【手続補正書】
【提出日】平成21年1月28日(2009.1.28)
【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】
半導体の検査または測定を行うツールにおいて、半導体取得ターゲットを画像化するためのシステムであって、
波長λを有する少なくとも１つの入射ビームを、特定のピッチｐを持つ構造を有する周期的なターゲットに向けるためのビーム発生器であって、前記少なくとも１つの入射ビームに応じて、前記周期的なターゲットから複数の出力ビームが散乱される、ビーム発生器と、
前記ターゲットからの第１および第２の出力ビームのみを通すための結像レンズ系であって、前記第１および第２の出力ビームに、ほぼ純粋な正弦波画像を形成させるように、前記第１の出力ビームと前記第２の出力ビームとの間の角度分離と、λと、前記ピッチとが選択されるよう適合された、結像レンズ系と、
前記正弦波画像を画像化するためのセンサと、
特定のピッチｐを有するターゲットに前記少なくとも１つの入射ビームを向けるように、前記ビーム発生器を制御することで、前記センサが正弦波画像を検出するようにするための制御部と、を備える、システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、前記制御部は、同じ前記特定のピッチｐをそれぞれ有する第１および第２の周期的なターゲットに前記少なくとも１つの入射ビームを向けるように、前記ビーム発生器を制御することで、前記センサが、前記第１のターゲットの第１の正弦波画像と、前記第２のターゲットの第２の正弦波画像とを検出するようにすると共に、前記第１および第２の正弦波画像を解析して、前記第１および第２のターゲットがオーバレイまたはアライメント誤差を有するか否かを判定する、システム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムであって、前記結像レンズに捕捉された前記２つの散乱ビームの前記ターゲットへの垂線に対する角度、すなわち、θ1およびθ2と、前記ピッチとは、条件ｐ＝λ／（ｓｉｎθ1−ｓｉｎθ2）をほぼ満たすように選択される、システム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムであって、前記結像レンズに捕捉された前記２つのビームの間の前記角度分離、すなわち、２θと、λと、前記ピッチとは、条件ｐ＝λ／（２ｓｉｎθ）をほぼ満たすように選択される、システム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムであって、前記第１および第２の出力ビームは、コヒーレントな０次の回折次数と、１次の回折次数とを備え、前記結像レンズ系は、前記０次および１次の回折次数のみの通過を可能にするよう適合されている、システム。
【請求項６】
請求項５に記載のシステムであって、前記ビーム発生器は、第１および第２の入射ビームを、双極子構成で、前記１または複数のターゲットに向けるよう適合されており、
前記第１および第２の入射ビームは、条件ｐ＝λ／（２ｓｉｎθ）（λは前記波長であり、ｐは前記周期的なターゲットのピッチ）をほぼ満たすように選択された２θの角度分離を有し、
前記第１および第２の出力ビームは、それぞれが、非コヒーレントな１次の回折次数と、０次の回折次数とを含む、システム。
【請求項７】
請求項６に記載のシステムであって、ｐは、前記非コヒーレントな１次の回折次数と０次の回折次数とが、同じ光路を共有するように選択される、システム。
【請求項８】
請求項１に記載のシステムであって、λは、１００ｎｍ幅未満の狭い波長帯域を含み、θは、３０度未満の角度の拡散を有する、システム。
【請求項９】
請求項１に記載のシステムであって、前記入射ビームは、回折光学素子を用いて生成され、前記回折光学素子は、条件ｐ＝λ／（２ｓｉｎθ）が、広い範囲の波長に対して同時に満たされるように、異なる角度に各波長を向けることで、広帯域の入射ビームの利用を可能にするよう設計されている、システム。
【請求項１０】
請求項１に記載のシステムであって、前記制御部は、さらに、前記ターゲットの設計のピッチと、前記正弦波画像のピッチとを比較することにより、ターゲット取得が成功したか否かを判定するよう構成されている、システム。
【請求項１１】
請求項２に記載のシステムであって、前記第１のターゲットは、第１の層の上に配置され、前記第２のターゲットは、第２の層の上に配置され、前記制御部は、前記第１の正弦波画像と前記第２の正弦波画像との間のずれを、前記第１のターゲットと前記第２のターゲットとの間のオーバレイ誤差として定義することにより、前記オーバレイ誤差を判定するよう構成されている、システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のシステムであって、前記第１および第２のターゲットは、複数の線構造を備える、システム。
【請求項１３】
請求項２に記載のシステムであって、前記第１および第２のターゲットは、同じ層の上に配置され、前記制御部は、前記第１の正弦波画像と前記第２の正弦波画像との間のずれを、前記第１のターゲットと前記第２のターゲットとの間のアライメント誤差として定義することにより、前記アライメント誤差を判定するよう構成されている、システム。
【請求項１４】
請求項２に記載のシステムであって、光学収差であるツールによる配置誤差（ＰＥ）が、前記第１および第２のターゲットの両方に対して同じように、第１の層の上の前記第１のターゲットおよび第２の層の上の前記第２のターゲットの前記第１および第２の正弦波画像に影響を与えることで、前記オーバレイまたはアライメントの判定は、光学収差の影響を受けない、システム。
【請求項１５】
求項１に記載のシステムであって、前記第１の出力ビームは、前記第２の出力ビームとコヒーレントであり、ＤＣ背景ノイズのみに寄与する出力ビームを含まない、システム。
【請求項１６】
請求項２に記載のシステムであって、前記ビーム発生器は、第１および第２の入射ビームと、第３および第４の入射ビームとを、交差四極子構成で、周期的なターゲットに向けるよう適合されており、
前記第１および第２の入射ビームは、条件ｐx＝λ／（２ｓｉｎθx）（λは前記波長であり、ｐxはｘ方向に沿った前記周期的なターゲットのピッチ）をほぼ満たすように選択された前記ｘ方向に沿った２θxの角度分離を有し、
前記第３および第４の入射ビームは、条件ｐy＝λ／（２ｓｉｎθy）（λは前記波長であり、ｐyはｙ方向に沿った前記周期的なターゲットのピッチ）をほぼ満たすように選択された前記ｙ方向に沿った２θyの角度分離を有する、システム。
【請求項１７】
請求項１６に記載のシステムであって、前記制御部は、さらに、（ｉ）前記第１および第２の入射ビームを前記第１および第２の周期的なターゲットに向けるように、前記ビーム発生器を制御することで、前記センサが、前記第１のターゲットの第１の正弦波画像と前記第２のターゲットの第２の正弦波画像とを検出するようにし、（ｉｉ）前記第１および第２の正弦波画像を解析して、前記第１および第２のターゲットが、前記ｘ方向にオーバレイまたはアライメント誤差を有するか否かを判定し、（ｉｉｉ）前記第３および第４の入射ビームを、ｙ方向の構造を有する第３および第４の周期的なターゲットに向けるように、前記ビーム発生器を制御することで、前記センサが、前記第３のターゲットの第３の正弦波画像と前記第４のターゲットの第４の正弦波画像とを検出するようにし、（ｉｖ）前記第３および第４の正弦波画像を解析して、前記第３および第４のターゲットが、前記ｙ方向にオーバレイまたはアライメント誤差を有するか否かを判定するよう構成されている、システム。
【請求項１８】
請求項２に記載のシステムであって、前記ビーム発生器は、第１、第２、第３、および、第４の入射ビームを、対角四極子構成で、周期的なターゲットに向けるよう適合されており、
前記第１、第２、第３、および、第４の入射ビームは、ｘ軸上に投射される場合には、条件ｐx＝λ／（２ｓｉｎθx）（λは前記波長であり、ｐxはｘ方向に沿った前記周期的なターゲットのピッチ）をほぼ満たすように選択された前記ｘ方向に沿った２θxの角度分離を有するよう構成され、
ｙ軸上に投射される場合には、条件ｐy＝λ／（２ｓｉｎθy）（λは前記波長であり、ｐyはｙ方向に沿った前記周期的なターゲットのピッチ）をほぼ満たすように選択された前記ｙ方向に沿った２θyの角度分離を有するよう構成されている、システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のシステムであって、前記制御部は、さらに、前記第１、第２、第３、および、第４の入射ビームを、前記第１、第２、第３、および、第４の周期的ターゲットに向けるように、前記ビーム発生器を制御することで、前記センサが、前記第１のターゲットの第１の正弦波画像と、前記第２のターゲットの第２の正弦波画像と、前記第３のターゲットの第３の正弦波画像と、前記第４のターゲットの第４の正弦波画像とを検出するようにし、（ｉｉ）前記第１および第２の正弦波画像を解析して、前記第１および第２のターゲットが、前記ｘ方向のオーバレイまたはアライメント誤差を有するか否かを判定し、（ｉｉｉ）前記第３および第４の正弦波画像を解析して、前記第３および第４のターゲットが、前記ｙ方向のオーバレイまたはアライメント誤差を有するか否かを判定するよう構成されている、システム。
【請求項２０】
オーバレイまたはアライメント半導体ターゲットを画像化するための方法であって、
波長λを有する少なくとも１つの入射ビームを、特定のピッチｐを持つ構造を有する第１および第２の周期的なターゲットに向ける工程であって、前記少なくとも１つの入射ビームに応じて、前記第１および第２の周期的なターゲットの各々から複数の出力ビームが散乱される、工程と、
前記第１および第２のターゲットの各々からの第１および第２の出力ビームのみを通す工程であって、画像化システムは、前記第１および第２のターゲットからの前記第１および第２の出力ビームに、ほぼ純粋な第１および第２の正弦波画像をそれぞれ形成させるように、前記第１の出力ビームと前記第２の出力ビームとの間の角度分離と、λと、前記ピッチとが選択されるよう適合されている、工程と、
前記第１のターゲットの前記第１の正弦波画像と、前記第２のターゲットの前記第２の正弦波画像とを検出する工程と、
前記第１および第２の正弦波画像を解析して、前記第１および第２のターゲットが、オーバレイまたはアライメント誤差を有するか否かを判定する工程と、を備える、方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法であって、前記第１の出力ビームと前記第２の出力ビームとの間の前記角度分離、すなわち、２θと、λと、前記ピッチとは、条件ｐ＝λ／（２ｓｉｎθ）をほぼ満たすように選択される、方法。
【請求項２２】
請求項２０に記載の方法であって、前記第１および第２の出力ビームは、コヒーレントな０次の回折次数と、１次の回折次数とを備え、結像レンズ系は、前記０次および１次の回折次数のみの通過を可能にするよう適合されている、方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法であって、さらに、第１および第２の入射ビームを、双極子構成で、前記第１および第２のターゲットに向ける工程を備え、
前記第１および第２の入射ビームは、条件ｐ＝λ／（２ｓｉｎθ）（λは前記波長であり、ｐは前記周期的なターゲットのピッチ）をほぼ満たすように選択された２θの角度分離を有し、
前記第１および第２の出力ビームは、それぞれが、非コヒーレントな１次の回折次数と、０次の回折次数とを含む、方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法であって、ｐは、前記非コヒーレントな１次の回折次数と０次の回折次数とが、同じ光路を共有するように選択される、方法。
【請求項２５】
請求項２０に記載の方法であって、λは、１００ｎｍ幅未満の狭い波長帯域を含み、θは、３０度未満の角度の拡散を有する、方法。
【請求項２６】
請求項２０に記載の方法であって、前記入射ビームは、集光レンズの前または後ろに設置された回折光学素子（ＤＯＥ）を用いて生成され、前記回折光学素子は、条件ｐ＝λ／（２ｓｉｎθ）が、広い範囲の波長に対して同時に満たされるように、異なる角度に各波長を向けることで、広帯域の入射ビームの利用を可能にするよう設計されている、方法。
【請求項２７】
請求項２０に記載の方法であって、前記第１のターゲットは、第１の層の上に配置され、前記第２のターゲットは、第２の層の上に配置され、前記第１の正弦波画像と前記第２の正弦波画像との間のずれを、前記第１のターゲットと前記第２のターゲットとの間のオーバレイ誤差として定義することにより、前記オーバレイ誤差が判定される、方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の方法であって、前記第１および第２のターゲットは、それぞれ、複数の線構造を備える、方法。
【請求項２９】
請求項２０に記載の方法であって、前記第１および第２のターゲットは、同じ層の上に配置され、前記第１の正弦波画像と前記第２の正弦波画像との間のずれを、前記第１のターゲットと前記第２のターゲットとの間のアライメント誤差として定義することにより、前記アライメント誤差が判定される、方法。
【請求項３０】
請求項２０に記載の方法であって、ツールによる光学収差が、前記第１および第２のターゲットの両方に対して同じように、第１の層の上の前記第１のターゲットおよび第２の層の上の前記第２のターゲットの前記第１および第２の正弦波画像に影響を与えることで、前記オーバレイまたはアライメントの判定は、光学収差の影響を受けない、方法。
【請求項３１】
請求項２０に記載の方法であって、前記第１の出力ビームは、前記第２の出力ビームとコヒーレントであり、ＤＣ背景ノイズのみに寄与する出力ビームを含まない、方法。
【請求項３２】
請求項２０に記載の方法であって、さらに、
第１、第２、第３、および、第４の入射ビームを、交差四極子構成で、周期的なターゲットに向ける工程を備え、
前記第１および第２の入射ビームは、条件ｐx＝λ／（２ｓｉｎθx）（λは前記波長であり、ｐxはｘ方向に沿った前記周期的なターゲットのピッチ）をほぼ満たすように選択された前記ｘ方向に沿った２θxの角度分離を有し、
前記第３および第４の入射ビームは、条件ｐy＝λ／（２ｓｉｎθy）（λは前記波長であり、ｐyはｙ方向に沿った前記周期的なターゲットのピッチ）をほぼ満たすように選択された２θyの角度分離を有する、方法
【請求項３３】
請求項３２に記載の方法であって、さらに、
検出器が、前記第１のターゲットの第１の正弦波画像と、前記第２のターゲットの第２の正弦波画像とを検出するように、前記第１および第２の入射ビームを、前記第１および第２の周期的なターゲットに向ける工程と、
前記第１および第２の正弦波画像を解析して、前記第１および第２のターゲットが、前記ｘ方向のオーバレイまたはアライメント誤差を有するか否かを判定する工程と、
前記検出器が、第３のターゲットの第３の正弦波画像と、第４のターゲットの第４の正弦波画像とを検出するように、前記第３および第４の入射ビームを、第３および第４の周期的なターゲットに向ける工程と、
前記第３および第４の正弦波画像を解析して、前記第３および第４のターゲットが、前記ｙ方向のオーバレイまたはアライメント誤差を有するか否かを判定する工程と、を備える、方法。
【請求項３４】
請求項２０に記載の方法であって、さらに、
第１、第２、第３、および、第４の入射ビームを、対角四極子構成で、周期的なターゲットに向ける工程を備え、
前記第１、第２、第３、および、第４の入射ビームは、ｘ軸上に投射される場合には、条件ｐx＝λ／（２ｓｉｎθx）（λは前記波長であり、ｐxはｘ方向に沿った前記周期的なターゲットのピッチ）をほぼ満たすように選択された前記ｘ方向に沿った２θxの角度分離を有するよう構成され、
ｙ軸上に投射される場合には、条件ｐy＝λ／（２ｓｉｎθy）（λは前記波長であり、ｐyはｙ方向に沿った前記周期的なターゲットのピッチ）をほぼ満たすように選択された前記ｙ方向に沿った２θyの角度分離を有するよう構成される、方法。
【請求項３５】
請求項３４に記載の方法であって、さらに、
検出器が、前記第１のターゲットの第１の正弦波画像と、前記第２のターゲットの第２の正弦波画像とを検出するように、前記第１、第２、第３、および、第４の入射ビームを、前記第１、第２、第３、および、第４の周期的なターゲットに向ける工程と、
前記第１および第２の正弦波画像を解析して、前記第１および第２のターゲットが、前記ｘ方向のオーバレイまたはアライメント誤差を有するか否かを判定する工程と、
前記第３および第４の正弦波画像を解析して、前記第３および第４のターゲットが、前記ｙ方向のオーバレイまたはアライメント誤差を有するか否かを判定する工程と、を備える、方法。