KR102518212B1 - 입자 검출을 위한 방사형 편광자 - Google Patents

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Abstract

암시야(dark filed) 검사 시스템은 조명 빔을 생성하도록 구성된 조명 소스, 조명 방향을 따라 축외(off-axis) 각도로 상기 조명 빔을 샘플로 지향시키도록 구성된 하나 이상의 조명 광학장치, 검출기, 상기 조명 빔에 응답하여 상기 샘플로부터 수집된 광에 기반하여 상기 검출기 상에 상기 샘플의 암시야 이미지를 생성하기 위한 하나 이상의 수집 광학장치, 및 상기 하나 이상의 수집 광학장치의 동공 평면(pupil plane)에 위치되며, 상기 샘플로부터 상기 조명 빔의 정반사에 대응하는 상기 동공 평면의 기준점에 대해 방사형 편광(radial polarization)을 가진 광을 제거하도록 구성되는 방사형 편광자를 포함할 수 있다.

Description

입자 검출을 위한 방사형 편광자
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 발명자가 Jenn-Kuen Leong, Daniel Kavaldjiev, John Fielden 및 Guoheng Zhao이고, 발명의 명칭 “웨이퍼 검사 시스템에 대한 개선된 해상도를 가진 입자 검출(PARTICLE DETECTION WITH IMPROVED RESOLUTION ON WAFER INSPECTION SYSTEM)”인 2018년 11월 14일에 출원된 미국 가출원 No. 62/767,246에 대해 미국 특허법 35 U.S.C. §119(e)하의 이익을 주장하며, 이는 본원에 참조로 그 전체가 포함된다.
본 개시는 일반적으로 입자 검사, 특히 암시야(dark-field) 입자 검사에 관한 것이다.
입자 검출 시스템은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 패턴화되지 않은 웨이퍼와 같은 웨이퍼 상의 결함(defects) 또는 입자성 물질(particulates)을 식별하기 위해 반도체 프로세싱 라인에서 일반적으로 사용된다. 반도체 디바이스가 계속 축소됨에 따라 입자 검출 시스템은 상응하는 감도(sensitivity)와 해상도(resolution) 증가를 필요로 한다. 측정 감도를 제한할 수 있는 노이즈의 중요한 소스는 웨이퍼의 표면 산란이며 이는 광학적으로 연마된 표면에서도 존재할 수 있다. 입자로부터의 산란과 관련하여 표면 산란을 억제하기 위해 다양한 방법이 제안되었지만, 이러한 방법은 원하는 감도 수준을 달성하지 못할 수 있고 및/또는 이미지 품질이 저하되는 대신 감도를 달성할 수 있다. 따라서 위에서 언급한 결함을 완화시키는 시스템 및 방법을 개발할 필요가 있다.
본 개시의 하나 이상의 예시적인 실시형태에 따른 시스템이 개시된다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 시스템은 조명 빔을 생성하기 위한 조명 소스를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 시스템은 조명 방향을 따라 축외(off-axis) 각도로 조명 빔을 샘플로 지향시키기 위한 하나 이상의 조명 광학장치(optics)를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 시스템은 검출기를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 시스템은 상기 조명 빔에 응답하여 상기 샘플로부터 수집된 광을 기반으로 상기 검출기 상에 샘플의 암시야(dark-field) 이미지를 생성하기 위한 하나 이상의 수집 광학장치를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 시스템은 상기 하나 이상의 수집 광학장치의 동공 평면(pupil plane)에 위치된 방사형 편광자(radial polarizer)를 포함하며, 상기 방사형 편광자는 상기 샘플로부터 상기 조명 빔의 정반사(specular reflection)에 대응하는 동공 평면(pupil plane)의 기준점에 대해 방사형 편광을 갖는 광을 거부(reject)하도록 구성된다.
본 개시의 하나 이상의 예시적인 실시예에 따른 시스템이 개시된다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 시스템은 조명 빔을 생성하기 위한 조명 소스를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 시스템은 조명 방향을 따라 축외(off-axis) 각도로 상기 조명 빔을 샘플로 지향시키기 위한 하나 이상의 조명 광학장치를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 시스템은 검출기를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 시스템은 상기 조명 빔에 응답하여 상기 샘플로부터 수집된 광에 기반하여 상기 검출기 상에 샘플의 암시야(dark-field) 이미지를 생성하기 위한 하나 이상의 수집 광학장치를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 시스템은 상기 샘플 상의 하나 이상의 입자로부터 산란된 광의 포인트 스프레드 함수(point spread function)를 재형성하기 위해 동공 평면의 수집 에어리어의 2개 이상의 영역에서 광에 대해 상이한 위상 시프트를 제공하도록 구성된 하나 이상의 수집 광학장치의 동공 평면에 위치된 위상 마스크를 포함하고, 상기 수집 에어리어는 상기 하나 이상의 수집 광학장치의 개구수(numerical aperture)에 대응한다.
본 개시의 하나 이상의 예시적인 실시형태에 따른 방법이 개시된다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 방법은 조명 방향을 따라 비스듬한 각도로 p-편광(p-polarized) 조명 빔을 사용하여 샘플을 조명하는 단계를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 방법은 하나 이상의 수집 광학장치를 사용하여 암시야 모드에서 상기 조명 빔에 대한 상기 샘플로부터의 광을 수집하는 단계를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 방법은 상기 하나 이상의 수집 광학장치의 동공 평면에 위치된 방사형 편광자를 통해 상기 샘플로부터의 광을 전파하는 단계를 포함하며, 상기 방사형 편광자는 상기 샘플로부터 상기 조명 빔의 정반사에 대응하는 상기 동공 평면의 기준점에 대해 방사형 편광을 가진 광을 제거하도록 구성된다. 다른 예시적인 실시형태에서, 방법은 상기 샘플 상의 하나 이상의 입자로부터 산란된 광의 포인트 스프레드 함수를 재형성하기 위해 상기 동공 평면의 수집 에어리어의 2개 이상의 영역에서 광에 대해 상이한 위상 시프트를 제공하도록 구성된 상기 동공 평면에 위치된 위상 마스크를 통해 상기 샘플로부터의 광을 전파하는 단계를 포함하고, 상기 수집 에어리어는 상기 하나 이상의 수집 광학장치의 개구수에 대응한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 방법은 상기 조명 빔에 대하여 상기 방사형 편광자와 상기 위상 마스크를 통해 전파하는 광에 기반하여 샘플의 암시야 이미지를 생성하는 단계를 포함하며, 상기 샘플의 암시야 이미지는 상기 샘플 표면 상의 하나 이상의 입자에 의해 산란된 광에 기반한다.
전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 모두 단지 예시적이고 설명적인 것이며 청구된 본 발명을 반드시 제한하는 것은 아님을 이해해야 한다. 명세서에 포함되고 그 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 실시형태를 예시하고 일반적인 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
본 개시의 수많은 이점은 다음의 첨부 도면을 참조하여 이 분야의 기술자에 의해 더 잘 이해될 수 있다.
도 1은 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른 입자 검출 시스템의 개념도이다.
도 2a는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 비스듬하게 입사하는 p-편광 광(p-polarized light)에 대한 표면 산란의 동공-평면 산란 맵(scattering map)이다.
도 2b는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 비스듬하게 입사하는 p-편광 광에 대해 작은 입자에 의해 산란된 광의 동공-평면 산란 맵이다.
도 3a는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른 연속 헤이즈-제거(haze-rejection) 편광자의 평면도이다.
도 3b는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른 세그먼트화된(segmented) 헤이즈-제거 편광자의 평면도이다.
도 4a는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 도 2a의 산란 맵에 중첩된 헤이즈-제거 편광자의 개념도이다.
도 4b는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 도 2b의 산란 맵에 중첩된 헤이즈-제거 편광자의 개념도이다.
도 5는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따라, 서브-해상도(sub-resolution) 입자에 의한 p-편광 광의 전기장 분포 및 상기 서브-해상도 입자의 대응하는 이미지를 포함한다.
도 6a는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 동공을 4개의 영역으로 분할하기 위한 4개의 세그먼트를 갖는 위상 마스크의 개념적 평면도, 서브-해상도 입자에 의해 산란된 p-편광 광과 관련된 전기장 분포, 위상 마스크에 기반하여 수정된 전기장 분포, 및 대응하는 상기 입자의 재형성된 이미지를 포함한다.
도 6b는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 동공을 2개의 세그먼트로 분할하기 위한 2개의 세그먼트를 포함하는 위상 마스크의 개념적 평면도이다.
도 7a는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 위상 마스크 없이 촬영된 40nm 이하의(sub-40 nm) 실리카 입자가 있는 실리콘 웨이퍼의 이미지, 상기 입자 중 하나의 확대된 이미지를 포함하는 인셋(inset), 및 상기 확대된 이미지의 단면을 나타내는 플롯(plot)을 포함한다.
도 7b는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 위상 마스크를 사용하여 촬영된 도 7a에 도시된 40nm 이하의 실리카 입자가 있는 실리콘 웨이퍼의 이미지, 상기 입자 중 하나의 확대된 이미지를 포함하는 인셋, 및 상기 확대된 이미지의 단면을 나타내는 플롯을 포함한다.
도 8a는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 헤이즈-제거 편광자 또는 위상 마스크 없이 촬영된 40nm 이하의 실리카 입자가 있는 실리콘 웨이퍼의 이미지 및 상기 입자의 단면을 나타내는 플롯을 포함한다.
도 8b는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 헤이즈-제거 편광자 및 위상 마스크를 사용하여 촬영된 도 8a에 도시된 40nm 이하의 실리카 입자가 있는 실리콘 웨이퍼의 이미지 및 상기 입자의 단면을 나타내는 플롯을 포함한다.
도 9는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 입자 검출을 위한 방법에서 수행되는 단계를 도시하는 흐름도이다.
개시된 본 발명에 대해 상세히 설명될 것이며, 이는 첨부 도면에 도시되어 있다. 본 개시는 특정 실시형태 및 그 특정 특징과 관련하여 특히 도시되고 설명되었다. 여기서 설명되는 실시형태는 제한적인 것이기 보다는 예시적인 것으로 간주된다. 여기서 사용된, “왼쪽”, “오른쪽”, "상부(top)", ”하부(bottom)", "위에(over)", "아래에(under)", "상부의(upper)", "위쪽으로(upward)", "하부의(lower)", "아래로(down)" 및 "아래쪽으로(downward)"와 같은 방향을 나타내는 용어는 설명 목적에서 상대적 위치를 제공하기 위한 것이며, 절대적인 기준틀을 지정하기 위한 것이 아니다. 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 형태 및 세부 사항에 있어서 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있음은 이 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다.
본 개시의 실시형태는 표면 상의 입자로부터 산란된 광의 검출을 용이하게 하기 위해 표면 산란(예를 들어, 표면 헤이즈)을 선택적으로 필터링하기 위해 동공 평면(pupil plane)에서 헤이즈-제거 편광자(haze-rejection polarizer)를 사용하는 암시야(dark-field) 이미징에 기반한 입자 검출을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 특히, 헤이즈-제거 편광자는 동공 평면을 가로지르는 표면 헤이즈의 예상 편광 분포에 대응하는 공간적으로 변화하는 제거 방향(rejection directions)을 가질 수 있다. 본 개시의 목적을 위해, 입자는 이에 제한되는 것은 아니지만, 이물질 입자(foreign particle), 스크래치, 피트(pit), 홀(hole), 범프(bump) 등을 포함하여, 관심 샘플 상의 임의의 표면 결함(defect)을 포함할 수 있다.
샘플로부터의 광의 산란 또는 방출 각도는 동공 평면의 공간적 위치에 매핑된다. 따라서, 동공 평면에 배치된 편광자는 산란각도와 편광에 기반하여 선택적으로 광을 필터링할 수 있다. 여기서 입자로부터 산란된 광과 표면으로부터 산란된 광은 산란각도의 함수로서 상이한 전기장 분포(예를 들어, 편광 및 전계 강도)를 나타낼 수 있음을 알 수 있다. 또한, 전기장 분포(예를 들어, 산란 맵)의 차이는 비스듬하게 입사하는(obliquely-incident) p-편광 광(p-polarized light)에 대해 특히 중요할 수 있다. 예를 들어, 비스듬하게 입사하는 p-편광 광으로부터의 표면 헤이즈는 정반사(specular reflection) 각도에 대해 대략 방사형으로 편광될 수 있는 반면, 입자로부터의 산란은 표면 법선(surface normal)에 대해 대략 방사형으로 편광될 수 있다.
일부 실시형태에서, 암시야(dark-field) 입자 검출 시스템은 방사형 헤이즈-제거 편광자의 정점 각도(apex angle)가 표면 헤이즈를 선택적으로 제거(reject)하기 위해 비스듬하게 입사하는 p-편광 광의 정반사와 관련된 위치에 배치되도록, 동공 평면에 배향된 방사형 헤이즈-제거 편광자를 포함한다.
본 개시의 추가적인 실시형태는 입자에 의해 산란된 광의 포인트 스프레드 함수(point spread function, PSF)를 재형성(reshaping)하는 것에 관한 것이다.
이미징 해상도보다 작은(예를 들어, 조명 파장보다 훨씬 작은) 물체(예를 들어, 입자)의 이미지는 일반적으로 이미징 시스템의 PSF에 의해 제한된다. 그러나, 동공 평면에서 전기장의 특정 분포(예를 들어, 수집된 광의 각도 및 편광)는 이러한 물체의 이미지가 시스템 PSF보다 더 커지거나 및/또는 상이한 형상을 가지게 할 수 있다. 특히, 비스듬한 p-편광 광으로 조명될 때 이미징 해상도보다 작은 입자의 암시야 이미지(예를 들어, 산란 또는 회절된 광으로 형성된 입자의 이미지)는 시스템 PSF보다 큰 영역으로 퍼지는 환형 형상일 수 있고, 이는 입자 검출 감도에 부정적인 영향을 미친다. 이러한 환형 형상 및 PSF 또는 입자의 이미지화된 스팟(spot)의 크기 증가는 검출기 상에 이미지화된 스팟의 중심에서 수집된 광의 상쇄 간섭(destructive interference)과 연관될 수 있다.
일부 실시형태에서, 암시야 입자 검출 시스템은 입자 산란과 관련된 이미지화된 스팟의 중심에서 수집된 광의 보강 간섭(constructive interference)을 용이하게 하기 위해 동공 평면에 위상 마스크(phase mask)를 포함한다. 이와 관련하여 이미지화된 입자의 PSF는 타이트해 질 수 있으며(tightened) 시스템 PSF에 더 가까울 수 있다.
위상 마스크는 이미지화된 입자의 PSF를 재형성하기에 적합한 다양한 구성을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 위상 마스크는 동공 평면의 상이한 영역에서 광에 대해 상이한 위상 시프트를 제공하기 위해 세그먼트화된 광학장치를 포함하며, 여기서 적어도 하나의 세그먼트는 반파장 플레이트(half-wave plate)로부터 형성된다.
본 개시의 추가 실시형태는 동공 평면에서 이미지화된 입자의 PSF를 재형성하기 위해 방사형 헤이즈-제거 편광자 및 위상 플레이트 모두를 포함하는 암시야 입자 검출 시스템에 관한 것이다. 웨이퍼 검사는 2018년 1월 1일에 발행된 미국 특허 No. 9,874,526, 2016년 3월 22일에 발행된 미국 특허 No. 9,291,575, 2014년 11월 18일 발행된 미국 특허 No. 8,891,079, 및 2018년 2월 13일에 발행된 미국 특허 No. 9,891,177에 전반적으로 설명되어 있으며, 이들은 전체가 여기에 포함된다.
이제 도 1 내지 도 9를 참조하여, 민감한 입자 검출을 위한 시스템 및 방법이 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른 입자 검출 시스템(100)의 개념도이다. 일 실시형태에서, 입자 검출 시스템(100)은 조명 빔(104)을 생성하기 위한 조명 소스(102), 조명 빔(104)을 샘플(108)로 지향시키기 위한 하나 이상의 조명 광학장치를 포함하는 조명 경로(106), 및 샘플(108)에서 나오는 광(예를 들어, 샘플 광(112))을 수집하기 위한 하나 이상의 수집 광학장치를 포함하는 수집 경로(110)를 포함한다. 예를 들어, 수집 경로(110)는 상기 샘플 광(112)의 적어도 일부를 수집하기 위한 대물렌즈(114)를 포함할 수 있다. 샘플 광(112)은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 산란광, 반사광, 회절광 또는 발광(luminescence)을 포함하여, 조명 빔(104)에 응답하여 샘플(108)로부터 발산되는 임의의 유형의 광을 포함할 수 있다.
조명 빔(104)은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 자외선(UV) 방사선, 가시 방사선 또는 적외선(IR) 방사선을 포함하는 하나 이상의 선택된 파장의 광을 포함할 수 있다. 예를 들어, 조명 소스(102)는, 반드시 그러할 필요는 없지만, 대략 350nm보다 짧은 파장을 갖는 조명 빔(104)을 제공할 수 있다. 다른 예로서, 조명 빔(104)은 대략 266nm의 파장을 제공할 수 있다. 다른 예로서, 조명 빔(104)은 대략 213nm의 파장을 제공할 수 있다. (예를 들어, 조명 빔(104)의 파장에 비해) 작은 입자에 의한 이미징 해상도 및 광 산란은 모두 일반적으로 파장을 이용하여 조정되어(scale), 조명 빔(104)의 파장을 감소시키면 일반적으로 작은 입자로부터 이미징 해상도 및 산란 신호를 증가시킬 수 있음이 여기서 인식된다. 따라서, 조명 빔(104)은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 극 자외선(EUV) 광, 심 자외선(DUV) 광, 또는 진공 자외선(VUV) 광을 포함하는 단파장 광을 포함할 수 있다.
조명 소스(102)는 이 분야에 알려진 임의의 유형의 광원을 포함할 수 있다. 또한, 조명 소스(102)는 임의의 선택된 공간적 또는 시간적 가간섭성(coherence) 특성을 갖는 조명 빔(104)을 제공할 수 있다. 일 실시형태에서, 조명 소스(102)는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 하나 이상의 협대역 레이저 소스, 하나 이상의 광대역 레이저 소스, 하나 이상의 초연속 레이저 소스, 또는 하나 이상의 백색광 레이저 소스와 같은 하나 이상의 레이저 소스를 포함한다. 다른 실시형태에서, 조명 소스(102)는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 레이저-지속 플라즈마(laser-sustained plasma, LSP) 소스와 같은 레이저-구동 광원(laser-driven light source, LDLS)을 포함한다. 예를 들어, 조명 소스(102)는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 레이저 소스에 의해 여기될 때 플라즈마 상태를 생성하고 광대역 조명을 방출하는 하나 이상의 요소를 포함하기에 적합한 LSP 램프, LSP 전구 또는 LSP 챔버를 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 조명 소스(102)는 이에 제한되는 것은 아니지만, 아크 램프, 방전 램프, 또는 무전극 램프와 같은 램프 소스를 포함한다.
다른 실시형태에서, 조명 소스(102)는 조정 가능한(tunable) 조명 빔(104)을 제공한다. 예를 들어, 조명 소스(102)는 조정 가능한 조명 소스(예를 들어, 하나 이상의 조정 가능한 레이저 등)를 포함할 수 있다. 다른 실시예로서, 조명 소스(102)는 고정되거나 조정 가능한 필터의 임의의 조합에 결합된 광대역 조명 소스를 포함할 수 있다.
조명 소스(102)는 임의의 시간적 프로파일(temporal profile)을 갖는 조명 빔(104)을 추가로 제공할 수 있다. 예를 들어, 조명 빔(104)은 연속적인 시간적 프로파일, 변조된 시간적 프로파일, 펄스의(pulsed) 시간적 프로파일 등을 가질 수 있다.
여기서 표면 헤이즈의 강도는 이에 제한되는 것은 아니지만, 조명 빔(104)의 입사각 또는 편광을 포함하는 다수의 인자에 의존할 수 있음이 인식된다. 예를 들어, 표면 헤이즈의 강도는 거의 법선 입사각도(near-normal angles of incidence)에 대해 상대적으로 높을 수 있고, 더 높은 입사각에 대해 강하될 수 있다. 일 실시형태에서, 조명 경로(106)는 이에 제한되는 것은 아니지만, 표면 헤이즈의 생성을 감소시키기 위해 비스듬한 입사각으로 샘플(108)로 조명 빔(104)을 지향시키기 위해 렌즈(116), 미러 등과 같은 하나 이상의 조명 광학장치를 포함할 수 있다. 비스듬한 입사각은 일반적으로 임의의 선택된 입사각을 포함할 수 있다. 예를 들어, 입사각은 반드시 그러할 필요는 없지만, 표면 법선에 대해 60도보다 클 수 있다.
다른 실시형태에서, 조명 경로(106)는 조명 빔(104)을 수정 및/또는 조절하는 데 적합한 하나 이상의 조명 빔-조절 구성요소(118)를 포함한다. 예를 들어, 하나 이상의 조명 빔-조절 구성요소(118)는 이에 제한되는 것은 아니지만, 하나 이상의 편광자, 하나 이상의 파장 플레이트(waveplates), 하나 이상의 필터, 하나 이상의 빔 스플리터, 하나 이상의 산광기(diffusers), 하나 이상의 호모게나이저(homogenizers), 하나 이상의 아포다이저(apodizers), 또는 하나 이상의 빔 형성기(beam shapers)를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 하나 이상의 조명 빔-조절 구성요소(118)는 샘플(108) 상에 p-편광 조명 빔(104)을 제공하도록 배향된 편광자 또는 파장 플레이트를 포함한다.
다른 실시형태에서, 입자 검출 시스템(100)은 수집 경로(110)에 의해 수집된 샘플 광(112)의 적어도 일부를 캡처하도록 구성된 검출기(120)를 포함한다. 검출기(120)는 샘플(108)로부터 수신된 조명을 측정하기에 적합한 이 기술분야에 알려진 임의의 유형의 광학 검출기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 검출기(120)는 이에 제한되는 것은 아니지만, 전하-결합 소자(CCD) 검출기, 상보적 금속-산화물-반도체(CMOS) 검출기, 시간-지연 적분(TDI) 검출기, 광전자 증배관(PMT) 어레이, 애벌런치 포토다이오드(APD) 어레이 등과 같은 샘플(108)의 이미지를 캡처하는 데 적합한 다중-픽셀(multi-pixel) 검출기를 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 검출기(120)는 샘플 광(112)의 파장을 식별하는 데 적합한 분광(spectroscopic) 검출기를 포함한다.
수집 경로(110)는 이에 제한되는 것은 아니지만, 하나 이상의 렌즈, 하나 이상의 필터, 하나 이상의 애퍼처, 하나 이상의 편광자, 또는 하나 이상의 위상 플레이트(phase plates)를 포함하여 샘플 광(112)을 지향 및/또는 수정하기 위한 임의의 수의 빔-조절 요소(122)를 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 수집 경로(110)는 동공 평면(124)에 또는 그 근처에 위치되는 하나 이상의 빔-조절 요소(122)를 포함한다. 예를 들어, 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 수집 경로(110)는 이에 제한되지는 않지만, 동공 평면(124) 또는 그 근처에 헤이즈-제거 편광자(예를 들어, 방사형(radial) 편광자 등) 또는 위상 마스크와 같은 빔-조절 요소(122)를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 입자 검출 시스템(100)은 이에 제한되지는 않지만, 샘플에 대한 산란각도(scattering angle) 및/또는 위치(position)의 함수로서 샘플 광(112)의 세기, 위상 및 편광을 포함하여, 검출기(120) 상에 이미지를 생성하는 데 사용되는 샘플 광(112)의 선택된 측면(aspects)을 제어하고 조정할 수 있다.
또한, 수집 경로(110)는 임의의 수의 동공 평면(124)을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 수집 경로(110)는 검출기(120) 상에 동공 평면(124)의 이미지를 생성하기 위한 하나 이상의 렌즈(126) 및 샘플(108) 표면의 이미지를 생성하기 위한 하나 이상의 렌즈(128)를 포함할 수 있다. 그러나, 여기서 원하는 효과를 제공하기 위해 제한된 수의 빔-조절 요소(122)가 특정 동공 평면(124)에 또는 특정 동공 평면(124)에 충분히 가까이 배치될 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 본 개시의 목적을 위해, 동공 평면(124)에서의 하나 이상의 요소에 대한 참조는 일반적으로 원하는 효과를 생성하기 위해 동공 평면(124)에서의 또는 그에 충분히 근접한 하나 이상의 요소를 설명할 수 있다. 일부 실시형태에서, 비록 도시되지는 않았지만, 수집 경로(110)는 임의의 수의 빔-조절 요소(122)가 동공 평면(124)에 또는 그 근처에 배치될 수 있도록 하나 이상의 추가적인 동공 평면(124)을 생성하기 위한 추가적인 렌즈를 포함할 수 있다.
다른 실시형태에서, 입자 검출 시스템(100)은 메모리 매체(134)(예를 들어, 메모리) 상에 유지되는 프로그램 명령을 실행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서(132)를 포함하는 컨트롤러(130)를 포함한다. 또한, 컨트롤러(130)는 입자 검출 시스템(100)의 임의의 구성 요소에 통신가능하게 결합될 수 있다. 이와 관련하여, 컨트롤러(130)의 하나 이상의 프로세서(132)는 본 개시 전반에 걸쳐 설명된 다양한 프로세스 단계 중 임의의 것을 실행할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(130)는 (예를 들어, 샘플(108)의 이미지와 관련된) 검출기(120)로부터의 데이터를 수신, 분석 및/또는 처리할 수 있다. 다른 실시예로서, 컨트롤러(130)는 제어 신호를 사용하여 입자 검출 시스템(100)의 임의의 구성 요소를 제어하거나 아니면 지시할 수 있다.
컨트롤러(130)의 하나 이상의 프로세서(132)는 이 기술분야에 알려진 임의의 프로세싱 요소를 포함할 수 있다. 이러한 의미에서, 하나 이상의 프로세서(132)는 알고리즘 및/또는 명령을 실행하도록 구성된 임의의 마이크로 프로세서 유형의 디바이스를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 하나 이상의 프로세서(132)는 본 개시 전반에 걸쳐 설명된 바와 같이 입자 검출 시스템(100)을 작동하도록 구성된 프로그램을 실행하도록 구성된 데스크탑 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터 시스템, 워크스테이션, 이미지 컴퓨터, 병렬 프로세서, 또는 임의의 다른 컴퓨터 시스템(예를 들어, 네트워크(networked) 컴퓨터)으로 구성될 수 있다. 용어 "프로세서"는 비-일시적 메모리 매체(134)로부터 프로그램 명령을 실행하는 하나 이상의 프로세싱 요소를 갖는 임의의 디바이스를 포함하도록 광범위하게 정의될 수 있음이 또한 이해될 수 있다. 또한, 본 개시 전반에 걸쳐 설명된 단계는 단일의 컨트롤러(130) 또는 대안적으로 다수의 컨트롤러에 의해 수행될 수 있다. 추가적으로, 컨트롤러(130)는 공통 하우징 또는 다수의 하우징 내에 수용된 하나 이상의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 임의의 컨트롤러 또는 컨트롤러의 조합이 입자 검출 시스템(100)으로 통합하기에 적합한 모듈로서 별도로 패키징될 수 있다.
메모리 매체(134)는 연관된 하나 이상의 프로세서(132)에 의해 실행 가능한 프로그램 명령을 저장하기에 적합한 이 기술분야에 알려진 임의의 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리 매체(134)는 비-일시적 메모리 매체를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 메모리 매체(134)는 이에 제한되지는 않지만, 읽기-전용 메모리(ROM), 랜덤-액세스 메모리(RAM), 자기 또는 광학 메모리 디바이스(예를 들어, 디스크), 자기 테이프, 솔리드-스테이트(solid-state) 드라이브 등을 포함할 수 있다. 또한, 메모리 매체(134)는 하나 이상의 프로세서(132)와 함께 공통 컨트롤러 하우징에 수용될 수 있다는 점이 언급된다. 일 실시형태에서, 메모리 매체(134)는 하나 이상의 프로세서(132) 및 컨트롤러(130)의 물리적 위치에 대해 원격으로 위치될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(130)의 하나 이상의 프로세서(132)는 네트워크(예를 들어, 인터넷, 인트라넷 등)를 통해 액세스 가능한 원격 메모리(예를 들어, 서버)에 액세스할 수 있다. 따라서, 상기 설명은 단지 예시적인 것이고 본 발명에 대한 제한으로 해석되어서는 안된다.
입자 검출 시스템(100)은 이 기술분야에 공지된 임의의 유형의 이미지-기반 입자 검출 시스템으로서 구성될 수 있음이 여기서 고려된다. 일 실시형태에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 입자 검출 시스템(100)은 정반사된 광을 배제하기 위한 암시야 이미징 시스템이다. 이와 관련하여, 입자 검출 시스템(100)은 주로 산란된 광(scattered light)에 기초하여 샘플(108)을 이미징할 수 있다. 암시야 이미징은 이 기술분야에 알려진 임의의 기술을 사용하여 또한 구현될 수 있다. 일 실시형태에서, 대물렌즈(114)의 배향(orientation) 및/또는 개구수(numerical aperture, NA)는 대물렌즈(114)가 정반사된 광을 수집하지 않도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 대물렌즈(114)는 샘플(108)에 대략 수직으로 배향되고 조명 빔(104)의 정반사 부분을 포함하지 않는 NA를 갖는다. 또한, 대물렌즈(114)는 반드시 그러한 것은 아니지만, 대략 0.9 이상의 NA를 갖는다. 다른 실시형태에서, 입자 검출 시스템(100)은 정반사가 검출기(120)에 도달하는 것을 차단하기 위한 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있다.
이제 도 2a 내지 4b를 참조하면, 동공-평면 편광 필터링이 더 상세히 설명된다.
일 실시형태에서, 입자 검출 시스템(100)은 입자 검출 응용에서 노이즈로 고려될 수 있는 샘플(108)의 표면으로부터 산란된 광(예를 들어, 표면 헤이즈)을 우선적으로 제거(reject)하기 위해 수집 경로(110)(예를 들어, 수집 광학장치)의 동공 평면에 헤이즈-제거 편광자를 포함한다. 이와 관련하여, 샘플(108)의 이미지는 주로 하나 이상의 입자(또는 표면의 다른 결함)에 의해 산란된 광으로부터 형성될 수 있다.
도 2a는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따라, 비스듬하게 입사하는 p-편광 광에 대한 표면 산란(예를 들어, 표면 헤이즈)의 동공-평면 산란 맵(202)이다. 도 2b는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따라, 비스듬하게 입사하는 p-편광 광에 대하여 작은 입자(예를 들어, 입자 검출 시스템(100)의 이미징 해상도 또는 조명 빔(104)의 파장에 비해 작음)에 의해 산란된 광의 동공-평면 산란 맵(204)이다.
특히, 산란 맵(202, 204)은 가장 높은 세기를 흰색으로, 가장 낮은 세기를 검은색으로 음영 표시한 전기장 강도를 포함한다. 또한, 산란 맵(202, 204)은 중첩된 타원(overlaid ellipses)에 의해 표시된 동공 평면(124)에서의 수집 각도(예를 들어, 산란 각도)의 함수로서 광의 편광 배향(polarization orientation)을 포함한다. 산란 맵(202, 204)은 샘플 광(112)이 입자 검출 시스템(100)에 의해 수집되는 각도의 범위와 연관된 동공 평면(124)의 수집 에어리어(collection area)(206)에 의해 경계가 정해진다. 예를 들어, 수집 에어리어(206)는 대물렌즈(114)의 개구수(NA)에 대응할 수 있다.
산란 맵(202, 204)은 도 1에 도시된 입자 검출 시스템(100)의 구성에 기반한다. 따라서, 정반사 각도(208)는 조명 방향(210)을 따라 수집 에어리어(206) 외부(예를 들어, 도 2a에서 원형 수집 에어리어(206)의 우측에 있는 수집 에어리어(206) 외부)에 위치된다.
추가적으로, 산란 맵(202, 204)은 이에 제한되지는 않지만, 실리콘, 에피택셜(epitaxial) 및 폴리실리콘 웨이퍼를 포함하는 다양한 재료로부터의 산란을 나타낼 수 있다. 그러나, 산란 맵(202, 204)은 오로지 예시 목적으로 제공되고 본 개시를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다는 것이 이해될 것이다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 특히 조명 빔(104)이 p-편광된 때 입자에 의해 산란된 광의 전기장 분포(예를 들어, 전기장 강도 및 편광 배향)는 표면에 의해 산란된 광의 전기장 분포와 실질적으로 다를 수 있다. 예를 들어, 표면 헤이즈와 관련된 샘플 광(112)은 일반적으로 도 2a에 도시된 바와 같이 수집 에어리어(206)에서 정반사 각도(208)에 대해 대략 방사형 편광 분포를 나타낸다. 대조적으로, 입자 산란과 관련된 샘플 광(112)은 일반적으로 도 2b에 도시된 바와 같이 표면 법선에 대해 대략 방사형 편광 분포를 나타낸다. 또한, 산란된 샘플 광(112)의 편광 광은 일반적으로 타원형이다. 도 2a 및 2b에서 보여지는 바와 같이, 동공 평면(124)의 대부분의 위치에서, 타원은 매우 기다랗고 이는 하나의 선형 편광 성분이 다른 것보다 훨씬 강하다는 것을 의미한다. 작은 입자로부터 산란된 샘플 광(112)의 경우(예를 들어, 도 2b), 편광은 동공의 중심 근처에서 더 타원형일 수 있으며, 이는 두 개의 선형 편광 성분이 대략적으로 크기가 비슷할 수 있음을 의미한다. 그러나 동공의 이 영역에서의 광의 세기는 상대적으로 낮으며 작은 입자로부터의 전체 산란 신호에 거의 기여하지 않는다.
일 실시형태에서, 입자 검출 시스템(100)은 표면 헤이즈를 우선적으로 제거하기 위해 동공 평면(124)에 또는 그 근처에 위치된 편광자를 포함한다. 일반적인 의미에서, 동공 평면(124)에 또는 그 근처에 위치된 편광자는 공지된, 측정된, 시뮬레이션된 또는 아니면 예상되는 광의 편광에 대응하는 공간적으로 변화하는 편광 필터링을 제공하도록 설계될 수 있다. 본 개시의 맥락에서, 동공 평면(124)에 또는 그 근처에 위치된 편광자는 동공 평면(124)에서 알려진 전기장 분포에 기반하여 우선적으로 표면 헤이즈를 필터링할 수 있다. 따라서, 일부 실시형태에서, 입자 검출 시스템(100)은 도 2a에 도시된 대략 방사형으로 편광된 표면 헤이즈를 우선적으로 제거하기 위해 동공 평면(124)에 또는 그 근처에 위치된 방사형 헤이즈-제거 편광자를 포함한다.
이제 도 3a 내지 도 3b를 참조하여, 방사형 헤이즈-제거 편광자(302)의 다양한 실시형태가 더 상세히 설명된다. 도 3a는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른 연속(continuous) 헤이즈-제거 편광자(302)의 평면도이다. 도 3b는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른 세그먼트화된 헤이즈-제거 편광자(302)의 평면도이다.
일 실시형태에서, 방사형 헤이즈-제거 편광자(302)는 정점 포인트(apex point)(306)에 대해 방사형으로 배향된 공간적으로 변화하는 제거 방향(304) 및 상기 정점 포인트(306)에 대해 접선 방향으로 배향된 대응하는 공간적으로 변화하는 통과 방향(308)을 갖는다. 따라서, 동공 평면(124)의 임의의 특정 지점에 대해, 방사형 헤이즈-제거 편광자(302)는 정점 포인트(306)에 대해 방사형으로 편광된 샘플 광(112)을 제거(예를 들어, 흡수 또는 반사)하고, 정점 포인트(306)에 대해 접선 방향으로 편광된 샘플 광(112)(예를 들어, 방사형 제거 방향(304)에 직교함)을 통과시킬 수 있다.
정점 포인트(306)는 헤이즈-제거 편광자(302)의 평면 내의 임의의 지점에 대응할 수 있다. 예를 들어, 정점 포인트(306)는 도 3a 및 3b에 도시된 바와 같이 헤이즈-제거 편광자(302) 상에 위치될 수 있다. 다른 예로서, 도시되지는 않았지만, 정점 포인트(306)는 헤이즈-제거 편광자(302)의 경계(310) 밖의 지점에 대응할 수 있다.
다른 실시형태에서, 헤이즈-제거 편광자(302)는 정점 포인트(306)가 정반사 각도(208)(예를 들어, 샘플(108)로부터의 정반사 각도에 대응하는 동공 평면(124)의 기준 위치)와 일치하도록 동공 평면(124)에 정렬된다.
방사형 헤이즈-제거 편광자(302)는 방사형 편광 제거를 달성하기 위해 이 기술분야에 알려진 임의의 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같이, 헤이즈-제거 편광자(302)는 연속적으로 변화하는 편광 제거 각도를 갖도록 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 3a에 도시된 헤이즈-제거 편광자(302)는 연속 헤이즈-제거 편광자(302)로서 동작할 수 있다.
또 다른 예로서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 헤이즈-제거 편광자(302)는 동공 평면(124)을 가로질러 분포된 임의의 수의 웨지-형상(wedge-shaped) 세그먼트(312)로부터 형성될 수 있으며, 여기서 각 세그먼트(312)는 선형 편광자이다. 예를 들어, 각 세그먼트(312)의 제거 방향(304)은 도 3a의 연속 방사형 헤이즈-제거 편광자(302)에 근접하도록 배향될 수 있다. 세그먼트화된 헤이즈-제거 편광자(302)는 이에 제한되지 않지만, 5°마다, 10°마다, 또는 15°마다와 같이 선택된 각도 범위를 커버하도록 배열된 임의의 수의 선형 편광자를 구비할 수 있다.
헤이즈-제거 편광자(302)는 조명 빔(104)을 필터링하기에 적합한 이 기술분야에 알려진 임의의 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, UV 파장은 작은 입자들에 의한 더 짧은 파장의 비교적 강한 산란으로 인해 작은 입자들을 검출하는 데 특히 유용할 수 있다. 따라서, 헤이즈-제거 편광자(302)는 이에 제한되지는 않지만, 알루미나(alumina), 석영(quartz), 용융 실리카(fused silica), 불화칼슘(calcium fluoride) 또는 불화 마그네슘(magnesium fluoride)과 같이 단파장에서 높은 투과(transmission)를 갖는 재료로 제조될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따라 각각 도 2a 및 도 2b의 산란 맵 상에 중첩된 헤이즈-제거 편광자(302)의 개념도이다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 동공 평면(124)에서 표면 헤이즈의 편광은 일반적으로 동공 평면(124)을 가로질러 헤이즈-제거 편광자(302)의 정점 포인트(306)에 대해 방사형이어서 헤이즈-제거 편광자(302)가 표면 헤이즈를 실질적으로 제거한다. 대조적으로, 도 4b는 입자 산란의 편광이 동공 평면(124)을 가로지르는 많은 위치에서 정점 포인트(306)에 적어도 부분적으로 접하여 헤이즈-제거 편광자(302)가 입자 산란의 상당한 부분을 통과하는 것을 도시한다.
또한, 헤이즈-제거 편광자(302)는 작은 입자에 의해 산란되는 모든 광을 통과시키지는 못할 수 있지만, 헤이즈-제거 편광자(302)는 원하지 않는 표면 헤이즈를 제거하는 것과 원하는 입자 산란을 통과시키는 것 사이에 양호한 균형을 제공하여 높은 신호 대 잡음비(signal to noise ratio)를 제공할 수 있고, 이는 민감한 입자 검출을 용이하게 할 수 있음이 이해될 수 있다. 또한, 넓은 범위의 산란 각도에 대해 적어도 일부 광을 통과시킴으로써, 여기에 설명된 바와 같은 헤이즈-제거 편광자(302)를 이용한 편광-기반 동공-평면 필터링은 애퍼처-기반 필터링 기술과 대조적으로 시스템 PSF에 제한적인 영향을 미칠 수 있다. 특히, 시스템 PSF는 일반적으로 푸리에 변환(Fourier Transform) 작업에 의해 동공 평면(124)에서의 광의 전기장 분포와 관련되어 있어 (예를 들어, 애퍼처를 사용하여) 동공 평면의 상당 부분을 차단하는 것은 시스템 PSF를 확장하고(broaden) 전체적인 성능을 저하시킬 수 있다.
이제 도 5 내지 도 8b를 참조하면, 서브-해상도(sub-resolution) 입자에 의한 p-편광 광의 산란과 관련된 PSF를 형성하거나 타이트하게 하기(tightening) 위한 위상 마스크가 여기서 더 상세히 설명된다.
도 5는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른 서브-해상도 입자에 의한 p-편광 광의 전기장 분포(502) 및 서브-해상도 입자의 대응하는 이미지(504)를 포함한다. 여기서 이전에 설명된 바와 같이, 시스템의 이미징 해상도보다 작은 입자의 이미지는 일반적으로 시스템 PSF에 의해 제한되며, 이미지가 정반사된 광으로부터 형성될 때 이는 일반적으로 에어리 함수(Airy function)이다. 그러나 입자와 관련된 실제 PSF(예를 들어, 입자 PSF) 및 따라서 입자의 실제 이미지는 특히 이미지가 산란된 광으로부터 형성되는 경우, 동공 평면(124)에서의 입자로부터의 광의 특정 전기장 분포와 관련이 있으며 시스템 PSF와 다른 크기 또는 모양을 가질 수 있다.
도 5에 의해 도시된 바와 같이, p-편광된 산란광에 기반한 입자의 이미지(504)는 에어리 함수보다는 환형(annular-shaped)이며, 이는 적어도 부분적으로 동공 평면(124)에서 광의 특정 편광 분포와 관련된 간섭 패턴의 결과이다. 특히, 도 5a의 전기장 분포(502)와 관련된 이미지(504)의 중심점(506)에서의 상쇄 간섭은 중심점(506)에서의 감소된 세기 및 세기의 바깥쪽으로의 방사형 이동(radial shifting)을 초래한다. 결과적으로 신호 강도 및 따라서 입자의 이미지와 관련된 신호 대 잡음비가 부정적인 영향을 받는다.
일부 실시형태에서, 입자 검출 시스템(100)은 서브-해상도 입자에 의해 산란된 p-편광 광의 PSF를 재형성(reshape)하기 위해 동공 평면(124)에 또는 그 근처에 위치된 위상 마스크를 포함한다. 위상 마스크는 동공 평면(124)에서의 위치에 기반하여 광의 위상을 수정하기 위해 임의의 수의 구성요소를 포함할 수 있다.
예를 들어, 위상 마스크는 각 세그먼트가 동공 평면(124)의 상이한 영역에서 광의 위상을 조정하도록 동공 평면(124)을 가로질러 분포된 둘 이상의 세그먼트를 구비하는 것으로 특징지어질 수 있다. 그 다음 각 세그먼트는, 이에 제한되지는 않지만, 위상 플레이트(예를 들어, 복굴절(birefringent) 플레이트 등), 보상 플레이트(예를 들어, 광학적으로 균일한(homogenous) 플레이트) 또는 애퍼처를 포함하는 이 기술분야에 알려진 임의의 유형의 광학 구성요소를 포함한다. 예를 들어, 위상 플레이트는 광축(optic axis)이 결정을 통한 전파 방향(propagation direction)에 수직으로 배향되고 임의의 선택된 두께로 커팅된 단축 결정(uniaxial crystal)으로부터 형성된 파장 플레이트를 포함하여, 직교 편광 성분들 사이에 임의의 선택된 위상 지연(phase retardation)을 제공할 수 있다(예를 들어, 반파장 플레이트의 경우 π-위상 시프트, 쿼터파장 플레이트의 경우 π/2-위상 시프트 등).
도 6a는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따라, 동공을 4개의 영역(예를 들어, 사분면(quadrants))으로 분할하기 위한 4개의 세그먼트를 갖는 위상 마스크(602), 서브-해상도 입자에 의해 산란된 p-편광 광과 관련된 전기장 분포(502), 위상 마스크(602)에 기반하여 수정된 전기장 분포(604), 및 대응하는 입자의 재형성된 이미지(606)의 개념적 평면도를 포함한다. 특히, 입자의 재형성 된 이미지(606)는 위상 마스크(602)없이 생성된 도 5에서의 이미지(504)의 중심점(506)에서 약한 신호와 대조적으로 강한 중심 로브(lobe)(608)를 포함한다.
일 실시형태에서, 위상 마스크(602)는 각각의 광축이 수직 방향으로 형상화되고 배열된 2개의 중첩하는 반파장 플레이트(half-wave plates)를 포함한다. 이와 관련하여, 각각의 반파장 플레이트는 광축의 배향에 기초하여 동공 평면(124)의 각각의 영역 내에서 광의 편광을 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 도 6a에 도시된 바와 같이, 위상 마스크(602)는 직교 편광(orthogonal polarizations)과 관련하여 X 방향을 따라 편광된 광(e iπ E x 로 표시됨)에 대해 π의 위상 시프트를 도입하기 위해 Y 방향(예를 들어, 조명 빔(104)의 입사 평면에 수직)을 따라 광축을 갖는 반파장 플레이트로부터 형성된 세그먼트(610), 및 직교 편광에 대해 y 방향을 따라 편광된 광(e iπ E y 로 표시)에 대해 π의 위상 시프트를 도입하기 위해 X 방향(예를 들어, 조명 빔(104)의 입사 평면에 평행)을 따라 광축을 갖는 반파장 플레이트로부터 형성된 세그먼트(612)를 포함할 수 있다. 또한, 위상 마스크(602)는 X 방향을 따라 편광된 광에 대해 π의 위상 시프트를 도입하도록 배향된 하나와 Y 방향을 따라 편광된 광에 대해 π의 위상 시프트를 도입하도록 배향된 하나의, 2개의 중첩하는 파장 플레이트로부터 형성된 세그먼트(614)를 포함할 수 있고, 여기서 그 결합된 효과는 e iπ E x,y 로 표현된다.
위상 마스크(602)는 또한 광의 편광을 회전시키지 않는 세그먼트(616)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 세그먼트(616)는 전파 방향을 따라 광학적으로 균일한 재료로 형성된 보상(compensating) 플레이트를 포함할 수 있어서, 세그먼트(616)를 통한 광은 동공 평면(124)의 다른 사분면들에서의 광과 동일한 (또는 실질적으로 동일한) 광경로길이(optical path length)를 따라 전파된다. 일 실시형태에서, 보상 플레이트는 동공 평면(124)의 다른 사분면 중 임의의 것에서의 반파장 플레이트와 대략 동일한 두께 및 굴절률을 가지지만, 전파 방향을 따라 복굴절이 없는 재료로 형성된다. 다른 실시형태에서, 보상 플레이트는 반파장 플레이트와 동일한 재료로 형성되지만, 보상 플레이트를 통해 전파되는 광이 복굴절을 경험하지 않도록 상이한 축을 따라 커팅된다. 예를 들어, 단축 결정(uniaxial crystal)의 광축을 따라 전파하는 광은 복굴절을 경험하지 않을 수 있으므로 상기 결정은 광축을 따라 전파하는 광에 대해 광학적으로 균일(homogenous)할 수 있다. 다른 실시예로서, 세그먼트(616)는 애퍼처를 포함할 수 있다.
또한, 일부 실시형태에서, 위상 마스크(602)는 세그먼트(616)와 다른 세그먼트(예를 들어, 세그먼트(602-606)) 사이의 광경로길이 차이를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 동공 평면(124)으로부터 기울어질 수 있다.
세그먼트화된 위상 마스크(602)는 이 기술분야에 알려진 임의의 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 일 실시형태에서, 다양한 세그먼트(예를 들어, 도 6a의 세그먼트(602-608))는 다양한 세그먼트가 단일 평면에 배치되는 단일 구성요소로서 형성된다.
다른 실시형태에서, 다양한 세그먼트들은 적층된 구성요소를 통해 결합된 경로가 원하는 PSF 재형성을 제공하도록 다수의 적층된 구성요소로부터 형성된다. 또한, 적층된 구성요소는 동일하거나 상이한 동공 평면(124)에 위치될 수 있다. 예를 들어, 입자 검출 시스템(100)은 다수의 켤레(conjugate) 동공 평면을 제공하기 위해 하나 이상의 릴레이 광학장치(relay optics)를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 위상 마스크(602)와 관련된 다양한 구성요소가 다수의 켤레 동공 평면 사이에 분포될 수 있다. 다른 실시예로서, 위상 마스크(602)의 구성요소는 수 밀리미터 이하의 두께로 제조될 수 있는 경우가 있다. 따라서, 단일 동공 평면(124) 근처에 다수의 구성요소를 함께 가깝게 배치하는 것이 가능할 수 있다. 구성요소 중 하나 이상이 동공 평면(124)으로부터 약간(예를 들어, 수 mm) 변위될 수 있지만, 그럼에도 불구하고 그것들은 재형성된 이미지(606)에서 강한 중앙 로브(608)를 생성하도록 동작할 수 있다.
일 실시형태에서, 도 6a에 도시된 위상 마스크(602)는 서로에 대해 회전되는 2개의 부분(예를 들어, 2개의 반의 반파장 플레이트(half half-wave plates))으로 커팅된 반파장 플레이트로 형성된다. 예를 들어, 반파장 플레이트는 광축을 따라 커팅될 수 있으며, 여기서 제1 부분은 (예를 들어, 도 6a에서 수집 에어리어(206)의 좌측 하프(half)를 커버하기 위해) 광축이 Y 방향을 따라 배향되고 제2 부분은 (예를 들어, 도 6a에서 수집 에어리어(206)의 상부 하프를 커버하기 위해) 광축이 X 방향을 따라 배향된다. 따라서, 세그먼트(614)는 교차 광축을 갖는 반파장 플레이트 2개의 중첩하는 부분들로부터 형성될 수 있다.
또한, 작은 입자로부터 산란된 샘플 광(112)의 편광 배향은 동공의 중심에 대해 실질적으로 대칭적으로 배향되기 때문에(예를 들어, 도 2b에 도시된 바와 같이), 위상 마스크(602)는 강한 중앙 로브(608)를 포함하는 입자의 재형성된 이미지(606)를 획득하기 위해 파장 플레이트들의 상이한 배치로 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 6a의 수집 에어리어(206)의 상부 부분에 도시된 반파장 플레이트는 대신에 수집 에어리어(206)의 하부 부분에 배치될 수 있다. 유사하게, 도 6a의 수집 에어리어(206)의 좌측 부분에 도시된 반파장 플레이트는 대신에 수집 에어리어(206)의 우측 부분에 배치될 수 있다.
그러나, 도 6a 및 관련 설명은 단지 예시 목적으로 제공된 것이며 제한적인 것으로 해석되어서는 안된다는 것이 이해될 것이다. 오히려, 위상 마스크(602)는 입자로부터 산란된 광의 PSF를 재형성하기 위해 동공 평면(124)을 가로질러 임의의 패턴의 임의의 재료 조합으로부터 형성된 임의의 수의 세그먼트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 관심 대상(object)과 관련된 동공 평면(124)에서 광의 알려진 전기장 분포가 주어지면(예를 들어, 측정된, 시뮬레이션되는 등), 여기에 설명된 바와 같이 세그먼트화된 위상 마스크(602)는 상기 관심 대상의 이미지에 대한 PSF를 재형성하기 위해 동공 평면(124) 내의 광의 다양한 영역의 위상을 선택적으로 조정하도록 형성될 수 있다. 특히, 위상 마스크(602)의 다양한 세그먼트는 (예를 들어, 선택된 허용 오차 내에서) 시스템 PSF에 근접하는 타이트한(tight) PSF를 제공하기 위해 검출기(120)에서 보강 간섭을 용이하게 하도록 선택될 수 있다.
도 6b는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따라, 동공을 2개의 세그먼트(예를 들어, 하프들(halves))로 분할하기 위한 2개의 세그먼트를 포함하는 위상 마스크(602)의 개념적 평면도이다. 예를 들어, 도 6b에 도시된 바와 같이, 위상 마스크(602)는 직교 편광에 대해 Y 방향을 따라 편광된 광(eiπEy)에 대해 π의 위상 시프트를 도입하기 위해 X 방향을 따르는 광축을 갖는 반파장 플레이트로부터 형성된 세그먼트(618)를 포함할 수 있다. 또한, 위상 마스크(602)는 광의 편광을 회전시키지 않는 세그먼트(620)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 세그먼트(620)는 도 6a에 대해 위에서 설명한 바와 같은 보상 플레이트를 포함할 수 있다. 다른 실시예로서, 세그먼트(620)는 애퍼처를 포함할 수 있다. 또한, 여기서 앞서 설명된 바와 같이, 위상 마스크(602)는 세그먼트(618)와 세그먼트(620) 사이의 광경로길이 차이를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 동공 평면(124)으로부터 기울어질 수 있다.
그러나, 도 6b 및 관련 설명은 단지 예시적인 목적으로만 제공되며 제한적인 것으로 해석되어서는 안된다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 2개의 세그먼트를 갖는 위상 마스크(602)는 도 6a에 도시된 바와 같이 상부 부분보다는 수집 에어리어(206)의 하부 부분에 배치되는 반파장 플레이트를 포함할 수 있다.
위상 마스크(602)의 설계는 관심 입자와 관련된 알려진 전기장 분포(예를 들어,도 2a에 도시된 바와 같이)에 기반한 "이상적인(ideal)" 위상 마스크와 실용적인(practical) 설계 및/또는 제조 고려사항 사이의 트레이드오프(tradeoff)를 나타낼 수 있다는 것이 여기서 더 인식된다. 예를 들어, 이상적인 또는 아니면 원하는 위상 마스크(602)가 부당하게 비싸거나 제조하기 어려운 경우가 있을 수 있다. 그러나, 위상 마스크(602)의 특정 설계가 제조 및 성능 사양(예를 들어, 선택된 형상을 갖는 입자 PSF 등)을 모두 만족시킬 수 있는 경우일 수 있다. 따라서, 도 6a 및 도 6b에 도시된 위상 마스크(602)의 설계는 성능과 제조 가능성 사이의 서로 다른 트레이드오프를 제공하는 두 가지 비-제한적인 예를 나타낼 수 있다.
예를 들어, 도 6b에 도시된 위상 마스크(602)의 설계는 도 3에 도시된 것과 같은 헤이즈-제거 편광자(302)와 조합하여 유용할 수 있다. 도 4a 및 도 4b로부터 알 수 있는 바와 같이, 표면(예를 들어, 표면 헤이즈) 및 입자로부터 산란된 샘플 광(112)의 편광 방향은 동공의 좌측에서 대략 평행하다. 따라서, 헤이즈를 실질적으로 차단하도록 구성된 헤이즈-제거 편광자(302)는 또한 작은 입자에 의해 동공의 좌측으로 산란되는 광의 상당 부분을 차단할 수 있다. 동공의 좌측에서 샘플 광(112)의 상대적으로 낮은 세기의 결과로, 도 6a에 도시된 위상 마스크(602)의 상대적으로 더 복잡한 설계에 의해 제공되는 동공의 좌측에서의 위상 보정(phase correction)은 작은 입자에 의해 산란된 샘플 광(112)에 대해 PSF에 비교적 적은 영향을 줄 수 있다. 따라서, 일부 응용에서, 도 6b에 도시된 위상 마스크(602)는 성능과 제조 가능성 및/또는 비용 고려 사이에 적절한 균형을 제공할 수 있다.
이제 도 7a 및 7b를 참조하면, 위상 마스크(602)를 사용하여 PSF 재형성을 예시하는 실험 측정이 설명된다. 도 7a는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따라, 위상 마스크(602)없이 촬영된 40nm 이하의 실리카 입자를 갖는 실리콘 웨이퍼의 이미지(702), 상기 입자 중 하나의 확대된 이미지(704)를 포함하는 인셋, 및 상기 확대된 이미지(704)의 단면을 나타내는 플롯(706)을 포함한다. 도 7b는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따라, 위상 마스크(602)를 사용하여 촬영된 도 7a에 도시된 40nm 이하의 실리카 입자를 갖는 실리콘 웨이퍼의 이미지(708), 상기 입자 중 하나의 확대된 이미지(710)를 포함하는 인셋, 및 상기 확대된 이미지(710)의 단면을 예시하는 플롯(712)을 포함한다. 특히, 위상 마스크(602)는 실질적으로 도 6a에 도시된 구성에 따라 배열된 2개의 반파장 플레이트를 포함하였다.
도 7a 및 7b에 도시된 바와 같이. 여기에 설명된 바와 같은 위상 마스크(602)없이 생성된 입자의 이미지는 중심에 세기 하강(dip)을 갖는 환형 형상을 갖는다. 그러나, 여기에 설명된 바와 같은 위상 마스크(602)를 포함하면 입자의 이미지가 중앙 피크와 중앙 피크 주변에 더 타이트한 세기 분포를 가지도록 PSF를 타이트하게 한다.
일부 실시형태에서, 헤이즈-제거 편광자(302) 및 위상 마스크(602)는 향상된 입자 검출 감도를 제공하기 위해 결합될 수 있다. 따라서, 입자 검출 시스템(100)은 하나 이상의 켤레 동공 평면에 위치된 헤이즈-제거 편광자(302) 및 위상 마스크(602) 모두를 포함할 수 있다.
도 8a는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따라, 헤이즈-제거 편광자(302) 또는 위상 마스크(602)없이 촬영된 40nm 이하의 실리카 입자를 갖는 실리콘 웨이퍼의 이미지(802) 및 상기 입자의 단면을 나타내는 플롯(804)을 포함한다. 도 8b는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따라, 헤이즈-제거 편광자(302) 및 위상 마스크(602)를 모두 사용하여 촬영된 도 8a에 도시된 40nm 이하의 실리카 입자를 갖는 실리콘 웨이퍼의 이미지(806) 및 상기 입자의 단면을 나타내는 플롯(808)를 포함한다. 특히, 이미지(806)를 생성하는 데 사용되는 위상 마스크(602)는 실질적으로 도 6b에 도시된 구성에 따라 배열된다.
도 8a 및 8b에 도시된 바와 같이, 표면 헤이즈를 선택적으로 제거하기 위한 헤이즈-제거 편광자(302)와 입자에 의해 산란된 광의 PSF를 재형성하기 위한 위상 마스크(602)의 조합은, 입자와 관련된 이미지에서 날카로운 피크와 표면과 관련한 입자에 대해 높은 신호 대 잡음비를 제공한다.
도 9는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 입자 검출을 위한 방법(900)에서 수행되는 단계를 예시하는 흐름도이다. 출원인은 입자 검출 시스템(100)과 관련하여 여기서 이전에 설명된 실시형태 및 가능하게 하는 기술이 방법(900)으로 확장되도록 해석되어야 한다는 점을 언급한다. 그러나, 방법(900)은 입자 검출 시스템(100)의 아키텍처로 제한되지 않는다는 점이 언급된다.
일 실시형태에서, 방법(900)은 조명 방향을 따라 비스듬한 각도로 p-편광 조명 빔을 사용하여 샘플을 조명하는 단계(902)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 방법(900)은 하나 이상의 수집 광학장치를 사용하여 암시야 모드에서 조명 빔에 대한 상기 샘플로부터의 광을 수집하는 단계(904)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 방법(900)은 하나 이상의 수집 광학장치의 동공 평면에 위치된 연속 편광자를 통해 샘플로부터 (예를 들어, 수집 광학장치를 통해) 광을 전파하는 단계(906)를 포함하고, 여기서 상기 연속 편광자는 상기 샘플로부터 상기 조명 빔의 정반사(예를 들어, 정반사 각도)에 대응하는 상기 동공 평면의 기준점에 대해 방사형 편광을 가진 광을 제거하도록 구성된다. 다른 실시형태에서, 방법(900)은 상기 샘플 상의 하나 이상의 입자로부터 산란된 광의 포인트 스프레드 함수를 재형성하기 위해 동공 평면의 수집 에어리어의 2개 이상의 영역에서 광에 대해 상이한 위상 시프트를 제공하도록 구성된 동공 평면에 위치된 위상 마스크를 통해 샘플로부터의 광을 전파하는 단계(908)를 포함하고, 여기서 상기 수집 에어리어는 상기 하나 이상의 수집 광학장치의 개구수에 대응한다. 다른 실시형태에서, 방법(900)은 상기 조명에 대하여 연속 편광자 및 위상 마스크를 통해 전파되는 광에 기반하여 샘플의 암시야 이미지를 생성하는 단계(910)를 포함한다.
여기에 설명된 대상은 때때로 다른 구성요소 내에 포함되거나 다른 구성요소와 연결되는 다양한 구성요소를 나타낸다. 그와 같이 설명된 아키텍쳐들은 단지 예시일 뿐이며 실제로 동일한 기능을 달성하는 많은 다른 아키텍처가 구현될 수 있음이 이해될 것이다. 개념적 의미에서, 동일한 기능을 달성하기 위한 구성요소의 임의의 배열은 효과적으로 "연관되어(associated)" 원하는 기능이 달성될 수 있다. 따라서, 여기서 특정 기능을 달성하기 위해 결합된 임의의 두 구성요소는 아키텍처 또는 중간 구성요소에 관계없이 원하는 기능이 달성되도록 서로 "연관되어진(associated with)”것으로 볼 수 있다. 마찬가지로, 이와 같이 연관된 두 구성요소는 원하는 기능을 달성하기 위해 서로 "연결된(connected)" 또는 "결합된(coupled)”것으로 볼 수 있으며, 그렇게 연관될 수 있는 두 구성요소는 원하는 기능을 달성하기 위해 서로 "결합 가능한(couplable)" 것으로 볼 수도 있다. 결합 가능한(couplable) 특정 예는 물리적으로 상호작용할 수 있고/있거나 물리적으로 상호작용하는 구성요소 및/또는 무선으로 상호작용할 수 있고/있거나 무선으로 상호작용하는 구성요소 및/또는 논리적으로 상호작용할 수 있고/있거나 논리적으로 상호작용하는 구성요소를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
본 개시 및 그에 수반되는 많은 이점이 전술한 설명에 의해 이해될 것이며, 개시된 주제를 벗어나지 않거나 이의 모든 실질적인 이점들을 희생하지 않고서 구성요소의 형태, 구성 및 배열에 다양한 변경이 이루어질 수 있다는 것이 명백할 것이다. 설명된 형태는 단지 예시적인 것이며, 다음의 청구 범위는 그러한 변경을 포괄하고 포함하는 것을 의도한다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의된다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (32)

  1. 시스템으로서,
    조명 빔을 생성하도록 구성된 조명 소스;
    조명 방향을 따라 축외(off-axis) 각도로 상기 조명 빔을 샘플로 지향시키도록 구성된 하나 이상의 조명 광학장치;
    검출기;
    상기 조명 빔에 응답하여 상기 샘플로부터 수집된 광에 기반하여 상기 검출기 상에 상기 샘플의 암시야(dark-field) 이미지를 생성하도록 구성된 하나 이상의 수집 광학장치; 및
    상기 하나 이상의 수집 광학장치의 동공 평면(pupil plane)에 위치된 방사형(radial) 편광자 - 상기 방사형 편광자는 상기 동공 평면에서 상기 샘플로부터 상기 조명 빔의 정반사(specular reflection)의 위치에 대응하는 상기 동공 평면에서의 정점(apex point)에 대해 방사형 편광을 가진 광을 제거(reject)하도록 구성됨 -
    를 포함하는, 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 조명 빔은 상기 샘플에서 p-편광(p-polarized)되는, 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 방사형 편광자는 상기 샘플의 표면 상의 하나 이상의 입자에 의해 산란된 광을 통과시키도록 배향되는, 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 정점은 상기 하나 이상의 수집 광학장치에 의해 수집된 광과 연관된 수집 에어리어(collection area) 외부에 위치되는, 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 방사형 편광자는, 상기 정점에 대해 상기 방사형 편광을 가진 광을 제거하기 위해 연속적으로 가변하는 제거 방향을 갖는 연속(continuous) 편광자를 포함하는, 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 방사형 편광자는, 상기 조명 방향에 수직인 방향을 따라 상기 하나 이상의 수집 광학장치의 상기 동공 평면에 분포된 복수의 세그먼트를 포함하는 세그먼트화된 편광자를 포함하고, 각각의 세그먼트의 제거 축(rejection axis)은, 상기 샘플로부터 상기 조명 빔의 정반사에 대응하는 상기 동공 평면의 상기 정점에 대해 방사형 편광을 가진 광을 제거하도록 배향되는, 시스템.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 세그먼트화된 편광자는 각지게 세그먼트화된(angularly-segmented) 편광자를 포함하고, 상기 복수의 세그먼트는 상기 동공 평면에서의 상기 정점 주위에 방사형으로 분포되는, 시스템.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 샘플 상의 하나 이상의 입자로부터 산란된 광의 포인트 스프레드 함수(point spread function)를 재형성하기 위해, 상기 동공 평면의 수집 에어리어의 2개 이상의 영역에서 광에 대해 상이한 위상 시프트를 제공하도록 구성된, 상기 하나 이상의 수집 광학장치의 상기 동공 평면에 위치되는 위상 마스크를 더 포함하고, 상기 수집 에어리어는 상기 하나 이상의 수집 광학장치의 개구수(numerical aperture)에 대응하는, 시스템.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 수집 에어리어의 상기 2개 이상의 영역은, 상기 조명 방향을 따라 분할된 상기 수집 에어리어의 제1 하프(half) 및 상기 수집 에어리어의 제2 하프를 포함하는, 시스템.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 위상 마스크의 제1 세그먼트는 상기 수집 에어리어의 상기 제1 하프를 커버하는 반파장 플레이트(half-wave plate)를 포함하는, 시스템.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 반파장 플레이트는 상기 샘플 상의 상기 조명 빔의 입사 평면에 직교하는 각도에 대응하는 상기 동공 평면의 방향을 따라 π 위상 시프트를 제공하도록 배향되는, 시스템.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 위상 마스크의 제2 세그먼트는 상기 수집 에어리어의 상기 제2 하프를 커버하는, 전파 방향(propagation direction)을 따라 광학적으로 균일한(homogenous) 재료로 형성된 보상기 플레이트를 포함하고, 상기 보상기 플레이트를 통한 광의 광학 경로(optical path)는 선택된 허용 오차 내에서 상기 반파장 플레이트를 통한 광의 광학 경로에 대응하는, 시스템.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 위상 마스크의 제2 세그먼트는 상기 수집 에어리어의 상기 제2 하프를 커버하는 애퍼처(aperture)를 포함하는, 시스템.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 반파장 플레이트는 상기 수집 에어리어의 상기 제1 및 제2 하프를 통해 이동하는 광 사이의 광학 경로 차이를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 기울어져 있는, 시스템.
  15. 제8 항에 있어서,
    상기 수집 에어리어의 상기 2개 이상의 영역은 상기 조명 방향 및 상기 조명 방향에 직교하는 방향을 따라 분할된 상기 수집 에어리어의 4개의 쿼터(quarter)를 포함하는, 시스템.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 위상 마스크는,
    상기 수집 에어리어의 제1 쿼터 및 상기 제1 쿼터에 인접한 상기 수집 에어리어의 제2 쿼터를 커버하는 제1 반파장 플레이트 - 상기 제1 반파장 플레이트는 상기 샘플 상의 상기 조명 빔의 입사 평면에서의 각도에 대응하는 상기 동공 평면에서의 방향을 따라 π 지연(retardation)을 제공하도록 배향됨 -; 및
    상기 수집 에어리어의 상기 제2 쿼터 및 상기 제2 쿼터에 인접한 상기 수집 에어리어의 제3 쿼터를 커버하는 제2 반파장 플레이트 - 상기 제2 반파장 플레이트는 상기 입사 평면에 직교하는 각도에 대응하는 상기 동공 평면에서의 방향을 따라 π 지연을 제공하도록 배향됨 -
    를 포함하는, 시스템.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 위상 마스크는 상기 수집 에어리어의 제4 쿼터를 커버하는, 전파 방향을 따라 광학적으로 균일한 재료로 형성된 보상기 플레이트를 더 포함하고, 상기 보상기 플레이트를 통한 광의 광학 경로는 상기 제1 또는 제2 반파장 플레이트 중 적어도 하나를 통한 광의 광학 경로에 대응하는, 시스템.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 위상 마스크의 제2 세그먼트는 상기 수집 에어리어의 제4 쿼터를 커버하는 애퍼처를 포함하는, 시스템.
  19. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 반파장 플레이트 및 상기 제2 반파장 플레이트 중 적어도 하나는 상기 수집 에어리어의 상기 4개의 쿼터를 통해 이동하는 광 사이의 광학 경로 차이를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 기울어져 있는, 시스템.
  20. 시스템으로서,
    조명 빔을 생성하도록 구성된 조명 소스;
    조명 방향을 따라 축외 각도로 상기 조명 빔을 샘플로 지향시키도록 구성된 하나 이상의 조명 광학장치;
    검출기;
    상기 조명 빔에 응답하여 상기 샘플로부터 수집된 광에 기반하여 상기 검출기 상에 상기 샘플의 암시야 이미지를 생성하도록 구성된 하나 이상의 수집 광학장치; 및
    상기 샘플 상의 하나 이상의 입자로부터 산란된 광의 포인트 스프레드 함수를 재형성하기 위해, 상기 하나 이상의 수집 광학장치의 동공 평면에 위치되고 상기 동공 평면의 수집 에어리어의 2개 이상의 영역에서 광에 대해 상이한 위상 시프트를 제공하도록 구성된 위상 마스크 - 상기 수집 에어리어는 상기 하나 이상의 수집 광학장치의 개구수에 대응함 -
    를 포함하고,
    상기 위상 마스크는,
    상기 수집 에어리어의 제1 쿼터 및 상기 제1 쿼터에 인접한 상기 수집 에어리어의 제2 쿼터를 커버하는 제1 반파장 플레이트 - 상기 제1 반파장 플레이트는 상기 샘플 상의 상기 조명 빔의 입사 평면에서의 각도에 대응하는 상기 동공 평면에서의 방향을 따라 π 지연을 제공하도록 배향됨 -; 및
    상기 수집 에어리어의 상기 제2 쿼터 및 상기 제2 쿼터에 인접한 상기 수집 에어리어의 제3 쿼터를 커버하는 제2 반파장 플레이트 - 상기 제2 반파장 플레이트는 상기 입사 평면에 직교하는 각도에 대응하는 상기 동공 평면의 방향을 따라 π 지연을 제공하도록 배향됨 -
    를 포함하는, 시스템.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 조명 빔은 상기 샘플에서 p-편광되는, 시스템.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 위상 마스크의 제2 세그먼트는 상기 수집 에어리어의 제4 쿼터를 커버하는 애퍼처를 포함하는, 시스템.
  23. 제20 항에 있어서,
    상기 수집 에어리어의 상기 2개 이상의 영역은, 상기 조명 방향을 따라 분할된 상기 수집 에어리어의 제1 하프 및 상기 수집 에어리어의 제2 하프를 포함하는, 시스템.
  24. 제20 항에 있어서,
    상기 제1 반파장 플레이트의 광축은 상기 조명 방향을 따라 배향되는, 시스템.
  25. 제20 항에 있어서,
    상기 제1 반파장 플레이트 또는 상기 제2 반파장 플레이트 중 적어도 하나는, 상기 제1 및 상기 제2 반파장 플레이트를 통해 이동하는 광 사이의 광학 경로 차이를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 기울어져 있는, 시스템.
  26. 제20 항에 있어서,
    상기 위상 마스크는, 상기 수집 에어리어의 제4 쿼터를 커버하는, 전파 방향을 따라 광학적으로 균일한 재료로 형성된 보상 플레이트를 더 포함하는, 시스템.
  27. 방법으로서,
    조명 방향을 따라 비스듬한 각도로 p-편광 조명 빔을 사용하여 샘플을 조명하는 단계;
    하나 이상의 수집 광학장치를 사용하여 암시야 모드에서 상기 조명 빔에 응답하여 상기 샘플로부터의 광을 수집하는 단계;
    상기 하나 이상의 수집 광학장치의 동공 평면에 위치된 방사형 편광자를 통해 상기 샘플로부터의 광을 전파하는 단계 - 상기 방사형 편광자는 상기 동공 평면에서 상기 샘플로부터의 상기 조명 빔의 정반사의 위치에 대응하는 상기 동공 평면의 정점에 대해 방사형 편광을 가진 광을 제거하도록 구성됨 -;
    상기 샘플 상의 하나 이상의 입자로부터 산란된 광의 포인트 스프레드 함수를 재형성하기 위해, 상기 동공 평면의 수집 에어리어의 2개 이상의 영역에서 광에 대해 상이한 위상 시프트를 제공하도록 구성된, 상기 동공 평면에 위치된 위상 마스크를 통해 상기 샘플로부터의 광을 전파하는 단계 - 상기 수집 에어리어는 상기 하나 이상의 수집 광학장치의 개구수에 대응함 -; 및
    상기 조명 빔에 응답하여 상기 방사형 편광자와 상기 위상 마스크를 통해 전파되는 광에 기반하여 상기 샘플의 암시야 이미지를 생성하는 단계 - 상기 샘플의 상기 암시야 이미지는 상기 샘플의 표면 상의 하나 이상의 입자에 의해 산란된 광에 기반함 -
    를 포함하는, 방법.
  28. 삭제
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