(57)【要約】本発明は、  −  コヒーレント光源（２４）を使用して、コヒーレント放射光ビーム（９）を形成するステップと、  −  オブジェクトに直接接触してまたはオブジェクトに非常に近接した位置に配置された合焦手段（４）を用いて、合焦されたコヒーレント放射光ビーム（９）でオブジェクトを照明するステップと、  −  検出手段（１４）を使用して、オブジェクトによって回折された光の光学フーリエ変換イメージ（ＦＴ）を形成するステップと、  を含むユニークオブジェクト（１）の検査方法に関する。
2009545734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（５）上のユニークオブジェクト（１）と言い表されるオブジェクトの検査方法であって、
−  コヒーレント光源（２４）を使用して、コヒーレント放射光ビーム（９）を形成するステップと、
−  ０．５から３までの間の高開口数で前記オブジェクトに合焦された前記コヒーレント放射光ビーム（９）で、前記オブジェクトと前記基板（５）の表面（３）の一部を照明するステップと、前記基板（５）は入射ビームで照明された領域の２倍以内の距離にその他のオブジェクトを有しない、
−  検出手段（１４）を使用して、前記オブジェクトによって回折された光の光学フーリエ変換イメージ（ＦＴ）を形成するステップと、
を含む検査方法。
【請求項２】
前記合焦手段（４）は前記オブジェクト（１）から数十ｎｍ未満の距離に配置される、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記オブジェクト（１）と前記合焦手段（４）との間の距離は変動される、
請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
−  前記オブジェクト（１）と前記合焦手段（４）との間の距離は一定に保たれ、
−  前記オブジェクト（１）および前記合焦手段（４）のアセンブリと、少なくとも前記コヒーレント光源（２４）および前記検出手段（１４）との間の距離は変動される、
請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記オブジェクトはオブジェクト平面で運動される、
請求項１から請求項４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記運動はオブジェクト平面での振動運動である、
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記運動は１マイクロメートル（ミクロン）未満の振幅を有する、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記放射光源（２４）はレーザまたはＬＥＤを含む、
請求項１から請求項７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記ユニークオブジェクトは、矩形もしくは円形の接点ブロック体（６０）、帯状体、または矩形、円形もしくは角柱形の断面を有する溝（６１、６２）である、
請求項１から請求項８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記オブジェクト（１）と前記合焦手段（４）は、屈折率適応液体中に配置される、
請求項１から請求項９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記コヒーレント光ビーム（９）は、前記基板（１）の表面（３）上で計測された１マイクロメートル（ミクロン）未満のサイズを有するスポット（９０、９１、９２）を有する、
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記コヒーレント光ビーム（９）は、円形偏光、円環状偏光、直線偏光またはラジアル偏光の状態を有する、
請求項１から請求項１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記オブジェクトによって反射または回折されたビームの偏光状態の検出を含む、
請求項１から請求項１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記合焦手段（４）は、ソリッド・イマージョン型レンズを含む、
請求項１から請求項１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
基板（５）の表面（３）上のユニークオブジェクト（１）と言い表されるオブジェクトの寸法及び／または構造特性の測定のための装置であって、
−  コヒーレント光ビーム（９）で前記オブジェクトを照明するための照明手段（２４）と、
−  ０．５から３までの間の高開口数の合焦手段（４）と、前記基板（５）は入射ビームで照明された領域の２倍以内の距離にその他のオブジェクトを有しない、
−  前記オブジェクトによって回折された光の光学フーリエ変換イメージを形成するための形成手段（２、１０、２１、１４）と、
を具備する装置。
【請求項１６】
前記合焦手段（４）は、ソリッド・イマージョン型レンズを含む、
請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記照明手段（２４）は、レーザまたはＬＥＤを含む、
請求項１５または請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記オブジェクト（１）および前記合焦手段（４）のアセンブリと、前記照明手段および前記形成手段との間の距離を変動させるための手段をさらに具備する、
請求項１５から請求項１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】
前記オブジェクト（１）と前記合焦手段（４）との間の距離を変動させるための手段をさらに具備する、
請求項１５から請求項１８のいずれかに記載の装置。
【請求項２０】
前記オブジェクトをオブジェクト平面で運動させるための手段をさらに具備する、
請求項１５から請求項１９のいずれかに記載の装置。
【請求項２１】
前記コヒーレント光ビーム（９）は、前記オブジェクトの表面上で計測された１マイクロメートル（ミクロン）未満のサイズを有するスポットを有する、
請求項１５から請求項２０のいずれかに記載の装置。
【請求項２２】
前記コヒーレント光ビームの偏光手段（２３）をさらに具備する、
請求項１５から請求項２１のいずれかに記載の装置。
【請求項２３】
前記オブジェクト（１）によって反射または回折されたビームの偏光手段（２８）をさらに具備する、
請求項１５から請求項２２のいずれかに記載の装置。
【請求項２４】
前記形成手段（２、１０、２１、１４）から取得されたデータのデジタル処理手段（２６）をさらに具備する、
請求項１５から請求項２３のいずれかに記載の装置。
【請求項２５】
前記オブジェクトによって回折された光の光学フーリエ変換イメージの表示手段（２７）をさらに具備する、
請求項１５から請求項２４のいずれかに記載の装置。
【請求項２６】
光学フーリエ変換イメージと対応するオブジェクトデータのメモリ手段をさらに具備する、
請求項１５から請求項２５のいずれかに記載の装置。
【請求項２７】
オブジェクトから生成された光学フーリエ変換イメージを、前記メモリ手段に記憶されたイメージと比較するための手段をさらに具備する、
請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
光学フーリエ変換イメージが、オブジェクトから生成された光学フーリエ変換イメージに近似する、オブジェクトのイメージを表示するための手段（２６、２７）をさらに具備する、
請求項２７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロエレクトロニクスの用途に特に応用され、基板の表面上のパターンの形状を判定することを可能にする特徴解析の分野に関する。この技術は、いわゆる「ユニークな」アイソレーションされたオブジェクトの特徴解析を可能にする。
【背景技術】
【０００２】
成膜及びエッチングの技術と組み合わせたリソグラフィは、光学的処理を利用して、パターンが描かれたマスクのイメージを基板のまさに表面に成膜された樹脂に「転写する」ことを可能にする。一旦アイソレーションされた樹脂は、現像され、集積回路製造工程を遂行するために使用されるエッチング及び／または成膜用のマスクとしての役割を通常果たす。
【０００３】
フォトエッチング方法の品質は、”Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ（限界寸法計測）”などの様々な参照的な特徴解析法を利用して、製造ライン中で検査される。数パーセントオーダーの精度でナノメートルの寸法（１００ｎｍまで）を計測することが試みられている。
【０００４】
一つのソリューションは、パターンの断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察することである。この手法は、破壊的であり、あまり迅速ではないという欠点がある。同様に、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）技術は、非破壊的ではあるが、時間がかかる。
【０００５】
”Ｓｃａｔｅｒｏｍｅｔｒｙ（光波散乱計測）”と呼ばれる技術は、基板上に特徴解析の目的で特に設計された周期構造によって生じさせた回折を観察することからなる。前記パターンは周期的であり、格子のように挙動し、入射角の関数として様々に変わる回折強度が解析される。この解析は、計算された理論的回折データのカタログに測定値を相関させることによって行うことができる。別の可能性は、予測された形状モデルの重要パラメータの推定を試みるために、データの逆回帰を行なうことである。
【０００６】
光波散乱計測技術は、様々な方法で実現される。そのうちの一つの方法は、指向性光源によって照明された格子の回折の角度（ｇｏｎｉｏｍｅｔｒｉｃ）解析からなる（非特許文献１）。この技術は、検出器の機械的移動を必要とするデータ取得時間によって制約される。
【０００７】
別の手法は、２つの空間的角度、方位及び偏角に沿った光強度のマッピングをイメージ検出器を用いて形成する光学システムを利用して、統合的に測定値を記録することからなる［ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｌｄｉｍ．ｆｒ／ｅｚｃｏｎｔｒａｓｔ／ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ．ｈｔｍ．］。
【０００８】
実際に、上記光学システムは、検出器に、特徴解析格子の「フーリエ面」のイメージを形成する。
【０００９】
この種の装置では、使用光源は、オブジェクトである格子のフーリエ面内に「拡張され」、配置される。こうした状況下では、オブジェクトである格子は、互いに対しておおよそ平行な光ビームで照明される。
【００１０】
光波散乱計測技術はその長所をこれまでに証明しており、日常的に使用されているが、特定の特徴解析パターンを形成する必要性、つまり、一方ではウェハまたは基板上の特定の位置を占有し他方では任意の位置に配置することができない格子を形成する必要があるということに直面している。
【００１１】
これは、各基板の表面の占有率を増加させることがますます望まれてきているという点で問題である。さらに、基板のすべての区域またはすべての部分で実現可能である方法を発見するという課題が生じる。
【００１２】
基板の表面のパターンの存在と形状を識別できるという課題も生じる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】John Allgair, "Spectroscopic Critical Dimension (SCD) Metrology for CD Control and Stepper Characterization", KLA-Tencor Corporation, http:// www.kla-tencor.com/company/magazine/fall01/SCD.pdf
【発明の概要】
【００１４】
本発明は、いわゆる「ユニークな」オブジェクトを測定することを可能にする新しい光波散乱計測技術に関する。ユニークオブジェクトは、マイクロ技術またはマイクロエレクトロニクス手法の実施により得られた、基板の表面上の点に存在し得る配線または接点ブロック体であり得る。配線または接点ブロック体は、先行技術において使用された特徴解析格子とは異なり、特別に決まった形に形成される必要はない。
【００１５】
本発明によれば、このようなユニークオブジェクトによって生成された無限回折形態が、光学システムによって観察される。本発明の検査方法は、
−  高開口数でオブジェクトに合焦された、好ましくは指向性光源の光学システムからの空間的にコヒーレントな光ビームで、オブジェクトとオブジェクトが形成される基板の一部を照明するステップと、
−  オブジェクトによって回折された光の光学ＦＴ（フーリエ交換）イメージを形成するステップと、を含む。
【００１６】
取得された回折形態、したがってその光学ＦＴは、オブジェクトに密接に依存する。例えば、このオブジェクトは、矩形または円形のブロック体、または細長形状の帯状体、または矩形または円形の断面を有する溝である。
【００１７】
したがって、本発明は、高開口数（０．５から１．８または３の間）の合焦手段によって合焦された、コヒーレント光源からのビームを使用した、基板の表面上の「ユニークな」オブジェクトの解析に関する。この開口数は、介在する媒質の屈折率と合焦手段の受光角度に依存する。
【００１８】
コヒーレント光源と高開口数の合焦手段のこの組合せは、オブジェクトへのすべての入射が同時に起こることを可能にする。最大開口または高開口により、オブジェクトとその周囲の基板の非常に小さい領域に対して作業が行なわれる。これにより、特定の入射を選択するための手段を使用せずにすませることができる。
【００１９】
本発明はまた、
−  コヒーレント光ビームでオブジェクトを照明するための照明手段と、
−  オブジェクトとその周囲の基板の一部にこのビームを合焦するための高開口数の合焦手段と、
−  オブジェクトによって、及びオブジェクトの周囲の照明を受ける基板の一部によって（被照明アセンブリを以後は「オブジェクト」と言う）、回折された光の光学フーリエ変換イメージを形成するための形成手段と、
を具備する、ユニークオブジェクトの寸法及び／または構造特性の測定装置に関する。
【００２０】
高開口数の合焦手段もしくは形成手段の一部は、オブジェクトに直接接触するように配置でき、またはオブジェクトに非常に近接した位置に配置できる。オブジェクトと合焦手段との間の距離は、好ましくは数十ｎｍ未満であり、例えば空気中では、１０ｎｍ未満、３０ｎｍ未満または５０ｎｍ未満であり、流体膜が存在する場合には１００ｎｍ未満である。
【００２１】
媒介液体または屈折率適応液体をオブジェクトとレンズとの間に介在させてもよい。この場合のオブジェクトとレンズとの間の距離は、約３０ｎｍ〜１００ｎｍである。
【００２２】
レンズは、オブジェクトに対する近接性と屈折率が高開口数での作業を可能にするようなレンズ、例えば、ソリッド・イマージョン・レンズである。
【００２３】
さらに、オブジェクトに近接した合焦手段またはレンズの使用は、光源波長の分数に等しい実効解析波長でオブジェクトに対して作業することを可能にする。このようなより低波長の使用は、小さい特徴的寸法を有するオブジェクトを容易に解析することを可能にする。
【００２４】
光源は、好ましくは指向性の光源、すなわち、狭い幾何学的範囲を有する（光学的な用語で言えば、すなわち、縮小した表面積と低分散を兼ね備えた）光源であり、例えば、レーザまたはＬＥＤなどの高輝度光源である。偏光手段は、偏光された入射光において作業することを可能にする。オブジェクトへの光源の合焦は、オブジェクトとその周囲の基板の一部の上に被照明領域を形成する。したがって、被照明領域の形成は、オブジェクトへ向かう方向の軌道上に絞りなどの手段を配置する必要をなくす。
【００２５】
解析手段、またはオブジェクトによって回折または反射された光のＯＦＴイメージを形成するための形成手段は、オブジェクトの平面とそのフーリエ変換の平面の結合を確立することを可能にする。オブジェクトによって反射または回折されたビームの一つ以上の偏光状態の検出を行なうことができる。このように、適切な場合には様々な偏光の解析を可能にする、上記のビーム偏光手段を備えることができる。
【００２６】
取得された回折形態はオブジェクトの特徴をとてもよく示し、検出器の出力において処理を実行でき、回折フィールドの形態だけの表示が最初の特徴解析を可能にする。デジタル処理はさらに、ユニークオブジェクトの形状の輪郭を決定することを可能にし得る。
【００２７】
光学システムに対してまたはオブジェクトに近接したレンズに対して、装置の光軸に沿ってオブジェクトを並進運動させることによって、フーリエ変換の位相回転とスペックルのスクランブルを生成し、コヒーレント光につき物の「スペックル」現象を除去することができる。オブジェクトと合焦手段との間の距離は変動され、またはオブジェクトと合焦手段の少なくとも一部との間の距離は一定に保たれ、かつ、オブジェクトおよび合焦手段の少なくとも一部のアセンブリと、少なくともコヒーレント光源および検出手段との間の距離は変動される。オブジェクトをオブジェクト平面で運動させる―これは１マイクロメートル（ミクロン）未満の振幅のオブジェクト平面での振動運動であり得る―ことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１Ａ】基板上のユニークオブジェクトを示す。
【図１Ｂ】基板上のユニークオブジェクトを示す。
【図１Ｃ】基板上のユニークオブジェクトを示す。
【図２】本発明の装置を示す。
【図３】本発明の装置の細部を示す。
【図４Ａ】本発明の方法の検査中に使用されるオブジェクトを示す。
【図４Ｂ】図４Ａのパターンの回折イメージである。
【図４Ｃ】図４Ａのパターンの回折イメージである。
【図４Ｄ】図４Ａのパターンの回折イメージである。
【図５Ａ】本発明の方法の検査中に使用されるオブジェクトを示す。
【図５Ｂ】図４Ｂのパターンの回折イメージである。
【図５Ｃ】図４Ｂのパターンの回折イメージである。
【図５Ｄ】図４Ｂのパターンの回折イメージである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の方法に使用されるユニークオブジェクトの一例を図１Ａに示す。
【００３０】
オブジェクト１とその支持体または基板５は、例えば、マイクロエレクトロニクスで使用されるようなコンポーネントの製造ユニットから得られる。
【００３１】
オブジェクト１は、支持体または基板５の上表面３に配置または形成される。例えば、オブジェクトは、表面３に直交する方向に沿って非ゼロの厚さまたは寸法を有する。この厚さは、この表面から上へまたは下へ（図１Ｃの溝の場合）計測される。
【００３２】
支持体または基板５は、例えば、シリコンまたはＳｉＧｅといった半導体材料で作られる。ＳＯＩなどの積層化した基板もあり得る。基板５は、半導体またはマイクロエレクトロニクス産業の分野で現在使用されているウェハであり得る。このようなウェハは一般に、２００ｍｍまたは３００ｍｍの直径と、数十または数百μｍ（例えば、５０μｍ、１００μｍ、２００μｍまたは５００μｍ未満）の厚さの寸法を有する。
【００３３】
参照符号６は、入射ビームが合焦されるユニークオブジェクトの表面を示す。
【００３４】
ここに示した例では、ユニークオブジェクトは、基板５の表面３上の帯状体１である。
【００３５】
入射ビームで照明される領域の２倍以内の距離において基板５の表面３上に他のオブジェクトがないという点で、オブジェクト１はユニークと言い表される。例えば、ユニークオブジェクトから、表面３の平面で計測された、入射ビームで照明される領域の直径または最大寸法の２倍以内の距離において、他のオブジェクトはない。実際、単一のオブジェクトが照明中にアドレスされる。
【００３６】
ユニークオブジェクトは、他の形状を有し得る。例えば、ユニークオブジェクトが、矩形（図１Ｂ）もしくは円形の接点ブロック体６０、または矩形もしくは円形の断面を有する溝６１、６２（図１Ｃ）であり得る。便宜上、２つの溝が図１Ｃに示されるが、原則的にはそれぞれが基板上でユニークである。
【００３７】
例えば、オブジェクトの最小寸法（この寸法は、この場合には基板５に直交して計測される）は、約０．４μｍの波長では３００ｎｍ程度である。原則として、この最小寸法はλに関連付けられる。最大寸法と最小寸法のどちらも波長λ、開口数及び測定された信号の信号対ノイズ比に依存すると言える。
【００３８】
以下に説明するように、その他の寸法は、平面６上の入射ビーム９のスポットのサイズよりも大きいサイズを有する表面を規定するような寸法である。例えば、ユニークオブジェクトが接点ブロック体６０であるとすれば、寸法ｄ、ｄ’（この場合、合焦が起こるオブジェクトの表面のうち側面の寸法）は、それぞれ少なくとも５ｎｍに等しい最小値を有する。
【００３９】
図２を参照して、装置と方法をさらに詳細に説明する。
【００４０】
オブジェクト１の表面６は、光源２４からの放射光またはビーム９により照明される。光源からの入射ビーム９のスポットは、平面３と平行な面においてパターンの表面に合焦される。例えば、スポット９０、９１、９２が、図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃのそれぞれに示される。これらのスポットはそれぞれ、接点ブロック体６０の上表面によって範囲を限定された領域、または溝６１、６２のある領域もしくは一部をカバーし、なおも基板５の一部をもカバーする。このスポットが位相基準となる。
【００４１】
測定対物レンズを形成する手段（例えば、レンズ・アセンブリ）２が、この対物レンズのイメージ焦点面８にユニークオブジェクト１の表面６のフーリエ変換イメージを形成するために使用される。オブジェクトの表面及びオブジェクトの周辺の部分または領域が照明され、位相基準を与える。好ましくは、オブジェクトの表面とそれに隣接する表面は、ほぼ同等に照明される。
【００４２】
光学フーリエ変換（ＯＦＴ）は、光励起に対するオブジェクトの角度応答のイメージを得るために使用される光学的手法である。したがって、本発明は、オブジェクトによって反射または回折された光のこの角度応答を視覚化できる。
【００４３】
転写対物レンズ１０、１２は、次に、検出器から構成されたセンサ１４上に表面６のフーリエ変換イメージを形成する。
【００４４】
この転写対物レンズは、例えば一対のレンズ１０、１２を有する。レンズ１０は、視野レンズであり得る。
【００４５】
センサ１４は、例えばＣＣＤカメラである。イメージを形成するための形成手段１４としてのＣＣＤカメラの使用は、ＣＣＤカメラによって照明されたピクセル数に相当するデータを、一回の取得において取得することを可能にする。
【００４６】
センサ１４は、図３に示したペア（θ、φ）によって示される各発光方向に沿った表面６の発光強度の検出を可能にする。
【００４７】
この図は、基板５、オブジェクト１、合焦手段４、入射放射光９、及びシステムの光軸ＡＡ’に対する角度θに従ったオブジェクトによって反射または回折された放射光１１の詳細断面図を示す。ここで、ＡＡ’は、測定対物レンズ２と転写対物レンズ１０、１２の光軸によって規定される。
【００４８】
イメージ焦点面８（図２）において、光軸ＡＡ’と表面６の領域から角度θに従って発光された平面波の領域１７との間の距離は、θに実質的に比例する。方位φは、表面６の上記領域からの発光方位に相当する。
【００４９】
照明は、装置の光軸ＡＡ’からずれたフーリエ面１８を使用して、半透明面２０を介して実行され得る。レンズ系２２が、フーリエ面８において平行な光ビームを形成するために、光源２４によって発光されるビーム９の軌道に配置される。
【００５０】
放射光源２４は、レーザなどの高輝度の点光源または超放射光ＬＥＤなどの準点光源であり得る、コヒーレント光源である。光源は好ましくは、ビームの直径がフーリエ面の全部または大部分をカバーするように十分に大きな焦点距離をとり、光学システム２２の焦点に配置される。
【００５１】
光源２４の入射ビーム９は、このビームの軌道に配置されたシステムの合焦手段２によってユニークオブジェクト１に合焦される。
【００５２】
レンズ４は、オブジェクト１に接触して配置され、または数十ｎｍ未満、例えば１０ｎｍ未満、５０ｎｍ未満もしくは１００ｎｍ未満の距離に、オブジェクトに非常に近接した形で、オブジェクトにほとんど接触するように配置される。
【００５３】
典型的に、レンズ４は、平面部７を有する球面レンズである（図３を参照）。このレンズは、約１ｍｍ程度の直径Φを有し得る。この例では、オブジェクト１は平面部７にほとんど接触している。
【００５４】
このレンズ４の構成媒体の屈折率は、被照明領域のサイズをしかるべく減少させることによって開口数を増加させることを可能にする。このレンズは、ルチルＴｉＯ２（２．６の屈折率を有する）またはダイアモンド（２．４の屈折率を有する）から作ることができる。
【００５５】
このレンズは、好ましくは、高開口数ではトンネル障壁を通過可能にする、ソリッド・イマージョン型、すなわちＳＩＬである。
【００５６】
光源は、オブジェクト１に向かう方向において光源２４からのビーム９の軌道に配置された偏光手段２３により偏光することができる。よって、入射ビーム９の直線偏光、円偏光、ラジアル偏光または円環状偏光が実施可能である。
【００５７】
イメージを形成するために使用される手段１４へ向かう方向において、被解析ビームの軌道上に偏光装置を形成する手段２８を配置することができる。
【００５８】
各々の偏光手段２３、２８または各偏光板は、すべての可能な偏光状態（円、円環状などを含む）に対応するように、連続して配置された（必要であれば電気的に制御される）、λ／４、すなわち４分の１波長の２枚の帯状体を有し得る。直線偏光板も使用可能である。ラジアル状態は、一般に液晶で形成された偏光板の裏に１／４波長の帯状体を付けることでより一般的に得られる。光源２４からの光線は、この場合、光学システムのフーリエ面８上で光軸ＡＡ’と共線（平行）になる。
【００５９】
上述した光学システムを解析するために使用される無限回折形態は、ユニークオブジェクトの形状にきわめて実質的に依存する。本発明の方法は、数ナノメートルの精度でオブジェクトの形状を解析することを可能にする。強度と偏光に関して回折形態を解析することができる。
【００６０】
例えば、それぞれ厚さが異なるユニークオブジェクト（図１Ａのような帯状体、または平行６面体）の２つの例の無限回折形態が比較される。一方は、（オブジェクトがそこに形成される基板５の平面３に直交する、図４Ａのｚ軸に沿って計測した）０．０５μｍの厚さｅ１を有し、他方は、（図５Ａの同様のｚ軸に沿って計測した）０．１μｍの厚さを有する。波長は０．５μｍ、ＳＩＬレンズの屈折率は２、及びオブジェクトの幅は１００ｎｍである。
【００６１】
図４Ｂ（または５Ｂ）、図４Ｃ（または５Ｃ）、図４Ｄ（または５Ｄ）は、図４Ａ（または５Ａ）のオブジェクトについての量｜｜Ｅｘ｜｜、｜｜Ｅ｜｜、｜｜Ｅｙ｜｜、すなわち、（入射波の偏光方向について定義された）ｘ軸に沿ったフィールドの振幅のノルム、フィールド全体の強度、及び（入射波の偏光方向に直交する方向として定義された）ｙ軸に沿ったフィールドの強度を示す。
【００６２】
２つのオブジェクトの間には、イメージ取得装置の瞳孔平面（示された各図に対応する）で観察された回折フィールドの分布の強度に関してかなりの差が見られる。オブジェクトを照明するために、また検出のために使用された偏光状態Ｅｘは、使用されたオブジェクトに、したがって本例では各帯状体の厚さに特に反応する。一方、偏光Ｅｙに関する情報は、オブジェクトの形状に従った強度に関してかなり異なり得る点で注目される。
【００６３】
帯状体の形状が様々に変われば、偏光形態も様々に変わる。
【００６４】
例えば、図１Ｂに示したような接点ブロック体、また溝（図１Ｃのような）などの別の形状を有するオブジェクトが使用される場合には、異なる偏光形態が得られる。
【００６５】
Ｍｕｌｌｅｒ［Ｃ．Ｂｒｏｓｓｅａｕ，Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ｏｆ  Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  Ｌｉｇｈｔ，Ｗｉｌｌｅｙ，１９９８］のような、分光法に基づいた偏光解析により改良された「従来の」光波散乱計測（直接散乱または逆散乱）における手法と同様のデジタル手法を使用して、ユニークオブジェクトの形状の輪郭を決定することが可能である。ＦＤＴＤ（有限差分時間領域）を使用することが可能であり、ループが可能である。例えば、ＦＤＴＤ法を使用して、オブジェクト形状モデルによって回折された信号の直接的な計算を行い、実験的信号と比較し、形状のパラメータを変えながら、「コスト」関数を最小にすることによって、連続するループ・シーケンスを用いて最も可能性の高い形状に合焦する。
【００６６】
例えば、マイクロコンピュータなどのデジタル・データ処理手段２６が、検出手段または回折光１９の光学ＦＴイメージを形成するために使用される手段からのデータを処理するために使用される。上記手段２６は、例えば、表示手段２７上に表示可能である、図４Ｂ〜４Ｄ、図５Ｂ〜５Ｄに示したような回折形態のイメージを生成することを可能にする。オブジェクトの形状に対する非常に高い測定感度の点から見て、オペレータは、認識したイメージに基づいて、形状が予測されたものであるかどうかを推定できる。
【００６７】
特定のオブジェクトとオブジェクト自体の形状について取得したイメージや対応するオブジェクトの光学フーリエ変換イメージのデータを、例えば、上記手段２６のメモリ手段などのメモリに記憶することも可能であり、このデータのセットはデータベースを形成する。その後、取得されたイメージごとに、検索プログラムが最も可能性の高いオブジェクトの形状を特定することを可能にする。あるオブジェクトを使用して生成された光学フーリエ変換イメージをメモリに（光学フーリエ変換イメージと対応するオブジェクトデータのメモリ記憶手段に）記憶されたイメージと比較するための手段を備えることもできる。このようにして、パラメータを様々に変える（最適に曲線を調整するパラメータを見つける）ことによって、上記の比較は、オブジェクトの近似形状を得ることを可能にする。表示手段２７は、この形状のイメージを表示することを可能にする。すでに前述したように、本方法の感度は、この近似が非常に満足できるような感度である。
【００６８】
前述したデジタル手法などのその他データ処理動作を実行することができる。
【００６９】
合焦手段４は、パターン１に接触している、または外見上はほとんど接触している。屈折率適応液体（例えば、１．４９の屈折率を有するエチルベンゼン）を合焦手段４とオブジェクト１との間に入れることもできる。例えば、屈折率層は約１００ｎｍの厚さを有する。
【００７０】
原則として、回折の影響を高めるには、できるだけ短い波長を使用することが望ましい。例えば、約４０５ｎｍの波長を使用できる。
【００７１】
光源２４として、（例えば、プラズモン効果により）観察されるオブジェクトと共振するように適切な波長を有する光源を選択することもできる。
【００７２】
好ましくは赤色範囲内で生成するプラズモン現象の具体的な例では、例えば、６５０ｎｍで動作する光源を使用することが有利となり得る。
【００７３】
ビームの形状は、偏光手段２３により選択された偏光状態に依存する強度分布を有する略円形である。スポットの直径またはサイズは好ましくは１μｍ未満である。例えば、ＦＷＨＭ（これは、オブジェクトの表面６の周辺の平面においてビームの強度曲線の半値全幅からなる）は、被写界深度を考慮に入れて、３００ｎｍ未満である。
【００７４】
特にレーザ光源２４の場合に、コヒーレント光源の使用に付随したスペックル構成体を防止するために、ユニークオブジェクト１の（及び、それと共に基板５の）光学システムに対する相対的運動を行わせるために使用される手段（例えば、圧電性の並進ユニット）を使用することが推奨される。上記光学システムは、図示した例では、測定手段２、１０、１２（及び手段４）を含む。この運動は、例えば、０．１μｍ以下、０．５μｍ以下または１μｍ以下といったマイクロメートル（ミクロン）の分数程度の範囲を振動することであり得る。実際に、オブジェクト平面における並進は、フーリエ面の回転を引き起こす。これに次いで、回折波の位相は、固定的なスペックル形態をスクランブルする回転を受ける。実際、アイテムのうちの一つが運動するだけでよく、その結果として如何なる組合せも可能である。
【００７５】
別の実施形態によれば、例えば、Ｌ．Ｐ．Ｇｈｉｓｌａｉｎ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．７４，ｎｏ４，１９９９の記事に記載されたような手段が、合焦手段４とオブジェクト１との間の相対的並進運動を行なわせることを可能にする。したがって、この並進運動は、光軸ＡＡ’の方向においてこれら２つの関係物間の距離を変動させることを可能にする。レンズ４とオブジェクト１との間の距離は、取得中に変動し得る。これは光波散乱計測信号とブレークの痕跡を強調し、したがってコヒーレンスをなくすことを可能にする。
【００７６】
別の実施形態は、接触している表面（レンズ４とオブジェクト１のそれぞれの表面）の滑りの問題を防止することを可能にする。この別の実施形態によれば、基板５（オブジェクト１を有する）−合焦手段４アセンブリが特徴解析装置の残りの部分に相対して合焦軸ＡＡ’に沿って動かされるように、合焦手段４は光学システムの残りの部分から分離される（この運動の振幅は１μｍ程度である）。この運動を行なわせるために使用される手段は、例えば圧電手段である。
【００７７】
本発明は、マイクロエレクトロニクスにおいて製造される部品のようなコンポーネントの製造ユニットに組み合わせることができる。オブジェクト１は、この製造ユニットから作製され、図を参照して前述したような装置の前を通過し、例えば、特別にプログラムされたマイクロコンピュータからなるデータ処理手段２６が前述した処理を実行する。オペレータは、製造現場で解析の結果を得ることができ、設計物とは異なる寸法及び／または構造特性を示す場合には、しかるべくそれを修正することができる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年6月2日(2008.6.2)
【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】
基板（５）上のユニークオブジェクト（１）と言い表されるオブジェクトの検査方法であって、
−  コヒーレント光源（２４）を使用して、コヒーレント放射光ビーム（９）を形成するステップと、
−  ０．５から３までの間の高開口数で前記オブジェクトに合焦された前記コヒーレント放射光ビーム（９）で、前記オブジェクトと前記基板（５）の表面（３）の一部を照明するステップと、
−  検出手段（１４）を使用して、前記オブジェクトによって回折された光の光学フーリエ変換イメージ（ＦＴ）を形成するステップと、
を含む検査方法。
【請求項２】
前記合焦手段（４）は前記オブジェクト（１）から数十ｎｍ未満の距離に配置される、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記オブジェクト（１）と前記合焦手段（４）との間の距離は変動される、
請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
−  前記オブジェクト（１）と前記合焦手段（４）との間の距離は一定に保たれ、
−  前記オブジェクト（１）および前記合焦手段（４）のアセンブリと、少なくとも前記コヒーレント光源（２４）および前記検出手段（１４）との間の距離は変動される、
請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記オブジェクトはオブジェクト平面で運動される、
請求項１から請求項４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記運動はオブジェクト平面での振動運動である、
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記運動は１マイクロメートル（ミクロン）未満の振幅を有する、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記放射光源（２４）はレーザまたはＬＥＤを含む、
請求項１から請求項７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記ユニークオブジェクトは、矩形もしくは円形の接点ブロック体（６０）、帯状体、または矩形、円形もしくは角柱形の断面を有する溝（６１、６２）である、
請求項１から請求項８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記オブジェクト（１）と前記合焦手段（４）は、屈折率適応液体中に配置される、
請求項１から請求項９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記コヒーレント光ビーム（９）は、前記基板（１）の表面（３）上で計測された１マイクロメートル（ミクロン）未満のサイズを有するスポット（９０、９１、９２）を有する、
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記コヒーレント光ビーム（９）は、円形偏光、円環状偏光、直線偏光またはラジアル偏光の状態を有する、
請求項１から請求項１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記オブジェクトによって反射または回折されたビームの偏光状態の検出を含む、
請求項１から請求項１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記合焦手段（４）は、ソリッド・イマージョン型レンズを含む、
請求項１から請求項１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
基板（５）の表面（３）上のユニークオブジェクト（１）と言い表されるオブジェクトの寸法及び／または構造特性の測定のための装置であって、
−  コヒーレント光ビーム（９）で前記オブジェクトを照明するための照明手段（２４）と、
−  ０．５から３までの間の高開口数の合焦手段（４）と、
−  前記オブジェクトによって回折された光の光学フーリエ変換イメージを形成するための形成手段（２、１０、２１、１４）と、
を具備する装置。
【請求項１６】
前記合焦手段（４）は、ソリッド・イマージョン型レンズを含む、
請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記照明手段（２４）は、レーザまたはＬＥＤを含む、
請求項１５または請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記オブジェクト（１）および前記合焦手段（４）のアセンブリと、前記照明手段および前記形成手段との間の距離を変動させるための手段をさらに具備する、
請求項１５から請求項１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】
前記オブジェクト（１）と前記合焦手段（４）との間の距離を変動させるための手段をさらに具備する、
請求項１５から請求項１８のいずれかに記載の装置。
【請求項２０】
前記オブジェクトをオブジェクト平面で運動させるための手段をさらに具備する、
請求項１５から請求項１９のいずれかに記載の装置。
【請求項２１】
前記コヒーレント光ビーム（９）は、前記オブジェクトの表面上で計測された１マイクロメートル（ミクロン）未満のサイズを有するスポットを有する、
請求項１５から請求項２０のいずれかに記載の装置。
【請求項２２】
前記コヒーレント光ビームの偏光手段（２３）をさらに具備する、
請求項１５から請求項２１のいずれかに記載の装置。
【請求項２３】
前記オブジェクト（１）によって反射または回折されたビームの偏光手段（２８）をさらに具備する、
請求項１５から請求項２２のいずれかに記載の装置。
【請求項２４】
前記形成手段（２、１０、２１、１４）から取得されたデータのデジタル処理手段（２６）をさらに具備する、
請求項１５から請求項２３のいずれかに記載の装置。
【請求項２５】
前記オブジェクトによって回折された光の光学フーリエ変換イメージの表示手段（２７）をさらに具備する、
請求項１５から請求項２４のいずれかに記載の装置。
【請求項２６】
光学フーリエ変換イメージと対応するオブジェクトデータのメモリ手段をさらに具備する、
請求項１５から請求項２５のいずれかに記載の装置。
【請求項２７】
オブジェクトから生成された光学フーリエ変換イメージを、前記メモリ手段に記憶されたイメージと比較するための手段をさらに具備する、
請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
光学フーリエ変換イメージが、オブジェクトから生成された光学フーリエ変換イメージに近似する、オブジェクトのイメージを表示するための手段（２６、２７）をさらに具備する、
請求項２７に記載の装置。
【国際調査報告】
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