JP6550470B2 - スポット走査型ウェハ検査システムのランタイムアライメントシステム及び方法 - Google Patents

Description

本件開示は総じて画像のランタイム（実行時）アライメント（整列）に関し、具体的にはスポット走査型検査システムにおけるウェハ画像のランタイムアライメントに関する。

本願は下に列挙されている出願（「関連出願」）に関連する出願であり、当該関連出願における最先、利用可能且つ有効な出願日の利益を主張する（例．暫定特許出願以外に係る最先且つ利用可能な優先日を主張し或いは暫定特許出願に係る米国特許法第１１９条（ｅ）の規定による利益を関連出願のあらゆる親出願、その親出願、更にその親出願等々に関し主張する）出願である。

米国特許商標庁の例外的規定の趣旨を踏まえ、本願は「レーザ走査イメージング向けランタイムアライメント」(Run Time Alignment For Laser Scanning Imaging)と題しＪａｍｉｅ Ｓｕｌｌｉｖａｎ、Ｗｅｎｊｉａｎ Ｃａｉ及びＫａｉ Ｃａｏを発明者とする２０１５年４月２１日付米国暫定特許出願第６２／１５０２９５号の通常（非暫定）特許出願を構成する。

ウェハ検査システムは、ウェハ（又は「ダイ」）を分析して潜在欠陥の存在を判別するのにしばしば用いられる。通常のウェハ検査システムでは、分析対象ダイの画像が生成され、その画像が参照画像、例えばデータベースから採取された参照画像や同系列の他のダイの画像たる参照画像と比較されることとなる。それら２個の画像の比較は幾通りかの方法で実行可能だが、何らかの形での減算により実行されるのが普通である。しかしながら、その比較の質は、画像の位置揃えの正確性、即ちそれら二画像をほぼ同一の点でサンプリングする能力に依存する。そのため、ウェハ上の被サンプリング位置のランタイムアライメントシステム及び方法を考案し、それによりウェハ検査システムの感度を最適化することが、強く望まれている。

米国特許第６７５５０５１号明細書 米国特許第８９９５７４６号明細書 米国特許第６１４１０３８号明細書

ダイをサンプリングする（即ちそのダイの画像を生成する）のに用いられるセンサの種類及び幾何形状は、そのサンプリングの正確性を左右するだけでなく、振動、気流及び照明源のドリフト等といった誤差に対するウェハ検査システムの耐性をも左右する。その雑音耐性は露出時間にもデータ捕捉所要時間にも関係するのであり、ランタイムアライメントシステムの帯域幅が広い方が、同システムにより補償可能なミスアライメント性誤差の周波数が高くなる。例えば、二次元センサ（例．ＣＣＤカメラ）の雑音耐性は露出時間に、１Ｄセンサの雑音耐性はラインレートに、スポット走査型アーキテクチャの雑音耐性は画素サンプリング速度に関係している。そのため、十分な帯域幅補正が行われる適切な補償システムがもしあれば、ブラー（ぼやけ）がほとんどない高画質画像をスポット走査型アーキテクチャによって生成することができる。

ランタイムアライメントを伴うスポット走査型イメージングシステムを本件開示の１個又は複数個の例証的実施形態に従い開示する。ある例証的実施形態に係るシステムは、サンプルステージ上に配置されたサンプル上を集束照明ビームで直線的に走査するよう構成されたビーム走査装置を有する。また、ある例証的実施形態に係るシステムは、そのサンプルから受光するよう配置された１個又は複数個の検出器を有する。更に、ある例証的実施形態に係るシステムは、それらビーム走査装置、サンプルステージ並びに１個又は複数個の検出器に可通信結合された、コントローラを有する。また、ある例証的実施形態では、そのコントローラに備わる１個又は複数個のプロセッサを然るべく構成し、そのプロセッサにプログラム命令を実行させることで第１画像を格納する。また、ある例証的実施形態では、その第１画像上の諸画素の中心位置を以て第１サンプリンググリッドを定める。更に、ある例証的実施形態では、コントローラに備わる１個又は複数個のプロセッサを然るべく構成し、そのプロセッサにプログラム命令を実行させることで、サンプルのうち１本又は複数本の直線走査線沿いの少なくとも一部分がビームで直線的に走査されるよう上掲のビーム走査装置、サンプルステージ及び１個又は複数個の検出器のうち少なくとも１個に一組の駆動信号を送る。また、ある例証的実施形態では、一組の駆動信号に基づき１本又は複数本の直線走査線沿いの１個又は複数個の被サンプリング位置にてサンプルをサンプリングすることで第２画像を生成する。更に、ある例証的実施形態では、１個又は複数個の被サンプリング位置を以て第２サンプリンググリッドを定める。また、ある例証的実施形態では、１個又は複数個の被サンプリング位置に係るデータを以て第２画像の１個又は複数個の画素に対応させる。更に、ある例証的実施形態では、コントローラに備わる１個又は複数個のプロセッサを然るべく構成し、そのプロセッサにプログラム命令を実行させることで、第２サンプリンググリッドの少なくとも一部分を第１サンプリンググリッドの少なくとも一部分と比較して一通り又は複数通りのオフセット誤差を求める。また、ある例証的実施形態では、コントローラに備わる１個又は複数個のプロセッサを然るべく構成し、そのプロセッサにプログラム命令を実行させることで、第２サンプリンググリッドが第１サンプリンググリッドに重なるよう一通り又は複数通りのオフセット誤差に基づき一組の駆動信号のうち少なくとも１個の駆動信号を調整する。

ランタイムアライメントを伴うスポット走査型イメージングシステムを本件開示の１個又は複数個の例証的実施形態に従い開示する。ある例証的実施形態に係るシステムは、照明ビームを生成するよう構成された照明源を有する。また、ある例証的実施形態に係るシステムは音響光学偏向器を有する。更に、ある例証的実施形態では、その音響光学偏向器が、上記音響光学偏向器の長手方向に沿い伝搬する１個又は複数個のチャープパケットを生成するよう構成される。また、ある例証的実施形態では、ビームのうち少なくとも一部分が集束しそのビームで直線経路沿いが走査されるよう、そのビームの少なくともその部分が１個又は複数個のチャープパケットにより集束される。更に、ある例証的実施形態に係るシステムはリレイレンズアセンブリを有し、そのリレイレンズアセンブリが、直線経路沿いを移動する集束ビームがサンプルステージ上に堅持されているサンプルへとリレイされるように配置された１個又は複数個のレンズを有する。また、ある例証的実施形態に係るシステムは、そのサンプルから受光するよう配置された１個又は複数個の検出器を有する。更に、ある例証的実施形態に係るシステムは、音響光学偏向器と１個又は複数個の検出器のうち少なくとも１個とに可通信結合されたコントローラを有する。また、ある例証的実施形態では、そのコントローラに備わる１個又は複数個のプロセッサを然るべく構成し、然るべく構成されているプログラム命令をそのプロセッサに実行させることで第１画像を格納する。更に、ある例証的実施形態では、その第１画像上の諸画素の中心位置を以て第１サンプリンググリッドを定める。また、ある例証的実施形態では、コントローラに備わる１個又は複数個のプロセッサを然るべく構成し、然るべく構成されているプログラム命令をそのプロセッサに実行させることで、サンプルのうち１本又は複数本の直線走査線沿いの少なくとも一部分がビームで直線的に走査されるよう上掲のビーム走査装置、サンプルステージ及び１個又は複数個の検出器のうち少なくとも１個に一組の駆動信号を送る。更に、ある例証的実施形態では、その一組の駆動信号に基づき１本又は複数本の直線走査線沿いの１個又は複数個の被サンプリング位置にてそのサンプルをサンプリングすることで第２画像を生成する。また、ある例証的実施形態では、その１個又は複数個の被サンプリング位置を以て第２サンプリンググリッドを定める。更に、ある例証的実施形態では、その１個又は複数個の被サンプリング位置に係るデータを第２画像の１個又は複数個の画素に対応させる。また、ある例証的実施形態では、コントローラに備わる１個又は複数個のプロセッサを然るべく構成し、然るべく構成されているプログラム命令をそのプロセッサに実行させることで、第２サンプリンググリッドの少なくとも一部分を第１サンプリンググリッドの少なくとも一部分と比較して一通り又は複数通りのオフセット誤差を求める。更に、ある例証的実施形態では、コントローラに備わる１個又は複数個のプロセッサを然るべく構成し、然るべく構成されているプログラム命令をそのプロセッサに実行させることで、第２サンプリンググリッドが第１サンプリンググリッドに重なるよう一通り又は複数通りのオフセット誤差に基づき一組の駆動信号のうち少なくとも１個の駆動信号を調整する。

スポット走査型サンプル検査システムのランタイムアライメント方法を本件開示の１個又は複数個の例証的実施形態に従い開示する。ある例証的実施形態に係る方法では照明ビームを生成する。ある例証的実施形態に係る方法では第１画像を格納する。ある例証的実施形態では、その第１画像上の諸画素の中心位置を以て第１サンプリンググリッドを定める。ある例証的実施形態に係る方法では、サンプルのうち１本又は複数本の直線走査線沿いの少なくとも一部分がビームで直線的に走査されるよう、ビーム走査装置、サンプルを堅持するためのサンプルステージ、並びにそのサンプルから受光する１個又は複数個の検出器のうち少なくとも１個に、一組の駆動信号を送る。ある例証的実施形態では、その一組の駆動信号に基づき１本又は複数本の直線走査線沿いの１個又は複数個の被サンプリング位置にてそのサンプルをサンプリングすることで第２画像を生成する。ある例証的実施形態では、その１個又は複数個の被サンプリング位置を以て第２サンプリンググリッドを定める。ある例証的実施形態では、その１個又は複数個の被サンプリング位置に係るデータを第２画像の１個又は複数個の画素に対応させる。ある例証的実施形態に係る方法では、第２サンプリンググリッドの少なくとも一部分を第１サンプリンググリッドの少なくとも一部分と比較して一通り又は複数通りのオフセット誤差を求める。ある例証的実施形態に係る方法では、第２サンプリンググリッドが第１サンプリンググリッドに重なるよう一通り又は複数通りのオフセット誤差に基づき一組の駆動信号のうち少なくとも１個の駆動信号を調整する。

本件技術分野に習熟した者（いわゆる当業者）であれば、以下の如き添付図面を参照することにより、本件開示の多様な長所をより良好にご理解頂けよう。

本件開示の一実施形態に係るスポット走査型ウェハ検査システムの模式図である。 本件開示の一実施形態に係るスポット走査型ウェハ検査システムの一部分の模式図であって、音響光学偏向器を用いビームで直線的に走査することを示す図である。 本件開示の一実施形態に係るスポット走査型ウェハ検査システム内の諸部材向けの駆動信号を示すタイミング図である。 本件開示の一実施形態に係り、伝搬するチャープパケットを移動レンズとして動作させるよう構成された音響光学偏向器の模式図である。 本件開示の一実施形態に係り、伝搬するチャープパケットを移動レンズとして動作させるよう構成された音響光学偏向器の模式図である。チャープパケットの開始周波数及び終了周波数を図４Ａ中のチャープパケットに比べ高め、それにより走査線の開始個所及び終了個所をシフトさせている。 本件開示の一実施形態に係り計測画像のビーム走査方向沿い誤差のランタイムアライメントを示す概念図である。 本件開示の一実施形態に係るスポット走査型ウェハ検査システムでのランタイムアライメントのための、チャープパケット駆動信号・画像捕捉信号間相対的遅延の調整を示すタイミング図である。 本件開示の一実施形態に係るスポット走査型ウェハ検査システムでのランタイムアライメントのための、チャープパケット駆動信号の調整を示すタイミング図である。 本件開示の一実施形態に係り計測画像のステージ走査方向沿い誤差のランタイムアライメントを示す概念図である。 本件開示の一実施形態に係るスポット走査型ウェハ検査システムでのランタイムアライメントのための、チャープパケット駆動信号に係るチャープパケット周波数ランプ間相対的遅延の調整を示すタイミング図である。 本件開示の一実施形態に係るマルチスポットランタイムアライメントシステム向けの駆動信号を示すタイミング図である。 本件開示の一実施形態に係るマルチスポット走査型ウェハ検査システムにおけるピンクッション歪み収差のランタイムアライメントを示す概念図である。 本件開示の一実施形態に係るマルチスポット走査型ウェハ検査システムでのランタイムアライメントのための、チャープパケット駆動信号・画像捕捉信号間相対的遅延の調整を示すタイミング図である。 本件開示の一実施形態に係るスポット走査型ウェハ検査システムのランタイムアライメント方法を示すフロー図である。

以下、添付図面に示す被開示主題を詳細に参照する。幾つかの実施形態及びその具体的特徴との関係で本件開示を具体的に図示及び記述してある。本願中で説明する諸実施形態は限定としてではなく例証として解されるべきである。いわゆる当業者には直ちに明らかになるべきことに、本件開示の神髄及び技術的範囲から離隔することなく、形態及び細部に様々な変形及び修正を施すことができる。

図１〜図９を通じ、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係るスポット走査イメージング向け電子ランタイムアライメントシステム及び方法を示す。本件開示の諸実施形態が目指しているのは、スポット走査システムにおける被サンプリング点の位置（即ちサンプリンググリッド）を修正することである。ある種の実施形態では、照明ビームの掃引タイミングを基準にしてデータ捕捉タイミングを制御することにより被サンプリング点の位置が修正される。また、ある種の実施形態では、照明ビームを偏向させて各ラインの開始位置を独立的に制御することにより被サンプリングラインの位置が修正される。スポット走査型ウェハ検査システムについては、この参照を以てそれらの全容が本願に繰り入れられるところの特許文献１及び２に概記されている。機械的手段を媒介にした画像サンプリング検査システムのアライメント補正については、この参照を以てその全容が本願に繰り入れられるところの特許文献３に概記されている。

スポット走査型イメージングシステムによれば、照明源（例．レーザ）からの照明光でダイ上を走査し、そのダイからの照明光をそのダイ上の個々の位置から集めることにより、ダイの画像を点単位で生成することができる。注記すべきことに、ダイから照明光を集めるのには１個又は複数個の検出器を用いればよい。更に注記すべきことに、それら被サンプリング点の物理的位置を以てサンプリンググリッドが定まり、更にはその画像の画素が定まる。点単位での検出と１個又は複数個の検出器の使用とを組み合わせ、各被サンプリング点から情報を集めることで、高分解能且つ高感度な画像の生成が可能となる。

ウェハ検査システムによれば、注目ダイの計測画像を生成すること及びその計測画像を参照画像と比較することにより、ダイの欠陥を検出することができる。ある種の実施形態ではその参照画像にデータベースから取り寄せた画像が含まれよう。また、ある種の実施形態ではその参照画像に他の１個又は複数個のダイの画像が含まれよう。更に、ある種の実施形態ではその参照画像がコンピュータ生成画像とされよう。二画像の比較は、画像ベース減算等、任意の方法によって達成可能である。

電子ランタイムアライメントの第１の目的は、被計測物体上の被サンプリング位置が参照画像上の対応する位置に対し整列されるよう、計測画像のサンプリンググリッドを参照画像と整列させることにある。ある実施形態によれば、サンプル画像に備わるフィーチャ（形状素）を参照画像上のフィーチャに対し整列させる後続の画像位置揃え手順により、それら参照画像及びサンプル画像を更に整列させることができる。参照画像及び計測画像は、共に、それら画像を形成する個別画素のアレイにて所与画素により画像エリア関連情報が表現されるようディジタル化したものである。この場合、有形物体（例．ウェハ）の画像とはその物体の近似的表現、特にその物体の被サンプリングエリアに関し集積された情報が各画素により表される表現のことである。例えば、被計測物体上の被サンプリング位置の反復配列を画像として表現し、その画像中で、被サンプリング位置により計測画像内画素の中心位置を表現することができる。その上で、計測画像の各画素を参照画像の対応する画素と直に比較すればよい。ウェハ検査システムの正確性は、参照画像のサンプリンググリッドに対する計測画像のサンプリンググリッドの整列の正確性により、少なくとも部分的に左右される。

ご認識頂けるように、ランタイムアライメントシステムの性能はシステム帯域幅によって少なくとも部分的に描出することができ、またそのシステム帯域幅により、補正を適用可能な速度、補正を適用可能な空間分解能等、複数の要因を記述することができる。更に注記すべきことに、機械的運動を伴うシステムの帯域幅は物理的制約による制限を受けうる。電子ランタイムアライメントの第２の目的は、電子的な駆動信号を利用することで、広帯域幅アライメントと併せ高速度補正及び高空間分解能を可能にすることにある。

図１に、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係り電子ランタイムアライメントを伴うスポット走査型イメージングシステム１００を示す。ある実施形態では照明源１０１により照明ビーム１０２が生成される。また、ある実施形態ではビーム偏向器１０６によりそのビーム１０２が走査ビーム１０８に変換される。更に、ある実施形態では対物レンズ１１０によりその走査ビーム１０８がウェハ１１２の表面上に集束され、それにより走査線１２２が発生する。注記すべきことに、１個又は複数個のビーム偏向器１０６には本件技術分野で既知な任意種類のビーム偏向器が含まれうるのであって、その例としては音響光学式ビーム偏向器、電子光学式ビーム偏向器、ポリゴンスキャナ、レゾナントスキャナ、ガルバノメータスキャナ等がある。そして、相次ぐ走査の狭間に走査線１２２の方向に対し直交する方向へとサンプルステージを動かすことで、ウェハ１１２の二次元画像が生成される。

ある実施形態では１個又は複数個のビーム調光素子１０４がビーム偏向器１０６に前置される。この１個又は複数個のビーム調光素子１０４には、ビーム１０２の調光に適し本件技術分野で既知な任意の光学素子が含まれうる。例えば１個又は複数個のレンズ、１個又は複数個の偏光子、１個又は複数個のフィルタ、１個又は複数個の波長板、１個又は複数個のビーム整形器等がその１個又は複数個のビーム調光素子１０４に含まれうる。ある実施形態では１個又は複数個のビーム調光素子１０４によりビーム１０２が拡大され、ビームスキャナ１０６の入射開口がそのビームで満たされる。また、ある実施形態では１個又は複数個のビーム調光素子１０４によりビーム１０２の偏向状態が調整される。更に、ある実施形態では１個又は複数個のビーム調光素子１０４によりビーム１０２の空間プロファイルが修正される。

また、ある実施形態に係るシステム１００ではリレイレンズ１０７がビーム偏向器１０６に後置され、それにより走査ビーム１０８が集光される。ある実施形態では、ビームスキャナ１０６から差し向けられた集束走査ビーム１０８がリレイレンズ１０７により平行光化され、平行光化された走査ビーム１０８がそのリレイレンズにより１個又は複数個の光学素子１０９へと差し向けられる。また、ある実施形態では１個又は複数個のビーム調光素子１０５が対物レンズ１１０に前置される。この１個又は複数個のビーム調光素子１０５には、走査ビーム１０８の調光に適し本件技術分野で既知な任意の光学素子が含まれうる。例えば１個又は複数個のレンズ、１個又は複数個の倍率コントローラ、１個又は複数個の偏光子、１個又は複数個のフィルタ、１個又は複数個の波長板、１個又は複数個のビーム整形器等がその１個又は複数個のビーム調光素子１０５に含まれうる。ある実施形態における１個又は複数個のビーム調光素子１０５には、ウェハ１１２上での走査ビーム１０８の集束サイズを調整するのに適した倍率コントローラが含まれる。

注記すべきことに、本システム１００ではウェハ１１２上を複数本の走査ビーム１０８で同時に走査することができる。更に注記すべきことに、本件技術分野で既知な任意の方法を用い複数本の走査ビーム１０８を生成することができる。例えば１個又は複数個の回折性光学素子を用い複数本の走査ビームを生成することができる。ある実施形態では１個又は複数個の回折性光学素子が対物レンズに前置され、その素子により走査ビーム１０８が１本又は複数本の走査ビーム１０８へと分岐される。また、ある実施形態では、走査ビーム１０８の２Ｄアレイがウェハ１１２上に同時集束するよう、１個又は複数個の光学素子（例．１個又は複数個の回折性光学素子）により対物系１１０の焦平面を回動させる。

また、ある実施形態に係るシステム１００は、ウェハ１１２を堅持及び位置決めするステージアセンブリ１２０を有する。ステージアセンブリ１２０は、本件技術分野で既知な任意のサンプルステージアーキテクチャを有するものとすることができる。ある実施形態ではステージアセンブリ１２０がリニアステージを有する。また、ある実施形態ではステージアセンブリ１２０が回動ステージを有する。ウェハ１１２には未パターニング半導体ウェハ等が含まれうる。注記すべきことに、複数本の走査線１２２に沿った相次ぐ走査の狭間にウェハ１１２を並進させることによって、そのウェハ１１２の二次元画像を生成することができる。更に注記すべきことに、１個又は複数個のビーム偏向器１０６には本件技術分野で既知な任意種類のビーム偏向器が含まれうるのであって、その例としては１個又は複数個の音響光学式ビーム偏向器、１個又は複数個の電子光学式ビーム偏向器、１個又は複数個のポリゴンスキャナ、１個又は複数個のレゾナントスキャナ、１個又は複数個のガルバノメータスキャナ等がある。

注記すべきことに、照明源１０１には本件技術分野で既知な任意の照明源が含まれうる。非限定的な例を以て言えば、１個又は複数個のレーザ光源を有し一組の波長又は波長域を発生させうるよう構成された任意のレーザシステム等が、照明源１０１に含まれうる。そのレーザシステムは任意種類のレーザ輻射、例えば赤外輻射、可視輻射及び／又は紫外（ＵＶ）輻射等を生成するよう構成することができる。ある実施形態では照明源１０１がレーザシステムとされ、連続波（ＣＷ）レーザ輻射を発するようそのレーザシステムが構成される。また、ある実施形態では照明源１０１がパルスレーザ光源とされる。更に、ある実施形態では変調出力をもたらすよう照明源１０１が構成される。例えば、照明源１０１を音響光学変調器又は電子光学変調器で変調することで、時間的に整形された照明光を供給することができる。

また、ある実施形態では照明源１０１が１個又は複数個のエキシマレーザシステムを有する。非限定的な例を以て言えば、例えば、活性ガスとして分子状フッ素を有し１５７ｎｍのレーザ光を輻射するエキシマレーザ等が照明源１０１に含まれうる。また、ある実施形態では、照明源１０１が１個又は複数個のダイオードレーザシステム（例．４４５ｎｍで発光する１個又は複数個のダイオード）を有する。

ある実施形態では照明源１０１が１個又は複数個のダイオードレーザを有する。また、ある実施形態では照明源１０１が１個又は複数個のダイオードポンピング型ソリッドステートレーザを有する。例えば、照明源１０１を、その波長が例えば２６６ｎｍのダイオードポンピング型ソリッドステートレーザを有するものにすることができる。また、ある実施形態では照明源１０１が１個又は複数個の周波数変換レーザシステムを有する。例えば、照明源１０１を、５３２ｎｍなる定格中心照明波長を有する光を発するのに適していて周波数逓倍システムとの結合で以てその中心波長が２６６ｎｍの照明をもたらす周波数変換レーザ等を、有するものとすることができる。

ある実施形態では、ウェハ１１２上の複数本の走査線１２２から反射光及び／又は散乱光を同時に集めうるよう１個又は複数個の検出器が配置される。ある実施形態では、ウェハ１１２で反射された照明光を集めるべく検出器１１８が配置される。この検出器１１８は「反射率センサ」又は「明視野センサ」として動作させるとよい。例えば、検出器１１８を用いそのサンプルの反射率マップを生成することができる。また例えば、検出器１１８を用い構造高、膜厚、誘電率等といったウェハ１１２特性を監視することができる。また、ある実施形態では、ウェハ１１２の表面に対し垂直に配置された検出器１１６によって、ウェハ表面に直交する方向の散乱光が検出される。加えて、ウェハ表面の構造から直に反射されてきた光を検出器１１６によって検出することができる。ある実施形態では、ウェハ１１２から散乱されてきた光が検出器１１４ａ及び１１４ｂによって検出される。この場合、被サンプリング点に対するその検出器の位置に従い、１個又は複数個の検出器１１４ａ、１１４ｂに前方散乱光、側方散乱光又は後方散乱光が集まることとなろう。注記すべきことに、この１個又は複数個の検出器１１４ａ、１１４ｂ、１１６及び１１８には本件技術分野で既知な任意の検出器が含まれうる。例えば、ＣＣＤ検出器、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）及び／又は光電子増倍管（ＰＭＴ）等が検出器１１４ａ、１１４ｂ、１１６又は１１８に含まれうる。更に注記すべきことに、この１個又は複数個の検出器１１４ａ、１１４ｂ、１１６又は１１８を、ウェハ１１２上の複数個の検出領域（例．１本又は複数本の走査線１２２の１個又は複数個の領域）から同時に信号を検出するよう構成されたマルチチャネル検出器とすることができる。おわかり頂けるように、検出器（例．１１４ａ、１１４ｂ、１１６又は１１８）のチャネル間クロストークは、所与検出領域からの照明光（例．散乱光）がある単一のチャネルでのみ検出されるようウェハ１１２上の検出領域同士を分離させることで、抑えることができる。

図２に、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係るスポット走査システムでのビーム経路を示す。ある実施形態ではビーム１０２が照明源１０１により生成され、そのビームがビーム偏向器上に入射する。ビーム偏向器は、ビーム１０２をある角度域に亘り掃引させるので、その角度域により角速度が定まる。例えば、ビーム１０２はビーム偏向器により第１位置２０４ａから第２位置２０４ｂまで偏向される。ビーム偏向器には本件技術分野で既知な任意のビーム偏向器が含まれうる。例えば、音響光学偏向器、電子光学偏向器、ポリゴン偏向器、レゾナント偏向器、ガルバノメータ偏向器等でビーム偏向器を形成することができる。ある実施形態におけるビーム偏向器は音響光学偏向器であり、固体媒質２０２ｂで形成されると共にトランスデューサ２０２ａが結合されていて、その固体媒質２０２ｂ内を伝搬する超音波を発生させるべくそのトランスデューサ２０２ａが構成されている。固体媒質２０２ｂの特性例えば屈折率が伝搬波によって修正されるため、ビーム１０２は、固体媒質２０２ｂとの相互作用により超音波波長に応じ偏向される。更に、その超音波は固体媒質２０２ｂ内を媒体内音速で伝搬するので、駆動信号の周波数だけでなく固体媒質２０２ｂ内音速によっても超音波の波長が左右される。ある実施形態では、トランスデューサ２０２ａによって、コントローラ１３０により生成された駆動信号に応じ超音波が生成される。

ある実施形態では、レンズアセンブリ２０６によってビーム１０２の角度掃引が走査ビーム１０８の直線掃引に変換され、そのレンズアセンブリ２０６から差し向けられる。ある実施形態ではレンズアセンブリ２０６によってその走査ビーム１０８が平行光化される。また、ある実施形態では、レンズアセンブリ２０６の１個又は複数個のレンズによって走査ビーム１０８の空間プロファイルが修正される。更に、ある実施形態ではレンズアセンブリ２０６によって走査ビーム１０８の直径が拡張される。

ある実施形態では、移動レンズとして構成された音響光学偏向器２１０へと走査ビーム１０８が差し向けられる。トランスデューサ２１０ａはコントローラ１３０に可通信結合されており、その周波数が直線的に変化する超音波からなるチャープパケットを発生させ、固体媒質２１０ｂ内のある走査方向２１４に沿いそのパケットを伝搬させる。このチャープパケットは、上記チャープパケット上に入射した走査ビーム１０８が線２１６上のある位置に集束するよう移動円柱レンズとして動作するのであり、光ビームのうち、そのチャープパケットの比較的低周波数な部分に入射した部分が、そのチャープパケットのうち比較的高周波数な部分に入射した部分よりも、小さく偏向されることとなる。ある実施形態における円柱レンズ２０９は、チャープパケットにより誘起された焦点の方向に対し直交する平面内に走査ビーム１０８を集束させる。その際、円柱レンズ２０９の軸は走査方向２１４に対し平行な方向を向く。円柱レンズ２０９は、（例．図２に示すように）音響光学偏向器の前に配置してもよいし、音響光学偏向器の直後に配置してもよい。ある実施形態では走査ビーム１０８の位置及び直線掃引速度がチャープパケットの伝搬と同期化される。こうすることで、移動中の位置２１２ａのチャープパケット上に位置２０８ａのビームを入射させることができ、そのチャープパケットが位置２１２ａから２１２ｂへと伝搬するにつれ、位置２０８ａのビームが相応に位置２０８ａから位置２０８ｂへと移動することとなる。結果として、チャープパケットから差し向けられた走査ビーム１０８がある線２１６上に集束され、その線沿いがその走査ビームで直線的に走査される。注記すべきことに、チャープパケットの幅は固体媒質２１０ｂの長さ未満にすることができる。更に注記すべきことに、複数個のチャープパケットを固体媒質２１０ｂ内で同じ手順内時刻にて伝搬させることができる。

また、ある実施形態では、レンズと「フラッドモード」で動作する単一の音響光学偏向器とによりビームスキャナ１０６が形成される。この場合、そのレンズアセンブリ２０６によってビーム１０２が拡大され、静止ビーム１０２で以て音響光学偏向器の全長が照明される。そのため、伝搬中の１個又は複数個のチャープパケットをその静止ビーム１０２の一部分により持続的に照明可能な一方、そのビーム１０２のうち伝搬中の１個又は複数個のチャープパケットに入射しない部分が、音響光学偏向器により集束されないままとなる。

ある実施形態では、レンズ１０７により走査ビーム１０８が平行光化され、対物レンズ１１０によりその走査ビーム１０８がウェハ１１２上に集束される。ある実施形態では、テレセントリックな構成となるようそれらリレイレンズ１０７及び対物レンズ１１０が配置される。また、ある実施形態ではリレイレンズ１０７及び対物レンズ１１０が共通光軸を共有する。また、ある実施形態では、対物レンズ１１０の光軸２２２を、リレイレンズ１０７の光軸２２０に対し、平行のままシフトさせる。これにより、対物レンズ１１０の光軸２２２を、ウェハ１１２上の集束走査ビーム１０８の走査線１２２上にセンタリングすることができる。ある種の実施形態によれば、システム１００に更なる光学素子を組み込むこと、例えばリレイレンズ１０７・対物レンズ１１０間に位置するようにプリズム及び／又はミラー等を組み込むことができる。非限定的な例を以て言えば、システム１００に、リレイレンズ１０７の瞳を対物レンズ１１０上にセンタリングするよう構成された１個又は複数個のミラーを組み込むことができる。

図３は、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係る走査及び画像捕捉用の駆動信号、特に計測画像のうち３個の画素カラムを生成するための３回の直線走査に係るものを示すタイミング図３００である。ある実施形態ではチャープパケット駆動信号３０２が音響光学偏向器のトランスデューサ２１０ａに送られ、チャープパケットに係る超音波の直線変化性周波数がそれにより定まる。チャープパケット駆動信号３０２は一連のチャープパケット周波数ランプ３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｃを有しており、各チャープパケット周波数ランプ３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｃがチャープパケットに対応している。従って、各チャープパケット周波数ランプ３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｃに応じた走査ビーム１０８の直線走査によって、計測画像中の画素カラムが生成される。ある実施形態では、チャープパケット駆動信号３０２に係るチャープパケット周波数ランプによりチャープパケットに係る開始周波数、終了周波数及び帯域幅が定まる。また、ある実施形態では、チャープパケット周波数ランプの幅に応じチャープパケット２１２の幅が定まる。更に、ある実施形態では、チャープパケット周波数ランプ３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｃ間を隔てる遅延３１０により、走査ビーム１０８の走査とその次の走査との間の遅延が定まる。

また、ある実施形態ではビーム走査駆動信号３０４がビーム偏向器のトランスデューサ２０２ａに送られ、チャープパケット上に向かう走査ビーム１０８の偏向がその信号により制御される。ビーム走査駆動信号３０４は一連のビーム走査周波数ランプを有しており、固体媒質２０２ｂ内超音波周波数ひいてはビーム１０２の偏向角をそのランプにより制御することができる。その際には、チャープパケット周波数ランプ３０３ａに係るチャープパケットに対する走査ビーム１０８の位置がビーム走査周波数ランプ３０５ａにより制御され、チャープパケット周波数ランプ３０３ｂに係るチャープパケット上に向かう走査ビーム１０８の偏向がビーム走査周波数ランプ３０５ｂにより制御され、且つチャープパケット周波数ランプ３０３ｃに係るチャープパケット上に向かう走査ビーム１０８の偏向がビーム走査周波数ランプ３０５ｃにより制御される。

注記すべきことに、本件開示の全実施形態でビーム走査駆動信号３０４が必要なわけではない。一例としては、音響光学偏向器の全長が静止ビーム１０２で照明されるよう、システム１００に備わる単一の音響光学偏向器を「フラッドモード」で動作させ、伝搬している１個又は複数個のチャープパケットを持続的に照明する例がある。

また、ある実施形態では画像捕捉駆動信号３０６が１個又は複数個の検出器（例．１１４ａ、１１４ｂ、１１６又は１１８）に送られ、ウェハ１１２上での走査ビーム１０８の直線走査に係るデータ捕捉窓がその信号により定まる。ある実施形態では、その画像捕捉駆動信号３０６が一連の画像捕捉パルスを有し、画像捕捉パルスのうちに１個又は複数個の検出器（例．１１４ａ、１１４ｂ、１１６又は１１８）によりデータが捕捉される。その場合、チャープパルス周波数ランプ３０３ａに係るチャープパルス向けの画像捕捉窓が画像捕捉パルス３０７ａにより定まり、チャープパルス周波数ランプ３０３ｂに係るチャープパルス向けの画像捕捉窓が画像捕捉パルス３０７ｂにより定まり、且つチャープパルス周波数ランプ３０３ｃに係るチャープパルス向けの画像捕捉窓が画像捕捉パルス３０７ｃにより定まる。また、ある実施形態では、チャープパケット周波数ランプの始期に対しある遅延（例．３１２ａ、３１２ｂ及び３１２ｃ）で以て画像捕捉パルスが発生する。

また、ある実施形態ではサンプリング駆動信号３０８が１個又は複数個の検出器（例．１１４ａ、１１４ｂ、１１６又は１１８）に送られ、画像捕捉窓内サンプリングタイミングがその信号により制御される。ウェハ１１２上での所与被サンプリング位置の在処は、画像捕捉駆動信号３０６の始期からのサンプリングスポット遅延と、サンプリング駆動信号３０８内パルスとにより定めることができる。ある実施形態では、サンプリングスポット遅延３１４−１により第１の被サンプリング位置が定まり、サンプリングスポット遅延３１４−２により第２の被サンプリング位置が定まる。注記すべきことに、どの検出器（例．１１４ａ、１１４ｂ、１１６又は１１８）からのデータ収集も本件技術分野で既知な任意方法を用い実行することができる。例えば、検出器（例．１１４ａ、１１４ｂ、１１６又は１１８）の出力をディジタル化するよう構成されているアナログディジタルコンバータを、サンプリング駆動信号３０８によってトリガすればよい。また、ある実施形態では、そのサンプリング駆動信号３０８に含まれるパルスが、アナログディジタルコンバータのサンプリングクロックに対応する、ある一定の繰り返し速度を有する。更に、ある実施形態によれば、サンプリングスポット遅延を個別に制御することでサンプリング位置のスポット単位制御を行うことができる。

ある実施形態では、そのウェハ１１２上の新たな個所を対象にして各直線走査を実行できるよう、サンプルステージ１２０によってウェハ１１２をビーム走査方向に直交する方向へと並進させる。一般に、ウェハ１１２のサンプリンググリッドは、サンプリング駆動信号３０８のサンプリング速度並びにサンプルステージ１２０の並進の双方によって定まる。また、ある実施形態では、１回又は複数回の直線走査がウェハ１１２の並進に先立ち実行される。走査ビーム１０８による複数回のスキャンは、例えば、システムノイズを低減する上で望ましいと言えよう。

サンプリンググリッドはウェハ１１２上での被サンプリング点の位置を定めるグリッドであり、例えばウェハ１１２配置時からある原アライメント誤差、機械振動、エアウィグル、気流及び／又は走査ビーム１０８のドリフト等を含め複数通りの要因の帰結として、参照画像のサンプリンググリッドに対しミスアライメント（誤整列）になりうる。一般に、ランタイムアライメントシステムの帯域幅によって、ランタイムアライメントシステムによりアライメント誤差を補正可能な速度及び感度が規定される。ある実施形態ではアライメント誤差がライン単位ベースで緩和される。この場合、アライメント補正を走査ビーム１０８の走査線毎に個別実行することができる。ある実施形態によれば、１回目の直線走査を実行することで、ウェハ１１２のサンプリンググリッドの粗アライメントを特定することができる。次いで、ウェハ１１２の位置に対する調整を、画像捕捉駆動信号３０６及び／又はサンプリング駆動信号３０８により開始させればよい。その上で２回目の直線走査を実行することで、ウェハ１１２のサンプリンググリッドが参照画像のサンプリンググリッドと最適整列するよう最終画像を生成することができる。また、ある実施形態ではアライメント誤差が点単位ベースで持続的に緩和される。この場合、被サンプリング位置からのフィードバックを持続的に利用することで、後続の走査個所におけるサンプリング位置を調整することができる。

図４〜図８に、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係るランタイムアライメント補正を示す。注記すべきことに、本システム１００によれば、走査ビーム１０８の偏向角を、或いはウェハ１１２から集まった反射光及び／又は散乱光がサンプリングされるタイミングを、直に修正することにより、広帯域幅電子ランタイムアライメントを適用することができる。この場合、本システム１００により適用される補正の速度は主にコントローラ１３０のクロック速度に依存する。ある実施形態では、チャープパケット駆動信号３０２・画像捕捉駆動信号３０６間遅延の調整を通じ走査線２１６の開始位置及び終了位置が修正される。ある実施形態における遅延の最小調整量は、それら駆動信号に係る時間サイクル３１６の周期長である。時間サイクル３１６の１回分という遅延調整量は、駆動信号３０８に係るサンプリングパルス間の周期の一部分に相当しうるものであり、更には、計測画像上での被サンプリング点の位置に対する画素の一部分相当の修正に相当しうるものである。このようにして、サブ画素リアルタイムアライメントを実行することができる。ウェハ１１２上での被サンプリング位置の在処に対応する調整量は、ビーム１０８によってウェハ１１２上が走査される速度、ひいてはチャープパケットの固体媒質２１０ｂ内伝搬速度に関係する。チャープパケット駆動信号３０２に対し画像捕捉駆動信号３０６を負シフトさせると、ウェハ１１２上での被サンプリング位置の在処が走査線１２２の始点方向にシフトする。同様に、チャープパケット駆動信号３０２に対し画像捕捉駆動信号３０６を正シフトさせると、ウェハ１１２上での被サンプリング位置の在処が走査線１２２の終点方向にシフトする。注記すべきことに、ウェハ１１２上での走査方向は（例．図２に示すように）中間走査線２１６の方向に対し逆になりうる。

また、ある実施形態ではサンプリング駆動信号３０８の修正を通じ各被サンプリング点の位置が個別調整される。ウェハ１１２上の各被サンプリング位置に係るサンプリングスポット遅延を調整することで、ウェハ１１２のサンプリンググリッドを参照画像のサンプリンググリッドに対し最適整列させることができる。サンプリングスポット遅延を短くするとウェハ１１２上では走査線１２２に沿い＋ｙ方向に被サンプリング位置がシフトし、サンプリングスポット遅延を長くするとその走査線１２２に沿い−ｙ方向に被サンプリング位置がシフトする。また、ある実施形態では、各被サンプリング位置に係る画像捕捉駆動信号遅延及びサンプリングスポット遅延双方が、電子ランタイムアライメント中に同時調整される。この場合、そのシステム１００により広帯域幅画素単位アライメント補正を実行することができる。

図４Ａ及び図４Ｂに示すように、ある実施形態では、直線走査中の走査ビーム１０８の開始位置及び終了位置が、チャープパケットの開始周波数４０２及び終了周波数４０３の調整を通じ調整される。開始周波数及び終了周波数に対するこの修正により、チャープパケットが偏向され中間走査線２１６沿いに位置１０８ａの走査ビーム１０８が位置１０８ｂに集束される度合いが、修正される。図４Ａは、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係り、第１組の開始周波数４０２ａ及び終了周波数４０３ａを有するチャープパケットで以て構成された音響光学偏向器の簡略模式図である。このチャープパケットは、方向２１４に沿い位置２１２ａから位置２１２ｂへと伝搬する移動レンズとして動作する。図４Ｂは、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係り、第２組の開始周波数４０２ｂ及び終了周波数４０３ｂを有しやはり方向２１４に沿い位置２１２ａから位置２１２ｂへと伝搬するチャープパケットで以て構成された、音響光学偏向器の簡略模式図である。そのため、走査ビーム１０８の集束位置が、開始周波数４０２及び終了周波数４０３間の差異に応じ図４Ｂでは図４Ａよりも＋ｙ方向にシフトしている。こうして走査線２１６全体が＋ｙ方向にシフトし、それに呼応して被サンプリング点の位置がシフトする。また、ある実施形態によれば、チャープパケットの開始周波数４０２及び終了周波数４０３を低下させることで、走査線２１６の開始個所及び終了個所を−ｙ方向にシフトさせることができる。ある実施形態では、所与チャープパケットに係る開始周波数４０２及び終了周波数４０３が、コントローラ１３０によりトランスデューサ２１０ａへと駆動信号３０４に載せて送られる。注記すべきことに、ウェハ１１２上での走査方向は（例．図２に示すように）中間走査線２１６の方向とは逆になりうる。このようにして、ウェハ１１２のサンプリンググリッドの広帯域幅ランタイムアライメントが、各走査線２１６の開始位置及び終了位置を修正することにより達成される。更に注記すべきことに、光学素子の物理的運動無しで動作するビーム偏向器（例．図４Ａ及び図４Ｂに示したそれ）によれば、光学素子（例．反射素子又は屈折素子）の物理的運動が存するビーム偏向器よりも広帯域幅な補正を実現することができる。

注記すべきことに、ｙ方向における走査ビーム１０８の集束位置は、チャープパケットの帯域幅に少なくとも部分的に関係している。そのため、開始周波数４０２及び終了周波数４０３の修正による走査線２１６沿い集束位置のｙ方向調整を適宜構成することにより、走査中にｚ方向沿い焦点が保たれるよう一定の帯域幅を保つことができる。

ある実施形態では、ウェハ１１２の画像の各画素がそのウェハ１１２のある単一位置のサンプルに関連付けされる。ウェハ１１２上をスポットでｙ方向に走査し、走査中に複数個の位置でそのウェハ１１２から反射光及び／又は散乱光を集めて画素のカラムを生成することによって、画像のカラムが生成される。そのサンプルをｘ方向に並進させて更なる走査を実行することによって、更なるカラムが生成される。図５Ａ〜図５Ｃに、本件開示の一実施形態に係るランタイムアライメント、特に被計測物体と関連するサンプリンググリッドのｙ方向（例．直線走査沿い方向）沿い誤差を補正するためのそれを示す。

図５Ａ中、参照画像５０２は参照サンプリンググリッド５０４を伴っており、参照フィーチャに係る複数個の物体画素５０６を有している。計測画像５１２はランタイムアライメントが施されていない画像であり、被計測フィーチャに係る複数個の物体画素５１６を有している。被計測サンプリンググリッド５１４はランタイムアライメントが施されていないときの被サンプリング点の位置を特定するグリッドであり、参照サンプリンググリッド５０４に対し誤整列している。具体的には、計測画像５１２のカラム９での直線走査に係る物体画素５１６が、参照画像５０２に対し、画素長にほぼ等しい長さ分、シフトしている。被計測サンプリンググリッド５１４のこうしたミスアライメントの起因としては、非限定的な例を以て言えば、計測プロセス中のサンプルステージ１２０の振動があろう。ランタイムアライメントにより被計測物体上での被サンプリング位置の位置を調整することによって、その補正サンプリンググリッド５２４が参照サンプリンググリッド５０４に整列している補正画像５２２を得ることができる。その補正画像５２２では被計測物体に係る物体画素５２６が適正に整列する。

図５Ｂは、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係り補正画像５２２がもたらされるランタイムアライメントに係るタイミング図である。図５Ａによれば、計測画像５１２のカラム９内画素が−ｙ方向に１画素分シフトしている。計測画像５１２のカラム９内画素のこうしたミスアライメントを補正するには、カラム９向け画像捕捉窓に係る遅延を縮めることで、カラム９向けの走査ビーム１０８の走査でのサンプリングを早めに開始させればよい。具体的には、チャープパケット周波数ランプ３０３ｄ・画像捕捉信号３０７ｄ間を定格遅延３１２ｄにすることで補正画像５２２のカラム１〜８が得られる。チャープパケット周波数ランプ３０３ｅ・画像捕捉信号３０７ｅ間を修正版の遅延３１２ｅにすることで補正画像５２２のカラム９が得られる。遅延３１２ｅは遅延３１２ｄに対し時間サイクル３１６の１個分だけ、即ち計測画像５１２の１画素に相当する分だけ長めである。補正画像５２２のカラム１０及び１１は、定格遅延３１２ｄと等しい、チャープパケット周波数ランプ３０３ｆと画像捕捉信号３０７ｆの間の遅延３１２ｆを用いることで得られる。

図５Ｃは、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係り補正画像５２２がもたらされるランタイムアライメントに係る別のタイミング図である。計測画像５１２のカラム９内画素のミスアライメントを、直線走査中の走査ビーム１０８の開始位置及び終了位置を修正することによって補正するものである。直線走査中の走査ビーム１０８の開始位置及び終了位置は、チャープパケットの開始周波数４０２及び終了周波数４０３によって制御される。具体的には、チャープパケット駆動信号３０２のレベル３３０ａ及び３３１ａを定格値とし、ひいては開始周波数及び終了周波数を定格値（例．４０２ａ及び４０３ａ）とすることで、補正画像５２２のカラム１〜８が得られる。チャープパケット駆動信号３０２のレベル３３０ｂ及び３３１ｂを修正値とし、ひいては開始周波数及び終了周波数を修正値（例．４０２ｂ及び４０３ｂ）とすることで、補正画像のカラム９が得られる。開始周波数及び終了周波数（例．４０２ｂ及び４０３ｂ）は、どの走査線でもチャープパケットの帯域幅が一定に保たれるように修正される。その際には、補正画像５２２のカラム９向けの走査ビーム１０８の偏向角が調整される。補正画像５２２のカラム１０及び１１は、チャープパケット駆動信号３０２のレベル３３０ｃ及び３３１ｃを定格値３３０ａ及び３３１ａに等しくすることで得られる。

図６Ａ及び図６Ｂに、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係るランタイムアライメント、特に被計測物体に関連するサンプリンググリッドのｘ方向（例．サンプルステージ１２０の運動方向）誤差を補正するそれを示す。図６Ａ中、参照画像６０２は参照サンプリンググリッド６０４を伴っており、参照フィーチャに係る複数個の物体画素６０６を有している。計測画像６１２はランタイムアライメントが施されていない画像であり、被計測フィーチャに係る複数個の物体画素６１６を有している。被計測サンプリンググリッド６１４はランタイムアライメントが施されていないときの被サンプリング点の位置を特定するグリッドであり、参照サンプリンググリッド６０４に対し誤整列している。具体的には、物体画素６１６が参照画像６０２に対し、ｘ方向沿いに約（１／４）画素分、シフトしている。被計測サンプリンググリッド６１４のこうしたミスアライメントの起因としては、非限定的な例を以て言えば、計測プロセス中のサンプルステージ１２０の不正確な運動があろう。ランタイムアライメントにより被計測物体上での被サンプリング位置の在処を調整することにより、その補正サンプリンググリッド６２４が参照サンプリンググリッド６０４に整列している補正画像６２２を得ることができる。その補正画像６２２では被計測物体に係る物体画素６２６が適正に整列している。

図６Ｂは、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係り補正画像６２２がもたらされるランタイムアライメントに係るタイミング図である。物体画素６１６のミスアライメントを、相次ぐ走査間の遅延３１０を調整することで補正するものである。具体的には、チャープパケット周波数ランプ間を時間サイクル３１６の２０倍相当の定格遅延３１０ａにすることで、補正画像６２２のカラム１〜４が得られる。（１／４）画素分のシフトを補償すべく時間サイクル３１６の２５倍相当の修正遅延３１０ｂとすることで、補正画像６２２のカラム５が得られる。時間サイクル３１６の２０倍相当の定格遅延３１０ａとすることで、補正画像６２２のカラム６〜１１が得られる。また、ある実施形態では、サンプルステージ１２０を調整することによりｘ方向のアライメント誤差が調整される。注記すべきことに、ｘ方向沿いアライメント誤差をｙ方向沿いアライメント誤差と同時に調整することができる。

注記すべきことに、上掲の議論は、所与時点にてサンプル上が１個の集束照明スポットにより走査されるスポット走査システムを指向していた。これらの議論は専ら例証目的で提示されており、限定事項として解されるべきではない。ある実施形態では、走査線２１６沿いにある複数通りの位置が同時に照明されるよう、複数個のチャープパケットを音響光学偏向器内に順次伝搬させる。こうした構成のことを、マルチスポット走査システムと呼ぶことができる。また、ある実施形態によれば、２Ｄアレイを構成する走査ビーム１０８をウェハ１１２の表面上に同時に集束させ、それらで走査することができる。更に、ある実施形態では、ビーム偏向器１０６・対物系１１０間に配置された回折性光学素子により、走査ビーム１０８を同時に複数本の走査ビーム１０８へと分岐させ、それらをウェハ１１２上に同時に集束させる。

図７は、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係るシステム１００、特に３本の走査ビーム１０８に係る３個の画像捕捉スポットで以てウェハ１１２上が同時に走査されるそれを示すタイミング図である。それら３本の走査ビーム１０８は本件技術分野で既知な任意の方法により生成することができる。ある実施形態では、走査ビーム１０８を３本の走査ビーム１０８へと分岐させるよう構成された光学素子をビーム偏向器１０６より後段、対物光学レンズ１１０より前段に配置し、その光学素子によってそれら３本の走査ビーム１０８を発生させる。画像捕捉駆動信号３０６−１及びサンプリング駆動信号３０８−１は第１走査ビーム１０８に係る信号であり、画像捕捉駆動信号３０６−２及びサンプリング駆動信号３０８−２は第２走査ビーム１０８に係る信号であり、そして画像捕捉駆動信号３０６−３及びサンプリング駆動信号３０８−３は第３走査ビーム１０８に係る信号である。１個のチャープパケット駆動信号３０２及びビーム走査駆動信号３０４が３個のスポット全てに関わっている。

マルチスポットシステム１００ではランタイムアライメントを各走査ビーム１０８に個別適用することができる。更に、複数本の走査ビーム１０８によるランタイムアライメントを用いることで、複数本の走査ビーム１０８の結合視野に係るイメージング収差を部分的に補正することができる。例えば、マルチスポットシステム１００により、ピンクッション歪み、バレル歪み等を含め収差を部分的に補正することができる。図８Ａ及び図８Ｂに、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係るマルチスポットシステム１００におけるピンクッション歪みの部分補正を示す。図８Ａに示されているのは、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係る、参照画像８０２、８３２及び８６２、ランタイムアライメントが施されていない計測画像８１２、８４２及び８７２、並びに３スポットシステム１００に係りランタイムアライメントが施されている補正画像８２２、８５２及び８８２である。ある実施形態では、正方形フィーチャに係る物体画素８１４を有する画像が第１スポットを用いて生成され、隅部フィーチャに係る物体画素８４４を有する画像が第２スポットを用いて生成され、そして線状フィーチャに係る物体画素８７４を有する画像が第３スポットを用いて生成される。ピンクッション収差が現れているため、第１スポットに係りランタイムアライメントが施されていない被計測サンプリンググリッド８１６内の物体画素８１４が−ｙ方向にシフトしており、第２スポットに係りランタイムアライメントが施されていない被計測サンプリンググリッド８４６内の物体画素８４２が正確にイメージングされており、そしてランタイムアライメントが施されていない被計測サンプリンググリッド８７６内の物体画素８７４が＋ｙ方向にシフトしている。スポット１及び３に係るサンプリンググリッド８２６、８５６及び８８６をランタイムアライメントにより調整することで、補正サンプリンググリッド８２６、８５６及び８８６が参照サンプリンググリッド８０６、８３６及び８６６に整列している補正画像８２２及び８８２を、得ることができる。収差補正性の調整を施さずとも、参照サンプリンググリッド８３６を基準にして補正サンプリンググリッド８５６を調整することができる。

図８Ｂは、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係り補正画像８２２、８５２及び８８２がもたらされるランタイムアライメントに係るタイミング図である。３個のスポット間での画素のミスアライメントを、各スポットに係る画像補正駆動信号遅延を修正することにより補正するものである。具体的には、スポット２に係る補正画像８５２を定格遅延３１２−２を用い取得し、スポット１に係る補正画像８２２を、遅延３１２−２より時間サイクル３１６の１個分長い遅延３１２−１を用い取得し、そして、スポット３に係る補正画像８８２を、遅延３１２−２より時間サイクル３１６の１個分短い遅延３１２−３を用い取得するものである。

注記すべきことに、図７、図８Ａ及び図８Ｂに係る３スポットシステム１００並びに上掲の対応する記述は専ら例証目的で提示されたものであり、限定事項として解されるべきではない。マルチスポットシステムには複数本の走査ビーム１０８及びそれらに係るスポットを具備させることができる。更に、複数個のスポットに係る収差補正を各スポットに対する個別調整で以て同時に調整することが可能である。

注記すべきことに、上述され且つ図１〜図９中に示されているシステム１００に備わる一群の光学系は、専ら例証のために提示されたものであり、限定事項として解されるべきではない。推認できる通り、複数個の等価的又は付加的な光学的手段を本件開示の技術的範囲内で利用することができる。同じく推認できる通り、例えば円対称レンズ、円柱レンズ、ビーム整形器、ミラー、波長板、偏光子、フィルタ等を含め、１個又は複数個の光学素子をシステム内に配置することができる。非限定的な例を以て言えば、円柱レンズをビーム偏向器１０６より前段、或いはそのビーム偏向器より後段に配置することで、ウェハ１１２上での走査ビーム１０８の空間プロファイルを修正することができる。

図９は、本件開示の一実施形態に係るスポット走査型ウェハ検査システムのランタイムアライメント方法９００のフロー図である。ステップ９０２では照明ビーム１０２が生成される。ステップ９０４では第１画像が格納される。ある実施形態では、その第１画像上の諸画素の中心位置により第１サンプリンググリッドが定まる。ステップ９０６では、ビーム走査装置、サンプルを堅持するためのサンプルステージ、並びにそのサンプルから受光する１個又は複数個の検出器のうち、少なくとも１個に一組の駆動信号（例．駆動信号３０２、３０４、３０６及び／又は３０８）を送ることで、１本又は複数本の直線走査線に沿いサンプルの少なくとも一部分をビームで直線的に走査させる。ある実施形態では、一組の駆動信号に基づき１本又は複数本の直線走査線沿いの１個又は複数個の被サンプリング位置にてそのサンプル（例．ウェハ）をサンプリングすることにより、第２画像が生成される。また、ある実施形態では、その１個又は複数個の被サンプリング位置を以て第２サンプリンググリッドが定まる。更に、ある実施形態では、１個又は複数個の被サンプリング位置に係るデータを第２画像の１個又は複数個の画素に対応付ける。ステップ９０８では、第２サンプリンググリッドの少なくとも一部分を第１サンプリンググリッドの少なくとも一部分と比較することで一通り又は複数通りのオフセット誤差が求められる。ステップ９１０では、一組の駆動信号のうち少なくとも１個の駆動信号を一通り又は複数通りのオフセット誤差に基づき調整することで、第２サンプリンググリッドを第１サンプリンググリッドと重ね合わせる。

本願記載の主題では、時として、他の部材に含まれ又は接続・連結されている様々な部材が描出される。ご理解頂けるように、描出されているそれらのアーキテクチャは単なる例示であり、実際のところは同じ機能を提供する他の多様なアーキテクチャを実施することができる。概念的には、同じ機能を提供するどの部材配置も、その所望機能が提供されるよう効果的に「連携」する。従って、特定の機能を提供すべく本願中で組み合わされる任意の二部材を、アーキテクチャや介在部材にかかわらず、所望機能が提供されるよう互いに「連携」しているものと捉えることができる。同様に、そのように連携している任意の二部材を、所望機能を提供すべく互いに「接続・連結」又は「結合」されている二部材として捉えることができ、また、そのように連携させることが可能な任意の二部材を、所望機能を提供すべく互いに「結合可能」な二部材として捉えることができる。結合可能の具体例としては、例えば、物理的に相互作用可能であり及び／又は物理的に相互作用する部材、及び／又は無線連絡可能であり及び／又は無線連絡する部材、及び／又は論理的に相互作用し及び／又は論理的に相互作用可能な部材等がある。

信ずるところによれば、本件開示及びそれに付随する長所の多くは上掲の記述により理解されるであろうし、被開示主題から離隔することなく又はその必須な長所を全て犠牲にすることなく諸部材の形態、構成及び配置に様々な変形を施せることが、明らかであろう。記述済の形態は単なる例示であり、そうした変形を包括及び包含することが後掲の特許請求の範囲の意図である。更に、本件開示が別記請求項により定義されることをご理解頂きたい。

Claims (26)

1. ランタイムアライメントを伴うスポット走査型イメージングシステムであって、
   サンプルステージ上に配置されたサンプル上を照明ビームで直線的に走査するよう構成されたビーム走査装置と、
   そのサンプルから受光するよう配置された１つ又は複数の検出器と、
   上記ビーム走査装置、上記サンプルステージ及び上記１つ又は複数の検出器に可通信結合されたコントローラと、
   を備え、そのコントローラが、プログラム命令を実行するよう構成された１個又は複数個のプロセッサを有し、上記プログラム命令を実行することにより当該１個又は複数個のプロセッサが
   第１画像を受け取り、その第１画像上の画素の中心位置を以て第１サンプリンググリッドを定め、
   上記ビーム走査装置または上記サンプルステージの少なくとも一方にビーム走査駆動信号を送り、１つまたは複数の走査線に沿って上記サンプルの少なくとも一部を横切って上記ビームを走査し、
   上記１つ又は複数の検出器に画像捕捉駆動信号を送って、上記第１サンプリンググリッドに対応する、上記サンプル上の１つまたは複数の選択された位置から受光した光に関連するイメージデータを生成し、上記１個又は複数個の検出器が１つまたは複数のサンプリング位置から受光した光に関連するイメージデータを生成し、当該１つ又は複数のサンプリング位置が第２サンプリンググリッドを定め、かつ第２画像の１つ又は複数の画素に対応し、
   上記第２サンプリンググリッドの少なくとも一部分を上記第１サンプリンググリッドの少なくとも一部分と比較して一つ又は複数のサンプリングオフセット誤差を求め、
   上記ビーム走査駆動信号または上記画像捕捉駆動信号の少なくとも１つによって、上記１つまたは複数のサンプリングオフセット誤差に基づき上記第２サンプリンググリッドを第１サンプリンググリッドに重なるように調整する、
   システム。
2. 請求項１に記載のシステムであって、上記１つまたは複数のサンプリングオフセット誤差に基づき上記第２サンプリンググリッドを上記第１サンプリンググリッドに重なるように調整することが、上記ビーム走査駆動信号に対する上記画像捕捉駆動信号の相対的遅延を調整することを含む、システム。
3. 請求項２に記載のシステムであって、上記ビーム走査駆動信号に対する上記画像捕捉駆動信号の相対的遅延を調整することが、上記１つまたは複数の走査線に沿った上記１つまたは複数のサンプリング位置を個別調整することである、システム。
4. 請求項１に記載のシステムであって、上記ビーム走査装置が音響光学偏向器を有し、その音響光学偏向器の長手方向に沿い伝搬するチャープパケットを生成するよう当該音響光学偏向器が構成されており、上記チャープパケットが中間走査線に沿って上記ビームの少なくとも一部分を集束させて走査し、上記システムが、上記集束されて走査されたビームを、上記中間走査線から、上記１つまたは複数の走査線のうちの１走査線として、上記サンプルにリレイするように配置された、１つ又は複数のレンズを有するリレイレンズアセンブリをさらに備える、システム。
5. 請求項４に記載のシステムであって、上記１つまたは複数のサンプリングオフセット誤差に基づき上記第２サンプリンググリッドを上記第１サンプリンググリッドに重なるように調整することが、上記チャープパケットの開始周波数及び終了周波数のうち少なくとも一方を調整することによって、上記１つまたは複数の走査線のうちの１走査線の開始位置または終了位置の少なくとも一方を調整することを含む、システム。
6. 請求項５に記載のシステムであって、上記チャープパケットの帯域幅が一定に保たれるよう上記開始周波数及び上記終了周波数を同時調整するシステム。
7. 請求項６に記載のシステムであって、上記ビームのうちチャープパケットにより集束された上記少なくとも一部分が一定の軸方向集束位置を保つシステム。
8. 請求項１に記載のシステムであって、上記サンプル上での上記ビームのスポットサイズがそのサンプル上での上記ビームの位置とは独立しているシステム。
9. 請求項１に記載のシステムであって、その欠陥検出感度が上記サンプル上での上記ビームの位置とは独立しているシステム。
10. 請求項１に記載のシステムであって、上記ビーム走査装置が、音響光学式ビーム偏向器、電子光学式ビーム偏向器、ポリゴンスキャナ、レゾナントスキャナ及びガルバノメータスキャナのうち少なくとも１個を有するシステム。
11. 請求項１に記載のシステムであって、上記ビーム走査装置が、上記サンプル上に上記ビームを集束させるよう配置された対物レンズを有するシステム。
12. ランタイムアライメントを伴うスポット走査型イメージングシステムであって、
    照明ビームを生成するよう構成された照明源と、
    音響光学偏向器であって、上記音響光学偏向器の長手方向に沿い伝搬するチャープパケットを生成するよう構成され、上記チャープパケットが中間走査線に沿って上記ビームの少なくとも一部分を集束させて走査する、音響光学偏向器と、
    上記集束されて走査されたビームをサンプルステージ上に固定されたサンプルにリレイするように配置された、１つ又は複数のレンズを有するリレイレンズアセンブリと、
    上記サンプルからの光を受光するよう配置された１つ又は複数の検出器と、
    上記音響光学偏向器と上記１つ又は複数の検出器のうち少なくとも１つとに可通信結合されたコントローラと、
    を備え、そのコントローラが、プログラム命令を実行するよう構成された１個又は複数個のプロセッサを有し、上記プログラム命令を実行することにより当該１個又は複数個のプロセッサが
    第１画像を受け取り、その第１画像上の画素の中心位置を以て第１サンプリンググリッドを定め、
    ビーム走査装置または上記サンプルステージの少なくとも一方にビーム走査駆動信号を送り、１つまたは複数の直線走査線に沿って上記サンプルの少なくとも一部を横切って上記ビームを走査し、
    上記１つ又は複数の検出器に画像捕捉駆動信号を送って、上記第１サンプリンググリッドに対応する、上記サンプル上の１つまたは複数の選択された位置から受光した光に関連するイメージデータを生成し、上記１つ又は複数の検出器が１つまたは複数のサンプリング位置から受光した光に関連するイメージデータを生成し、当該１つ又は複数のサンプリング位置が第２サンプリンググリッドを定め、かつ第２画像の１つ又は複数の画素に対応し、
    上記第２サンプリンググリッドの少なくとも一部分を上記第１サンプリンググリッドの少なくとも一部分と比較して一つ又は複数のサンプリングオフセット誤差を求め、
    駆動信号の上記セットのうち上記ビーム走査駆動信号または上記画像捕捉駆動信号の少なくとも１つによって、上記１つまたは複数のサンプリングオフセット誤差に基づき上記第２サンプリンググリッドを上記第１サンプリンググリッドに重なるように調整する、
    システム。
13. 請求項１２に記載のシステムであって、上記チャープパケットの開始周波数及び終了周波数のうち少なくとも一方を調整することによって、上記１つまたは複数の走査線のうちの１走査線の開始位置または終了位置の少なくとも一方を調整する、システム。
14. 請求項１３に記載のシステムであって、上記チャープパケットの帯域幅が一定に保たれるよう上記開始周波数及び上記終了周波数を同時調整するシステム。
15. 請求項１４に記載のシステムであって、上記ビームのうち上記チャープパケットにより集束された上記少なくとも一部分が上記サンプル上の一定の軸方向集束位置を保つシステム。
16. 請求項１２に記載のシステムであって、上記音響光学式ビーム偏向器に係る駆動信号の持続時間が、その音響光学偏向器を横切ってチャープパケットが伝搬するのに必要な時間より短いシステム。
17. 請求項１２に記載のシステムであって、上記音響光学偏向器が、この音響光学偏向器を横切って順次伝搬する２つ以上のチャープパケットを同時に生成し、上記２つ以上のチャープパケットが上記中間走査線に沿った上記ビームの２つ以上の部分を同時に集束させて走査する、システム。
18. 請求項１２に記載のシステムであって、上記１つまたは複数のサンプリングオフセット誤差に基づき上記第２サンプリンググリッドを上記第１サンプリンググリッドに重なるように調整することが、上記ビーム走査駆動信号に対する上記画像捕捉駆動信号の相対的遅延を調整することを含む、システム。
19. 請求項１８に記載のシステムであって、上記ビーム走査駆動信号に対する上記画像捕捉駆動信号の相対的遅延を調整することが、上記１つまたは複数の走査線に沿った上記１つまたは複数のサンプリング位置を個別調整することである、システム。
20. 請求項１２に記載のシステムであって、上記リレイレンズアセンブリが、中間直線経路に沿って集束および走査された上記ビームを平行光化するよう配置されたリレイレンズを有し、そのリレイレンズアセンブリが更に、当該ビームを上記サンプル上に集束させるよう配置された対物レンズを有するシステム。
21. 請求項２０に記載のシステムであって、上記対物レンズの光軸が上記リレイレンズの光軸からずれており、且つその対物レンズの焦平面が上記サンプルに対し平行且つ近距離なシステム。
22. 請求項１２に記載のシステムであって、更に、
    上記音響光学式ビーム偏向器に前置され、上記音響光学式ビーム偏向器の長手方向を横切って伝搬するチャープパケットに上記ビームを差し向け、上記チャープパケットを照明する、ビームスキャナを備える、システム。
23. 請求項１２に記載のシステムであって、上記ビームスキャナが音響光学式ビーム偏向器、電子光学式ビーム偏向器、ポリゴンスキャナ、レゾナントスキャナ及びガルバノメータスキャナのうち少なくとも１個を含むシステム。
24. スポット走査型サンプル検査システムのランタイムアライメント方法であって、
    照明ビームを生成し、
    第１画像を受け取り、その第１画像上の画素の中心位置を第１サンプリンググリッドに定め、
    ビーム走査装置またはサンプルステージの少なくとも一方にビーム走査駆動信号を送り、１つまたは複数の走査線に沿って上記サンプルの少なくとも一部を横切って上記ビームを走査し、
    上記１つ又は複数の検出器に画像捕捉駆動信号を送って、上記第１サンプリンググリッドに対応する、上記サンプル上の１つまたは複数の選択された位置から受光した光に関連するイメージデータを生成し、上記１つ又は複数の検出器が１つまたは複数のサンプリング位置から受光した光に関連するイメージデータを生成し、
    上記１つ又は複数のサンプリング位置が第２サンプリンググリッドを定め、かつ第２画像の１つ又は複数の画素に対応し、
    上記第２サンプリンググリッドの少なくとも一部分を上記第１サンプリンググリッドの少なくとも一部分と比較して一つ又は複数のサンプリングオフセット誤差を求め、
    上記ビーム走査駆動信号または上記画像捕捉駆動信号の少なくとも１つによって、上記１つまたは複数のサンプリングオフセット誤差に基づき上記第２サンプリンググリッドを第１サンプリンググリッドに重なるよう調整する、
    方法。
25. 請求項２４に記載の方法であって、上記１つまたは複数のサンプリングオフセット誤差に基づき上記第２サンプリンググリッドを上記第１サンプリンググリッドに重なるように調整することが、上記ビーム走査駆動信号に対する上記画像捕捉駆動信号の相対的遅延を調整することを含む、方法。
26. 請求項２４に記載の方法であって、上記ビーム走査装置が音響光学偏向器を有し、その音響光学偏向器の長手方向に沿い伝搬するチャープパケットを生成するよう当該音響光学偏向器が構成されており、上記チャープパケットが上記ビームの少なくとも一部分を集束させて走査し、上記１つまたは複数のサンプリングオフセット誤差に基づき上記第２サンプリンググリッドを上記第１サンプリンググリッドに重なるように調整することが、上記チャープパケットの開始周波数または終了周波数のうち少なくとも一方を調整することを含む、方法。