JP7244532B2 - 深紫外（ｄｕｖ）光学撮像システム向け任意波面補償器 - Google Patents

深紫外（ｄｕｖ）光学撮像システム向け任意波面補償器 Download PDF

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Description

本発明は総じてウェハ及びレティクル検査システムの分野に関する。より具体的には、本発明はＥＵＶインスペクタシステム向け波面補償に関する。
（関連出願への相互参照）
本願は、「深紫外（ＤＵＶ）光学撮像システム向け任意波面補償器」(Arbitrary Wavefront Compensator for Deep Ultraviolet (DUV) Optical Imaging System)と題しＱｉａｎｇ Ｚｈａｎｇ ｅｔ ａｌ．により２０１８年３月２０日付で提出された米国仮特許出願第６２／６４５３９４号に基づく優先権を主張するものであるので、参照によりその出願の全容をその目的を問わず本願に繰り入れることにする。
一般に、半導体製造業界では、半導体素材を用い集積回路を製造する高度に複雑な技術であり、シリコン等の基板上でそれら半導体素材が積層及びパターン化されるものが必要とされる。集積回路は、通常は複数個のレティクル又はマスクにより作成される。まず、回路設計者が、具体的な集積回路（ＩＣ）設計を記述している回路パターンデータをレティクル生産システムに供給し、そのシステムがそのパターンデータを複数個のレティクルへと転化させる。勃興しつつあるレティクル種別の一つに、複数個の大略反射層及びパターン化吸収体層を備える極端紫外（ＥＵＶ）レティクルがある。一般に、一組のレティクルを用い複数のフォトリソグラフィプロセスを行いそのレティクルパターンを半導体ウェハ内の複数個の層へと転写することで、複数個の集積回路（ＩＣ）ダイスが形成される。
回路集積の大規模化及び半導体デバイスのサイズ縮小が原因で、レティクル及び製品デバイスが欠陥に対しますます敏感になってきている。それら欠陥を補正しないと、電気的なタイミング誤差が原因で最終デバイスが所望性能を充足し損ねることとなりかねない。より悪しくは、それら欠陥により最終デバイスが誤動作し歩留まりに悪影響することとなりかねない。
米国特許第９３３５２０６号明細書
Patrick P. Naulleau et al, "Extreme-ultraviolet phase-shifting point-diffraction interferometer: a wave-front metrology tool with subanstrom reference-wave accuracy," Applied Optics, Vol.38, No.35, 10 Dec. 1999 Daniel R. Neal et al., "Shack-Harmann wavefront sensor precision and accuracy"
ＩＣ製造にて用いられるフォトリソグラフィが１９３ｎｍから極端紫外（ＥＵＶ）へと移行しつつあるため、フォトマスクフィーチャ（外形特徴）及び注目欠陥のサイズ縮小により、撮像依拠深紫外（ＤＵＶ）光学検査ツールの性能限界が切迫され続けている。更に、ＥＵＶフォトマスクの性状が原因で、収差に対する撮像の感度が高まった結果、ツール対ツールマッチングもより困難になってきている。そのため、光学収差の制御をよりタイトにすることが強く求められている。ＥＵＶマスク検査にて、円偏向に加え直線偏向が利用されることで、現状のレンズ被覆設計の生来的限界が原因となりこのタスクがとりわけ難題化している。
以下、本発明の特定の諸実施形態について基礎的理解を提供すべく、本件開示の簡略な概要を提示する。この概要は本件開示の包括的概観ではなく、本発明の根幹／重要要素を特定するものでも、本発明の技術的範囲の外縁を定めるものでもない。その目的はただ一つ、本願にて開示されている幾つかの概念を、後に提示されるより詳細な記述への序章として、簡略化された形態で提示することにある。
ある実施形態では、半導体標本における欠陥を検出する検査システムが開示される。本システムは、照明ビームを生成する光源と、その照明ビームを標本の方へと差し向ける照明レンズシステムと、を有する。本システムは、更に、その照明ビームに応じたその標本からの出射光を検出器の方へと差し向ける集光レンズシステムと、その標本からのその出射光を受光する検出器と、を有する。その集光レンズシステムが補償器プレートを有し、その補償器プレートが複数個の個別可選択フィルタを有し、それら個別可選択フィルタが、別々の動作条件下で本システムのシステム収差を補正すべく別々の構成を有し、更に各フィルタが固定的な設計を有する。本システムは、光源、照明レンズシステム、集光レンズシステム及び検出器と協働で以下の動作、即ち（ｉ）照明ビームを生成して標本の方へと差し向ける動作、（ｉｉ）選択された動作条件集合下でシステム収差が補正されるよう、前記別々の動作条件の集合１個と、前記フィルタのうち選りすぐりの１個とを選択する動作、（ｉｉｉ）照明ビームに応じた標本からの出射光に基づき画像を生成する動作、並びに（ｉｖ）その画像に基づきその標本が検査に合格したか否かを判別し又はその標本を特性解明する動作を実行しうる、コントローラをも有する。
ある態様では、選択されたフィルタが本システムの像瞳に挿入されるようフィルタプレートが位置決めされる。ある具体的実現形態によれば、それらフィルタがグリッドパターンをなし補償器プレート上に配列されるので、照明ビームに対し垂直なＸ方向及びＹ方向に沿いそのフィルタプレートを動かすことで、個々のフィルタを選択することができる。別例によれば、それらフィルタが円形パターンをなし補償器プレート上に配列されるので、照明ビーム下でそのフィルタプレートを回動させることで、個々のフィルタを選択することができる。
ある例では、前記別々の動作条件に別々の偏向を含める（例．円偏向及び直線偏向）。更なる態様では、当該別々の動作条件に別々のズーム設定、別々のアパーチャ（開口）サイズ及び別々の波長域を含め、それに深紫外域を含める。別の態様では、各フィルタを、誘電薄膜で以て被覆された透明基板を有するものとし、別々の動作条件下にてシステム収差を補正すべくその薄膜の厚みに変化をつける。また別の態様では、各フィルタを、透明基板を有するものとし、別々の動作条件下にてシステム収差を補正すべくその基板の高さに変化をつける。これに代わる実施形態では、各フィルタを、誘電薄膜で以て被覆された反射基板を有するものとし、別々の動作条件下にてシステム収差を補正すべくその薄膜の厚みに変化をつける。それに代わる実施形態では、各フィルタを、基板の頂部上に共形被覆された反射性多層薄膜を有するものとし、別々の動作条件下にてシステム収差を補正すべくその基板の高さに変化をつける。
本発明のもう一つの実施形態は、半導体標本における欠陥を検出する検査システム内の補償器を設計及び使用する方法に関する。別々な複数個の動作条件集合に関し、その検査システムのシステム収差が求められ、求まったシステム収差を補正すべく当該別々の動作条件集合向けに複数個のフィルタを有するフィルタプレートが作成される。各フィルタは固定的な設計を有する。各フィルタを個別選択すること、ひいてはその検査システムの像瞳に位置決めすることができるよう、そのフィルタプレートがその検査システム内に挿入される。検査システム側では、それら別々の動作条件集合のうち１個が選択され、フィルタのうち１個、即ち選択された動作条件集合に関し求まったシステム収差を補正しうるよう構成されているフィルタが選択される。次いで、その標本の画像でありシステム収差の除去を経たものが形成されるよう、選択されたフィルタにより且つ選択された動作条件集合下で標本が撮像される。
ある態様では、イオンビーム堆積を用い１個又は複数個のピンホール又はシャドウマスクで以て複数個のフィルタを作成することで、システム収差を補正しうる高さ変化を有する薄膜が形成される。別の態様では、エッチングプロセスを用い複数個のフィルタを作成することで、システム収差を補正しうる高さ変化を呈するものとなるよう基板がエッチングされる。
本発明のこれらの態様及びその他の態様について、図面を参照して以下詳述する。
本発明の一実施形態に従いＤＵＶ撮像システムの波面収差を補償する空間フィルタの使用の表現図である。 本発明の一実施形態に従いグリッド型マルチフィルタプレートを描いた図である。 本発明の代替的実現形態に従い円形型マルチフィルタプレートを描いた図である。 本発明の一実施形態に従い空間フィルタ設計プロセスを描いたフローチャートである。 本発明の第１実現形態に従いピンホール堆積マスクをイオンビーム堆積と併用する空間フィルタ作成技術を描いた図である。 本発明の第２実現形態に従いアレイピンホール堆積マスクをイオンビーム堆積と併用する空間フィルタ作成技術を描いた図である。 本発明の第３実現形態に従いイオンビームフィギュアリングを利用する空間フィルタ作成技術を描いた図である。 本発明のある具体的実現形態に従いシステム収差を計測するシャックハルトマンセンサの使用の表現図である。 本発明の一実施形態に従い空間フィルタ補償器付で構成された検査システムの表現図である。 本発明の一実施形態に従い検査プロセスを描いたフローチャートである。 本発明の代替的実現形態に従い視野依存収差存在時補償プロセスを描いたフローチャートである。 本発明のある具体的実現形態に従いある特定の円偏向下検査システム内の波面補償器の推定性能を示す図である。
以下の記述では、本発明についての一貫的理解を図るべく多数の個別的細部が説明されている。本発明は、それら個別的細部を一部又は全て省いて実施することができる。他方、周知の部材やプロセス動作が詳述されていないが、これは本発明が不必要に曖昧化されないようにするためである。具体的諸実施形態との関連で本発明を記述するけれども、ご理解頂けるように、本発明をそれら実施形態に限定する趣旨ではない。
序論：
波面計量及び制御は、一般に、回折限界付近で動作する高分解能光学撮像システム全てにとり、重要なトピックスである。望ましくない量の光学収差がそうした光学撮像システム内に存していると、画像歪及び非対称性、更には画像コントラスト低下及びシュトレール損失が生じかねない。このように、光学収差は、システム性能及び品質に、密接にリンクしている。
収差制御条件のタイト化の結果として、根幹的な光学部材、とりわけ高数値開口（ＮＡ）ＤＵＶ撮像対物系の生産コスト及びリードタイムが顕著に増大し、それによりそのツールの総コストがかさ上げされている。更に、対物系の収差が仕様外になるたびに、そうした収差を減らすため、往々にして、高コストな光学部材交換及びその交換部材に係る長い待機時間が必要になろう。
収差補償システムのなかには、撮像瞳に配置された可変形鏡に依拠するプログラマブル圧電又は微細電気機械（ＭＥＭ）システム、撮像瞳に配置されたプログラマブル液晶依拠空間光変調器（ＳＬＭ）、並びに撮像用対物レンズ内空間プログラマブルレンズ加熱素子、がある。
波面補正機構のうち、可変形鏡に依拠するプログラマブル圧電又はＭＥＭＳを用いるものは、反射モードにて動作する。反復的な鏡ファセット変形を容易に行えるよう、通常は金属質鏡面被覆が用いられているが、それら被覆には、２００ｎｍ未満のＤＵＶ波長にて貧弱な反射率を呈する傾向があり、システムの光学効率を損なう恐れがある。加えて、これらの装置は、鏡の位置を長時間に亘り保持できないものであり、数分オーダで経時ドリフトする傾向を有している。頻繁な鏡位置校正が必要になるであろうが、例えばレティクル又はウェハ向け検査プロセスのさなかにおけるそれは、一般に非現実的である。
波面補正機構のうち、プログラマブル液晶依拠ＳＬＭを用いるものは、通常、短波長では吸収及び散乱損失が強いために４００ｎｍ超の長波長しかサポートしておらず、従ってＤＵＶアプリケーションには適していない。波面補正機構のうち、撮像用対物レンズ内空間プログラマブルレンズ加熱素子を用いるものは、所与レンズ素子内に大きな温度勾配を誘起することに根差している。比較的小さなアパーチャサイズを有する対物系、例えばレティクル又はウェハ検査目的で常用されるそれでは、この大勾配特徴によりその対物レンズの熱管理にかなりの難題が付加されかねない。例えば、そうした大きな温度勾配を受容するには、その対物レンズの大規模且つ高コストな再設計が必要になりそうである。
補償器実施形態：
本発明のある種の実施形態では、光学検査システムのシステム収差を顕著に改善しうる波面補償器としてカスタマイズされた空間光学フィルタを設計、製造及び使用する、単純でコスト効果的な技術及びシステムが提供される。本願では、語「空間フィルタ」、「フィルタ」、「空間フィルタプレート」及び「フィルタプレート」が、システム収差補正用の静的（構成設定不可）な補償器（又は補償器群）を指すべく用いられている。ある実施形態では、その空間フィルタが、既存撮像システムの撮像瞳位置に単純挿入される。図１Ａは、本発明の一実施形態に従いＤＵＶ撮像システム１００の波面収差を補償する空間フィルタ１１４の使用の表現図である。図示の通り、物体１０２を、その物体１０２からの透過又は反射電磁波形又は光（例．ＤＵＶ光）、即ち複数個の波面１０８により表されているそれにより、撮像することができる。その光は、任意の好適個数及び種類の撮像光学系１０４に通され、それにより付随する収差が付与されることとなる。空間フィルタ１１４はそうした収差を補償するよう設計されるので、それによりもたらされる補償波形１１０を用い、その物体１０２の像１０６を、例えば検出器（図示せず）の働きで形成すればよい。
エリア１１０ｂは、撮像光学系１０４通過後波形のうちエリア１１０ａを拡大したものである。空間フィルタ１１４がなければ、撮像光学系１０４により歪曲波面（例．破線１１２ａ）がもたらされよう。波面のこうした収差付部分、即ち理想的な無収差波面曲線（例．実線１１２ｂ）に追従しない諸部分により、光線が散乱されて像がぼける／歪むこととなる。しかしながら、この収差効果は、注意深く設計されたフィルタ１１４を撮像システム１００内に挿入することで低減又は解消でき、それによってより理想的な波面、即ちそうしたフィルタ配置を欠く撮像光学系１０４にてもたらされるはずの収差がなく又は少ない波面を得ることができる。
フィルタプレートは、別々の動作条件下で瞳内に選択的に挿入され収差に対し別様に影響する複数個の個別フィルタを包含するよう、設計すればよい。即ち、別々のフィルタを、別々の動作条件下で現れる別群の収差性誤差を補償するように設計すればよい。図１Ｂには、本発明の一実施形態に従いグリッド型フィルタプレート１１４ａが描かれている。図示の通り、このフィルタプレート１１４ａは、グリッドパターンに従いレイアウトされた別々な複数個のフィルタ（例．１５２ａ及び１５２ｂ）を有している。波面進行方向に対し垂直なＸＹ平面内でこのフィルタプレートを動かすことで、個別フィルタをその瞳内に選択的に配置することができる。
図１Ｃには、本発明の代替的実現形態に従い円形型フィルタプレート１１４ｂが描かれている。この例ではフィルタプレート１１４ｂが別々な複数個のフィルタ（例．１７２ａ及び１７２ｂ）を有しており、個別フィルタをその瞳内へと選択的に回動させうるようそれらが円形パターンをなし配置されている。フィルタからなる同心円群も想定されており、回動及びＸＹ運動を通じそれらを選択的に位置決めすることができる。
どのような好適技術を利用し、システム収差補償器として用いられる空間フィルタを設計してもよい。図２は、本実施形態の一実施形態に従い空間フィルタ設計プロセス２００を描いたフローチャートである。図示の通り、動作２０２にて、最初の動作パラメタ集合をシステム収差判別用に選択すればよい。それら動作パラメタは、一般に、そのフィルタデザインが実施される特定の検査又は撮像システムにて現れるシステム収差性誤差に影響する。諸例によれば、それら動作パラメタには波長域、偏向設定、ズーム設定、数値開口（ＮＡ）等々が含まれうる。加えて、このフィルタ設計プロセスを、フィルタ具備システムが収差を呈するたび、例えば光学部材が交換又は改変されたときに、反復してもよい。
次いで、動作２０４にて、複数個の瞳位置及び選択された動作パラメタに係るシステム収差性誤差を求めればよい。任意の好適な収差判別技術を用いうるので、幾つかの技術例を後述する。次いで、動作２０６にて、更なるフィルタ設計検討用動作パラメタがあるか否かを判別すればよい。更なるフィルタ設計用動作パラメタがある場合、このプロセスを反復することで、次の動作パラメタ集合に関しシステム収差性誤差を求めればよい。一例としては、選択された動作パラメタ集合毎に別々の収差性誤差が得られる。例えば、波長域、偏向設定、ズーム設定、ＮＡ等々の別々な組合せ毎に別々の収差性誤差が求まる。
次いで、全パラメタ集合に関し収差性誤差が求まった後に、動作２０８にて空間フィルタプレートを設計すればよい。空間プレートを、別々の動作パラメタ集合に関し求まったシステム収差を補正する、複数個の可選択なフィルタを有するものとすればよい。次いで、個別フィルタを別々の動作パラメタ向けに選択しうるよう、動作２１０にてその空間プレートを作成してその検査又は撮像システム内に挿入すればよい。
ある具体的アプリケーションによれば、本願にて提示されているある種の空間フィルタにより多数の独特な特徴を提供することができ、それによりＤＵＶ検査システム向け波面補償に機能性及び実現性を付与することができる。好ましいことに、その空間フィルタは低コストで作成可能な設計を有していて、短期，長期双方の波面補正安定性を持っている。例えば、ＤＵＶ光損傷及び光汚染に抗し適度に長い寿命がもたらされるようにフィルタを設計すればよい。ある種の例によれば、（例．光学系交換により）システム収差が変化した場合に、そのフィルタを交換することもできる。別の特徴例によれば、その空間フィルタのアパーチャのサイズを、その瞳内にフィットしうるよう、そのシステムの撮像アパーチャのサイズとマッチさせることができる。そのフィルタを、アパーチャ内透過光学位相が空間的に改変されて既存システム光学収差が補償される一方、そのアパーチャ内に何ら顕著な透過不均一性が入り込まないよう、構成してもよい。一例としては透過損失が１０％未満とされる。ある種のフィルタ実施形態の更なる特徴には、低次ゼルニケ（Ｚ５～Ｚ１６），高次ゼルニケ（Ｚ１７～Ｚ３６）の双方を含め任意のシステム光学収差が補正されるよう構成される、というものがある。
ある種の実施形態では、波面補償器が、そのフィルタのうち数個のユニットを既存の撮像瞳位置に十分フィットさせうるほどコンパクトなものとなるよう設計される。一例としては、その波面補償器に、別々の動作パラメタ例えば別々の偏向設定に係る波面補正のため瞳内へと選択的に動かせる様々なフィルタを、組み込んでもよい。例えば、空間フィルタプレートを、直線水平用、直線垂直用及び円偏向用なる３個のフィルタがＤＵＶ検査システム内に組み込まれるよう、設計してもよい。
ある種の波面補償器実施形態は、誘電薄膜被覆を伴う１個又は複数個の固定型波面補正器であり、厚みレベルに空間変化が現れるようその被覆が精密に制御された形態を採りうる。フィルタプレートを、透過，反射両モードで稼働するよう構成してもよい。反射モードでは、選択されるフィルタを、それにより高い光学効率がサポートされるよう誘電体鏡に対しコンパチブルなものにするとよい。ＳｉＯ２を薄膜素材として選ぶことで、下は１９３ｎｍに至るＤＵＶ波長にてこのフィルタ構成が良好に稼働することとなろう。この種のフィルタプレートを、任意の所与検査システムにフィットさせうる可変アパーチャサイズで以て作成することもできる。例えば、別々のフィルタが別々のアパーチャ設定向けの別々なアパーチャサイズを有するようにすることができる。アパーチャを、各フィルタの頂部上に堆積された不透明金属膜（例えばクロム）をパターニングすることで画定してもよいし、ハードアパーチャを、その瞳面上にあるがそのフィルタから離れているところに所在させてもよい。ある特定のフィルタプレート内のフィルタが相異なるアパーチャサイズを有していてもよい。透過モード実施時には、光学部材の再設計やシステム光学レイアウトの改変無しで、そのフィルタを既存検査システムの撮像瞳に挿入することができる。
幾つかの例では、波面補償器が、その厚みが膜堆積（又はエッチング）中に空間的に制御された誘電薄膜に依拠するものとされうる。その薄膜の素材は、動作波長にて透明となるよう選べばよく、また不要な複屈折効果が小さくなるようアモルファスなものとしてもよい。１９３ｎｍなるＤＵＶ検査波長では、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２、ＣａＦ２等々が良好に稼働する。無論、他の諸素材を、他の撮像又は計測アプリケーション向け、例えば別の波長域向けに用いてもよい。事例によっては、２６６ｎｍ、３６５ｎｍ等々で良好に稼働する諸素材を選択してもよい。他波長域向け素材の例としてはＳｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５等々がある。
その膜の厚み分布は、大略、既存検査システムの光学収差が補償されるよう設計すればよい。幾つかのシステム収差計測技術を以下詳述する。ある例では、波面収差が撮像視野内の複数位置にて計測又は計算され、対応する瞳フィルタが、それら別々の視野位置にて別々の収差が補償されるよう設計される。ｘ，ｙを瞳座標とし波数単位で表した計測瞳波面φ（ｘ，ｙ）に関しては、透過フィルタ実現形態向け所望膜厚を、
Figure 0007244532000001
 により求めうる。
但しλは波長、ｎはその膜の屈折率、ｔ０は波面収差を無視しうるときのその膜の公称厚であり、瞳アパーチャ内でｔ（ｘ，ｙ）が常に正となるよう選択されうる。
反射モード実現形態に関しては、光がその膜を２回通過するため所望膜厚を
Figure 0007244532000002
 により求めうる。
具体的なシステム例、例えば波長が１９３ｎｍであり１．５６３なる屈折率のＳｉＯ２が用いられるものでは、１００ｍλなるピークピーク波面差を補償するための最大膜厚変化が、推定で約３４ｎｍとなる。この構成は光学被覆向けに開発された薄膜堆積技術、即ち通常はサブナノメートル域内の精度で膜厚変化を制御可能な技術の現有能力内に、良好に収まっている。
どのような好適製造技術を用い、システム収差補償用の固定型空間フィルタを形成してもよい。ある一般的製造実施形態では、ピンホール堆積マスクと薄膜イオンビーム堆積技術との併用により、可変膜厚堆積向けの精密な空間制御が達成される。図３に示すように、イオンビーム堆積装置３００はイオンビーム生成器又は銃３０２を有しており、それにより生成されるイオンビームを堆積ターゲット３０６の方へと差し向けることで、堆積素材をそのターゲット３０６から吐出させ、ピンホールマスク３０８を介し基板３１０上へとスパッタリングさせることができる。このシステム３００に、スパッタリングターゲット３０６への到達前にイオンを中性化して帯電効果を小さくする中性化器３０４を、組み込んでもよい。
透過実現形態向けでは、そのフィルタの基板３１０を任意の好適で堅固な透明素材、例えば融解石英の平坦スラブ等々で形成することができる。その堆積素材を、基板素材に似た屈折率を有する何らかの透明素材、例えばＳｉＯ２等々とすることで、反射を小さくしてもよい。反射実現形態向けでは、基板３１０を何らかの堅固な反射素材からなる形態、例えば誘電体鏡としてもよく、また堆積素材をやはりＳｉＯ２としてもよいし、光損失低減が達成される吸収特性を有する複数個の層（例．モリブデン（Ｍｏ）層及びシリコン（Ｓｉ）層の交番対）等々としてもよい。
イオンビーム堆積プロセスが通常は秀逸な堆積方向性及び膜品質を呈するものの、他の堆積技術、例えば他種のスパッタリングでも構わない。図示のイオンビーム堆積においては、そのピンホール内を通るターゲット見通し線に沿い、その基板３１０上の局所スポット内に専ら堆積膜が貯まることとなろう。その堆積スポットの幅、形状及び成長速度は、そのピンホールのサイズ及び基板３１０からそこまでの距離により、校正及び制御することができる。
基板３１０は、任意の好適な移動機構、例えばステッパモータにより駆動される真空コンパチブルなＸＹ並進ステージ（図示せず）上に、載せればよい。コンピュータ／プロセッサを通じ各モータステップでの滞留時間を制御することで、所望の膜厚分布を達成することができる。
その堆積膜３１１の３Ｄ斜視画３１４も示されている。この３Ｄ斜視画３１４における膜の厚みは、一見して、別々のＸＹ座標にて別々のｚ方向高さを呈している。例えば、別々のＸＹ位置にて滞留時間を別々なものとすることで、精密制御された別々の堆積量のＳｉＯ２がピンホールマスク３０８を介し基板上に堆積される。
瞳アパーチャのサイズ（検査システムのそれ）及びそれに対応するフィルタのサイズが数ｍｍオーダである場合、ピンホールサイズを、１００～２００μｍオーダとなるよう選択すればよい。ピンホールマスク３０８の厚みは、そのピンホールを通じ眺めたＳｉＯ２ターゲット錐角によるが、サブミリメートル域内となるよう選択すればよい。
良質な堆積膜にするには、ピーク堆積速度を約１～２オングストローム／秒に制限すればよい。１５×１５グリッドによりその瞳が覆われるものとすると、３４ｎｍなる最大膜厚或いは１００ｍλなる波面差に達するための総堆積時間は、推定で５～１０時間となる。
第２実現形態に従い、単一ピンホールマスクではなくピンホールアレイマスクを採用することで、その堆積プロセスを迅速化することができよう。図４に描かれているように、この場合、基板４１０例えば基板３１０に似た構成を有するそれを、静止状態に保てばよい。所与システム収差を補償すべく、カスタマイズされたピンホールアレイマスク（例．４０８）が作成される。このアレイ内の各ピンホールのサイズを個別に仕立てることで、個別ピンホール個所での所望膜厚に比例する局所的膜成長速度をもたらすことができ、またそれを校正することができる。即ち、基板４１０上の別々の個所が、別々のサイズのピンホールに係る別々の膜堆積速度に供されることとなる。隣り合うピンホールに係る膜堆積スポットを重複させることで、良好なフィルタ基板４１０横断的膜被覆及び滑らかな厚み遷移を確保してもよい。堆積持続期間の注意深いタイミング取りにより最終的な所要膜厚がもたらされるところ、それを単一ピンホール法とは対照的に数分という短さにすることができる。堆積膜４１１の３Ｄ斜視画４１４も示されている。
（単一ピンホール例及びピンホールアレイ例に係る）各ピンホールは、任意の好適形状、例えば円形、卵形、正方形、長方形、十字形等々とされうる。加えて、アレイ型マスクが別々の形状のピンホール群を有していてもよい。
ある代替的な製造技術では、ピンホールやピンホールアレイマスクではなく小さなシャドウマスク（或いはマルチシャドウ）を用いることで、厚み変化を制御しつつ膜が堆積される。この場合、１個又は複数個の小円盤状シャドウマスクがＳｉＯ２ターゲット・基板間に挿入される。その又はそれらのシャドウマスクにより、各マスクの直後で局所的に膜成長速度が低減される。基板は、滞留時間を制御しつつ堆積中に並進される。
この単一及び複数ピンホール（又はシャドウ）マスクはそれぞれ全体として導電性とすることができ、それを適正に接地することであらゆる電荷ビルドアップを回避することができる。こうしたピンホール（群）／シャドウ（群）マスク特性は、薄い金属プレートに対するレーザカッティング、例えばドリリングを伴う高精度マシニングを用いることで、或いはリソグラフィック印刷及びエッチングプロセスを用いることで、達成することできる。
その膜堆積に先立ち、検査システムの瞳アパーチャのサイズとマッチする中空のアパーチャを、アライメント目的で基板上に画定及び形成してもよい。或いは、フィルタプレートが挿入されるシステムのハードアパーチャの代わりに、それらフィルタのアパーチャを用いてもよい。収差フィルタ及びアパーチャのこうした組合せは、不透明金属薄膜例えばクロムを堆積させた後、リソグラフィックパターニング及びウェットエッチングによりアパーチャ領域を形成し、そのなかにそのフィルタの可変高膜を堆積させることで、達成できよう。ある代替的実施形態ではそのアパーチャがそれらフィルタに係る膜堆積の後に形成されうる。
透過実現形態に関しては、堆積後に膜の頂部上に均一な抗反射被覆（例えばＭｇＦ２等々）を堆積させることで、表面反射による透過損失を小さくすることができよう。この被覆はその基板の裏側にも付すことができる。
図５には、本発明の第３実現形態に従いイオンビームフィギュアリングを利用する空間フィルタ作成技術が描かれている。この例では、イオン銃５０２を用い生成された高エネルギ集束イオンビームが基板５１１、例えば基板３１０又は４１０と似た構成を有するそれへと差し向けられている。その基板５１１を、その高エネルギイオンビームを受光しうるよう位置決めし、そのイオンビームに対し動かすことで、収差補償向けの格別なプロファイルをその基板５１１に食刻すればよい。３Ｄ斜視画５１４に示されているように、基板５１１への食刻（エッチング）で、別々の収差性誤差が補正されるよう高さに変化をつけることができる。この例であれば、基板５１１をステージに載せて動かしてもよいし、及び／又は、ビームを基板５１１に対し変位させてもよい。そのフィルタに係る所望トポグラフィを、走査中のビーム滞留時間をビーム位置毎に制御することで、達成することができる。抗反射被覆を、エッチング後にその基板５１１の両面に付してもよい。アパーチャをエッチングの後又は前に形成し、フィルタプレートが挿入されるシステムのハードアパーチャの代わりにしてもよい。
翻って、フィルタ設計プロセスにおけるパラメタ集合毎のシステム収差の判別は、一般には空間フィルタ補償器設計先の検査又は撮像システムの種類により左右されるものの、どのような好適技術を用い行ってもよい。ＵＶ～可視波長域の検査システムでは、シャックハルトマンセンサを用い収差を計測してもよい。ＥＵＶ化学線システムでは、非特許文献１にて詳述されている位相シフト点回折インタフェロメータの使用により収差が判別されうるので、同論文を参照により本願に繰り入れることにする。加えて、ＥＵＶ型システムにおける幾つかの収差判別例が、２０１６年５月１０日付で発行されたＺｈａｎｇ ｅｔ ａｌ．による特許文献１にて詳述されているので、同特許の全容を参照により本願に繰り入れることにする。
シャックハルトマンセンサはコンパクトであり、受動的な位相及び照射量分布計測結果例えば波面誤差を含み波長非依存的なそれを提供することができ、しかも振動に対し比較的鈍感である。図６は、本発明のある具体的実現形態に従いシステム収差を計測するシャックハルトマンセンサの使用の表現図である。シャックハルトマンセンサは、大略、波面６０２を受け止めその波面６０２の複数個の集束位置（例．６０６ａ及び６０６ｂ）を空間検出器アレイ６０８上へと差し向けるレンズレットアレイ６０４を、有するものとすればよい。なお、このレンズレットには個別レンズを何個でも含めうるが、単純化のため６個のみを示してある。代替的なハルトマンセンサ実現形態に従い、そのレンズレットをアパーチャのアレイで置き換えてもよい。図示例によるレンズレットアレイを、互いに固定された複数個のレンズ、バイナリ光学系、或いはその他のマイクロ光学系技術により形成してもよい。検出器アレイ６０６をＣＣＤ型検出器アレイとしてもよい。
一般に、レンズレット６０４により複数個の集束スポットが検出器アレイ６０８上に形成される。それら合焦スポット位置はレンズレット横断方向の平均波面傾斜に関連しているので、他のシステムパラメタが既知であるなら、それら合焦スポット位置の計測により波面傾斜が一意に求まる。一般に、計測された画素強度による標本化照射量分布に係るスポット位置が、最初の時点でまず求められる。それらスポット位置の計算にて閾値判別や画像デコンボリューションを用いてもよい。次いで、計測重心をそれと同じシャックハルトマンセンサで以て計測された参照波面と比較することで、それら合焦スポットの位置即ち「重心」を用い波面傾斜分布を求めることができる。ある一組の計測重心（ｘｃ，ｙｃ）及び参照重心（ｘｒ，ｙｒ）に関しては、波面傾斜分布が
Figure 0007244532000003
 となる。但しＬＨはレンズレットアレイ・検出器間距離であり、そのレンズレットの焦点距離ｆに設定されうる。
次いで、その波面を、何らかの好適技術、例えばゾーナル（直接数値積分）又はモーダル（多項式当て嵌め）なそれにより、波面傾斜計測を踏まえ再構築すればよい。ゾーナル技術では波面勾配を有限差分により書き表すことができ、そのデータがゾーン毎（或いはレンズレット毎）に数値積分される。その波面が有限差分により近似され、反復的な方法、例えば最小自乗当て嵌めにより解かれる。モーダル技術では、解析導関数を有する関数により波面を記述すればよく、それに計測傾斜データを当て嵌めることでその当て嵌め係数から波面を直接判別することができる。一例としては、点（ｘ，ｙ）における波面を、多項式Ｐｍ（ｘ，ｙ）例えばゼルニケ多項式による展開式
Figure 0007244532000004
 として書き表せばよく、次いでその局所波面傾斜を
Figure 0007244532000005
 と書き表すことができる。次いで、その自乗平方を
Figure 0007244532000006
 と書き表せばよく、
Figure 0007244532000007
 と設定すること及びもたらされる等式系を解くことで、それを最小化することができる。幾つかの波面誤差判別最適化技術が非特許文献２にて詳述されているので、同論文を参照により本願に繰り入れることにする。
本願記載の通り、別々のフィルタを、別々の動作条件下で収差を補償するよう設計することができる。例えば、別々の偏向設定（例．円、ｘ及びｙ偏向）に係る波面は、非点収差Ｚ５及びＺ６ゼルニケ項において大きく異なっている。とりわけ、ＥＵＶマスク検査システムにて広範に用いられている直線偏向では、軸対称システム向け対物レンズ被覆設計の生来的制限により、非点収差が大きくなりがちである。これに対し、本願記載の個別フィルタ設計は、それら別々の偏向設定に係る波面収差を補正しうるよう設計することができる。
どのようなフィルタ設計手法を用いてもよいが、それはそのフィルタが挿入される具体的な検査／撮像システムにより左右される。一例としては、シャックハルトマンセンサをＤＵＶ検査システム内、像瞳のところに挿入してシステム収差を求め、その像瞳に挿入されるフィルタを設計すればよい。これに代え、収差をその像瞳に対し共役な様々な位置にて計測してもよい。そのフィルタ設計を、収差が計測されたところと同じ位置に挿入しても、別の位置に挿入してもよい。
フィルタプレートが、ある特定の検査／撮像システムの動作条件集合１個又は複数個に関し求まった収差に基づき設計及び作成されたあかつきには、そのフィルタプレートを、動作条件集合毎に求まった収差が補正されるようそのシステムの光路内に挿入すればよい。そのフィルタプレートの配置は、何らかの好適な要因を踏まえ選択すればよい。まず、このフィルタプレートは、求まったシステム収差の補正が可能な位置にて波面を受け止めるよう位置決めされる。フィルタ位置に関する別の要因は、そのプレート上におけるパワー密度を低下させること、或いはそのパワー密度をその具体的フィルタ素材に係る所定の損傷閾値未満にすることであろう。大抵の場合、その位置は、集束された細いビームが排されるよう、ひいてはパワー密度とフィルタにもたらされる損傷とが軽減されるよう、選択されることとなろう。ある実施形態では、フィルタプレートが、撮像瞳に各フィルタが選択的に位置決めされるよう可動位置決めされる。
本願記載の如く設計された空間フィルタ補償器を、どのような好適種類の欠陥検査システム、例えばレティクルやウェハを検査するシステムにて用いてもよい。一般に、空間フィルタは、システム収差により撮像問題が引き起こされるシステムでありその収差を減らし又はなくすことが有益なシステム全てに付加されうる。
本発明のある種の実施形態では、空間フィルタ収差補償器を利用することで現行ＤＵＶ検査ツールのＥＵＶフォトマスク欠陥感度を顕著に改善する装置及び技術が提供される。ある例によれば、そのツールの撮像瞳内に空間フィルタリングデバイスを挿入することで、その補償器をＤＵＶ検査ツール上、例えば米国カリフォルニア州ミルピタス所在のＫＬＡ－Ｔｅｎｃｏｒから入手可能なＴｅｒｏｎ（商標）６ｘｘ検査ツール上で実施することができる。その撮像は、ＥＵＶマスクがＤＵＶ光に対し透明にならない傾向であるため、概ね、標本に発し透過光学系を介しセンサの方へと差し向けられた反射光
に、基づくものとなる。とはいえ、代替的諸実施形態では、その標本からの透過光及び／又は反射光向けの補償器が、非ＥＵＶマスクを検査する際に想定される。
図７は、本発明の一実施形態に従い空間フィルタ補償器付で構成された検査システム７００の表現図である。本システム７００は、大略、特定の標本７１０例えばＥＵＶマスクの検査に適した光源７０２を有している。光源の一例は準連続波レーザである。ある種の実施形態によれば、光源により、一般に、高いパルス繰返し速度、低雑音性、高いパワー、安定性、信頼性及び拡張可能性が提供されうる。なお、ＥＵＶフォトリソグラフィスキャナは１３．５ｎｍなる波長にて動作するけれども、ＥＵＶレティクル向け検査ツールがそれと同じ波長にて動作する必要はない。ＫＬＡ－Ｔｅｎｃｏｒ発のＴｅｒｏｎ（商標）システム、例えば１９３ｎｍにて動作するそれを用い、ＥＵＶレティクルを検査することができる。本システム７００に、どのような種類及び個数の光源を組み込んでもよい。光源の例にはレーザ駆動光源、ハイパワー広帯域プラズマ光源、透過照明光源（例．ハロゲン又はＸｅランプ）、フィルタ付きランプ、ＬＥＤ光源等々がある。複数個のＬＥＤ又はスペックルバスタレーザダイオードも光源の候補である。
本検査ツールは、一般に、動作パラメタ集合即ち「レシピ」で以てセットアップすることができる。レシピ設定には以下の設定、即ち瞳フィルタ選択、ズーム設定、１個又は複数個の欠陥検出閾値、焦点設定、照明又は検出アパーチャ設定、入射ビームの角度及び波長設定、検出器設定、反射又は透過光量に関する設定、空中モデリングパラメタ等々のうち１個又は複数個を含めうる。本発明のある種の実施形態では、選択された偏向例えば直線水平偏向、直線垂直偏向、円偏向等々を有する反射モードの検査システムが利用される。
本検査システムは、被検査面７１２上に照明光ビームを差し向け集束させる任意個数及び種類の光学素子を有している。例えば、光源からの照明が、そのビームを標本の方へと中継する（例．整形する、合焦させ又は焦点オフセットを調整する、波長をフィルタリング／選択する、偏向状態をフィルタリング／選択する、リサイズする、拡大する、歪を低減させる等々）働きのある多数のレンズ内を通るようにしてもよい。本システム７００には、一般に、精密ビーム位置決め用のビームステアリング装置及びビーム調光装置を組み込めるので、それを用い光レベル制御、スペックルノイズ低減及びビーム均一性向上を実現することができる。ビームステアリング及び／又はビーム調光装置を、例えばレーザとは別体の有形装置としてもよい。簡潔性を考慮し、図７では、照明光学系に関してはコンデンサレンズ７０４、ビームスプリッタ７０６（例えばダイクロイックミラー）及び対物レンズ７０８しか描いていない。とはいえ、本件技術分野に習熟した者（いわゆる当業者）には理解されるように、検査システムには独特な検査機能を果たす他の光学又は電子素子を組み込むことができる。対物レンズは様々なサイズの画素向け、例えば各画素が約１００ｎｍ未満のもの、より具体的には約７５ｎｍ未満のもの、更には６０ｎｍ未満のもの向けに、調整することができる。
照明ビームを、被検査面に対しほぼ直交する角度にて、標本表面７１２の方に差し向けてもよい。他の諸実施形態によれば、照明光ビームを斜め角にて差し向けることができ、それにより照明ビームと反射ビームの分離が可能となる。
本システムに、特定の素材及びスタック種別に関し感度を向上させるよう構成設定可能な可調又は可選択分光フィルタを組み込んでもよい。分光フィルタを用いることで、照明ビームのスペクトルを更に動的に定めることができる。１個又は複数個の分光サブバンドフィルタを照明ビームの照明瞳内に配置して、様々なサブバンド波長域を実現してもよい。他方、本システムに任意個数及び種類のレンズを組み込んで照明瞳を形成し、そこに分光サブバンドフィルタを配置してもよい。一般に、各検査波長域は、そのサブバンド、照明及び集光瞳アパーチャの形状、照明及び集光路の偏向、倍率、画素サイズ或いはそれらの何らかの組合せの最適化を踏まえて選択すればよい。
偏向設定を各波長域（又はサブバンド）に適用してもよい。一例としては、指定サブバンドが長波長寄りなら直線水平偏向を選択すればよい。偏向設定（偏向光学系モジュールによるそれ）は、何らかの好適検査パラメタ、例えば欠陥種別、標本の幾何及び組成、波長域又はサブバンド選択等々に基づき適用すればよい。
標本７１０及びその上に形成されたパターン７１２を本検査システム７００のステージ（付番せず）上に載置してもよく、また本検査システム７００に位置決め機構７２２を組み込みそれによりそのステージ（及び標本）を入射ビームに対し動かしてもよい。１個又は複数個の位置決め機構を、本検査システムの他部材、例えばフィルタプレート又はフィルタ、アパーチャモジュール、照明又は集光鏡、波長フィルタ、偏光子等々を動かすように構成してもよい。諸例によれば、１個又は複数個のモータ機構それぞれが、スクリュドライブ及びステッパモータ、位置フィードバック付きリニアドライブ、或いはバンドアクチュエータ及びステッパモータで形成されうる。
その又はそれらの入射ビームが標本７１０上に射突した後は、その光がその標本７１０により反射及び回折／散乱され、「出射光」又は「出射ビーム」なる形態となろう。本検査システムは、その出射光を整形し１個又は複数個の検出器の方へと差し向け集束させる、何らかの好適なレンズ配列をも有している。図示の通り、出射ビームを検出器により受光することや、撮像レンズ７１３により受光してその出射ビームを検出器又は撮像センサ７１４の方へと差し向けることができる。ある種の実施形態では、そのセンサ７１４が時間遅延積分（ＴＤＩ）型検出器とされる。典型的なＴＤＩ型検出器では、被検査面の同じエリアが複数露出に亘り蓄積されるので、入射光を収集するのに利用可能な積分時間が実効的に延長される。一般に、センサや検出器には、トランスデューサ、集光器、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）又はその他の種類の輻射センサを含めうる。
本システム７００は空間瞳フィルタ７０７をも有しており、標本７１０により反射／散乱され又は回折された光をフィルタリングするよう、ひいては本願記載の如くシステム収差を補償するよう、それが配列されている。一例としては、空間フィルタ７０７内の各フィルタを、ある特定の動作条件集合下で集光瞳内の別々の位置にて収差を調整しうるよう様々な高さを有する固定型空間フィルタ、なる形態とすればよい。別例に従い、（例．別々の動作パラメタ向けに）別々の補償器特性を有する複数個の空間フィルタを、可動フィルタプレート構造（例．図１Ｂ又は図１Ｃのフィルタプレート）内に設けてもよい。図示の通り、フィルタプレート７０７は可動であるので、集光路に沿い別々のＸＹ位置（７１５）に位置決めすることで、選択された空間フィルタを集光瞳内に動かせばよい。別例に従い、それらフィルタを円形パターンに従い配列し、特定の空間フィルタを集光路上へと回動させてもよい。
本システムの照明及び集光光学素子を、反射性としても透過性としてもよい。出射ビームが、標本にて反射又は散乱されたものであってもその標本内を透過したものであってもよい。本システムの照明路及び集光路それぞれの上に付随的な偏向光向け部材があっても、本システムが付随的な分光サブバンドフィルタを有していても、照明路及び集光路上にレティクルその他の標本の検査用の付随的なアパーチャ形状があってもよい。本願の如くフィルタプレートが設計される他種検査システムの例が、「２個のフォトマスクを比較することによるフォトマスクの検査」(INSPECTION OF PHOTOMASKS BY COMPARING TWO PHOTOMASKS)と題し２０１７年２月２１日付で提出された米国特許出願第１５／４３８５８８号、並びに上掲のＺｈａｎｇ特許（特許文献１）にて詳述されているので、参照によりそれらを本願に繰り入れるものとする。
各センサ７１４を画像処理システム７１６と結合させてもよいし、より一般には信号処理デバイス、例えばセンサ７１４からのアナログ信号を処理用のディジタル信号又は画像に変換するよう構成されたアナログディジタル変換器を有するそれと、結合させてもよい。その処理システム７１６を、コンピュータ可読命令を実行することで感知済光ビームの強度及び／又はその他の特性を分析し、それにより様々な欠陥特性、例えば欠陥種別、サイズ、深さ又は形状を判別するよう、構成してもよい。一例実施形態では、処理システム７１６にて、メモリ内に格納されているアルゴリズム又はルックアップテーブルを用い、欠陥特性が判別される。
このプロセッサシステム７１６を（例．プログラミング命令で以て）構成設定することで、レシピを構成設定するため並びに得られた試験画像その他の検査特性を表示するためのユーザインタフェース（例．コンピュータ画面）を提供してもよい。一例としては、そのコントローラにより、照明源の選択的起動、照明又は出射アパーチャ設定、空間フィルタ選択、波長帯、焦点オフセット設定、偏向設定等々が制御されうる。
そのコントローラは、ソフトウェア及びハードウェアの任意な好適組合せとされうる。例えば、そのコントローラが、相応なバスその他の通信機構を介し入／出力ポート及び１個又は複数個のメモリに結合されたプロセッサを、有していてもよい。それらプロセッサ及びメモリに対し、本発明の方法諸実施形態を構成する命令群を実行するようプログラミングすればよい。そのコントローラが、ユーザ入力をもたらす１個又は複数個の入力デバイス（例．キーボード、マウス、ジョイスティック）、例えば焦点深度、偏向設定、波長選択を変化させるためのもの、或いはより一般に検査レシピをセットアップするためのそれを、有していてもよい。処理システム７１６を、本システム７００の様々な部材に結合させて、例えば標本位置（例．集束及び走査）、空間フィルタ選択、ズーム設定その他、検査システム構成諸要素の検査パラメタ及び構成を制御してもよい。
そうした情報及びプログラム命令は格別に構成されたコンピュータシステム上で実施・実行すればよいので、そうしたシステムでは、本願記載の様々な動作を実行するためのプログラム命令／コンピュータコードを、コンピュータ可読媒体上に格納することができる。機械可読媒体の例には、これに限られるものではないが、磁気媒体例えばハードディスク、フロッピーディスク及び磁気テープ、光媒体例えばＣＤ－ＲＯＭディスク、磁気光媒体例えば光ディスク、並びにプログラム命令を格納及び実行しうるよう格別に構成されたハードウェアデバイス例えばリードオンリメモリデバイス（ＲＯＭ）及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）がある。プログラム命令の例には、機械語例えばコンパイラにより生成されるそれと、インタプリタを用いコンピュータにより実行されうる高級言語コードを含むファイルの、両者がある。
注記すべきことに、上掲の記述及び図面は本システムの具体的構成部材に対する限定事項として解されるべきものではなく、本システムは多くの他形態にて実施されうる。例えば、考察するところ、本検査又は計測ツールには、欠陥を検出し及び／又はレティクル若しくはウェハのフィーチャの重要諸側面を解像すべく工夫された任意個数の既知撮像又は計量ツールに由来する、任意の好適特徴を持たせうる。ある例によれば、検査又は計測ツールを、明視野撮像顕微法、暗視野撮像顕微法、フルスカイ撮像顕微法、位相コントラスト顕微法、偏向コントラスト顕微法及びコヒーレントプローブ顕微法向けに適合させうる。同じく考察によれば、単一画像法及び複数画像法が、ターゲットの像を捉えるのに用いられうる。その種の方法の例としては、シングルグラブ法、ダブルグラブ法、シングルグラブコヒーレントプローブ顕微法（ＣＰＭ）及びダブルグラブＣＰＭ法がある。非撮像型光学法例えばスキャタロメトリ（散乱法）も、検査又は計量装置の形成部分として想定されうる。
他の計測アプリケーションにて、入射光又は検出光を何らかの好適な空間アパーチャに通すことで、何らかの好適な入射角にて何らかの入射又は検出光プロファイルを生成してもよい。諸例によれば、プログラマブルな照明又は検出アパーチャを利用し格別なビームプロファイル、例えば二重極、四重極、クエーサ、環状等々が生成されうる。ある具体例によれば、画素化照明技術が実施されうる。上述した位相コントラスト技術のうち何れかに付加し、プログラマブルな照明及び特別なアパーチャを、レティクル上のある種のパターンに係る特徴コントラストを増強する目的で働かせることができる。
本検査装置は、半導体デバイス又はウェハ、並びに光学レティクル例えばＥＵＶレティクル又はマスクを検査するのに好適たりうる。本発明の検査装置及び技術を用い検査又は撮像しうる他種の標本には、例えばソーラパネル構造、光ディスク、フラットパネルディスプレイ等々、あらゆる表面が包含される。
一般に、検査ツールは、入射光ビームを生成する少なくとも１個の光源と、その入射ビームを標本上へと差し向ける照明光学系と、その入射ビームに応じその標本から放射された出射ビームを差し向ける集光光学系と、システム収差を補正する１個又は複数個の可選択空間フィルタと、その出射ビームを検出してその出射ビームに係る画像又は信号を生成するセンサと、自検査ツールの構成諸部材を制御し本願詳述の如く検査技術を行えるようにするコントローラとを、有するものとなろう。
検査ツールが可選択空間フィルタプレート付で構成されるので、何らかの好適な検査技術を用いレティクルを検査し欠陥を所在特定することができる。図８は、本発明の一実施形態に従い検査プロセス８００を描いたフローチャートである。まず、動作８０１にて、検査システムの動作条件に関しレシピをセットアップすればよい。このレシピセットアッププロセスに、それら選択された動作条件に基づく空間フィルタの選択を含めることもできる。一例としては、選択された波長域及び偏向設定に係る空間フィルタが選択されることとなる。次いで、動作８０２にて、それら選択された動作条件下で標本の方へと照明ビームを差し向ければよい。例えば、照明ビームによりレティクルの一部分が横断走査される。
次いで、その照明ビームに応じその標本から反射又は散乱されてきた出射光を、動作８０４にて、出射瞳にてシステム収差を補正する空間フィルタを介し、検出すればよい。一般に、この空間フィルタは、本願記載の空間フィルタ設計技術のうち何れかに従い設計又は構成設定される。また、動作８０６にて、検出された出射光に基づき画像を生成してもよい。
次いで、動作８０８にて、これが最終走査か否かを判別すればよい。一例としては、他の動作条件及び対応する空間フィルタを用いその標本が走査されることがある。それら走査が完了していない場合に、動作８０１、８０２、８０４及び８０６を反復することで、１個又は複数個の選択された空間フィルタを介し、出射光（及び像）を収集しつつ１本又は複数本の照明ビームにより走査すればよい。
全動作条件集合に関し走査が完了したら、動作８１０にて、それら得られた画像（又は信号）に基づき１個又は複数個の欠陥を所在特定及び／又はレビューすればよい。ある実施形態では、何らかの好適な検査分析プロセスを実行することでまず欠陥が見出されよう。一例としては、各試験画像・参照画像間でセル対セル、ダイ対ダイ又はダイ対データベース比較を行うことができる。例えば、ダイ内の個別位置における撮像エリアが、それと同じ位置における別の参照画像エリアであり別のダイ、セルから得られ又はデザインデータベースから模擬導出されたものと異なっている場合に、欠陥が検出されよう。
やはり図８に示されているように、次いで、動作８１２にて、その標本が検査に合格したか否かを判別すればよい。その欠陥が修理可能か否かも判別するとよい。その標本が合格していなければ、動作８１４にてそのプロセス又は標本を入れ替えればよい。或いはその標本を廃棄してもよく、それに加えプロセスを入れ替えてもよい。
上述の空間フィルタ設計技術による瞳面でのシステム収差補償は、視野依存収差効果が少ないシステムにて良好に稼働する。
図９は、本発明の代替的実現形態に従い、幾ばくかの視野依存収差の存在下での補償プロセス９００を描いたフローチャートである。まず、動作９０２にて、１個又は複数個の検出器の複数個の視野個所に亘り収差を計測すればよい。一例としては、２個のＴＤＩ型センサ２Ｄアレイに係る複数個の視野個所での収差を計測することができる。動作９０４にて、全視野個所に係る平均収差を求めることができる。次いで、その収差平均の逆付号を以て補償器設計に係る目標波面と定めることで、そのシステムから視野非依存収差成分が除かれるようにすればよい。
図１０に、本発明のある具体的実現形態に従い、円偏向下にある特定の検査システムにおける波面補償器の推定性能を示す。図示の通り、そのシステム光学収差が、その検査システムに備わる２個の時間領域積分（ＴＤＩ）型センサ平面内における撮像視野ｙ方向位置、即ちＰ０及びＰ１と記されているそれの関数として計測されている。方向ｘはステージ走査方向である。波面補正は瞳面にて実施されるので、その効果は、いわば、全検出器視野個所に共通である。これを踏まえ、波面補償器の膜厚が、その平均波面が全視野位置に亘り全面補正されるよう設計される。こうした制限はあるが、ある種の検査システム上での波面の視野非依存部分が顕著であるところ、それを実効的に補正することができる。結果として、この例によれば、そのツールの波面を、全視野位置にて約３倍多く減らすことができる。この波面低減は、そうしたツールを用いたＥＵＶマスク検査向けに大変に有益であり、それによりその感度及びツール対ツールマッチングを改善することができる。同様の結果が直線偏向動作条件に関しても同等に見出されている。
付加的な視野依存補償の如何によらず、システム波面補償器は透過，反射モード双方で、また下は１９３ｎｍに至るＤＵＶ波長で高い光学効率にて、用いることができる。空間フィルタは、任意の所与検査システムにフィットしうる柔軟なアパーチャサイズで以て作成することができる。透過モードでの実施時には、その空間フィルタプレートを、例えば光学部材の再設計やそのシステム光学レイアウトの改変なしで、既存の検査システムの撮像瞳に挿入することができる。その空間フィルタプレートは、秀逸な長期安定性をも有していて実質的にメンテナンスフリーであり、且つ比較的低コストで作成することができる。
本願記載の透過型波面補償器は、既存のハードアパーチャの代わりに、撮像瞳面に実装することができよう。その波面補償器上のパターン化クロム膜が、ハードアパーチャの役割を負うことができよう。その瞳における視野錐角が小さいので、その波面補償器の基板により持ち込まれる光路長差及び歪は、その基板厚が十分に小さい場合（≦１ｍｍ）には無視することができよう。
明瞭理解を目的として幾ばくか詳細に上掲の発明を記述してきたが、添付する特許請求の範囲の技術的範囲内である種の改変及び修正を実施しうることは明らかであろう。注記すべきことに、本発明のプロセス、システム及び装置には多くの代替的な実施手法がある。例えば、欠陥検出特性データは透過ビームから得ても、反射ビームから得ても、或いは複合出射ビームから得てもよい。加えて、検査システムの補償器を、欠陥検出又は計量アプリケーション用の他波長域、例えば可視、紫外又は近赤外波長域向けに設計することができる。従って、提示されている諸実施形態は例証的であり限定的ではないものと考えられるべきであり、本発明は本願所与の細部に限定されるものではない。

Claims (23)

  1. 半導体標本における欠陥を検出する検査システムであって、
    照明ビームを生成する光源と、
    その照明ビームを標本の方へと差し向ける照明レンズシステムと、
    その照明ビームに応じたその標本からの出射光を検出器の方へと差し向ける集光レンズシステムであり、複数個の個別可選択フィルタを有する補償器プレートを有しており、それら個別可選択フィルタが、別々の動作条件下にて本システムのシステム収差を補正する別々の構成を有しており、各フィルタが固定的な設計を有する集光レンズシステムと、
    前記標本からの出射光を受光する前記検出器と、
    コントローラと、
    を備え、そのコントローラが前記光源、照明レンズシステム、集光レンズシステム及び検出器と協働して以下の動作、即ち
    前記照明ビームを生成し前記標本の方へと差し向ける動作、
    選択された動作条件集合下で前記システム収差が補正されるよう、前記別々の動作条件の集合１個と、前記フィルタのうち選りすぐりの１個とを選択する動作、
    前記照明ビームに応じた前記標本からの出射光に基づき画像を生成する動作、並びに
    その画像に基づき前記標本の検査合否を判別し又はその標本を特性解明する動作、
    を実行するシステム。
  2. 請求項１に記載のシステムであって、前記複数個のフィルタがグリッドパターンをなし前記補償器プレート上に配列されており、それらフィルタのうち個別のものを、その補償器プレートを前記照明ビームに対し垂直なＸ方向及びＹ方向に沿い動かすことで選択可能なシステム。
  3. 請求項１に記載のシステムであって、前記複数個のフィルタが円形パターンをなし前記補償器プレート上に配列されており、それらフィルタのうち個別のものを、その補償器プレートを前記照明ビーム下で回動させることで選択可能なシステム。
  4. 請求項１に記載のシステムであって、前記別々の動作条件に別々の偏向が含まれるシステム。
  5. 請求項４に記載のシステムであって、前記別々の偏向に円偏向及び直線偏向が含まれるシステム。
  6. 請求項４に記載のシステムであって、前記別々の動作条件に別々のズーム設定、別々の数値開口及び別々の波長域が含まれ、それに深紫外域が含まれるシステム。
  7. 請求項１に記載のシステムであって、各フィルタが、厚み変化を伴う誘電薄膜で以て被覆された透明基板を有し、その厚み変化により前記別々の動作条件下にてシステム収差を補正するシステム。
  8. 請求項１に記載のシステムであって、各フィルタが高さ変化を伴う透明基板を有し、その高さ変化により前記別々の動作条件下にてシステム収差を補正するシステム。
  9. 請求項１に記載のシステムであって、各フィルタが、厚み変化を伴う誘電薄膜で以て被覆された反射基板を有し、その厚み変化により前記別々の動作条件下にてシステム収差を補正するシステム。
  10. 請求項１に記載のシステムであって、各フィルタが、高さ変化を伴う基板の頂部上に共形被覆された反射性多層薄膜を有し、その高さ変化により前記別々の動作条件下にてシステム収差を補正するシステム。
  11. 請求項１に記載のシステムであって、前記補償器プレートに備わる複数個のフィルタから選択されたフィルタが本システムの像瞳のところに挿入されるよう、その補償器プレートが位置決めされるシステム。
  12. 半導体標本における欠陥を検出する検査システム内の補償器を設計及び使用する方法であって、
    別々な複数個の動作条件集合に関し前記検査システムのシステム収差を求め、
    前記別々の動作条件集合に係る複数個のフィルタを有する、前記求まったシステム収差を補正するためのフィルタプレートであり、各フィルタが固定的な設計を有するものを、作成し、
    各フィルタを個別選択して前記検査システムの像瞳のところに位置決めすることができるよう前記フィルタプレートを前記検査システム内に挿入し、
    前記検査システム側で、前記別々の動作条件集合のうち一組を選択し、その選択された動作条件集合に関し求まったシステム収差を補正しうるよう構成されているものを前記フィルタから選択し、且つ
    その選択されたフィルタを介し且つ選択された動作条件集合下で前記標本を撮像することで、その標本の画像であり前記システム収差の除去を経たものを形成する方法。
  13. 請求項１２に記載の方法であって、イオンビーム堆積を用い１個又は複数個のピンホール又はシャドウマスクで以て前記複数個のフィルタを作成することで、システム収差を補正しうる高さ変化を有する薄膜を形成する方法。
  14. 請求項１２に記載の方法であって、イオンビームフィギュアリングプロセスを用い前記複数個のフィルタを作成することで、システム収差を補正しうる高さ変化を呈するよう基板をエッチングする方法。
  15. 請求項１２に記載の方法であって、前記別々の動作条件集合に別々の偏向が含まれる方法。
  16. 請求項１５に記載の方法であって、前記別々の偏向に円偏向及び直線偏向が含まれる方法。
  17. 請求項１５に記載の方法であって、前記別々の動作条件集合に別々のズーム設定、別々の数値開口及び別々の波長域が含まれ、それに深紫外域が含まれる方法。
  18. 請求項１２に記載の方法であって、各フィルタが、厚み変化を伴う誘電薄膜で以て被覆された透明基板を有し、その厚み変化により前記別々の動作条件集合下にて前記求まったシステム収差を補正する方法。
  19. 請求項１２に記載の方法であって、各フィルタが高さ変化を伴う透明基板を有し、その高さ変化により前記別々の動作条件集合下にて前記求まったシステム収差を補正する方法。
  20. 請求項１２に記載の方法であって、各フィルタが、厚み変化を伴う誘電薄膜で以て被覆された反射基板を有し、その厚み変化により前記別々の動作条件集合下にて前記システム収差を補正する方法。
  21. 請求項１２に記載の方法であって、各フィルタが、高さ変化を伴う基板の頂部上に共形被覆された反射性多層薄膜を有し、その高さ変化により前記別々の動作条件集合下にて前記システム収差を補正する方法。
  22. 請求項１２に記載の方法であって、前記フィルタプレートに備わる複数個のフィルタから選択されたフィルタが前記システムの像瞳のところに挿入されるよう、そのフィルタプレートが位置決めされる方法。
  23. 半導体標本における欠陥を検出する検査システムであって、
    照明ビームを生成する光源と、
    その照明ビームを標本の方へと差し向ける照明レンズシステムと、
    その照明ビームに応じたその標本からの出射光を検出器の方へと差し向ける集光レンズシステムであり、ある特定の動作条件集合下で本システムのシステム収差を補正する補償器を有しており、各フィルタが固定的な設計を有する集光レンズシステムと、
    前記標本からの出射光を受光する前記検出器と、
    コントローラと、
    を備え、そのコントローラが前記光源、照明レンズシステム、集光レンズシステム及び検出器と協働して以下の動作、即ち
    前記照明ビームを生成し前記標本の方へと差し向ける動作、
    前記特定の動作条件集合を選択する動作、
    前記照明ビームに応じた前記標本からの出射光に基づき画像を生成する動作、並びに
    その画像に基づき前記標本の検査合否を判別し又はその標本を特性解明する動作、
    を実行するシステム。
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