JP2024508382A - 感受性粒子を検出するための連続縮退楕円リターダ - Google Patents

感受性粒子を検出するための連続縮退楕円リターダ Download PDF

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Abstract

検査システムは、照明ビームを生成するための照明源と、照明ビームを照明方向に沿って非軸角度で試料に向けるための照明光学系と、暗視野モードで試料から発せられる散乱光を集光するための集光光学系とを含むことができる。試料からの散乱光は、試料の表面からの散乱光に関連する表面ヘイズと、楕円偏光を有する表面ヘイズの少なくとも一部とを含む。システムは、瞳孔を通る表面ヘイズの偏光を、選択されたヘイズ配向方向に平行に整列された直線偏光に変換するための瞳孔平面光学系をさらに備えることができる。このシステムは、このヘイズ配向方向に平行に整列した表面ヘイズを排除する直線偏光器と、直線偏光器を通過した光に基づいて試料の暗視野画像を生成する検出器とを含むことができる。

Description

「関連出願の参照」
本願の請求項でいうｘｕｅｆｅｎｇ米国特許法１１９条（ｅ）ｌｉｕ、米国仮出願６３／１５１，０６８ （２０２１年２月１９日、ＡＤＶＡＮＣＥＤ ＭＥＴＨＯＤ ＴＯ ＩＭＰＲＯＶＥ ＰＡＲＴＩＣＬＥ ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ ＳＥＮＳＩＴＩＶＩＴＹ ＩＮ ＷＡＦＥＲ ＩＮＳＰＥＣＴＩＯＮ）、ｊｅｎｎ－ｋｕｅｎ命名ｌｅｏｎｇ、Ｊｏｈｎ ａｌｅｘ ｆｉｅｌｄｅｎ ｃｈｕａｎｇとして、本発明者らが全体としている。
「技術分野」
本開示は、概して、粒子検査に関し、より具体的には、散乱または回折光に基づく暗視野撮像を使用する粒子検査に関する。
粒子検出システムは、通常、半導体処理ラインにおいて、限定されないが、パターン化されていないウエハ等のウエハ上の欠陥または粒子を識別するために利用される。半導体デバイスが縮小し続けるにつれて、粒子検出システムは、感度および分解能の対応する増加を必要とする。測定感度を制限し得るノイズの重要な原因は、ウエハ上の表面散乱（例えば、表面ヘイズ）であり、これは、光学的に研磨された表面に対してさえ存在し得る。粒子からの散乱に対する表面散乱を抑制するために様々な方法が提案されているが、そのような方法は、所望の感度レベルを達成できない場合があり、および／または画質の低下を犠牲にして感度を達成する場合がある。
米国特許９，８７４，５２６号公報 米国特許９，２９１，５７５号公報 米国特許８，８９１，０７９号公報 米国特許９，８９１，１７７号公報 米国特許１０，９４２，１３５号公報 米国特許１０，９４８，４２３号公報
したがって、上記の欠点を軽減するシステムおよび方法を開発する必要がある。
本開示の１つ以上の実施形態による検査システムが開示される。例示的な一実施形態では、システムは、照明ビームを生成するための照明源を含む。別の例示的な実施形態では、システムは、照明方向に沿って軸外角度で試料に照明ビームを向けるための１つ以上の照明光学系を含む。別の例示的な実施形態では、システムは、暗視野モードで照明ビームに応答して試料からの散乱光を集光する（収集：ｃｏｌｌｅｃｔ）１つ以上の集光光学系（集光光学系：ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｏｐｔｉｃｓ）を含み、１つ以上の集光光学系によって集光された試料からの散乱光は、試料の表面から散乱された光に関連する表面ヘイズ（ｓｕｒｆａｃｅ ｈａｚｅ）を含み、表面ヘイズの少なくとも一部分は楕円偏光を有する。別の例示的な実施形態では、システムは、１つ以上の集光光学系（例えば、瞳平面光学系）の１つ以上の瞳平面に配置された１つ以上の光学素子を含む。別の例示的な実施形態では、瞳平面光学系は、選択された配向方向に対して表面ヘイズを回転させるための第１の空間的に変化する偏光回転分布を提供する第１の偏光回転子を含み、表面ヘイズの回転は、選択された配向方向に対する楕円偏光の長軸の回転を含む。別の例示的な実施形態では、瞳平面光学系は、第１の偏光回転子からの表面ヘイズを直線偏光に変換するための１／４波長板を含む。別の例示的な実施形態では、瞳平面光学系は、第２の空間的に変化する偏光回転分布を提供して、表面ヘイズの直線偏光を１／４波長板から選択されたヘイズ配向方向に回転させる第２の偏光回転子を含む。別の例示的な実施形態では、システムは、選択されたヘイズ配向方向に平行に偏光された光を拒絶して第２の偏光回転子から表面ヘイズを拒絶するように位置合わせされた直線偏光子を含む。別の例示的な実施形態では、システムは、直線偏光子を通過した試料からの散乱光に基づいて試料の暗視野画像を生成する検出器を含み、直線偏光子を通過した試料からの散乱光は、試料の表面上の１つ以上の粒子によって散乱された光の少なくとも一部を含む。
本開示の１つ以上の実施形態による検査システムが開示される。例示的な一実施形態では、システムは、照明ビームを生成するための照明源を含む。別の例示的な実施形態では、システムは、照明方向に沿って軸外角度で試料に照明ビームを向けるための１つ以上の照明光学系を含む。別の例示的な実施形態では、システムは、暗視野モードで照明ビームに応答して試料からの散乱光を集光する１つ以上の集光光学系を含み、１つ以上の集光光学系によって集光された試料からの散乱光は、試料の表面から散乱された光に関連する表面ヘイズを含み、表面ヘイズの少なくとも一部分は楕円偏光を有する。別の例示的な実施形態では、システムは、１つ以上の集光光学系（例えば、瞳平面光学系）の１つ以上の瞳平面に配置された１つ以上の光学素子を含む。別の例示的な実施形態では、瞳平面光学系は、空間的に変化する偏光回転分布を提供して表面ヘイズを選択された配向分布に回転させる偏光回転子を含み、表面ヘイズの回転は、楕円偏光の長軸を選択された配向分布に回転させることを含む。別の例示的な実施形態では、瞳平面光学系は、偏光回転子からの表面ヘイズを直線偏光に変換するためのセグメント化された１／４波長板を含み、直線偏光は、選択されたヘイズ配向方向に沿って整列される。別の例示的な実施形態では、システムは、選択されたヘイズ配向方向に平行に偏光された光を拒絶して、セグメント化された４分波長板から表面ヘイズを拒絶するように位置合わせされた直線偏光子を含む。別の例示的な実施形態では、システムは、直線偏光子を通過した試料からの散乱光に基づいて試料の暗視野画像を生成する検出器を含み、直線偏光子を通過した試料からの散乱光は、試料の表面上の１つ以上の粒子によって散乱された光の少なくとも一部を含む。
本開示の１つ以上の実施形態による検査システムが開示される。１つの例示的な実施形態では、システムは、照明ビームを生成するための照明源を含み、別の例示的な実施形態では、システムは、照明方向に沿って軸外角度で試料に照明ビームを向けるための１つ以上の照明光学系を含む。別の例示的な実施形態では、システムは、暗視野モードで照明ビームに応答して試料からの散乱光を集光する１つ以上の集光光学系を含み、１つ以上の集光光学系によって集光された試料からの散乱光は、試料の表面から散乱された光に関連する表面ヘイズを含み、表面ヘイズの少なくとも一部分は楕円偏光を有する。別の例示的な実施形態では、システムは、１つ以上の集光光学系（例えば、瞳平面光学系）の１つ以上の瞳平面に配置された１つ以上の光学素子を含む。別の例示的な実施形態では、瞳平面光学系は、表面ヘイズを直線偏光に変換するために、１つ以上の集光光学系の瞳平面に位置する空間的に変化する波長板を含む。別の例示的な実施形態では、瞳平面光学系は、空間的に変化する偏光回転分布を提供する偏光回転子を含み、空間的に変化する波長板から選択された配向分布まで表面ヘイズを回転させ、表面ヘイズの回転は、選択されたヘイズ配向方向への楕円偏光の長軸の回転を含む。別の例示的な実施形態では、システムは、選択されたヘイズ配向方向に平行に偏光された光を拒絶して偏光回転子から表面ヘイズを拒絶するように位置合わせされた直線偏光子を含む。別の例示的な実施形態では、システムは、直線偏光子を通過した試料からの散乱光に基づいて試料の暗視野画像を生成する検出器を含み、直線偏光子を通過した試料からの散乱光は、試料の表面上の１つ以上の粒子によって散乱された光の少なくとも一部を含む。
前述の概要および以下の詳細な説明の両方は、例示的および説明的なものにすぎず、特許請求される本発明を必ずしも限定するものではないことを理解されたい。明細書に組み込まれ、明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を示し、全般的な説明とともに、本発明の原理を説明するのに役立つ。
本開示の多数の利点は、添付の図面を参照することによって当業者によってよりよく理解され得る。
図１Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による粒子検出システムのブロック図である。 図１Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態による検査ツールの概念図である。 図２は、本開示の１つ以上の実施形態による、瞳を２つのセグメントに分割するための２つのセグメントを含む位相マスクの概念上面図である。 図３Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による、斜めに入射するｐ偏光に応答した表面散乱の瞳平面散乱マップである。 図３Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態による、斜めに入射するｐ偏光に応答して小粒子によって散乱される光の瞳平面散乱マップである。 図４Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による、連続縮退楕円リターダ（ＣＤＥＲ）を含む検査ツールの集光経路の第１の構成の概念図である。 図４Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態による、照明方向に沿って表面ヘイズの偏光楕円を整列させるように配置された第１の偏光回転子を通って伝搬した後の図３Ａに示す表面ヘイズ電場分布のプロットである。 図４Ｃは、本開示の１つ以上の実施形態による、図４Ｂの表面ヘイズ電場分布を生成するための第１の偏光回転子の空間的に変化する偏光回転分布を示すプロットである。 図４Ｄは、本開示の１つ以上の実施形態による、１／４波長板を通して伝搬した後の図４Ｂに図示される表面ヘイズ電場分布のプロットである。 図４Ｅは、本開示の１つ以上の実施形態による、第２の偏光回転子を通して伝搬した後の図４Ｄに図示される表面ヘイズ電場分布のプロットである。 図４Ｆは、本開示の１つ以上の実施形態による、図４Ｅの表面ヘイズ電場分布を生成するための第２の偏光回転子の空間的に変化する偏光回転分布を示すプロットである。 図４Ｇは、本開示の１つ以上の実施形態による、直線偏光子を通して伝搬した後の図４Ｅに図示される表面ヘイズ電場分布のプロットである。 図４Ｈは、本開示の１つ以上の実施形態による、セグメント化された半波長板４０６として形成された偏光回転子のブロック図である。 図４Ｉは、本開示の１つ以上の実施形態による、セグメント化された半波長板として形成された偏光回転子のブロック図である。 図４Ｊは、本開示の１つ以上の実施形態による、２Ｄ厚さプロファイルを伴う光学活性材料から形成される偏光回転子を伴う、図４Ａに図示されるようなＣＤＥＲの効率のシミュレーションに対応する。 図４Ｋは、本開示の１つ以上の実施形態による、偏光回転子が、一次元的に変化する偏光回転分布を提供するように、単一方向に沿って連続的に変化する厚さプロファイルを有する、図４Ａに図示される構成要素の概念断面図である。 図４Ｌは、本開示の１つ以上の実施形態による、偏光回転子が、直線的に変動する偏光回転分布を提供するように、単一方向に沿って直線的に変動する厚さプロファイルを有する、図４Ａに図示される構成要素の概念的断面図である。 図４Ｍは、本開示の１つ以上の実施形態による、偏光回転子が、２つの光学活性材料および対応する位相補償器を含む要素のスタックとして形成される、図４Ａに図示される構成要素の概念的断面図である。 図５Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による、ＣＤＥＲを含む検査ツールの集光経路の第２の構成の概念図である。 図５Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態による、図５Ａの偏光回転子を通して伝搬した後の図３Ａに図示される表面ヘイズ電場分布のプロットである。 図５Ｃは、本開示の１つ以上の実施形態による、図５Ａの１／４波長板を通って伝搬した後の図５Ｂに示す表面ヘイズ電界分布のプロットである。 図５Ｄは、本開示の１つ以上の実施形態による、図５Ａの直線偏光子を通して伝搬した後の図５Ｃに図示される表面ヘイズ電場分布のプロットである。 図５Ｅは、本開示の１つ以上の実施形態による、偏光回転子がセグメント化された半波長板として形成され、１／４波長板がセグメント化された１／４波長板として形成される、図５Ａに示す構成要素の概念断面図である。 図５Ｆは、本開示の１つ以上の実施形態による、偏光回転子が連続要素として形成され、１／４波長板がセグメント化された１／４波長板として形成される、図５Ａに示す構成要素の概念断面図である。 図６Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による、ＣＤＥＲを含む検査ツールの集光経路の第３の構成の概念断面図である。 図６Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態による、図６Ａの空間的に変動する波長板を通して伝搬した後の図３Ａに図示される表面ヘイズ電場分布のプロットである。 図６Ｃは、本開示の１つ以上の実施形態による、図６Ａの光学回転子を通して伝搬した後の図６Ｂに図示される表面ヘイズ電場分布のプロットである。 図６Ｄは、本開示の１つ以上の実施形態による、図６Ａの直線偏光子を通して伝搬した後の図６Ｃに図示される表面ヘイズ電場分布のプロットである。 図７は、本開示の１つ以上の実施形態による、粒子検出のための方法において実行されるステップを示す流れ図である。
ここで、添付の図面に示される開示された主題を詳細に参照する。本開示は、特定の実施形態およびその特定の特徴に関して具体的に示され、説明されてきた。本明細書に記載される実施形態は、限定的ではなく例示的であると解釈される。本開示の精神および範囲から逸脱することなく、形態および詳細における種々の変更および修正が行われ得ることが、当業者に容易に明白となるはずである。
本開示の実施形態は、表面散乱（例えば、表面ヘイズ）が、表面上の粒子によって散乱される光（例えば、粒子散乱）から分離される、暗視野撮像（暗視野モードでの撮像）に基づく粒子検出のためのシステムおよび方法を対象とする。本開示のさらなる実施形態は、表面散乱および粒子散乱に基づいて、試料の別個の画像を同時に生成することを対象とする。
ウエハ検査は一般に米国に記載されている。米国特許９，８７４，５２６は、２０１８年１月１日に発行され、米国特許９，２９１，５７５（２０１６年３月２２日）、米国特許８，８９１，０７９（２０１４年１１月１８日）、及び米国特許９，８９１，１７７（２０１８年２月１３日）であり、これらの全ては、その全体が本明細書に組み込まれる。さらに、本開示の目的のために、粒子は、限定されないが、異物粒子、スクラッチ、ピット、穴、バンプ、または同等物を含む、対象の試料上の任意の表面欠陥を含んでもよい。
粒子から散乱された光および表面から散乱された光は、散乱角の関数として異なる電場分布（例えば、偏光および電場強度）を示し得ることが本明細書で認識される。さらに、これらの散乱源の電場分布（例えば、散乱マップ）の差は、斜めに入射するｐ偏光に対して特に有意であり得る。例えば、斜入射ｐ偏光からの表面ヘイズは、楕円偏光を有し得、鏡面反射の角度に対してほぼ半径方向に偏光され得るが、粒子からの散乱は、表面法線に対してほぼ半径方向に偏光され得る。このようにして、表面ヘイズは、これらの偏光差に少なくとも部分的に基づいて、粒子散乱から隔離され得る。例として、連続放射状偏光子を使用する表面ヘイズ抑制は、概して米国特許１０，９４２，１３５（２０２１年３月９日）に記載されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。別の例として、直線偏光子と共にセグメント化された半波長板の組み合わせを使用する表面ヘイズ抑制は、概して米国特許１０，９４８，４２３で説明され、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。しかしながら、本明細書では、これらのような既存の技術は、瞳にわたる表面ヘイズの楕円偏光状態を直線偏光に完全に変換できない場合があり、及び／又は表面ヘイズの偏光を共通の方向に沿って完全に整列させることができない場合があり、これは、直線偏光子を通る表面ヘイズの漏れ及び対応する低減された信号対雑音比をもたらし得ることが企図される。
いくつかの実施形態では、表面ヘイズは、直線偏光子または偏光ビームスプリッタとともに、本明細書では便宜上ＣＤＥＲと呼ばれる連続縮退楕円リターダを使用して、単離および分離される。以下、連続縮退楕円リターダをＣＤＥＲという。例えば、ＣＤＥＲは、瞳平面にわたる表面ヘイズに関連する偏光楕円を、共通の角度に沿って配向された直線偏光に機能的に変換し得る、光学システムの瞳平面内への配置のために設計された光学要素であり得る。このようにして、直線偏光子は、表面ヘイズに関連する光を粒子散乱に関連する光から分離することができる。その結果、粒子検出を高感度で達成することができる。いくつかの実施形態では、システムは、点広がり関数（ＰＳＦ）を鮮鋭化し、粒子によって散乱される光の信号対雑音比（ＳＮＲ）をさらに増加させ、したがって、粒子検出感度を増加させるように、点広がり関数の中心ピークを提供する位相マスク（例えば、π位相マスク）をさらに含む。
いくつかの実施形態では、ＣＤＥＲは、第１の偏光回転子（例えば、光学回転子、セグメント化または連続半波長板などである）、１／４波長板、および第２の偏光回転子に機能的に分解されてもよく、構成要素のうちの少なくともいくつかは、瞳を横断して空間的に変動する変換を提供し、表面ヘイズの調整された分離を提供する。この構成では、第１の偏光回転子は、瞳平面を横断して共通配向方向に楕円偏光表面ヘイズを回転させ得る。この第１の偏光回転子は、機能および／または物理的構成において、上記で参照することによって本明細書に組み込まれる米国特許１０，９４８，４２３に開示される偏光回転技法に類似し得るが、これは、単に、例示的比較であり、本開示の限定ではないことを理解されたい。しかしながら、本明細書では、単に楕円偏光表面ヘイズを共通の配向方向に回転させるだけでは、後続の直線偏光子による表面ヘイズの適切な分離および／または抑制を提供しない場合があることがさらに企図される。特に、共通配向方向に直交する偏光成分は、後続の直線偏光子によって抑制されず、したがって、表面ヘイズのより低い消光比および粒子散乱に関連するより低い信号対雑音比をもたらす。
これに対処するために、ＣＤＥＲは、楕円偏光を直線偏光に変換するための１／４波長板をさらに含み得る。しかしながら、この直線偏光表面ヘイズは、もはや（例えば、共通配向方向に沿って）整列され得ない。特に、１／４波長板後の直線偏光表面ヘイズの配向は、楕円偏光の偏心度に依存し得る。ＣＤＥＲは、次いで、直線偏光表面ヘイズを共通配向方向（または任意の他の選択された配向方向）に回転させるための第２の偏光回転子を含んでもよい。この技法は、瞳平面にわたる表面ヘイズの変化する偏光楕円を、任意の選択された（しかし任意の）方向に沿って配向された直線偏光に変換し、後続の直線偏光子または偏光ビームスプリッタを使用して、高効率の分離および／または抑制を可能にし得ることが本明細書で企図される。
しかしながら、本明細書では、ＣＤＥＲは様々な方法で実装され得ることが企図される。いくつかの実施形態では、ＣＤＥＲは、単一偏光回転子および１／４波長板を含む。この構成では、偏光回転子は、瞳を横断して共通配向方向に楕円偏光を回転させなくてもよい。むしろ、偏光回転子は、瞳にわたる表面ヘイズの偏光状態が、１／４波長板を通過した後にのみ整合されるように、１／４波長板の後続作用を補償してもよい。特に、１／４波長板は、入力光の偏心に応じて異なる方向に直線偏光を生成するため、偏光回転子は、偏心分布に基づいて瞳平面にわたって異なる量だけ表面ヘイズを回転させることによって、この変動を補償してもよい。このように、上述した第２の偏光回転子は不要である。さらに、いくつかの実施形態では、１／４波長板は、偏光回転子の前に設けられる。この構成では、表面ヘイズは、最初に直線偏光に変換され、次いで、その後の直線偏光子による分離および／または抑制のために共通の配向方向に回転される。
粒子検出の目的のための表面ヘイズの単離および抑制のためのＣＤＥＲは、多数の利益を提供し得ることが本明細書で企図される。例えば、ＣＤＥＲは、瞳にわたる楕円偏光表面ヘイズの直線偏光への変換と、直線偏光子を使用した排除のための共通角度（例えば、排除角度）への直線偏光の回転との両方を提供してもよい。その結果、高感度粒子検出のために高い消光比で表面ヘイズを分離し抑制することができる。
いくつかの実施形態では、ＣＤＥＲは単一の光学素子として提供される。このようにして、ＣＤＥＲは、撮像システムの瞳平面内に容易に配置することができる。ＣＤＥＲは、単一の光学素子として提供されてもよいし、複数の光学素子として提供されてもよい。特定の光学システムの設計は、選択された公差内で所望の効果を提供するように、特定の瞳平面に、または特定の瞳平面に充分に近接して配置され得る、光学要素の厚さまたは数を制限し得ることが、本明細書で検討される。本開示の目的のために、瞳平面内のＣＤＥＲなどの要素の配置を示す説明は、選択されたメトリック（例えば、直線偏光子と結合した場合の表面ヘイズの消光比など）によって所望のレベルの性能を提供する瞳平面からの距離の範囲内のＣＤＥＲまたはその構成要素の配置として理解され得る。さらに、光学システムは、ＣＤＥＲまたはその構成要素が配置され得る任意の数の共役瞳平面を提供するように、任意の数の光リレーを含み得ることを理解されたい。このように、本明細書における瞳平面内のＣＤＥＲの配置を示す説明は、任意の数の共役瞳平面内のＣＤＥＲ構成要素の任意の配置を含むと理解することができる。
ここで図１～図７を参照すると、本開示の１つ以上の実施形態による、高感度粒子検出のためのシステムおよび方法がより詳細に説明される。
図１Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による、粒子検出システム１００のブロック図である。
いくつかの実施形態では、粒子検出システム１００は、表面ヘイズを抑制および／または隔離しながら試料１０６上の粒子に関連する検査データを提供するためのＣＤＥＲ１０４を有する検査ツール１０２を含む。例えば、検査ツール１０２は、選択されたヘイズ配向方向に沿って直線偏光されるように表面ヘイズを操作するために、集光瞳平面内にＣＤＥＲ１０４を含むことができる。検査ツール１０２は、試料光１２２からのヘイズ配向方向に沿った表面ヘイズを抑制するように配向された直線偏光子１０８と、表面ヘイズの抑制後に試料光１２２に基づいて検査データを生成する少なくとも１つの検出器１１０とをさらに含み得る。
直線偏光子１０８は、当技術分野で知られている任意のタイプの偏光子として形成され得る。いくつかの実施形態では、直線偏光子１０８は、ヘイズ配向方向に沿って表面ヘイズを吸収する。いくつかの実施形態では、直線偏光子１０８は、偏光ビームスプリッタとして形成される。このようにして、直線偏光子１０８は、（例えば、表面ヘイズを分離するために）１つの光路に沿って表面ヘイズを方向付け、追加の光路に沿って残りの光を方向付けることができる。検査ツール１０２は、次いで、随意に、表面ヘイズと関連付けられる試料光１２２の一部分を測定するための追加の検出器１１０を含んでもよい。
図１Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態による検査ツール１０２の概念図である。
いくつかの実施形態では、検査ツール１０２は、照明ビーム１１４を生成するための照明源１１２と、照明ビーム１１４を試料１０６に向けるための１つ以上の照明光学系を含む照明経路１１６とを含む。
照明源１１２は、当技術分野で知られている任意のタイプの光源を含むことができる。さらに、照明源１１２は、任意の選択された空間的または時間的コヒーレンス特性を有する照明ビーム１１４を提供することができる。いくつかの実施形態では、照明源１１２は、１つ以上の狭帯域レーザ源、１つ以上の広帯域レーザ源、１つ以上のスーパーコンティニュームレーザ源、または１つ以上の白色光レーザ源等であるが、それらに限定されない、１つ以上のレーザ源を含む。いくつかの実施形態では、照明源１１２は、限定ではないが、レーザ維持プラズマ（ＬＳＰ）源等のレーザ駆動光源（ＬＤＬＳ）を含む。例えば、照明源１１２は、限定はしないが、ＬＳＰランプ、ＬＳＰバルブ、またはレーザ源によってプラズマ状態に励起されると広帯域照明を放出することができる１つ以上の要素を収容するのに適したＬＳＰチャンバを含むことができる。いくつかの実施形態では、照明源１１２は、限定はしないが、アークランプ、放電ランプ、または無電極ランプなどのランプ源を含む。
照明ビーム１１４は、限定はしないが、紫外線（ＵＶ）放射、可視光線、または赤外線（ＩＲ）放射を含む１つ以上の選択された波長の光を含むことができる。例えば、照明源１１２は、約３５０ｎｍより短い波長を有する照明ビーム１１４を提供してもよいが、提供する必要はない。別の例として、照明ビーム１１４は、約２６６ｎｍの波長を提供することができる。別の例として、照明ビーム１１４は、約２１３ｎｍの波長を提供することができる。別の例として、照明ビーム１１４は、約１９３ｎｍの波長を提供することができる。照明ビーム１１４の波長を減少させることが、概して、小型粒子からの撮像分解能および散乱信号を増加させ得るように、小型粒子による撮像分解能および光散乱（例えば、照明ビーム１１４の波長に対する）の両方が、概して、波長とともにスケーリングすることが本明細書で認識される。故に、照明ビーム１１４は、極紫外線（ＥＵＶ）光、深紫外線（ＤＵＶ）光、または真空紫外線（ＶＵＶ）光を含むが、それらに限定されない、短波長光を含んでもよい。
いくつかの実施形態では、照明源１１２は、調整可能な照明ビーム１１４を提供する。例えば、照明源１１２は、調整可能な照明源（例えば、１つ以上の同調可能レーザ等である）を含むことができる。別の例として、照明源１１２は、固定フィルタまたは同調フィルタの任意の組合せに結合された広帯域照明源を含むことができる。
照明源１１２は、任意の時間プロファイルを有する照明ビーム１１４をさらに提供することができる。例えば、照明ビーム１１４は、連続時間プロファイル、変調時間プロファイル、パルス時間プロファイルなどを有することができる。
本明細書において、表面ヘイズの強度は、照明ビーム１１４の入射角または偏光を含むがこれらに限定されない複数の要因に依存し得ることが認識される。例えば、表面ヘイズの強度は、垂直に近い入射角では比較的高く、より高い入射角では低下し得る。いくつかの実施形態では、照明経路１１６は、限定はしないが、レンズ１１８、ミラーなどの１つ以上の照明光学系を含み、表面ヘイズの発生を低減するために斜めの入射角（軸外角度）で試料１０６に照明ビーム１１４を向けることができる。斜入射角は、概して、任意の選択された入射角を含み得る。例えば、入射角は、表面法線に対して６０度よりも大きくてもよいが、そうである必要はない。
いくつかの実施形態では、照明経路１１６は、照明ビーム１１４を修正および／または調整するのに適した１つ以上の照明ビーム調整構成要素１２０を含む。例えば、１つ以上の照明ビーム調整構成要素１２０は、１つ以上の偏光子、１つ以上の波長板、１つ以上のフィルタ、１つ以上のビームスプリッタ、１つ以上の拡散器、１つ以上のホモジナイザ、１つ以上のアポダイザ、または１つ以上のビーム整形器を含んでもよいが、それらに限定されない。いくつかの実施形態では、１つ以上の照明ビーム調整構成要素１２０は、試料１０６上にｐ偏光照明ビーム１１４を提供するように配向された偏光子または波長板を含む。
照明ビーム１１４による試料１０６の照明は、試料１０６からの反射、散乱、回折、または発光の任意の組み合わせに基づいて、試料１０６から発する光（例えば、試料光１２２）をもたらし得る。このようにして、試料光１２２は、試料１０６からの表面ヘイズ（例えば、ベア半導体ウエハ等から得られる）と、試料１０６上の任意の粒子から散乱された光（例えば、粒子散乱）との組み合わせを含み得る。
いくつかの実施形態では、検査ツール１０２は、試料光１２２の少なくとも一部分を集光するための対物レンズ１２６を有する集光経路１２４（集光光学系）を含む。試料光１２２は、限定はしないが、散乱光、反射光、回折光、またはルミネセンスを含む、照明ビーム１１４に応答して試料１０６から発する任意のタイプの光を含み得る。
いくつかの実施形態では、検査ツール１０２は、鏡面反射光１２８を排除するための暗視野撮像システムである。この点に関して、検査ツール１０２は、主に散乱光に基づいて試料１０６を画像化することができる。暗視野撮像はさらに、当技術分野で公知の任意の技法を使用して実装されてもよい。いくつかの実施形態では、対物レンズ１２６の配向および／または開口数（ＮＡ）は、鏡面反射光を集光しないように選択されてもよい。例えば、図１Ｂに示すように、対物レンズ１２６は、試料１０６に対してほぼ垂直に配向され、照明ビーム１１４に関連する鏡面反射光１２８を含まないＮＡを有する。さらに、対物レンズ１２６は、約０．９以上のＮＡを有してもよいが、そうである必要はない。いくつかの実施形態では、検査ツール１０２は、鏡面反射光１２８が検出器１１０に到達するのを阻止する１つ以上の構成要素を含むことができる。
いくつかの実施形態では、検査ツール１０２は、集光経路１２４によって集光された試料光１２２の少なくとも一部を捕捉するように構成された少なくとも１つの検出器１１０を含む。検出器１１０は、試料１０６から受けた照明を測定するのに適した、当技術分野で知られている任意のタイプの光検出器を含むことができる。例えば、検出器１１０は、限定はしないが、電荷結合素子（ＣＣＤ）検出器、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）検出器、時間遅延積分（ＴＤＩ）検出器、光電子増倍管（ＰＭＴ）アレイ、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）アレイなど、試料１０６の画像を取り込むのに適したマルチピクセル検出器を含むことができる。または同類のものを含む。いくつかの実施形態では、検出器１１０は、試料光１２２の波長を識別するのに適した分光検出器を含む。
いくつかの実施形態では、集光経路１２４は、瞳平面１３０またはその付近に位置するＣＤＥＲ１０４を含む。このようにして、ＣＤＥＲ１０４は、試料１０６からの表面ヘイズ（例えば、試料光１２２の一部である）を操作して、瞳平面１３０を横切るヘイズ配向方向に沿って直線偏光及び整列させることができる。
いくつかの実施形態では、直線偏光子１０８は、ＣＤＥＲ１０４と検出器１１０との間に配置され、少なくとも１つの検出器１１０の経路に沿ったヘイズ配向方向に沿った表面ヘイズを抑制する。直線偏光子１０８は、当技術分野で知られている任意のタイプの偏光子として形成され得る。例えば、直線偏光子１０８は、排除方向に沿って光を吸収し、透過又は反射のいずれかを通して残りの光を通過させる吸収偏光子として形成され得る。この構成では、拒絶方向は、直線偏光子１０８が表面ヘイズを吸収し、残りの光（例えば、粒子散乱に関連する試料光１２２の部分）を通過させ得るように、ヘイズ配向方向に整列され得る。別の例として、図１Ｂに示すように、直線偏光子１０８は、２つの別個の光路に沿って直交する偏光を有する光を分割することができる偏光ビームスプリッタとして形成することができる。この構成では、直線偏光子１０８は、ヘイズ配向方向に沿って整列した表面ヘイズを第１の光路に沿って導き、リマインディング光を第２の光路に沿って導くことができる。さらに、図１Ｂにも示すように、検査ツール１０２は、検出器１１０と、２つの光路の各々に沿った任意の関連する光学素子（例えば、レンズ、絞り、フィルタなどである）とを含み得る。したがって、検査ツール１０２は、残りの光に加えて表面ヘイズに関連するデータを生成することができ、これは、診断または評価目的に有用であり得るが、これらに限定されない。
集光経路１２４はさらに、限定ではないが、１つ以上のレンズ（例えば、レンズ１３２）、１つ以上のフィルタ、１つ以上の開口、１つ以上の偏光子、または１つ以上の位相板を含む、試料光１２２を指向および／または修正するための任意の数のビーム調整要素を含んでもよい。これに関して、検査ツール１０２は、試料１０６上の散乱角および／または位置の関数としての試料光１２２の強度、位相、および偏光を含むがこれらに限定されない、検出器１１０上に画像を生成するために使用される試料光１２２の選択された態様を制御および／または調整することができる。例えば、以下でより詳細に説明するように、ビーム調整要素は、位相マスク２０２を含むことができるが、これに限定されない。
限定された数の構成要素および／または限定された厚さを有する構成要素が、所望の効果を提供するために、特定の瞳平面１３０に、または特定の瞳平面１３０の充分近くに配置され得ることが、本明細書において認識される。したがって、本開示の目的のために、瞳平面１３０における１つ以上の要素への言及は、概して、所望の効果を生じるように瞳平面１３０またはそれに充分に近い１つ以上の要素を記述し得る。いくつかの実施形態では、図示されていないが、集光経路１２４は、ＣＤＥＲ１０４、位相マスク２０２（例えば、以下の図２を参照されたい）、または直線偏光子１０８に関連する要素を含むがこれらに限定されない任意の数の要素を瞳平面１３０にまたはその近くに配置することができるように、１つ以上の追加の瞳平面１３０を生成するための追加のレンズを含むことができる。
ここで図２を参照すると、いくつかの実施形態では、粒子検出システム１００は、瞳平面またはその付近に位置する１つ以上の構成要素を含み、サブ分解能粒子によって散乱されるｐ偏光の点広がり関数（ＰＳＦ）を再整形（整形）する。システムの撮像解像度より小さい粒子の画像は、概して、システムＰＳＦによって制限され、これは、典型的には、画像が鏡面反射光を含むとき、エアリー関数（Ａｉｒｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）であることが本明細書で認識される。しかしながら、粒子に関連する実際のＰＳＦ（例えば、粒子ＰＳＦ）、したがって、システムによって生成される粒子の実際の画像は、瞳平面内の粒子からの光の特定の電場分布に関連し、特に、画像が散乱光から形成されるとき、システムＰＳＦとは異なるサイズまたは形状を有し得る。
特に、斜めのｐ偏光で照明されたときの撮像解像度より小さい粒子の暗視野画像（例えば、散乱光または回折光で形成された粒子の画像である）は、システムＰＳＦより大きい領域に広がる環であり得、これは粒子検出感度に悪影響を及ぼす。この環形状および粒子のＰＳＦまたは撮像スポットのサイズの増加は、検出器１１０上の粒子の撮像スポットの中心における集光された光の相殺的干渉と関連付けられ得る。
したがって、いくつかの実施形態では、粒子検出システム１００は、１つ以上の位相板または１つ以上の位相補償器等であるが、それらに限定されない、検出器１１０上の粒子の撮像スポットの中心における光の建設的干渉を促進するように、瞳平面１３０を横断する試料光１２２の位相を修正するための１つ以上の構成要素を含む。
例えば、位相マスクは、撮像された粒子のＰＳＦを再整形するために好適な種々の構成を有してもよい。散乱光に基づいて撮像された粒子のＰＳＦを再整形するための位相マスクは、米国において概して説明されている。２０２１年３月９日に発行された米国特許第１０，９４２，１３５号（参照によりその全体が本明細書に組み込まれる）。いくつかの実施形態では、位相マスクは、瞳平面１３０の選択された部分を覆う１つ以上の半波長板を含んでもよい。この点に関して、位相マスクは、セグメント化光学部品として形成されてもよく、セグメントのうちの少なくとも１つは、半波長板を含む。
図２は、本開示の１つ以上の実施形態による、瞳を２つのセグメント（たとえば、半分）に分割するための２つのセグメントを含む位相マスク２０２の概念上面図である。例えば、図２に示されるように、位相マスク２０２は、直交偏光（Ｅｘ、ｅｉπＥｙ）として表される）に対してＹ方向に沿って偏光された光に対してｐの位相シフトを導入するために、Ｘ方向に沿って光学軸を有する半波長板から形成されるセグメント２０４を含んでもよい。さらに、位相マスク２０２は、光の偏光を回転させないセグメント２０６を含むことができる。例えば、セグメント２０６は、セグメント２０６を通る光がセグメント２０４の光と同じ（又は実質的に同じ）光路長に沿って伝搬するように、伝搬方向に沿って光学的に均質な材料から形成された補償プレートを含むことができる。一実施形態では、補償プレートは、セグメント２０４内の半波長板とほぼ同じ厚さおよび屈折率を有するが、伝搬方向に沿って複屈折のない材料から形成される。別の実施形態では、補償プレートは、セグメント２０４内の半波長板と同じ材料から形成されるが、補償プレートを通って伝搬する光が複屈折を経験しないように異なる軸に沿って切断される。例えば、一軸結晶の光学軸に沿って伝搬する光は複屈折を経験し得ず、その結果、結晶は光学軸に沿って伝搬する光に対して光学的に均質であり得る。別の例として、セグメント２０６は開口を含むことができる。
さらに、いくつかの実施形態では、位相マスク２０２は、瞳平面１３０にわたる光路長差を少なくとも部分的に補償するために、瞳平面の外に傾けられてもよい。
セグメント化された位相マスク２０２は、当技術分野で知られている任意の技法を使用して形成され得る。一実施形態では、様々なセグメント（例えば、図２のセグメント２０４～２０６）は、様々なセグメントが単一の平面に配置される単一の構成要素として形成される。
しかしながら、図２および関連する説明は、単に例示目的で提供され、限定として解釈されるべきではないことを理解されたい。例えば、２つのセグメントを有する位相マスク２０２は、図４に示すように、上部ではなく集光領域３０６の底部に配置された半波長板を含むことができる。さらに、位相マスク２０２は、粒子から散乱された光のＰＳＦを再整形するように、瞳平面１３０にわたる任意のパターンの材料の任意の組み合わせから形成される任意の数のセグメントを含んでもよい。例えば、対象の物体に関連付けられた瞳平面（例えば、測定、シミュレーションなどである）内の光の既知の電場分布を前提として、本明細書で説明されるようなセグメント化位相マスク２０２は、対象の物体の画像のＰＳＦを再整形するように、瞳平面内の光の種々の領域の位相を選択的に調整するように形成されてもよい。特に、位相マスク２０２の種々のセグメントは、検出器１１０における建設的干渉を促進し、システムＰＳＦに接近する（例えば、選択された公差内で）緊密なＰＳＦを提供するように選択されてもよい。
位相マスク２０２の設計は、対象の粒子に関連する既知の電場分布（例えば、図３Ｂ等に示すようになる）に基づく「理想的な」位相マスクと、実際の設計および／または製造上の考慮事項との間のトレードオフを表し得ることが本明細書でさらに認識される。例えば、理想的な又は他の所望の位相マスク２０２は、製造が不当に高価であるか又は困難である場合がある。しかしながら、位相マスク２０２の特定の設計が製造仕様と性能仕様（例えば、選択された形状の粒子ＰＳＦ等である）の両方を満たす場合がある。したがって、図２に示す位相マスク２０２の設計は、性能と製造可能性との間の特定のトレードオフを提供する非限定的な例を表し得る。
別の実施形態では、以下でより詳細に説明されるように、粒子検出システム１００は、瞳平面にわたって空間的に変化する厚さを有する光学均質材料から形成される位相補償器を含み、検出器１１０上の粒子の画像の中心における粒子散乱と関連付けられる試料光１２２の建設的干渉を促進してもよい。
ここで図３Ａ～図６Ｄを参照すると、本開示の１つ以上の実施形態によるＣＤＥＲ１０４がより詳細に説明される。図３Ａ及び図３Ｂは、裸試料１０６から散乱された光（例えば、表面ヘイズ）及び粒子から散乱された光に関連する試料光１２２の電界分布（例えば、偏光状態）に対応する瞳平面散乱マップを示す。図４Ａ～図６Ｄは、次いで、ＣＤＥＲ１０４の様々な非限定的な構成および表面ヘイズの偏光状態の関連する進化（エボリューション：ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）を示す。
本明細書では、試料１０６の表面から散乱された光（例えば、表面ヘイズ、表面散乱など）は、粒子検出用途においてノイズとみなされ得ることが認識される。したがって、対象粒子によって散乱された光に関連する試料光１２２の部分から、表面ヘイズに関連する試料光１２２の部分をフィルタリングすることが望ましい場合がある。
図３Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による、斜めに入射するｐ偏光に応答した表面散乱（例えば、表面ヘイズ）の瞳平面散乱マップ３０２である。図３Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態による、斜めに入射するｐ偏光に応答して小粒子（例えば、粒子検出システム１００の撮像分解能または照明ビーム１１４の波長に対して小さい）によって散乱される光の瞳平面散乱マップ３０４である。
特に、散乱マップ３０２、３０４は、最高強度として白色および最低強度として黒色を伴う陰影によって示される電界強度を含む。さらに、散乱マップ３０２、３０４は、重ね合わされた楕円によって示される瞳平面１３０内の集光角（例えば、散乱角）の関数として光の偏光配向を含む。散乱マップ３０２、３０４は、試料光１２２が検査ツール１０２によって集光される角度の範囲に関連付けられる、瞳平面内の集光領域３０６によって境界付けられる。例えば、集光領域３０６は、集光経路１２４内の対物レンズの開口数（ＮＡ）に対応し得る。
散乱マップ３０２、３０４は、図１Ａおよび図１Ｂに示す粒子検出システム１００の構成に基づく。図３Ａ及び図３Ｂにおいて、鏡面反射角３０８は、照明方向３１０（例えば、図３Ａの円形集光領域３０６の右側の集光領域３０６の外側である）に沿って集光領域３０６の外側に位置し、検査ツール１０２が鏡面反射光を捕捉しないことを示す。しかし、代替的な構成は本開示の範囲内である。例えば、鏡面反射角３０８が瞳平面内にある場合、鏡面反射光は、暗視野画像を生成するために検出器１１０の前に遮断され得る。
加えて、散乱マップ３０２、３０４は、シリコン、エピタキシャルシリコン、および多結晶シリコンウエハを含むが、それらに限定されない、多種多様の材料からの散乱を表し得る。しかしながら、散乱マップ３０２、３０４は、単に例示目的で提供され、本開示を限定するものとして解釈されるべきではないことを理解されたい。
図３Ａおよび３Ｂに図示されるように、粒子によって散乱される光の電場分布（例えば、電界強度および分極配向）は、特に、照明ビーム１１４がｐ偏光されるとき、表面によって散乱される光の電場分布と実質的に異なり得る。例えば、表面ヘイズに関連付けられる試料光１２２は、概して、図３Ａに図示されるように、集光領域３０６内の鏡面反射角３０８に対して、略半径方向偏光分布を呈する。対照的に、粒子散乱に関連する試料光１２２は、概して、図３Ｂに図示されるように、表面法線に対して半径方向偏光分布を呈する。さらに、散乱試料光１２２光の偏光は、概して楕円形である。図３Ａおよび３Ｂから分かるように、瞳平面１３０内のほとんどの位置において、楕円は非常に細長く、これは、一方の直線偏光成分が他方の直線偏光成分よりもはるかに強いことを意味する。小さな粒子から散乱された試料光１２２（例えば、図３Ｂ）の場合、偏光は、瞳の中心付近でより楕円形であり得、これは、２つの直線偏光成分の大きさがほぼ同等であり得ることを意味する。しかしながら、瞳のこの領域における光の強度は比較的低く、小さな粒子からの全散乱信号にはほとんど寄与しない。
図４Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による、ＣＤＥＲ１０４を含む検査ツール１０２の集光経路１２４の第１の構成の概念図である。本明細書では、図４Ａに図示される構成要素のそれぞれは、単一の光学要素として形成されてもよい、または任意の数の光学要素間に分散されてもよいことが検討される。このようにして、隣接する構成要素は物理的に接触することができるが、物理的に接触する必要はない。さらに、検査ツール１０２は、図４Ａに示す構成要素が単一の瞳平面またはその近くに位置するか、または複数の瞳平面の間に分散され得るように、任意の数の瞳平面を含み得る。
いくつかの実施形態では、集光経路１２４は、１／４波長板４０４の両側に２つの偏光回転子４０２（例えば、光学回転子）から形成されるＣＤＥＲ１０４と、それに続く直線偏光子１０８とを含む。このようにして、ＣＤＥＲ１０４は、選択されたヘイズ配向方向に沿って直線偏光されるように表面ヘイズを操作し得、直線偏光子１０８は、このヘイズ配向方向に沿って光を拒絶し、したがって、表面ヘイズを抑制するように配向され得る。いくつかの実施形態では、集光経路１２４はさらに、検査ツール１０２の検出器１１０（図示せず）上に鮮明な撮像を提供するように、ＣＤＥＲ１０４および直線偏光子１０８を通して光のＰＳＦを再整形するための位相マスク２０２を含む。
偏光回転子４０２は、瞳平面にわたって空間的に変化する量の偏光回転（例えば、空間的に変化する偏光回転角）を提供する、当技術分野で公知の光学要素の任意の組み合わせを含んでもよい。このようにして、偏光回転子４０２は、瞳平面内の任意の位置における光の偏光を、任意の選択された量だけ選択的に回転させることができる。
さらに、表面ヘイズを排除するための選択された偏光方向（例えば、ヘイズ配向方向）は、任意の好適な方向であってもよい。例えば、選択された偏光方向は、粒子散乱試料光１２２の予期される分布（例えば、図３Ｂに示すように、）に基づいて選択され、拒絶された粒子散乱試料光１２２の強度を最小限にしてもよい。
図４Ｂ～図４Ｇは、本開示の１つ以上の実施形態による、図４Ａに示す構成要素による表面ヘイズの電界分布の発展を示す。図４Ｂ～４Ｇにおいて、グレースケール強度マップは、表面ヘイズの強度に対応する。さらに、瞳平面にわたる選択された位置における偏光状態は、瞳平面にわたる偏光状態の分布を示すためのオーバーレイとして示される。
いくつかの実施形態では、第１の偏光回転子４０２ａは、空間的に変動する偏光回転分布を提供し、表面ヘイズ（例えば、図３Ａに示すように）の偏光を共通ヘイズ配向方向に回転させる。共通方向は、瞳平面内の任意に選択された方向を含むことができる。例えば、ヘイズ配向方向は、表面ヘイズが粒子散乱と区別され得るように、粒子散乱の偏光方向（例えば、図３Ｂに示すように）とは異なる瞳平面内の方向に対応するように選択され得る。別の例では、ヘイズ配向方向は、図４Ｂ（例えば、ヘイズ配向方向は、試料１０６上の照明ビーム１１４の入射面に対して垂直又は平行であるように選択することができる）に示される配向における垂直方向（例えば、Ｙ方向）または水平方向（例えば、Ｘ方向）に対応するように選択され得る。
図４Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態による、照明の方向（たとえば、Ｘ方向）に沿って表面ヘイズ（例えば、偏光楕円の長軸）の偏光楕円を整列させるように配置された第１の偏光回転子４０２ａを通って伝搬した後の図３Ａに示す表面ヘイズ電場分布のプロットである。図４Ｂに示されるように、偏光楕円の形状は、偏光が回転されるにつれて実質的に変化しないままである。図４Ｃは、本開示の１つ以上の実施形態による、図４Ｂの表面ヘイズ電場分布を生成するための第１の偏光回転子４０２ａの空間的に変化する偏光回転分布を示すプロットである。
いくつかの実施形態では、１／４波長板４０４は、瞳平面を横断する楕円偏光を直線偏光に変換する。図４Ｄは、本開示の１つ以上の実施形態による、１／４波長板４０４を通して伝搬した後の図４Ｂに図示される表面ヘイズ電場分布のプロットである。図４Ｄに示されるように、１／４波長板４０４からの直線偏光の結果として生じる配向は、入射光の偏心に依存する。例えば、入射光の偏心が大きいほど、ヘイズ配向方向に対する回転の度合いが大きくなる。
いくつかの実施形態では、第２の偏光回転子４０２ｂは、表面ヘイズの偏光を回転させ、共通ヘイズ配向方向に戻す。図４Ｅは、本開示の１つ以上の実施形態による、第２の偏光回転子４０２ｂを通して伝搬した後の図４Ｄに図示される表面ヘイズ電場分布のプロットである。このようにして、第２の偏光回転子４０２ｂは、１／４波長板４０４によって誘発されるヘイズ配向方向からの偏光状態の任意の偏差を補償または別様に補正し得る。例えば、図４Ｅは、ヘイズ配向方向（例えば、Ｘ方向）に沿って瞳平面にわたって直線偏光される表面ヘイズを図示する。しかしながら、第２の偏光回転子４０２ｂは、瞳平面にわたる表面ヘイズの偏光を、第１の偏光回転子４０２ａによって提供されるヘイズ配向方向と必ずしも同じである必要はない任意の任意に選択されたヘイズ配向方向に概して整列させ得ることを理解されたい。図４Ｆは、本開示の１つ以上の実施形態による、図４Ｅの表面ヘイズ電場分布を生成するための第２の偏光回転子４０２ｂの空間的に変化する偏光回転分布を示すプロットである。
図４Ｇは、本開示の１つ以上の実施形態による、直線偏光子１０８を通して伝搬した後の図４Ｅに図示される表面ヘイズ電場分布のプロットである。図４Ｇのマグニチュードスケールによって示されるように、ヘイズ配向方向に沿った直線偏光への表面ヘイズの正確な操作は、瞳平面全体にわたる表面ヘイズの高感度抑制を促進する。
ここで図４Ｈ－４Ｍを参照すると、図４Ａに図示される構成要素の種々の実装が、本開示の１つ以上の実施形態に従って、より詳細に説明される。空間的に変化する量の偏光回転を提供する偏光回転子４０２は、概して米国特許１０，９４８，４２３（２０２１年３月１６日）で記述される。これは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、偏光回転子４０２は、セグメント化された半波長板４０６から形成される。図４Ｈは、本開示の１つ以上の実施形態による、セグメント化された半波長板４０６として形成された偏光回転子４０２のブロック図である。例えば、偏光回転子４０２は、瞳平面にわたって分布される２つ以上の半波長板を含んでもよく、それぞれ、偏光回転角の選択された空間分布を提供するように選択された方向に配向された光学軸（例えば、速軸または遅軸）を有する。このようにして、瞳平面の異なる領域内の試料光１２２の部分は、異なる量だけ回転され得る。例えば、瞳平面の各領域内の光学軸の配向は、瞳平面の各対応する領域内の表面ヘイズの偏光状態（例えば、図３Ａに示すように）に基づいて選択されてもよい。そのような偏光回転子４０２は、概して、偏光回転の選択された空間的に変動する分布を提供するように、瞳平面にわたる任意の分布において、任意の数の半波長板（例えば、セグメント）を含んでもよい。例えば、偏光回転子４０２は、瞳平面（例えば、図３ＡのＹ方向である）内で線形方向に沿って分布する一連の半波長板を有する、線形区分半波長板４０６を含んでもよい。別の事例では、偏光回転子４０２は、限定ではないが、照明ビーム１１４の鏡面反射に対応する瞳平面の部分等の頂点場所の周囲に半径方向に分布される一連の楔形半波長板を有する、角度分割半波長板４０６を含んでもよい。
いくつかの実施形態では、偏光回転子４０２は、偏光回転角の選択された空間分布を提供するように空間的に変化する厚さを有する光学活性材料４０８（例えば、円複屈折または円二色性を示す材料、キラル材料などである）を含む。図４Ｉは、本開示の１つ以上の実施形態による、セグメント化された半波長板４０６として形成された偏光回転子４０２のブロック図である。
本明細書では、光学活性材料４０８を使用する偏光回転は、半波長板（例えば、セグメント化された半波長板である）を使用する偏光回転とは異なる機構に基づき得ることが認識される。特に、半波長板は、瞳平面内の直交方向（例えば、速軸および遅軸）に対して異なる屈折率値を提供する材料によって形成されてもよく、これらの直交方向に沿った光間にπの位相遅延（例えば、半波：ハーフウェーブ）をもたらすように設定された一定の厚さであってもよい。このように、半波長板によって誘起される偏光回転の量は、瞳平面内の半波長板の回転によって制御される。対照的に、光学活性材料４０８は、キラリティを示し得、厚さの関数として一定の偏光回転速度を提供し得る。このようにして、光学活性材料４０８によって誘発される偏光回転の量は、光学活性材料の厚さによって制御される。さらに、本明細書では、限定されないが、石英等のいくつかの材料は、瞳平面に対するその配向に基づいて、波長板または光学活性材料４０８として動作し得ることが認識される。例えば、瞳平面内の光学軸で配向された石英は、波長板として動作し得るが、瞳平面に直交する光学軸（例えば、試料光１２２の伝播方向に沿っている）で配向された石英は、光学活性材料４０８として動作し得る。しかしながら、これは単なる例示であり、光学活性偏光回転子４０２は、概して、任意の光学活性材料から形成され得ることを理解されたい。
いくつかの実施形態では、光学活性材料４０８から形成される偏光回転子４０２はさらに、検出器１１０上の粒子の画像の中心における粒子散乱と関連付けられる試料光１２２の建設的干渉を促進するように、位相補償器４１０を含んでもよい。例えば、位相補償器４１０は、光学活性材料４０８の空間的に変化する厚さに相補的である、瞳平面１３０にわたる空間的に変化する厚さを有する、光学均質材料を含んでもよい。このようにして、偏光回転子４０２を通る試料光１２２の全光路は、瞳平面にわたって一定であり得る。別の例として、位相補償器４１０は、偏光回転子４０２を含む光学活性材料４０８と反対のハンドネス（ｈａｎｄｅｄｎｅｓｓ：偏光の向き（右または左））を有する光学活性材料から形成され得る。一例では、光学活性材料４０８は右旋石英を含み、位相補償器４１０は左旋石英を含み、それぞれは、所望の偏光回転および位相補正が達成されるように選択された厚さプロファイルを有する。
本明細書では、光学活性材料４０８から形成される偏光回転子４０２は、したがって、偏光回転子４０２を２Ｄ連続空間変動厚さを伴う光学活性材料４０８から加工することによって、瞳平面を横断して連続的に変動する偏光回転を提供し得ることが検討される。いくつかの実施形態では、第１の偏光回転子４０２ａおよび／または第２の偏光回転子４０２ｂは、瞳平面（例えば、図４Ｃ及び図４Ｆに示す分布に従う）にわたって精密な偏光回転を提供する２Ｄ厚さプロファイルを伴う光学活性材料４０８から形成される。
図４Ｊは、本開示の１つ以上の実施形態による、検査ツール１０２内の検出器１１０の画素サイズの関数として表面ヘイズを抑制する際のＣＤＥＲ１０４の粒子検査感度および効率を示すプロットである。表面ヘイズを抑制するためのＣＤＥＲ１０４を有する検査ツール１０２の粒子検出感度は、表面ヘイズに対する試料１０６上の粒子の特定の電場分布に依存し得ることが本明細書で企図される。例えば、３Ｂにおける電場分布は、特定の粒子に対応し得る。一般に、この分布は、限定されないが、粒径または組成などの様々なパラメータに基づいて変化する。
例えば、図４Ｊは、本開示の１つ以上の実施形態による、２Ｄ厚さプロファイル（例えば、図４Ｃ及び図４Ｆに示すように）を有する光学活性材料４０８から形成される偏光回転子４０２ａ、ｂを伴う、図４Ａに図示されるようなＣＤＥＲ１０４の効率のシミュレーションに対応する。さらに、図４Ｊの輪郭上の凡例は、ナノメートル単位の粒子サイズに対応する。図４Ｊに示すように、ＣＤＥＲ１０４のこの非限定的な例は、広範囲の画素サイズに対して高い効率（例えば、粒子によって散乱された光に対する表面ヘイズの抑制）を提供する。
しかしながら、本明細書では、場合によっては、特定のステップ（例えば、図４Ｃ及び図４Ｆに示される分布）に適した偏光回転の空間的に変化する分布を正確に提供する空間的に変化する厚さプロファイルを有する光学活性材料４０８を製造することが非実用的または望ましくない場合があることが企図される。したがって、いくつかの実施形態では、特定の偏光回転子４０２（例えば、第１の偏光回転子４０２ａまたは第２の偏光回転子４０２ｂ）は、選択された公差内で理想的な偏光回転分布に近似する空間偏光回転分布を提供することができる。このようにして、性能と製造可能性とをバランスさせることができる。
いくつかの実施形態では、偏光回転子４０２（例えば、第１の偏光回転子４０２ａまたは第２の偏光回転子４０２ｂなどである）は、単一方向に沿って変動する厚さプロファイル（例えば、１Ｄ厚さプロファイル）を伴う光学活性材料４０８を有し、１Ｄ偏光回転分布を提供する。本明細書では、２Ｄ厚さプロファイルよりも１Ｄ厚さプロファイルを有する光学活性材料４０８を作製することがより容易かつ／またはより費用効果的であり得ることが企図される。また、図３（Ａ）に示すように、表面ヘイズの偏光楕円は、Ｙ方向に沿って大きく変化し、Ｘ方向に沿って比較的弱く変化する。したがって、Ｙ方向に沿って変化する１Ｄ偏光回転分布は、理想的な偏光回転分布に合理的に近似し得る。
図４Ｋは、本開示の１つ以上の実施形態による、偏光回転子４０２ａ、ｂが、一次元的に変化する偏光回転分布を提供するために単一の方向（たとえば、Ｙ方向）に沿って連続的に変化する厚さプロファイルを有する、図４Ａに示す構成要素の概念断面図である。図４Ｌは、本開示の１つ以上の実施形態による、偏光回転子４０２ａ、ｂが、直線的に変動する偏光回転分布を提供するように、単一方向（例えば、Ｙ方向）に沿って直線的に変動する厚さプロファイルを有する、図４Ａに図示される構成要素の概念的断面図である。
いくつかの実施形態では、偏光回転子４０２（例えば、第１の偏光回転子４０２ａおよび／または第２の偏光回転子４０２ｂ）は、構成要素のスタックとして形成されてもよく、所望の特性（例えば、空間偏光回転分布）は、スタックを通る光の伝搬を通して達成される。例えば、直接実用的で（例えば、コスト、製造可能性などに基づく）を作製する（光学活性材料４０８（または対応する位相補償器４１０）、所望の複素ｓｐａｔｉａｌｌｙ－ｖａｒｙｉｎｇ厚プロファイル（例えば、１Ｄ又は２（ｄ））。しかしながら、製造が比較的容易なプロファイル（例えば、球面、線状表面などである）を有する一連の光学活性材料４０８から、空間的に変化する厚さプロファイル（例えば、１Ｄまたは２Ｄ）またはその近似を構築することが可能であり得、その組み合わせは、所望の複雑な空間的に変化する厚さプロファイルまたはその妥当な近似を形成する。
図４Ｍは、本開示の１つ以上の実施形態による、偏光回転子４０２ａ、ｂが、２つの光学活性材料４０８および対応する位相補償器４１０を含む要素のスタックとして形成される、図４Ａに図示される構成要素の概念的断面図である。例えば、図４Ｍの光学活性材料４０８および対応する位相補償器４１０は、球形および線形プロファイルで形成される。
本明細書では、位相マスク２０２または他のビーム調整要素をＣＤＥＲ１０４に組み込むことができることがさらに企図される。図４Ｍは、第１の偏光回転子４０２ａと統合された位相マスク２０２をさらに示す。
ここで図５Ａ～図５Ｆを参照すると、瞳平面にわたる表面ヘイズの楕円偏光を直線偏光に変換し、後続の直線偏光子１０８による抑制および／または分離のために共通のヘイズ配向方向に沿って直線偏光を整列させる機能的ステップが、様々な技法を使用して実行され得ることが本明細書で企図される。
図５Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による、ＣＤＥＲ１０４を含む検査ツール１０２の集光経路１２４の第２の構成の概念図である。図４Ａに関して説明されるように、図５Ａに図示される構成要素のそれぞれは、単一の光学要素として形成されてもよく、または任意の数の瞳平面内の任意の数の光学要素間に分布されてもよい。
特に、図５Ａは、単一の偏光回転子４０２およびセグメント化された１／４波長板５０２を含むＣＤＥＲ１０４の構成を示し、偏光回転子４０２およびセグメント化された１／４波長板５０２の両方は、瞳平面にわたって空間的に変化する動作を有する。本明細書では、直線偏光の向きに対するセグメント化された１／４波長板５０２の影響は、単一の偏光回転ステップのみが必要とされるように偏光回転子４０２を設計するときに考慮され得ることが企図される。この構成では、偏光回転子４０２は、図４Ｂに示すように楕円偏光の長軸を揃えない。むしろ、偏光回転子４０２は、表面ヘイズの偏心性に少なくとも部分的に基づく空間的に変化する偏光回転プロファイルを提供し、瞳平面を横断する表面ヘイズの偏光が、セグメント化された１／４波長板５０２を通して伝搬し、直線偏光に変換された後にのみ整列させられるようになっている。例えば、偏光回転子４０２は、偏光楕円の対角線が共通の方向（例えば、以下の図５Ｂに描写されるような照明方向または水平方向である）に沿って整列するように楕円偏光を整列させることができる。各偏光楕円の短軸に平行に配向された光学軸を有するセグメント化された１／４波長板５０２は、次いで、楕円偏光を直線偏光に変換し、直線偏光が共通ヘイズ配向方向（例えば、以下の図５Ｃに描写されるような照明方向またはＸ方向）に沿って整列されることを提供し得る。
図５Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態による、図５Ａの偏光回転子４０２を通して伝搬した後の図３Ａに図示される表面ヘイズ電場分布のプロットである。図５Ｂに示すように、表面ヘイズの偏光楕円の長軸は互いに平行ではなく、楕円の対角線が互いに平行になるように偏心度によって異なる。図５Ｃは、本開示の１つ以上の実施形態による、図５Ａのセグメント化された１／４波長板５０２を通って伝搬した後の図５Ｂに示す表面ヘイズ電場分布のプロットである。図５Ｄは、本開示の１つ以上の実施形態による、図５Ａの直線偏光子１０８を通して伝搬した後の図５Ｃに図示される表面ヘイズ電場分布のプロットである。図５Ｄに示すように、表面ヘイズの大部分は直線偏光子１０８によって減衰又は方向転換されるので、強度は非常に低い。
図４Ａに関して説明したように、図５Ａの偏光回転子４０２およびセグメント化された１／４波長板５０２は、当技術分野で知られている任意の技法を使用して形成され得る。図５Ｅは、本開示の１つ以上の実施形態による、偏光回転子４０２がセグメント化された半波長板（例えば、図５Ｂ、図５Ｃ及び図５Ｄに示すように、セグメントが瞳平面１３０の水平方向に沿って分布している）として形成され、セグメント化された１／４波長板５０２がここでは水平方向（たとえば、Ｘ方向）に沿って分散されたセグメントで形成される、図５Ａに示す構成要素の概念断面図である。図５Ｆは、本開示の１つ以上の実施形態による、偏光回転子４０２が連続要素（例えば、連続的に変化する厚さプロファイルを有する光学活性材料４０８）として形成され、セグメント化された１／４波長板５０２が照明方向（例えば、図５Ｂ、５Ｃ、および５Ｄに描写されるような瞳平面の水平方向である）に沿って分布するセグメントで形成される、図５Ａに示す構成要素の概念断面図である。
図６Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による、ＣＤＥＲ１０４を含む検査ツール１０２の集光経路１２４の第３の構成の概念断面図である。図４Ａおよび５Ａに関して説明されるように、図６Ａに図示される構成要素のそれぞれは、単一の光学要素として形成されてもよく、または任意の数の瞳平面内の任意の数の光学要素間に分布されてもよい。
特に、図６Ａは、表面ヘイズの偏光楕円を瞳にわたる直線偏光に変換し、直線偏光が共通ヘイズ配向方向に沿って整列されるようにする、空間的に変動する波長板６０２を含む、ＣＤＥＲ１０４の構成を図示する。ＣＤＥＲ１０４はさらに、表面ヘイズの直線偏光を共通ヘイズ配向方向に回転させる偏光回転子４０２を含んでもよい。偏光回転子４０２は、限定ではないが、図４Ｈおよび４Ｉに図示される設計等の任意の好適な設計を有してもよい。いくつかの実施形態では、偏光回転子４０２は、光学活性材料４０８と、随意に、位相補償器４１０とを含む。いくつかの実施形態では、偏光回転子４０２は、セグメント化された半波長板４０６を含む。例えば、図６Ａは、偏光回転子４０２が光学活性材料４０８および位相補償器４１０を含むＣＤＥＲ１０４の非限定的な構成を示す。図６Ａはさらに、表面ヘイズを隔離または抑制し、ＣＤＥＲ１０４を通る光のＰＳＦ（例えば、試料１０６上の粒子からの関心のある試料光１２２に関連する）を再整形するための、本明細書で以前に説明されたような集光経路１２４内の直線偏光子１０８および位相マスク２０２を図示する。
いくつかの実施形態では、ＣＤＥＲ１０４の１つ以上の構成要素は、空間的に変動する波長板６０２の厚さの空間的変動を（少なくとも選択された公差内で）補償するように、空間的に変動する厚さを有する。例えば図６Ａは、ＣＤＥＲ１０４が、Ｙ方向（例えば、図２を参照して上述したように）に沿って偏光された光に対してｐの位相シフトを導入するためにＸ方向に沿った光学軸を有する半波長板から形成されたセグメント２０４と、伝搬方向に沿って光学的に均質な材料から形成された補償板を含むセグメント２０６とを有する位相マスク２０２を含み、全ての光が伝搬する非限定的な構成を示す集光経路１２４は、同じ光路長（例えば、少なくとも選択された許容範囲内である）に沿って伝搬する。特に、図６Ａは、空間的に変化する波長板６０２の空間的に変化する厚さプロファイルを補償するように設計された厚さプロファイルを有する空間的に変化する厚さを有するセグメント２０６を示す。別の例として、ＣＤＥＲ１０４は、空間的に変化する波長板６０２の空間的に変化する厚さプロファイルを補償するように設計された厚さプロファイルを有する光学的均質材料から形成された追加の補償要素を含むことができる。
この空間的に変化する波長板６０２は、連続的に変化する波長板又は複屈折材料としてのセグメント化された波長板として形成されてもよく、光学軸の厚さ及び配向は、表面ヘイズの楕円偏光の直線偏光への変換の両方を提供するように（例えば、連続的に又はセグメント間で）変化する。
図６Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態による、図６Ａの空間的に変動する波長板６０２を通して伝搬した後の図３Ａに図示される表面ヘイズ電場分布のプロットである。図６Ｂに示されるように、図３Ａの楕円偏光は、瞳平面にわたって変化する配向を伴う直線偏光に変換される。図６Ｃは、本開示の１つ以上の実施形態による、図６Ａの光学回転子４０２を通して伝搬した後の図６Ｂに図示される表面ヘイズ電場分布のプロットである。図６Ｃにおいて、直線偏光の配向は、共通のヘイズ配向方向（例えば、図６Ｃの水平方向である）に沿って配向される。図６Ｄは、本開示の１つ以上の実施形態による、図６Ａの直線偏光子１０８を通して伝搬した後の図６Ｃに図示される表面ヘイズ電場分布のプロットである。図６Ｄに示すように、表面ヘイズの大部分は直線偏光子１０８によって減衰又は方向転換されるので、強度は非常に低い。
ここで全体的に図４Ａ～図６Ｄを参照すると、実質的に同様の性能が、図４Ａ、図５Ａ、および図６Ａに示される異なる設計によって達成され得ることに留意されたい。特に、図４Ｅ、５Ｃ、および６Ｃは、楕円偏光表面ヘイズの直線偏光への変換と、ヘイズ配向方向（ここでは、それぞれの図における水平方向）に沿った表面ヘイズの整列との両方を図示する。同様に、図４Ｇ、５Ｄ、及び６Ｄは、直線偏光子による表面ヘイズの実質的に同様の抑制を示す。したがって、図４Ｊに基づくＣＤＥＲ１０４の性能に関連する教示は、限定はしないが、図５Ａおよび図６Ａに示す変形形態を含む、ＣＤＥＲ１０４のすべての変形形態に適用または拡張され得ることを理解されたい。
さらに、図４Ａ～図６Ｄおよび関連する説明は、単に例示を目的として提供されており、限定として解釈されるべきではないことを理解されたい。特に、図４Ａ～図６Ｃは、ＣＤＥＲ１０４の非限定的な例を表す。
再び図１Ａを参照すると、本開示の１つ以上の実施形態による、粒子検出システム１００の種々の付加的構成要素が、より詳細に説明される。
いくつかの実施形態では、粒子検出システム１００は、記憶媒体１３８（例えば、メモリ）上に維持されるプログラム命令を実行するように構成された１つ以上のプロセッサ１３６を含むコントローラ１３４を含む。さらに、コントローラ１３４は、粒子検出システム１００の任意の構成要素に通信可能に結合され得る。この点に関して、コントローラ１３４の１つ以上のプロセッサ１３６は、本開示全体にわたって説明する様々なプロセスステップのいずれかを実行することができる。例えば、コントローラ１３４は、検出器１１０からのデータ（例えば、試料１０６の画像に関連付けられる）を受信、分析、および／または処理することができる。別の例として、コントローラ１３４は、制御信号を使用して粒子検出システム１００の任意の構成要素を制御または他の方法で指示することができる。
コントローラ１３４の１つ以上のプロセッサ１３６は、当技術分野で知られている任意の処理要素を含むことができる。この意味で、１つ以上のプロセッサ１３６は、アルゴリズムおよび／または命令を実行するように構成された任意のマイクロプロセッサタイプのデバイスを含み得る。いくつかの実施形態では、１つ以上のプロセッサ１３６は、デスクトップコンピュータ、メインフレームコンピュータシステム、ワークステーション、画像コンピュータ、並列プロセッサ、または本開示全体を通して説明されるように、粒子検出システム１００を動作させるように構成されるプログラムを実行するように構成される、任意の他のコンピュータシステム（例えば、ネットワーク化されたコンピュータ）から成ってもよい。さらに、「プロセッサ」という用語は、非一時的記憶媒体（メモリ）１３８からのプログラム命令を実行する１つ以上の処理要素を有する任意のデバイスを包含するように広く定義され得ることを認識されたい。さらに、本開示全体にわたって説明されるステップは、単一のコントローラ１３４によって、または代替として複数のコントローラによって実行され得る。さらに、コントローラ１３４は、共通のハウジングまたは複数のハウジング内に収容された１つ以上のコントローラを含むことができる。このようにして、任意のコントローラまたはコントローラの組み合わせは、粒子検出システム１００への統合に好適なモジュールとして別個にパッケージ化されてもよい。
記憶媒体１３８は、関連する１つ以上のプロセッサ１３６によって実行可能なプログラム命令を記憶するのに適した、当技術分野で知られている任意の記憶媒体を含み得る。例えば、記憶媒体１３８は、非一時的な記憶媒体を含み得る。別の例として、記憶媒体１３８は、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気または光メモリデバイス（たとえば、ディスク）、磁気テープ、ソリッドステートドライブなどを含み得るが、それらに限定されない。さらに、記憶媒体１３８は、１つ以上のプロセッサ１３６とともに共通のコントローラハウジング内に収容され得ることに留意されたい。いくつかの実施形態では、記憶媒体１３８は、１つ以上のプロセッサ１３６およびコントローラ１３４の物理的場所に対して遠隔に位置してもよい。たとえば、コントローラ１３４の１つ以上のプロセッサ１３６は、ネットワーク（例えば、インターネット、イントラネットなど）を介してアクセス可能なリモートメモリ（たとえば、サーバ）にアクセスすることができる。したがって、上記の説明は、本発明を限定するものとして解釈されるべきではなく、単なる例示として解釈されるべきである。
ここで図７を参照すると、図７は、本開示の１つ以上の実施形態による、粒子検出のための方法７００において実行されるステップを示す流れ図である。出願人は、粒子検出システム１００の文脈において本明細書で前述された実施形態および有効化技術は、方法７００にまで及ぶと解釈されるべきであることに留意する。しかしながら、方法７００は粒子検出システム１００のアーキテクチャに限定されないことにさらに留意されたい。
一実施形態では、方法７００は、既知の入射角で既知の偏光を有する照明ビームに応答して試料の表面から散乱された光の第１の電場分布（例えば、表面ヘイズ）を受け取るステップ７０２を含み、第１の電場分布の少なくとも一部分は楕円偏光を含む。別の実施形態では、方法７００は、照明ビームに応答して試料の表面上の粒子から散乱された光の第２の電場分布を受け取るステップ７０４を含む。
例えば、表面ヘイズが、表面上の粒子によって散乱される光とは異なる電場分布を結像システムの瞳平面内に有し得る場合があり得る。特に、本明細書では、表面ヘイズおよび粒子散乱は、斜めに入射するｐ偏光によって散乱されるとき、実質的に異なる電場分布を有することが認識される。
別の実施形態では、方法７００は、第１の電場分布を変換して瞳平面にわたる完全直線偏光を含むことと、瞳平面にわたる直線偏光が共通の配向方向（例えば、ヘイズ）に沿って整列されることとの両方を行うように、撮像システムの瞳平面における配置に好適な１つ以上の偏光制御光学要素（例えば、ＣＤＥＲ１０４）を設計するステップ７０６を含む配向方向）。いくつかの実施形態では、共通配向方向は、第２の電場分布内の光の偏光方向と実質的に異なる。このようにして、第１の電場分布は、偏光制御光学系を使用して、第２の電場分布から操作および区別され得る。
７０６で設計された（例えば、ＣＤＥＲ１０４を形成する）偏光制御光学要素は、本開示の精神および範囲内で様々な構成で提供され得ることが本明細書で企図される。例えば、偏光制御光学要素は、第１の電場分布と関連付けられる光の偏光を第１の共通配向方向に回転させるための第１の偏光回転子と、瞳を横断する全ての偏光を直線偏光に変換するための１／４波長板と、直線偏光を第２の共通配向方向に回転させるための第２の偏光回転子とを含んでもよい。これは、第１の共通配向方向と同じであっても異なっていてもよい。別の例として、偏光制御光学要素は、単一偏光回転子および１／４波長板を含んでもよく、単一偏光回転子は、瞳を横断する光が、１／４波長板を通して伝搬した後、直線偏光され、共通配向方向にわたって整列させられるように、第１の電場分布と関連付けられる光の偏光を中間分布に回転させる。さらなる例として、偏光制御光学要素は、瞳平面にわたって分布する複数のセグメントを含むセグメント化されたウェーブライトを含んでもよい。例えば、セグメントの各々は、瞳平面内の光学軸と、セグメントに入射する光を直線偏光に変換することと、直線偏光が他のセグメントに共通の配向方向に沿って整列されることを更に提供することとの両方を行うように構成された厚さとを有する複屈折材料から形成され得る。
別の実施形態では、方法７００は、瞳平面内の偏光制御光学系と、選択された配向方向に沿って偏光された光を拒絶するように位置合わせされた直線偏光子とを有する撮像システムを用いて、試料の暗視野画像を生成するステップ７０８を含み、暗視野画像は、直線偏光子によって通過された光に基づく。例えば、偏光子を通過した光は、選択された公差内で試料の表面上の１つ以上の粒子によって散乱された光に対応することができ、表面ヘイズは抑制されている。
本明細書で説明される主題は、場合によっては、他の構成要素内に含まれる、または他の構成要素と接続される、異なる構成要素を図示する。そのような描写されたアーキテクチャは、単なる例示であり、実際には、同じ機能性を達成する多くの他のアーキテクチャが実装され得ることを理解されたい。概念的な意味では、同じ機能を達成するための構成要素の任意の配置は、所望の機能が達成されるように効果的に「関連付けられる」。したがって、特定の機能を達成するために組み合わされた本明細書の任意の２つの構成要素は、アーキテクチャまたは中間構成要素にかかわらず、所望の機能が達成されるように互いに「関連付けられる」と見なすことができる。同様に、そのように関連付けられた任意の２つの構成要素はまた、所望の機能性を達成するために、相互に「接続」または「結合」されていると見なされることができ、そのように関連付けられることが可能な任意の２つの構成要素はまた、所望の機能性を達成するために、相互に「結合可能」であると見なされることができる。結合可能な特定の例は、物理的に相互作用可能な及び／又は物理的に相互作用するコンポーネント及び／又は無線で相互作用可能な及び／又は無線で相互作用するコンポーネント及び／又は論理的に相互作用可能な及び／又は論理的に相互作用するコンポーネントを含むが、これらに限定されない。
本開示およびその付随する利点の多くは、前述の説明によって理解されるであろうと考えられ、開示される主題から逸脱することなく、またはその物質的利点の全てを犠牲にすることなく、構成要素の形態、構造、および配置において種々の変更が行われ得ることが明白となるであろう。説明される形態は単なる説明であり、そのような変更を包含し、含むことが以下の特許請求の範囲の意図である。さらに、本発明は添付の特許請求の範囲によって定義されることを理解されたい。

Claims (52)

  1. システムであって、
    照明ビームを生成するように構成された照明源と、
    照明方向に沿って軸外角度で試料に前記照明ビームを向ける１つ以上の照明光学系と、
    暗視野モードで前記照明ビームに応答して前記試料からの散乱光を集光する１つ以上の集光光学系であって、前記１つ以上の集光光学系によって集光された前記試料からの散乱光が、前記試料の表面から散乱された光に関連する表面ヘイズを含み、前記表面ヘイズの少なくとも一部が楕円偏光を有する、１つ以上の集光光学系と、
    前記１つ以上の集光光学系の１つ以上の瞳平面に位置する１つ以上の光学素子であって、
    選択された配向方向に前記表面ヘイズを回転させるための第１の空間的に変化する偏光回転分布を提供する第１の偏光回転子であって、前記表面ヘイズの回転は、前記選択された配向方向に対する前記楕円偏光の長軸の回転を含む、第１の偏光回転子と、
    前記第１の偏光回転子からの前記表面ヘイズを直線偏光に変換するための１／４波長板と、
    前記１／４波長板からの前記表面ヘイズの直線偏光を選択されたヘイズ配向方向に回転させる、第２の空間的に変化する偏光回転分布を提供する第２の偏光回転子と、
    を含む光学素子と、
    選択されたヘイズ配向方向に平行に偏光された光を拒絶し、前記第２の偏光回転子からの前記表面ヘイズを拒絶するように整列された直線偏光子と、
    前記直線偏光子を通過した前記試料からの散乱光に基づいて前記試料の暗視野画像を生成する検出器であって、前記直線偏光子を通過した前記試料からの散乱光は、前記試料の表面上の１つ以上の粒子によって散乱された光の少なくとも一部を含む、検出器と、
    を含む、
    システム。
  2. 前記１つ以上の照明光学系は、前記照明ビームをｐ偏光で前記試料に向けるように構成される請求項１に記載のシステム。
  3. 前記直線偏光子は、前記試料からの散乱光を第１の光路に沿って方向付け、前記表面ヘイズを前記第１の光路とは異なる第２の光路に沿って方向付ける偏光ビームスプリッタを含む、請求項１に記載のシステム。
  4. 前記第２の光路に沿った前記表面ヘイズに基づいて前記試料の暗視野画像を生成するように構成される追加の検出器を、さらに含む請求項３に記載のシステム。
  5. 前記第１または第２の偏光回転子の少なくとも１つは、セグメント化された半波長板を含む請求項１に記載のシステム。
  6. 前記セグメント化された半波長板は、瞳平面に分布する複数のセグメントを含む直線的にセグメント化された半波長板である請求項５に記載のシステム。
  7. 前記複数のセグメントは、瞳平面内の照明方向に直交する方向に沿って分布する請求項６に記載のシステム。
  8. 前記第１または第２の偏光回転子の少なくとも１つは、空間的に変化する厚さを有し、対応する第１または第２の空間的に変化する偏光回転分布を提供する光学活性材料を含む請求項１に記載のシステム。
  9. 前記光学活性材料は、光軸が１つ以上の瞳平面の対応する瞳平面に直交するように配向される請求項８に記載のシステム。
  10. 前記光学活性材料は、石英である請求項８に記載のシステム。
  11. 前記第１または第２の偏光回転子の少なくとも１つは、光学活性材料を通過する前記表面ヘイズの光路長を等しくする位相補償器をさらに含む請求項８に記載のシステム。
  12. 前記位相補償器は、前記位相補償器を通る伝播方向に沿って光学的に均質な材料から形成される請求項１１に記載のシステム。
  13. 前記位相補償器は、前記光学活性材料の反対のハンドネスを有し、前記位相補償器を通る伝搬方向に沿った光学活性材料から形成される請求項１１に記載のシステム。
  14. 前記１つ以上の集光光学系の１つ以上の瞳平面に位置する前記１つ以上の光学素子は、前記試料の表面上の１つ以上の粒子から散乱された光の点広がり関数を整形するために、集光領域の２つ以上の瞳領域内の光に対して異なる位相シフトを提供する位相マスクをさらに含む請求項１に記載のシステム。
  15. 前記位相マスクは、前記試料の表面上の１つ以上の粒子から散乱された光の点広がり関数を整形して、点広がり関数の中心ピークを提供する請求項１４に記載のシステム。
  16. 選択されたヘイズ配向方向は、前記選択された配向方向と平行である請求項１に記載のシステム。
  17. 前記選択されたヘイズ配向方向は、前記選択された配向方向に直交する請求項１に記載のシステム。
  18. システムであって、
    照明ビームを生成するように構成された照明源と、
    照明方向に沿って軸外角度で試料に前記照明ビームを向ける１つ以上の照明光学系と、
    暗視野モードで前記照明ビームに応答して前記試料からの散乱光を集光する１つ以上の集光光学系であって、前記１つ以上の集光光学系によって集光された前記試料からの前記散乱光が、前記試料の表面から散乱された光に関連する表面ヘイズを含み、前記表面ヘイズの少なくとも一部が楕円偏光を有する、集光光学系と、
    前記１つ以上の集光光学系の１つ以上の瞳平面に位置する１つ以上の光学素子であって、
    空間的に変化する偏光回転分布を提供して、選択された配向分布に前記表面ヘイズを回転させる偏光回転子であって、前記表面ヘイズの回転が、選択された配向分布への楕円偏光の長軸の回転を含む、偏光回転子と、
    前記偏光回転子からの前記表面ヘイズを直線偏光に変換するためのセグメント化された１／４波長板であって、前記直線偏光が前記選択されたヘイズ配向方向に沿って整列される、セグメント化された１／４波長板と、
    を含む、１つ以上の光学素子と、
    前記選択されたヘイズ配向方向に平行に偏光された光を拒絶して、前記セグメント化された１／４波長板からの前記表面ヘイズを拒絶するように位置合わせされた直線偏光子と、
    前記直線偏光子を通過した前記試料からの散乱光に基づいて前記試料の暗視野画像を生成する検出器であって、前記直線偏光子を通過した前記試料からの散乱光は、前記試料の表面上の１つ以上の粒子によって散乱された光の少なくとも一部を含む、検出器と、
    を含む、
    システム。
  19. 前記１つ以上の照明光学系は、前記照明ビームをｐ偏光で前記試料に向けるように構成される請求項１８に記載のシステム。
  20. 前記直線偏光子は、前記試料からの散乱光を第１の光路に沿って方向付け、前記表面ヘイズを第１の光路とは異なる第２の光路に沿って方向付ける、偏光ビームスプリッタである請求項１８に記載のシステム。
  21. 前記第２の光路に沿った前記表面ヘイズに基づいて前記試料の暗視野画像を生成するように構成される追加の検出器をさらに含む請求項２０に記載のシステム。
  22. 前記偏光回転子はセグメント化された半波長板を含む請求項１８に記載のシステム。
  23. 前記セグメント化された半波長板は、瞳平面に分布する複数のセグメントを含む直線的にセグメント化された半波長板である請求項２２に記載のシステム。
  24. 前記複数のセグメントは、瞳平面内の照明方向に直交する方向に沿って分布する請求項２３に記載のシステム。
  25. 前記偏光回転子は、空間的に変化する厚さを有し、対応する第１または第２の空間的に変化する偏光回転分布を提供する光学活性材料を含む請求項１８に記載のシステム。
  26. 前記光学活性材料は、光軸が１つ以上の瞳平面の対応する瞳平面に直交するように配向される請求項２５に記載のシステム。
  27. 前記光学活性材料は、石英である請求項２５に記載のシステム。
  28. 前記偏光回転子は、前記光学活性材料を通過する前記表面ヘイズの光路長を等しくする位相補償器をさらに含む請求項２５に記載のシステム。
  29. 前記位相補償器は、前記位相補償器を通る伝播方向に沿って光学的に均質な材料から形成される請求項２８に記載のシステム。
  30. 前記位相補償器は、前記光学活性材料の反対のハンドネスを有し、前記位相補償器を通る伝搬方向に沿った光学活性材料から形成される請求項２８に記載のシステム。
  31. 前記１つ以上の集光光学系の１つ以上の瞳平面に位置する１つ以上の光学素子は、前記試料の表面上の１つ以上の粒子から散乱された光の点広がり関数を整形するために、集光領域の２つ以上の瞳領域内の光に対して異なる位相シフトを提供する位相マスクをさらに含む請求項１８に記載のシステム。
  32. 前記位相マスクは、前記試料の表面上の１つ以上の粒子から散乱された光の点広がり関数を整形して、点広がり関数の中心ピークを提供する請求項３１に記載のシステム。
  33. 前記選択されたヘイズ配向方向は、前記選択された配向方向と平行である請求項１８に記載のシステム。
  34. 前記選択されたヘイズ配向方向は、前記選択された配向方向に直交する請求項１８に記載のシステム。
  35. システムであって、
    照明ビームを生成するように構成された照明源と、
    照明方向に沿って軸外角度で試料に前記照明ビームを向ける１つ以上の照明光学系と、
    暗視野モードで照明ビームに応答して前記試料からの散乱光を集光する１つ以上の集光光学系であって、前記１つ以上の集光光学系によって集光された前記試料からの散乱光が、前記試料の表面から散乱された光に関連する表面ヘイズを含み、前記表面ヘイズの少なくとも一部が楕円偏光を有する、集光光学系と、
    前記１つ以上の集光光学系の１つ以上の瞳平面に位置する１つ以上の光学素子であって、
    前記表面ヘイズを直線偏光に変換するために、前記１つ以上の集光光学系の瞳平面に配置された空間的に変化する波長板と、
    前記空間的に変化する波長板から選択された配向分布に前記表面ヘイズを回転させる空間的に変化する偏光回転分布を提供する偏光回転子であって、前記表面ヘイズの回転は、前記選択されたヘイズ配向方向への楕円偏光の長軸の回転を含む、偏光回転子と、
    を含む１つ以上の光学素子と、
    前記選択されたヘイズ配向方向に平行に偏光された光を拒絶して前記偏光回転子からの前記表面ヘイズを拒絶するように位置合わせされた直線偏光子と、
    前記直線偏光子を通過した前記試料からの散乱光に基づいて前記試料の暗視野画像を生成する検出器であって、前記直線偏光子を通過した前記試料からの散乱光は、前記試料の表面上の１つ以上の粒子によって散乱された光の少なくとも一部を含む、検出器と、
    含む、
    システム。
  36. 前記空間的に変化する波長板は、連続的に変化する波長板である請求項３５に記載のシステム。
  37. 前記空間的に変化する波長板は、セグメント化された波長板である請求項３５に記載のシステム。
  38. 前記１つ以上の照明光学系は、前記照明ビームをｐ偏光で前記試料に向けるように構成される請求項３５に記載のシステム。
  39. 前記直線偏光子は、前記試料からの散乱光を第１の光路に沿って方向付け、前記表面ヘイズを前記第１の光路とは異なる第２の光路に沿って方向付ける、偏光ビームスプリッタである請求項３５に記載のシステム。
  40. 前記第２の光路に沿った前記表面ヘイズに基づいて前記試料の暗視野画像を生成するように構成される追加の検出器をさらに含む請求項３９に記載のシステム。
  41. セグメント化された半波長板は、瞳平面内に分布する複数のセグメントを含む直線的にセグメント化された波長板を含む請求項３７に記載のシステム。
  42. 前記複数のセグメントは、瞳平面内の照明方向に直交する方向に沿って分布する請求項４１に記載のシステム。
  43. 前記偏光回転子は、空間的に変化する厚さを有し、対応する第１または第２の空間的に変化する偏光回転分布を提供する光学活性材料を含む請求項３５に記載のシステム。
  44. 前記光学活性材料は、光軸が１つ以上の瞳平面の対応する瞳平面に直交するように配向される請求項４３に記載のシステム。
  45. 前記光学活性材料は、石英である請求項４３に記載のシステム。
  46. 前記偏光回転子は、前記光学活性材料を通過する前記表面ヘイズの光路長を等しくする位相補償器をさらに含む請求項４３に記載のシステム。
  47. 前記位相補償器は、前記位相補償器を通る伝播方向に沿って光学的に均質な材料から形成される請求項４６に記載のシステム。
  48. 前記位相補償器は、前記光学活性材料の反対のハンドネスを有し、前記位相補償器を通る伝搬方向に沿った光学活性材料から形成される請求項４６に記載のシステム。
  49. 前記１つ以上の集光光学系の１つ以上の瞳平面に位置する１つ以上の光学素子は、前記試料の表面上の１つ以上の粒子から散乱された光の点広がり関数を整形するために、集光領域の２つ以上の瞳領域内の光に対して異なる位相シフトを提供する位相マスクをさらに含む請求項３５に記載のシステム。
  50. 前記位相マスクは、前記試料の表面上の１つ以上の粒子から散乱された光の点広がり関数を整形して、点広がり関数の中心ピークを提供する請求項４９に記載のシステム。
  51. 前記選択されたヘイズ配向方向は、選択された配向方向と平行である請求項３５に記載のシステム。
  52. 選択されたヘイズ配向方向は、選択された配向方向に直交する請求項３５に記載のシステム。
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