DE112020000832T5

DE112020000832T5 - Empfindliche partikeldetektion mit räumlich variierendem polarisationsrotator und polarisator

Info

Publication number: DE112020000832T5
Application number: DE112020000832.0T
Authority: DE
Inventors: Xuefeng Liu; Jenn-Kuen Leong; Daniel Kavaldjiev; John Fielden
Original assignee: KLA Corp
Current assignee: KLA Corp
Priority date: 2019-02-17
Filing date: 2020-02-10
Publication date: 2021-11-04
Also published as: IL285501B2; IL294835B1; US10948423B2; TW202043738A; US11243175B2; TW202321673A; CN115684203A; TWI828838B; JP2023118958A; KR20210118957A; TWI829504B; JP7508659B2; IL285501B1; CN113544497A; KR102617173B1; WO2020167618A1; JP2022521489A; CN115684203B; IL285501A; US20200264109A1

Abstract

Ein Dunkelfeld-Inspektionssystem kann eine Beleuchtungsquelle umfassen, um einen Beleuchtungsstrahl zu erzeugen, eine Beleuchtungsoptik, die konfiguriert ist, um den Beleuchtungsstrahl in einem außeraxialen Winkel entlang einer Beleuchtungsrichtung auf eine Probe zu richten, eine Sammeloptik, um als Reaktion auf den Beleuchtungsstrahl gestreutes Licht von der Probe in einem Dunkelfeldmodus zu sammeln, einen Polarisationsrotator, der sich in einer Pupillenebene der einen oder mehreren Sammeloptiken befindet, wobei der Polarisationsrotator einen räumlich variierenden Polarisationsdrehwinkel bereitstellt, der ausgewählt ist, um von einer Oberfläche der Probe gestreutes Licht auf einen ausgewählten Polarisationswinkel zu drehen, einen Polarisator, der ausgerichtet ist, um entlang des ausgewählten Polarisationswinkels polarisiertes Licht zurückzuweisen, um das von einer Oberfläche der Probe gestreute Licht zurückzuweisen, und einen Detektor, um ein Dunkelfeldbild der Probe basierend auf vom Polarisator durchgelassenem gestreutem Licht von der Probe zu erzeugen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorteil gemäß 35 U.S.C. § 119(e) der vorläufigen US-Anmeldung mit der Seriennummer 62/806,820 , eingereicht am 17. Februar 2019, mit dem Titel METHOD AND SYSTEM OF SENSITIVITY ENHANCEMENT FOR PARTICLE DETECTION IN WAFER INSPECTION SYSTEM, die Xuefeng Liu und Jenn-Kuen Leong als Erfinder benennt, und die hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.
TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf die Partikelinspektion und insbesondere auf die Partikelinspektion unter Verwendung einer Dunkelfeldabbildung basierend auf gestreutem oder gebeugtem Licht.
HINTERGRUND
Partikeldetektionssysteme werden üblicherweise in Halbleiterverarbeitungslinien verwendet, um Defekte oder Partikel auf Wafern zu identifizieren, wie beispielsweise ungemusterten Wafern, aber nicht darauf beschränkt. Da Halbleiterbauelemente weiter schrumpfen, erfordern Partikeldetektionssysteme eine entsprechende Erhöhung der Empfindlichkeit und Auflösung. Eine wesentliche Rauschquelle, die die Messempfindlichkeit einschränken kann, ist die Oberflächenstreuung auf einem Wafer (z. B. Oberflächentrübung), die sogar bei optisch polierten Oberflächen vorhanden sein kann. Wenngleich verschiedene Verfahren vorgeschlagen wurden, um Oberflächenstreuung in Bezug auf Streuung von Partikeln zu unterdrücken, können solche Verfahren die gewünschten Empfindlichkeitsniveaus mitunter nicht erreichen und/oder können Empfindlichkeit auf Kosten einer verschlechterten Bildqualität erreichen. Es besteht daher ein Bedarf, Systeme und Verfahren zu entwickeln, die die oben angesprochenen Mängel abmildern.
ÜBERSICHT
Ein System wird gemäß einer oder mehreren anschaulichen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung offenbart. In einer anschaulichen Ausführungsform umfasst das System eine Beleuchtungsquelle, um einen Beleuchtungsstrahl zu erzeugen. In einer anderen anschaulichen Ausführungsform umfasst das System eine oder mehrere Beleuchtungsoptiken, um den Beleuchtungsstrahl in einem außeraxialen Winkel entlang einer Beleuchtungsrichtung auf eine Probe zu richten. In einer anderen anschaulichen Ausführungsform umfasst das System eine oder mehrere Sammeloptiken zum Sammeln von Streulicht von der Probe als Reaktion auf den Beleuchtungsstrahl in einem Dunkelfeldmodus. In einer anderen anschaulichen Ausführungsform umfasst das System einen Polarisationsrotator, der sich in einer Pupillenebene der einen oder mehreren Sammeloptiken befindet, wobei der Polarisationsrotator einen räumlich variierenden Polarisationsdrehwinkel bereitstellt, der ausgewählt ist, um von einer Oberfläche der Probe gestreutes Licht zu einem ausgewählten Polarisationswinkel zu drehen. In einer anderen anschaulichen Ausführungsform umfasst das System einen Polarisator, der so ausgerichtet ist, dass er entlang des ausgewählten Polarisationswinkels polarisiertes Licht zurückweist, um das von der Oberfläche der Probe gestreute Licht zurückzuweisen. In einer anderen anschaulichen Ausführungsform umfasst das System einen Detektor, der dazu konfiguriert ist, ein Dunkelfeldbild der Probe basierend auf vom Polarisator durchgelassenem Streulicht von der Probe zu erzeugen, wobei das durch den Polarisator durchgelassene Streulicht von der Probe mindestens einen Teil von Licht umfasst, das von einem oder mehreren Partikeln auf der Oberfläche der Probe gestreut wird.
Eine Vorrichtung wird gemäß einer oder mehreren anschaulichen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung offenbart. In einer veranschaulichenden Ausführungsform umfasst die Vorrichtung einen Polarisationsrotator, der sich in einer Pupillenebene eines Dunkelfeld-Abbildungssystems befindet, wobei das Dunkelfeld-Abbildungssystem eine oder mehrere Sammeloptiken umfasst, um Streulicht von einer Probe als Reaktion auf außeraxiale Beleuchtung zu sammeln. In einer anderen anschaulichen Ausführungsform stellt der Polarisationsrotator einen räumlich variierenden Polarisationsdrehwinkel bereit, der ausgewählt ist, um von einer Oberfläche der Probe gestreutes Licht auf einen ausgewählten Polarisationswinkel zu drehen. In einer anderen anschaulichen Ausführungsform ist der Polarisationsrotator konfiguriert, um mit einem Polarisator gekoppelt zu werden, der so ausgerichtet ist, dass er entlang des ausgewählten Polarisationswinkels polarisiertes Licht zurückweist, um das von einer Oberfläche der Probe gestreute Licht zurückzuweisen.
Ein Verfahren wird gemäß einer oder mehreren anschaulichen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung offenbart. In einer anschaulichen Ausführungsform umfasst das Verfahren das Empfangen einer elektrischen Feldverteilung von Licht, das von einer Oberfläche einer Probe als Reaktion auf einen Beleuchtungsstrahl mit einer bekannten Polarisation und einem bekannten Einfallswinkel gestreut wird. In einer anderen anschaulichen Ausführungsform umfasst das Verfahren das Entwerfen eines Polarisationsrotators, der zur Platzierung in einer Pupillenebene eines Abbildungssystems geeignet ist, um einen räumlich variierenden Polarisationsdrehwinkel bereitzustellen, der ausgewählt ist, um eine Polarisation von Licht mit der elektrischen Feldverteilung auf einen ausgewählten Polarisationswinkel zu drehen. In einer anderen anschaulichen Ausführungsform umfasst das Verfahren das Erzeugen eines Dunkelfeldbildes einer Probe mit dem Abbildungssystem mit dem Polarisationsrotator in der Pupillenebene und einem linearen Polarisator, der so ausgerichtet ist, dass er entlang des ausgewählten Polarisationswinkels polarisiertes Licht zurückweist, wobei das Dunkelfeldbild auf Licht basiert, das durch den Polarisator durchgelassen wird.
Ein System wird gemäß einer oder mehreren anschaulichen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung offenbart. In einer anschaulichen Ausführungsform umfasst das System eine Beleuchtungsquelle, um einen Beleuchtungsstrahl zu erzeugen. In einer anderen anschaulichen Ausführungsform umfasst das System eine oder mehrere Beleuchtungsoptiken, um den Beleuchtungsstrahl in einem außeraxialen Winkel entlang einer Beleuchtungsrichtung auf eine Probe zu richten. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform umfasst das System einen Detektor. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform umfasst das System eine oder mehrere Sammeloptiken, um ein Dunkelfeldbild der Probe auf dem Detektor basierend auf Licht zu erzeugen, das von der Probe als Reaktion auf den Beleuchtungsstrahl gesammelt wurde. In einer anschaulichen Ausführungsform umfasst das System einen segmentierten Polarisator mit einer Vielzahl von Segmenten, die in einer Pupillenebene der einen oder mehreren Sammeloptiken verteilt sind, wobei eine Zurückweisungsachse jedes Segments ausgerichtet ist, um Licht zurückzuweisen, das von einer Oberfläche der Probe innerhalb des Segmentes gestreut wird.
Es versteht sich, dass sowohl die vorangehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung nur beispielhaft und erläuternd sind und die beanspruchte Erfindung nicht notwendigerweise einschränken. Die beigefügten Zeichnungen, die in die Beschreibung aufgenommen sind und einen Teil derselben bilden, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der allgemeinen Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären.
Figurenliste
Die zahlreichen Vorteile der Offenbarung können vom Fachmann unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren besser verstanden werden, in denen:

1 eine konzeptionelle Ansicht eines Partikeldetektionssystems gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist;
2A eine Pupillenebenen-Streuungskarte der Oberflächenstreuung als Reaktion auf schräg einfallendes p-polarisiertes Licht gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist;
2B ist eine Pupillenebenen-Streuungskarte von Licht, das durch einen Partikel unterhalb der Auflösungsgrenze als Reaktion auf schräg einfallendes p-polarisiertes Licht gestreut wird, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist;
3A eine konzeptionelle Draufsicht eines segmentierten Polarisators mit keilförmigen Segmenten, die radial um eine Scheitelposition herum verteilt sind, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist;
3B eine konzeptionelle Draufsicht eines segmentierten Polarisators, in dem Segmente entlang einer ausgewählten Segmentierungsrichtung in der Pupillenebene linear verteilt sind, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist;
4 eine konzeptionelle Draufsicht einer Phasenmaske mit zwei Segmenten, um die Pupille in zwei Segmente zu unterteilen, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist;
5 eine konzeptionelle Draufsicht eines Polarisationsrotators ist, der als eine winkelsegmentierte Halbwellenplatte ausgebildet ist, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
6A und 6B Darstellungen von orthogonal polarisierten Abschnitten des gesammelten Probenlichts nach dem Durchlaufen eines winkelsegmentierten Polarisationsrotators und eines polarisierenden Strahlteilers gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind;
7A eine konzeptionelle Draufsicht eines Polarisationsrotators ist, der als linear segmentierte Halbwellenplatte ausgebildet ist, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
7B ein berechnetes Diagramm der Orientierungsrichtungen der optischen Achsen eines in 7A gezeigten linear segmentierten Polarisationsrotators ist, als Funktion der Position in der Pupillenebene entlang der Segmentierungsrichtung, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
7C ein Diagramm von Orientierungsrichtungen für optische Achsen eines linear segmentierten Polarisationsrotators ist, um die Polarisation der Oberflächentrübung auf einen ausgewählten Polarisationswinkel zu drehen, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
8A und 8B Darstellungen von orthogonal polarisierten Abschnitten des gesammelten Probenlichts nach Durchlaufen eines winkelsegmentierten Polarisationsrotators und eines polarisierenden Strahlteilers gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind;
9A ein Bild eines Partikels ist, der kleiner als eine Auflösung eines Abbildungssystems ist, das basierend auf einer Streuung von schräg einfallendem p-polarisiertem Licht erzeugt wurde, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
9B ein Bild des Partikels in 8A enthält, unter Verwendung eines Abbildungssystems mit einem winkelsegmentierten Polarisationsrotator, wie in 5 gezeigt, und einem polarisierenden Strahlteiler gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
9C ein Bild des Partikels in 9A enthält, unter Verwendung eines Abbildungssystems mit einem linear segmentierten Polarisationsrotator, wie in 7A gezeigt, mit 72 Segmenten und einem linearen Polarisator gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
10 ein Diagramm ist, das die Leistung und das Konvergenzverhalten eines winkelsegmentierten Polarisationsrotators und eines linear segmentierten Polarisationsrotators gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
11A eine grafische Darstellung des SNR als Funktion der Pixelgröße für einen segmentierten Polarisator und einen segmentierten Polarisationsrotator ist, unter Verwendung eines Beleuchtungsstrahls mit einer Wellenlänge von 266 nm gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
11B eine grafische Darstellung des SNR als Funktion der Pixelgröße für einen segmentierten Polarisator und einen segmentierten Polarisationsrotator ist, unter Verwendung eines Beleuchtungsstrahls mit einer Wellenlänge von 213 nm gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
12 eine konzeptionelle Draufsicht eines Polarisationsrotators ist, der aus einem optisch aktiven Material gebildet ist, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
13A eine grafische Darstellung eines Dickenprofils entlang der vertikalen Richtung von 12 eines Polarisationsrotators ist, der aus einem optisch aktiven Material gebildet und dazu ausgelegt ist, die Polarisation einer Oberflächentrübung mit Wellenlängen von 266 nm bzw. 213 nm in die horizontale Richtung in 12 zu drehen, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
13B eine Querschnittsansicht eines Polarisationsrotators mit einem Dickenprofil basierend auf 13A ist, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
14A ein Diagramm eines Dickenprofils entlang der vertikalen Richtung von 12 eines Polarisationsrotators ist, der aus einem optisch aktiven Material gebildet und dazu ausgelegt ist, die Polarisation einer Oberflächentrübung mit Wellenlängen von 266 nm bzw. 213 nm in die horizontale Richtung in 12 zu drehen, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
14B eine Querschnittsansicht eines Polarisationsrotators mit einem Dickenprofil basierend auf 14A ist, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung; und
15 ein Flussdiagramm ist, das Schritte veranschaulicht, die in einem Verfahren zur Partikeldetektion gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung durchgeführt werden.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nun wird detailliert auf den offenbarten Gegenstand Bezug genommen, der in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. Die vorliegende Offenbarung wurde insbesondere in Bezug auf bestimmte Ausführungsformen und spezifische Merkmale davon gezeigt und beschrieben. Die hierin dargelegten Ausführungsformen dienen der Veranschaulichung, nicht der Einschränkung. Wie hierin verwendet, sind Richtungsbegriffe wie „links“, „rechts“, „oben“, „unten“, „über“, „unter“, „obere“, „aufwärts“, „untere“, „unten“ und „abwärts“ dazu gedacht, relative Positionen zu Beschreibungszwecken anzugeben, und sollen keinen absoluten Bezugsrahmen angeben. Für den Durchschnittsfachmann sollte ohne weiteres ersichtlich sein, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung richten sich auf Systeme und Verfahren zur Partikeldetektion basierend auf Dunkelfeld-Bildgebung, bei denen Oberflächenstreuung (z. B. Oberflächentrübung) von Licht getrennt wird, das von Partikeln auf einer Oberfläche gestreut wird (z. B. Partikelstreuung). Zusätzliche Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind darauf gerichtet, gleichzeitig separate Bilder einer Probe basierend auf Oberflächenstreuung und Partikelstreuung zu erzeugen.
Die Waferinspektion wird allgemein beschrieben in US-Patent Nr. 9,874,526 , erteilt am 1. Januar 2018, US-Patent Nr. 9,291,575 , erteilt am 22. März 2016, US-Patent Nr. 8,891,079 , erteilt am 18. November 2014, und US-Patent Nr. 9,891,177 , erteilt am 13. Februar 2018, die alle in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen sind. Ferner kann für die Zwecke dieser Offenbarung ein Partikel jeden Oberflächendefekt auf einer interessierenden Probe umfassen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, einen Fremdpartikel, einen Kratzer, eine Vertiefung, ein Loch, eine Erhebung oder dergleichen.
Es wird hierin erkannt, dass von einem Partikel gestreutes Licht und von einer Oberfläche gestreutes Licht als Funktion des Streuwinkels unterschiedliche elektrische Feldverteilungen (z. B. Polarisation und elektrische Feldstärke) aufweisen können. Außerdem können Unterschiede in der Verteilung des elektrischen Felds (z. B. Streukarte) für schräg einfallendes p-polarisiertes Licht besonders signifikant sein. Zum Beispiel kann Oberflächentrübung von schräg einfallendem p-polarisiertem Licht in Bezug auf einen Spiegelreflexionswinkel ungefähr radial polarisiert sein, wohingegen Streuung von einem Partikel in Bezug auf eine Oberflächennormale ungefähr radial polarisiert sein kann.
In einigen Ausführungsformen umfasst ein Dunkelfeld-Abbildungssystem einen Polarisationsrotator in einer Pupillenebene, um selektiv die Polarisation der Oberflächentrübung auf einen ausgewählten Polarisationswinkel zu drehen, und einen Linearpolarisator, um die Oberflächentrübung, die entlang des ausgewählten Polarisationswinkels polarisiert ist, von dem verbleibenden Signal (z.B. Partikelstreuung) in verschiedene Abbildungskanäle zu trennen. Zum Beispiel kann der Polarisationsrotator über die Pupillenebene variierende Polarisationsdrehwinkel basierend auf einer bekannten oder erwarteten Polarisationsverteilung der Oberflächentrübung bereitstellen, wobei eine räumliche Verteilung des Polarisationsdrehwinkels über die Pupille ausgewählt wird, um die über die Pupille verteilte Oberflächentrübung auf einen gemeinsamen ausgewählten Polarisationswinkel zu drehen. In dieser Hinsicht kann ein linearer Polarisator (z. B. ein polarisierender Strahlteiler), der auf diesen ausgewählten Polarisationswinkel ausgerichtet ist, die Oberflächentrübung effektiv von der Partikelstreuung trennen.
Zusätzliche Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung richten sich auf einen Polarisationsrotator zum Bereitstellen eines räumlich variierenden Betrags an Polarisationsdrehung, der zur Verwendung in einer Pupillenebene eines Abbildungssystems geeignet ist. Mehrere Konfigurationen eines Polarisationsrotators werden hierin in Betracht gezogen. In einigen Ausführungsformen umfasst ein Polarisationsrotator eine segmentierte Halbwellenplatte, die mehrere Halbwellenplatten mit unterschiedlichen Orientierungen der optischen Achsen umfasst. Zum Beispiel kann der Polarisationsrotator mehrere Halbwellenplatten umfassen, die radial um einen Scheitelpunkt verteilt sind, wie beispielsweise einen Punkt in der Pupillenebene, der einer spiegelnden Reflexion eines Beleuchtungsstrahls entspricht, ohne aber darauf beschränkt zu sein. In dieser Hinsicht kann jede Halbwellenplatte einen Bereich von Radialwinkeln um den Spiegelreflexionswinkel abdecken (z. B. um die ungefähr radiale Polarisationsverteilung der Oberflächentrübung nachzuahmen). Als ein weiteres Beispiel kann der Polarisationsrotator eine Reihe von Halbwellenplatten umfassen, die entlang einer einzigen Richtung in der Pupillenebene linear verteilt sind. In einigen Ausführungsformen umfasst ein Polarisationsrotator ein optisch aktives Material mit einer räumlich variierenden Dicke. Diesbezüglich kann die Dicke an einem gegebenen Punkt in der Pupillenebene den Winkel der Polarisationsdrehung bestimmen.
Zusätzliche Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung richten sich auf ein Verfahren zum Entwerfen einer räumlichen Verteilung eines Polarisationsdrehwinkels, der zum Drehen von Oberflächentrübung auf einen ausgewählten Polarisationswinkel zum Filtern mit einem polarisierenden Strahlteiler geeignet ist. Zum Beispiel kann ein Polarisationsrotator so ausgelegt sein, dass er Licht, das einer beliebigen Rauschquelle zugeordnet ist, selektiv auf einen gemeinsamen ausgewählten Polarisationswinkel zum Filtern unter Verwendung eines polarisierenden Strahlteilers dreht. Obwohl sich die vorliegende Offenbarung in erster Linie auf Oberflächentrübung auf der Grundlage von schräg einfallendem p-polarisiertem Licht konzentriert, werden die Beispiele hierin nur zu Veranschaulichungszwecken bereitgestellt und sollten nicht als Einschränkung interpretiert werden. Vielmehr wird hierin erwogen, dass die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren auf Licht mit jeder Wellenlänge, Polarisation oder jedem Einfallswinkel angewendet werden können.
Zusätzliche Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung richten sich auf einen segmentierten Polarisator, der zur Verwendung in einer Pupillenebene eines Abbildungssystems zum selektiven Filtern (z. B. durch Absorption in dem segmentierten Polarisator) von Oberflächentrübung basierend auf einer bekannten Verteilung von Polarisationswinkeln der Oberflächentrübung in der Pupillenebene geeignet ist. Zum Beispiel kann ein segmentierter Polarisator mehrere Polarisatoren umfassen, die über die Pupillenebene verteilt sind, wobei jeder Polarisator so ausgerichtet ist, dass er Licht entlang einer ausgewählten Richtung blockiert. Mehrere Konfigurationen eines segmentierten Polarisators werden hierin in Betracht gezogen. In einigen Ausführungsformen umfasst ein segmentierter Polarisator mehrere Polarisatoren, die radial um eine Scheitelposition herum verteilt sind, wie beispielsweise, ohne aber darauf beschränkt zu sein, einen Punkt in der Pupillenebene, der einer spiegelnden Reflexion eines Beleuchtungsstrahls entspricht. In einigen Ausführungsformen umfasst ein segmentierter Polarisator mehrere Polarisatoren, die linear in der Pupillenebene verteilt sind.
Unter Bezugnahme auf 1 bis 13B werden Systeme und Verfahren zur empfindlichen Partikeldetektion detaillierter beschrieben.
1 ist eine konzeptionelle Ansicht eines Partikeldetektionssystems 100 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. In einer Ausführungsform umfasst das Partikeldetektionssystem 100 eine Beleuchtungsquelle 102 zum Erzeugen eines Beleuchtungsstrahls 104, einen Beleuchtungspfad 106 mit einer oder mehreren Beleuchtungsoptiken, um den Beleuchtungsstrahl 104 auf eine Probe 108 zu richten, und einen Sammelpfad 110 mit einer oder mehreren Sammeloptiken zum Sammeln von Licht, das von der Probe 108 ausgeht (z.B. Probenlicht 112). Zum Beispiel kann der Sammelpfad 110 eine Objektivlinse 114 beinhalten, um mindestens einen Teil des Probenlichts 112 zu sammeln. Das Probenlicht 112 kann jede Art von Licht umfassen, das von der Probe 108 als Reaktion auf den Beleuchtungsstrahl 104 ausgeht, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Streulicht, reflektiertes Licht, gebeugtes Licht oder Lumineszenz.
Der Beleuchtungsstrahl 104 kann eine oder mehrere ausgewählte Lichtwellenlängen umfassen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, ultraviolette (UV) Strahlung, sichtbare Strahlung oder infrarote (IR) Strahlung. Zum Beispiel kann die Beleuchtungsquelle 102 einen Beleuchtungsstrahl 104 mit Wellenlängen kürzer als ungefähr 350 nm bereitstellen, muss dies jedoch nicht. Als ein weiteres Beispiel kann der Beleuchtungsstrahl 104 Wellenlängen von ungefähr 266 nm bereitstellen. Als ein weiteres Beispiel kann der Beleuchtungsstrahl 104 Wellenlängen von ungefähr 213 nm bereitstellen. Es wird hierin erkannt, dass die Abbildungsauflösung und die Lichtstreuung durch kleine Partikel (z. B. relativ zur Wellenlänge des Beleuchtungsstrahls 104) beide im Allgemeinen mit der Wellenlänge skalieren, so dass eine Verringerung der Wellenlänge des Beleuchtungsstrahls 104 im Allgemeinen die Abbildungsauflösung und das Streusignal von den kleinen Partikeln erhöhen kann. Dementsprechend kann der Beleuchtungsstrahl 104 kurzwelliges Licht umfassen, das unter anderem extrem ultraviolettes (EUV) Licht, tief ultraviolettes (DUV) Licht oder vakuumultraviolettes (VUV) Licht umfasst.
Die Beleuchtungsquelle 102 kann jede im Stand der Technik bekannte Art von Lichtquelle umfassen. Ferner kann die Beleuchtungsquelle 102 einen Beleuchtungsstrahl 104 mit beliebigen ausgewählten räumlichen oder zeitlichen Kohärenzeigenschaften bereitstellen. In einer Ausführungsform umfasst die Beleuchtungsquelle 102 eine oder mehrere Laserquellen, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf, eine oder mehrere Schmalband-Laserquellen, eine oder mehrere Breitband-Laserquellen, eine oder mehrere Superkontinuum-Laserquellen oder eine oder mehrere Weißlicht-Laserquellen. In einer anderen Ausführungsform umfasst die Beleuchtungsquelle 102 eine lasergetriebene Lichtquelle (LDLS), wie beispielsweise eine lasergestützte Plasmaquelle (LSP), ist aber nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Beleuchtungsquelle 102, ohne aber darauf beschränkt zu sein, eine LSP-Lampe, einen LSP-Kolben oder eine LSP-Kammer umfassen, geeignet, ein oder mehrere Elemente aufzunehmen, die, wenn sie durch eine Laserquelle in einen Plasmazustand angeregt werden, Breitbandbeleuchtung emittieren können. In einer anderen Ausführungsform umfasst die Beleuchtungsquelle 102 eine Lampenquelle, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf, eine Bogenlampe, eine Entladungslampe oder eine elektrodenlose Lampe.
In einer anderen Ausführungsform stellt die Beleuchtungsquelle 102 einen abstimmbaren Beleuchtungsstrahl 104 bereit. Zum Beispiel kann die Beleuchtungsquelle 102 eine abstimmbare Beleuchtungsquelle umfassen (z. B. einen oder mehrere abstimmbare Laser und dergleichen). Als ein weiteres Beispiel kann die Beleuchtungsquelle 102 eine Breitband-Beleuchtungsquelle umfassen, die mit einer beliebigen Kombination von festen oder abstimmbaren Filtern gekoppelt ist.
Die Beleuchtungsquelle 102 kann ferner einen Beleuchtungsstrahl 104 mit einem beliebigen zeitlichen Profil bereitstellen. Beispielsweise kann der Beleuchtungsstrahl 104 ein kontinuierliches zeitliches Profil, ein moduliertes zeitliches Profil, ein gepulstes zeitliches Profil und dergleichen aufweisen.
Es wird hierin erkannt, dass die Stärke der Oberflächentrübung von mehreren Faktoren abhängen kann, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Einfallswinkel oder Polarisation des Beleuchtungsstrahls 104. Beispielsweise kann die Stärke der Oberflächentrübung bei nahezu senkrechten Einfallswinkeln relativ hoch sein und bei höheren Einfallswinkeln abnehmen. In einer Ausführungsform kann der Beleuchtungspfad 106 eine oder mehrere Beleuchtungsoptiken umfassen, wie beispielsweise, ohne aber darauf beschränkt zu sein, Linsen 116, Spiegel und dergleichen, um den Beleuchtungsstrahl 104 unter einem schrägen Einfallswinkel auf die Probe 108 zu richten, um die Erzeugung von Oberflächentrübung zu verringern. Der schräge Einfallswinkel kann im Allgemeinen jeden ausgewählten Einfallswinkel umfassen. Zum Beispiel kann der Einfallswinkel größer als 60 Grad in Bezug auf eine Oberflächennormale sein, muss es aber nicht.
In einer anderen Ausführungsform beinhaltet der Beleuchtungspfad 106 eine oder mehrere Beleuchtungsstrahlkonditionierungskomponenten 118, die zum Modifizieren und/oder Konditionieren des Beleuchtungsstrahls 104 geeignet sind. Zum Beispiel können die eine oder mehreren Beleuchtungsstrahlkonditionierungskomponenten 118 einen oder mehrere Polarisatoren, eine oder mehrere Wellenplatten, einen oder mehrere Filter, einen oder mehrere Strahlteiler, einen oder mehrere Diffusoren, einen oder mehrere Homogenisatoren, einen oder mehrere Apodisatoren oder einen oder mehrere Strahlformer beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt. In einer Ausführungsform beinhalten die eine oder mehreren Beleuchtungsstrahlkonditionierungskomponenten 118 einen Polarisator oder eine Wellenplatte, ausgerichtet um einen p-polarisierten Beleuchtungsstrahl 104 auf der Probe 108 bereitzustellen.
In einer anderen Ausführungsform beinhaltet das Partikeldetektionssystem 100 mindestens einen Detektor 120, der dazu konfiguriert ist, mindestens einen Teil des Probenlichts 112 einzufangen, das durch den Sammelpfad 110 gesammelt wird. Der Detektor 120 kann jede Art von optischem Detektor beinhalten, der in der Technik bekannt ist und zum Messen der von der Probe 108 empfangenen Beleuchtung geeignet ist. Zum Beispiel kann ein Detektor 120 einen Multipixel-Detektor umfassen, der zum Erfassen eines Bildes der Probe 108 geeignet ist, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf, einen Charge-Coupled-Device-(CCD)-Detektor, einen Komplementär-Metalloxid-Halbleiter-(CMOS)-Detektor, einen Detektor mit verzögerter Integration (TDI), ein Photomultiplier-Röhren-(PMT)-Array, ein Lawinen-Photodioden-(APD)-Array oder dergleichen. In einer anderen Ausführungsform beinhaltet ein Detektor 120 einen spektroskopischen Detektor, der zum Identifizieren von Wellenlängen des Probenlichts 112 geeignet ist.
Das Partikeldetektionssystem 100 kann eine beliebige Anzahl von Detektoren 120 beinhalten, um gleichzeitig die Probe 108 abzubilden. Ferner kann der Sammelpfad 110 einen linearen Polarisator 122 umfassen, der konfiguriert ist, um das auf einen Detektor 120 abzubildende Probenlicht 112 basierend auf der Polarisation zu filtern. In einer Ausführungsform, wie in 1 gezeigt, arbeitet der Linearpolarisator 122 als polarisierender Strahlteiler, so dass der Linearpolarisator 122 das Probenlicht 112 in zwei orthogonal polarisierte Strahlen teilt. Das Partikeldetektionssystem 100 kann dann einen Detektor 120 zum Erzeugen eines Bildes der Probe 108 mit jedem der orthogonal polarisierten Anteile des Probenlichts 112 beinhalten.
Der Sammelpfad 110 kann eine beliebige Anzahl von Strahlkonditionierungselementen 124 umfassen, um das Probenlicht 112 zu lenken und/oder zu modifizieren, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, eine oder mehrere Linsen, einen oder mehrere Filter, eine oder mehrere Blenden, einen oder mehrere Polarisatoren, oder eine oder mehrere Phasenplatten.
In einer Ausführungsform, wie in 1 gezeigt, beinhaltet der Sammelpfad 110 ein oder mehrere Strahlkonditionierungselemente 124, die sich an oder nahe einer Pupillenebene 126 befinden. Wie unten ausführlicher erörtert wird, kann der Sammelpfad 110 beispielsweise Strahlkonditionierungselemente 124 beinhalten, wie etwa, aber nicht beschränkt auf, einen kontinuierlichen Polarisator oder eine Phasenmaske an oder nahe einer Pupillenebene 126. In dieser Hinsicht kann das Partikeldetektionssystem 100 ausgewählte Aspekte des Probenlichts 112 steuern und/oder einstellen, das verwendet wird, um ein Bild auf dem Detektor 120 zu erzeugen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, die Intensität, Phase und Polarisation des Probenlichts 112 als Funktion des Streuwinkels und/oder der Position auf der Probe.
Ferner kann der Sammelpfad 110 eine beliebige Anzahl von Pupillenebenen 126 aufweisen. Beispielsweise, wie in 1 gezeigt, kann der Sammelpfad 110 eine oder mehrere Linsen 128 beinhalten, um ein Bild der Pupillenebene 126 zu erzeugen, und eine oder mehrere Linsen 130, um ein Bild der Oberfläche der Probe 108 auf dem Detektor 120 zu erzeugen. Es wird jedoch hierin erkannt, dass eine begrenzte Anzahl von Strahlkonditionierungselementen 124 an einer bestimmten Pupillenebene 126 oder ausreichend nahe einer bestimmten Pupillenebene 126 platziert werden kann, um einen gewünschten Effekt bereitzustellen. Dementsprechend kann für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung eine Bezugnahme auf ein oder mehrere Elemente in einer Pupillenebene 126 im Allgemeinen ein oder mehrere Elemente in oder ausreichend nahe einer Pupillenebene 126 beschreiben, um einen gewünschten Effekt zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen, obwohl nicht gezeigt, kann der Sammelpfad 110 zusätzliche Linsen beinhalten, um eine oder mehrere zusätzliche Pupillenebenen 126 zu erzeugen, sodass eine beliebige Anzahl von Strahlkonditionierungselementen 124 an oder in der Nähe einer Pupillenebene 126 angeordnet werden kann.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Partikeldetektionssystem 100 eine Steuerung 132 mit einem oder mehreren Prozessoren 134, die konfiguriert sind, um Programmanweisungen auszuführen, die auf einem Speichermedium 136 (z. B. Speicher) verwaltet werden. Ferner kann die Steuerung 132 kommunikativ an beliebige Komponenten des Partikeldetektionssystems 100 gekoppelt sein. In dieser Hinsicht können der eine oder die mehreren Prozessoren 134 der Steuerung 132 einen der verschiedenen Prozessschritte ausführen, die in der gesamten vorliegenden Offenbarung beschrieben sind. Zum Beispiel kann die Steuerung 132 Daten von dem Detektor 120 (z. B. in Verbindung mit einem Bild der Probe 108) empfangen, analysieren und/oder verarbeiten. Als ein weiteres Beispiel kann die Steuerung 132 beliebige Komponenten des Partikeldetektionssystems 100 unter Verwendung von Steuersignalen steuern oder anderweitig anweisen.
Der eine oder die mehreren Prozessoren 134 einer Steuerung 132 können jedes in der Technik bekannte Verarbeitungselement umfassen. In diesem Sinne können der eine oder die mehreren Prozessoren 134 ein beliebiges mikroprozessorartiges Gerät umfassen, das konfiguriert ist, um Algorithmen und/oder Anweisungen auszuführen. In einer Ausführungsform können der eine oder die mehreren Prozessoren 134 aus einem Desktop-Computer, einem Mainframe-Computersystem, einer Workstation, einem Bildcomputer, einem Parallelprozessor oder einem anderen Computersystem (z. B. einem vernetzten Computer) bestehen, konfiguriert, um ein Programm auszuführen, das konfiguriert ist, um das Partikeldetektionssystem 100 zu betreiben, wie in der gesamten vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich ferner, dass der Begriff „Prozessor“ weit gefasst so definiert werden kann, dass er jede Vorrichtung mit einem oder mehreren Verarbeitungselementen umfasst, die Programmanweisungen von einem nichtflüchtigen Speichermedium 136 ausführen. Ferner können die in der gesamten vorliegenden Offenbarung beschriebenen Schritte von einer einzelnen Steuerung 132 oder alternativ von mehreren Steuerungen ausgeführt werden. Außerdem kann die Steuerung 132 eine oder mehrere Steuerungen umfassen, die in einem gemeinsamen Gehäuse oder in mehreren Gehäusen untergebracht sind.
Auf diese Weise kann jede Steuerung oder jede Kombination von Steuerungen separat als Modul gepackt werden, das für die Integration in das Partikeldetektionssystem 100 geeignet ist.
Das Speichermedium 136 kann ein beliebiges im Stand der Technik bekanntes Speichermedium beinhalten, das zum Speichern von Programmanweisungen geeignet ist, die durch den zugeordneten einen oder die mehreren Prozessoren 134 ausführbar sind. Zum Beispiel kann das Speichermedium 136 ein nichtflüchtiges Speichermedium umfassen. Als ein weiteres Beispiel kann das Speichermedium 136, ohne aber darauf beschränkt zu sein, einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM), eine magnetische oder optische Speichervorrichtung (z. B. eine Platte), ein Magnetband, ein Solid-State-Laufwerk und dergleichen umfassen. Es wird ferner angemerkt, dass das Speichermedium 136 in einem gemeinsamen Steuerungsgehäuse mit dem einen oder den mehreren Prozessoren 134 untergebracht sein kann. In einer Ausführungsform kann sich das Speichermedium 136 in Bezug auf den physischen Standort des einen oder der mehreren Prozessoren 134 und der Steuerung 132 entfernt befinden. Zum Beispiel können der eine oder die mehreren Prozessoren 134 der Steuerung 132 auf einen entfernten Speicher (z. B. einen Server) zugreifen, auf den über ein Netzwerk (z. B. Internet, Intranet und dergleichen) zugegriffen werden kann. Daher sollte die obige Beschreibung nicht als Einschränkung der vorliegenden Erfindung interpretiert werden, sondern lediglich als Veranschaulichung.
Es wird hierin erwogen, dass das Partikeldetektionssystem 100 als jede Art von bildbasiertem Partikeldetektionssystem, das in der Technik bekannt ist, konfiguriert sein kann. In einer Ausführungsform, wie in 1 dargestellt, ist das Partikeldetektionssystem 100 ein Dunkelfeld-Abbildungssystem, um spiegelnd reflektiertes Licht auszuschließen. Diesbezüglich kann das Partikeldetektionssystem 100 die Probe 108 hauptsächlich basierend auf Streulicht abbilden. Die Dunkelfeld-Bildgebung kann ferner unter Verwendung einer beliebigen im Stand der Technik bekannten Technik implementiert werden. In einer Ausführungsform können eine Ausrichtung und/oder eine numerische Apertur (NA) der Objektivlinse 114 so gewählt werden, dass die Objektivlinse 114 kein spiegelnd reflektiertes Licht sammelt. Beispielsweise ist, wie in 1 gezeigt, die Objektivlinse 114 ungefähr senkrecht zu der Probe 108 ausgerichtet und weist eine NA auf, die keinen spiegelnd reflektierten Anteil des Beleuchtungsstrahls 104 beinhaltet. Ferner kann die Objektivlinse 114 eine NA von ungefähr 0,9 oder mehr aufweisen, muss dies jedoch nicht. In einer anderen Ausführungsform kann das Partikeldetektionssystem 100 eine oder mehrere Komponenten beinhalten, um zu verhindern, dass spiegelnde Reflexion den Detektor 120 erreicht.
Unter Bezugnahme auf 2A bis 3B wird die Polarisationsdrehung der Oberflächentrübung in der Pupillenebene und die anschließende Filterung ausführlicher beschrieben.
Es wird hierin erkannt, dass von der Oberfläche einer Probe gestreutes Licht (z. B. Oberflächentrübung, Oberflächenstreuung oder dergleichen) bei Partikeldetektionsanwendungen als Rauschen betrachtet werden kann. Dementsprechend kann es wünschenswert sein, Teile des Probenlichts 112 in Verbindung mit Oberflächentrübung aus Teilen des Probenlichts 112 zu filtern, die mit Licht verbunden sind, das von interessierenden Partikeln gestreut wird.
2A ist eine Pupillenebenen-Streuungskarte 202 der Oberflächenstreuung (z. B. Oberflächentrübung) als Reaktion auf schräg einfallendes p-polarisiertes Licht gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. 2B ist eine Pupillenebenen-Streuungskarte 204 von Licht, das von einem kleinen Partikel (z. B. klein relativ zu einer Abbildungsauflösung des Partikeldetektionssystems 100 oder einer Wellenlänge des Beleuchtungsstrahls 104) als Reaktion auf schräg einfallendes p-polarisiertes Licht gestreut wird, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
Insbesondere enthalten die Streukarten 202, 204 die elektrische Feldstärke, die durch die Schattierung mit Weiß als höchster Intensität und Schwarz als niedrigster Intensität angezeigt wird. Ferner beinhalten die Streukarten 202, 204 die Polarisationsorientierung von Licht als Funktion des Sammelwinkels (z. B. Streuwinkel) in der Pupillenebene 126, die durch die überlagerten Ellipsen angezeigt wird. Die Streukarten 202, 204 werden durch einen Sammelbereich 206 in der Pupillenebene 126 begrenzt, der dem Winkelbereich zugeordnet ist, in dem das Probenlicht 112 durch das Partikeldetektionssystem 100 gesammelt wird. Zum Beispiel kann der Sammelbereich 206 der numerischen Apertur (NA) der Objektivlinse 114 entsprechen.
Die Streukarten 202, 204 basieren auf einer Konfiguration des Partikeldetektionssystems 100, die in 1 gezeigt ist. In den 2A und 2B befindet sich der Spiegelreflexionswinkel 208 außerhalb des Sammelbereichs 206 entlang der Beleuchtungsrichtung 210 (z. B. außerhalb des Sammelbereichs 206 auf der rechten Seite des kreisförmigen Sammelbereichs 206 in 2A), was anzeigt, dass die Objektivlinse 114 kein spiegelnd reflektiertes Licht einfängt. Alternative Konfigurationen liegen jedoch im Umfang der vorliegenden Offenbarung. Falls beispielsweise der Spiegelreflexionswinkel 208 innerhalb der Pupillenebene 126 liegt, kann das spiegelnd reflektierte Licht vor dem Detektor 120 blockiert werden, um ein Dunkelfeldbild zu erzeugen.
Außerdem können die Streuungskarten 202, 204 für die Streuung von einer Vielzahl von Materialien repräsentativ sein, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Silizium-, Epitaxie- und Polysiliziumwafer. Es versteht sich jedoch, dass die Streuungskarten 202, 204 ausschließlich zu Veranschaulichungszwecken bereitgestellt werden und nicht als Einschränkung der vorliegenden Offenbarung interpretiert werden sollten.
Wie in den 2A und 2B gezeigt, kann sich die elektrische Feldverteilung (z. B. elektrische Feldstärke und Polarisationsorientierung) des von einem Partikel gestreuten Lichts wesentlich von der elektrischen Feldverteilung des von einer Oberfläche gestreuten Lichts unterscheiden, insbesondere wenn der Beleuchtungsstrahl 104 p-polarisiert ist. Zum Beispiel weist das mit Oberflächentrübung verbundene Probenlicht 112 im Allgemeinen eine ungefähr radiale Polarisationsverteilung in Bezug auf den spiegelnden Reflexionswinkel 208 in dem Sammelbereich 206 auf, wie in 2A dargestellt. Im Gegensatz dazu weist Probenlicht 112 in Verbindung mit Partikelstreuung im Allgemeinen eine radiale Polarisationsverteilung in Bezug auf die Oberflächennormale auf, wie in 2B dargestellt. Ferner ist die Polarisation des gestreuten Probenlichts 112 im Allgemeinen elliptisch. Wie aus den 2A und 2B ersichtlich, sind die Ellipsen an den meisten Stellen in der Pupillenebene 126 sehr langgestreckt, was bedeutet, dass eine lineare Polarisationskomponente viel stärker ist als die andere. Für das von einem kleinen Partikel gestreute Probenlicht 112 (z. B. 2B) kann die Polarisation nahe der Mitte der Pupille elliptischer sein, was bedeutet, dass die beiden linearen Polarisationskomponenten in ihrer Größe ungefähr vergleichbar sein können. Die Intensität des Lichts in diesem Bereich der Pupille ist jedoch relativ gering und trägt wenig zum Gesamtstreusignal eines kleinen Partikels bei.
In einer Ausführungsform umfasst das Partikeldetektionssystem 100 einen Polarisator, der sich an oder in der Nähe der Pupillenebene 126 befindet, um vorzugsweise Oberflächentrübung zurückzuweisen. Im Allgemeinen kann ein Polarisator, der sich an oder nahe der Pupillenebene 126 befindet, so ausgelegt sein, dass er eine räumlich variierende Polarisationsfilterung entsprechend jeder bekannten, gemessenen, simulierten oder anderweitig erwarteten Polarisation von Licht bereitstellt. Im Kontext der vorliegenden Offenbarung kann ein Polarisator, der sich an oder nahe der Pupillenebene 126 befindet, vorzugsweise Oberflächentrübungen basierend auf einer bekannten Verteilung des elektrischen Felds in der Pupillenebene 126 filtern. Dementsprechend umfasst das Partikeldetektionssystem 100 in einigen Ausführungsformen einen radialen Trübungsunterdrückungspolarisator, der sich an oder nahe der Pupillenebene 126 befindet, um vorzugsweise die in 2A dargestellte annähernd radial polarisierte Oberflächentrübung zurückzuweisen.
Unter Bezugnahme auf die 3A und 3B wird nun ein segmentierter Trübungsunterdrückungspolarisator 302, der zum bevorzugten Filtern von Oberflächentrübung von Partikelstreuung geeignet ist, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Im Allgemeinen kann ein Trübungsunterdrückungspolarisator 302 ausgelegt sein, um eine räumlich variierende Polarisationsfilterung bereitzustellen, die jeder bekannten, gemessenen, simulierten oder anderweitig erwarteten Polarisation von Licht entspricht. Im Kontext der vorliegenden Offenbarung kann ein Trübungsunterdrückungspolarisator 302 vorzugsweise Oberflächentrübung basierend auf einer bekannten elektrischen Feldverteilung in der Pupillenebene 126 (z. B. der elektrischen Feldverteilung der Oberflächentrübung, die in 2A dargestellt ist) filtern. Die 3A und 3B enthalten Polarisationsellipsen 304, die für die Polarisation der Oberflächentrübung in der Pupillenebene 126 basierend auf 2A repräsentativ sind.
Ein Trübungsunterdrückungspolarisator 302 kann eine beliebige Anzahl von Segmenten 306 beinhalten, die über die Pupillenebene 126 verteilt sind, wobei jedes Segment 306 einen linearen Polarisator enthalten kann, der orientiert ist, um Licht durchzulassen, das entlang einer ausgewählten Durchlasspolarisationsrichtung 308 polarisiert ist. In dieser Hinsicht kann der Trübungsunterdrückungspolarisator 302 eine räumlich variierende Verteilung von durchgelassenen Polarisationswinkeln bereitstellen.
In einer Ausführungsform ist die Durchlasspolarisationsrichtung 308 jedes Segments 306 eines Trübungsunterdrückungspolarisators 302 orientiert, um vorzugsweise Oberflächentrübung zurückzuweisen. Zum Beispiel kann die Durchlasspolarisationsrichtung 308 für jedes Segment 306 orthogonal zu den erwarteten Polarisationsellipsen 304 innerhalb des entsprechenden Abschnitts der Pupillenebene 126 ausgerichtet sein.
3A ist eine konzeptionelle Draufsicht eines Trübungsunterdrückungspolarisators 302 (z. B. eines winkelsegmentierten Polarisators) mit keilförmigen Segmenten 306, die radial um eine Scheitelposition 310 verteilt sind, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. In einer Ausführungsform ist die Scheitelposition 310 des Trübungsunterdrückungspolarisators 302 so ausgerichtet, dass sie mit einem Punkt in der Pupillenebene 126 zusammenfällt, der dem Spiegelreflexionswinkel des Beleuchtungsstrahls 104 von der Probe 108 zugeordnet ist. In dieser Hinsicht kann jedes Segment 306 einen Bereich von Radialwinkeln in der Pupillenebene 126 in Bezug auf den Spiegelreflexionswinkel 208 abdecken, so dass die Oberflächentrübung innerhalb jedes Segments 306 basierend auf der Streuungskarte 202 in 2A im Wesentlichen gleichförmig sein kann. Ferner kann jede Durchlasspolarisationsrichtung 308 für jedes Segment 306 so ausgerichtet sein, dass sie Licht mit einer radialen Polarisation in Bezug auf die Scheitelposition 310 zurückweist, um vorzugsweise die Oberflächentrübung zurückzuweisen.
Der Spiegelreflexionswinkel 208 kann sich innerhalb oder außerhalb des Sammelbereichs 206 befinden, wie hierin zuvor beschrieben. Ferner muss die Scheitelposition 310 nicht unbedingt innerhalb der physikalischen Struktur des Trübungsunterdrückungspolarisators 302 liegen. Beispielsweise können in dem Fall, in dem sich der Spiegelreflexionswinkel 208 außerhalb des Sammelbereichs 206 befindet, die Segmente 306 so ausgerichtet sein, als würden sie an einer Scheitelposition 310 außerhalb der Grenzen, die die Größe des Trübungsunterdrückungspolarisators 302 definieren, konvergieren.
3B ist eine konzeptionelle Draufsicht eines Trübungsunterdrückungspolarisators 302 (z. B. eines linear segmentierten Polarisators), in dem Segmente 306 linear entlang einer ausgewählten Segmentierungsrichtung 312 in der Pupillenebene 126 verteilt sind, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Beispielsweise ist die Segmentierungsrichtung 312 in 3B orthogonal zur Beleuchtungsrichtung 210 ausgewählt, wie in der Pupillenebene 126 dargestellt. In dieser Hinsicht kann die Durchlasspolarisationsrichtung 308 für jedes Segment 306 gewählt werden, um die Transmission des Oberflächenstreulichts durch dieses Segment 306 wesentlich zu reduzieren.
Es wird hierin erkannt, dass die Genauigkeit, mit der der Trübungsunterdrückungspolarisator 302 vorzugsweise Oberflächentrübung filtern kann, basierend auf der Anzahl und dem Layout der Segmente 306 in Bezug auf eine erwartete Streukarte der Oberflächentrübung variieren kann. Es wird hier ferner erkannt, dass die Herstellungskosten eines Trübungsunterdrückungspolarisators 302 auch mit der Komplexität skalieren können. Dementsprechend können die Anzahl und das Layout der Segmente 306 ausgewählt werden, um verschiedene Anforderungen, einschließlich Leistung, Herstellungskosten und dergleichen, auszugleichen.
Ferner kann in dem Fall, dass die Polarisationsellipsen 304 in einem bestimmten Segment 306 nicht gleichmäßig orientiert sind, die Durchlasspolarisationsrichtung 308 in einem bestimmten Segment 306 ausgewählt werden, um Oberflächentrübung gemäß einer Optimierungsfunktion zurückzuweisen. Zum Beispiel kann die Durchlasspolarisationsrichtung 308 für jedes Segment 306 basierend auf einer erwarteten Polarisationsverteilung (z. B. wie in 2A dargestellt oder dergleichen) so ausgewählt werden, dass sie orthogonal zu einem gewichteten Durchschnitt der erwarteten Richtungen der langen Achsen der Polarisationsellipsen 304 innerhalb jedes Segments 306 ist, wobei die Gewichtung proportional zu der erwarteten Feldstärke oder Intensität über das Segment 306 ist. Als ein weiteres Beispiel kann die Durchlasspolarisationsrichtung 308 für jedes Segment 306 ausgewählt werden, um das Verhältnis von durchgelassenem Probenlicht 112 in Verbindung mit Partikelstreuung zu durchgelassener Oberflächentrübung zu maximieren.
Unter Bezugnahme auf 4 umfasst das Partikeldetektionssystem 100 in einigen Ausführungsformen eine oder mehrere Komponenten, die sich an oder nahe der Pupillenebene 126 befinden, um die Punktverteilungsfunktion (PSF) von p-polarisiertem Licht, das von Partikeln unterhalb der Auflösungsgrenze gestreut wird, umzuformen. Es wird hierin erkannt, dass das Bild eines Partikels, der kleiner als eine Abbildungsauflösung eines Systems ist, im Allgemeinen durch die System-PSF begrenzt ist, die typischerweise eine Airy-Funktion ist, wenn das Bild aus spiegelnd reflektiertem Licht gebildet wird. Die einem Partikel zugeordnete tatsächliche PSF (z. B. eine Partikel-PSF) und somit ein von einem System erzeugtes tatsächliches Bild des Partikels hängt jedoch mit der jeweiligen elektrischen Verteilung des Lichts von einem Partikel in der Pupillenebene 126 zusammen und kann eine andere Größe oder Form als die System-PSF haben, insbesondere wenn das Bild aus Streulicht gebildet wird.
Insbesondere kann ein Dunkelfeldbild eines Partikels (z. B. ein mit gestreutem oder gebeugtem Licht gebildetes Bild eines Partikels), der kleiner als die Abbildungsauflösung ist, bei Beleuchtung mit schrägem p-polarisiertem Licht ein Ring sein, der sich auf eine größere Fläche als die System-PSF erstreckt, was die Empfindlichkeit der Partikeldetektion negativ beeinflusst. Diese Ringform und die Vergrößerung der PSF oder des abgebildeten Flecks eines Partikels können mit einer destruktiven Interferenz von gesammeltem Licht in einer Mitte des abgebildeten Flecks eines Partikels auf dem Detektor 120 verbunden sein.
Dementsprechend umfasst das Partikeldetektionssystem 100 in einigen Ausführungsformen eine oder mehrere Komponenten, um die Phase des Probenlichts 112 über die Pupillenebene 126 zu modifizieren, um eine konstruktive Interferenz von Licht in der Mitte eines abgebildeten Flecks eines Partikels auf dem Detektor 120 zu ermöglichen, wie, aber nicht beschränkt auf, eine oder mehrere Phasenplatten oder einen oder mehrere Phasenkompensatoren.
Beispielsweise kann eine Phasenmaske verschiedene Konfigurationen aufweisen, die zum Umformen der PSF von abgebildeten Partikeln geeignet sind. Phasenmasken zum Umformen der PSF von abgebildeten Partikeln basierend auf Streulicht werden allgemein beschrieben in der US-Patentanmeldung Nr. 16/577,089 mit dem Titel RADIAL POLARIZER FOR PARTICLE DETECTION und eingereicht am 20. September 2019, die hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist. In einigen Ausführungsformen kann eine Phasenmaske eine oder mehrere Halbwellenplatten beinhalten, die ausgewählte Abschnitte der Pupillenebene 126 abdecken. Diesbezüglich kann die Phasenmaske als segmentierte Optik ausgebildet sein, wobei mindestens eines der Segmente eine Halbwellenplatte umfasst.
4 ist eine konzeptionelle Draufsicht einer Phasenmaske 402 mit zwei Segmenten, um die Pupille in zwei Segmente (z. B. Hälften) zu teilen, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Beispielsweise kann, wie in 4 gezeigt, die Phasenmaske 402 ein Segment 404 enthalten, das aus einer Halbwellenplatte mit einer optischen Achse entlang einer X-Richtung gebildet ist, um eine Phasenverschiebung von π für Licht einzuführen, das entlang der Y-Richtung in Bezug auf orthogonale Polarisationen (dargestellt als e^iπE_y) polarisiert ist. Ferner kann die Phasenmaske 402 ein Segment 406 umfassen, das die Polarisation des Lichts nicht dreht. Zum Beispiel kann das Segment 406 eine Kompensationsplatte beinhalten, die aus einem optisch homogenen Material entlang der Ausbreitungsrichtung gebildet ist, so dass sich Licht durch das Segment 406 entlang derselben (oder im Wesentlichen derselben) optischen Weglänge wie Licht im Segment 404 ausbreitet. In einer Ausführungsform ist die Kompensationsplatte aus einem Material mit ungefähr der gleichen Dicke und dem gleichen Brechungsindex wie eine Halbwellenplatte im Segment 404 gebildet, jedoch ohne Doppelbrechung entlang der Ausbreitungsrichtung. In einer anderen Ausführungsform ist die Kompensationsplatte aus dem gleichen Material wie die Halbwellenplatte im Segment 404 gebildet, jedoch entlang einer anderen Achse geschnitten, so dass Licht, das sich durch die Kompensationsplatte ausbreitet, keine Doppelbrechung erfährt. Beispielsweise kann Licht, das sich entlang der optischen Achse eines einachsigen Kristalls ausbreitet, keine Doppelbrechung erfahren, so dass der Kristall für Licht, das sich entlang der optischen Achse ausbreitet, optisch homogen sein kann. Als weiteres Beispiel kann das Segment 406 eine Öffnung umfassen.
Ferner kann in einigen Ausführungsformen eine Phasenmaske 402 aus der Pupillenebene 126 gekippt sein, um optische Weglängenunterschiede über die Pupillenebene 126 zumindest teilweise zu kompensieren.
Eine segmentierte Phasenmaske 402 kann unter Verwendung einer beliebigen im Stand der Technik bekannten Technik gebildet werden. In einer Ausführungsform werden die verschiedenen Segmente (z. B. die Segmente 404 - 406 von 4) als eine einzelne Komponente gebildet, in der die verschiedenen Segmente in einer einzigen Ebene platziert sind.
Es versteht sich jedoch, dass 4 und die zugehörige Beschreibung lediglich illustrativen Zwecken dienen und nicht als einschränkend interpretiert werden sollten. Zum Beispiel kann eine Phasenmaske 402 mit zwei Segmenten eine Halbwellenplatte umfassen, die im unteren Abschnitt des Sammelbereichs 206 statt im oberen Abschnitt angeordnet ist, wie in 4 dargestellt. Ferner kann die Phasenmaske 402 eine beliebige Anzahl von Segmenten umfassen, die aus einer beliebigen Kombination von Materialien gebildet und in einem beliebigen Muster über die Pupillenebene 126 verteilt sind, um die PSF des von einem Partikel gestreuten Lichts umzuformen. Beispielsweise kann bei einer gegebenen bekannten elektrischen Feldverteilung von Licht in der Pupillenebene 126 (z. B. gemessen, simuliert oder dergleichen), die einem interessierenden Objekt zugeordnet ist, eine segmentierte Phasenmaske 402 wie hierin beschrieben gebildet werden, um selektiv die Phase verschiedener Lichtbereiche in der Pupillenebene 126 einzustellen, um die PSF eines Bildes des interessierenden Objekts umzuformen. Insbesondere können die verschiedenen Segmente der Phasenmaske 402 ausgewählt werden, um eine konstruktive Interferenz an einem Detektor 120 zu ermöglichen, um eine enge PSF bereitzustellen, die sich der System-PSF annähert (z. B. innerhalb einer ausgewählten Toleranz).
Es wird hierin ferner erkannt, dass das Design der Phasenmaske 402 einen Kompromiss zwischen einer „idealen“ Phasenmaske basierend auf einer bekannten Verteilung des elektrischen Felds in Verbindung mit interessierenden Partikeln (z. B. wie in 2A dargestellt oder dergleichen) und praktischen Design- und/oder Herstellungsüberlegungen darstellen kann. Beispielsweise kann es sein, dass eine ideale oder anderweitig gewünschte Phasenmaske 402 ungerechtfertigt teuer oder schwer herzustellen ist. Es kann jedoch der Fall sein, dass bestimmte Designs der Phasenmaske 402 sowohl Herstellungs- als auch Leistungsspezifikationen erfüllen können (z. B. eine Partikel-PSF mit einer ausgewählten Form oder dergleichen). Dementsprechend können die in 4 gezeigten Designs der Phasenmaske 402 ein nicht einschränkendes Beispiel darstellen, das einen bestimmten Kompromiss zwischen Leistung und Herstellbarkeit bereitstellt.
In einer anderen Ausführungsform, wie unten ausführlicher beschrieben wird, kann das Partikeldetektionssystem 100 einen Phasenkompensator umfassen, der aus einem optisch homogenen Material mit einer über die Pupillenebene 126 räumlich variierenden Dicke gebildet ist, um eine konstruktive Interferenz des Probenlichts 112, das mit Partikelstreuung verbunden ist, in einem Zentrum eines Bildes des Partikels auf dem Detektor 120 zu ermöglichen.
Wie hierin zuvor beschrieben, wird hierin erwogen, dass verschiedene Kombinationen von optischen Komponenten verwendet werden können, um selektiv Oberflächentrübung aus dem Probenlicht 112 zu filtern, das von einem Partikel auf einer Probe 108 gestreut wird. Unter Bezugnahme auf die 5 bis 14B umfasst ein Partikeldetektionssystem 100 in einigen Ausführungsformen einen Polarisationsrotator 502, um eine Oberflächentrübung über die Pupillenebene 126 zu einem ausgewählten gemeinsamen Polarisationswinkel zu drehen, gefolgt von einem linearen Polarisator 122, der so ausgerichtet ist, dass er Licht entlang der ausgewählten Polarisationsrichtung zurückweist. Zum Beispiel kann ein Polarisationsrotator 502 in der Pupillenebene 126 einen räumlich variierenden Betrag der Polarisationsdrehung (z. B. einen räumlich variierenden Polarisationsdrehwinkel) über die Pupillenebene 126 bereitstellen. Diese räumliche Verteilung des Polarisationsdrehwinkels kann basierend auf einer erwarteten Verteilung des elektrischen Felds der Oberflächentrübung (z. B. der Streukarte 202 in 2A) ausgewählt werden, um die Polarisation der Oberflächentrübung über die Pupillenebene 126 selektiv zu dem ausgewählten Polarisationswinkel zu drehen. Das Partikeldetektionssystem 100 kann zusätzlich einen Linearpolarisator (z. B. den Linearpolarisator 122) umfassen, der so ausgerichtet ist, dass er entlang des ausgewählten Polarisationswinkels polarisiertes Licht zurückweist.
Ferner wird hierin in Betracht gezogen, dass der ausgewählte Polarisationswinkel zum Zurückweisen der Oberflächentrübung jeder geeignete Winkel sein kann. Zum Beispiel kann der ausgewählte Polarisationswinkel auf Grundlage einer erwarteten Verteilung des partikelgestreuten Probenlichts 112 (z. B. wie in 2B veranschaulicht) ausgewählt werden, um die Intensität des zurückgewiesenen partikelgestreuten Probenlichts 112 zu minimieren.
Der Linearpolarisator 122 kann das entlang der ausgewählten Polarisationsrichtung polarisierte Probenlicht 112 über einen beliebigen Prozess einschließlich Transmission, Reflexion oder Absorption zurückweisen. In einer Ausführungsform, wie in 1 gezeigt, umfasst der Linearpolarisator 122 einen polarisierenden Strahlteiler, so dass das entlang der ausgewählten Polarisationsrichtung polarisierte Probenlicht 112 (hauptsächlich Oberflächentrübung) entlang eines optischen Pfads (z. B. durch Transmission oder Reflexion) und orthogonal polarisiertes Probenlicht 112 (hauptsächlich an Partikeln gestreutes Probenlicht 112) entlang eines anderen optischen Pfads gerichtet wird. Dementsprechend kann das Partikeldetektionssystem 100 einen Detektor 120 in einem oder beiden optischen Pfaden beinhalten, um Bilder der Probe 108 auf Grundlage des entsprechenden Teils des Probenlichts 112 zu erzeugen.
Es wird hierin erkannt, dass das Zurückbehalten des Teils des Probenlichts 112, der mit einer Oberflächentrübung verbunden ist, in vielen Anwendungen wünschenswert sein kann. Zum Beispiel kann es wünschenswert sein, relative Signalstärken zu überwachen, die mit Oberflächentrübung und Partikelstreuung verbunden sind. Als weiteres Beispiel kann es wünschenswert sein, ein Bild zu erzeugen, das einer Oberflächentrübung zugeordnet ist. In einigen Fällen kann eine mit Oberflächentrübung abgebildete Probe zusätzliche relevante Metrologiedaten liefern, die der Probenoberfläche zugeordnet sind. Ferner kann es sein, dass die Kombination aus Polarisationsrotator 502 und Linearpolarisator 122 die Oberflächentrübung nicht vollständig von dem partikelgestreuten Probenlicht 112 trennt. Dementsprechend kann ein Mehrkanal-Bildgebungssystem, bei dem ein erster Kanal hauptsächlich von Partikeln gestreutes Licht beinhaltet und ein zweiter Kanal hauptsächlich von der Oberfläche gestreutes Licht beinhaltet, die Überprüfung der Systemleistung erleichtern, die zum Verfeinern des Designs des Polarisationsrotators 502 geeignet ist.
Der Polarisationsrotator 502 kann aus einer Vielzahl von optischen Komponenten gebildet sein. In einigen Ausführungsformen, wie in den 5 bis 8B gezeigt, ist ein Polarisationsrotator 502 aus einer segmentierten Halbwellenplatte gebildet. In dieser Hinsicht kann der Polarisationsrotator 502 zwei oder mehr Halbwellenplatten umfassen, die über die Pupillenebene 126 verteilt sind, wobei jede eine optische Achse aufweist, die in einer ausgewählten Richtung orientiert ist, um eine ausgewählte räumliche Verteilung von Polarisationsdrehwinkeln bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen, wie in 12 bis 14B gezeigt, umfasst ein Polarisationsrotator 502 ein optisch aktives Material mit einer räumlich variierenden Dicke, um eine ausgewählte räumliche Verteilung von Polarisationsdrehwinkeln bereitzustellen. Es versteht sich jedoch, dass die hierin bereitgestellten Beispiele lediglich veranschaulichend sind und nicht als einschränkend interpretiert werden sollten.
Unter Bezugnahme auf die 5 bis 8B wird ein Polarisationsrotator 502 beschrieben, der aus einer segmentierten Halbwellenplatte gebildet ist, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
In einer Ausführungsform umfasst ein Polarisationsrotator 502 mehrere Segmente 504, die über die Pupillenebene 126 verteilt sind, wobei jedes Segment 504 des Polarisationsrotators 502 eine Halbwellenplatte umfasst, die aus einem einachsigen Kristall gebildet ist, der so geschnitten ist, dass eine optische Achse 506 senkrecht zur Ausbreitungsrichtung durch den Kristall orientiert ist, und mit einer Dicke, die ausgewählt ist, um eine π-Phasenverschiebung zwischen orthogonalen Polarisationen bereitzustellen, was den Effekt haben kann, die Polarisation des Lichts zu drehen. Insbesondere Licht, das mit einem Winkel θ bezüglich der optischen Achse 506 polarisiert ist, kann um 2θ gedreht werden. In einer anderen Ausführungsform ist die optische Achse 506 der Halbwellenplatte in jedem Segment 504 orientiert, um die Polarisation der Oberflächentrübung innerhalb des Segments 504 auf den ausgewählten Polarisationswinkel zu drehen.
Die 5 bis 6B veranschaulichen einen Polarisationsrotator 502, der gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung als winkelsegmentierte Halbwellenplatte ausgebildet ist.
5 ist eine konzeptionelle Draufsicht eines Polarisationsrotators 502, der als eine winkelsegmentierte Halbwellenplatte ausgebildet ist, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Zum Beispiel kann die winkelsegmentierte Halbwellenplatte, die in 5 gezeigt ist, dem Trübungsunterdrückungspolarisator 302 ähnlich sein, der in 3A gezeigt ist, und Halbwellenplatten anstelle von Polarisatoren enthalten.
In einer Ausführungsform beinhaltet der Polarisationsrotator 502 keilförmige Segmente 504, die radial um eine Scheitelposition 508 verteilt sind. In einer anderen Ausführungsform entspricht die Scheitelposition 508 dem spiegelnden Reflexionswinkel des Beleuchtungsstrahls 104 von der Probe 108, der sich innerhalb oder außerhalb des Sammelbereichs 206 befinden kann. In dieser Hinsicht kann jedes Segment 504 einen Bereich von Radialwinkeln in der Pupillenebene 126 in Bezug auf den Spiegelreflexionswinkel 208 abdecken, so dass die Oberflächentrübung innerhalb jedes Segments 504 basierend auf der Streuungskarte 202 in 2A im Wesentlichen gleichförmig sein kann.
6A und 6B sind Kurven 602, 604 von orthogonal polarisierten Anteilen des gesammelten Probenlichts 112 nach der Ausbreitung durch einen winkelsegmentierten Polarisationsrotator 502 (z. B. in 4 dargestellt) und einen polarisierenden linearen Polarisator 122 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Zum Beispiel kann die Kurve 602 hauptsächlich Oberflächentrübung beinhalten und die Kurve 604 kann hauptsächlich Partikelstreuung umfassen.
7A ist eine konzeptionelle Draufsicht eines Polarisationsrotators 502, der als eine linear segmentierte Halbwellenplatte ausgebildet ist, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Beispielsweise kann die in 7A gezeigte linear segmentierte Halbwellenplatte dem Trübungsunterdrückungspolarisator 302 ähnlich sein, der in 3B gezeigt ist, mit Halbwellenplatten anstelle von Polarisatoren.
In einer Ausführungsform beinhaltet der Polarisationsrotator 502 Segmente 504, die linear entlang einer Segmentierungsrichtung 702 verteilt sind. Beispielsweise ist die Segmentierungsrichtung 702 in 7A orthogonal zur Beleuchtungsrichtung 210 gewählt, wie in der Pupillenebene 126 dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass ein Polarisationsrotator 502 so ausgelegt sein kann, dass er die Segmentierungsrichtung 702 entlang einer beliebigen Richtung in der Pupillenebene 126 aufweist.
7B ist ein berechneter Plot 704 von Orientierungsrichtungen für optische Achsen 506 des linear segmentierten Polarisationsrotators 502, der in 7A gezeigt ist, als Funktion der Position in der Pupillenebene 126 entlang der Segmentierungsrichtung 702, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Insbesondere zeigt 7B Orientierungen der optischen Achsen 506 relativ zur Beleuchtungsrichtung 210 des Beleuchtungsstrahls 104 für Wellenlängen von 266 nm bzw. 213 nm. Ferner ist der Plot 704 für eine Konfiguration des Partikeldetektionssystems 100 berechnet, die eine Phasenmaske (z. B. die Phasenmaske 402 oder dergleichen) an oder nahe der Pupillenebene 126 vor dem Polarisationsrotator 502 umfasst, um die PSF des partikelgestreuten Lichts umzuformen, um konstruktive Interferenz in einem zentralen Abschnitt eines abgebildeten Partikels bereitzustellen.
Zum Beispiel kann ein linear segmentierter Polarisationsrotator 502 dazu ausgelegt sein, eine ausgewählte Anzahl von Segmenten 504 zu beinhalten, die jeweils einen Bereich von Positionen entlang der X-Achse des Plots 704 einnehmen. Ferner kann der Orientierungswinkel der optischen Achse 506 in jedem Segment 504 basierend auf dem Plot 704 unter Verwendung einer beliebigen im Stand der Technik bekannten Auswahltechnik ausgewählt werden. Zum Beispiel kann der Orientierungswinkel der optischen Achse 506 in jedem Segment 504 als Mittelpunkt, Durchschnitt oder jede andere Auswahlmetrik des entsprechenden Winkelbereichs in der jeweiligen Position in der Pupillenebene 126 ausgewählt werden.
Es versteht sich jedoch, dass die Darstellungen des Polarisationsrotators 502 in den 7A und 7B lediglich der Veranschaulichung dienen und nicht als einschränkend interpretiert werden sollten. Stattdessen kann der Polarisationsrotator 502 eine beliebige Anzahl und Größe von Segmenten 504 mit einer beliebigen ausgewählten Ausrichtung der optischen Achsen 506 beinhalten, um die Polarisation der Oberflächentrübung auf einen ausgewählten Polarisationswinkel zur Zurückweisung unter Verwendung des Linearpolarisators 122 zu drehen. 7C ist ein Diagramm 706 von Orientierungsrichtungen für optische Achsen 506 eines linear segmentierten Polarisationsrotators 502, um die Polarisation der Oberflächentrübung auf einen ausgewählten Polarisationswinkel zu drehen, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
8A und 8B sind Plots 802, 804 von orthogonal polarisierten Anteilen des gesammelten Probenlichts 112 nach der Ausbreitung durch einen winkelsegmentierten Polarisationsrotator 502 (z. B. in 5 dargestellt) und einen polarisierenden linearen Polarisator 122, gemäß einem oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. In dieser Hinsicht kann der Plot 802 hauptsächlich Oberflächentrübung umfassen und der Plot 804 kann hauptsächlich Partikelstreuung umfassen.
Wie hierin zuvor in Bezug auf den Trübungsunterdrückungspolarisator 302 beschrieben, wird hierin erkannt, dass die Genauigkeit, mit der die optischen Achsen 506 abbilden können, um die Polarisation der Oberflächentrübung über die Pupillenebene 126 vorzugsweise auf den ausgewählten Polarisationswinkel basierend auf einer erwarteten Verteilung des elektrischen Felds (z. B. Streukarte 202 von 2A) auszurichten, basierend auf der Anzahl und dem Layout der Segmente 504 variieren kann. Es wird hier ferner erkannt, dass die Herstellungskosten eines Polarisationsrotators 502 auch mit der Komplexität skalieren können. Dementsprechend können die Anzahl und das Layout der Segmente 504 ausgewählt werden, um verschiedene Anforderungen, einschließlich Leistung, Herstellungskosten und dergleichen, auszugleichen.
Ferner, falls die Polarisationsellipsen 304 in einem bestimmten Segment 504 nicht gleichförmig orientiert sind, kann die Orientierung der optischen Achse 506 in jedem Segment 504 ausgewählt werden, um eine Zurückweisung von Oberflächentrübung gemäß einer Optimierungsfunktion zu ermöglichen. Zum Beispiel kann die optische Achse 506 für jedes Segment 504 ausgewählt werden, um die Stärke der Oberflächentrübung zu maximieren, die durch das Segment auf eine ausgewählte Polarisation gedreht wird, basierend auf der erwarteten Intensitäts- und/oder Polarisationsverteilung innerhalb des Segments 504 (z. B. innerhalb einer ausgewählten Toleranz). Als ein weiteres Beispiel kann die Orientierung der optischen Achse 506 für jedes Segment 504 ausgewählt werden, um die Stärke der Partikelstreuung, die von einem Polarisator durchgelassen wird, der dem Polarisationsrotator 502 nachgeordnet ist (z.B. linearer Polarisator 122) mit der Stärke der Oberflächentrübung, die vom Polarisator zurückgewiesen wird, auszugleichen.
Unter Bezugnahme auf die 9A bis 9C wird die Verwendung einer Phasenmaske zum Umformen einer Punktverteilungsfunktion (PSF), die Bildern von Partikeln zugeordnet ist, die kleiner als eine Abbildungsauflösung sind, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ausführlicher beschrieben. Insbesondere wurden die 9B und 9C unter Verwendung der Phasenmaske 402 erzeugt, die wie in 4 dargestellt konfiguriert ist und die sich an oder nahe der Pupillenebene 126 vor dem jeweiligen Polarisationsrotator 502 befindet.
9A ist ein Bild 902 eines Partikels, der kleiner als eine Auflösung eines Bildgebungssystems (z. B. des Partikeldetektionssystems 100) ist, das basierend auf einer Streuung von schräg einfallendem p-polarisiertem Licht gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erzeugt wurde. Wie in 9A gezeigt, ist die auf p-polarisiertem Streulicht basierende PSF eines Partikels eher ringförmig als eine Airy-Funktion, was zumindest teilweise ein Ergebnis des Interferenzmusters ist, das mit der speziellen Polarisationsverteilung des Lichts in der Pupillenebene 126 assoziiert ist, und der Verwendung von Streulicht, um das Bild 902 zu bilden. Insbesondere destruktive Interferenz, die einem zentralen Punkt 904 in 9A zugeordnet ist, führt zu einer verminderten Intensität am Mittelpunkt 904 in dem Bild 902 und einer radialen Verschiebung der Intensität vom Mittelpunkt 904 nach außen. Dadurch wird die Signalstärke und damit das Signal-Rausch-Verhältnis, die mit einem Bild eines Partikels verbunden sind, negativ beeinflusst.
9B enthält ein Bild 906 des Partikels in 9A unter Verwendung eines Abbildungssystems (z. B. des Partikeldetektionssystems 100) mit einem winkelsegmentierten Polarisationsrotator 502, wie in 5 gezeigt, und einem Linearpolarisator 122 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Insbesondere umfasst der winkelsegmentierte Polarisationsrotator 502 Segmente 504 mit einer Winkelbreite von 5°. 9C enthält ein Bild 908 des Partikels in 9A unter Verwendung eines Abbildungssystems (z. B. des Partikeldetektionssystems 100) mit einem linear segmentierten Polarisationsrotator 502, wie in 7A gezeigt, mit 72 Segmenten 504 und einem Linearpolarisator 122 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Wie in den 9A bis 9C gezeigt weist das Bild eines Partikels, das ohne eine Phasenmaske, wie hierin beschrieben, erzeugt wurde, eine ringförmige Form mit einem Intensitätsabfall im Mittelpunkt 904 auf. Das Einbeziehen der Phasenmaske verengt jedoch die PSF, so dass ein Bild eines Partikels einen zentralen Peak und eine engere Intensitätsverteilung um den zentralen Punkt 904 herum aufweist.
10 ist ein Diagramm 1002, das die Leistung und das Konvergenzverhalten eines winkelsegmentierten Polarisationsrotators 502 und eines linear segmentierten Polarisationsrotators 502 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Insbesondere zeigt 10 das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) des Probenlichts 112, das einem Bild eines Partikels in Bezug auf Hintergrundrauschen zugeordnet ist, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Oberflächentrübung.
Insbesondere entspricht 10 einem Bild erzeugt mit Licht, das in 8B gezeigt ist, wo der Beleuchtungsstrahl 104 p-polarisiert ist und unter einem Winkel von 70° auf einen blanken Siliziumwafer einfällt, und die Objektivlinse 114 eine NA von 0,97 hat. Das SNR in 10 wird durch die folgende Formel definiert: $S N R = \frac{s i g n a l}{\sqrt[3]{σ_{w a f e r} + σ_{l a s e r} + σ_{s h o t} + σ_{d e t e c t o r}}}$
wobei signal die Spitzensignalstärke ist, die einem Bild eines Partikels zugeordnet ist (z. B. die Signalstärke des Mittelpunkts 904 im Fall, dass eine Phasenplatte verwendet wird, um die PSF umzuformen), σ_wafer das Wafer-Hintergrundrauschen ist, σ_laser das Laserrauschen ist, σ_shot das Schrotrauschen ist und σ_detector das Ausleserauschen des Detektors 120 ist. Wie in 10 gezeigt, erhöht eine Erhöhung der Anzahl von Segmenten 504 im Allgemeinen das Partikeldetektions-SNR, wobei das SNR mit zunehmenden Segmenten 504 eine asymptotische Grenze erreicht.
Unter Bezugnahme auf die 11A und 11B wird die Leistung verschiedener Konfigurationen eines Trübungsunterdrückungspolarisators 302 und eines segmentierten Polarisationsrotators 502 verglichen. 11A ist ein Diagramm 1102 des SNR als Funktion der Pixelgröße (z. B. des Detektors 120) für verschiedene Konfigurationen eines Trübungsunterdrückungspolarisators 302 und eines segmentierten Polarisationsrotators 502 unter Verwendung eines Beleuchtungsstrahls 104 mit einer Wellenlänge von 266 nm, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. 11B ist ein Plot 1104 des SNR als Funktion der Pixelgröße (z. B. des Detektors 120) für verschiedene Konfigurationen eines Trübungsunterdrückungspolarisators 302 und eines segmentierten Polarisationsrotators 502 unter Verwendung eines Beleuchtungsstrahls 104 mit einer Wellenlänge von 213 nm, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
Insbesondere zeigen die 11A und 11B das SNR 1106 eines Winkel-Trübungsunterdrückungspolarisators 302 (z. B. wie in 3A dargestellt), SNR 1108 eines Linear-Trübungsunterdrückungspolarisators 302 (z. B. wie in 3B dargestellt), SNR 1110 eines winkelsegmentierten Polarisationsrotators 502 (z. B. wie in 4 dargestellt) plus eines polarisierenden Linearpolarisators 122 und ein SNR 1112 eines linear segmentierten Polarisationsrotators 502 (z. B. wie in 6 dargestellt) plus eines polarisierenden Linearpolarisators 122. Weiterhin basieren die Signale in 10A und 10B auf einem Partikeldetektionssystem 100, das eine Phasenplatte enthält, um die PSF eines p-polarisierten Beleuchtungsstrahls 104 durch Partikel umzuformen, wie zuvor hierin beschrieben.
In den 11A und 11B können ähnliche Leistungen mit winkelsegmentierten Elementen oder linear segmentierten Elementen erzielt werden. Zum Beispiel ist das SNR 1106 des Winkel-Trübungsunterdrückungspolarisators 302 vergleichbar mit dem SNR 1110 des winkelsegmentierten Polarisationsrotators 502 plus eines polarisierenden Linearpolarisators 122. In ähnlicher Weise ist das SNR 1108 des Linear-Trübungsunterdrückungspolarisators 302 vergleichbar mit dem SNR 1112 des linear segmentierten Polarisationsrotators 502 plus eines polarisierenden Linearpolarisators 122.
Es wird darauf hingewiesen, dass in den 10 bis 11B die linear segmentierten Elemente (z. B. der Linear-Trübungsunterdrückungspolarisator 302 und der Polarisationsrotator 502) die winkelförmigen Trübungsunterdrückungspolarisatorelemente 302 (z. B. den winkelsegmentierten Trübungsunterdrückungspolarisator 302 und den Polarisationsrotator 502) übertreffen, obwohl es selbstverständlich ist, dass dieses spezielle Ergebnis nicht als einschränkend interpretiert werden sollte. Im Allgemeinen kann die Leistung eines bestimmten Polarisationsrotators 502 von einer Vielzahl von Faktoren abhängen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, der Anzahl und dem Layout der Segmente 504, den spezifischen Ausrichtungen der entsprechenden optischen Achsen 506, der Herstellungspräzision, der Material- und Oberflächenrauheit der Probe 108, der Leistung des Beleuchtungsstrahls 104 und dem Rauschen des Detektors 120.
Unter Bezugnahme auf die 12 bis 14B wird ein Polarisationsrotator 502, der aus einem optisch aktiven Material mit einer variierenden Dicke gebildet ist, detaillierter beschrieben.
12 ist eine konzeptionelle Draufsicht eines Polarisationsrotators 502, der aus einem optisch aktiven Material gebildet ist, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. In einer Ausführungsform ist der Polarisationsrotator 502 aus einem optisch aktiven Material gebildet, wie beispielsweise, ohne aber darauf beschränkt zu sein, Quarz. Der Betrag, um den ein optisch aktives Material die Polarisation des sich durch es ausbreitenden Lichts dreht, hängt von der Dicke des Materials ab. Dementsprechend kann eine Dicke des Polarisationsrotators 502 entlang der Ausbreitungsrichtung (z. B. einer Richtung senkrecht zu der Ebene von 12) basierend auf der Position in der Pupillenebene 126 variieren. In dieser Hinsicht kann Licht, das sich durch den Polarisationsrotator 502 ausbreitet, abhängig von der Position des Lichts in der Pupillenebene 126 (z. B. abhängig vom Streuwinkel) einen unterschiedlichen Betrag der Polarisationsdrehung aufweisen.
In einer anderen Ausführungsform kann eine räumliche Verteilung der Polarisationsdrehung über die Pupillenebene 126 ausgewählt werden, um die Polarisation der Oberflächentrübung vorzugsweise auf einen ausgewählten Polarisationswinkel 1202 zu drehen. Dementsprechend kann ein polarisierender Linearpolarisator 122 die Oberflächentrübung, die entlang dieses ausgewählten Polarisationswinkels polarisiert ist, von dem restlichen Licht (z. B. der Partikelstreuung) zumindest innerhalb einer ausgewählten Toleranz trennen. Beispielsweise sind in 11 die Polarisationsellipsen 304 der Oberflächentrübung von der Probe 108 vor dem Polarisationsrotator 502 (offene Ellipsen) radial bezüglich des Spiegelreflexionswinkels 208 orientiert, während die Polarisationsellipsen 1204 der Oberflächentrübung nach der Ausbreitung durch den Polarisationsrotator 502 (geschlossene Ellipsen) entlang des ausgewählten Polarisationswinkels 1202 (z.B. der X-Richtung) ausgerichtet sind.
Unter Bezugnahme auf die 13A bis 14B werden verschiedene Designs eines Polarisationsrotators 502, der aus einem optisch aktiven Material gebildet ist, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
Es wird hierin erkannt, dass die Genauigkeit, mit der ein optisch aktiver Polarisationsrotator 502 die Polarisation der Oberflächentrübung vorzugsweise auf den ausgewählten Polarisationswinkel 1202 drehen kann, davon abhängen kann, wie gut die räumliche Verteilung des Polarisationsdrehwinkels über die Pupillenebene 126 auf die Polarisationsverteilung der Oberflächentrübung in der Pupillenebene 126 passt. Es wird hierin erwogen, dass der Polarisationsrotator 502 eine beliebige räumliche Verteilung der Polarisationsdrehwinkel über die Pupillenebene 126 bereitstellen kann. Es wird hier ferner in Betracht gezogen, dass die Herstellungskosten des Polarisationsrotators 502 auch mit der Komplexität skalieren können. Dementsprechend kann die räumliche Verteilung der Polarisationsdrehwinkel (z. B. die räumliche Dickenverteilung) ausgewählt werden, um verschiedene Anforderungen, einschließlich Leistung, Herstellungskosten und dergleichen, auszugleichen.
In einer Ausführungsform beinhaltet der Polarisationsrotator 502 eine zweidimensionale räumliche Verteilung von Polarisationsdrehwinkeln über die Pupillenebene 126. In einer anderen Ausführungsform beinhaltet der Polarisationsrotator 502 eine eindimensionale räumliche Verteilung von Polarisationsdrehwinkeln über die Pupillenebene 126. In dieser Hinsicht kann der Polarisationsdrehwinkel entlang einer einzelnen ausgewählten Richtung in der Pupillenebene 126 (z. B. der Y-Richtung von 12 bis 14B) variieren.
13A ist ein Plot 1302 eines Dickenprofils entlang der vertikalen Richtung von 12 (z. B. der Y-Richtung) eines Polarisationsrotators 502, der aus einem optisch aktiven Material gebildet und dazu ausgelegt ist, die Polarisation der Oberflächentrübung mit Wellenlängen von 266 nm bzw. 213 nm in die horizontale Richtung in 12 zu drehen (z. B. die X-Richtung), gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Insbesondere zeigt 13A ein symmetrisches Design des Polarisationsrotators 502 um die Z-Achse (z. B. in Bezug auf eine Position von 0 in 13A), das mit einer Phasenmaske (z. B. Phasenmaske 402, in 4 dargestellt) an oder nahe der Pupillenebene 126 und vor dem Polarisationsrotator 502 verwendet werden soll, um die Phasen der Y-Polarisationen in einer Hälfte der Pupillenebene umzukehren, bevor das Licht am Polarisationsrotator 502 ankommt.
Die Dicke in 13A ist in Einheiten von Mikrometern [(µm)/Δn] angegeben, wobei Δn eine Differenz zwischen dem Brechungsindex darstellt, der von Licht mit entgegengesetzten zirkularen Polarisationen durch den Polarisationsrotator 502 erfahren wird. Ferner stellt die Nulldicke eine Referenzdicke gemäß mλ/Δn dar, wobei Ä die Wellenlänge des Beleuchtungsstrahls 104 ist und m eine beliebige positive ganze Zahl.
13B ist eine Querschnittsansicht 1134 eines Polarisationsrotators 502 mit einem Dickenprofil entlang einer Ausbreitungsrichtung (z. B. der Z-Richtung) basierend auf 13A, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Es wird hier erkannt, dass das Dickenprofil in 13A einen scharfen Dickenübergang um einen zentralen Punkt 1306 umfasst, der bei einer optisch polierten Oberfläche schwierig herzustellen sein kann. Dementsprechend stellt die Querschnittsansicht in 13B eine Abweichung von dem Dickenprofil von 13A dar, um die Herstellbarkeit zu verbessern.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Partikeldetektionssystem 100 einen Kompensator 1308, um die optischen Weglängen verschiedener Strahlen so zu korrigieren, dass sie ungefähr gleich sind (z. B. gleich über die Pupillenebene 126 innerhalb einer ausgewählten Toleranz wie, aber nicht beschränkt auf, eine Phasendifferenz von π/2). Zum Beispiel kann der Kompensator 1308 aus einem optisch homogenen Material entlang der Ausbreitungsrichtung (z. B. der Z-Richtung in 12) gebildet sein. Als ein weiteres Beispiel kann der Kompensator 1308 aus einem optisch aktiven Material gebildet sein, das die entgegengesetzte Händigkeit zu dem optisch aktiven Material aufweist, das den Polarisationsrotator 502 bildet. In einem Fall kann der Polarisationsrotator 502 rechtshändigen Quarz umfassen und der Kompensator 1308 kann linkshändigen Quarz umfassen, wobei jeder ein Dickenprofil aufweist, das so ausgewählt ist, dass die gewünschten Polarisationsdrehungen und Phasenkorrekturen erreicht werden. Insbesondere kann der Kompensator 1308 eine konstruktive Interferenz von Licht über die Pupillenebene 126 hinweg ermöglichen, wenn er auf dem Detektor 120 abgebildet wird. In dieser Hinsicht kann der Kompensator 1308 in ähnlicher Weise wie die zuvor hierin beschriebene Phasenmaske 402 wirken, indem die Weglänge in einer Hälfte der Y-Ebene ungefähr π unterschiedlich von der in der anderen Hälfte gemacht wird. In einer Ausführungsform ist der Kompensator 1308 aus einem Material mit einem ähnlichen Brechungsindex wie das optisch aktive Material gebildet, das den Polarisationsrotator 502 bildet. Zum Beispiel kann der Polarisationsrotator 502 aus kristallinem Quarz gebildet sein, der mit seiner optischen Achse in der Z-Richtung orientiert ist, und der Kompensator 1308 kann aus Quarzglas gebildet sein.
14A ist ein Diagramm 1402 eines Dickenprofils entlang der vertikalen Richtung von 12 (z. B. der Y-Richtung) eines Polarisationsrotators 502, der aus einem optisch aktiven Material gebildet und dazu ausgelegt ist, die Polarisation der Oberflächentrübung mit Wellenlängen von 266 nm bzw. 213 nm in die horizontale Richtung in 12 (z. B. die X-Richtung) zu drehen, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Wie in 13A wird die Dicke in 14A in Einheiten von Mikrometern [(µm)/Δn] angegeben und die Nulldicke repräsentiert eine Referenzdicke gemäß mλ/Δn. Ferner enthält das Dickenprofil von 14A keinen scharfen Dickenübergang wie in dem Dickenprofil von 13A.
14B ist eine Querschnittsansicht 1404 eines Polarisationsrotators 502 mit einem Dickenprofil entlang einer Ausbreitungsrichtung (z. B. der Z-Richtung) basierend auf 14A, einschließlich eines Kompensators 1308 zum Korrigieren der optischen Weglängen verschiedener Strahlen, sodass sie ungefähr gleich sind (z. B. gleich über die Pupillenebene 126), gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
In einer anderen Ausführungsform kann das Partikeldetektionssystem 100 eine Phasenmaske (z. B. die in 4 gezeigte Phasenmaske 402 oder dergleichen) vor sowohl einem Polarisationsrotator 502 als auch einem Kompensator 1308 (z. B. wie in 13B und 14B gezeigt) enthalten, um die PSF von Bildern von Partikeln, die mit Streulicht erzeugt wurden, weiter umzuformen, indem konstruktive Interferenz in einem zentralen Abschnitt des Partikelbilds auf dem Detektor 120 ermöglicht wird. Es wird hier ferner in Betracht gezogen, dass einige Konstruktionen eines optisch aktiven Polarisationsrotators 502 dazu dienen, konstruktive Interferenz von Licht über die Pupillenebene 126 hinweg bereitzustellen, wenn sie auf den Detektor 120 abgebildet werden, so dass ein Kompensator 1308 nicht erforderlich ist, um eine gewünschte PSF für die Partikelstreuung bereitzustellen.
15 ist ein Flussdiagramm, das Schritte veranschaulicht, die in einem Verfahren 1500 zur Partikeldetektion gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung durchgeführt werden. Der Anmelder stellt fest, dass die hierin zuvor im Kontext des Partikeldetektionssystems 100 beschriebenen Ausführungsformen und ermöglichenden Technologien so interpretiert werden sollten, dass sie sich auf das Verfahren 1500 erstrecken. Es wird jedoch ferner darauf hingewiesen, dass das Verfahren 1500 nicht auf die Architektur des Partikeldetektionssystems 100 beschränkt ist.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren 1500 einen Schritt 1502 des Empfangens einer ersten elektrischen Feldverteilung von Licht, das von einer Oberfläche einer Probe als Reaktion auf einen Beleuchtungsstrahl mit einer bekannten Polarisation bei einem bekannten Einfallswinkel gestreut wird (z. B. Oberflächentrübung). In einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren 1500 einen Schritt 1504 des Empfangens einer zweiten elektrischen Feldverteilung von Licht, das von einem Partikel auf der Oberfläche der Probe als Reaktion auf den Beleuchtungsstrahl gestreut wird.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren 1500 einen Schritt 1506 des Entwerfens eines Polarisationsrotators, der geeignet ist für eine Platzierung in einer Pupillenebene eines Abbildungssystems, um eine Polarisation von Licht mit der ersten elektrischen Feldverteilung auf einen ausgewählten Polarisationswinkel zu drehen. Zum Beispiel kann ein Polarisationsdrehwinkel von durch den Polarisationsrotator hindurchtretendem Licht ausgewählt werden, um über die Pupillenebene gemäß einer räumlichen Verteilung zu variieren, die ausgewählt wird, um die Polarisation von Licht mit der ersten elektrischen Feldverteilung auf den ausgewählten Polarisationswinkel zu drehen.
Beispielsweise kann es sein, dass Oberflächentrübung eine andere elektrische Feldverteilung in einer Pupillenebene eines Abbildungssystems aufweisen kann als Licht, das von Partikeln auf der Oberfläche gestreut wird. Insbesondere wird hierin erkannt, dass Oberflächentrübung und Partikelstreuung wesentlich unterschiedliche elektrische Feldverteilungen aufweisen, wenn sie durch schräg einfallendes p-polarisiertes Licht gestreut werden.
Es wird hierin erwogen, dass ein in Schritt 1506 entworfener Polarisationsrotator aus einer Vielzahl von Materialien gebildet werden kann. In einer Ausführungsform umfasst der Polarisationsrotator eine segmentierte Halbwellenplatte, die aus mehreren über die Pupillenebene verteilten Halbwellenplatten gebildet ist, deren optische Achsen selektiv ausgerichtet sind, um Oberflächentrübung in den jeweiligen Abschnitten der Pupillenebene auf den ersten Polarisationswinkel zu drehen. In einer anderen Ausführungsform umfasst der Polarisationsrotator ein optisch aktives Material, wie beispielsweise, ohne aber darauf beschränkt zu sein, Quarz mit einem räumlich variierenden Dickenprofil. Beispielsweise hängt die Polarisationsdrehung von Licht in einem optisch aktiven Material von der Dicke des optisch aktiven Materials ab. Dementsprechend kann ein Polarisationsrotator mit einem räumlich variierenden Dickenprofil unterschiedliche Polarisationsdrehwinkel für Licht über die Pupillenebene bereitstellen.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren 1500 einen Schritt 1508 des Erzeugens eines Dunkelfeldbildes einer Probe, wobei das Abbildungssystem den Polarisationsrotator in der Pupillenebene und einen Polarisator aufweist, der so ausgerichtet ist, dass er entlang des ausgewählten Polarisationswinkels polarisiertes Licht zurückweist, wobei das Dunkelfeldbild auf Licht basiert, das vom Polarisator durchgelassen wird. Zum Beispiel kann das durch den Polarisator hindurchgelassene Licht innerhalb einer ausgewählten Toleranz Licht entsprechen, das von einem oder mehreren Partikeln auf der Oberfläche der Probe gestreut wird.
Der hier beschriebene Gegenstand veranschaulicht manchmal verschiedene Komponenten, die in anderen Komponenten enthalten sind oder mit diesen verbunden sind. Es versteht sich, dass solche dargestellten Architekturen lediglich beispielhaft sind und dass tatsächlich viele andere Architekturen implementiert werden können, die dieselbe Funktionalität erreichen. Im konzeptionellen Sinne wird jede Anordnung von Komponenten zum Erzielen derselben Funktionalität effektiv „assoziiert“, so dass die gewünschte Funktionalität erreicht wird. Daher können beliebige zwei hierin zur Erreichung einer bestimmten Funktionalität kombinierte Komponenten, als „miteinander assoziiert“ angesehen werden, so dass die gewünschte Funktionalität unabhängig von Architekturen oder Zwischenmedien erreicht wird. Ebenso können beliebige zwei so assoziierte Komponenten auch als miteinander „verbunden“ oder „gekoppelt“ angesehen werden, um die gewünschte Funktionalität zu erreichen, und zwei beliebige Komponenten, die so assoziiert werden können, können auch als miteinander „koppelbar“ angesehen werden, um die gewünschte Funktionalität zu erreichen. Spezifische Beispiele von koppelbar umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, physikalisch wechselwirkungsfähige und/oder physikalisch wechselwirkende Komponenten und/oder drahtlos wechselwirkungsfähige und/oder drahtlos wechselwirkende Komponenten und/oder logisch wechselwirkungsfähige und/oder logisch wechselwirkende Komponenten.
Es wird davon ausgegangen, dass die vorliegende Offenbarung und viele ihrer damit verbundenen Vorteile durch die vorangehende Beschreibung verstanden werden, und es wird offensichtlich sein, dass verschiedene Änderungen in der Form, Konstruktion und Anordnung der Komponenten vorgenommen werden können, ohne vom offenbarten Gegenstand abzuweichen oder ohne auf all seine materiellen Vorteile zu verzichten. Die beschriebene Form ist lediglich erläuternd, und es ist die Absicht der folgenden Ansprüche, solche Änderungen zu umfassen und einzuschließen. Weiterhin versteht es sich, dass die Erfindung durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62/806820 [0001]
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US 16577089 [0055]

Claims

Ein System umfassend: eine Beleuchtungsquelle, die konfiguriert ist, um einen Beleuchtungsstrahl zu erzeugen; eine oder mehrere Beleuchtungsoptiken, um den Beleuchtungsstrahl in einem außeraxialen Winkel entlang einer Beleuchtungsrichtung auf eine Probe zu richten; eine oder mehrere Sammeloptiken zum Sammeln von Streulicht von der Probe als Reaktion auf den Beleuchtungsstrahl in einem Dunkelfeldmodus; einen Polarisationsrotator, der sich in einer Pupillenebene der einen oder mehreren Sammeloptiken befindet, wobei der Polarisationsrotator einen räumlich variierenden Polarisationsdrehwinkel bereitstellt, der ausgewählt ist, um von einer Oberfläche der Probe gestreutes Licht auf einen ausgewählten Polarisationswinkel zu drehen; einen Polarisator, der so ausgerichtet ist, dass er entlang des ausgewählten Polarisationswinkels polarisiertes Licht zurückweist, um das von der Oberfläche der Probe gestreute Licht zurückzuweisen; und einen Detektor zum Erzeugen eines Dunkelfeldbildes der Probe basierend auf vom Polarisator durchgelassenem Streulicht von der Probe, wobei das vom Polarisator durchgelassene Streulicht von der Probe mindestens einen Teil des von einem oder mehreren Partikeln auf der Oberfläche der Probe gestreuten Lichts umfasst.
System nach Anspruch 1, wobei die eine oder mehreren Beleuchtungsoptiken konfiguriert sind, um den Beleuchtungsstrahl mit einer p-Polarisation auf die Probe zu richten.
System nach Anspruch 1, wobei der Polarisator umfasst: einen polarisierenden Strahlteiler, wobei der Polarisator das vom Polarisator durchgelassene Streulicht von der Probe entlang eines ersten optischen Pfads richtet, wobei der Polarisator das vom Polarisator zurückgewiesene Streulicht von der Probe entlang eines zweiten optischen Pfads richtet, der sich von dem ersten optischen Pfad unterscheidet.
System nach Anspruch 3, ferner umfassend: einen zusätzlichen Detektor, der konfiguriert ist, um ein Dunkelfeldbild der Probe basierend auf dem Streulicht von der Probe, das durch den Polarisator zurückgewiesen wird, entlang des zweiten optischen Pfads zu erzeugen, wobei das vom Polarisator zurückgewiesene Streulicht von der Probe Licht enthält, das von der Oberfläche der Probe innerhalb einer ausgewählten Zurückweisungstoleranz gestreut wird.
System nach Anspruch 1, wobei der Polarisationsrotator umfasst: eine segmentierte Halbwellenplatte mit mehreren in der Pupillenebene verteilten Segmenten, wobei eine optische Achse jedes der mehreren Segmente so ausgerichtet ist, dass von einer Oberfläche der Probe gestreutes Licht in den ausgewählten Polarisationswinkel gedreht wird.
System nach Anspruch 5, wobei der Polarisationsrotator konfiguriert ist, um Licht mit einer radialen Polarisation in Bezug auf einen Referenzpunkt in der Pupillenebene entsprechend einer spiegelnden Reflexion des Beleuchtungsstrahls von der Probe zu dem ausgewählten Polarisationswinkel zu drehen, um das Streulicht von der Probenoberfläche zurückzuweisen.
System nach Anspruch 6, wobei der Ort des Referenzpunkts in der Pupillenebene außerhalb eines Sammelbereichs liegt, der dem von der einen oder den mehreren Sammeloptiken gesammelten Licht zugeordnet ist.
System nach Anspruch 6, wobei sich der Ort des Referenzpunkts in der Pupillenebene innerhalb eines Sammelbereichs befindet, der dem von der einen oder mehreren Sammeloptiken gesammelten Licht zugeordnet ist.
System nach Anspruch 5, wobei die segmentierte Halbwellenplatte umfasst: eine ringförmig segmentierte Halbwelle mit einer Vielzahl von Segmenten mit Kanten, die so ausgerichtet sind, dass sie sich an einem Scheitelpunkt in der Pupillenebene schneiden.
System nach Anspruch 9, wobei ein Ort des Scheitelpunkts mit einer spiegelnden Reflexion des Beleuchtungsstrahls verbunden ist.
System nach Anspruch 5, wobei die segmentierte Halbwellenplatte umfasst: eine linear segmentierte Halbwellenplatte, die eine Vielzahl von Segmenten umfasst, die in der Pupillenebene verteilt sind.
System nach Anspruch 1, wobei der Polarisationsrotator umfasst: ein optisch aktives Material mit einer räumlich variierenden Dicke basierend auf der räumlichen Verteilung, um von einer Oberfläche der Probe gestreutes Licht auf den ausgewählten Polarisationswinkel zu drehen.
System nach Anspruch 12, ferner umfassend: einen Phasenkompensator, der in der Pupillenebene vor dem Polarisationsrotator angeordnet ist, um optische Weglängen des von der Probe gestreuten Lichts über die Pupillenebene hinweg auszugleichen.
System nach Anspruch 13, wobei der Phasenkompensator aus einem entlang einer Ausbreitungsrichtung durch den Phasenkompensator optisch homogenen Material gebildet ist.
System nach Anspruch 13, wobei der Phasenkompensator aus einem optisch aktiven Material entlang einer Ausbreitungsrichtung durch den Phasenkompensator mit einer entgegengesetzten Händigkeit des Polarisationsrotators gebildet ist.
Vorrichtung, umfassend: einen Polarisationsrotator, der sich in einer Pupillenebene eines Dunkelfeld-Abbildungssystems befindet, wobei das Dunkelfeld-Abbildungssystem eine oder mehrere Sammeloptiken umfasst, um Streulicht von einer Probe als Reaktion auf eine außeraxiale Beleuchtung zu sammeln, wobei der Polarisationsrotator einen räumlich variierenden Polarisationsdrehwinkel aufweist, der ausgewählt ist, um von einer Oberfläche der Probe gestreutes Licht zu einem ausgewählten Polarisationswinkel zu drehen, wobei der Polarisationsrotator konfiguriert ist, um mit einem Polarisator gekoppelt zu werden, der ausgerichtet ist, um entlang des ausgewählten Polarisationswinkels polarisiertes Licht zurückzuweisen, um das von einer Oberfläche der Probe gestreute Licht zurückzuweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei der Polarisationsrotator umfasst: eine segmentierte Halbwellenplatte mit mehreren in der Pupillenebene verteilten Segmenten, wobei eine optische Achse jedes der mehreren Segmente so ausgerichtet ist, dass von einer Oberfläche der Probe gestreutes Licht auf den gewählten Polarisationswinkel gedreht wird.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei der Polarisationsrotator konfiguriert ist, um Licht mit einer radialen Polarisation in Bezug auf einen Referenzpunkt in der Pupillenebene entsprechend einer spiegelnden Reflexion des Beleuchtungsstrahls von der Probe zu dem ausgewählten Polarisationswinkel zu drehen, um das von der Probenoberfläche gestreute Licht zurückzuweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die segmentierte Halbwellenplatte umfasst: eine ringförmig segmentierte Halbwelle mit einer Vielzahl von Segmenten mit Kanten, die so ausgerichtet sind, dass sie sich an einem Scheitelpunkt in der Pupillenebene schneiden.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei ein Ort des Scheitelpunkts mit einer spiegelnden Reflexion des Beleuchtungsstrahls verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die segmentierte Halbwellenplatte umfasst: eine linear segmentierte Halbwellenplatte mit einer Vielzahl von in der Pupillenebene verteilten Segmenten.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei der Polarisationsrotator umfasst: ein optisch aktives Material mit einer räumlich variierenden Dicke basierend auf der räumlichen Verteilung, um von einer Oberfläche der Probe gestreutes Licht auf den ausgewählten Polarisationswinkel zu drehen.
Vorrichtung nach Anspruch 22, ferner umfassend: einen Phasenkompensator, der in der Pupillenebene vor dem Polarisationsrotator angeordnet ist, um optische Weglängen des von der Probe gestreuten Lichts über die Pupillenebene hinweg auszugleichen.
Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei der Phasenkompensator aus einem entlang einer Ausbreitungsrichtung durch den Phasenkompensator optisch homogenen Material gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei der Phasenkompensator aus einem optisch aktiven Material entlang einer Ausbreitungsrichtung durch den Phasenkompensator mit einer entgegengesetzten Händigkeit des Polarisationsrotators gebildet ist.
Verfahren, umfassend: Empfangen einer elektrischen Feldverteilung von Licht, das von einer Oberfläche einer Probe gestreut wird, in Antwort auf einen Beleuchtungsstrahl mit einer bekannten Polarisation unter einem bekannten Einfallswinkel; Entwerfen eines Polarisationsrotators, der geeignet ist zur Platzierung in einer Pupillenebene eines Abbildungssystems, um einen räumlich variierenden Polarisationsdrehwinkel bereitzustellen, der ausgewählt ist, um eine Polarisation von Licht mit der elektrischen Feldverteilung auf einen ausgewählten Polarisationswinkel zu drehen; und Erzeugen eines Dunkelfeldbildes einer Probe mit dem Abbildungssystem, das den Polarisationsrotator in der Pupillenebene und einen linearen Polarisator aufweist, der so ausgerichtet ist, dass er entlang des ausgewählten Polarisationswinkels polarisiertes Licht zurückweist, wobei das Dunkelfeldbild auf Licht basiert, das von dem Polarisator durchgelassen wird.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei die bekannte Polarisation eine p-Polarisation ist.
Verfahren nach Anspruch 26, ferner umfassend: Empfangen einer elektrischen Feldverteilung von Licht, das von einem Partikel auf der Oberfläche der Probe gestreut wird, als Reaktion auf den Beleuchtungsstrahl, wobei das Entwerfen des Polarisationsrotators ferner umfasst: Auswählen des ausgewählten Polarisationswinkels derart, dass mindestens ein ausgewählter Prozentsatz des Lichts mit der zusätzlichen Verteilung des elektrischen Felds durch den linearen Polarisator durchgelassen wird.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei das Entwerfen des Polarisationsrotators umfasst: Entwerfen des Polarisationsrotators, um eine segmentierte Halbwellenplatte zu umfassen, die eine Vielzahl von Segmenten umfasst, die in der Pupillenebene verteilt sind, wobei eine optische Achse jedes der Vielzahl von Segmenten ausgerichtet ist, um das Licht mit der ersten elektrischen Feldverteilung auf den ausgewählten Polarisationswinkel zu drehen.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei das Entwerfen des Polarisationsrotators umfasst: Entwerfen des Polarisationsrotators, um ein optisch aktives Material mit einer räumlich variierenden Dicke zu umfassen, die ausgewählt ist, um das Licht mit der ersten Verteilung des elektrischen Felds auf den ausgewählten Polarisationswinkel zu drehen.
Verfahren nach Anspruch 26, ferner umfassend: Erzeugen eines zusätzlichen Dunkelfeldbildes der Probe basierend auf Licht, das entlang des ausgewählten Polarisationswinkels polarisiert ist und das von dem linearen Polarisator zurückgewiesen wird.
System umfassend: eine Beleuchtungsquelle, die konfiguriert ist, um einen Beleuchtungsstrahl zu erzeugen; eine oder mehrere Beleuchtungsoptiken, die dazu konfiguriert sind, den Beleuchtungsstrahl in einem außeraxialen Winkel entlang einer Beleuchtungsrichtung auf eine Probe zu richten; einen Detektor; eine oder mehrere Sammeloptiken, die dazu konfiguriert sind, ein Dunkelfeldbild der Probe auf dem Detektor basierend auf Licht zu erzeugen, das von der Probe als Reaktion auf den Beleuchtungsstrahl gesammelt wurde; und einen segmentierten Polarisator mit mehreren Segmenten, die in einer Pupillenebene der einen oder mehreren Sammeloptiken verteilt sind, wobei eine Zurückweisungsachse jedes Segments so ausgerichtet ist, dass von einer Oberfläche der Probe innerhalb des Segments gestreutes Licht zurückgewiesen wird.
System nach Anspruch 32, wobei die Zurückweisungsachse jedes Segments ausgerichtet ist, um Licht zurückzuweisen, das von einer Oberfläche der Probe innerhalb des Segments gestreut wird, basierend auf einer bekannten elektrischen Feldverteilung von Licht, das von der Oberfläche einer Probe als Reaktion auf eine Beleuchtung mit bekannter Polarisation bei einem bekannten Einfallswinkel gestreut wird.
System nach Anspruch 33, wobei die bekannte Polarisation eine p-Polarisation ist.
System nach Anspruch 32, wobei die Zurückweisungsachse jedes Segments so ausgerichtet ist, dass sie Licht mit radialer Polarisation in Bezug auf einen Referenzpunkt in der Pupillenebene zurückweist, der der Spiegelreflexion des Beleuchtungsstrahls von der Probe entspricht.
System nach Anspruch 32, wobei der segmentierte Polarisator umfasst: einen linear segmentierten Polarisator.
System nach Anspruch 36, wobei die mehreren Segmente entlang einer Richtung senkrecht zur Beleuchtungsrichtung linear verteilt sind.