【手続補正書】
【提出日】平成20年2月5日(2008.2.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の厚さを測定するための光学装置であって、
前記物体の面の上方に配置され、その光軸が前記面に対して垂直である対物レンズと、
ある範囲の放出波長を有する照明源であって、前記レンズの上方において本質的に前記レンズの焦点面内に配置されて、前記レンズが平行ビームを生成するようにし、前記照明源が前記光軸から横方向にオフセットして、前記平行ビームが垂直でない入射角度で前記物体を照明するようにした、照明源と、
前記照明源と前記レンズとの間に配置された第１偏光エレメントと、
本質的に、前記レンズが生成する前記物体の画像面において、前記光軸から横方向にオフセットして配置された検出器エレメントと、
前記レンズと前記検出器との間に配置された第２偏光エレメントと、
を備えた光学装置。
【請求項２】
請求項１記載の光学装置において、前記レンズの開口数は０．５よりも大きい、光学装置。
【請求項３】
請求項１記載の光学システムにおいて、前記照明源は広帯域照明源である、光学システム。
【請求項４】
請求項１記載の光学システムにおいて、前記照明源は、ある数の離散波長を有する、光学システム。
【請求項５】
請求項１記載の光学システムにおいて、前記検出器エレメントは、検出器アレイである、光学システム。
【請求項６】
いくつかの透明層を有する物体の表面トポグラフィを測定する方法であって、
前記物体を照明し、これから反射する波面の振幅および位相を測定するステップであって、
振幅および位相を測定している前記波面に対応する複数の位相変化相違変換波面を得るステップと、
前記複数の位相変化相違変換波面の複数の強度マップを得るステップと、
前記波面の前記振幅および測定した位相を示す出力を得るために、前記複数の強度マップを使用するステップと、
によって複数の位相変化相違変換波面を得るステップと、
前記物体の広帯域照明によって前記透明層の厚さを測定し、少なくとも２つの波長において、前記物体からの反射強度を分析するステップと、
前記厚さの測定値から、前記透明層からの多数の反射による前記反射波面の計算位相マップを計算するステップと、
前記物体の前記表面トポグラフィを得るために、前記計算位相マップを前記測定位相と比較するステップと、
を備えた方法。
【請求項７】
請求項６記載の方法において、前記比較するステップは、前記物体上の同じ位置における前記測定位相から、前記計算位相マップから得た位相値を減算することを含む、方法。
【請求項８】
物体における透明層の厚さの測定のための光学装置であって、
前記物体を照明するコヒーレント光源と、
前記透明層からの反射率を測定する検出器と、
コヒーレント照明によって前記物体から反射した位相を測定する干渉計と、
前記物体における前記透明層の前記厚さを得るように、透明層の厚さおよび光学特性の関数として、期待反射位相および期待反射振幅を記述する数学的モデルにおいて、前記測定した位相および前記反射率を利用する処理ユニットと、
を備えた光学装置。
【請求項９】
物体における透明層の厚さの測定方法であって、
少なくとも１つの所定の波長において前記物体をコヒーレント光で照明するステップと、
干渉計を用意し、前記物体から反射した前記コヒーレント光の位相を測定するステップと、
複数の追加の所定の離散波長の光で前記物体を照明するステップと、
前記複数の所定の離散波長において、前記光の反射率を測定するステップと、
前記複数の所定の離散波長において、前記反射光の期待の位相および振幅特性を記述する数学的モデルを、透明層の厚さおよび光学特性の関数として用いるステップと、
前記物体における前記透明層の前記厚さを得るために、前記数学的モデルにおいて前記測定した位相および反射率の値を利用するステップと、
を備えた方法。
【請求項１０】
請求項９記載の方法において、前記複数の所定の離散波長は、フィルタ・ホイールの使用によって得る、方法。
【請求項１１】
請求項９記載の方法において、前記複数の所定の離散波長は、分光測光計の使用によって得る、方法。
【請求項１２】
請求項９記載の方法において、前記複数の所定の離散波長は、前記少なくとも１つのコヒーレント光源から得る、方法。
【請求項１３】
請求項８記載の方法において、前記物体における少なくとも１つの点は既知の構造を有し、前記少なくとも１つの点における前記期待位相特性遅延は絶対的に既知であり、前記物体全体の絶対位相差を決定するために前記絶対的に既知の位相特性を用いる、方法。
【請求項１４】
物体の合焦画像を得るための方法であって、
前記物体を照明するステップと、
前記物体から出射する前記照明の波面の振幅および位相情報を、前記波面が必ずしも合焦画像を生成するとは限らない任意の平面において得るステップと、
前記波面の伝搬特性の数学的解法によって、前記波面の伝搬経路に沿った一連の追加平面において、前記波面の形態を計算するステップと、
前記追加の平面のどれにおいて、前記波面が合焦画像の形態を有するか判定を行うステップと、
を備えた方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の方法において、前記追加の平面のどれにおいて、前記波面が合焦画像の形態を有するか判定を行う前記ステップは、
前記追加の平面の各々において、前記波面の少なくとも１つの光学特性の複素関数のエントロピを計算するステップであって、前記波面の前記複素関数の累積表面積の尺度から前記エントロピを決定する、ステップと、
前記エントロピが最小となる前記伝搬ステップを判定するステップと、
を備えた、方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の方法において、前記波面の前記複素関数は、複素振幅関数、複素位相関数、ならびに複素振幅／位相関数のうち少なくとも１つである、方法。
【請求項１７】
物体の第１および第２のセグメント間の高さの差を測定する方法であって、
前記物体の前記セグメント双方を照明するステップと、
前記物体から出射する前記照明の波面の振幅および位相情報を、前記波面が必ずしも合焦画像を生成するとは限らない任意の平面において得るステップと、
前記波面の伝搬特性の数学的解法によって、前記波面の伝搬経路に沿った一連の追加平面における波面の形態を計算するステップと、
前記波面の前記追加平面のどれにおいて、前記波面が前記第１セグメントの合焦画像の形態を有するか判定を行うステップと、
前記波面の前記追加平面のどれにおいて、前記波面が前記第２セグメントの合焦画像の形態を有するか判定を行うステップと、
前記波面が前記第２セグメントの合焦画像の形態を有する前記追加平面と、前記波面が前記第１セグメントの合焦画像の形態を有する前記追加平面との間の距離を減算することによって、前記高さの差を得るステップと、
を備えた方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の方法において、他の測定方法において生ずる位相の曖昧さを低減するために、前記２つのセグメント間の前記高さ差を、高さ差の推定値として利用する、方法。
【請求項１９】
位相測定システムにおいて２πの曖昧さを解決する方法であって、
第１波長において物体を照明し、前記物体上に入射する第１波面の位相情報を決定するステップと、
第２波長において前記物体を照明し、前記物体上に入射する第２波面の位相情報を決定するステップと、
前記物体において少なくとも２つのセグメントを定めるステップと、
前記第１セグメントにおいて第１の点集合を指定し、前記第２セグメントにおいて第２の点集合を指定し、前記第１集合における前記点の１つを第１アンカー点として定め、前記第２集合における前記点の１つを第２アンカー点として定めるステップと、
前記第１アンカー点と前記第１の点集合との間の高さ差、および前記第２アンカー点と前記第２の点集合との間の高さ差を得るために、前記第１および第２位相情報の少なくとも１つをアンラップするステップと、
前記第１および第２の位相情報を用いて、前記第１集合における点と前記第２集合における点との間の高さ差を計算して、前記点の対の集合に対応する高さ差の集合を決定するステップと、
近似高さ曖昧さの集合を得るステップであって、各近似高さ曖昧さが前記高さ差の集合における１つの高さ差に対応する、ステップと、
前記第１および第２アンカー点間の近似高さ曖昧さ集合を決定するために、前記近似高さ曖昧さ集合を用いるステップと、
前記第１および第２アンカー点間の前記近似高さ曖昧さ集合から、前記第１および第２アンカー点間の前記高さ曖昧さの最も確率が高い値を決定するステップと、
前記最も確率が高い曖昧さの値を利用して、前記第１および第２の位相情報測定値間の２π曖昧さを解決するステップと、
を備えた方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の方法において、前記第１および第２アンカー点間の前記高さ曖昧さの前記最も確率が高い値は、前記第１および第２アンカー点間の前記近似高さ曖昧さ集合の平均値に最も近い、方法。
【請求項２１】
請求項１９記載の方法において、前記第１および第２アンカー点間の前記高さ曖昧さの前記最も確率が高い値は、前記第１および第２アンカー点間の前記近似高さ曖昧さ集合のヒストグラム・プロットの最大値である、方法。
【請求項２２】
光学システムにおいて空間フィルタリングに用いるための１組のフィルタであって、各フィルタが、特徴的なサイズの開口と特徴的なスペクトル特性とを有し、各フィルタの前記開口および前記スペクトル特性を、前記システムにおける画像コントラストを高めるように選択する、１組のフィルタ。
【請求項２３】
請求項２２記載の１組のフィルタにおいて、各フィルタの前記開口および前記空間特性は、撮像光の空間拡散増大の効果を、増大する波長によって、更に撮像光の空間拡散減少の効果を、増大するアパーチャ・サイズによって相互に相殺するために選択する、１組のフィルタ。
【請求項２４】
請求項２２記載の１組のフィルタにおいて、前記フィルタの各々について、前記フィルタの前記開口の前記フィルタが動作する波長に対する比率が本質的に一定である、１組のフィルタ。
【請求項２５】
請求項２２記載の１組のフィルタにおいて、前記空間フィルタリングは、前記撮像システムの視野の中心領域と周辺領域との間において実行する、１組のフィルタ。
【請求項２６】
請求項２２記載の１組のフィルタにおいて、前記１組のフィルタは、機械的な移動を伴わずに、異なる波長に対して異なるアパーチャを得ることを可能にする、１組のフィルタ。
【請求項２７】
空間フィルタリングのために撮像システムにおいてコントラストを高める方法であって、
少なくとも２つの別個の制御可能な位相変調領域と、主軸とを有する複屈折空間光変調器を設けるステップと、
前記複屈折空間光変調器の前に、直線偏光エレメントを配置するステップであって、前記直線偏光エレメントの偏光方向が前記空間光変調器の前記主軸と一致しない、ステップと、
前記複屈折空間光変調器の後に、直線偏光エレメントを配置するステップと、
前記画像の出力画像コントラストを最適化するように、前記２つの位相変調領域間における要求透過率比を決定するステップと、
各波面出力において、前記２つの位相変調領域間で異なる位相遅延が得られ、全ての波面出力が前記２つの位相変調領域間において同じ透過率比を有し、前記同じ透過率比が前記要求透過率と等しくなるように、前記直線偏光エレメントの少なくとも１つを回転させ、前記変調領域の少なくとも１つにおける位相遅延を調節することによって、前記システムから多数の波面出力を得るステップと、
を備えた方法。
【請求項２８】
光学システムにおいてコヒーレント・ノイズを低減する方法であって、
撮像対象物体を照明するステップと、
前記物体から出射する照明の波面の振幅および位相情報を、前記波面が合焦画像を生成する前記波面の伝搬経路に沿った第１平面において、測定するステップと、
前記システムにおいて、非合焦距離だけ前記画像の焦点を外すステップと、
前記非合焦距離だけ前記第１平面から離れた第２平面において、前記物体から出射する照明の波面の非合焦の振幅および位相情報を得るステップと、
前記非合焦振幅および位相波面情報を用いて、前記波面の伝搬特性の数学的解法により、前記第２平面から前記非合焦距離だけ離れた前記第１合焦面における再合焦振幅および位相波形情報を計算するステップと、
前記撮像物体におけるコヒーレント・ノイズを低減するために、前記測定振幅および位相波形情報、ならびに前記再合焦振幅および位相波形情報を組み合わせるステップと、
を備えた方法。
【請求項２９】
請求項２８記載の方法において、前記組み合わせるステップは、平均、比較、および画像処理のうち少なくとも１つによって実行する、方法。
【請求項３０】
第１の所与の平面において波面内のノイズを低減する方法であって、前記ノイズは第２平面に位置する外乱から発生し、前記方法は、
前記所与の平面における前記波面の振幅および位相情報を測定するステップと、
前記波面の伝搬特性の数学的解法によって、前記波面の伝搬経路内の追加平面における波面の振幅および位相情報を計算するステップと、
前記外乱を含む画像を最適に合焦させるのは、前記追加平面のうちどれに前記波面が位置するときか判定するステップと、
前記外乱を相殺するように、前記最適合焦位置において前記波面を修正するステップと、
前記修正波形を用いて、前記波面の伝搬特性の数学的解法によって、前記局在外乱からノイズが発生することなく、画像を得ることができる、前記第１平面における新たな振幅および位相波形情報を計算するステップと、
を備えた、方法。
【請求項３１】
請求項３０記載の方法において、前記外乱は、合焦していない埃粒子からの同心円フリンジとして現れる、方法。
【請求項３２】
請求項３０記載の方法において、前記外乱を画像処理によって相殺する、方法。
【請求項３３】
請求項３０記載の方法において、前記外乱は、前記波面の伝搬経路における埃または欠陥によって生ずる、方法。
【請求項３４】
光学システムにおいて、所与の平面における波面内の収差を低減する方法であって、前記収差は前記光学システムにおけるどこか他の場所で発生し、前記方法は、
前記所与の平面において前記波面の振幅および位相情報を測定するステップと、
前記波面の伝搬特性の数学的解法によって、前記波面の伝搬経路内の追加平面における前記波面の振幅および位相情報を計算するステップと、
前記収差の発生源が位置付けられるのは、前記追加平面のうちどれに前記波面があるときか判定するステップと、
前記収差を排除するように、前記収差源位置において前記波面を修正するステップと、
前記修正波形を用いて、前記波面の伝搬特性の数学的解法によって、収差のない画像を得ることができる、別の平面における新たな振幅および位相波形情報を計算するステップと、
を備えた、方法。
【請求項３５】
物体の画像におけるコヒーレント・ノイズを低減する方法であって、
コヒーレント照明源、位相マニピュレータ、および多数の光学エレメントを含む光路を備えた撮像システムを設けるステップと、
ある画像平面における前記物体の画像を表す波面の振幅および位相情報を測定するステップと、前記物体、前記照明源、および前記光学エレメントの少なくとも１つのうちの少なくとも１つの位置を移動させ、次いで再合焦するステップと、
前記移動および再合焦するステップの後、前記物体の画像を表す波面の振幅および位相情報を測定するステップと、
前記コヒーレント・ノイズを低減するように、前記移動させるステップの前後における前記波面の前記振幅および位相情報を平均化するステップと、
を備えた、方法。
【請求項３６】
請求項３５記載の方法において、前記移動は、前記光源を少なくとも１つの軸方向に移動させること、および移動する光源の画像面内にそれを維持するための前記位相マニピュレータの対応する移動を含み、前記画像を時間ドメインにおいて一体化する、方法。
【請求項３７】
請求項３５記載の方法において、前記位相マニピュレータを前記光源の画像面内に維持し、前記光源上の同一点を、前記移動とは無関係に、前記位相マニピュレータの同じ点上に撮像する、方法。
【請求項３８】
請求項３５記載の方法において、前記移動は、多数の位相変化変換波面を生成するための前記光路内における前記位相マニピュレータの移動を含む、方法。
【請求項３９】
請求項３５記載の方法において、前記移動は、前記物体のＺ軸に沿った異なる合焦および非合焦状態への移動を含む、方法。
【請求項４０】
請求項３５記載の方法において、前記移動は、異なる軸外れ位置または異なるティルトへの前記物体の移動を含み、更に、画像位置合わせのステップを備えた、方法。
【請求項４１】
請求項３５記載の方法において、前記光路は回転ウェッジを含み、該ウェッジの回転に伴って前記光路が空間運動を行うが、前記光学エレメントの他のいずれの運動も必要としないようになった、方法。
【請求項４２】
撮像システムにおいてコヒーレンス・ノイズを低減する方法であって、
第１の精度レベルを有する平滑な画像を得るように、中程度に広帯域の光源を用いて物体を撮像するステップと、
前記物体のフィーチャの暫定計算高さを、位相曖昧さの限度内で決定するステップであって、前記第１の精度レベルは、前記広帯域光源の短コヒーレント長によって制限される、ステップと、
前記平滑な画像よりもノイズが多いが、前記第１の精度レベルよりも高い第２の精度レベルを有する画像を得るために、コヒーレント光源を用いて前記物体を撮像するステップと、
前記フィーチャの高さを、精度を上げて決定するために、前記コヒーレント撮像によって得られる位相のために、前記物体のフィーチャの前記暫定計算高さを初期入力として用いるステップと、
を備えた方法。
【請求項４３】
撮像システムを用い、当該撮像システムの解像力よりも高い分解能で物体のフィーチャのエッジの位置を判定する方法であって、
最良の焦点周囲における多数の異なる焦点外れ距離において前記フィーチャの一連の画像を生成し、照明レベルの記録を、前記画像を横切る横方向距離の関数として生成するステップと、
前記記録を分析して前記照明レベルが前記画像を横切る共通横方向距離において集束する点を求めるステップであって、前記点が前記フィーチャのエッジの位置となる、ステップと、
を備えた方法。
【請求項４４】
多層構造においてオーバーレイの測定を行う方法であって、
前記多層構造を照明し、前記多層構造のうち第１層内の平面の画像を表す第１複素波面マップの振幅および位相情報を生成するステップと、
前記波面の伝搬特性の数学的解法によって、前記多層構造の第２層内の平面の画像を表す第２複素波面マップの振幅および位相情報を計算するステップと、
前記第１および第２層のオーバーレイに関する情報を提供するために、前記第１および第２複素波面マップを比較するステップと、
を備えた方法。
【請求項４５】
請求項４４記載の方法において、撮像システムを再合焦する必要なく、１回の撮像プロセスにおいて前記オーバーレイの測定を行う、方法。
【請求項４６】
請求項４４記載の方法において、前記オーバーレイ測定における前記振幅および位相情報の使用により、位相情報を用いない撮像方法と比較して、コントラスト測定値を高めることを可能とする、方法。
【請求項４７】
請求項４４記載の方法において、前記オーバーレイ測定における前記振幅および位相情報の使用により、前記多層構造に関して三次元情報を得ることを可能とすることによって、位相情報を用いない撮像方法と比較して、位置ずれの測定を改善する、方法。
【請求項４８】
請求項４４記載の方法において、前記オーバーレイ測定における前記位相情報の使用により、位相情報を用いない撮像方法と比較して、測定焦点深度の増大を可能とすることによって、１回の撮像プロセスにおいて１つよりも多い層の撮像を可能とする、方法。