KR101128717B1

KR101128717B1 - 표면의 이형 및/또는 외형을 검출하기 위한 광학 시스템

Info

Publication number: KR101128717B1
Application number: KR1020057024877A
Authority: KR
Inventors: 이사벨라 루이스; 메흐디 바에즈-이라바니
Original assignee: 케이엘에이-텐코 코포레이션
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2004-06-24
Publication date: 2012-03-23
Also published as: DE602004026442D1; US20050052644A1; JP2007524832A; JP4838122B2; ATE463736T1; US7679735B2; US20080165343A1; WO2005003746A1; EP1636573A1; US7365834B2; JP2012021994A; KR20060052712A; EP1636573B1

Abstract

시스템의 표면 검사는 제1 경사 조명 빔을 인가하고 또한 표면에 순차적으로 또는 동시에 제2 조명을 인가할 수 있다. 반사된 또는 산란된 복사선은 바람직하게는 3개의 수집 채널에 의해 수집되고 3개의 대응 검출기 어레이에 의해 검출되지만, 상이한 수의 채널 및 검출기 어레이가 사용될 수 있다. 하나 또는 양 조명 빔이 검사될 표면 상의 라인에 집속되고 각각의 라인은 최대 3개 이상의 검출 및 수집 채널의 하나 이상의 검출기 상에 영상화된다. 라인과 라인에 수직인 방향에서 검사된 표면 사이에 상대 운동이 유도되어, 이에 의해 고해상도 및 감도를 유지하면서 처리량이 증가한다. 동일한 검출 채널이 양 조명 빔으로부터의 산란된 또는 반사된 복사선에 의해 이용될 수 있다. 푸리어 필터가 하나 이상의 상이한 공간 주파수에서 회절을 필터링하도록 이용될 수 있다.

Description

표면의 이형 및/또는 외형을 검출하기 위한 광학 시스템{OPTICAL SYSTEM FOR DETECTING ANOMALIES AND/OR FEATURES OF SURFACES}

본 발명은 일반적으로 표면 검사 시스템에 관한 것이고, 특히 표면의 이형 및/또는 외형을 검출하기 위한 개량된 시스템에 관한 것이다.

실리콘 웨이퍼 상에 제작된 반도체 디바이스의 크기는 계속 감소되고 있다. 반도체 디바이스의 더욱 더 소형 크기로의 축소는 반도체 디바이스의 크기에 비교할 때 소형인 표면의 결함 뿐만 아니라 오염 입자 및 패턴 결함을 검출하도록 요구되는 웨이퍼 또는 포토마스크 검사 도구의 감도에 대한 훨씬 더 엄격한 요건을 부여한다. 본 출원의 출원시에, 0.13 미크론 이하로의 감소의 디바이스의 디자인 규칙이 사용 중에 있거나 요구되고 있다. 동시에, 웨이퍼 검사 시스템은 이들 시스템이 웨이퍼 및 다른 결함을 검출하도록 인-라인 검사를 위해 사용될 수 있도록 적절한 처리량을 제공하는 것이 바람직하다.

명시야(bright field)로 공지된 일 유형의 표면 검사 시스템은 종종 플러드 조명(flood illumination)으로 공지된 체계에서 큰 영역을 조명한다. 표면의 조명된 영역의 고해상도 이미지는, 표면이 영상화 광학계(imaging optics)의 하부에 스캐닝됨에 따라 2차원 영상화 광학계에 의해 표면에 의해 반사된 복사선으로부터 얻 어진다. 이러한 시스템은 영상화를 위해 요구되는 데이터 전송율에 기인하여 포토마스크 또는 반도체 웨이퍼의 전체 표면을 영상화하도록 충분한 시간을 필요로 한다. 이 이유로, 명시야 검사는 일반적으로 제조시에보다는 라인 후방(back-of-the-line) 웨이퍼 처리 시스템에 사용된다.

몇몇 명시야 시스템에서, 소스로부터의 복사선은 영상화되는 표면을 향해 빔 스플리터를 통과하고, 표면으로부터의 반사된 복사선은 반사된 복사선이 검출기로 지향되기 전에 빔 스플리터를 재차 통과된다. 따라서, 복사선은 소스와 검출기 사이에서 빔 스플리터를 2회 통과하여, 복사선의 강도가 검출기에 도달시에 훨씬 감소된다. 이는 검출기에 도달하는 소스로부터 기원한 광자의 양을 매우 감소시키고, 따라서 명시야 검사의 감도를 감소시킨다. 따라서, 이러한 결함이 존재하지 않는 개량된 명시야 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.

암시야 시스템(dark field system)으로 공지된 다른 유형의 반도체 검사 시스템은, 검사된 표면의 큰 영역을 조명하는 대신에, 빔이 표면 상의 작은 영역 또는 스폿을 조명하고, 여기서 스폿은 표면을 가로질러 스캐닝된다. 반사된 복사선을 검출하는 대신에, 검출기는 산란된 복사선을 검출하도록 정반사 방향으로부터 이격되어 배치된다. 따라서, 표면 상에 이형이 존재하지 않으면, 검출기로부터 얻어진 이미지는 전적으로 어두울 수 있다. 이 이유로, 이러한 시스템은 암시야 시스템으로 공지된다. 암시야 시스템의 검출기는 명시야 시스템과는 대조적으로 하나 이상의 이형이 존재할 때에만 출력을 제공할 수 있다. 백그라운드 웨이퍼 패턴이 성기거나 기초 신호로부터 필터링될 수 있으면, 순시 화소(검사 영역)는 동일 검출 신호 능력을 여전히 유지하면서 명시야에서보다 암시야에서 더 클 수 있고, 데이터 전송율이 이러한 시스템에 대한 한정과 같지 않다. 따라서, 암시야 시스템은 일반적으로 명시야 시스템과 비교할 때 더 큰 화소 및 더 높은 검사 처리량을 갖는다.

일 유형의 암시야 영상화에서, 웨이퍼가 스캐닝 스폿의 하부로 이동할 때 레이저 스폿이 웨이퍼 표면을 가로질러 신속하게 스캐닝되고, 신호-소자 검출기는 웨이퍼 표면 상의 물체로부터 산란된 광학 신호를 수신한다. 이 신호는 시뮬레이션된 2차원 이미지를 생성하도록 처리되고, 이어서 웨이퍼 결함을 위치 확인하고 특정화하도록 분석된다. 스폿-스캐닝 암시야 시스템은 일반적으로 명시야 시스템보다 높은 검사 속도를 갖지만 더 낮은 이미지 해상도를 갖고, 웨이퍼 표면 상의 패턴으로부터 발생하는 소정의 신호 노이즈의 문제점이 있다. 암시야 시스템의 검사 처리량은, 일반적으로 명시야 시스템보다 높지만, 그럼에도 불구하고 레이저 스폿이 스캐닝될 수 있는 전송율에 의해 한정된다.

스캐닝된 스폿 암시야 시스템의 문제점은 암시야 시스템이 더욱 더 작은 결함을 검출하도록 요구될 때 복잡해진다. 조명된 스폿이 검출될 결함의 크기에 비해 크면, 암시야 시스템은, 백그라운드 또는 노이즈 신호가 스폿 내의 이형을 지시하는 신호의 진폭과 관련하여 상당한 진폭을 가질 수 있기 때문에 낮은 감도를 가질 수 있다. 따라서, 더욱 더 작은 결함을 검출하기 위해, 웨이퍼 표면 상의 조명된 영역의 크기를 감소시키는 것이 바람직하다. 그러나, 조명된 영역의 크기가 감소됨에 따라, 처리량이 일반적으로 또한 감소된다. 따라서, 적절한 감도를 갖지만 향상된 처리량을 갖는 암시야 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.

상술한 시스템은 몇몇 적용에서 만족스러울 수 있지만, 이들은 다른 적용에서 부적절하거나 고비용일 수 있다. 따라서, 광범위한 적용에 사용될 수 있는 더 낮은 비용에서 향상된 감도 및 성능을 갖는 개량된 표면 검사 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명은 웨이퍼에 수직으로 또는 웨이퍼에 경사져서 또는 양자 모두로 입사하는 웨이퍼와 같은 샘플의 표면 상에 조명의 라인을 생성하는 수단을 이용하고, 웨이퍼에 수직인 수집각에서 또는 웨이퍼에 대해 경사져서 복사선을 수집하는 실시예에 관한 것이다.

검사된 표면에서의 조명 빔의 입사각은 빔과 빔을 통과하고 검사된 표면에 수직인 라인 사이의 각도에 의해 결정될 수 있다. 입자와 같은 특정 이형이 더 작은 입사각에서의 빔보다 더 큰 입사각에서의 빔의 조명에 응답하여 더 많은 복사선을 산란시킨다. 한편, 스크래치, 얕은 고도 또는 오목부와 같은 다른 유형의 이형이 더 작은 입사각에서 표면에 지향된 복사선에 더 민감하다. 따라서, 본 발명의 일 양태의 실시예에서, 검사된 표면은 두 개의 상이한 입사각에서 그에 지향된 두 개의 복사선 빔에 의해 조명된다. 샘플의 표면에 대한 경사 입사각에서의 제1 빔은 표면 상의 라인에 광학계에 의해 집속되고, 여기서 제1 빔 및 제1 빔을 통하고 표면에 수직인 방향은 제1 빔의 입사 평면을 규정한다. 라인은 실질적으로 라인의 길이를 따르는 초점에 있다. 제2 빔은 표면의 조명된 영역에 제2 상이한 입사각에서 집속된다. 두 개의 빔이 상이한 입사각에서 표면에 지향되기 때문에, 광범위한 결함이 시스템에 의해 검출될 수 있다.

제1 라인 및/또는 조명된 영역으로부터 산란된 또는 반사된 복사선이 수집되고 라인의 부분 및/또는 조명된 영역으로부터 수집된 복사선이 어레이 내의 대응 검출기에 집속된다. 달리 말하면, 라인의 각각의 부분은 어레이 내의 대응 검출기 상에 영상화된다. 라인이 그의 폭을 가로질러 소형 치수를 갖기 때문에, 시스템의 검출 감도는 라인을 횡단하는(예를 들면, 수직) 방향에서 향상된다. 바람직하게는 라인을 따른 방향에서의 검출기의 치수는 또한 작도록 선택되므로, 검출 시스템의 최종 해상도는 다른 치수의 검출기의 크기 및 일 치수의 라인의 폭의 치수의 결과가 되고, 시스템은 고검출 감도를 갖도록 설계될 수 있다. 한편, 표면의 전체 라인 영역이 동시에 조명되기 때문에, 시스템은 조명된 스폿이 표면을 가로질러 스캐닝되는 암시야 시스템에 비교할 때 더 높은 처리량을 갖는다.

제1 빔에 부가하여, 표면은 표면 상의 조명된 영역을 조명하도록 제1 입사각과는 상이한 제2 입사각에서 복사선의 제2 빔에 의해 동시에 또는 순차적으로 조명된다. 수집 광학계는 샘플 표면 상의 제1 라인 및 조명된 영역 모두로부터 산란된 또는 반사된 복사선을 수집하고 하나 이상의 검출기 어레이 내의 대응 검출기에 라인의 부분 및 조명된 영역을 집속한다. 공통의 수집 광학계 및 공통 세트(들)의 검출기는 시스템의 비용을 감소시키는 양 빔으로부터 기원하는 샘플의 표면으로부터 산란된 또는 반사된 복사선을 수집하고 검출하기 위해 이용될 수 있다. 두 개의 빔이 표면에 상이한 입사각으로 있기 때문에, 광범위한 표면 결함이 검출될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 두 개의 빔으로부터의 복사선이 실질적으로 동시에 또는 순차적으로 검출될 수 있다.

제2 빔이 표면에 수직인 방향 또는 표면에 수직 방향에 근접하여 표면에 지향될 때, 상술한 실시예가 특히 유리하다. 수집 광학계 및 검출기는 시스템이 명시야 및 암시야 시스템의 장점을 조합하도록 배치될 수 있다.

더욱이, 제2 빔이 또한 샘플 표면 상의 제2 라인 또는 좁은 구역을 조명하는 경우, 라인 또는 좁은 구역이 더 높은 강도로 조명되어 검출 강도를 증가시키도록 빔 내의 실질적으로 모든 광자가 작은 영역에 집속되기 때문에, 성능은 종래의 명시야 시스템보다 우수하다. 더욱이, 제1 경사 빔에 의해 조명된 제1 라인의 경우에서와 같이, 제2 라인 또는 좁은 구역의 좁은 폭이 제1 라인에 대해서 상술된 것과 동일한 이유로 처리량을 감소시키지 않고 검출 감도를 증가시키는데 이용될 수 있다.

검출기 어레이는 이하에 모두 설명되는 명시야 영상화, 암시야 영상화, 2중 암시야 영상화 또는 근접각 암시야 영상화 구조에서와 같은 검출을 위한 다양한 상이한 위치에 배치될 수 있다. 게다가, 부가의 검출기 어레이는 이들 구조의 다양한 상이한 조합에 도달하도록 제1 어레이와 조합하여 이용될 수 있다.

특정 적용에서, 검출기 어레이는 1차원이거나 단일 파일을 형성할 수 있다. 다른 적용에서, 이는 2차원 검출기 어레이인 것이 바람직할 수도 있다. 시간 지연 적분이 신호-대-노이즈 비를 증가시키도록 이용될 수 있다.

바람직하게는, 조명 빔 또는 빔들은, 하나 또는 양 빔이 개별적으로 식별 가능한 S, P 또는 원형 편광 성분을 포함하는 것과 같이 편광된다. 산란된 또는 반사된 복사선이 영상화될 때, 단지 S 또는 P 편광 상태를 통과하거나 검사된 표면에 대한 모든 편광을 통과시키는 것이 가능하다.

검사된 표면이 규칙적인 패턴과 같은 회절 구조를 포함하는 경우, 몇몇 적용에서, 하나 이상의 공간 주파수를 동시에 필터링하는 필터를 이용하는 것이 바람직할 수 있다.

더 높은 해상도를 요구하는 특정 적용에서, 자외선 또는 극자외선 범위의 파장과 같은 더 짧은 파장을 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 적용에서, 약 10MHz를 초과하는 주파수에서 펄스화되는 복사선과 같은 고반복율 펄스(또는 심지어 연속파)를 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 본 발명의 다른 양태에 따른 다른 실시예에서, 발명자들은 세장형 형상을 갖는 반사기에 의해 조명 빔이 반사되는 명시야 시스템을 계획하였고, 여기서 반사기는 표면에 의해 반사되거나 산란된 복사선을 수집하는 수집 광학계의 수집 개구에 위치된다. 세장형 반사기는 검사된 표면에 복사선을 반사하고 지향한다. 반사기는 세장형 형상을 갖기 때문에, 수집 개구의 수집 기능을 크게 방해하지 않으므로, 표면에 의한 반사 후에 소스로부터 검출기로 통과하는 광자의 양이 빔 스플리터를 사용하는 종래의 명시야 시스템에서보다 높다.

도 1은 관련 출원의 실시예를 예시하기 위한 표면 검사 시스템의 사시도.

도 2는 도 1의 시스템의 상면도.

도 3은 관련 출원에서의 발명의 대안 실시예를 예시하기 위한 표면 검사 시스템의 조명부의 사시도.

도 4는 도 1 및 도 3의 시스템의 작동을 예시하는데 유용한 점 확산 함수의 그래프.

도 5는 관련 출원에서의 발명을 예시하기 위한 전하 결합 디바이스(CCD)의 평행 어레이의 개략도.

도 6은 검사된 표면의 높이 편차에 응답하는 도 1 내지 도 3의 시스템의 작동을 예시하기 위해 도 2의 라인 6-6을 따른 영상화 시스템에 대한 검출기 어레이의 대응 위치 및 표면 상의 라인을 조명하는 광빔의 개략도.

도 7은 관련 출원에서의 발명을 예시하기 위해 표면의 높이 편차에 응답하는 도 1 내지 도 3의 시스템의 동작을 예시하기 위해 도 2의 라인 7-7을 따라 취한 도 1의 시스템의 영상화 광학계, CCD 검출기 및 검사될 표면의 부분의 개략도.

도 8은 도 1의 시스템의 수집 및 영상화 광학계의 개략도.

도 9는 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 표면 검사 시스템의 개략 다이어그램.

도 10은 도 9의 표면 검사된 및 수집 광학계부의 개략 정면도.

도 11a 및 도 11b는 각각 시스템의 그레이 또는 암시야부의 작동을 더 상세히 예시하기 위한 도 9의 시스템의 부품의 일부의 측면도 및 정면도.

도 12는 두 개의 조명 라인이 서로 중첩되어 있는 시스템의 일 구현을 예시하기 위한 도 9의 시스템의 표면 검사된 및 수집 광학계의 개략 정면도.

도 13은 두 개의 조명 빔이 검사된 표면 상에서 서로로부터 편위된 라인을 조명하는 시스템의 구현을 예시하기 위한 도 9의 시스템의 표면 검사된 및 수집 광학계의 개략 정면도.

도 14는 X-축을 따른 시스템의 해상도를 예시하기 위한 도 9의 시스템의 개략 정면도.

도 15는 Y-축을 따른 시스템의 해상도를 예시하기 위한 검사된 표면 및 도 9의 시스템의 부분의 개략 필드.

도 16은 특정 편광의 복사선 또는 비편광 복사선이 수집되고 검출되는 일 실시예를 예시하기 위한 검사된 표면 및 도 9의 부품의 개략 정면도.

도 17a는 푸리어 라인을 차단하기 위한 푸리어 필터 및 검사된 표면 상의 셀 기하학 및 푸리어 라인을 도시하기 위한 도 9의 시스템의 부품의 개략 측면도.

도 17b는 본 발명을 예시하기 위해 사용된 패턴으로부터의 회절 차수의 바람직한 방향 및 검사된 표면 상의 반복 패턴의 개략도.

설명의 단순화를 위해, 동일한 부품은 본 명세서에서 동일한 도면 부호로 나타낸다.

명시야 이미지 능력은 레이저-조명 명시야 영상화를 포함하는 영상화 광학계의 수집 원추 내로부터의 조명을 사용하는 것으로 정의될 수 있다. 암시야 이미지 능력은 영상화 광학계 내의 수집 원추의 외부이지만 조명축 및 웨이퍼 표면에 수직인 축을 포함하는 평면 내로부터의 조명을 사용하는 것으로서 정의될 수 있다. 2 중-암시야 이미지 능력은 조명축 및 웨이퍼 표면에 수직인 축을 포함하는 평면의 외부에 위치하는 영상화 축(영상화 광학계의) 및 영상화 광학계의 수집 원추의 외부로부터의 조명을 사용하는 것으로서 정의될 수 있다. 근접각 암시야(near-angle-dark-field) 이미지 능력은 영상화 광학계의 수집 원추에 근접하여 입사하는 또는 영상화 광학계의 수집 원추 내이지만 차단된 웨이퍼 표면으로부터의 정반사를 갖는 조명을 사용하는 것으로서 정의될 수 있다.

도 1 내지 도 8을 참조하는 이하의 설명은 대부분 관련 출원으로부터 취해진다.

도 1은 관련 출원의 발명의 바람직한 실시예를 예시하기 위한 표면 검사 시스템의 사시도이다. 시스템(10)은 검사될 표면(18) 상의 라인(20)의 형상의 영역을 조명하기 위해 집속된 빔(16)에 바람직하게 시준된 광빔(14)을 집속하기 위한 원통형 렌즈(12)와 같은 원통형 대상물을 포함한다. 빔(14) 및 따라서 또한 집속된 빔(16)은 경사 입사각으로 표면(18)으로 지향된다. 라인(20)은 실질적으로 집속된 빔(16)의 입사의 평면 또는 입사 평면에 있다. 본원에서, 빔(16)의 입사 평면은 빔(16) 및 22와 같은 표면(18)에 수직인 방향을 포함하고 빔(16)을 통과하는 평면에 의해 규정된다. 조명된 라인(20)이 렌즈(12)의 집속 평면 내에 있게 하기 위해[즉, 라인(20) 내의 모든 점이 렌즈(12)에 대해 집속 상태임], 원통형 렌즈(12)는 그의 주 평면이 실질적으로 표면(18)에 평행하도록 배향된다. 라인의 이미지는 CCD(32)의 선형 어레이와 같은 검출기의 어레이에 영상화 부시스템(30)에 의해 집속된다. 선형 어레이(32)는 바람직하게는 라인(20)에 평행하다. 렌즈(12)의 집속력은 입사 평면에 실질적으로 수직인 방향으로만 인가되고, 다른 방향에서는 거의 없거나 집속이 렌즈(12)에 인가되지 않는다. 반사 렌즈(12)를 사용하는 대신에, 반사형 대상물이 그 대신에 사용될 수 있고, 이러한 및 다른 변형예는 본 발명의 범주 내에 있다.

소형 크기의 이형을 검출하는데 특히 유리한 일 실시예에서, 영상화 부시스템(30)은, 선형 CCD 어레이(32)의 중심부가 빔(16)의 입사 평면에 실질적으로 수직인 평면 내에 있도록 라인(20)에 실지적으로 수직인 광축(36)을 갖는다. 광축(36)은 라인(20)의 직상부의 위치를 포함하는 이러한 평면 내에 임의의 방향으로 배향될 수 있고, 여기서 어레이(32)가 빔(16)의 입사 평면에 있을 수 있다. 이러한 경우에, 어레이(32)는 또한 라인(20)의 직상부에 있을 수 있다. 원한다면, 도 2에 점선으로 도시된 다른 어레이(32')가 어레이(32)에 정반대의 위치에 배치될 수 있고, 여기서 어레이(32')는 또한 라인(20)에 실질적으로 수직인 광축(36')을 갖는다. 두 개의 어레이는 함께 45°라인 패턴을 검출하는데 유용할 수 있다. 어레이(32, 32')가 빔(16)의 입사 평면에 있지 않을지라도, 이(2)중 암시야(double dark field)로서 공지된 구성에서, 실질적으로 모든 라인(20)의 부분이 이러한 부분으로부터의 복사선이 영상화 광학계에 의해 영상화되는 어레이 내의 대응 검출기로부터 동일한 거리에 여전히 있을 수 있다는 것을 주목해야 한다. 이는 영상화 광학계가 실질적으로 모든 라인(20)이 영상화 광학계의 초점면 내에 있도록 배열될 수 있다는 것을 의미한다(도 2에 도시된 바와 같음). 이 방식으로, 실질적으로 라인(20) 내의 모든 부분이 동시에 고감도로 영상화되고 검출될 수 있다.

영상화 부시스템(30)은, 각각의 검출기 어레이가 라인(20)의 대응 부분으로부터 광을 검출하도록 CCD 어레이(32) 내의 대응 검출기 상에 라인(20)의 부분의 이미지를 투영한다. 라인(20)의 길이는 시준된 입력 빔(14) 및 렌즈 또는 렌즈 조합체(12)의 물리적 개구의 크기에 의해서만 한정된다. 라인(20)의 길이를 제어하기 위해, 점선으로 도시된 광학 팽창기(34)가 라인(20)의 길이를 제어하도록 빔(14)의 직경을 제어하기 위해 사용될 수 있다.

도 3은 관련 출원의 발명의 대안 실시예를 예시하기 위한 웨이퍼 검사 시스템의 조명부의 사시도이다. 도면을 단순화하기 위해, 검출기 어레이 상에 조명된 라인의 이미지를 수집하여 투영하기 위한 시스템의 부분이 생략되어 있다. 단일의 대칭 렌즈를 사용하는 대신에, 도 3의 실시예는 더 긴밀한 집속, 즉 더 얇은 라인으로 집속하기 위해 두 개의 원통형 렌즈(12')를 이용한다. 도 1에서, 시스템(10)의 조명 및 수집부 모두가 정지형이고, 라인(20)이 전체 표면을 커버하도록 나선형 경로로 표면(18)을 스캐닝하도록 또한 방향(52)을 따라 이동되는 스핀들(50)에 대해 표면(18)이 회전된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 검사될 표면(18')은 또한 라인(20)이 전체 표면을 스캐닝하도록 X 및 Y 방향을 따라 표면을 이동시키는 XY 스테이지(54)에 의해 이동될 수 있다. 또한, 도 3의 시스템(10')의 조면 및 수집부는 정지형으로 유지된다. 이는 시스템의 조명부와 수집부 사이의 상대 운동이 실질적으로 없다는 사실에 기인하여 시스템 내의 광학 정렬을 단순화하기 때문에 유리하다.

도 4는 라인의 임의의 점을 따르는 집속 방향을 따라 집속된 라인(20)의 점 확산 함수의 그래프이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 라인(20)의 점 확산 함수는, 488nm 아르곤 레이저가 사용되는 경우 생성되는 것과 같은 가우스 함수 형상이다. 라인(20)은 또한 라인(20)의 중심에서 피크를 갖는 라인(20)을 따라는 가변 점 확산 함수를 나타낼 수 있다. 라인을 따른 강도의 편차를 회피하기 위해, 10 또는 11mm와 같은 더 긴 길이로 팽창기(34)에 의해 빔을 팽창하고 중심의 3.3 또는 5mm의 라인과 같은 라인의 중심 또는 중심부만을 사용하여 라인의 영상화된 부분을 따른 출력 편차가 중요하지 않게 하는 것이 바람직할 수도 잇다. 후술되는 영상화 부시스템의 적절한 개구에 의해, 어레이 상에 영상화된 라인의 부분을 제어하는 것이 가능하다. 도 4에 도시된 바와 같이, 집속된 라인(20)의 점 확산 함수는 실질적으로 라인을 따라 동일한 형상을 가지므로, 라인(20)은 실질적으로 균일한 폭을 갖는다.

도 5는 선형 CCD 어레이(32)의 개략도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 어레이(32)는 라인(20)에 평행한 방향에서 치수(d)를 갖고, W는 조명 라인 폭이다. 달리 말하면, 라인(20)의 이미지는 부시스템(30)에 의해 어레이 상에 투영될 때 W의 폭을 갖는다. 검사 시스템(10)의 화소 크기는 검출기 어레이 상의 라인(20)의 이미지에 평행한 방향에서의 어레이(32) 내의 검출기의 화소 크기 또는 d 및 스캔 피치(p)에 의해 결정된다. 달리 말하면, 화소 크기는 dp이다. 따라서, CCD 어레이(32) 상에 투영된 조명 라인의 유용한 부분이 5mm의 길이를 갖는다고 가정하면, 조명 라인 폭(W)은 10 미크론이고 어레이(32)는 10 미크론에 상응하는 d를 갖는 500 원소를 갖고, 스캔 라인 피치는 5 미크론이며, 어레이에서의 라인의 이미지가 라인 과 동일한 길이를 갖는다고 가정하면 웨이퍼 상의 유효 화소 크기는 5 미크론×10 미크론이다. 실제로, 앨리어싱(aliasing)을 회피하기 위해, 적어도 두 개 또는 3개의 샘플이 샘플 표면 상의 유효 광학 스폿 크기마다 각각의 방향[라인(20)을 따라 및 그에 수직임]에서 취해진다. 바람직하게는, 30°수집각을 제공하는 5mm의 시야를 갖는 것들과 같은, 고품질 카메라 렌즈와 같은 상당히 높은 품질의 렌즈가 사용된다.

상기 설명으로부터, 시스템(10)은 유효 '화소' 크기가 5×10 미크론이기 때문에, 고감도를 갖는 것을 알 수 있다. 동시에, 표면(18) 상의 화소의 전체 라인이 종래의 암시야 시스템에서와 같이 단일의 조명된 스폿 대신에 동시에 조명되고 검출되는 사실에 기인하여, 시스템(10)은 또한 허용 가능한 처리량을 갖는다. 상술한 바와 같이, 라인(20)의 길이는 시준된 빔(14)의 크기 및 렌즈 또는 렌즈 조합체(12)의 물리적 개구에 의해서만 한정된다. 따라서, 스테이지(43)가 10kHz의 라인 스캐닝율에서 0.1ms당 10 미크론의 스테이지 속도를 갖는다고 가정하면, 표면은 100mm/s와 같은 적어도 50mm/s의 속도로 스캐닝될 수 있다. 5mm의 라인(20)에 대해, 웨이퍼 표면은 이어서 5cm²/s의 속도로 스캐닝된다.

시스템(10)은 또한 강건하고 표면(18, 18')의 높이 편차 및 경사의 내성이 있다. 이는 도 1, 도 2, 도 5 내지 도 7을 참조하여 예시된다. 도 6은 표면(18)이 두 개의 상이한 높이에 있을 때의 도 2의 표면(18)의 부분, 집속된 빔(16) 및 어레이(32)의 두 개의 이미지의 단면도이다. 도 7은 도 2의 라인 7-7을 따른 CCD 어레이(32), 영상화 부시스템(30) 및 검사될 표면(18)의 부분의 두 개의 위치의 단면도이다.

도 1, 도 2 및 도 6을 참조하면, 영상화 부시스템(30)은 또한 라인(20)의 이미지를 중첩하는 표면(18) 상의 CCD 어레이(32)의 이미지를 투영할 수 있다. 이는 도 6에 도시된다. 따라서, 표면(18)이 위치(18A)에 있으면, 영상화 부시스템(30)은 도 6에 도시된 바와 같이 표면(18A) 상에 검출기 어레이의 이미지(32A)를 투영할 수 있다. 그러나, 대신에 표면이 18B에 있도록 표면의 높이가 더 높으면, 영상화 부시스템은 위치(32B)에 검출기 어레이의 이미지를 투영할 수 있다. 빔(16)의 더 긴 단면 치수는 어레이의 이미지(32A, 32B) 모두를 조명하도록 할 수 있다.

도 6으로부터, 어레이 내의 특정 검출기의 이미지가 표면의 높이에 무관하게 표면(18)의 동일한 부분 상에 투영될 수 있는 것이 명백할 수 있다. 따라서, 예를 들면, 영상화 부시스템(30)은 도 6에 도시된 바와 같이 표면의 위치(18B) 상의 위치(32B(1))가 아니라 표면(18A) 상의 위치(32A(1))에 제1 검출기 어레이(32)를 투영할 수 있다. 두 개의 이미지가 다른 하나의 상부에 하나가 있으므로, 이들 사이에 측방향 시프트가 존재하지 않는다. 역 영상화 방향에서, 표면(18)의 및 따라서 라인(20)의 동일한 부분의 이미지가 어레이(32) 상의 두 개의 상이한 위치에 집속될 수 있지만, 두 개의 위치는 또한 측방향이 아니라 단지 수직 방향으로만 시프트될 수 있다. 따라서, 검출기가 양 위치를 커버하면, 표면의 18A, 18B 사이의 높이의 편차가 어레이(32)에 의한 검출에 영향을 갖지 않을 수 있고, 시스템(10, 10')은 검사된 표면의 수직 높이 편차에 내성이 있다.

어레이(32)가 두 위치(18A, 18B)에서의 표면(18)의 라인(20)의 이미지를 커버하는 것을 보장하는 하나의 방법은 수직 방향으로의 검출기의 치수가 표면의 위치를 이러한 변화를 커버하는데 충분하도록 길어서 라인(20)의 일부의 상이한 위치가 검출기 상에서 부시스템(30)에 의해 집속되고 그 외측은 집속되지 않도록 어레이(32)의 검출기를 선택하도록 하는 것이다. 달리 말하면, 검출기의 수직 치수는 웨이퍼 표면의 높이 변화에 의해 야기된 이미지의 예상되는 높이 변화보다 크도록 선택되고, 웨이퍼 높이의 변화는 검출에 영향을 주지 않는다. 이는 도 7에 보다 상세히 도시된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 어레이(32)의 화소 높이[광학계 축과 라인(20)에 수직인 치수]는 웨이퍼 높이의 변화에 의해 야기된 라인(20)의 이미지의 위치 변화보다 커서, 부시스템(30)의 영상화 광학계는 동일한 검출기 상에서 표면의 동일한 위치와 웨이퍼 표면의 라인을 투영할 것이다. 선택적으로, CCD 어레이(32)의 화소 높이가 웨이퍼 표면의 높이 변화에 의한 라인(20)의 이미지의 위치의 예상되는 변화보다 작다면, CCD의 다중 행이 2차원 어레이의 다른 것의 상부에 배열된 것이 채용될 수 있어서, 수직 방향으로의 다수의 행의 전체 높이는 라인(20) 이미지의 예상되는 높이 변화보다 크다. 이러한 전체 높이가 수직 방향으로의 라인의 이미지의 예상되는 이동보다 크면, 이러한 2차원 어레이는 웨이퍼 표면의 높이 변화에도 불구하고 라인을 검출하는데 적합할 것이다. 동일한 수직 열의 검출기에 의해 기록된 신호는 라인(20)의 상응하는 위치용의 신호가 주어지도록 단순하게 부가될 수 있다.

어레이(32)의 높이 또는 수직 치수가 웨이퍼의 예상되는 높이 변화보다 작더라도, 부시스템(30)의 영상화 광학계는 CCD 어레이 상의 라인(20)의 투영된 이미지의 높이 또는 수직 치수의 변화가 CCD 어레이의 높이 내에 있도록 설계될 수 있다. 이러한 변경 및 다른 변경이 가능하다. 따라서, 웨이퍼 높이 변화에 관대한 시스템(10, 10')용으로, 어레이(32)에서의 라인의 이미지는 어레이보다 길고, 검출기 어레이 상의 라인(20)의 이미지의 높이 변화량은 투영된 이미지가 검출기 어레이 내에 있도록 한다.

검출기의 2차원 어레이가 어레이(32)에 채용되면, 시간 지연 적분이 또한 신호 대 노이즈 또는 검출기의 인접한 행들 사이의 신호의 시프트가 표면(18)에 걸쳐 라인(20)의 주사와 동기되는 백그라운드 비율을 개선하기 위해 수행될 수 있다.

도 8은 도 1 및 도 2의 영상화 부시스템(30)의 보다 상세한 개략도이다. 부시스템(30)은 바람직하게는 라인(20)으로부터 광을 수집하기 위한 것이고 푸리어 변환을 수행하기 위한 렌즈(102)와 어레이(32) 상에 라인의 영상화를 위한 렌즈(104)인 두 개의 렌즈를 포함한다. 두 개의 렌즈(102, 104)는 바람직하게는 독립적으로 수차를 최소화한다. 렌즈(104)는 통상적으로 집속면(32)의 실제 비율로 조명 라인(20)의 길이를 확대하기 위해 렌즈(102)와 상이한 초점 거리를 갖는다. 필터는 렌즈(102)의 푸리어면으로써 일반적으로 지칭되는 위치(106)에서 채용될 수 있다. 편광기는 위치(106) 또는 렌즈(104)와 집속면(32 또는 32') 사이에 위치될 수 있다. 전술한 설명은 관련된 특허 출원으로부터 주로 고안되었다.

도 9는 본 발명의 일 실시예를 도시하기 위해 표면 검사 시스템(200)의 개략 도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 조명 빔은 레이저(202)에 의해 제공된다. 레이저(202)로부터의 빔(204)은 미러(M1, M2)에 의해 반사되어 3개의 편광기(206a, 206b, 206c) 중 하나를 통과한다. 모터(도시 안됨)와 같은 기기는 빔(204)의 광로에 위치되는 3개의 편광기 중 하나를 선택하도록 위치된다. 편광기(206a)는 원형 편광 복사선을 통과시키고, 편광기(206b)는 S 편광 복사선을, 편광기(206c)는 P 편광 복사선을 통과시킨다. 편광 복사선은 요부 릴레이 줌 렌즈를 통과하고, 라인(20)[그리고 후술하는 라인(260)]의 폭과 같이 조명된 영역의 치수를 제어하도록 일 방향으로 빔을 확장시키는 빔 팽창기(210)로 미러(M3, M4)에 의해 반사된다. 빔의 일부는 경사 전환기(212)에 의해 전환되고, 고정 빔 팽창기(216)로 미러(M50, M60)에 의해 반사되고, 검사되는 표면(18)의 라인(20)으로 원통형 렌즈(또는 미러)(12)에 의해 집속된다. 팽창기(216)는 그 길이와 같은 빔(14)과 빔(16)의 치수를 제어하는데 이용될 수 있다.

표면(18)은 라인(20)이 나선 경로를 주사하도록 이동되거나 또는 전술한 방식으로 X축 및 Y축을 따라 서펜타인 경로의 직선 세그먼트를 따라 이동된다. 도 9에 도시된 실시예에서, 라인(20)은 Y축에 정렬되고, 표면(18)은 X축을 따른 방향으로 이동되어 라인(20)은 표면(18)의 스워스(swath)를 주사한다. 라인이 나선 경로를 주사하면, 스워스는 나선 형상 내에 있다. 라인(20)이 서펜타인 경로를 따라 주사되면, 스워스는 예를 들어, 미국 특허 제5,864,394호(즉, 도 6)에 도시된 방식으로 표면의 직사각형 스트립을 커버한다. 도 9에서 설명된 바와 같이, 표면(18)의 라인에 집속된 빔(16)은 표면(18)에 경사 각도이다. 일 실시에서, 빔(16)은 수 직 방향으로부터 표면(18)으로 약 65°의 각도이다. 명백하게는, 경사 빔(16)은 수직 방향으로부터 다른 경사 각도로 표면(18)에 입사될 수 있고, 이러한 그리고 다른 변경은 본 발명의 범주 내에 있다.

조명된 라인(20) 내의 표면(18)에 의해 소산된 복사선은 수집되고 도 10에 보다 상세히 도시된 최대 3개의 상이한 수집 및 검출 채널에서 검출된다. 간단하게 설명하기 위해, 하나의 수집 및 검출 채널만이 도 9에 도시되고, 여기에서 수집 및 검출 채널이 표면(18)에 수직 방향으로 근접 또는 인접한 방향으로 소산되거나 반사된 복사선을 수집 및 검출한다. 이러한 채널은 수직 또는 거의 수직인 수집 채널로써 지칭된다.

수직 또는 거의 수직인 수집 채널에서, 대상물(222)은 조명 라인 영역(20)에 의해 소산된 복사선을 수집한다. 바람직하게는, 대상물(222)은 수집된 복사선을 시준하고, 두 개의 푸리어 필터(224a, 224b)와 검출기 어레이(232)로의 수집 광학계(230) 내의 몇몇 다른 대상물을 통해 시준된 빔을 통과시킨다. 어레이(32)와 유사하게, 어레이(232)는 라인(20)과 정렬되어(즉, Y축을 따라 정렬되어), 라인(20)의 각각의 일부로부터의 복사선은 어레이(232)의 상응하는 검출기에 대한 영상화 광학계의 수단에 의해 영상화된다. 이러한 부분은 상응하는 검출기로부터 실질적으로 동일 거리에 있고, 영상화 광학계의 집속면 내에 있다. 라인(20)의 모든 부분은 영상화되고, 고감도로 실질적으로 동시에 검출된다. 자동 초점 능력은 자동 초점 부품(234)에 의해 제공될 수 있다. 빔 스플리터(236)는 제어 수단(도시 안됨)에 의해 표면(18)의 위치를 조절하기 위해 대상물(222)로부터 부품(234)으로의 시준된 빔의 일부를 전환한다. 바람직하게는, 대상물(222)은 0.95의 개구수(NA)를 갖지만, 다른 NA를 갖는 대상물이 이용될 수 있다.

대상물(222), 광학계(230) 및 어레이(232)는 어레이(232)에 수집되고 영상화된 복사선이 빔(16)의 입사면 내의 방향에 있도록 되어, 빔(16), 대상물(222) 및 광학계(230)에 의해 형성된 부 시스템은 암시야 또는 단일 암시야 구성이다.

도 10은 도 9의 시스템의 3개의 수집 채널을 도시한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 전술한 수직 또는 거의 수직인 수집 채널에 부가하여, 도 2에 도시된 광축(36, 36')을 갖는 두 개의 다른 채널이 조명 빔(16)의 입사면으로부터 이격된 방향으로 소산된 복사선을 수집하고 검출하도록 채용될 수 있다. 이들 두 개의 채널이 입사면의 외측 방향으로 소산된 복사선을 수집하고 검출하기 때문에, 이들 두 개의 수집 채널들은 2중 암시야 수집 채널이다. 대상물(222, 230)과 검출기 어레이(232)를 포함하는 수직 또는 거의 수직인 채널은 빔(16)의 정반사 방향으로부터 이격되어 소산된 복사선을 수집하고 검출한다. 검출된 복사선이 빔(16)의 입사면 내에 있고, 빔, 대상물(222, 230) 및 어레이(232)는 (단일 암시야로써 종종 지칭되는) 암시야 채널을 형성한다.

전술한 바와 같이, 스테이지와 척은 바람직하게는 라인(20)에 대해 실질적으로 직각인 방향으로 표면(18)과 빔(16) 사이의 상대 이동을 야기한다. 따라서, 도 10에서, 표면(18)은 X축을 따라 이동된다. 표면(18)은 또한 횡방향으로 이동될 수 있지만, 라인(20)에 대해서 수직이지는 않고, 이러한 변형 그리고 다른 변형들은 본 발명의 범주 내에 있다. 바람직하게는, 두 개의 2중 암시야 수집 및 검출 채널 은 또한 도 9에 도시된 필터(224a, 224b)와 유사한 푸리어 필터를 채용한다. 바람직하게는, 3개의 수집 및 검출 채널들에 채용된 각각의 푸리어 필터는 빔(16)의 입사면에 직각인 방향으로 정렬된 금속 로드를 포함한다. 필터는 맨하탄 형상 또는 반도체 웨이퍼의 메모리 어레이와 같은 직사각형 패턴으로부터의 회절과 같은 Y 방향으로의 회절을 차단할 수 있다.

전술한 빔(16)을 포함하는 경사 조명 채널에 부가하여, 표면 검사 시스템(200)은 또한 제2 조명 빔을 포함한다. 따라서, 전환기(212)에 의해 전환되지 않은 빔(211)으로부터의 복사선의 일부는 빔(211)을 더 팽창시키는 고정된 빔 팽창기(246)로 전환기에 의해 통과되고, 팽창된 빔은 원통형 대상물(248)에 의해 집속되고, 미러(250)에 의해, 표면(18)의 다른 라인 영역을 조명하도록 표면(18)쪽으로 빔(252)으로써 미러(250)로부터 반사된 복사선을 집광하는 대상물(222)쪽으로 반사된다. 팽창기(246)는 그 길이와 같은 빔(252)의 치수를 제어하도록 이용될 수 있다. 전술한 조명 경로는 도 11a 및 도 11b를 참조하여 보다 명확하게 도시된다. 어레이(32, 32', 232)의 검출기의 출력은 변칙을 검출하기 위해 그리고/또는 검사되는 표면을 처리하기 위해 컴퓨터 또는 프로세서(270)(도 9)로 공급된다. 컴퓨터 또는 프로세서(270)는 또한 스핀들(50), 검사 표면을 이동시키기 위한 스테이지(54), 자동 초점을 위한 자동 초점 부품(234) 및 편광기용의 위치 설정부를 제어하는데 이용될 수 있다. 단순화하기 위해, 한편으로는 컴퓨터 또는 프로세서와 다른 한편으로는 어레이, 자동 초점 부품(234), 편광기를 제어하기 위한 모터 사이의 접속은 도면에는 도시되지 않는다. 회로(280)(후술함)는 검출기(32, 32', 232)의 출 력의 시간 지연 적분을 수행하기 위해 채용되고, 컴퓨터 또는 프로세서(270)는 회로를 제어하고 변칙 검출을 위해 시간 지연 적분된 신호를 이용할 수 있다.

도 11a는 제2 조명 빔의 복사선의 조명 및 수집 경로를 도시하기 위한 도 9의 시스템의 일부의 측면도이다. 도 11a 및 9는 시스템(200)의 양 측면도이다. 도 11a에 도시된 바와 같이, 팽창기(246)로부터 팽창된 빔은 라인 형상의 단면을 갖는 빔으로 (굴절 또는 반사시킬 수 있는) 원통형 렌즈(248)에 의해 집속된다. 이러한 빔은 미러(250)에 의해 반사되고 표면(18)의 라인(260)으로 대상물(222)에 의해 집속된다. 조명 라인(260)은 입사하는 조명 빔을 렌즈(222)의 푸리어면에서 라인으로 집속되는 빔(252)으로 집속하는 원통형 대상물(248)에 의해 형성된다. 렌즈(222)는 웨이퍼에서 실제 조명 라인(260)으로 이러한 라인을 집속한다. 이러한 영상화 프로세스에서, 푸리어면(258)에서의 조명 라인의 방향과 웨이퍼에서의 라인(260)의 방향은 90° 회전된다. 유사한 푸리어면은 도 8의 필터(106)의 위치의 것과 같이 두 개의 측면 수집 채널에 위치된다.

바람직하게는, 팽창기(210)는 라인(20, 260)의 바람직한 폭을 선택하도록 빔(204)의 광로에 선택적으로 위치될 수 있는 두 개 이상의 상이한 대상물을 포함할 수 있다. 상이한 대상물들은 모터(도시 안됨)에 의한 선형 활주 또는 회전 휠(도시 안됨)에 의해 선택적으로 위치될 수 있다. 팽창기(210)는 또한 플러드 조명용의 광폭 빔(252)을 야기하는 대상물을 포함할 수 있다. 도 9의 실시예에서, 동일한 빔 팽창기가 빔(16, 252)의 폭을 제어하기 위해 이용되었지만, 상이한 팽창기들이 라인(20, 260)들의 폭을 개별적으로 제어하기 위해 이용될 수 있고 이는 본 발 명의 범주 내에 있다.

도 11b는 제2 조명 빔의 조명 및 수집 경로를 도시하기 위해 도 9의 시스템(200)의 일부의 정면도이다. 라인(260)은 라인(20)과 유사한 방식으로 검출기 어레이(32, 32', 232)에 대해 영상화할 수 있고, 라인(260)은 렌즈(222, 248)들을 포함하는 영상화 광학계의 집속면에 있다[즉, 라인(260)의 실질적으로 모든 지점이 영상화 광학계에 대해 초점이 맞는다]. 어레이(32, 32', 232)는 라인(260)과 정렬되어 라인(260)의 실질적으로 모든 지점은 검출기 어레이에 대해 영상화 광학계 영상화 라인(260)의 집속면에 있다.

제2 조명 빔(252)은 표면에 대해 수직 방향으로부터 15° 또는 20° 미만인 각도와 같이 이에 대해 작은 각도(즉, 수직 방향에 근접)로 또는 표면에 대해 수직 방향인 표면(18)에 입사한다. 바람직하게는, 이러한 각도는 약 1°와 같이 5° 미만이다. 검출기 어레이(232)가 빔(252)의 정반사를 검출하도록 위치되면, 빔(252)과 수집 광학계(222, 230) 및 검출기 어레이(232)는 명시야 부시스템을 형성한다. 방해물(도시 안됨)이 라인(260)으로부터의 정반사를 차단하기 위해 푸리어면에 위치되면, 수집 광학계(230), 방해물 및 검출기 어레이(232)는 근접각 암시야 시스템을 형성한다. 전술한 바와 같이, 수직 또는 거의 수직인 방향으로부터의 조명은 스크래치와 같은 변칙과 얕은 오목부 또는 완만한 언덕 또는 표면의 반사율의 변화와 같은 다른 변칙을 검출하는데 유용하다. 빔 스플리터를 채용하는 종래의 명시야 설계와의 상이점은 긴 형상을 갖는 반사기가 이용된다는 것이다. 일 실시예에서, 예를 들어, 좁은 폭을 갖는 미러(250) 또는 플레이트(250) 상에 좁은 부분적인 반사 미러가 도 11a에 도시된 바와 같이 대신 이용되어, 대상물(230)의 수집 개구를 크게(절반 이상) 제한하지 않는다. 따라서, 도 9, 11a 및 11b에 도시된 설계는 낮은 시그마를 갖는다. 소정의 실시에서, 시그마는 0.00001 내지 0.5의 범위일 수 있다.

동일한 베인에서, 미러(250)는 대상물(230)과 검출기 어레이(232)가 경사 조명 빔(16)에 의해 조명되는 라인 영역(20)에 의해 소산된 복사선을 검출하기 위해 이용될 때, 대상물(230)의 수집 개구를 크게 제한하지 않는다. 이러한 방식으로, 3개의 수집 및 검출 채널들은 이동 부품을 이용하거나 광학계 배열의 이동을 이용하지 않고 경사 조명 빔(16)과 수직 또는 거의 수직인 조명 빔(252) 모두로부터 시작된 복사선을 검출하는데 이용할 수 있다. 스테이지 및 척은 바람직하게는 라인(260)에 실질적으로 직각인 방향으로 표면(18)을 이동시키는 것과 같이 표면(18)과 빔(252) 사이의 상대 운동을 야기한다. 표면(18)은 또한 횡방향으로 이동될 수 있고 라인(260)에 직각이 아니고, 이들 및 다른 변경은 본 발명의 범주 내에 있다.

전술한 광학계 배열에서, 경사 빔(16)과 수직 및 거의 수직인 조명 빔(252)이 표면(18)을 조명하기 위해 순차적으로 채용되도록 할 수 있고, 동일한 수집 및 검출 장치는 조명 빔들 모두의 변칙을 검출하기 위해 이용될 수 있다. 코스의 순차적인 주사는 두 빔이 동시에 표면(18)을 주사하는 것에 비해 보다 많은 시간을 요구한다. 따라서, 검사에 요구되는 시간량을 감소시키기 위해, 소정의 응용예에서, 도 12에 도시된 바와 같이 두 빔이 동시에 표면을 주사하도록 하는 것이 바람직하다.

두 빔이 표면을 동시에 주사할 때, 두 개의 조명 빔(16, 252)은 상이한 파장의 방사를 포함할 수 있고, 도 12에 도시된 것과 같이, 중첩 라인 영역(20, 260)을 조명한다. 3개의 수집 채널에 의해 수집된 복사선은 파장에 의해 분리될 수 있다. 예를 들어, 수직 또는 거의 수직인 조명 빔(252)은 파장(λ1)을 포함하고, 경사 조명 빔(16)은 파장(λ2)을 포함한다. 소정의 응용예에서, 수직 또는 거의 수직인 조명 빔(252)으로부터의 복사선을 검출하기 위해 두 개의 측면 채널을 이용하고, 경사 조명 빔(16)으로부터 복사선을 검출하기 위해 수직 또는 거의 수직인 검출 채널을 이용하는 것이 적합할 것이다. 이러한 상황에서, 도 12에 도시된 광학계의 배열이 만족될 것이다.

도 12에 도시된 바와 같이, 각각의 검출 채널은 한 쌍의 필터(272a, 272b)를 구비한다. 검출기 어레이(32, 32')를 갖는 두 개의 검출 채널에서, 필터들은 필터(272a)가 검출기(32, 32')로 복사선 파장(λ1)을 통과시키고 파장(λ2)의 복사선의 경로를 차단하도록 수집된 복사선의 광로에 있도록 정렬된다. 수직 또는 거의 수직인 채널의 필터 쌍은 필터(272b)가 어레이(232)를 검출하도록 파장(λ2)의 복사선을 통과시키도록 수집된 복사선의 광로에 잇다. 복사선이 파장에 의해 분리되면, 하나는 빔(16)용의 복사선을 공급하고 다른 하나는 빔(252)용의 복사선을 공급하도록 두 개의 상이한 복사선 공급원이 채용될 수 있다. 선택적으로, 복사선 공급원이 두 파장(λ1, λ2)을 갖는 복사선을 공급하도록 발견될 수 있으면, 복사선은 파장(λ1)의 복사선만이 빔(16)을 형성하도록 통과되고, 파장(λ2)의 복사선만이 빔(252)을 형성하도록 통과되도록 필터링될 수 있다. 이러한 다른 변경은 본 발명의 범주 내에 있다. 게다가, 빔(252)으로부터의 파장(λ1)의 복사선이 어레이(232)로 통과되고, 빔(16)으로부터의 파장(λ2)의 복사선이 어레이(32, 32')로 통과되도록 필터(272a, 272b)의 배열을 변경하는 것이 가능하다. 이러한 변경은 본 발명의 범주 내에 있다.

파장에 의해 산란 또는 반사된 복사선을 분리하는 대신, 두 개의 조명 라인(20, 260)은 또한 양 빔이 표면을 동시에 조명할 때, 오프셋에 의해 분리될 수도 있다. 이런 환경에서, 세 개의 수집 및 검출 채널은 도 13에 예시된 실시예에서, 동시에 서로 다른 라인으로부터 수집 및 검출하도록 배향될 수 있다. 따라서, 도 13에 도시된 바와 같이, 라인(20, 260)은 표면(18)상의 오프셋에 의해 분리된다. 두 개의 측면 수집 및 검출 채널(30, 32, 30', 32')의 광축(36, 36')은 조명된 라인 영역(20)내에서 표면(18)에 의해 산란된 복사선을 수집하도록 정렬된다. 적절한 개구(도시 생략)가 인접 라인 영역(260)으로부터의 복사선이 어레이(32, 32')에 도달하는 것을 차단하기 위해 사용될 수 있거나, 검출기 영역의 기본 폭 제한이 라인 선택을 제공할 수 있다. 수직 또는 근사 수직 수집 및 검출 채널(222, 230 및 232)은 라인 영역(260)내에서 표면(18)에 의해 반사 또는 산란된 복사선을 수집 및 검출하도록 배향된다. 적절한 개구(도시 생략)가 인접 라인 영역(20)으로부터의 복사선이 어레이(232)에 도달하는 것을 차단하기 위해 사용될 수 있거나, 검출기 영역의 기본 폭 제한이 라인 선택을 제공할 수 있다. 이런 방식에서, 표면(18)은 양 빔에 의해 동시에 조명될 수 있으며, 세 개의 수집 및 검출 채널이 라인(20, 260)으로부터 산란 또는 반사된 복사선을 동시에 개별적으로 검출하도록 배향될 수 있다.

상술된 바와 같이, 라인(20)은 도 4에 예시된 바와 같이 그 길이를 따라, 실질적으로 동일 또는 균일한 지점 분산 기능을 가진다. 따라서, 라인(20)의 이미지가 어레이(32, 32' 또는 232) 같은 검출기 어레이상으로 투영될 때, 수집된 복사선은 지점 분산 기능이 이형의 존재에 의해 변경되지 않는 한, 검출기 어레이에서 실질적으로 동일한 지점 분산 기능을 갖는다. 따라서, 도 14에 예시된 바와 같이, 라인(20)은 Y-축을 따라 정렬되며, 어레이(232)[그리고, 어레이(32 및 32')]는 동일 축을 따라 정렬된다. 라인(20)의 이미지가 검출기 어레이(232)상으로 투영될 때, 예로서, 지점 분산 기능(232')은 도 4에서 라인(20)의 것과 유사한 형상을 갖는 것으로 도시되어 있다. 동일한 바가 어레이(32 및 32')상의 이미지에 대하여서도 사실이다. 따라서, 서로 다른 어레이내의 검출기가 서로 다른 치수를 가질 수도 있지만, 도 5를 참조로 상술된 바와 같이, 시스템(10 및 200) 같은 검사 시스템의 화소 크기는 라인(20)에 평행한 방향으로 어레이(232, 32 및 32')내의 검출기의 치수(d) 및 주사 피치(p)에 의해 결정된다. 달리 말해서, 화소 크기는 dp이다.

도 5를 참조하면, 라인(20)의 이미지는 시스템(200)에 의해 검출기 어레이(32)[및 유사하게 어레이(32' 또는 232에 대해) 상에 투영될 때 W의 폭을 갖는다. 그러나, 라인이 표면(18)을 가로질러 스캐닝될 때, 하나 이상의 샘플이 스캔 피치(p)에 의해 예시된 바와 같이 라인 구역(20) 내에 취해질 수 있다. 따라서, 스캔 피치(p)가 W의 절반과 동일하면, 이는 두 개의 샘플이 라인 폭(W) 내에 취해진다는 것을 의미한다. 이는 라인(20)의 이미지가 일 위치에 있을 때의 검출기 어레이의 출력을 샘플링하고 라인이 (1/2)W에 상응하는 거리(p)만큼 이동된 후에 출력을 재차 샘플링함으로써 성취된다. 이는 W 내지 (1/2)W로의 스웨이딩(swathing) 방향에서의 화소 크기의 감소를 초래할 수 있다. 따라서, 표면(18) 상의 라인에 복사선 빔을 집속함으로써, 샘플링을 위한 높은 데이터 전송율을 요구하지 않고 라인(20)에 수직인 방향으로 검출을 위한 해상도 및 감도를 증가시키면서 라인 구역 내에서 취해질 필요가 있는 샘플의 수를 감소시키는 것이 가능하다. 상기 내용으로부터, 라인(20)의 길이를 따른 방향에서의 검출 해상도 또는 감도가 d와 같은 어레이 내의 검출기의 치수에 의해 결정된다. 따라서, 3개의 어레이의 라인의 이미지의 길이를 따른 적절한 치수의 검출기를 선택함으로써, 원하는 해상도가 성취될 수 있다.

상기 내용으로부터, 시스템(200)은 특히 표면 검사에 유리하다는 것이 이해될 수 있다. 이는 검사된 표면에 수직인 또는 거의 수직인 방향으로 바람직하게 지향된 경사 조명 빔 및 제2 조명 빔을 제공한다. 동일한 수집 및 검출 광학계가 순차적으로 또는 동시에 양 조명 빔으로부터의 복사선을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 종래의 디자인과는 대조적으로, 검출기 어레이의 화소 크기는 요구된 데이터 전송율을 과도하게 증가시키거나 처리량을 감소시키지 않고 감도를 증가시키도록 선택될 수 있다. 전체 라인은 표면(18)을 가로질러 스캐닝되기 때문에, 단일의 조명된 스폿이 표면을 가로질러 스캐닝되는 종래의 시스템에 비교할 때 더 큰 영역이 동시에 검사된다.

도 15는 본 발명을 예시하기 위한 시스템(200)의 부분의 측면도이다. 도 15 에 도시된 바와 같이, 라인(20 또는 260)의 이미지는 대상물(222, 230)에 의해 검출기 어레이(232)에 투영되고, 여기서 라인의 부분으로부터 산란되거나 분산된 복사선이 어레이(232) 내의 대응 검출기 상에 투영된다. 따라서, 라인(20 또는 260)을 따른 방향에서의 검출기의 해상도 또는 감도는 도 15에 도시된 바와 같이 검출기 어레이(232)의 치수(d)에 의해 결정된다. 상술한 바와 같이, 검출기 어레이(232)의 치수는 어레이(32, 32')에서의 치수와 동일할 필요는 없다.

상술한 바와 같이, 빔(16, 252)은 표면(18) 상의 특정 유형의 검출시의 감도를 최적화하도록 편광될 수 있다. 이를 위해, 3개의 수집 채널 각각은 또한 특정 유형의 검출을 위한 검출 감도를 향상시키기 위한 편광자를 포함할 수 있다. 도 16에 도시된 바와 같이, 3개의 채널 각각은 단지 S- 또는 단지 P-편광된 복사선만을 선택적으로 통과시키거나 편광 상태에 무관하게 모든 복사선을 통과시킬 수 있는 편광 요소를 포함한다. 도 16에 도시된 바와 같이, 3개의 편광 요소는 각각 단지 S-편광된 복사선만을 통과시키는 편광자(282a), 단지 P-편광된 복사선만을 통과시키는 편광자(282b) 및 모든 편광의 복사선을 통과시키는 광학 요소(282c)를 포함한다. 도 16에 도시된 바와 같이, 3개의 요소(282)는 P-편광된 복사선을 통과시키도록 위치된다. 명백하게, 편광자는 S-편광된 복사선 또는 모든 편광의 복사선을 통과시키도록 도 16에 도시된 위치로부터 이동될 수 있다. 편광 요소(282)의 하나의 가능한 구현은 3개의 상이한 편광자(282a, 282b, 282c)를 내부에 갖는 회전 휠(도시 생략)에 의해서이다. 모터(도시 생략)와 같은 수단에 의해 휠을 회전시킴으로써, 적절한 편광자가 수집된 복사선의 광학 경로 내에 배치될 수 있다. 제2 가 능한 구현은 빔 내에 편광자를 위치시키는 선형 슬라이드일 수 있다. 양 구현은 본 발명에 포함된다.

도 17a는 본 발명의 일 실시예의 다른 양태를 예시하기 위한 시스템(200)의 부분의 개략 측면도이다. 맨하탄 기하학 형상(Manhattan geometry) 또는 메모리 어레이와 같은 규칙적인 패턴이 표면(18) 상에 존재하는 경우, 이러한 패턴은 조명 빔으로부터의 회절을 유발할 수 있다. 상이한 회절 차수가 푸리어 필터에 의해 차단될 수 있다. 바람직하게는, 필터는 하나 이상의 상이한 공간 주파수를 갖는 회절 차수를 차단하는데 사용된다. 이는 예를 들면 도 9에 도시된 바와 같이 금속 로드(224a, 224b)의 하나 또는 두 개의 어레이와 같은 금속 로드에 의해 성취될 수 있다. 두 개의 필터가 사용되는 경우, 두 개의 필터는 상이한 공간 주파수를 갖는 것이 바람직하다. 명백하게, 두 개 이상의 필터가 이용될 수 있고, 여기서 필터는 모두 상이한 공간 주파수를 가질 수 있다. N개의 독립적인 로드의 어레이가 최대 N개의 개별 공간 주파수를 차단할 수 있다. N개의 로드는 최대 N개의 필터를 형성하도록 임의의 소정의 방식으로 배열될 수 있고, 각각의 필터는 하나 이상의 로드를 포함한다. 임의의 간격을 허용하는 독립적인 로드 필터가 본 발명에 포함된다. 도 17b는 표면(18) 상의 패턴으로부터의 상이한 회절 차수의 바람직한 방향으로 예시하는 개략도이다. 더 낮은 공간 주파수(일반적으로 웨이퍼 상의 1 미크론당 1 반복 패턴 미만)에서, 로드 어레이의 로드 중 하나 이상은 주파수로부터의 모든 라인 차단할 필요가 있다. 이 방식으로 N개의 독립적인 로드가 N개 또는 N보다 작은 공간 주파수에 대한 차단을 제공할 수 있다.

대안적인 실시예에서, 아크 램프와 같은 광대역 소스가 레이저 대신에 조명 빔 또는 빔들을 위한 복사선을 공급하는데 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 빔 또는 빔들은, 소스로부터 이용 가능한 복사선의 강도를 상당히 감소시키지 않고 대형 소스로부터 라인으로 복사선을 집속하는 것이 곤란할 수 있기 때문에 라인보다는 표면(18) 상의 더 큰 구역을 조명할 수 있다. 예를 들면, 빔(252)을 위한 복사선은 이러한 소스 및 렌즈(248)를 포함하는 광학계에 의해 공급될 수 있고, 대상물(222)은 라인 대신에 표면(18) 상의 직사각형 구역과 같은 구역에 복사선을 집속할 수 있다. 이러한 경우에, 검출기 어레이(32, 32', 232)의 선형 어레이 대신에 2차원 검출기 어레이를 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 시간 지연 적분(time delayed integration)이 신호-대-노이즈비[도시되지 않은 회로(280)로부터 검출기 어레이(232)로의 제어 라인]를 향상시키기 위해 도 11a 및 도 11b의 제어 회로에 의해 인가될 수 있다. 2차원 검출기 어레이 및 시간 지연 적분은 또한 빔 또는 빔들이 직사각형 구역이 아닌 라인 또는 라인들에 집속되는 특정 적용에 유용할 수 있다. 도 9의 실시예에서, 모든 3개의 검출 채널이 제공되지만, 몇몇 적용에서는 3개보다 작은 검출 채널이 적절할 수 있다. 따라서, 몇몇 적용에서, 단일의 2중 암시야 채널 및 수직 또는 거의 수직 채널이 적절할 수 있다. 또 다른 적용에서, 단일의 2중 암시야 채널이 충분할 수 있다. 상술한 바와 같이, 수직 또는 거의 수직 채널은 명시야 채널 또는 근접각 암시야 채널이 되도록 배열될 수 있다. 모든 이러한 조합은 본 발명의 범주 내에 있다. 3개보다 작거나 많은 채널은 모두 본 발명의 범주 내에 있다. 예를 들면, 3개의 채널 중 단지 하나만이 몇몇 적용에 적 합할 수 있다. 다른 적용에서, 3개의 채널 중 두 개가 충분할 수 있다. 또 다른 적용에서, 3개보다 많은 채널이 바람직할 수 있다.

검출의 해상도 또는 감도를 증가시키기 위해, 파장 355nm의 복사선과 같은, 자외선 또는 극자외선 복사선이 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 일 가능한 복사선 소스는 최대 1W의 전력을 갖는 75MHz 초과의 주파수에서 작동하는 펄스화 레이저이다. 이러한 용도를 위해 일 적합한 레이저는 3중 Nd:YV04 모드 로킹된 레이저이다. 약 10MHz 초과의 주파수에서 펄스화하는 것과 같은 75MHz 이외의 주파수에서 펄스화하는 펄스화 레이저가 또한 사용될 수 있다. 3개의 수집 및 검출 채널에서의 수집 대상물은 약 0.35의 수치적 개구를 갖는다. 두 개의 측면 채널이 표면(18)에 수직인 방향으로부터 약 45°로 광축(36, 36')을 갖고 배향되는 것이 바람직하다. 필터(224a, 224b)는 각각 최대 11개의 금속 로드를 포함할 수 있고, 이들 필터는 0.29 내지 5.9 미크론의 셀 크기를 필터링하는데 적합할 수 있다.

어레이(32, 32', 232)는 각각 1200MMPS의 데이터 전송율을 갖는 4096 원소 다이오드 어레이일 수 있다. 수집 광학계는, 다이오드 어레이의 화소 크기가 영상화 방향에서 0.32, 0.44, 0.62 미크론의 화소 크기, 또는 약 0.3 내지 0.7의 범위 내의 화소와 같은 상이한 화소 크기를 가질 수 있도록 하는 배율을 갖는다.

라인(20, 260)은 1.5, 3.0 및 4.25 미크론, 또는 약 1 내지 5 미크론의 범위 내의 것과 같은 상이한 폭을 갖도록 집속될 수 있고, 여기서 라인의 폭은 강도가 피크 강도의 1/e² 이하로 하강하는 점들 사이의 거리에 의해 규정될 수 있다. 검출 기 어레이의 출력은 0.5, 1.0 및 1.42 미크론, 약 0.4 내지 1.5 미크론의 범위 내의 것의 스웨이딩 방향에서 화소 치수를 제공하도록 각각의 라인 구역의 폭 내에서 약 3회 샘플링된다.

조명 스폿이 표면을 가로질러 스캐닝되는 암시야 시스템과는 대조적으로, 전체 라인 구역이 빔(16)에 의해[및 빔(252)에 의해] 동시에 조명되기 때문에, 만족스러운 출력을 성취하면서 스캐닝 속도가 스폿 스캐닝 시스템만큼 높을 필요가 없다. 따라서, 시스템(200)은 스캐닝된 속도의 초당 450mm 이상의 최대 속도를 성취할 수 있다.

몇몇 명시야 체계(뿐만 아니라 상술한 암시야 체계)에서, 타겟의 이미지 및 템플레이트로서 사용된 기준 영역은 그 사이의 차이를 결정하도록 비교된다. 기준 영역은 검사되는 동일한 표면 상의 타겟 영역에 부가하여 다른 영역일 수 있고, 또는 컴퓨터 또는 프로세서(270) 내의 저장된 기준 이미지일 수 있다. 이들 차이는 표면 이형을 지시할 수 있다.

본 발명이 다양한 실시예를 참조하여 상기에 설명되었지만, 변경 및 변형이 첨부된 청구범위 및 이들의 등가물에 의해서만 규정되는 본 발명의 범주로부터 일탈하지 않고 이루어질 수 있는 것을 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명이 패터닝된 또는 미패터닝된 반도체 웨이퍼와 같은 반도체 샘플 상의 이형을 검출하는 것을 참조하여 예시되었지만, 동일한 시스템은 거친 필름 및 웨이퍼의 이면, 뿐만 아니라 포토마스크, 레티클, 액정 디스플레이 도는 다른 평판 패널 디스플레이와 같은 다른 유형의 샘플 상의 이형의 검출에 적용될 수 있다. 본원에 언급된 모든 참조 문 헌은 그대로 본원에 합체된다.

Claims

샘플의 이형을 검출하기 위한 광학 장치에 있어서,

상기 샘플의 표면(18) 상에 집속된 제1 라인(20)에 대해 경사진 제1 입사각에서 집속된 제1 빔(16) 내로 복사선의 빔을 집속하는 제1 광학계(12)로서, 상기 제1 빔 및 상기 제1 빔을 통하고 상기 표면에 수직인 방향은 상기 제1 빔의 입사 평면을 한정하고, 상기 제1 라인은 상기 제1 빔의 입사 평면에 있는, 제1 광학계;

상기 샘플의 상기 표면 상의 가늘고 긴 조명 영역(elongated illuminated area)(260)에 대한 제2 입사각에서 집속된 제2 빔(252) 내로 복사선의 빔을 집속하는 제2 광학계(248)로서, 상기 제2 입사각은 상기 제1 입사각과 상이한, 제2 광학계;

제1 검출기 어레이(32, 32', 232);

상기 제1 빔 및 제2 빔으로부터 기원하고 상기 샘플 표면 상의 상기 제1 라인 및 상기 가늘고 긴 조명 영역으로부터 산란 또는 반사된 복사선을 수집하고, 상기 제1 라인의 일 부분 및 상기 가늘고 긴 조명 영역으로부터 수집된 복사선을 상기 제1 검출기 어레이에 집속하는 수집 광학계(30, 30', 230)를

포함하는, 광학 장치.
제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 광학계에 의해 집속된 상기 복사선은 펄스형 복사선을 포함하는, 광학 장치.
제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 광학계에 의해 집속된 상기 복사선은 적어도 하나의 자외선 또는 심자외선(deep ultraviolet) 파장을 포함하는, 광학 장치.
제 1항에 있어서, 상기 수집 광학계는, 하나 이상의 공간 주파수에서 상기 산란 또는 반사된 복사선을 여과하는 공간 필터를 포함하는, 광학 장치.
제 1항에 있어서, 직선 경로 세그먼트를 포함하는 구불구불한 경로를 따라, 상기 샘플 표면과 상기 제 1, 제 2 및 수집 광학계 사이에 상대 운동을 일으키는 기기를 더 포함하는, 광학 장치.
제 1항에 있어서,

상기 제2 빔은 상기 샘플의 표면에 수직 방향이거나 또는 상기 샘플 표면에 대한 수직 표면에 인접하며,

상기 수집 광학계(230)는

상기 샘플의 표면 상의 상기 제1 라인 및 상기 가늘고 긴 조명 영역 중 적어도 하나로부터

상기 제1 빔 및 상기 제2 빔 중 적어도 하나에서 기원하며 상기 표면의 수직 방향 또는 상기 표면에 대한 수직 방향에서 인접하게 산란 또는 반사된 복사선을 수집하고,

상기 제1 라인 및 상기 조명 영역 중 적어도 하나로부터 수집된 산란 또는 반사된 복사선을 상기 제1 검출기 어레이에 집속하는, 광학 장치.
제 1항에 있어서,

제2 검출기 어레이를 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 검출기 어레이(32, 32')는 상기 제1 빔에 대해 이중 암시야 위치(double dark field location)에 배열되며,

상기 수집 광학계(30, 30')는

상기 제1 빔 및 상기 제2 빔 중 적어도 하나로부터 기원하고 상기 샘플 표면에 상기 제1 라인 및 상기 가늘고 긴 조명 영역 중 적어도 하나에서 산란된 복사선을 수집하고,

상기 제1 라인 및 상기 조명 영역 중 적어도 하나에서 수집된 산란된 복사선을 상기 제1 및 제2 검출기 어레이 각각에 집속하는, 광학 장치.
제 7항에 있어서,

제3 검출기 어레이(232)를 더 포함하고,

상기 수집 광학계(230)는

상기 샘플 표면 상의 상기 제1 라인 및 상기 조명 영역 중 적어도 하나로부터

상기 제1 빔 및 상기 제2 빔 중 적어도 하나에서 기원하고 상기 표면에 수직 방향 또는 상기 표면에 대한 수직 방향에 인접하게 산란된 복사선을 수집하고,

상기 수집된 산란된 복사선을 상기 제3 검출기 어레이에 집속하는, 광학 장치.
제 1항에 있어서, 상기 제1 검출기 어레이(32, 32')는 상기 제1 빔에 대해 이중 암시야 위치인, 광학 장치.
제 9항에 있어서, 제2 검출기 어레이(232)를 더 포함하고,

상기 수집 광학계(230)는

상기 샘플 표면 상의 상기 제1 라인 및 상기 조명 영역 중 적어도 하나로부터

상기 제1 빔 및 상기 제2 빔 중 적어도 하나로부터 기원하고 상기 표면에 수직이거나 상기 표면에 대한 수직 방향에 인접하게 산란 또는 반사된 복사선을 수집하고,

상기 제1 라인 및 상기 조명 영역 중 적어도 하나로부터 수집된 산란 또는 반사된 복사선을 상기 제2 검출기 어레이에 집속하는, 광학 장치.
제 9항에 있어서, 제2 검출기 어레이(232)를 더 포함하고, 상기 제2 어레이와 상기 제2 빔은 명 시야 검출 시스템(bright field detection system)을 형성하는, 광학 장치.
제 1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 광학계에 의해 집속된 상기 복사선은 편광선(polarized radiation)을 포함하는, 광학 장치.
제 12항에 있어서, 상기 제1 및 제2 광학계에 의해 집속된 상기 복사선은 원형 편광선(circular polarized radiation)을 포함하는, 광학 장치.
샘플의 이형을 검출하기 위한 광학 방법에 있어서,

상기 샘플의 표면(18) 상에 집속된 제1 라인(20)에 대해 경사진 제1 입사각에서 집속된 제1 빔(16)으로 복사선의 빔을 집속하는 단계로서, 상기 제1 빔 및 상기 제1 빔을 통하고 상기 샘플의 표면에 수직인 방향은 상기 제1 빔의 입사 평면을 한정하고, 상기 제1 라인은 상기 제1 빔의 입사 평면에 있는, 집속 단계;

상기 샘플의 표면 상의 가늘고 긴 조명 영역(260)에 대한 제2 입사각에서 집속된 제2 빔(252)으로 복사선 빔을 집속하는 단계로서, 상기 제2 입사각은 상기 제1 입사각과는 상이한, 집속 단계;

상기 제1 빔 및 제2 빔으로부터 기원하고 상기 샘플 표면 상의 상기 제1 라인 및 상기 가늘고 긴 조명 영역으로부터 산란 또는 반사된 복사선을 수집하고, 상기 제1 라인의 및 상기 가늘고 긴 조명 영역으로부터 수집된 복사선을 제1 검출기 어레이(32, 32', 232)에 집속하는 단계;를

포함하는, 광학 방법.
제 14항에 있어서, 상기 복사선 빔을 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 제공된 복사선은 적어도 하나의 자외선 또는 심 자외선 파장을 포함하는 펄스형 복사선을 포함하는, 광학 방법.
제 14항에 있어서, 상기 수집 단계는, 하나 이상의 공간 주파수에서 산란된 복사선을 여과하는 공간 필터를 통해, 수집된 상기 복사선을 통과시키는 단계를 포함하는, 광학 방법.
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