JP5132866B2 - 表面検査装置および表面検査方法 - Google Patents

Description

ここに記載された本発明は、表面検査を行うツールおよび方法に一般に関する。より具体的には本発明は、ＴＤＩ（時間遅延積分）センサ画像形成を用いて、半導体プロセスに用いられる表面および基板内の欠陥を識別する方法および装置に関する。そのような基板は、以下に限定されないが、マスクレチクルおよび半導体基板を含む。

長年の間、さまざまな明視野、暗視野、および電子ビーム走査方法が表面を検査するために用いられてきた。これらの走査技術は、表面によって散乱され、屈折され、および／または反射された（ここでは散乱と総称される）放射線を利用することによって、表面の特性を特徴付け、かつ調べる。これらおよび他の関連する走査および検査方法の詳細は、当業者にはよく知られている。

これらのタイプの検査ツールの多くにおいては、対象物（ふつうウェーハまたはレチクル）が可動ステージに固定されてから、光ビームがその対象物上に放射される。ステージは、制御可能に移動されて、対象物の表面が走査されることを可能にする。対象物の表面が走査されるとき、適切に位置付けられた時間遅延積分（ＴＤＩ）センサが表面から散乱された光を検出する。ＴＤＩセンサは、検出された光に対応する信号を発生する。これらの信号はそれから、欠陥を検出するためにさまざまな異なる方法を用いて処理される。

図１ａは、明視野表面検査ツールの従来の実現例の一つを示す。検査表面１０１は、検査がすぐにできるように可動ステージ１０２上に取り付けられる。焦点調節要素１０４は、検査表面１０１からの光を受け取るように配置される。焦点調節要素１０４は、検査表面１０１からの光を収束させ、検査表面１０１の拡大された画像を形成し、その拡大画像はＴＤＩセンサ１０５によって受け取られる。図１ｂは、焦点調節要素１０４について視野１１０を概略的に示す。ＴＤＩセンサ１０５によって画像形成された画像表面１０５’の部分も示される。

再び図１ａを参照すると、検査表面１０１が走査されるとき（例えば矢印１０３によって示されるｙ軸に沿って）、画像は、検査表面の一部に沿って取られる。検査表面のこの部分は、ストリップと呼ばれる。検査表面が走査されるとき、ＴＤＩセンサと同じくらい広い検査表面の一部が走査される。表面の隣接するストリップを走査することによって、検査表面の全体が走査される。図１ｃは、検査表面１０１を走査するのに用いられるある走査パターンを示す。複数のそのようなストリップ１２０は、検査表面１０１全体について画像が集められるまで走査される。円で囲まれた領域１２１は、検査表面１０１の走査された部分の一部を示す。

図１ｄは、図１ｃの円で囲まれた領域１２１によって定義される領域の拡大図である。従来の実現例においては、ストリップ１２０は、注意深くアライメントされた重複しない状態で走査されることで、検査表面１０１の最大領域が最小時間で走査されるようになっている。ストリップ１２０によって走査される検査表面１０１の幅は、さまざまなファクタによって決定され、これらには以下に限定されないが、ＴＤＩセンササイズ、システム拡大率、システム解像度、および当業者に既知の多くの他のファクタが含まれる。

図２ａは、従来の検査ツールにおいて用いられるＴＤＩセンサ１０５のあるタイプを示す。示されたセンサ１０５は、単一のチップ上に形成されたフォトセンサ要素のアレイを備える。円で囲まれた部分２０２は、図２ｂの拡大図において再び示される。ある従来の検査システムにおいては、ＴＤＩセンサ１０５は、電荷結合素子（ＣＣＤ）フォトセンサ要素２０３のアレイを備える。フォトセンサ要素２０３は、画像ピクセルを発生するのに用いられる。ある実施形態においては、２０４８Ｘ５１２個のフォトセンサ要素２０３からなるアレイを備えるＴＤＩセンサ１０５が用いられる。示された実施形態においては、それぞれのフォトセンサ要素２０３は、約１３μ（ミクロン）×１３μの大きさである。したがって典型的なＴＤＩセンサ１０５のアクティブ領域は、約２７ｍｍ×７ｍｍの大きさである。そのようなＴＤＩセンサは、毎秒数１００（または数１０００）メガピクセルのデータレートを典型的には有する。

焦点調節要素（例えば図１ａの１０４）と結合され、ＴＤＩセンサ１０５は、検査表面の拡大された画像を作るのに用いられえる。典型的な検査表面は、マスクレチクルまたは半導体ウェーハの画像およびその他の表面を含む。従来の検査ツールを用いて、焦点調節要素は典型的には検査表面を約１００倍に拡大する。前述のＴＤＩセンサ１０５を用いて、１００倍未満の拡大においては、それぞれのフォトセンサ要素２０３は、約０．１３μ平方の表面を一部を画像化する。

光学検査ツールの解像力は、そのツールの「点像分布関数」（ＰＳＦ）によって特徴付けられえる。ＰＳＦは、多くのファクタによって影響され、これらは以下に限定されないが、焦点調節要素に用いられるレンズ（または他の光学的要素）の光学的品質、光の波長、焦点調節要素のレンズのＮＡ、および他のファクタを含む。

従来の明視野検査ツールにおいては、ＰＳＦは図３ａに示すように描かれる。図３ａは、測定された光強度Ｉについての典型的なＰＳＦ３０１の１次元表現である。ＰＳＦ３０１の２つの中央の最小値３０２および３０３の間の距離は、スポットサイズＳとして定義される。システムの光学的解像度と見合う光学的感度を得るためには、スポットサイズＳを大きくするために画像ピクセルの適切な数が用いられなければならない。スポットサイズＳ当たりにあまりに少ないピクセルしか存在しない場合、結果として生じる画像はアンダーサンプリングされているといわれる。そのようなアンダーサンプリングされた画像は、光学的品質を悪化させ、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を低下させる。逆に高い感度を得るためには、システム設計者は通常、システムの光学的拡大倍率を増すか、またはＴＤＩセンサアレイのフォトセンサ要素のサイズを小さくすることによってスポットサイズＳ当たりの画像ピクセルの適切な数を達成する。所望の感度を従来の検査ツールで得るためには、そのシステムで可能な最大の光学的解像度を利用するためにスポットサイズ当たりに充分なピクセルが存在しなければならない。よって従来のシステムにおいては、システム設計者は困難な問題に直面する。設計者は、高いトータルシステムスピードにおいては、不適切なサンプリングレシオ（ＰＳＦ当たり少なすぎるピクセル）で、比較的低いＳＮＲおよび／または低下したコントラストの画像を生成するかもしれない。あるいはサンプリングレシオが増されて（例えば光学的拡大倍率を増すことによって、またはＴＤＩアレイ中のフォトセンサ要素のサイズを減らすことによって）光学的画像をよりよくサンプリングし、よって全体のシステム感度および信号対ノイズ比を改善できる。しかしサンプリングレシオを増すことによって、システムは低速になるが、これはより多くのピクセル数が処理されなければならないからである。さらにより多くの時間がこれらのピクセルを得るのに占有されなければならない。さらにシステム拡大倍率を増すことは、非常に高価な設計になりえる。したがって設計者はシステム感度およびシステムスループットの間の難しいトレードオフに直面する。

従来のシステムにおいては、少なくとも２．５：１のピクセル化レシオ（サンプリングレシオ）を用いて合理的な設計上妥協点が見つかっている。これは図３ｂに示され、ＰＳＦ３１１が一次元で描かれる。描かれたＰＳＦ３１１は、点像分布関数３１１のスポットサイズＳ当たりに２．５画像ピクセルのピクセル化レシオを有する。スポットサイズＳ当たり２．５画像ピクセルより小さいピクセル化レシオでディジタル化されたＰＳＦはアンダーサンプリングされているといえる。そのような条件においては、ディジタル化された複数の画像間の小さいピクセルスポットアライメントの差も、増大したノイズおよび低いシステム感度に結びつく。よって従来の検査ツールにおいては、アンダーサンプリングは典型的にはパフォーマンスを劇的に低下させる。

既存の検査機器およびプロセスはその設計された目的を合理的にうまく達成するとはいえ、限界もある。既存の機器およびプロセスによって現在得られるよりもより高いスループットおよびより高い感度の必要性が存在する。これらおよび他の理由で、改善された表面検査ツールおよび方法が必要とされる。

本発明の原理によれば、増大された画像ピクセル密度をもつ再構築された画像群を形成する装置および方法が開示される。方法および装置は、再構築された画像を形成するために合わせて処理される、検査表面のオフセットされアンダーサンプリングされた画像群を作るように構成された２つ（またはそれより多い）ＴＤＩセンサを用いる。

ある実施形態において、本発明は、対象物の複数の画像を生成することによって対象物を検査し、前記画像を合わせて処理して、増大されたピクセル密度をもつ再構築された画像を作る表面検査装置を備える。そのような表面検査装置は、複数の時間遅延積分（ＴＤＩ）センサを有する光学系を含みえる。ＴＤＩセンサは、画像群が互いにサブピクセル距離だけオフセットされるように対象物の複数の画像を生成するように構成される。装置はさらに、ＴＤＩセンサが対象物を走査し、対象物の一連の連続する画像群を生成する走査要素を含む。また装置は、複数の連続する画像群を合わせて処理し、コンポーネント画像のどれよりも高い画質をもつ対象物の再構築された画像を作る画像処理回路を含む。

本発明の他の実施形態は、点像分布関数および対応するスポットサイズによって特徴付けられる光学解像度をもつ表面検査ツールのスループットを増大する方法に関する。この方法は、対象物の画像を生成するのに適した複数の時間遅延積分（ＴＤＩ）センサをもつ表面検査ツールを提供することを含む。複数の連続するアンダーサンプリングされた画像群のそれぞれが、先行するアンダーサンプリング画像に対してサブピクセル距離だけオフセットされるように対象物の複数の連続するアンダーサンプリングされた画像はパラレルに生成される。複数の連続するアンダーサンプリングされた画像群のピクセル化レシオより大きいピクセル化レシオを再構築された画像が有するように、アンダーサンプリングされた画像群を合わせて処理することによって対象物の再構築された画像を作られる。

他の実施形態においては、本発明は、ＴＤＩセンサを用いて表面検査技術の感度を増大する方法を含む。この方法は、複数の連続する画像群のそれぞれが、先行する画像に対してサブピクセル距離だけオフセットされるように対象物の複数の連続する画像を生成することを含む。複数の連続する画像群の画質より高い画質を再構築された画像が有するように、画像群を合わせて処理することによって対象物の再構築された画像が作られる。

本発明のこれら、および他の局面は、後で示される図面の詳細な説明においてより詳細に記述される。

以下の詳細な説明は、添付の図面とともにより容易に理解されるだろう。

図面においては、同様の番号は同様の構成要素を示すことに注意されたい。また図中の描写は必ずしも実際の縮尺ではないことにも注意されたい。

本発明は、特定の実施形態およびその具体的な特徴を参照して具体的に示され、説明されている。以下に説明されるこれら実施形態は、限定的ではなく、例示的に解釈されるべきである。形態および詳細におけるさまざまな変更および改変は、本発明の精神および範囲から逸脱することなくなされえることが当業者には容易に理解されよう。

上述のように、検査ツールのための適切な感度を得るためには、従来の検査ツールは、画像が少なくとも２．５：１のピクセル化レシオ（pixelization ratio）（すなわち１つのスポットサイズ当たり２．５画像ピクセル）でサンプリングされることをふつう要求する。従来のツールにおいては、アンダーサンプリングされた画像は、低減されたコントラスト、低いＳＮＲ、および低減された感度を結果として招く。これらのアンダーサンプリングされた画像は、コンポーネント画像（component image）とも呼ばれる。しかし発明者は、複数のオフセットされたアンダーサンプリング画像群を用いて、再構築された画像を形成することによって、非常に大きな優位性が得られることを見い出した。これらの再構築された画像は、個々のコンポーネント画像群のうちの一つだけしか用いないように設計されたシステムと比較すると、より大きい感度を提供しえる。したがって本発明のマルチセンサの実施形態は、現在用いられているシングルセンサの設計と比較すると、実質的な優位性を示す。特に、本発明のマルチセンサの実施形態は、現在用いられているシングルセンサと比較すれば、よりよい画像のコントラストを得られる。さらに発明者は、そのようなアンダーサンプリングされた画像を用いることによって、感度を犠牲にすることなく検査システムのスループットが大きく増加されえることを見い出した。

以下の詳細な説明は、本発明の原理にしたがう表面検査のためのさまざまな方法および装置の実施形態について述べる。図４ａは、本発明を実施できる簡略化されたＴＤＩセンサ１０を表現したものである。示されたセンサ１０は、４つのフォトセンサ要素１、２、３、および４を含む。上述のように、フォトセンサ要素はいずれもＣＣＤセンサ要素である。発明者は、本発明の実施形態は、さまざまな大きさのＴＤＩセンサを組み込むことができると考える。しかし本発明の実施形態と用いるのに適する一つのＴＤＩセンサの概略が図２ａに示される。そのようなセンサの一例は、２０４８×９６画像ピクセルのアレイを含み、それぞれの画像ピクセルは約１３μ（ミクロン）×１３μの大きさである。そのようなセンサは、一般に多くの異なるメーカーから入手可能である。一つの条件を満足するセンサは、Ｗａｔｅｒｌｏｏ、Ｏｎｔａｒｉｏ（カナダ）のＤＡＬＳＡ社から入手できるＩＴ−Ｆ６−２０４８である。

当業者には知られるように、多くの他のＴＤＩセンサも採用されえる。そのようなＴＤＩセンサは典型的には、数１００から数１０００ＭＰＰＳのオーダーのデータレートを有する。

従来技術による検査ツールにおいては、このデータレートは、物体から画像面までの倍率とともに、検査表面（例えばウェーハまたはレチクル）が検査される速度にある種の制限を課す。本発明の実施形態は、そのようなシステムについて可能な検査速度を大幅に増しえる。これは、必要とされるシステムの倍率を低減し、２つ以上のＴＤＩセンサ群を同時に用いることによって達成される。結果として、本発明の実施形態は、より高いスループットを得るために用いられえる。

たいていの実施形態において、検査表面から受け取られる放射（例えば、散乱され、回折され、かつ反射された光）は、図４ａで示されるようなＴＤＩセンサ１０によって捉えられる。焦点調節要素は、所望の倍率および解像度が得られるまで、受け取られた光を拡大し、収束させる。それぞれのフォトセンサ要素（例えば１、２、３、４）は、検査される物体の表面上の物体ピクセルに対応する。検査される表面が走査されるとき、ＴＤＩセンサ１０は、検査されている表面に関連付けられた複数の画像を生成する。図４ｂは、そのような画像２１の一つの実施形態を示す。図示される画像２１は、複数の画像ピクセルａ、ｂ、ｃ、ｄを含む。上述のように、もしシステムが１００倍の倍率を用いるなら、それぞれの１３μ×１３μの画像ピクセル（例えばａ、ｂ、ｃ、ｄ）は、物体表面上で約０．１３μ四方の物体ピクセルに対応する。図示された例では、画像２１は、４つの画像ピクセルａ、ｂ、ｃ、ｄを含む。それぞれの画像は、ピクセル密度を持つように形成されえる。ここで用いられるように、ピクセル密度とは、単位面積当たりの画像ピクセルの個数を指す。よって図示された画像は、０．２６μ×０．２６μの面積当たり４つの画像ピクセルのピクセル密度を有する。本発明の原理は、いっしょに処理されることによってより高いピクセル密度を有する再構築された画像を作るための、複数のアンダーサンプリングされた画像を用いることができる実施形態に関する。そのような応用例の詳細が以下に述べられる。

本発明の原理の基本的な実現例は、図５に示される簡略化された実施形態を参照して示される。第１ＴＤＩセンサ（例えば、図４ａに示されるセンサ１０）は、検査される表面からの光を受け取るように構成される。このセンサは、ここで画像２１（一点鎖線で示される）として示される対応する画像を生成する。たいていの実現例においては、第１センサ１０は、本発明のツールによって検査表面上をトレースされた走査パターンと関連付けられた複数のアンダーサンプリングされた画像のストリームを生成する。第２ＴＤＩセンサ（ここでは不図示）は、第２のアンダーサンプリングされた画像２２（第２画像ピクセルｅ、ｆ、ｇ、ｈを有する）を生成する。第２ＴＤＩセンサは、第１ＴＤＩセンサによって生成される画像に対して、検査される表面のうちわずかに異なる部分を画像化するように構成される。結果は図５に概略が示され、ここで第２画像２２は、第１画像２１と重複部分を持つ。第２画像２２は、第１画像２１に対してサブピクセル距離だけオフセットされる。示された実施形態においては、第２画像２２は、第１画像２１に対して水平方向「ｘ」にサブピクセル距離（sub-pixel distance）だけオフセットされる。また示された実施形態においては、第２画像２２は、第１画像２１に対して垂直方向「ｙ」にサブピクセル距離だけオフセットされる。これらのアンダーサンプリングされた画像（例えば、２１、２２）（コンポーネント画像と呼ばれることもある）は、検査される表面の再構築された画像を形成するのに用いられえる。さらにこれらの再構築された画像を用いることによって、アンダーサンプリングされたコンポーネント画像２１、２２のいずれかを用いるように設計されたシステムよりも、より高い感度を有する検査システムが構成されえる。たいていの実施形態において、連続した画像のストリームは、走査中に生成されえる。結果として、それぞれのストリームは、複数の連続画像を含む。一つのセンサによって生成されるストリームは、他のセンサによって生成されるストリームに対してオフセットされている。これらのオフセットされたストリームは、対象物の再構築された画像を生成するために結合されえる。

図５をさらに参照して、本発明の原理にしたがって複数のオフセットされた画像を用いることによって検査表面の再構築された画像を生成する、より高い感度を有する実施形態がここで説明される。画像再構築のある方法は、「ディザリング」技術を用いる。関連した技術は、望遠鏡で撮られた天文写真の質を向上させるためにしばしば用いられる。ディザリングのさまざまな種類が例えば、ハッブル宇宙望遠鏡のための高解像度画像を作るために用いられる。望遠鏡に適用されるディザリング技術は、当業者にはよく理解されている。そのような技術は多くの刊行物で詳細に記載されている。例えばhttp://www.journals.uchicago.edu/ PASPでアクセスできる“Combining Undersampled Dithered Images”, T. R. Lauer (Feb. 1999) PASP, 111, 227-237, Electronic Journal Articleがある。これは参照によって援用される。

さらに図５を参照して、本発明の明視野検査ツールと用いるのに適したディザリング技術の簡略化された説明が議論される。２つのオフセットされたアンダーサンプリングされた画像２１、２２は、どのようにディザリングが本発明の実施形態に適用されえるかを示すために、重ねられた構成で示される。２つのアンダーサンプリングされた画像２１、２２の画像ピクセルはアラインされていないことに注意されたい。画像はアラインされていないが、これはアラインされた画像は単に重複した情報を与えるだけで、解像度が増大された画像を再構築するのに適切な情報を与えないからであるということは重要である。しかし画像をオフセット構成に配置することによって、コンポーネント画像のそれぞれからの情報は、コンポーネント画像と比較してより高い画像ピクセル密度および増大された感度を持つ、結果として生じる再構築された画像を得るために共に処理されえる。さらに再構築された画像は、アンダーサンプリングされたコンポーネント画像２１、２２と比較して、増大されたピクセル化レシオを有する。これは、オフセットされたアンダーサンプリングされた画像のグループを結合して、増大されたサンプリングを持つ再構築された画像にすることができる点で非常に優位性がある。そのような再構築された画像は、それらが構築されたコンポーネントのアンダーサンプリングされた画像のいずれよりもより高い画質を有すると言える。その結果、アンダーサンプリングされた画像からそのような再構築された画像を作るシステムは、システムの光学的解像度と見合う画像感度を得ることができる。本発明の実施形態によって実現される他の強力な優位性は、複数のＴＤＩセンサをパラレル動作で用いることによって増大されたスループットが得られることである。この優位性は以下に述べられる。

ある実施形態において、増大されたピクセル化レシオおよび増大された画像ピクセル密度は以下に述べるように達成される。先に説明されたように、示された実施形態のアンダーサンプリングされた画像２１、２２は、水平方向ｘにおいてサブピクセル距離だけ、垂直方向ｙにおいてサブピクセル距離だけオフセットされている。示された実施形態においてオフセットは、垂直方向に１／２ピクセルであり、水平方向に１／２ピクセルである。ディザリング処理を用いることによって、より高い解像度が再構築された画像において得られる。例えば、強度値は、第１画像２１の画像ピクセル「ａ」および第２画像２２の画像ピクセル「ｅ」が重なる領域について決定されえる。２つの画像ピクセルａおよびｅは、再構築された画像ピクセル（ここでは領域２３として示される）についての推定された光強度値を得るためにそれから処理される。これは例えば数学的には以下の方程式のようになる。

ここで、Ｉ_1Nは、第１画像中のＮ番目の画像ピクセルの光強度を表し、Ｉ_2Mは、第２画像中のＭ番目の画像ピクセルの光強度を表し、Ｉ_Rは、再構築された画像ピクセルの推定された光強度を表し、第２画像中のＭ番目の画像ピクセルは、第１画像中のＮ番目の画像ピクセルと重なる。

続いて、他の再構築された画像ピクセル２４の推定された強度が、第１画像２１の画像ピクセル「ｃ」の強度値、および第２画像２２の画像ピクセル「ｅ」の強度値を用いて計算されえる。この汎用処理は、再構築された画像が、検査されている対象物のすべての所望の部分について生成されるまで継続される。走査中に、複数の連続する画像群が第１センサによって、また第２センサによって生成される。複数の第１画像は、オフセットされた複数の第２画像とともに処理されることによって、検査されている対象物の再構築された画像を生成する。

図５の実施形態においては、検査表面は１００倍に拡大される。よって画像ピクセル（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇおよびｈ）はそれぞれ、検査されている対象物の０．１３μ平方の領域に対応する。ディザリングは、増大されたピクセル密度を得るために用いられえる。例えばもし第１画像２１の画像ピクセル「ａ」および第２画像２２の画像ピクセル「ｅ」はそれぞれ、検査されている対象物の０．１３μ平方の領域に対応し、ディザリングを用いることによって再構築されたピクセル２３は、検査されている対象物の約０．０６５μ平方の領域を表す。よって同じ倍率で１つのＴＤＩセンサを用いて得られるピクセル密度の４倍の密度を得るためには２つのＴＤＩセンサが用いられえる。この優位性は、ピクセル密度のこの増加が、基礎をなす光学系に大きな変更なしに得られることを考慮すれば特に大きい。倍率を増大させることは必要なく、レンズの質（例えばＰＳＦ）を高めることも必要なく、増大されたピクセル化レシオおよび増大された感度を有する再構築された画像を生成するためにアンダーサンプリングされた画像が用いられえるのである。

本発明の他の実施形態によって実現される他の大きい優位性は、低い倍率を用いることによって、検査表面の大きい領域が画像化され、同時に同じピクセル密度を維持できることにある。さらに複数のＴＤＩセンサは全て同時にデータを集めている（すなわちセンサはパラレル動作をしている）。これはスループットに非常に大きな影響をもつ。前の例では、１００倍の倍率が用いられた。倍率を例えば７０倍に下げることによって、それぞれの画像ピクセルは今度はアンダーサンプリングされ、しかし検査表面のより大きい領域に対応する。よって全体の表面はより速く走査される。しかし画像再構築を通して、再構築された画像のサンプリングレシオ（sampling ratio）は、コンポーネント画像のいずれかに比較して増大されえて、それにより画質を維持できる。したがってオフセットされアンダーサンプリングされたコンポーネント画像群は、コンポーネント画像よりもより高いピクセル化レシオおよびより高いピクセル密度をもつ再構築された画像を形成するために結合されえる。そのような実施形態の１つの優位性は、倍率を下げることによって、表面のうちのより大きい領域が同時に画像化されえて、それにより、より大きな量のウェーハ表面領域が単位時間当たり検査できることにある。その結果、検査されている対象物は、より速く走査されえて、本発明の原理によって構成された実施形態については、ずっと高いスループットを生む。一例として、２つのセンサを用いて、約２倍のスループットが達成されえる。第２に、低減された倍率は、本発明の原理によって構成された検査ツールのコストを下げるのに用いられえる。

そのようなディザリング技術のさらなる詳細は、多くの論文で議論されており、例えば上述の論文、T. R. Lauerによる「Combining Undersampled Dithered Images」（１９９９年）において議論されている。

前述のように、従来のシステムは、充分に信頼できる画質を得るために、必要されるピクセル化レシオとして、ＰＳＦのスポットサイズ当たり２．５画像ピクセルを有する。２つ以上のアンダーサンプリングされた画像を用いることによって、この制限は大きく引き下げられる。要するに、スポットサイズ当たり２．５ピクセルより小さいピクセル化レシオを有する２つ以上の画像が結合されることによって、アンダーサンプリングされたコンポーネント画像のいずれよりも高いピクセル密度、およびスポットサイズ当たり増大されたピクセル化レシオを有する再構築された画像を形成することができる。好ましい実施形態において、アンダーサンプリングされた画像は、スポットサイズ当たり２．５画像ピクセルより小さいピクセル化レシオにおいてサンプリングされる。サンプリングレシオの正確な下限は、用いられるセンサの個数に大きく依存するが、一般にはアンダーサンプリングされたコンポーネント画像は、スポットサイズ当たり約１から２．５画像ピクセルの間のピクセル化レシオにおいてサンプリングされえる。さらに用いられるＴＤＩセンサの数が増すと、コンポーネントのアンダーサンプリングされた画像に必要なピクセル化レシオは低減される。例えば２センサの実施形態においては、アンダーサンプリングされた画像は好ましくは、スポットサイズ当たり約１．７７（またはそれより大きい）（２．５／√２）ピクセルにおいてサンプリングされる。他の例では、４センサの実施形態において、アンダーサンプリングされた画像は、好ましくは、スポットサイズ当たり少なくとも約１．２５ピクセルでサンプリングされる。

図６ａ〜６（ｃ）は、より高い解像度の画像を生成するために少なくとも２つのオフセットされた画像群を適用するいくつかの代替の実施形態の概略を示す図である。ある応用例においては、オフセットは単に１つの方向でありえる。例えば図６ａにおいては、第２画像６２は、第１画像６１に対して、水平方向ｘにおいてサブピクセル距離だけオフセットされている。同様に、図６ｂにおいては、第２画像６４は、第１画像６３に対して、水平方向ｙにおいてサブピクセル距離だけオフセットされている。サブピクセル距離のオフセットは、第１画像および第２画像間のオフセットとして定義され、ここでオフセットは画像ピクセルのサイズより小さい。画像群のストリームにおいて、１つのＴＤＩセンサによって生成される画像群のあるセットからのそれぞれの画像は、他のＴＤＩセンサによって生成される画像群の他のセットに対してオフセットされている。あとで説明するように、この概念は、２つより多いＴＤＩセンサを含み、検査表面が走査されるときに２つより多い画像ストリームを生成する構成にも拡張できる。そのような実施形態は以下により詳細に説明される。

本発明のたいていの実施形態においては、好ましい水平または垂直オフセット距離は、画像ピクセルの１／２である。したがって例えば１３μ×１３μの画像ピクセルをもつＴＤＩセンサを用いると、好ましいオフセット距離は約６．５μである。唯一の制限は、第１ＴＤＩセンサによって生成された画像が第２ピクセルセンサによって生成された画像と一致しないように２つのＴＤＩセンサが配置されなければならないことである。例えば０．３または０．２５ピクセルのオフセットが適している。しかしピクセルの整数倍のオフセット（例えば１、２、１０、または５０ピクセル）は適していない。

さらに発明者は、２つより多いＴＤＩセンサを用いる実施形態を想定する。そのような実施形態は、より高いスループット、より高いピクセル化レシオ、より高いピクセル密度、および、よってより高い感度を達成しえる。２つより多い画像を合成する実施形態は、互いにディザリングされて、非常に高い感度の再構築された画像を作り出す。図６ｄは、より高い解像度の画像を再構築するために４つの画像を用いるある実施形態の概略図である。示されたドットはそれぞれアンダーサンプリングされた画像の左下角を表現する。第１画像６０１はＴＤＩセンサで生成される。また第２、第３、および第４ＴＤＩセンサは、第２画像、第３画像、および第４画像をそれぞれ生成する。第２画像は、第１画像６０１に対して垂直方向（矢印６０２によって示される）にサブピクセル距離だけオフセットされている。第３画像は、第１画像６０１に対して水平方向（矢印６０３によって示される）にサブピクセル距離だけオフセットされている。そして第４画像は、第１画像６０１に対して水平方向および垂直方向（矢印６０４によって示される）にサブピクセル距離だけオフセットされている。これら４つの画像は、ともにディザリングされて、第１、第２、第３、および第４画像よりもより高い解像度をもつ再構築された画像を得る。

ディザリングに加えて、発明者は、複数の低い解像度の画像からより高い解像度の画像を再構築するための他の信号処理のアプローチを想定する。例えば当業者に知られる他の適した技術は、「ドリズリング」（drizzling）とよばれる。そのようなドリズリング技術は、天文写真で用いられて、より低い質の画像から高い解像度の画像を再構築する。多くの参考文献がそのような技術を議論する。例えばドリズル（drizzle）のアプローチは、Fruchter, A.S., Hook, R.Nによる「Drizzle: A Method for the Linear Reconstruction of Undersampled Images」に記載され、これはここで参照によって援用される。他の例は、画像平均化や他の関連する画像処理技術を含む。

この上述のアプローチは、暗視野および明視野検査技術のいずれにも適用されえる。しかし好ましい実現例は、非干渉性光源を用いる明視野検査ツールである。

図７ａは、本発明の原理によって構成された明視野検査ツール７５０の、ある簡略化された実施形態を概略的に示す。検査されるべき対象物７０１は、ツール７５０に配置される。対象物７０１は、移動可能なステージ７６０、またはそのような検査ツールに用いられる他の任意のタイプの支持構造の上に配置されえる。走査中、ステージ７６０は、走査制御要素７６２によって移動される。代替の実施形態では、走査制御要素７６２は、検査される対象物７０１の所望の部分の走査を達成するために、検査ツール７５０の他の要素を移動するために用いられる。対象物７０１は、明視野照射効果を作り出す、適切に配置された照射源によって照射される。一つのそのような実施形態は、照射源７６１として描かれる。典型的にはソース７６１は、非干渉性光ビーム７５２（例えば紫外（ＵＶ）光ビーム）を発生する。光ビーム７５２は、検査されるべき対象物７０１上に向けられる。これは、当業者に知られる多くの方法によって達成されえる。示された例では、ビーム７５２は、ビーム７５２を焦点調節光学系７６４に向けて下方に導く、部分的に透過性反射器７６３上に向けられる。焦点調節光学系７６４は、レンズ、反射器、コリメータ、開口部、および多くの他のタイプの光学要素の組み合わせを含みえる。光ビーム７５２は、焦点調節光学系７６４を通り、対象物７０１上へと到達する。光ビーム７５２の一部は、対象物７０１によって反射、散乱、および回折される。対象物７０１からの光の一部は、それが対象物７０１から上方へ通るときに焦点調節光学系７６４によって捕捉される。焦点調節光学系７６４は、ツールの検査特性を向上させるために、倍率、焦点、解像度、およびシステムの他の光学特性を調節するのに用いられる。

本発明の原理によれば、対象物７０１が走査されるとき、対象物７０１からの光は、焦点調節光学系７６４を通って戻って行き、部分的に透過性な反射器７６３を通って戻り、ここでビームスプリッティング光学系７６５上に導かれる。そのようなビームスプリッティング光学系７６５は、焦点調節光学系７６４から受け取られた光を分光するように構成された単一のビームスプリッタ、または多くのビームスプリッティング要素の構成物を備えうる。示された実施形態においては、単純な５０／５０のビームスプリッタが用いられる。光の一部は、ビームスプリッティング光学系７６５を通り、第１ＴＤＩセンサ７６６によって検出される。光の他の部分は、ビームスプリッティング光学系７６５によって反射され、第２ＴＤＩセンサ７６７上に導かれ、そこで検出される。ビームスプリッティング光学系７６５、第１ＴＤＩセンサ７６６、および第２ＴＤＩセンサ７６７は、走査中に第２ＴＤＩセンサ７６７によって生成された画像が、第１ＴＤＩセンサ７６６によって生成された画像に対してオフセットされるように全て構成される。ＴＤＩセンサ７６６、７６７は、時間、位置、およびＴＤＩセンサ７６６、７６７によって受け取られた光の強度に対応する電子的な信号を作り出す。これらの信号は、電子処理回路７６８によって受け取られ、これは信号を処理して、個々のＴＤＩセンサによって作り出された解像度よりもより高い解像度をもつ再構築された画像を生成する。そのような処理回路は典型的には、画像プロセッサを含むが、同時に限定ではなく、データ記憶、データ比較、データ分析、画像再構築、および当業者に知られる多くの他の処理機能を含みえる。適切な電子処理回路７６８は、以下に限定されないが、プログラマブルロジックデバイス、ＡＳＩＣ、またはＤＳＰのようなディジタルデバイスを含む。これらは、ＴＤＩセンサ７６６、７６７によって受け取られたオフセット画像が処理され統合されて、上述のような再構築された画像を生成することを可能にする。検査されている対象物のオフセット画像を生成するために２つより多いＴＤＩセンサが用いられえることが発明者によって想定されている。

図７ｂは、本発明の原理によって構成された暗視野検査ツール７００の簡略化された実施形態を概略的に示す。検査されるべき対象物７０１は、ツール７００に配置される。対象物７０１は、移動可能なステージ７６０、またはそのような検査ツールで通常、用いられる他の任意のタイプの支持構造の上に配置されえる。走査中、ステージ７１０は、走査制御要素７１２によって移動される。代替の実施形態では、走査制御要素７１２は、検査される対象物７０１の所望の部分の走査を達成するために、検査ツール７００の他の要素を移動するために用いられる。対象物７０１は、照射源７１１によって照射される。典型的にはソース７１１は、光ビーム７０２（例えば紫外（ＵＶ）レーザビーム）を発生するレーザである。光ビーム７０２は、検査されるべき対象物７０１上に向けられる。光ビーム７０２の一部は、ビーム７０３として対象物７０１によって反射、散乱、および回折される。ビーム７０３からの光の一部は、焦点調節光学系７０４によって受け取られる。焦点調節光学系７０４は、レンズ、反射器、コリメータ、開口部、および多くの他のタイプの光学要素の組み合わせを含みえる。焦点調節光学系７０４は、ツールの検査特性を向上させるために、倍率、焦点、解像度、およびシステムの他の光学特性を調節するのに用いられる。

本発明の原理によれば、対象物７０１が走査されるとき、対象物７０１からの光（例えば７０３）は、焦点調節光学系７０４を通り、ここでビームスプリッティング光学系７０５によって分光される。そのようなビームスプリッティング光学系７０５は、焦点調節光学系７０４から受け取られた光を分光するように構成された単一のビームスプリッタ、または多くのビームスプリッティング要素の構成物を備えうる。示された実施形態においては、単純な５０／５０のビームスプリッタが用いられる。光の一部は、ビームスプリッティング光学系７０５を通り、第１ＴＤＩセンサ７０６によって検出される。光の他の部分は、ビームスプリッティング光学系７０５によって反射され、第２ＴＤＩセンサ７０７上に導かれ、これが入射光を検出する。ビームスプリッティング光学系７０５、第１ＴＤＩセンサ７０６、および第２ＴＤＩセンサ７０７は、走査中に第２ＴＤＩセンサ７０７によって生成された画像が、第１ＴＤＩセンサ７０６によって生成された画像に対してオフセットされるように全て構成される。ＴＤＩセンサ７０６、７０７は、時間、位置、およびＴＤＩセンサ７０６、７０７によって受け取られた光の強度に対応する電子的な信号を作り出す。これらの信号は、電子処理回路７０８によって受け取られ、これは信号を処理して、個々のＴＤＩセンサによって作り出された解像度よりもより高い解像度をもつ再構築された画像を生成する。典型的には処理回路７０８は、画像プロセッサを含むが、同時に限定ではなく、データ記憶、データ比較、データ分析、画像再構築、および当業者に知られる多くの他の処理機能を含みえる。適切な電子処理回路７０８は、以下に限定されないが、プログラマブルロジックデバイス、ＡＳＩＣ、またはＤＳＰのようなディジタルデバイスを含む。これらは、ＴＤＩセンサ７６６、７６７によって受け取られたオフセット画像が処理され統合されて、上述のような再構築された画像を生成することを可能にする。検査されている対象物のオフセット画像を生成するために２つより多いＴＤＩセンサが用いられえることが発明者によって想定されている。

図７ｃは、本発明の原理によって構成された検査ツール７２０の他の簡略化された実施形態を概略的に示す。対象物７０１は、移動可能なステージ７４０、または他の移動可能な支持構造の上に配置される。上述の実施形態と同様、走査制御要素７２２は、走査されている対象物７０１の走査の動きを制御する。代替の実施形態では、走査制御要素７２２は、検査される対象物７０１の所望の部分の走査を達成するために、検査ツール７２０の他の要素を移動するために用いられる。対象物７０１は、照射源７３１によって照射される。上述の実施形態と同様、ソース７３１は、光ビーム７３２を検査表面（対象物７０１）上に導く。焦点調節光学系７３４は、検査されている対象物７０１からの光７３３を受け取る。上述の実施形態と同様、焦点調節光学系７０４は、前述のように機能するレンズ、反射器、コリメータ、開口部、および多くの他のタイプの光学要素の組み合わせを含みえる。

焦点調節光学系７３４を出る光７３３は、光の直接光の部分を複数のＴＤＩセンサ７３７、７３８、７３９上に導く複数のビームスプリッタ７３５、７３６上に導かれる。ビームスプリッタ７３５、７３６、およびＴＤＩセンサ７３７、７３８、７３９は、他のＴＤＩセンサによって画像化された対象物７０１の部分に対してオフセットされている対象物７０１の部分をそれぞれのＴＤＩセンサが画像化するように構成される。ＴＤＩセンサ７３７、７３８、７３９のそれぞれが焦点調節光学系７３４から同じ距離であることが重要である。

図７ｃを続いて参照して、対象物７０１からの光７３３は、焦点調節光学系７３４を通って第１ビームスプリッタ７３５に入る。示された実施形態において、第１ビームスプリッタ７３５は、光７３３の１／３を第１ＴＤＩセンサ７３７に反射し、光７３３の２／３を第２ビームスプリッタ７３６上に伝送する。第１ビームスプリッタ７３５によって伝送された光は、第２ビームスプリッタ７３６上に導かれ、これは典型的には５０／５０のビームスプリッタである。第２ビームスプリッタ７３６を通る光の一部は、第３ＴＤＩセンサ７３９によって検出される。第２ビームスプリッタ７３６はまた、光の一部を第２ＴＤＩセンサ７３８上に反射する。既述のように、第１ビームスプリッタ７３５、第２ビームスプリッタ７３６、および第１ＴＤＩセンサ７３７、第２ＴＤＩセンサ７３８、および第３ＴＤＩセンサ７３９は、ＴＤＩセンサ７３７、７３８、７３９によって生成された複数の画像が互いに対して全てオフセットするように、全て構成される。

ＴＤＩセンサ７３７、７３８、７３９は、電子処理回路７４１によって受け取られる電子信号を作り出す。電子処理回路７４１は、信号を処理して、高解像度の再構築された画像を生成する。前述の実施形態のように、電子処理回路７４１は、以下に限定されないが、プログラマブルロジックデバイス、ＡＳＩＣ、またはＤＳＰのようなディジタルデバイスを含みえる。より高い解像度をもつ再構築された画像を生成するために用いられえる、オフセットされた画像群を生成するために４つ以上のＴＤＩセンサが用いられえることが発明者によってさらに想定されている。

図７ｄは、本発明の原理による検査ツール７７０および方法についての非常に一般化されたアプローチを示す。検査表面７０１は、当業者によって知られた標準的な照射技術（例えば暗視野、明視野または他の関連技術）によって照射される。ツール７７０はまた典型的には、表面７０１の所望の部分が照射され検査されることを可能にする走査装置７７３を含む。そのような走査および照射装置および方法は当業者に知られている（典型的な例がこの明細書の他の部分で説明されている）。表面７０１からの光７７１（反射、散乱、回折などされた）は、光学系７７２によって受け取られる。光学系７７１は、表面７０１からの光を受け取り、ＴＤＩセンサ７７５、７７６、７７７のそれぞれによって形成された表面画像が互いにサブピクセル距離だけオフセットされるように（そのような構成の典型的な例は本明細書の他の部分で説明されている）、光の一部を複数のＴＤＩセンサ７７５、７７６、７７７上に導くように構成される。典型的には光学系７７１は、ＴＤＩセンサ７７５、７７６、７７７のそれぞれが、他のＴＤＩセンサによって形成された他のコンポーネント画像に対してサブピクセル距離だけオフセットされるように表面７０１のコンポーネント画像を形成するよう構成された複数の光学要素（例えば対物レンズ系、拡大要素、ビームスプリッタ、および他の光学要素）を含む。これらの画像は、幅広い信号および画像処理動作が可能な画像プロセッサ７７８に電子信号として送り出される。特に画像プロセッサ７７８は、表面７０１上に位置する欠陥の位置を特定し、定量化し、カテゴライズすることと共に、画像記憶、画像処理、および再構築が可能でありえる。

他の関連する実施形態と共に、上に開示された実施形態は、表面検査ツール（例えば明視野および暗視野検査ツール）で得られるスループットを増大するために用いられえることを指摘しておく。以下に限定されないが、２個、３個および４個のＴＤＩセンサを用いる実施形態がそのような応用例に特に適している。

本発明の原理のさらに他の実現例においては、特別に構成されたインターレースされたＴＤＩセンサが用いられて、ビームスプリッタの必要をなくしえる。そのようなインターレースされたＴＤＩセンサは、単一の基板（チップ）上に形成された２個の（または他の実施形態ではより多くの）オフセットされたＴＤＩセンサアレイを含む。さらに高解像度画像を再構築するのに用いられるオフセット画像を生成するために、複数のインターレースされたＴＤＩセンサは、ビームスプリッタと組み合わせて用いられえる。

図８を参照して、インターレースされたＴＤＩセンサ８００のある簡略化された実施形態の簡略化された描写が示される。そのようなセンサ８００は、典型的には半導体基板８０１上に製造される。示されたインターレースＴＤＩセンサ８００は、単一の基板（チップ）８０１上に形成された２つのＴＤＩセンサアレイを含む。２つのセンサアレイは、ピクセル要素が互いにオフセットされるように構成される。示された実施形態においては、第１ＴＤＩセンサアレイ８１１（ここで斜線が付された六角形群で示される）は、単一のＴＤＩセンサアレイとして構成された、複数のロウおよびカラムの個々の六角形の形状をしたＴＤＩセンサ要素（またはピクセル）８１１’を含む。第２ＴＤＩセンサアレイ８１２（ここで斜線が付されていない六角形群で示される）は、第２の単一のＴＤＩセンサアレイ８１２として構成された、他の複数のロウおよびカラムの個々の六角形の形状をしたＴＤＩセンサ要素（またはピクセル）８１２’を含む。よってあるセンサのピクセル要素は、同じ基板上に形成された他のセンサのピクセル要素に対してインターレースされている。示されたインターレースされたＴＤＩセンサ８００は、第１ＴＤＩセンサアレイ８１１のピクセル８１１’が、第２ＴＤＩセンサアレイ８１２のピクセル８１２’に対して垂直方向および水平方向の両方にオフセットされるように構成されている。さまざまな実施形態において、オフセットは、センサ設計の要求を受け入れるように構成されえる。さらにセンサは、示された六角形の形状に限られない。六角形のセンサは、示されたものよりももっと細長くできる。さらに異なる構成のロウおよびカラムも実現できる。またさまざまな構成で配置され、および／またはさまざまなオフセットが設けられた、多くの他のセンサ形状（例えばダイヤモンド形状、四角形、三角形など）も想定される。

上述の実施形態は、表面検査技術の感度およびスループットを増大させる方法を実現できる。図９は、対象物の再構築された画像を生成するように構成された複数のＴＤＩセンサによって生成された複数のオフセットされた画像を用いる方法を示すフローチャートである。ある実施形態においては、対象物の複数の連続した画像が取り込まれ、そこで複数の連続する画像のそれぞれの画像は、先行する画像に対してサブピクセル距離だけオフセットされている（ステップ９０１）。これは多くのやり方で達成されえる。例えばＴＤＩセンサは、互いに特定の距離だけオフセットされた対象物表面の異なる部分群をそれらが画像化するように構成されえる。このオフセットは、重なり合う複数のアンダーサンプリングされた画像群を発生し、これら画像は統合されて、適切なピクセル化レシオをもつ再構築された画像（例えば、スポットサイズ当たり２．５ピクセルより大きいピクセル化レシオをもつ再構築された画像）を形成する。他の代替手段では、走査レートを制御することによって、ＴＤＩセンサは、同様に用いられえるオフセットされた画像を生成しえる。これらおよび他の技術は、本発明の原理を実現するのに用いられえる、２つ（またはより多い）のオフセットされた連続するアンダーサンプリングされた画像を生成するのに用いられえる。アンダーサンプリングされた画像はそれからいっしょに処理され、対象物の高解像度の再構築された画像を作り出し、そのような再構築された画像は、連続する複数の画像の一つよりもより高いピクセル化レシオをもつ（ステップ９０３）。画像再構築の多くの技術が用いられえる。これには以下に限定されないが、ディザリング、ドリズリング、平均化、または当業者に知られる他の技術が含まれる。

本発明は特定の好ましい実施形態およびその特定の特徴について示され説明されてきた。しかし上述の実施形態は、本発明の原理を説明するよう意図されており、その範囲を限定するものではない。したがって当業者には容易にわかるように、形態および詳細のさまざまな変更および改変が、添付の特許請求の範囲で規定される本発明の精神および範囲から逸脱することなくなされえる。特に、幅広いピクセルオフセットを用いる実施形態も本発明の範囲の中であることが発明者によって想定されている。また多くの（２個、３個、４個、またはより多くの）ＴＤＩセンサを用いる実施形態も本発明の範囲の内である。さらに特許請求の範囲において単数形の要素を指す場合、明示的に示されない限り、これは「たった一つだけの」ということを意味するように意図されてはおらず、むしろ「一つ、またはそれより多い」ことを意味するように意図されている。さらにここに例示的に開示された実施形態は、ここで特に開示されていない任意の要素なしで実現されえる。

従来技術で知られるタイプの従来型ＴＤＩ表面検査ツールを簡略化して概略的に横から見た図である。 図１ａで示される従来型ＴＤＩ表面検査ツールの視野の図である。 従来技術で知られるタイプの従来型ＴＤＩ表面検査ツールの走査パターンを示す検査表面の簡略化された概略図である。 従来技術で知られるタイプの従来型ＴＤＩ表面検査ツールの走査パターンを示す検査表面の簡略化された概略図である。 従来技術で知られるタイプの従来型ＴＤＩ表面検査ツールの簡略化された平面図である。 従来技術で知られるタイプの従来型ＴＤＩ表面検査ツールの簡略化された平面図である。 検査ツールのレンズ要素およびピクセルサンプリングの光学パフォーマンスを特徴付けるのに用いられる点像分布関数（ＰＳＦ）の簡略化された図である。 検査ツールのレンズ要素およびピクセルサンプリングの光学パフォーマンスを特徴付けるのに用いられる点像分布関数（ＰＳＦ）の簡略化された図である。 簡略化されたＴＤＩセンサおよび本発明の原理によってＴＤＩセンサで生成された対応する画像の図である。 簡略化されたＴＤＩセンサおよび本発明の原理によってＴＤＩセンサで生成された対応する画像の図である。 本発明の原理によって生成された互いに重なり合う２つのオフセットされた画像の図である。 本発明の原理によるピクセルオフセットを示す概略図である。 本発明の原理によるピクセルオフセットを示す概略図である。 本発明の原理によるピクセルオフセットを示す概略図である。 本発明の原理によるピクセルオフセットを示す概略図である。 本発明の原理によって構成された検査ツールの実施形態のさまざまなタイプの簡略化された横から見た概略図である。 本発明の原理によって構成された検査ツールの実施形態のさまざまなタイプの簡略化された横から見た概略図である。 本発明の原理によって構成された検査ツールの実施形態のさまざまなタイプの簡略化された横から見た概略図である。 本発明の原理によって構成された検査ツールの一般化された実施形態の簡略化されたブロック図である。 本発明の原理によって構成されたインターレースされたＴＤＩセンサの実施形態の概略図である。 本発明の原理によって検査表面の表面を検査するプロセスのある実施形態を示すフロー図である。

Claims (12)

1. 対象物の複数の画像を生成することによって対象物を検査し、前記画像群を合わせて処理して、増大されたピクセル密度をもつ再構築された画像を作る表面検査装置であって、
   照射ビームを前記対象物に向けて照射し、該照射の結果としての光学信号を生成する照射源、
   点像分布関数および対応するスポットサイズによって特徴付けられ、前記光学信号を受け取る拡大光学系を備え、かつ前記光学信号用の複数のビームの経路であって、各経路が二次元配列の複数個の時間遅延積分（ＴＤＩ）センサアレイのそれぞれに至る長さの等しい経路を有する光学系、
   画像がスポットサイズ当たり２．５画像ピクセルより少ない初期ピクセル密度をもつように構成された複数の画像ピクセルをそれぞれ備え、前記対象物の画像群を作る際に、前記画像群が互いにサブピクセル距離だけオフセットされるように構成された複数の時間遅延積分センサアレイ、
   前記ＴＤＩセンサアレイにより前記対象物を走査させ、前記対象物の一連の連続する画像群を生成する走査要素、および
   前記複数の連続する画像群を合わせて処理し、増大されたピクセル密度をもつ前記対象物の再構築された画像を作る画像処理回路
   を備え、
   前記光学系の倍率は、複数の低解像度画像を収集可能な前記時間遅延積分センサアレイにより得られた画像の解像度を減少するために低減され、
   前記走査要素は、前記低減された倍率によって前記対象物の全表面走査し、倍率が低減されていない状態よりも少ない回数で前記対象物の連続する低解像度の画像群を取得するよう構成され、
   前記画像処理回路は、前記複数の低解像度の画像群から、少なくとも原画像の解像度を有する画像を再構築するよう構成され、
   前記複数のＴＤＩセンサアレイは、第１のセンサアレイのピクセル要素と第２のセンサアレイのピクセル要素との間にサブピクセル分のオフセットが存在するような単一のチップ上において、インターレース形状に配列された第２のセンサアレイのピクセル要素間に、前記第１のセンサアレイの個々のピクセル要素がインターレースされるように構成された
   装置。
2. 請求項１に記載の装置であって、前記光学系は、明視野検査ツールを備える装置。
3. 請求項１に記載の装置であって、前記光学系は、暗視野検査ツールを備える装置。
4. 請求項１に記載の装置であって、前記複数の時間遅延積分（ＴＤＩ）センサアレイは、第１ＴＤＩセンサアレイによって生成される画像群が、第２ＴＤＩセンサアレイによって生成される画像群からサブピクセル距離だけオフセットされるように構成された第１ＴＤＩセンサアレイおよび第２ＴＤＩセンサアレイを備える装置。
5. 請求項４に記載の装置であって、前記第１ＴＤＩセンサおよび前記第２ＴＤＩセンサは、前記第１ＴＤＩセンサによって生成された画像群が、前記第２ＴＤＩセンサによって生成された画像群から水平方向にサブピクセル距離だけオフセットされるように構成される装置。
6. 請求項４に記載の装置であって、前記第１ＴＤＩセンサアレイおよび前記第２ＴＤＩセンサアレイは、前記第１ＴＤＩセンサアレイによって生成された画像群が、前記第２ＴＤＩセンサアレイによって生成された画像群から垂直方向にサブピクセル距離だけオフセットされるように構成される装置。
7. 請求項４に記載の装置であって、前記第１ＴＤＩセンサアレイおよび前記第２ＴＤＩセンサアレイは、前記第１ＴＤＩセンサアレイによって生成された画像群が、前記第２ＴＤＩセンサアレイによって生成された画像群から水平方向にサブピクセル距離だけオフセットされ、垂直方向にサブピクセル距離だけオフセットされるように構成される装置。
8. 請求項１に記載の装置であって、前記画像処理回路は、前記複数のＴＤＩセンサアレイによって作られた前記複数の画像群をディザリング技術を用いて合わせて処理することによって、アンダーサンプリングされた画像に対して増大されたピクセル密度をもつ前記対象物の再構築された画像群を作る装置。
9. 請求項１に記載の装置であって、前記画像処理回路は、前記複数のＴＤＩセンサアレイによって作られた前記複数の画像群をドリズリング技術を用いて合わせて処理することによって、アンダーサンプリングされた画像に対して増大されたピクセル密度をもつ前記対象物の再構築された画像群を作る装置。
10. 請求項１に記載の装置であって、前記光学系の倍率は、前記ＴＤＩセンサアレイによって作られた画像群が、前記光学系の点像分布関数のスポットサイズ当たり約２．５画像ピクセルより小さいピクセル化レシオをもつように、前記対象物を拡大する倍率とされた装置。
11. 請求項１に記載の装置であって、前記複数の時間遅延積分（ＴＤＩ）センサアレイは、画像群が互いにサブピクセル距離だけオフセットされるよう前記対象物の複数の画像群を生成するように構成された少なくとも３つのＴＤＩセンサアレイを含み、
    前記画像処理回路は、前記少なくとも３つのＴＤＩセンサアレイのそれぞれからの前記複数の画像群を合わせて処理することによって、アンダーサンプリングされた画像に対して増大されたピクセル密度をもつ前記対象物の再構築された画像群を作る、
    装置。
12. 対象物の複数の画像を生成することによって対象物を検査し、前記画像を合わせて処理して、増大されたピクセル密度をもつ再構築された画像を作る際に、
    点像分布関数および対応するスポットサイズによって特徴付けられ、光学信号を受け取る拡大光学系を備え、かつ前記光学信号用の複数のビームの経路であって、各経路が二次元配列の複数個の時間遅延積分（ＴＤＩ）センサアレイのそれぞれに至る長さの等しい経路を有する光学系と、
    画像がスポットサイズ当たり２．５画像ピクセルより少ない初期ピクセル密度をもつように構成された複数の画像ピクセルをそれぞれ備え、前記対象物の複数の画像を生成する際に、前記画像群が互いにサブピクセル距離だけオフセットされるように構成された複数の時間遅延積分センサアレイであって、
    第１のセンサアレイのピクセル要素と第２のセンサアレイのピクセル要素との間にサブピクセル分のオフセットが存在するような単一のチップ上において、インターレース形状に配列された第２のセンサアレイのピクセル要素間に、前記第１のセンサアレイの個々のピクセル要素がインターレースされるように構成された複数の時間遅延積分センサアレイとを用いる
    表面検査方法であって、
    照射ビームを前記対象物に向けて照射し、該照射の結果としての前記光学信号を生成する照射ステップ、
    前記ＴＤＩセンサアレイにより前記対象物を走査させ、前記対象物の一連の連続する画像群を生成する走査ステップ、
    前記複数の連続する画像群を合わせて処理し、増大されたピクセル密度をもつ前記対象物の再構築された画像を作る画像処理ステップ、および
    複数の低解像度画像を収集可能な前記時間遅延積分センサアレイにより得られた画像の解像度を減少するために前記光学系の倍率を低減する低減ステップ
    を備え、
    前記走査ステップにおいて、前記低減された倍率によって前記対象物の全表面走査し、倍率が低減されていない状態よりも少ない回数で前記対象物の連続する低解像度の画像群を取得し、
    前記画像処理ステップにおいて、前記複数の低解像度の画像群から、少なくとも原画像の解像度を有する画像を再構築する
    方法。

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