JP2024523992A - レンズ貫通高さ測定 - Google Patents

Abstract

光学検査装置（１０、１４０、１８０）は、照明アセンブリ（１６、３１６）を含む検査光学系（１４、３１４）を含み、照明アセンブリは、所定のパターンを含むレチクルと、レチクルを照明する光放射を放射するように構成された放射源とを含む。集光光学系（１８、３１８）は、照射されたレチクル（３４、１２０）のパターン（１０５）を含む放出された光学放射線をワークピース（１２、３１２）上に投影する。偏向要素（１４４、１４６、３５０、３５２）は、集光光学系の瞳に配置される。撮像アセンブリ（２０、３１９）は、瞳領域の第１の部分を通して投影されるパターンの第１の複製（１０８）と、瞳領域の第２の部分を通して投影されるパターンの第２の複製（１１０）とを含む、加工物の画像を捕捉する。プロセッサ（２４、３２４）は、検査光学系とワークピースとの間の距離を評価するために、取り込まれた画像を処理する。

Description

本発明は、概して光学デバイスに関し、特に検査及び計測システム及び方法に関する。

プリント回路基板、半導体ウェハ、表示パネル及び集積回路などのワークピースの製造プロセスにおいて、ワークピースは、通常、回路基板の特徴を画像化するように構成された検査システムによって検査される。フィーチャの正確な撮像のために、ワークピースは、検査システムの光学系の焦点面に運ばれる。

米国特許出願公開第２０２１／１０２８９２号 米国特許出願公開第２０１５／３７７７９４号

以下で説明する本発明の実施形態は、検査システム内の光学系と検査中のワークピースとの間の距離の正確な評価を可能にする装置及び方法を提供する。

本発明の実施形態によれば、所定のパターンを含むレチクルと、レチクルを照明する光放射を放射するように構成された放射源とを含む照明アセンブリを含む、検査光学系を含む光学検査装置が提供される。所与の瞳領域を有する瞳を有する集光光学系は、照射されたレチクルのパターンを含む放出された光学放射線をワークピース上に投影するように構成される。偏向要素は、集光光学系の瞳内に配置され、瞳領域の第１の部分にわたって延在するが、瞳領域の第２の部分にわたっては延在しない。撮像アセンブリは、瞳領域の第１の部分を通して投影されるパターンの第１の複製と、瞳領域の第２の部分を通して投影されるパターンの第２の複製とを含む、加工物の画像を捕捉するように構成される。プロセッサは、パターンの第１の複製と第２の複製との間の相違を測定し、測定された相違に応答して検査光学系とワークピースとの間の距離を評価するように、取り込まれた画像を処理するように構成される。

いくつかの実施形態では、偏向要素は、透明ウェッジを含む。開示される実施形態では、瞳領域の第１の部分にわたって延在するウェッジは、第１のウェッジ方向を有する、第１のウェッジであり、検査光学系は、瞳領域の第２の部分にわたって延在し、第１のウェッジ方向と反対の第２のウェッジ方向を有する、第２のウェッジを含む。

あるいは、偏向素子は回折光学素子を含む。一実施形態では、瞳領域の第１の部分にわたって延在する回折光学素子は、第１の偏向方向を有する第１の回折光学素子であり、検査光学系は、瞳領域の第２の部分にわたって延在し、第１の偏向方向と反対の第２の偏向方向を有する第２の回折光学素子を含む。

さらに代替的に、偏向要素はミラーを含む。開示される実施形態では、瞳領域の第１の部分にわたって延在するミラーは、軸の周囲の第１の傾斜角を有する、第１のミラーであり、検査光学は、瞳領域の第２の部分にわたって延在し、第１の傾斜角と反対の軸の周囲の第２の傾斜角を有する、第２のミラーを含む。

開示される実施形態では、装置は、検査光学系とワークピースとの間の距離を調整するように構成された運動アセンブリを含み、プロセッサは、測定された相違に応答して運動アセンブリを駆動するように構成される。

いくつかの実施形態では、所定のパターンは、レチクル上の異なる位置に配置された複数のサブパターンを含む。一実施形態では、複数のサブパターンは、レチクル上に周期的配列で配置され、第１および第２の複製のそれぞれのサブパターンは、ワークピースの画像内でインターレースされる。代替的に又は追加的に、複数のサブパターンは、異なる第１及び第２のパターン特性を有する少なくとも第１及び第２のサブパターンを含む。

開示される実施形態では、パターンの第２の複製は、パターンの第１の複製から第１の方向にオフセットされ、複製のうちの少なくとも１つは、測定された相違に応答して、第１の方向に直交する第２の方向にシフトする。

本発明の実施形態によれば、所定のパターンを含むレチクルと、レチクルを照明する光放射を放射するように構成された放射源とを含む照明アセンブリを含む、検査光学系を含む光学検査装置も提供される。集光光学系は、照射されたレチクルのパターンを含む放射された光学放射線をワークピース上に投影するように構成される。画像センサと、所与の瞳領域を有する瞳を有する対物光学系とを含む撮像アセンブリは、ワークピースを画像センサ上に撮像するように構成される。偏向要素は、対物光学系の瞳内に配置され、瞳領域の第１の部分にわたって延在するが、瞳領域の第２の部分にわたっては延在しない。プロセッサは、画像センサによって捕捉された画像を処理して、瞳領域の第１の部分を通して結像されるパターンの第１の複製と、瞳領域の第２の部分を通して結像されるパターンの第２の複製とを検出し、パターンの第１の複製と第２の複製との間の相違を測定するように構成される。そして、測定された相違に応じて検査光学系とワークピースとの間の距離を評価する。加えて、本発明のある実施形態によると、光学検査のための方法が提供され、これは、所定のパターンを含有するレチクルと、レチクルを照明する、光学放射線を放出するように構成される放射線源とを含む、照明アセンブリを含む、検査光学を提供するステップを含む。照明されたレチクルのパターンを含む放射された光学放射線をワークピース上に投影するように構成された、所与の瞳領域を有する瞳を有する集光光学系と、撮像アセンブリとも提供される。偏向要素は、集光光学系の瞳内に配置され、瞳領域の第１の部分にわたって延在するが、瞳領域の第２の部分にわたっては延在しない。撮像アセンブリを使用して、瞳領域の第１の部分を通して投影されるパターンの第１の複製と、瞳領域の第２の部分を通して投影されるパターンの第２の複製とを含む、ワークピースの画像が捕捉される。捕捉された画像は、パターンの第１の複製と第２の複製との間の相違を測定するように処理される。検査光学系とワークピースとの間の距離は、測定された相違に応じて評価される。

本発明のある実施形態によると、照明アセンブリを含み、所定のパターンを含有するレチクルと、レチクルを照明する、光学放射線を放出するように構成される放射線源とを含む、検査光学を提供するステップを含む、光学検査のための方法がさらに提供される。集光光学系は、照射されたレチクルのパターンを含む放射された光学放射線をワークピース上に投影するように構成される。画像センサ及び対物光学系を含む撮像アセンブリは、所与の瞳領域を有する瞳を有する。偏向要素は、対物光学系の瞳内に配置され、瞳領域の第１の部分にわたって延在するが、瞳領域の第２の部分にわたっては延在しない。撮像アセンブリを使用して、瞳領域の第１の部分を通して撮像されるパターンの第１の複製と、瞳領域の第２の部分を通して撮像されるパターンの第２の複製とを含む、ワークピースの画像が捕捉される。捕捉された画像は、パターンの第１の複製と第２の複製との間の相違を測定するように処理される。検査光学系とワークピースとの間の距離は、測定された相違に応じて評価される。

本発明は、図面と共に、その実施形態の以下の詳細な説明からより完全に理解されるであろう。

本発明の一実施形態による光学検査装置の概略側面図である。 本発明の一実施形態による図１の光学検査装置の部分概略側面図である。 本発明の一実施形態による図１の光学検査装置の部分概略側面図である。 本発明の一実施形態による、ワークピース上のレチクルのパターンの概略正面図である。 本発明の一実施形態による、ワークピース上のレチクルの複製のパターンの概略正面図である。 本発明の代替実施形態による、ワークピース上の別のレチクルのサブパターンの複製の概略正面図である。 本発明の代替実施形態による、ワークピース上の別のレチクルの複数のサブパターンの複製の概略正面図である。 本発明の別の代替的な実施形態による、複数のサブパターンを含むレチクルの概略正面図である。 本発明の代替的な実施形態による光学検査装置の概略側面図である。 本発明の代替的な実施形態による光学検査装置の概略側面図である。 本発明の代替的な実施形態による光学検査装置の概略側面図である。 本発明のさらなる実施形態による光学検査装置の概略側面図である。 本発明のさらなる実施形態による光学検査装置の概略側面図である。 本発明のさらなる実施形態による光学検査装置の概略側面図である。

概略
例えば製造プロセス中のワークピースの光学検査のための光学撮像システムの用途では、照明器が、ワークピース上の視野を光学放射で照明するために使用される。（本明細書および特許請求の範囲で使用される「光放射」、「放射」、および「光」という用語は、概して、可視、赤外、および紫外放射のいずれかを指す。）ワークピースの照明視野は、撮像光学系によって撮像され、画像センサによって検出される。

フラットパネルディスプレイ、半導体ウェハおよびプリント回路基板の検査などのいくつかの用途では、高品質検査は、画像センサ上に結像されるワークピースの視野を撮像光学系の正確な焦点にすることを必要とする。

本明細書に記載される本発明の実施形態は、撮像光学系の焦点からのワークピースの偏差を正確に感知する焦点センサを提供する。焦点センサは、例えば、運動アセンブリに信号を送信するために使用することができ、運動アセンブリは、ワークピースと撮像光学系との間の距離を調整して、ワークピースを光学系に対して焦点合わせする。焦点センサは、撮像光学系を通して伝送される光学放射線を利用し、したがって、ワークピースの焦点位置が、画像センサ上に結像されるのと同じ視野位置で測定されることを確実にする。このタスクを達成するために、焦点センサは、パターン化されたレチクルを照明し、集光光学系を通してパターンを投影する。検査光学系の瞳は集光光学系に中継される。いくつかの実施形態では、集光光学系の瞳領域は、瞳領域の異なる部分にわたって延在する２つの開口に分割され、したがって、レチクルから投影されるビームを２つの別個のビームに分割する。開口の横方向オフセットに起因して、これらの２つのビームは、異なる角度でワークピースに衝突し、各ビームは、ワークピース上にレチクルパターンの複製を生成する。少なくとも１つの開口に配置された偏向要素は、２つの複製をワークピース上で横方向に分離させる。ワークピースが撮像アセンブリに対して正確な焦点にあるとき、２つの複製は、相互整合しているが、デフォーカスされたワークピースに対して、複製は、相互に対して側方に偏移させられる。偏向要素は、２つの複製の横方向分離がデフォーカスによる複製シフトに直交するように配向される。いくつかの実施形態では、より大きな横方向の分離のために、対向する偏向方向を有する２つの偏向要素が、２つの開口内にそれぞれ配置される。

ワークピース上のレチクルパターンの２つの複製は、撮像光学系によって画像センサ上に結像される。プロセッサは、画像センサによって捕捉された複製の２つの並列画像を比較し、ワークピースのデフォーカスを検出し、ワークピースを正しい焦点位置に移動させるように運動システムに命令する。２つの瞳開口を集光光学系の光軸に対して対称に配置することによって、レチクルパターンの２つの複製は、デフォーカスに応答して等量であるが反対方向にシフトし、したがって、デフォーカスの高感度差動検出を可能にする。

これらの実施形態では、光学検査装置は、照明アセンブリと、集光光学系と、偏向要素と、撮像アセンブリとを備える検査光学系を含む。照明アセンブリは、所定のパターンを含むレチクルと、光学放射線を放出し、したがってレチクルを照明する放射線源とを備える。集光光学系は、照射されたレチクルのパターンを含む放射された光放射をワークピース上に投影する。偏向要素は、集光光学系の瞳内に配置され、瞳領域の第１の部分にわたって延在するが、瞳領域の第２の部分にわたっては延在しない。撮像アセンブリは、瞳領域の第１の部分を通して投影されるパターンの第１の複製と、瞳領域の第２の部分を通して投影されるパターンの第２の複製とを含む、加工物の画像を捕捉する。プロセッサは、パターンの第１の複製と第２の複製との間の相違を測定し、測定された相違に応答して検査光学系とワークピースとの間の距離を評価するように捕捉画像を処理する。代替実施形態では、分割瞳領域および偏向要素は、照明アセンブリ内ではなく、撮像アセンブリの対物光学系内に配置される。これらの実施形態では、集光光学系は、単一のレチクルパターンをワークピース上に投影し、偏向要素は、撮像アセンブリ内の画像センサ上にレチクルパターンの２つの異なる複製を作成する。デフォーカスは、上述の方法と同様の方法で測定され、補償される。

いくつかの実施形態では、偏向要素は、透明光学ウェッジを備える。代替として、回折光学要素または傾斜鏡等の他の種類の偏向要素が使用されてもよい。そのような偏向要素の好適な組み合わせ、ならびに他の偏向モードは、当業者に明白であり、本発明の範囲内であると見なされる。

集光光学系による複製分離
図１は、本発明の一実施形態によるワークピース１２を検査するための光学検査装置１０の概略側面図である。装置１０は、照明アセンブリ１６と、集光光学系１８と、撮像アセンブリ２０とを備える検査光学系１４を備える。装置１０は、運動アセンブリ２２およびプロセッサ２４をさらに備える。この図において、ならびに図２ａ～２ｂ、３ａ～３ｂ、４ａ～４ｂ、および５において、描かれたアイテムの向きを定義するために、デカルト座標２６が使用される。

運動アセンブリ２２は、例えば、プロセッサ２４の制御下で、デカルト座標２６のｘ方向、ｙ方向、およびｚ方向にワークピース１２を移動させることができる線形機械ステージ、ならびにｚ軸の周囲でワークピースを回転させることができる回転ステージを備える。図示の実施形態では、運動アセンブリ２２は、静止検査光学系１４に対してワークピース１２を移動させる。代替として、運動アセンブリ２２は、静止ワークピース１２に対して検査光学１４を（他の光学アセンブリとともに）移動させてもよい。ｚ方向におけるワークピース１２と検査光学系１４の分離の調整は、高さ測定および焦点調整の目的で適用され、一方、ｘ方向およびｙ方向の移動およびｚ軸の周りの回転は、ワークピース１２の所望の領域を検査光学系１４の視野に入れるために使用される。

照明アセンブリ１６は、レチクル放射源２８と、視野放射源３０と、レチクルコリメータレンズ３２と、レチクル放射源２８によって照明される所定のパターンを含むレチクル３４と、視野照明レンズ３５と、ビームスプリッタ３６とを備える。あるいは、２つの別個の放射源の代わりに、レチクル３４からの寄与の有無にかかわらずワークピース１２を照射するために、適切な可動光学系と組み合わされた単一の放射源が使用されてもよい。図示の実施形態では、ビームスプリッタ３６（視野放射源３０及び視野照明レンズ３５と共に）は、開口アセンブリ４８のすぐ右に位置する。代替として、ビームスプリッタ３６は、例えば、ワークピース１２と検査光学部品１４との間に、またはいくつかの他の好適な場所に位置してもよい。

集光光学系１８は、集光レンズ３８と、瞳リレー４０と、ビームスプリッタ４２と、焦点面４５を有する対物レンズ４４とを備える。集光光学系１８は、開口アセンブリ４８と、平面４６内の集光光学系１８の瞳の領域の各部分に配置された第１および第２の透明光学ウェッジ５０および５２とをさらに備える。平面４６は、瞳リレー４０によって対物レンズ４４の瞳平面４７に中継され、したがって平面４６及び４７は互いに共役である。集光光学系１８は、照明されたレチクル３４のパターンを含むレチクル放射源２８によって放射された光学放射をワークピース１２上に投影する。集光光学系１８のサブセットは、視野放射源３０によって放射された光学放射をワークピース１２上に投影する。開口アセンブリ４８ならびに光学ウェッジ５０および５２は、以下で図２ａ～２ｂにおいてさらに詳細に説明される。

撮像アセンブリ２０は、集光光学１８と共有される要素として、ビームスプリッタ４２および対物レンズ４４を備える。撮像アセンブリ２０はさらに、チューブレンズ５４と、画像センサ５６とを備える。画像センサ５６は、２次元画素化画像センサ、例えばＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）画像センサを含む。したがって、撮像アセンブリ２０は、ウェッジ５０および５２を通して投影されるレチクルパターンのそれぞれの複製を含む、ワークピース１２の画像を捕捉する。

プロセッサ２４は、運動アセンブリ２２、放射線源２８および３０、ならびに画像センサ５６に連結される。プロセッサ２４は、典型的には、装置１０の他の構成要素への好適なインターフェースを伴う汎用プログラマブルコンピュータプロセッサを備え、本明細書で説明される機能を行うようにソフトウェアおよび／またはファームウェアでプログラムされる。プロセッサ２４は、単純化のために、単一のモノリシック機能ブロックとして図に示されているが、実際には、プロセッサは、単一のチップまたは２つ以上のチップのセットを備えてもよく、図に示され、本文で説明される信号を受信および出力するための好適なインターフェースを伴う。

以下、検査装置１０の２つの機能について説明する。すなわち、ワークピースを対物レンズ４４に対して正確な焦点にし、ワークピース１２を画像センサ５６上に結像する。

ワークピース１２を正確な焦点にするために、プロセッサ２４は、視野放射源３０がオフにされていることを確認しながら、レチクル放射源２８をオンにする。以下で図２ａ～図２ｂおよび図３ａ～図３ｂを参照してさらに詳細に説明するように、レチクル３４のパターン１０５は、レチクル上の点５９がワークピース１２上の検査中の視野５８内の点６０および６２に結像されるように、ワークピース１２上に２つの隣り合った複製を生成するように投影される。これらの２つの複製は、撮像アセンブリ２０によって、それぞれ点６０および６２の画像６４および６６の周囲の画像センサ５６上に撮像され、プロセッサ２４によって捕捉される。プロセッサ２４は、２つの捕捉された画像から対物レンズ４４の焦点からのワークピース１２の偏差を計算し、偏差を補正するようにデカルト座標２６のｚ方向にワークピースを移動させるように運動アセンブリ２２を駆動する。

検査の目的でワークピース１２の画像を取り込むために、プロセッサ２４は、レチクル放射源２８がオフにされていることを確認しながら視野放射源３０をオンにし、したがって、検査機能と集束機能とを時間的に多重化する。放射線源３０によって放出された光学放射線は、視野照明レンズ３５によって投影され、ビームスプリッタ３６によって反射され、集光光学系１８のサブセットを通して投影され、ワークピース１２上の視野５８を照明する。視野照明レンズ３５と集光光学系１８のサブセットとの組み合わせは、均一な照明を視野５８上に投影するように構成される。次に、視野５８は、対物レンズ４４、ビームスプリッタ４２、及びチューブレンズ５４によって画像センサ５６上に結像される。明確にするために、視野放射源３０によって放射される光線は省略されている。

図２ａ～２ｂは、本発明の一実施形態による光学検査装置１０の部分概略側面図である。図２ｂの図は、図２ａに対して光軸６８を中心に９０°回転されている。これらの図の目的は、検査装置１０の焦点合わせ機能を説明することにあるので、焦点合わせに必須ではない構成要素は、明確にするために省略されている。残りの成分は、図１のように標識されている。

第１の光学ウェッジ５０および第２の光学ウェッジ５２の位置および配向は、図２ａおよび図２ｂの（それぞれ配向されたデカルト座標２６によって示されるような）２つの直交方向から、ならびにインサート７４の断面図において見られる。ウェッジ方向７０および７２はそれぞれ、ウェッジ５０および５２について、それぞれのウェッジの基部からその縁部に向けられたベクトルとして定義される。さらなる明確化のために、第１のウェッジ５０のウェッジ方向７０は、インサート７６内の第１のウェッジの斜視図に示される。ウェッジ方向７０は、第１のウェッジ５０の基部７８に対して垂直であり、第１のウェッジの縁部８０の方を向いている。第１および第２の光学ウェッジ５０および５２は、開口アセンブリ４８のそれぞれの第１および第２の開口９０および９２を覆って配置され、集光光学１８の瞳領域の異なるそれぞれの部分を覆って延在する。

集束機能のために、光線はレチクル放射源２８によってレチクルコリメータレンズ３２に向かって放射される。レチクルコリメータレンズ３２は、光学放射線をレチクル３４上に投影し、そこからビームスプリッタ３６、コレクタレンズ３８、及び光学ウェッジ５０及び５２に投影する。図２ａを参照すると、第１のウェッジ５０および第１の開口９０に衝突する点５９からのこれらの光線は、第１のウェッジによってｙｚ平面内で正のｙ軸に向かって光線９４として屈折され、瞳リレー４０および対物レンズ４４によって点６０に結像される。第２のウェッジ５２及び第２の開口９２に衝突する点５９からの光線は、第２のウェッジによって同様にｙｚ平面内で屈折されるが、ここでは負のｙ軸に向かって光線９６として屈折され、点６２に結像される。

第１および第２のウェッジ５０および５２のこれらの反対の動作は、ワークピース１２上のレチクル３４のパターン１０５の複製を２つの複製（以下、図３ｂにおいて、それぞれの第１及び第２の複製１０８及び１１０としてラベル付けされる）に分割する。ｘｚ平面（図２ｂ）では、ウェッジ５０および５２は、同じ屈折特性を有するガラスの平行平面板として振る舞う。しかし、光軸６８からの開口９０および９２の対向する横方向のオフセットは、それぞれの開口を通る光線束を、それぞれの光線９８および１００ならびに角度αおよびβによって示されるように、等しいが反対の斜角でワークピース１２に衝突させる。したがって、点６０で形成されたパターン１０５の複製は、角度αでワークピース１２に衝突する斜めの光線によって形成され、点６２で形成された複製は、角度βの符号と反対の符号を有する角度βでワークピースに衝突する斜めの光線によって形成される。角度αおよびβの反対の符号は、ワークピース１２がｚ方向（対物レンズ４４の焦点面４５の内外）に移動されるとき、点６０および６２における２つの複製をそれぞれ反対のｘ方向にシフトさせる。平面１０２に対して距離Δｚだけ移動するワークピース１２の像シフトの例を、以下の図３ｂに示す。

図３ａおよび３ｂは、本発明の実施形態による、それぞれウェッジ５０および５２を通してワークピース１２上に形成されるレチクル３４のパターン１０５ならびにその複製１０８および１１０の概略正面図（ｚ方向に見た）である。レチクル３４は、透明基板１０６上に不透明線１０４のパターン１０５を含む。（あるいは、不透明な基板上の透明な線が使用されてもよい。）

図３ｂでは、複製１０８および１１０は、ｙ方向に互いに分離されている。複製１０８は、図２ａを参照すると、点６０の周囲に形成され、複製１１０は、点６２の周囲に形成される。対物レンズ４４の焦点面４５におけるワークピース１２に関して、線１０４は、第１の複製１０８内の線１１２および第２の複製１１０内の線１１４に結像し、線１１２および１１４は、ｘ方向に相互に整列される。ワークピース１２が平面１０２に対してΔｚだけデフォーカスされると（図２ａ～２ｂを参照すると）、線１１２は、点線１１２'として示される正のｘ方向にシフトし、線１１４は、点線１１４'として示される負のｘ方向にシフトし、それぞれの線１１２'と１１４'との間の相対シフトΔｘは、Δｚに比例する。したがって、２つの複製１０８および１１０の相対的シフトは、それらの分離の方向に直交する方向に起こる。説明される実施形態は、ワークピース１２が焦点面４５にあるとき、線１１２および１１４が互いに位置合わせされるという意味で完全に位置合わせされるシステムを指す。しかしながら、ワークピース１２が焦点面４５にあるときに線１１２及び１１４が互いに整列していない誤整列システムであっても、デフォーカスΔｚは線の相対シフトから推測することができる。

図１に示されるように、複製１０８および１１０は、画像センサ５６上に撮像され、プロセッサ２４によって処理され、検査光学１４とワークピース１２との間の距離を評価する。この目的のために、プロセッサ２４は、捕捉された画像から複製１０８と１１０との間の相対的相違Δｘを測定し、Δｘから対物レンズ４４の焦点からのワークピース１２の偏差Δｚを計算し、偏差を補正するようにデカルト座標２６のｚ方向にワークピースを移動させるように運動アセンブリ２２を駆動する。

図示の実施形態では、開口９０及び９２並びに関連するウェッジ５０及び５２は、光軸６８に対して対称的に横方向にオフセットされる。あるいは、これらは非対称的に配置されてもよい。例えば、第１の開口９０及び第１のウェッジ５０は、光軸６８を中心とし得るが、第２の開口９２及び第２のウェッジ５２は、軸から横方向にオフセットされる。そのような配列では、第１の複製１０８は、デフォーカスに対して静止しているが、第２の複製１１０は、デフォーカスとともにシフトする。別の代替案として、瞳領域の一部にウェッジを使用して、レチクルの複製の１つをシフトさせ、瞳領域の他の部分に平坦な透明な光学要素を伴う（または光学要素を伴わない）ことができる。描写される実施形態では、パターン１０５は、複数の平行線１０４を備えるものとして描写される。あるいは、パターンは、以下でさらに詳述されるように、固定されたまたは変化する空間周期および変化する配向を有する平行線のセット、ならびに異なるパターン特性を有するパターンを含んでもよい。

図４ａ及び図４ｂは、本発明の代替的な実施形態による、ワークピース１２上の複数のサブパターン１２２を含むレチクル１２０及びサブパターン１２２の複製の概略正面図である。各サブパターン１２２は、図３ａのパターン１０５と同様である。

レチクル１２０は、光学検査装置１０において、図１及び図２ａ～図２ｂのレチクル３４と同じ位置に配置される。サブパターン１２２は、上述の図３ｂと同様に、ワークピース１２上に第１及び第２の複製１２４及び１２６を形成するように投影される。サブパターン１２２を同じ幅Ｗに設計し、同じ幅Ｗだけ分離することにより、また第１のウェッジ５０及び第２のウェッジ５２の光学特性の適切な選択により、複製１２４及び１２６がワークピース１２上にインターレースされる。図３ｂと同様に、複製１２４と１２６との間の相対シフトΔｘは、対物レンズ４４の焦点からのワークピース１２の偏差Δｚに比例する。

加えて、または代替として、複製１２４と１２６との間の相対的シフトは、領域１２８内のシフトΔｘ'によって示されるように、プロセッサ２４によって局所的に感知されてもよい。プロセッサ２４は、複数の領域における相対画像シフトを比較することによってワークピースの局所トポグラフィを測定することができる。図４ｃは、本発明の別の代替的な実施形態による、複数のサブパターン１３１，１３２，１３３，１３４，１３５，および１３６を含むレチクル１３０の概略正面図である。

ワークピース１２を検査するために全視野画像（装置１０の検査光学系１４の全視野（ＦＯＶ）を含む画像）が取り込まれるが、対物レンズ４４の焦点からのワークピースの偏差Ｄｚを評価する目的で、関心領域（ＲＯＩ）の画像、すなわち部分ＦＯＶが取り込まれ得る。したがって、ＲＯＩをサブパターン１３１，１３２，１３３，１３４，１３５，または１３６の１つの近くに限定することによって、そのサブパターンの特定の品質を、別々に、または他のサブパターンと組み合わせて有益に利用することができる。例えば、サブパターン１３２の周期が大きいと、粗い測定精度のΔｚの測定範囲を「サーチ・アンド・コンバージ」モードで使用することができ、サブパターン１３１の周期が小さいと、トポグラフィの追跡のための測定精度の細かい測定範囲を可能にし、周期の大小の組み合わせで両機能を可能にする。さらに、サブパターン１３３，１３４，および１３５などのレチクルフィーチャの様々な向きまたは形状を使用して、レチクルパターンをワークピースの同様のパターン上に投影することを回避し、したがってパターンエイリアシングを防止することができる。１つの走査方向に対してサブパターン１３１が利用され、反対の走査方向に対してサブパターン１３６が利用されるように、ワークピース１２を前後に走査しながら、１３１および１３６などの２つのサブパターンの組み合わせを利用することができる。

レチクル１３０内のサブパターン１３１，１３２，１３３，１３４，１３５，及び１３６と同様に、様々な特性を有する他のサブパターンが代替的に使用されてもよい。これらの特性は、パターンフィーチャの異なる解像度、異なる形状、及び異なる向きを含むことができる。加えて、または代替として、パターン特徴は、規則的、ランダム、および擬似ランダムパターン、ならびにそれらの組み合わせを含んでもよい。一般に、それぞれのレチクル内の異なるパターンは、検査光学系１４のＦＯＶの異なる領域に配置できる。これは、走査方向及び速度、測定結果、及びワークピースの材料特性などの動作基準に基づいて、プロセッサ２４に視野内のＲＯＩを動的に変更させることによって、異なるパターンでワークピース１２のデフォーカスを測定及び補正することを可能にする。

図５および図６は、それぞれ、本発明の代替的な実施形態による光学検査装置１４０および１８０の概略側面図である。装置１４０および１８０は、レチクル像の分割のための異なるそれぞれの実装を除いて、装置１０（図１）と同様である。装置１４０および１８０では、装置１０の対応する部分とは異なる部分のみが、図１とは異なってラベル付けされている。図５を参照すると、装置１４０において、装置１０のウェッジ５０及び５２は回折光学素子（ＤＯＥ）１４２に置き換えられており、装置１４０の他の全ての構成要素は装置１０と同じである。ＤＯＥ１４２は、２つの別個のサブ格子を備える。サブ格子１４４およびサブ格子１４６は、矢印１４５および１４７によって示される偏向方向をそれぞれ有する。ＤＯＥ１４２は、開口アセンブリ４８に対して正のｚ軸から見た断面図でインサート１４８内に示されている。サブ格子１４４および１４６は、それらの特定の回折特性により偏向要素として機能し、矢印１４５および１４７によって示される偏向方向でそれぞれの点６０および６２に向かって光線を偏向させる。

図６を参照すると、装置１８０において、装置１０のウェッジ５０および５２は、集光光学系１８の瞳領域またはその近くの平面４６に配置されたミラー１８２および１８４に置き換えられている。ミラー１８２および１８４は、矢印１８３および１８５によって示されるそれぞれの偏向方向を有するように、ｘ軸の周囲で反対方向に傾斜されている。さらに、装置１０とは異なり、ミラー１８２および１８４は第１および第２の開口９０および９２のそれぞれの機能も果たすので、装置１８０は開口アセンブリ４８を備えない。ミラー１８２および１８４は、平面４６から正のｚ軸から見たときのインサート１８８の断面図に示されている。ミラー１８２および１８４は、それらのそれぞれの傾斜角に基づいて偏向要素として機能し、矢印１８３および１８５によって示されるように、それぞれの点６０および６２に向かって光線を偏向させる。

図７は、本発明の代替的な実施形態による、ワークピース１２を検査する光学検査装置２００の概略側面図である。

光学検査装置２００は、図１の装置１０と同様であり、同様の構成要素には同じラベルが付されている。２つの装置の違いは、装置２００内の集光アセンブリ２１８が、瞳リレー４０を取り除くことによって、集光アセンブリ１８と比較して変更されていることである。この場合、開口アセンブリ４８ならびにウェッジ５０および５２は、対物レンズ４４の瞳面４７にまたはその近くに直接配置される。

第１および第２の光学ウェッジ５０および５２、ならびに開口アセンブリ４８は、装置１０のものと同様である。その結果、装置２００は、装置１０と同様に、レチクル３４の点５９をワークピース１２上の点２６０および２６２上に結像し、これらの点はさらに、画像センサ５６上のそれぞれの点２６４および２６６上に結像される。図３ｂのように、領域２５８内の第１及び第２の複製１０８及び１１０は、互いに横方向にオフセットされ、ワークピース１２の焦点シフトに起因してシフトされる。

イメージングアセンブリによる複製分離
図８および９ａ～９ｂは、本発明のさらなる実施形態による、ワークピース３１２の検査のための光学検査装置３１０の概略側面図である。装置３１０は、照明アセンブリ３１６と、集光光学系３１８と、撮像アセンブリ３１９とを備える検査光学系３１４を備える。撮像アセンブリ３１９は、レチクル撮像サブアセンブリ３２０と、視野撮像サブアセンブリ３２１とを備える。装置３１０は、運動アセンブリ３２２およびプロセッサ３２４をさらに備える。この図および図９ａ～図９ｂでは、描かれたアイテムの向きを定義するために、デカルト座標３２６が使用される。運動アセンブリ３２２は、図１の運動アセンブリ２２と同様に、例えば、プロセッサ３２４の制御下で、デカルト座標３２６のｘ、ｙ、およびｚ方向にワークピース３１２を移動させることができる線形機械ステージ、ならびにｚ軸の周囲でワークピースを回転させることができる回転ステージを備える。

照明アセンブリ３１６は、図１の照明アセンブリ１６と同様に、レチクル放射源３２８と、視野放射源３３０と、レチクルコリメータレンズ３３２と、レチクル３３４と、視野照明レンズ３３５と、ビームスプリッタ３３６とを備える。レチクル３３４は、レチクル３４及び１２０と同様に、レチクル放射源３２８によって照明される単一のパターン又は複数のサブパターン（例えば図４ａに示すような）のいずれかを含む。前述の実施形態のように、レチクルパターンは、周期的、準周期的、またはランダムであってもよい。

集光光学系３１８は、コリメータレンズ３３８と、ビームスプリッタ３４１および３４２と、焦点面３４３を有する対物レンズ３４４とを備える。集光光学系３１８は、照明されたレチクル３３４のパターンを含むレチクル放射源３２８によって放射された光学放射をワークピース３１２上に投影する。

レチクル撮像サブアセンブリ３２０は、対物レンズ３４４と、集光光学系３１８と共有される要素としてのビームスプリッタ３４１および３４２とを備える。さらに、レチクル撮像サブアセンブリ３２０は、瞳リレー３４０と、レチクル撮像レンズ３４５と、レチクルイメージセンサ３４７とを備える。さらに、レチクル撮像サブアセンブリ３２０は、開口アセンブリ３４８と、対物レンズ３４４の瞳平面（明確にするために瞳平面は示されていない）に共役な平面３４６に位置する第１および第２の光学ウェッジ３５０および３５２とを備える。したがって、ウェッジ３５０および３５２は、対物レンズ３４４の中継瞳内に位置付けられ、瞳領域の別個のそれぞれの部分にわたって延在する。開口アセンブリ３４８ならびに光学ウェッジ３５０および３５２のさらなる詳細は、図９ａ－９ｂに示される。

視野撮像サブアセンブリ３２１は、集光光学系３１８およびレチクル撮像アセンブリ３２０と共有される要素として、対物レンズ３４４およびビームスプリッタ３４２を備える。加えて、視野撮像アセンブリ３２１は、チューブレンズ３５４と、視野画像センサ３５６とを備える。

画像センサ３５６及び３４７は、２次元画素化画像センサ、例えばＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）画像センサを含む。プロセッサ３２４は、上記のプロセッサ２４と同様に、運動アセンブリ３２２、光源３２８および３３０、ならびに画像センサ３５６および３４７に結合される。

ワークピース３１２を正確な焦点にするために、プロセッサ３２４は、レチクル放射源３２８をオンにする（視野放射源３３０がオフにされていることを確認する）。レチクル３３４のパターンは、集光光学系３１８によって投影され、レチクル上の点３５９がワークピース上の点３６１上に投影された状態で、ワークピース３１２上の視野３５８上に単一の複製を形成する。ワークピース３１２上のレチクル３３４のパターンのこの単一の複製は、レチクル撮像光学系３２１によってウェッジ３５０および３５２を通して第１の光軸３６８に沿って結像され、レチクルイメージセンサ３４７上のレチクルパターンの２つの並列複製を形成し、その結果、ワークピース上の点３６１が点３６０および３６２に結像される。プロセッサ３２４は、画像センサ３４７によって捕捉された画像を処理し、パターンの２つの複製間の相違を測定し、したがって、検査光学部品と加工物３１２との間の距離を評価する。これに基づいて、プロセッサ３２４は、移動アセンブリ３２２を駆動して、ワークピースをデカルト座標３２６のｚ方向に移動させて、偏差を補正する。

検査の目的でワークピース３１２上の構造の画像を捕捉するために、プロセッサ３２４は視野放射源３３０をオンにする（そしてレチクル放射源３２８がオフにされていることを確認する）。光源３３０によって放射された光放射は、視野照明レンズ３３５によって投影され、ビームスプリッタ３３６によって反射され、集光光学系３１８を通して投影されてワークピース３１２上の視野３５８を照明する。視野照明レンズ３３５と集光光学系３１８との組み合わせは、均一な照明を視野３５８に投影するように構成される。視野３５８は、その後、対物レンズ３４４、ビームスプリッタ３４２、及びチューブレンズ３５４によって第２の光軸３６９に沿って視野画像センサ３５６に結像される。明確にするために、視野放射源３３０によって放射される光線は省略されている。

光学検査装置１０（図１）における集束および結像の時間多重化と同様に、レチクル放射源３２８および視野放射源３３０を交互にオンにすることは、装置３１０のためのワークピース３１２の集束および結像を時間多重化する。代替として、レチクル放射源３２８および視野放射源３３０は、それぞれ、２つの放射源に別個の波長で放射させることによって、ならびに適切に構成されたダイクロイックビームスプリッタおよび／またはミラーを使用することによって、スペクトル多重化されてもよい。

図９ａ～９ｂは、光学検査装置３１０の部分概略側面図である。図９ｂの図は、図９ａに対して第１の光軸３６８を中心に９０°回転されている。これらの図の目的は、検査装置３１０の焦点合わせ機能を説明することであるので、焦点合わせに必須ではない構成要素は、明確にするために省略されている。残りの成分は、図８のように標識されている。

開口アセンブリ３４８は、対物光学系３４４の瞳領域の異なるそれぞれの部分にわたって延在する、第１および第２の開口３９０および３９２を備える。第１および第２のウェッジ３５０および３５２は、インサート３７４の断面図に示されるように、それぞれ、開口３９０および３９２を覆って位置付けられる。ウェッジ３５０および３５２は、対向するそれぞれのウェッジ方向３５１および３５３に配向される。図９ａを参照すると、第１のウェッジ３５０を通過する点３６１からの光線は、負のｙ方向に屈折して点３６０に投影されるのに対し、第２のウェッジ３５２を通過する光線は、正のｙ方向に屈折して点３６２に投影され、したがって、視野３５８上のレチクル３３４のパターンの複製を、それぞれ２つの隣り合った複製４０８および４１０に分割する。挿入物４２０で示される。

図９ｂを参照すると、第１の開口３９０を通過する点３６１からの光線は、角度α'でレチクル画像センサ３４７に衝突し、第２の開口３９２を通過する光線は、角度α'と同じ大きさであるが、角度α'とは反対の符号を有する角度β'でレチクル画像センサに衝突する。前述の実施形態のように、角度α'およびβ'の反対の符号は、対物レンズ３４４の焦点面３４３から平面４０２へのワークピース３１２のΔｚによる偏差に応答して、複製４０８および４１０を反対のｘ方向にシフトさせる。

プロセッサ３２４は、複製間の相違Δｘを測定するために複製４０８および４１０の画像を処理し、Δｘから偏差Δｚを計算し、偏差を補正するようにデカルト座標３２６のｚ方向にワークピースを移動させるように運動アセンブリ３２２を駆動する。

撮像アセンブリ３１９（図１のような集光光学系１８内ではなく、）内で分割されたパターンの複製を有することの１つの利点は、複製４０８および４１０がワークピース３１２上の単一の複製から導出されることである。これは次に、ワークピース上に並んで位置する２つの複製を比較するよりもむしろ、単一のより小さい領域からデフォーカス情報をもたらす。

図８および図９ａ～９ｂに示される実施形態では、ウェッジ３５０および３５２は、図５および図６に示され、上で説明されたものと同様に、ＤＯＥまたはミラーなどの他の種類の偏向要素によって置き換えられ得る。

当然のことながら、上述の実施形態は例として挙げたものであり、本発明は、上記に具体的に示し説明したものに限定されない。むしろ、本発明の範囲は、上述の様々な特徴の組み合わせおよび部分的組み合わせの両方、ならびに前述の説明を読めば当業者に思い浮かぶであろう、先行技術に開示されていないその変形および修正を含む。

Claims (50)

1. 光学検査装置であって、
   検査光学系であって、
   所定のパターンを含むレチクルと、前記レチクルを照明する光放射を放射するように構成される放射源とを備える照明アセンブリと、
   所与の瞳領域を有する瞳を有し、照射されたレチクルのパターンを含む放出された光学放射線をワークピース上に投影するように構成される集光光学系と、
   前記集光光学系の瞳内に配置され、前記瞳領域の第１の部分にわたって延在するが、前記瞳領域の第２の部分にわたって延在しない偏向要素と、
   前記瞳領域の第１の部分を通して投影されるパターンの第１の複製と、前記瞳領域の第２の部分を通して投影されるパターンの第２の複製とを含むワークピースの画像を捕捉するように構成される撮像アセンブリと、
   を備える検査光学系と、
   捕捉された前記画像を処理して、前記パターンの前記第１の複製と前記第２の複製との間の相違を測定し、測定された相違に応答して前記検査光学系と前記ワークピースとの間の距離を評価するように構成されるプロセッサと、
   を備える光学検査装置。
2. 前記偏向要素は透明ウェッジを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記瞳領域の第１の部分にわたって延在するウェッジは、第１のウェッジ方向を有する第１のウェッジであり、前記検査光学系は、前記瞳領域の第２の部分にわたって延在し、前記第１のウェッジ方向と反対の第２のウェッジ方向を有する第２のウェッジを備えることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記偏向要素は回折光学要素を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 前記瞳領域の第１の部分にわたって延在する前記回折光学素子は、第１の偏向方向を有する第１の回折光学素子であり、前記検査光学系は、前記瞳領域の第２の部分にわたって延在し、前記第１の偏向方向と反対の第２の偏向方向を有する第２の回折光学素子を備えることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 前記偏向要素はミラーを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
7. 前記瞳領域の第１の部分にわたって延在する前記ミラーは、軸の周りに第１の傾斜角を有する第１のミラーであり、前記検査光学系は、前記瞳領域の第２の部分にわたって延在し、前記第１の傾斜角と反対の軸の周りに第２の傾斜角を有する第２のミラーを備えることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 前記検査光学系と前記ワークピースとの間の距離を調整するように構成された運動アセンブリ
   を備え、前記プロセッサは、測定された相違に応答して前記運動アセンブリを駆動するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
9. 前記所定のパターンは、レチクル上の異なる位置に配置された複数のサブパターンを含むことを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の装置。
10. 前記複数のサブパターンは、前記レチクル上に周期的な配置で配置され、前記第１および第２の複製のそれぞれのサブパターンは、前記ワークピースの画像内でインターレースされることを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 前記複数のサブパターンは、異なる第１及び第２のパターン特性を有する少なくとも第１及び第２のサブパターンを含むことを特徴とする請求項９に記載の装置。
12. 前記パターンの第２の複製は、前記パターンの第１の複製から第１の方向にオフセットされ、複製のうちの少なくとも１つは、測定された相違に応じて、前記第１の方向に直交する第２の方向にシフトすることを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の装置。
13. 光学検査装置であって、
    検査光学系であって、
    所定のパターンを含むレチクルと、前記レチクルを照明する光放射を放射するように構成された放射源とを備える照明アセンブリと、
    照明された前記レチクルのパターンを含む放射された光学放射線をワークピース上に投影するように構成された集光光学系と、
    画像センサと、所与の瞳領域を有する瞳を有し、前記ワークピースを前記画像センサ上に撮像するように構成される対物光学系とを備える撮像アセンブリと、
    前記対物光学系の瞳内に配置され、前記瞳領域の第１の部分にわたって延在するが、前記瞳領域の第２の部分にわたっては延在しない偏向要素と、
    を備える検査光学系と、
    前記画像センサによって捕捉された画像を処理して、前記瞳領域の前記第１の部分を通して結像されるパターンの第１の複製と、前記瞳領域の前記第２の部分を通して結像されるパターンの第２の複製とを検出し、パターンの前記第１の複製と前記第２の複製との間の相違を測定するように構成され、測定された相違に応じて前記検査光学系と前記ワークピースとの間の距離を評価するプロセッサと、
    を備える光学検査装置。
14. 前記対物光学系の瞳に配置された前記偏向要素を有する前記撮像アセンブリは、第１の光軸を有する第１の撮像アセンブリであり、
    前記検査光学系は、第２の光軸に沿って前記ワークピース上の構造の画像を捕捉するように構成された第２の撮像アセンブリと、前記ワークピースから反射された光放射を前記第１の光軸と前記第２の光軸との間で分割するように構成されたビームスプリッタとを備えることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
15. 前記偏向要素は透明ウェッジを含むことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
16. 前記瞳領域の前記第１の部分にわたって延在するウェッジは、第１のウェッジ方向を有する第１のウェッジであり、前記検査光学系は、前記瞳領域の前記第２の部分にわたって延在し、前記第１のウェッジ方向と反対の第２のウェッジ方向を有する第２のウェッジを備えることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
17. 前記偏向要素は回折光学要素を含むことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
18. 前記瞳領域の前記第１の部分にわたって延在する前記回折光学素子は、第１の偏向方向を有する第１の回折光学素子であり、前記検査光学系は、前記瞳領域の前記第２の部分にわたって延在し、前記第１の偏向方向と反対の第２の偏向方向を有する第２の回折光学素子を備えることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
19. 前記偏向要素はミラーを含むことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
20. 瞳領域の第１の部分にわたって延在するミラーは、軸の周りに第１の傾斜角を有する第１のミラーであり、検査光学系は、瞳領域の第２の部分にわたって延在し、第１の傾斜角と反対の軸の周りに第２の傾斜角を有する第２のミラーを備えることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
21. 前記検査光学系と前記ワークピースとの間の距離を調整するように構成された運動アセンブリ
    を備え、前記プロセッサは、測定された前記相違に応答して前記運動アセンブリを駆動するように構成されることを含む請求項１３に記載の装置。
22. 前記所定のパターンは、前記レチクル上の異なる位置に配置された複数のサブパターンを含むことを特徴とする請求項１３～２１のいずれかに記載の装置。
23. 前記複数のサブパターンは、前記レチクル上に周期的な配置で配置され、前記第１および第２の複製のそれぞれのサブパターンは、前記ワークピースの画像内でインターレースされることを特徴とする請求項２２に記載の装置。
24. 前記複数のサブパターンは、異なる第１及び第２のパターン特性を有する少なくとも第１及び第２のサブパターンを含むことを特徴とする請求項２２に記載の装置。
25. 前記パターンの前記第２の複製は、前記パターンの前記第１の複製から第１の方向にオフセットされ、複製のうちの少なくとも１つは、測定された前記相違に応じて、前記第１の方向に直交する第２の方向にシフトすることを特徴とする請求項１３～２１のいずれかに記載の装置。
26. 光学検査のための方法であって、
    検査光学系を提供するステップであって、前記検査光学系は、
    所定のパターンを含むレチクルと、前記レチクルを照明する光放射を放射するように構成された放射源とを備える照明アセンブリと、
    所与の瞳領域を有する瞳を有し、照射されたレチクルのパターンを含む放出された光学放射線をワークピース上に投影するように構成される集光光学系と、
    撮像アセンブリと、
    を備え、
    集光光学系の瞳内に偏向要素を配置するステップであって、前記瞳領域の第１の部分にわたって延在するが、前記瞳領域の第２の部分にわたって延在しない、ステップと、
    撮像アセンブリを使用して、前記瞳領域の第１の部分を通して投影されるパターンの第１の複製と、前記瞳領域の第２の部分を通して投影されるパターンの第２の複製とを含む、ワークピースの画像を捕捉するステップと、
    捕捉された画像を処理して、前記パターンの前記第１の複製と前記第２の複製との間の相違を測定するステップと、
    測定された相違に応じて、前記検査光学系と前記ワークピースとの間の距離を評価するステップと、
    を備える方法。
27. 前記偏向要素を配置するステップは、前記瞳内に透明ウェッジを配置するステップを含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
28. 前記透明ウェッジを配置することは、前記瞳領域の前記第１の部分にわたって第１のウェッジ方向を有する第１のウェッジを配置することと、前記瞳領域の前記第２の部分にわたって前記第１のウェッジ方向と反対の第２のウェッジ方向を有する第２のウェッジを配置することとを含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
29. 前記偏向要素を配置することは、回折光学要素を前記瞳内に配置することを含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
30. 前記回折光学要素を配置するステップは、前記瞳領域の第１の部分にわたって延在するように第１の偏向方向を有する第１の回折光学要素を配置するステップと、前記瞳領域の第２の部分にわたって前記第１の偏向方向と反対の第２の偏向方向を有する第２の回折光学要素を配置するステップとを含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
31. 前記偏向要素を配置するステップは、前記瞳内にミラーを配置するステップを含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
32. 前記ミラーを配置するステップは、前記瞳領域の第１の部分にわたって延在するように、軸の周りに第１の傾斜角を有する第１のミラーを配置するステップと、前記瞳領域の第２の部分にわたって前記第１の傾斜角と反対の、軸の周りに第２の傾斜角を有する第２のミラーを配置するステップを含むことを特徴とする請求項３１に記載の方法。
33. 測定された前記相違に応じて、前記検査光学系と前記ワークピースとの間の距離を調整するステップ
    を備えることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
34. 前記所定のパターンは、前記レチクル上の異なる位置に配置された複数のサブパターンを含むことを特徴とする請求項２６～３３のいずれかに記載の方法。
35. 前記複数のサブパターンを前記レチクル上に周期的な配置で配置するステップ
    を備え、前記偏向要素を配置することにより、前記第１および第２の複製のそれぞれのサブパターンが前記ワークピースの画像内でインターレースされる請求項３４に記載の方法。
36. 前記複数のサブパターンは、異なる第１及び第２のパターン特性を有する少なくとも第１及び第２のサブパターンを含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
37. 前記パターンの前記第２の複製は、前記パターンの前記第１の複製から第１の方向にオフセットされ、複製のうちの少なくとも１つは、測定された前記相違に応じて、前記第１の方向に直交する第２の方向にシフトすることを特徴とする請求項２６～３３のいずれかに記載の方法。
38. 光学検査のための方法であって、
    検査光学系を提供するステップであって、前記検査光学系は、
    所定のパターンを含むレチクルと、前記レチクルを照明する光放射を放射するように構成された放射源とを備える照明アセンブリと、
    照明された前記レチクルのパターンを含む放射された光学放射線をワークピース上に投影するように構成された集光光学系と、
    所与の瞳領域を有する瞳を有する、画像センサおよび対物光学系を備える撮像アセンブリと、
    を備え、
    前記対物光学系の瞳内に偏向要素を配置するステップであって、前記瞳領域の第１の部分にわたって延在するが、前記瞳領域の第２の部分にわたっては延在しない、ステップと、
    前記撮像アセンブリを使用して、前記瞳領域の前記第１の部分を通して撮像されるパターンの第１の複製と、前記瞳領域の前記第２の部分を通して撮像されるパターンの第２の複製とを含む、ワークピースの画像を捕捉するステップと、
    捕捉された画像を処理して、前記パターンの前記第１の複製と前記第２の複製との間の相違を測定するステップと、
    測定された前記相違に応じて、前記検査光学系と前記ワークピースとの間の距離を評価するステップと、
    を備える方法。
39. 前記対物光学系の前記瞳に配置された前記偏向要素を有する前記撮像アセンブリは、第１の光軸を有する第１の撮像アセンブリであり、
    前記検査光学を提供するステップは、第２の光軸に沿って前記ワークピース上の構造の画像を捕捉するように構成される第２の撮像アセンブリと、前記ワークピースから反射される光学放射線を前記第１および第２の光軸の間で分割するように位置付けられるビームスプリッタとを提供するステップを含むことを特徴とする請求項３８に記載の方法。
40. 前記偏向要素を配置するステップは、前記瞳内に透明ウェッジを配置するステップを含むことを特徴とする請求項３８に記載の方法。
41. 前記透明ウェッジを配置するステップは、前記瞳領域の前記第１の部分にわたって第１のウェッジ方向を有する第１のウェッジを配置するステップと、前記瞳領域の前記第２の部分にわたって前記第１のウェッジ方向と反対の第２のウェッジ方向を有する第２のウェッジを配置するステップを含むことを特徴とする請求項４０に記載の方法。
42. 前記偏向要素を配置するステップは、回折光学要素を前記瞳内に配置するステップを含むことを特徴とする請求項３８に記載の方法。
43. 前記回折光学要素を配置するステップは、前記瞳領域の第１の部分にわたって延在するように、第１の偏向方向を有する第１の回折光学要素を配置するステップと、前記瞳領域の第２の部分にわたって、前記第１の偏向方向と反対の第２の偏向方向を有する第２の回折光学要素を配置するステップを含むことを特徴とする請求項４２に記載の方法。
44. 前記偏向要素を配置するステップは、前記瞳内にミラーを配置するステップを含むことを特徴とする請求項３８に記載の方法。
45. 前記ミラーを配置するステップは、前記瞳領域の前記第１の部分にわたって延在するように、軸の周りに第１の傾斜角を有する第１のミラーを配置するステップと、前記瞳領域の前記第２の部分にわたって、前記第１の傾斜角と反対の、軸の周りに第２の傾斜角を有する第２のミラーを配置するステップを含むことを特徴とする請求項４４に記載の方法。
46. 測定された前記相違に応じて、前記検査光学系と前記ワークピースとの間の距離を調整するステップ、
    を備えることを特徴とする請求項３８に記載の方法。
47. 前記所定のパターンは、前記レチクル上の異なる位置に配置された複数のサブパターンを含むことを特徴とする請求項３８～４６のいずれかに記載の方法。
48. 前記複数のサブパターンを前記レチクル上に周期的な配置で配置するステップ
    を備え、前記偏向要素を配置することにより、前記第１および第２の複製のそれぞれのサブパターンが前記ワークピースの画像内でインターレースされる請求項４７に記載の方法。
49. 前記複数のサブパターンは、異なる第１及び第２のパターン特性を有する少なくとも第１及び第２のサブパターンを含むことを特徴とする請求項４７に記載の方法。
50. 前記パターンの前記第２の複製は、前記パターンの前記第１の複製から第１の方向にオフセットされ、複製のうちの少なくとも１つは、測定された前記相違に応じて、前記第１の方向に直交する第２の方向にシフトすることを特徴とする請求項３８～４６のいずれかに記載の方法。
    

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