過する。

[39]第１の実施形態とは異なり、コリメータレンズ６０５の複数ビーム出力は、ダンマン格子またはビームスプリッタ（図示した実施形態では１×３タイプであるが、他の分割率も本発明の範囲内である）を通過することによって、いくつかの散開したビーム６５５ａ、６５５ｂ、６５５ｃが生成される。分割された各ビームのエネルギーが実質的に等しいものである限り、当業者に公知の任意の手段によって分割が実行されてよい。これらのビームの各々は、ダイクロイックミラー６０６の表面に入射し、複数のビーム６５６ａ_１〜３、６５６ｂ_１〜３、６５６ｃ_１〜３として走査対象の標本６０８の表面に撮像するための対物レンズ６０７に通される複数のスポットビーム（６５５ａ_１〜３、６５５ｂ_１〜３、６５５ｃ_１〜３、図示せず）を含む。対物レンズ６０７によって出力された複数の平行ビーム６５６ａ_１〜３、６５６ｂ_１〜３、６５６ｃ_１〜３は、標本の表面上の領域６０８ａ、６０８ｂ、６０８ｃに集束される。これらの領域の各々は、ビーム６５５ａ、６５５ｂ、および６５５ｃの別々のものから生じる別々のフライングスポットによって走査され、例示的な実施形態において、図６Ｂに示すような走査線構造を発生し、同図において、別々のビーム６５６ａ_２、６５６ｂ_２、６５６ｃ_２からの走査は一まとまりであるが、時間と位置がずれている。これらの走査は、平行ビーム（各々３つの走査での３本のビーム、図示せず）として戻され、これらのビームは、対物レンズ６０７を再度通過して、ダイクロイックミラー６０６の背面に向けられる。これらの平行な反射ビームは、ミラー６０６によって反射され、コリメータレンズ６０９に適用される。

[40]レンズ６０９からのビーム６５９ａ_１〜３、６５９ｂ_１〜３、６５９ｃ_１〜３は、３つのカメラに出力され、これらのカメラの各々は、図１の実施形態のリニアＣＣＤのものと同様の構造および機能を備えたマルチステージ、マルチタップの垂直転送ＣＣＤ６１０Ａ、６１０Ｂ、６１０Ｃをそれぞれ有する。このアーキテクチャにより、画像検出デバイスのスループットおよび解像度が更に高まる。

[41]図７ａに示すような更なる別の例示的な実施形態において、すでに開示したような複数のフライングスポットまたは単一スポットを含むものであってよい光源からのレーザ光が、第１のダイクロイックミラー７１０を通過してよい。ミラー７０６は、第１の表面７１０ａを介してレーザ光７０１を通過させるが、標本から戻る光を反対側の表面７１０ｂから反射させる。通過したレーザ光７０２は、レーザ光を通過させる第１の表面７２０ａと、暗視野光７０４を反射する第２の表面７２０ｂとを有する第２のダイクロイックミラーを通過する。標本７０８の表面に衝突するレーザ光７０３は、暗視野光７０４および明視野光７０５として反射されて戻される。暗視野光７０４は、暗視野光を反射し明視野光を通過させる環状ミラー７２０の表面７２０ｂによって、明視野光７０５から分離される。暗視野光７０４は、高感度の光電子増倍管（ＰＭＴ）７４０によって検出される。従来のデザインのものであり、製造業者のＨａｍｍａｔｓｕおよびＢｕｒｌｅから市販されているようなＰＭＴは、暗視野低光散乱がある場合、特に有益である。明視野光は、ミラー７２０を通って、表面７１０ｂによってＣＣＤ７３０へと反射され、このＣＣＤは、マルチステージまたは単一ステージＣＣＤであってよく、感度はより低いが、ダイナミックレンジがより大きく、ＰＭＴより高速である。

[42]別の実施形態において、ダイクロイックミラー７６０およびダイクロイックミラー７７０を通過し、標本７５８の表面に集束するための対物レンズ７５７へと進み、本願明細書においてすでに開示されている原理により移動レンズによって走査されてよい環状照明形態のレーザ７５１が与えられる。暗視野と明視野の成分である反射光は、ミラー７７０の表面に向けられ、明視野光は、ＣＣＤ７９０に向けて反射される。暗視野光は、ミラー７７０を介してミラー７６０へと通過し、ミラーの表面は、検出用に光をＰＭＴ７８０に反射する。

[43]いくつかの例示的な実施形態に関して本発明を記載してきたが、本発明は、それらに限定されるものではなく、本発明の全範囲は、適用法に従って解釈されるように、添付の特許請求の範囲において規定される。

本発明によるウェハまたは他の標本を走査するための第１の例示的なシステムおよび装置の略図を示す。 ウェハまたは他の標本を走査するために、本発明の装置によって生成された複数のビームを使用するための例示的なタイミング図を示す。 本発明の一実施形態により生成された４つのビームによって同時に走査された場合のウェハ表面のトポグラフィを示す。 本発明の一実施形態において使用された場合の移動レンズ、マルチビーム音響光学デバイスの略図である。 本発明の一実施形態によるＣＣＤスキャナにおいて用いられてよい、２ステージ垂直転送を有するマルチステージリニアフォトダイオードの略図である。 本発明による、ウェハまたは他の標本上で複数の分割ビームを走査するための第２の例示的なシステムおよび装置の略図である。 本発明による、分割ビームに対して走査されたライン構造の略図である。 標本表面上の明視野および暗視野像を別々に検出するための単一の照明レーザアーキテクチャの略図である。 標本表面上の明視野および暗視野像を別々に検出するための環状照明レーザアーキテクチャの略図である。

１００…ウェハ検出システム、１０１…レーザ、１０２…ビーム形成器、１０３…ミラー、１０４…移動レンズ音響光学デバイス、１０６…ダイクロイックミラー、１０７…対物レンズ、１０８…ウェハ、１０９…コリメータレンズ、１１０…垂直転送ＣＣＤ、１１４…シフトレジスタ。

Claims (25)

1. 標本検査システムであって、
   ビームを供給する光源と、
   活性領域を有し、各々が焦点を有する複数の移動レンズを前記活性領域に同時に生成するようにＲＦ入力信号に対して応答する移動レンズ音響光学デバイスであって、前記移動レンズ音響光学デバイスが、生成された移動レンズの各々の焦点のそれぞれで、光ビームを受け、複数のスポットビームを生成するように動作し、前記複数のスポットビームが、前記標本の第１の表面を走査する、前記移動レンズ音響光学デバイスと、
   前記スポットビームのそれぞれから生じる光と、前記第１の表面から反射された光または前記第１の表面を透過された光の少なくとも１つを検出するための複数の光検出器を備える少なくとも１つの光検出器装置と、
   を備える、システム。
2. 前記ＲＦ入力信号源を更に備え、前記信号が、チャープＲＦパルスを含み、各パルスが、前記活性領域において伝播レンズを生成するように動作する、請求項１に記載のシステム。
3. 第１の複数の複数スポット走査ビームを受け、前記各ビームを第２の複数のスポット走査ビームに分割するように動作するビームスプリッタを更に備える、請求項１に記載のシステム。
4. 前記光源が、ＵＶレーザであり、前記ＵＶレーザと前記移動レンズ音響光学デバイスとの間の光路に位置するビーム形成器を更に備える、請求項１に記載のシステム。
5. 前記少なくとも１つの光検出器装置が、複数の光検出セクションを備え、各検出器セクションが、複数の光検出器と、少なくとも１つのマルチステージ格納デバイスを有する、請求項２に記載のシステム。
6. 前記少なくとも１つの光検出器装置が、少なくとも１つのＣＣＤと、少なくとも１つのＰＭＴとを備える、請求項１に記載のシステム。
7. 前記各検出器セクションが、複数のステージを有する一時的なシフトレジスタを備え、前記シフトレジスタが、対応する検出器の内容を並列に各ステージにおいて受け、連続して読み出されるように動作する、請求項５に記載のシステム。
8. セクション転送信号源を更に備え、前記信号源が、前記ステージを連続して読み出すためにセクション転送信号を供給し、前記連続して読み出された信号を搬送するためにバッファを含むデータ出力ラインを供給する、請求項７に記載のシステム。
9. 標本検査システムであって、
   複数の同時走査スポットビーム源であって、前記ビームが、前記標本の表面上に撮像され、複数の反射ビームが前記表面から発生する、前記同時走査スポットビーム源と、
   少なくとも１つの光検出器ユニットであって、前記少なくとも１つの検出器が、複数の検出器セクションを備え、各検出器セクションが、複数の光検出器と、前記複数の光検出器から入力を並列に受け、前記複数のステージに格納された情報を連続して読み出すように動作する少なくとも１つのマルチステージ格納デバイスとを有する、前記光検出器ユニットと、
   を備える、前記システム。
10. 前記各検出器セクションが、セクション転送信号用の入力と、前記セクションの連続読出し用の出力と、を備える、請求項９に記載のシステム。
11. 前記複数の走査スポットビーム源が、前記複数のビームを生成するように複数の移動レンズを供給するための単一の結晶を有する音響光学移動レンズを備える、請求項９に記載のシステム。
12. 前記音響光学移動レンズデバイスが、一連のチャープＲＦ信号に応答して前記レンズを生成する、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記標本に対する移動ステージを更に備え、前記一連のチャープＲＦ信号が、前記移動ステージの動きと連係した走査を発生するようにタイミング調整される、請求項１２に記載のシステム。
14. 標本の検査方法であって、
    単一の光源から複数のスポットビームを供給するステップと、
    標本表面で前記複数のスポットビームを走査して、反射ビームおよび透過ビームの少なくとも１つの対応する複数のビームが生成されるステップと、
    それぞれの信号格納セクションにおいて反射ビームおよび透過ビームの前記少なくとも１つの各々の内容を取り込み格納するステップと、
    複数の前記格納セクションから格納された信号を同時に連続して読み出すステップと、
    を含む、前記方法。
15. 前記走査ステップが、前記標本の異なるセクションで前記複数のビームのそれぞれを同時に走査することを含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記走査ステップが、一連のチャープＲＦ信号を入力することを含み、各チャープＲＦ信号が、前記複数のスポットビームのそれぞれの走査を制御する、請求項１４に記載の方法。
17. 第１の期間中、標本表面の第１のセクションで第１のスポットビームを走査し、前記第１のセクションでの前記第１のビーム走査からの情報を格納するステップと、
    第２の期間中、
    （ａ）前記第１のセクションに隣接する標本表面の第２のセクションで前記第１のスポットビームを走査し、前記第２のセクションでの前記第１のビーム走査からの情報を格納することと、
    （ｂ）前記第１の期間中に格納された前記第１のビーム走査からの情報を連続して読み出すことと、
    （ｃ）前記標本表面の前記第１のセクションで第２のスポットビームを走査し、前記第２のセクションでの前記第２のビーム走査からの情報を格納するステップと、
    を更に含む、請求項１５に記載の方法。
18. 第３の期間中、
    （ｄ）前記第２のセクションに隣接する標本表面の第３のセクションで前記第１のスポットビームを走査し、前記第３のセクションでの前記第１のビーム走査からの情報を格納するステップと、
    （ｅ）前記第２の期間中に格納された前記第１のビーム走査からの情報を連続して読み出し、前記第２の期間中に格納された前記第２のビーム走査からの情報を連続して読み出すステップと、
    （ｆ）前記標本表面の前記第２のセクションで前記第２のスポットビームを走査し、前記第２のセクションでの前記第２のビーム走査からの情報を格納するステップと、
    を更に含む、請求項１７に記載の方法。
19. 第１の複数のスポット走査ビームにビームスプリッタを通過させるステップと、第２の複数のスポット走査ビームを作り出すステップと、を更に含む、請求項１４に記載の方法。
20. 選択的移動レンズを与えるように前記ＲＦ信号を変化させるステップを更に含む、請求項１４に記載の方法。
21. 前記走査が、前記標本を移動させるステップを更に含む、請求項１４に記載の方法。
22. 反射ビームおよび透過ビームの前記少なくとも１つが、明視野および暗視野成分を含み、前記方法が、前記明視野および暗視野成分を分離するステップを更に含み、前記取り込み格納ステップが、前記明視野成分を別々に取り込むことと、前記暗視野成分を取り込むこととを含む、請求項１４に記載の方法。
23. 前記取り込み格納ステップが、ＣＣＤを用いて前記明視野成分を取り込むことと、ＰＭＴを用いて前記暗視野成分を取り込むこととを含む、請求項２２に記載の方法。
24. 前記分離ステップが、少なくとも１つのダイクロイックミラーを用いて実行される、請求項２２に記載の方法。
25. 少なくとも１つのＣＣＤが、明視野検出用のものであり、少なくとも１つのＰＭＴが、暗視野検出用のものである、請求項６に記載のシステム。

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