(57)【要約】【課題】  干渉位相測定のための予め確立された基準スケールに関する技術を提供する。【解決手段】  サンプル（４６０）のトポグラフィは、ビームスプリッタ（４０２）、傾斜基準ミラー（４０４）、及び検出器（４０５）を有する干渉計を使用して測定される。データ処理ユニットは、第１の組のフリンジライン外乱を測定して、サンプルの第１の軸線に亘って延びるトレースにマップしてサンプルのトポグラフィを記述する第１の組のプロフィールを生成し、トレースのサンプルに対する相対的な位置を調節して第２の組のフリンジライン外乱を生成し、この第２の組の干渉計フリンジライン外乱を測定してトポグラフィを説明する第２の組のプロフィールを生成し、第１及び第２の組のプロフィールを交互挿入して向上した解像度を有するトポグラフィ記述を生成する。本方法は、更に、反射率対波長曲線を適合させることによりサンプルをある一定の材料から成るものとして特徴付ける段階を伴うことができる。
2005535882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）干渉計に付随するサンプルステージ上に配置されたサンプルのトポグラフィを記述する第１の組のプロフィールを生成するために、第１の組の干渉計フリンジライン外乱を所定の測定スケール情報に対して測定する段階、
を含み、
前記第１の組のプロフィールは、前記サンプル及び前記サンプルステージの第１の軸線に亘って延びるトレースにマップし、
前記トレースは、前記サンプル及び前記サンプルステージの第２の軸線に沿って互いの間に認識された間隔を有し、
（ｂ）第２の組のフリンジライン外乱を生成するために前記トレースの前記サンプルに対する相対的な位置を調節する段階と、
（ｃ）前記サンプルのトポグラフィを記述する第２の組のプロフィールを生成するために、前記第２の組の干渉計フリンジライン外乱を前記所定の測定スケール情報に対して測定する段階と、
（ｄ）前記間隔よりも小さい前記第２の軸線に沿った解像度を有する前記サンプルのトポグラフィ記述を生成するために、前記第１の組のプロフィール及び前記第２の組のプロフィールを交互挿入する段階と、
を更に含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記調節する段階は、前記サンプルステージを移動する段階を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記調節する段階は、前記干渉計の一部である光源によって発生した光の位相を変える段階を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記調節する段階は、前記干渉計の一部である傾斜基準ミラーの位置を変える段階を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記調節する段階は、異なる波長を使用して達成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記トポグラフィ記述を記憶する段階を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記記憶する段階は、揮発性メモリに記憶する段階を更に含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記記憶する段階は、不揮発性メモリに記憶する段階を更に含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記トポグラフィ記述を見ることができるように、該トポグラフィ記述をスクリーン上に表示する段階を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の組の干渉計フリンジライン外乱を測定する段階は、
（ａ）前記干渉計に付随する検出器から供給された光学強度パターンから前記フリンジラインを検出する段階と、
（ｂ）前記第１の組のプロフィールを形成するために、前記検出されたフリンジラインのそのそれぞれの位置における形状を前記所定の測定スケール情報に対して比較する段階と、
を更に含み、
前記所定の測定スケール情報は、前記フリンジラインが乱されなかった時の前記検出されたフリンジラインのそのそれぞれの位置における形状を更に含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記所定の測定スケール情報は、前記外乱の各々の範囲を前記サンプルの高さの測定値に変換するパラメータを更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記フリンジラインを検出する段階は、前記光学強度パターン内の極小値を検出する段階を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の組のプロフィールを構成するデータを圧縮する段階を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記干渉計の一部である検出器上で検出された複数のフリンジラインがマップする前記サンプルステージに沿ったトレースを識別する情報を記憶する段階と、
（１）前記サンプルが前記サンプルステージ上に配置されることに起因し、
（２）前記検出器上で観測される、
前記フリンジラインの位置的外乱を、前記トレースに沿った前記サンプルの複数のトポグラフィプロフィールに変換するのに使用することができるパラメータを記憶する段階と、
により前記所定の測定スケールを形成する段階を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記検出器は、各アレイ位置が固有のピクセルに対応する光学感受性素子のアレイを更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
Ｎを前記サンプルが前記サンプルステージ上に配置されない時に前記検出器上で観測される隣接フリンジラインの間のピクセル数とする時、前記干渉計によって使用される光源の波長を２Ｎで割算して前記パラメータを計算する段階を更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記情報を記憶する段階は、前記トレース間の間隔を識別する情報を記憶する段階を更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記検出器上で観測された一組のフリンジライン間の間隔が、前記サンプルステージ上に配置された較正標準器上のマーキングを分離する間隔と等距離になるように調節された後に前記情報を判断する段階を更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記フリンジライン間隔を前記調節するために、前記干渉計内で基準ミラーを傾ける段階を更に含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記情報を記憶する段階は、前記検出器上で観測された前記フリンジラインの位置を記憶する段階を更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
前記検出器は、各アレイ位置が固有のピクセルに対応する光学感受性素子のアレイを更に含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記情報を記憶する段階は、フリンジラインが前記検知器上で観測されるピクセル位置を記憶する段階を更に含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記検出器により供給された光学強度パターンから前記フリンジラインを検出する段階を更に含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記フリンジラインを検出する段階は、前記光学強度パターンに沿った極小値を見つける段階を更に含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記測定する段階は、
フリンジラインの基準フィールドを侵害したフリンジライン外乱を追跡する段階と、
ｘ及びｙが干渉計のサンプルステージの平面上の位置を表し、ｚsが該ｘ、ｙ位置上方のサンプルの高さを表す時、前記追跡したフリンジライン外乱の各ピクセル位置をｘ、ｙ、ｚsデータ点に変換する段階と、
を更に含み、
前記サンプルは、前記フリンジライン外乱を生成するために干渉計のサンプルステージ上に配置され、
前記フリンジライン外乱は、前記干渉計の検出器上で観測される、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
前記フリンジライン外乱を追跡する段階は、該フリンジライン外乱を基準フィールド毎のベースで追跡する段階を更に含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記基準フィールド毎のベースでフリンジライン外乱を追跡する段階は、
（ａ）第１の基準フィールドに対する画像データを読み取る段階、
更に含み、
前記画像データは、前記第１の基準フィールド内で検出された、前記フリンジラインの１つであるフリンジラインのピクセル位置を含み、
（ｂ）前記第１の基準フィールドの上部境界との前記フリンジラインの切片に対応するピクセル位置で開始して、前記各ピクセル位置に関して変換する段階である該フリンジラインの各ピクセル位置を下向き方向に辿る段階、
を更に含む、
ことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記特定のピクセルに関して変換する段階は、ｚs＝ＲＥＦ２＋（Ｒ−ｄｚ）によってｚsを計算する段階を更に含み、
（ａ）ＲＥＦ２は、前記フリンジラインが既に侵害した基準フィールドの数を考慮したベースライン基準であり、
（ｂ）Ｒは、基準フィールド侵害あたりのサンプル高さの量を示すパラメータであり、
（ｃ）ｄｚは、前記検出器上の前記ピクセルのｚ軸位置と、ピクセル単位あたりのサンプル高さのパラメータを考慮した前記基準フィールドの下部境界の位置との間の差である、
ことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記フリンジライン外乱が別の基準フィールド内に侵害する毎に前記ＲＥＦ２パラメータをＲだけ増分する段階を更に含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
Ｎが前記検出器上で観測される隣接フリンジライン間のピクセル位置の数であり、Δｚが前記ピクセル単位あたりのサンプル高さのパラメータである時に、Ｒ＝Ｎ（Δｚ）であることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記基準フィールド毎のベースでフリンジライン外乱を追跡する段階は、
（ａ）第２の基準フィールドに対する画像データを読み取る段階、
更に含み、
前記第２の基準フィールドに対する前記画像データは、該第２の基準フィールド内で検出された、前記フリンジラインの１つであるフリンジラインのピクセル位置を含み、
前記第２の基準フィールドは、前記第１の基準フィールドの下にあり、
（ｂ）前記第２の基準フィールドの上部境界との前記フリンジラインの切片に対応するピクセル位置で開始して、前記各ピクセル位置に関して変換する段階である該フリンジラインの各ピクセル位置を下向き方向に辿る段階、
を更に含む、
ことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項３２】
前記基準フィールド毎のベースでフリンジライン外乱を追跡する段階は、
（ａ）第１の基準フィールドに対する画像データを読み取る段階、
更に含み、
前記画像データは、前記第１の基準フィールド内で検出された、前記フリンジラインの１つであるフリンジラインのピクセル位置を含み、
（ｂ）前記第１の基準フィールドの下部境界との前記フリンジラインの切片に対応するピクセル位置で開始して、前記各ピクセル位置に関して変換する段階である該フリンジラインの各ピクセル位置を上向き方向に辿る段階、
を更に含む、
ことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項３３】
（ａ）（１）サンプルが配置されたサンプルステージ、及び
（２）複数のフリンジラインを観測する検出器、
を更に含む干渉計と、
（ｂ）（１）前記サンプルのトポグラフィを記述する第１の組のプロフィールを生成するために、第１の組のフリンジライン外乱を所定の測定スケール情報に対して測定し、該第１の組のプロフィールは、該サンプル及び前記サンプルステージの第１の軸線に亘って延びるトレースにマップし、該トレースは、該サンプル及び該サンプルステージの第２の軸線に沿って互いの間に認識された間隔を有し、
（２）第２の組のフリンジライン外乱を生成するために前記トレースの前記サンプルに対する相対的な位置を調節し、
（３）前記サンプルのトポグラフィを記述する第２の組のプロフィールを生成するために、前記第２の組の干渉計フリンジライン外乱を前記所定の測定スケール情報に対して測定し、
（４）前記間隔よりも小さい前記第２の軸線に沿った解像度を有する前記サンプルのトポグラフィ記述を生成するために、前記第１の組のプロフィール及び前記第２の組のプロフィールを交互挿入する、
データ処理ユニットと、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項３４】
前記サンプルステージを移動することにより、前記トレースの相対的な位置を前記調節することを特徴とする請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
前記干渉計の一部である光源によって発生した光の位相を変えることにより、前記トレースの相対的な位置を前記調節することを特徴とする請求項３３に記載の装置。
【請求項３６】
前記干渉計の一部である傾斜基準ミラーの位置を変えることにより、前記トレースの相対的な位置を前記調節することを特徴とする請求項３３に記載の装置。
【請求項３７】
異なる波長を使用することにより、前記トレースの相対的な位置を前記調節することを特徴とする請求項３３に記載の装置。
【請求項３８】
前記データ処理ユニットは、前記トポグラフィ記述を記憶するように設計されることを特徴とする請求項３３に記載の装置。
【請求項３９】
前記データ処理ユニットは、前記トポグラフィ記述を揮発性メモリに記憶するように設計されることを特徴とする請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
前記データ処理ユニットは、前記トポグラフィ記述を不揮発性メモリに記憶するように設計されることを特徴とする請求項３８に記載の装置。
【請求項４１】
前記データ処理ユニットは、前記トポグラフィ記述を見ることができるように該トポグラフィ記述をスクリーン上に表示するように設計されることを特徴とする請求項３３に記載の装置。
【請求項４２】
前記データ処理ユニットは、
（ａ）前記干渉計に付随する検出器から供給された光学強度パターンから前記フリンジラインを検出し、
（ｂ）前記第１の組のプロフィールを形成するために、前記フリンジラインが乱されなかった時の前記検出されたフリンジラインのそのそれぞれの位置での形状を更に含む前記所定の測定スケール情報に対して、該検出されたフリンジラインのそのそれぞれの位置での形状を比較する、
ことにより第１の組の干渉計フリンジライン外乱を前記測定する、
ことを特徴とする請求項３３に記載の装置。
【請求項４３】
前記所定の測定スケール情報は、前記外乱の各々の範囲を前記サンプルの高さの測定値に変換するパラメータを更に含むことを特徴とする請求項４２に記載の装置。
【請求項４４】
前記データ処理ユニットは、前記光学強度パターン内の極小値を検出することにより前記フリンジラインを前記検出することを特徴とする請求項４２に記載の装置。
【請求項４５】
前記データ処理ユニットは、前記サンプルステージ上に配置された前記サンプルトポグラフィを記述する複数のプロフィールを生成するために、以前に記憶した測定スケール情報に対して前記フリンジラインにおける外乱を測定し、
前記測定スケール情報は、
（１）前記フリンジラインがマップする前記サンプルステージに沿うトレースを識別する情報と、
（２）前記外乱を前記トレースに沿って前記サンプルの複数のトポグラフィプロフィールに変換するのに使用することができるパラメータと、
を更に含む、
ことを特徴とする請求項３３に記載の装置。
【請求項４６】
前記データ処理ユニットは、コンピュータシステムを更に含むことを特徴とする請求項４５に記載の装置。
【請求項４７】
前記検出器は、各ピクセルが光学強度を電気信号に変換するピクセルのアレイを形成するような光学感受性素子のアレイを更に含むことを特徴とする請求項４５に記載の装置。
【請求項４８】
前記コンピュータシステムは、
Ｎを前記サンプルが前記サンプルステージ上に配置されない時に前記検出器上で観測される隣接フリンジライン間の該ピクセルの数とする時、前記干渉計によって使用される光源の波長を２Ｎで割算して前記パラメータを計算する段階、
を含む方法を実行時に実行する実行可能な命令の形式のソフトウエアを更に含む、
ことを特徴とする請求項４７に記載の装置。
【請求項４９】
前記フリンジラインがマップするサンプルステージに沿うトレースを識別する情報は、該トレース間の間隔を識別する第２のパラメータを更に含むことを特徴とする請求項４６に記載の装置。
【請求項５０】
前記フリンジラインがマップするサンプルステージに沿うトレースを識別する情報は、前記検出器上で観測された該フリンジラインの位置を更に含むことを特徴とする請求項４６に記載の装置。
【請求項５１】
前記検出器は、各アレイ位置が固有のピクセルに対応する光学感受性素子のアレイを更に含むことを特徴とする請求項５０に記載の装置。
【請求項５２】
前記フリンジラインがマップするサンプルステージに沿うトレースを識別する情報は、該フリンジラインが前記検出器上で観測されるピクセル位置を更に含むことを特徴とする請求項５１に記載の装置。
【請求項５３】
前記コンピュータシステムは、
前記検出器によって供給される光学強度パターンから前記フリンジラインを検出する段階、
を含む方法を実行時に実行する実行可能な命令の形式のソフトウエアを更に含む、
ことを特徴とする請求項４６に記載の装置。
【請求項５４】
前記フリンジラインを検出する段階は、前記光学強度パターンに沿った極小値を見つける段階を更に含むことを特徴とする請求項５３に記載の装置。
【請求項５５】
前記データ処理ユニットは、前記検出器によって供給される光学強度パターンから前記フリンジラインを検出する専用ハードウエアで形成されたフリンジ検出ユニットを更に含むことを特徴とする請求項４５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権の主張
本出願は、出願日が２００２年８月９日で「干渉計を使用してサンプルの組成を判断する方法及び装置」という名称の米国特許出願第１０／２１５，８９４号、出願日が２００２年８月９日で「干渉位相測定学のための予め確立された基準スケール」という名称の第１０／２１５，８９７号、出願日が２００２年８月９日で「予め確立された基準スケールを使用する干渉位相測定学」という名称の第１０／２１５，８０１号、及び出願日が２００２年８月９日で「干渉計のサンプルステージ上方の特定位置でフリンジライン外乱をサンプル高さに変えるための高度信号処理技術」という名称の第１０／２１５，９０５号に対する優先権を主張する。
本発明の分野は、一般的に測定技術に関し、より詳細には、干渉位相測定のための予め確立された基準スケールに関する。
【背景技術】
【０００２】
１．０．基本的干渉分光法
干渉分光法は、距離を測定するための干渉波の解析を含む。干渉計は、干渉分光法を実行する測定器具であり、一般的に第１の反射面から第１のシリーズの光波を反射し、第２の反射面から第２のシリーズの光波を反射する。第１及び第２のシリーズの波は、実質的に結合して結合波形を形成する。結合された波形の検知を通じて生成された信号は、次に、反射面の相対的な配置を理解するために処理される。図１は、多くの場合にマイケルソン干渉計として公知の種類の干渉計の実施形態を示す。
【０００３】
図１を参照すると、基準ミラー１０４に向けられる第１のグループの光波と平面ミラー１０３に向けられる第２のグループの光波とを形成するために、光源１０１とスプリッタ１０２が使用される。スプリッタ１０２は、これらのグループの光波を形成するために、光源１０１からの光１０６を実質的に分割する。一般的に、スプリッタ１０２は、光源１０１からの光学強度の５０％が基準ミラー１０４に向けられ、光源１０１からの光学強度の５０％が平面ミラー１０３に向けられるように、光源１０１からの光１０６を均等に分割するように設計される。
【０００４】
平面ミラー１０３に向けられた光の少なくとも一部分は、スプリッタ１０２に反射して戻り（反射後に＋ｚ方向に進行することにより）、基準ミラー１０４に向けられた光の少なくとも一部分は、スプリッタ１０２に反射して戻る（反射後に−ｙ方向に進行することにより）。基準ミラー１０４及び平面ミラー１０３から反射した光は、スプリッタによって実質的に結合され、ｙ方向に伝播して検出器１０５に衝突する第３のグループの光波を形成する。検出器１０５によって観測される光学強度のパターンは、次に、平面ミラー１０３と基準ミラー１０４の間にそれぞれ存在する距離ｄ１及びｄ２間の差を測定するために解析される。
【０００５】
換言すれば、平面波面に対しては、距離ｄ２が既知の場合に、距離ｄ１は、検出器１０５で受け取られる光の輝度を測定することによって測定することができる。ここで、波の干渉の原理によると、距離ｄ１が距離ｄ２に等しい場合は、反射波形は、スプリッタ１０２によって結合されると互いに建設的に干渉することになる（従って、それらの振幅は、互いに加えられる）。同様に、距離ｄ１と距離ｄ２の差が光源１０１から放射される光の波長の半分の場合は、反射波形は、スプリッタ１０２によって結合されると互いに破壊的に干渉することになる（従って、それらの振幅は、互いに差し引かれる）。
【０００６】
前者の状況（建設的な干渉）は、検出器１０５で相対最大光学強度（すなわち、相対的に「最も明るい」光）を生成し、後者の状況（破壊的な干渉）は、相対最小光学強度（すなわち、相対的に「最も暗い」光）を生成する。距離ｄ１及び距離ｄ２間の差がゼロ及び光源１０１によって放射された光の波長の半分の間のどこかにある時は、検出器１０５によって観測される光の輝度は、建設的な干渉からの相対的に最も明るい光よりも小さいが、破壊的な干渉からの相対的に最も暗い光よりも大きい（例えば、相対的に「最も明るい」及び「最も暗い」光学強度間の「中間」調である）。検出器１０５によって観測される正確な「中間調」は、距離ｄ１と距離ｄ２の差の関数である。
【０００７】
特に、距離ｄ１と距離ｄ２の差がゼロから離れて光源１０１によって放射される光の波長の半分に近づくと、検出器１０５によって観測される光はより暗くなる。従って、距離ｄ１と距離ｄ２の差は、検出器１０５で観測される光学強度を解析することによって正確に測定することができる。平面光学波面に対しては、光学強度は、検出器１０５の表面に亘って「一定」であるべきであり、その理由は、（単純化した観点では）距離ｄ１とｄ２の差がどうであれ（たとえゼロでも）、スプリッタ１０２により結合されて検出器１０５に向う光線を形成する任意の対の反射光線が辿る各光学経路長に対して同一「効果」が適用されることになるからである。
【０００８】
ここで、スプリッタ１０２の４５°の向きにより、基準ミラー及び平面ミラー誘導の光の部分がスプリッタ１０２内で等しい距離を進むことに注意すべきである。例えば、図１の解析により、光線１０７の基準ミラー及び平面ミラー誘導部分は、スプリッタ１０２内で等しい距離を進み、光線１０８の基準ミラー及び平面ミラー誘導部分は、スプリッタ１０２内で等しい距離を進むことが明らかになる。スプリッタ１０２から検出器１０５まで進む全ての光線は、同じ距離ｄ３を進行すべきであるから、光の平面ミラー及び基準ミラー誘導部分（これらは、結合されて検出器１０５に衝突する共通の光線を形成する）間のような光学経路長の差だけがｄ１とｄ２の差から生じるべきであり、同様に、平面波面に対しては、ｄ１とｄ２の差は、検出器１０５に衝突する全ての光線に等しく影響を及ぼすべきであることは明白である。従って、理想的には、検出器全体に亘って同じ「中間調」が観測されるべきであり、特定の「中間調」を使用して波の干渉原理から距離ｄ１及びｄ２間の差を判断することができる。
【０００９】
２．０．「傾斜」基準ミラーを有する干渉計
図２を参照すると、基準ミラー２０４が傾斜していると（例えば、図２に見られるようにθが０°よりも大きい）、光の平面ミラー２０３及び基準ミラー２０４誘導部分間のような光学経路長の差がもはや均一ではないので、検出器２０５で観測される光学強度は、検出器２０５の表面に亘って均一でなくなる。換言すると、基準ミラー２０４の「傾斜」により、基準ミラー２０４に向かう光波間で光学経路長が変動し、それは、次に、検出器２０５で観測される光学強度の変動をもたらす。
【００１０】
ここで、検出器２０５において波の干渉原理が依然として適用されることになるので、傾斜した基準ミラー２０４によって起きる光学経路長の変動は、検出器２０２に衝突する光が遭遇する光学経路長の差が、λ／２、λ、３λ／２、２λ、５λ／２、３λなどの距離を通して実質的に進行する原因であると見ることができる（ここで、λは光源の波長である）。これは、次に、検出器２０５のｚ軸に沿った建設的干渉及び破壊的干渉間の連続する相互の移行に対応する。図３ａは、干渉計の基準ミラーが傾斜している時に（図２で見られるように）、検出器３０５で観測される光学強度パターン３５０の一例を示す。
【００１１】
ここで、光学強度パターン３５０は極小３５２ａ、３５２ｂ、及び３５２ｃ、及び極大３５１ａ、３５１ｂ、３５１ｃ、及び３５１ｄを含むことに注意すべきである。検出器３０５のその領域内で「最も暗い」色調として現れるべきである極小３５２ａ、３５２ｂ、及び３５２ｃは、「フリンジライン」と呼ばれる。図３ｂは、干渉計の基準ミラーが傾斜している時に検出器上に現れるフリンジラインを描いたものである。ここで、理想的には、ｘ軸に沿って延びるフリンジラインは、検出器のｚ軸に亘って移動するものとして繰返し現れることになる。フリンジラインの分離は、光源の波長及び基準ミラーの傾斜角度の両方の関数である。より詳細には、フリンジラインの分離は、光源の波長に比例し、傾斜角に逆比例する。従って、フリンジラインの分離は、〜λ／θで表すことができる。
【００１２】
本発明は、例示的に示されており、添付図面に制限されるものではない。
【００１３】
【特許文献１】米国特許出願第１０／２１５，８９４号
【特許文献２】米国特許出願第１０／２１５，８９７号
【特許文献３】米国特許出願第１０／２１５，８０１号
【特許文献４】米国特許出願第１０／２１５，９０５号
【発明の開示】
【００１４】
以下に説明するように、干渉分光法の原理が、サンプルの表面トポロジーの正確な記述を取得することができるように利用される。より詳細には、干渉計の検出器上で観測されたフリンジライン外乱（これらは、干渉計へのサンプルの導入により生じる）は、予め確立された基準スケールに対して測定される。その結果、サンプルの高さをサンプルの表面上の特定位置にマップすることができ、これは、次に、サンプルのトポグラフィの陰影の正確な記述の作成を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
１．０．検出器表面位置のサンプルステージ表面トレースへのマッピング
図４ａと４ｂは、傾斜基準ミラーを有する干渉計の検出器４０５上に現れるフリンジラインとサンプルステージ４０３上のこれらフリンジラインの対応する「トレース」との間に存在する「マッピング」の実施形態を共に示している。ここで、サンプルステージ４０３は、反射性コーティングを有することができ、従って、それ自身により、上述の背景技術の節で説明した平面ミラー１０３と同じように（又は、少なくとも似たように）作動する。図４ａを参照すると、４５°のスプリッタ４０２の向きの場合、それぞれのフリンジラインは、サンプルステージ４０３上の特定のｙ軸位置でｘ軸に対して平行に延びるトレースに実質的に「マップ」する。換言すれば、それぞれのフリンジラインは、サンプルステージ４０３に向けたスプリッタ４０２からのその９０°の反射に「マップ」する。ここで、検出器上のフリンジラインのｚ軸位置決め（例えば、ｚ軸位置ｚk）がスプリッタ４０２に放射され（投射４９１を通じて）、サンプルステージ４０３に対して角度９０°でスプリッタ４０２から「反射される」（投射４９２を形成するために）場合、サンプルステージ４０３に対する投射４９２は、サンプルステージ４０３の特定のｙ軸位置（例えば、図４ａに見られるｙk）に衝突することになる。
【００１６】
図４ｂを参照すると、トポグラフィが測定されるサンプル（例えば、サンプル４６０）がサンプルステージ４０３上に配置される時、フリンジラインに対する外乱（サンプルの出現前のフリンジラインの元の外観と比べて）が出現することになる。各フリンジラインに対して、図４ａに示すように、外乱は、サンプルステージ４０３に沿ってｘ軸に平行に延びるその「マップした」トレースに沿ってサンプル４６０のトポグラフィに追従する。従って、図４ｂを参照すると、検出器４０５上のフリンジライン４５１ｂ、４５１ｃ、４５１ｄは、それぞれ、サンプルステージ４０３上のトレース４５２ｂ、４５２ｃ、４５２ｄに「マップ」する。サンプル４６０は、サンプルステージ４０３のトレース４５２ａ及び４５２ｅを覆わないので、フリンジライン４５１ａ及び４５１ｅは、検出器４０５上で乱されないままである。
【００１７】
３．０．予め確立された測定スケールを使用する干渉計測技術
図５は、光学フリンジライン外乱（これは、干渉計のサンプルステージ上に配置されたサンプルに応答して発生する）を予め確立された測定スケールに対して測定することによりサンプルのトポグラフィの記述を作成する方法の実施形態を示す。図５の方法に従って、測定スケール（基準スケール、スケールなどと呼ばれることもある）が第１に確立される（５０１）。測定スケールは、フリンジライン外乱を測定するための定規に似たものとして見ることができる。従って、サンプルが干渉計に導入され、サンプルの干渉画像が生成されると（５０２）、予め確立された測定スケールに対してフリンジラインを測定することにより（５０３）、サンプルのトポグラフィを正確に理解することができる。
【００１８】
換言すると、干渉計に導入されているサンプルに応答してフリンジラインが遭遇する外乱は、サンプルステージのｘｙ平面の既知の位置に沿ったサンプル高さに正確に変換することができる。基準スケールを予め確立することは、高い精度の表面トポグラフィの記述を可能にするだけでなく、効率的に生成された表面トポグラフィの記述（例えば、装置の高度化及び／又は消費時間の観点から）を可能にする。図６から９ａ及び９ｂは、測定スケールの確立に関連し、これらの図の各々の説明は以下の通りである。
【００１９】
４．０．測定スケールの確立
図６は、測定スケールを確立する方法を示す。図６の方法は、「ｘｙ平面の精度」成分６１０と「ｚ方向の精度」成分６１１とを含むことに注意すべきである。ここで、図４ｂ及び６を参照すると、ｘｙ平面６１０の精度の設定は、サンプルステージ４０３の平面に沿った正確な位置を導出することができる測定スケールの生成に対応する。同様に、ｚ方向の精度の設定６１１は、サンプル４６０のトポグラフィプロフィールの正確な変化を追跡することができる測定スケールの生成に対応する。ｘｙ平面及びｚ方向の精度の確立の組合せにより、サンプル４６０及びサンプルステージ４０３の表面上で複数のｘ及びｙ位置に亘ってサンプル高さを正確に追跡する（ｚ方向に）サンプルの３次元記述を生成することができる。
【００２０】
図６の方法によると、ｘｙ平面の精度は、検出器４０５上で観測されるフリンジラインを較正標準器のものと等距離になるように整列させる（６１０）ことによって確立することができる（図４ｂに関連して、較正標準器は、サンプル４６０ではなくステージ４０３に対して呈示されることに注意すべきである）。フリンジラインが整列した（６１０）状態で、「ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定」パラメータが計算される（６１１）。
【００２１】
ここで、検出器４０５を実施するために、光学感受性素子のアレイ（例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ）のアレイ）を使用することができる。各アレイの位置は、「ピクセル」と呼ばれることがある。このアレイのために、乱されたフリンジラインの形態が横切って延びる各光学感受性素子は、サンプルのトポグラフィに沿った固有のｘ、ｙ、ｚ位置（検出器４０５の表面上方）に対応することになる。換言すると、ｘｙ平面の精度の設定（６１０）は、検出器ピクセルをサンプルステージのｘｙ平面の特定の位置に「マップ」させる。従って、干渉計にサンプルが導入される時に万一フリンジラインが乱された場合は、フリンジラインが検出器上でその元の乱されないピクセル位置から移動する距離は、元の乱されないピクセル位置がマップしたそれらの特定のｘ、ｙサンプルステージ位置でのサンプルの高さに対応することになる。
【００２２】
すなわち、アレイを構成する光学感受性素子の各々は、検出器４０５の平面上で定量化可能な表面積を使用するので（すなわち、各ピクセルには「大きさ」がある）、フリンジライン外乱の広い区域を測定する時に、各ピクセルは、一般的に、検出器のｚ軸に沿って測定されるサンプルステージ上方の特定の「高さ」の単位に対応することになる。換言すると、フリンジライン外乱が干渉計サンプルステージ４０３上へのサンプル４６０を配置からもたらされるという図４ｂの説明を思い起こすと、フリンジライン位置の特定の変化は、特定のサンプル高さに変換することができる。
【００２３】
ここで、サンプルの高さは、干渉計にサンプル４６０を導入することによってフリンジラインの区域又は部分が検出器４０５の表面に沿って「移動」することになる（すなわち、乱される）ｚ軸に沿った距離から導出することができる。従って、各ピクセル位置は、サンプルステージ４０３の表面上方のｚ軸に沿った特定の単位距離に相関させることができ、これは、次に、サンプルステージ４０３上方のサンプルの高さを「求める」ために使用することができる。これに関しては、図９ａ及び９ｂに関連して以下で更に説明される。
【００２４】
しかし、図６を説明するために、ピクセルが表すサンプルステージ４０３上方のｚ軸に沿った単位距離の量は、「ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値」６１１と呼ばれることがある。例えば、サンプルがサンプルステージ上に配置される時にピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値が２０ｎｍで、フリンジラインが検出器４０５のｚ軸に沿って３ピクセル移動するように観測される場合、サンプル高さは、６０ｎｍと計算されることになる。副次的な注釈として、各ピクセルの光学感受性素子は、検出器のその固有のｘｚ位置に衝突する光学的な輝度がデジタル信号として提供されるように設定される。例えば、アレイ内の各光学感受性素子は、検出器４０５の表面上のその特定の固有のｘｚ位置で観測された光学強度を表示する１バイトの情報を提供するように設定される。
【００２５】
フリンジラインが較正標準器に整列され（６１０）、ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値が計算された（６１１）状態で、予め確立された測定スケールは、（１）サンプルをサンプルステージ上に置くことなくサンプルステージ４０３への検出器のフリンジラインのマッピングに関連する情報（例えば、サンプルがステージ上に配置されない時の検出器４０５上で観測される各フリンジラインに対して、（ａ）検出器４０５上のそのｘ、ｚピクセル位置を記録し、（ｂ）検出器４０５上のｘ、ｚ位置がサンプルステージ４０３上のｘ、ｙ位置にマップする方法を認識する）と、（２）ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値とを記録する（６１２）ことにより形成することができる。
【００２６】
サンプルは、その表面トポグラフィが測定される「物」であることに注意すべきである。次に、図６の方法によれば、乱されないフリンジラインが整列し、それらのマッピング位置が記録された状態で、かつ、ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値が計算されて記録された状態で、サンプルのトポグラフィを測定するのに使用することができる測定スケールを作り出すのに適する情報が保存される（６１２）。
【００２７】
３．１．フリンジラインの較正標準器との位置合わせ
図７ａから７ｃ及び図８は、図６に説明したフリンジラインを較正標準器に整列させる（６１０）ための技術に関連する。較正標準器は、高度の精度で間隔をおいて配置されたマーキングを有する装置である。例えば、米国標準技術局（ＮＩＳＴ）は、均一な間隔をおいて配置された（例えば、各格子が１ミクロンの間隔をおいて配置された）縦方向格子の較正標準器を提供する。較正標準器の一例は、図７ａと７ｂに見られる。ここで、各格子（又は他のマーキング）は、距離「Ｙ」の均一な間隔をおいて較正標準器の表面上に配置される。図７ａは、例示的な較正標準器７００の「包括的な」図であり、一方、図７ｂは、例示的な較正標準器７００の斜視図である。
【００２８】
図７ｃは、較正標準器がそのサンプルステージに配置された時に、傾斜基準ミラーを有する干渉計の検出器上に現れる光学画像の表示７０１である。ここで、光学画像は、較正標準器のマーキングの画像と傾斜している干渉計の基準ミラーに起因するフリンジラインとを含むことになる。図７ｃの描写では、図を簡単にするために、較正マーキングとフリンジラインは、「分割スクリーン」の描写に従って示されている。換言すれば、較正標準器マーキング７１０ａから７１０ｆの出現は、光学画像表示７０１の左側７０２上に示され、フリンジライン７１１ａから７１１ｅの出現は、光学画像表示の右側７０３上に示されている。
【００２９】
図７ｃの例示的な描写では、較正マーキングがｘ軸に沿って延びるように、サンプルステージに較正標準器を設定すべきであることに注意すべきである。図８は、フリンジライン７１１ａから７１１ｅを図７ｃに表示された光学画像内の較正マーキング７１０ａから７１０ｅに整列させるための技術を示す。図８の技術によれば、また図４ｂ及び８を参照すると（図４ｂのサンプル４６０が較正標準器によって置換されるように想像すべきであることに注意して）、８０１ａの描写に見られる較正マーキング８１１ａから８１１ｅの間隔と等距離のフリンジライン８１０ａから８１０ｅの間隔を設定するために、基準ミラー４０４の傾斜角度が調節される。ここで、図３の描写から、フリンジラインの分離は、基準ミラーの傾斜角度θに逆比例することを思い起こすべきでる。
【００３０】
フリンジ間隔が傾斜角度θの関数なので、傾斜角度θを適正に調節する（８２０）ことにより、フリンジライン間隔を較正マーキング間隔と等距離にすることができる。描写８０１ａは、隣接するフリンジラインの間隔が較正マーキング間隔と等距離にされる実施形態を示す。従って、隣接する較正マーキング８１０ａから８１０ｅは、隣接するフリンジライン８１１ａから８１１ｅと同じ間隔（Ｙ）を有する。別の実施形態では（例えば、フリンジラインの密度が較正マーキングの密度よりも大きい）、固定されたフリンジラインの数を較正マーキングに設定することができる。例えば、一実施形態では、較正マーキングあたり１０個のフリンジラインを確立することができ、較正標準器の較正マーキング密度の１０倍のフリンジライン密度を可能にする。
【００３１】
しかし、図８の描写８０１は、較正マーキング間隔と等間隔のフリンジライン間隔を示しているが、フリンジライン８１１ａから８１１ｅ自体は、較正マーキング８１０ａから８１０ｅと整列しないことに注意すべきである。ここで、ｙ軸に沿った基準ミラー４０４の位置を調節することができる（８２１）。換言すれば、フリンジラインは、基準ミラー４０４のｙ軸位置を調節することにより、検出器のｚ軸に沿って上下に動くようにすることができ、図８の技術によれば、基準ミラー４０４のｙ軸の位置は、描写８０１に見られるように、フリンジライン８１１ａから８１１ｅが較正マーキング８１０ａから８１０ｅと「並ぶ」ように調節することができる。フリンジライン８１１ａから８１１ｅは、描写８０１ａで距離Ｙだけ間隔を空けて配置されるように示されていることに注意すべきである。これは、ここでもまた、図７ｃに最初に示すような較正標準器の隣接するマーキング間のＹの間隔にさかのぼる。処理８２０からのフリンジライン間隔の設定がサンプルステージのｘｙ平面での測定精度を確立するので、第２の処理８２１は任意的であることに注意すべきである。
【００３２】
ここで、特定のｙ軸位置でサンプルステージに沿って延びるトレースへのフリンジラインのマッピングに関して（図４ａに関連して先に詳細に説明したように）、サンプルステージ４０３に設定された較正標準器に対するフリンジラインのアラインメントは、サンプルステージ４０３のｙ軸に沿ってフリンジライン間の相対的な間隔を特定の距離に精密かつ正確に相関させることを可能にする。従って、１対１のフリンジライン対較正マーキング比が確立された場合（かつ、較正マーキングが距離Ｙの間隔を空けて配置されたことが既知である場合）、フリンジラインは、それらがサンプルステージのｙ軸に沿って正確にＹだけ離れて起きるので、サンプルの表面変化を測定するのに使用することができる。同様に、別の例として、１０対１のフリンジライン対較正マーキング比が確立された場合（かつ、較正マーキングが距離Ｙの間隔を空けて配置されたことが既知である場合）、フリンジラインは、それらがサンプルステージのｙ軸に沿って正確に０．１Ｙだけ離れて起きるので、サンプルの表面変化を測定するのに使用することができる。
【００３３】
一実施形態では、フリンジラインがサンプルステージのｘｙ平面にマップする時の隣接するフリンジライン間の理解された距離は、検出器上で観測される隣接するフリンジライン間のピクセル数によって正規化される。この計算は、各ピクセルが対応するサンプルステージのｙ軸に沿った（及び、サンプルステージのｘ軸に沿った）距離（すなわち、各ピクセルが表す検出器のｘ軸とｙ軸の両方に沿った「ピクセルあたり」の距離）に実質的に対応する。
【００３４】
例えば、検出器上の隣接するフリンジライン間に１０個のピクセルが存在する場合、及び、隣接するフリンジラインが較正処理の結果として距離Ｙだけ間隔をおいて配置されたサンプルステージトレースにマップすることが理解される場合、ｘ及びｙの両方の方向のピクセルあたりの０．１Ｙの解像度が存在するということができる。この場合は、例えば、検出器のｘ軸に沿った５つの連続した一連のピクセルは、サンプルステージ（又はサンプル）の表面上の０．５Ｙの距離へのマッピングとして認識することができ、同様に、検出器のｚ軸に沿った５つの連続した一連のピクセルは、サンプルステージ（又はサンプル）の表面上の０．５Ｙの距離へのマッピングとして認識することができる。
【００３５】
ここで、検出器のフリンジラインのサンプルステージへのマッピングに関連する情報を記録することにより、予め確立された測定スケールが部分的に形成されることを思い起こすと、ｘ及びｙ方向のこのピクセルあたりの解像度を保存することは、この目的に対して使用することができる情報の保存として認められることに注意すべきである。例えば、ｘ及びｙ方向のピクセルあたりの解像度が０．１Ｙの距離に対応する場合、検出器のｚ軸に沿って３０ピクセル離れて検出された乱されないフリンジラインは、サンプルステージのｙ軸に沿って３Ｙの距離を置いて配置されたトレースを表示するとして認識することができる。同様に、フリンジラインが検出器のｘ軸に亘って１００ピクセルに延びる場合、これらの同じフリンジラインは、サンプルのｘ軸に沿って１０Ｙの距離に亘って延びるトレースとして認識することができる。
【００３６】
最後に、先に説明した「ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値」（及び、すぐ以下に詳細に説明されるもの）と、上述のサンプルステージのｘ及びｙ軸に沿った「ピクセルあたり」の距離との間の違いを明確にすべきであることに注意する。換言すると、本発明の測定技術によれば、ピクセル位置は、サンプルステージのｘｙ表面の特定の位置を識別するためだけではなく、サンプルステージ上方のｚ軸に沿ったサンプル高さを識別するためにも使用することができる。サンプルステージのｘ及びｙ軸に沿った「ピクセルあたり」の距離は、前者に振り向けられ、「ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値」は後者に振り向けられる。
【００３７】
３．２．ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値の計算
図６に戻り、フリンジラインが較正標準器に整列されると（６１０）（例えば、及び恐らく、ｘ及びｙ方向の「ピクセルあたり」の解像度が記録されると）、測定値のスケールを確立する次の手順は、ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値を計算する（６１１）ことである。「ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値」は、検出器のｚ軸に沿った１ピクセルのフリンジライン外乱が変換されるサンプルステージ上方のｚ軸に沿った単位距離の量を表すという図６の説明を思い起こすべきである。干渉分光法は、基準ミラーに向う光とサンプルステージに向う光との光学経路長の差に基づくので、サンプルステージへのサンプルの導入は、導入の前に存在した光学経路長の差を実質的に変えるものである。換言すると、サンプルステージ（傾斜基準ミラーではなく）を向く光の少なくとも一部分は、それがサンプルステージからではなくサンプルから反射されるために、その光学経路長を短縮させることになる。
【００３８】
この短縮された光学経路長は、光学経路長の差の変化に対応し、次に、フリンジラインの位置に対する外乱の原因になる。従って、ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値を計算するために、フリンジラインの位置決めにおける外乱の量は、サンプルがサンプルステージ上に配置された時に起きる光学経路長の変化に相関されなければならない。ここで、光学経路長の変化を良く理解するために、サンプルのない干渉計の解析がもたらされ、サンプルのある干渉計の解析ももたらされる。図４ａと９ａは、サンプルのない干渉計の光学に関連し、図４ｂと９ｂはサンプルのある干渉計の光学に関連する。各説明はすぐ以下に為される。サンプルがある時とない時に存在する光学条件を比較する方法により（光学経路長の変化に特に着目して）、ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値が導き出される。
【００３９】
図４ａを参照すると、第１の距離４９３は、θ＝０°の基準平面４９９と傾斜基準ミラー４０４との間の距離λを表し、第２の距離４９４は、θ＝０°の基準平面４９９と傾斜基準ミラー４０４との間の距離３λ／２を表すものと仮定する。サンプルがサンプルステージ上に配置されない時、フリンジラインは、傾斜基準ミラー４０４とθ＝０°の基準平面４９９との間のλ／２の整数間隔毎に出現することを示すことができる。従って、例えば、第１の距離４９３の結果として第１のフリンジライン４９５が検出器４０５上に現れ、第２の距離４９４の結果として第２のフリンジライン４９６が検出器４０５上に現れる。
【００４０】
この特性は、（１）傾斜基準ミラー４０４とθ＝０°の基準平面４９９との間のλ／２の各整数間隔の傾斜基準ミラー４０４上の「切片」と（２）検出器４０５自体のフリンジラインの位置との間に「あたかも」関係があるように見ることができる。換言すれば、図３の説明から、フリンジライン４９５及び４９６が〜λ／θに従って互いに分離されていることを思い起こすと、λ／（２ｓｉｎθ）離れた傾斜基準ミラー４０４の距離４９３及び４９４の切片４９７及び４９８は、間隔をおいて傾斜基準ミラー４０４の平面に沿って配置されることも注意すべきである（距離４９４が距離４９３よりもλ／２長く、基本的幾何学から、直角三角形の斜辺は、三角形の一辺（λ／２）を一辺に対向する角度の正弦  （ｓｉｎθ）で割算したものであるから）。
【００４１】
ここで、〜λ／θはλ／（２ｓｉｎθ）と一致するので（特にθが小さな角度の場合）、（１）傾斜基準ミラー４０４とθ＝０°の基準平面４９９との間の各整数λ／２間隔の傾斜基準ミラー４０４上の切片間の間隔と（２）検出器４０５上に現れるフリンジライン間の間隔との間に相関関係を想像することができる。
【００４２】
図９ａと９ｂは、サンプルがサンプルステージ上に配置された時に起きるフリンジライン位置の変化を示す。特に、図９ａは、更に、サンプルがサンプルステージ上に配置されない時の光学解析を提供し、図９ｂは、サンプルがサンプルステージ上に配置される時の光学解析を提供する。解析の組を比較することにより、ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値の適切な理解を定式化することができる。
【００４３】
図４ａと同様に、図９ａは、サンプルステージ９０３ａ上にサンプルがない干渉計９１０を示す。干渉計がそのサンプルステージ９０３ａ上にサンプルを持たない時、サンプルステージ９０３ａに向う光と傾斜基準ミラー４０４ａに向う光との間の光学経路長の差の変動（検出器９０５上にフリンジラインの出現をもたらす）は、大部分はθ＝０°の基準平面９９９ａと傾斜基準ミラー９０４ａとの間の距離の関数である。ここで、サンプルがサンプルステージ９０３ａ上に配置されない時は、サンプルがサンプルステージ９０３ａに向う全ての光は、スプリッタ９０２ａからサンプルステージ９０３ａまで移動する（及び再び戻る）のと同じ距離ｄ１を移動する。
【００４４】
従って、スプリッタ９０２ａから傾斜基準ミラー９０４ａまでの経路長の「変動」は、サンプルステージ９０３ａに向う光と傾斜基準ミラー９０４ａに向う光との間で発生する光学経路長の「変動」に対する「主な原因」と見なすことができ、それは、次に、検出器９０５ａ上に複数のフリンジラインの出現をもたらす。ここで、スプリッタ９０２ａから傾斜基準ミラー９０４ａまでの経路長の「変動」は、明白にθ＝０°の基準平面９９９ａと傾斜基準ミラー９０４ａとの間の領域内で発生するので、θ＝０°の基準平面９９９ａと傾斜基準ミラー９０４ａとの間の領域は、光学解析に焦点をあてる主な領域として役立つ。
【００４５】
サンプルがサンプルステージ９０３ａ上に配置されないと、フリンジラインは、傾斜基準ミラー９０４ａとθ＝０°の基準平面９９９ａとの間のλ／２の整数間隔毎に出現し、検出器のフリンジラインの間隔と傾斜基準ミラー４０４上の切片間隔との間に相関関係を想像することができることを思い起こすべきである。従って、図９ａは、θ＝０°の基準平面９９９ａと傾斜基準ミラー９０４ａとの間のλの間隔９９３ａから生じるＣＣＤ検出器９０５ａの部分に亘る第１のフリンジライン９９５ａと、θ＝０°の基準平面９９９ａと傾斜基準ミラー９０４ａとの間の３λ／２の間隔９９４ａから生じる同じＣＣＤ検出器９０５ａの部分に亘る第１のフリンジライン９９６ａとを示す。
【００４６】
図９ｂを参照すると、サンプル９１２は、干渉計９１１のサンプルステージ９０３ｂに配置されたことに注意すべきである。ここで、サンプル９１２は、（１）λ／４の高さを有し（ｚ軸に沿って測定される）、（２）（図９ａに見られるように）サンプル９１２の導入の前にフリンジライン９９５ａにマップしたサンプルステージ９０３ｂ上のｙ軸位置に配置されると仮定される。この場合、サンプル９１２の導入の前に存在していた間隔９９３ａの位置でθ＝０°の基準平面９９９ｂ上にサンプル９１２の形状を重畳することにより、適切な光学解析を実行することができる。
【００４７】
図９ｂは、この重ね合わせを示し、それは、次に、基準平面９９９ｂの形状を修正する。ここで、間隔９９３ａの位置でサンプルの形状を重畳することは、（１）サンプル９１２が、フリンジライン９９５ａにマップするサンプルステージ９０３ｂ上のｙ軸位置に配置され（間隔９９３ａがフリンジライン９９５ａの出現を「生じさせた」ので）、（２）λ／４の光学経路長の変化が、その時点でサンプルから（サンプルステージからではなく）反射する光の部分にもたらされる、という事実を反映する。
【００４８】
光学経路長の変化は、光学経路長の差（サンプルステージに向う光と基準ミラーに向う光との間の）がサンプルの導入によって変化したので、フリンジライン９９５ａの位置に対する外乱をもたらす。従って、フリンジライン９９５ａは、検出器９０５ｂに沿って新しい位置まで下方に移動する（フリンジライン９９５ｂによって図９ｂで観測されるように）。フリンジライン９９５ｂの新しい位置は、基準平面９９９ｂとサンプルの導入の前に存在していた傾斜基準ミラー９０４ｂとの間の間隔９９３ｂと同じ長さ（すなわち、λ）に対応する。しかし、サンプル９１２の形状に起因する基準位置の形状の修正は、ｚ軸に沿った下部の位置に同じ長さの間隔９９３ｂを実質的にもたらす。従って、フリンジライン９９５ｂは、検出器９０５ｂ表面上のより低い位置まで下方に移動する。
【００４９】
ここで、λ／４の変化は、フリンジライン９９５ｂをその最初の位置９０７（サンプル９１２の導入前の）とフリンジライン９９６ｂとの中間まで降下させる。これは、間隔９９３ｂが第１のセグメント（長さ３λ／４）と第２のセグメント（長さλ／４）に細分化することができる（間隔９９３ｂの全長λは維持されることに注目）と考えられる時に自然に起きる。λ／４のセグメントは、傾斜基準ミラー９０４ｂとの直角（図９ｂに観測される）を形成するのに役立ち、これは、基本幾何学から、サンプル９１２が干渉計９１１に導入された結果、間隔９９３ｂの傾斜基準ミラー９０４ｂとの切片が基準ミラー９０４ｂの平面に沿ってλ／（４ｓｉｎθ）移動することになることを示す。傾斜基準ミラー９０４ｂ上の「外乱」の位置と検出器９０５ｂ自体のフリンジライン９９５ｂとの間に相関関係があるので、これは、フリンジライン９９６ｂから分割された状態の距離の半分を使用するフリンジライン９９５ｂの動きに対応する。
【００５０】
上述の解析と整合するが、λ／２のフリンジライン９９５ｂを十分すぎるほど降下させ、フリンジライン９９６ｂに完全に重ねる原因となったサンプル９１２の高さに注意すべきである。従って、「ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値」がλ／（２Ｎ）と計算することができるのは明白である。ここで、Ｎは、サンプルステージ９０４ｂ上にサンプルが配置されない時の（図９ａに示すように）ＣＣＤ検出器９０５ａ上の隣接するフリンジライン間のピクセル数である。例えば、図９ａを参照すると、隣接するフリンジライン９９５ａと９９６ａの間に１０個のピクセルがあることに注意すべきである。波長λ＝２０ｎｍの光源の場合、これは、ピクセルあたり１ｎｍの「ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値」（すなわち、２０ｎｍ／２０ピクセル＝１ｎｍ／ピクセル）に対応する。従って、この例では、フリンジライン５５６ａ及びｂを移動させる原因となったサンプルの導入のために、サンプル高さは、正確に５ｎｍと測定することができる。
【００５１】
次に図６に戻ると、「ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値」は、光源の波長λと、サンプルがサンプルステージ上に配置されない時にフリンジライン間に存在するように観測されたピクセル数とから計算することができる（６１１）。ここで、フリンジラインを較正標準器と整列させる（６１０）処理は、検出器上のフリンジライン間の間隔を調節することができ、従って、「ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値」の計算（６１１）は、フリンジラインの位置が整列した（６１０）後に行われるべきであることに注意すべきである。
【００５２】
一実施形態では、「ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値」が計算された（６１１）状態で、サンプルステージに対する検出器のフリンジラインのマッピングに関連する情報は、「ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値」と共に保存（６１２）され、それは、上述のように、フリンジラインの変化を測定してサンプルのトポグラフィを判断することができる測定スケールを実質的に構成するのに使用することができる情報の保存に対応する。
【００５３】
５．０．装置の実施形態
図１０Ａは、予め確立された測定スケールに対してサンプルがサンプルステージ上に配置された時に出現するフリンジラインを比較することにより、表面トポグラフィを判断することができる試験測定システムの実施形態を示す。図１０Ａの試験測定システムは、光源１００１とスプリッタ１００２を含む。光源は、例えば、ガスレーザ、半導体レーザ、同調可能レーザなどの様々な形式の光源を使用して実施することができる。光源１００１の光から平面波面を形成するために、コリメータレンズ又は他の装置を使用することができる。スプリッタ１００２は、光源からの光の第１の部分を基準ミラー１００４に向け、光源からの光の第２の部分をサンプルステージ１００３に向けるように向きに配置される。スプリッタ１００２は、ガラスやペリクルなどのようないくつかの異なる光部部品を使用して実施することができる。
【００５４】
上述のように光を適切に誘導するために、スプリッタ１００２は、表面トポグラフィ測定が行われる平面（例えば、図１０Ａに見られるようなｘｙ平面）に対して角度αだけ傾けて配置される。更に別の実施形態ではα＝４５°であるが、当業者は、特定の用途に適する別の角度を判断して実施することができる。スプリッタ１００２はまた、光源１００１からの光の５０％が基準ミラー１００４を向き、光源１００１からの光の残りの５０％がサンプルステージ１００３を向くように設計することができる。しかし、当業者は、他の機能する百分率比を判断することができるであろう。
【００５５】
より広義には、基準ミラー１００４は、スプリッタ１００２に光を反射して戻す反射平面の実施形態と見ることができる。反射平面は、平面上に形成された適切な反射コーティングなどのいくつかの異なる部品を使用して実施することができる。反射平面は、検出器１００５の表面に沿って適切な間隔が構成されるように角度θだけ傾けることができる。上述のように、θの位置決めは、フリンジラインを較正標準器に整列させるように調節することができる。
【００５６】
サンプルステージ１００３は、表面トポグラフィが測定される試験サンプルを支持する。サンプルステージ１００３及び／又はサンプルステージ１００３に配置されたサンプルから光が反射した後で、光は、基準ミラー１００４から反射した光と結合される。結合された光は、次に、検出器に向けられる。より広義には、検出器１００５は、検出器の表面で光学強度パターンを電子的表示に変換する光電子式変換器と見ることができる。例えば、先に説明したように、検出器１００５は、光が受光される表面上で複数のピクセルに分割された電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイとして実施することができる。ここで、ピクセルで受光した輝度を表す各ピクセルに対して出力信号がもたらされる。
【００５７】
フリンジ検出ユニット１００６は、検出器１００５によって生成されたデータを処理する。フリンジ検出ユニット１００６は、検出器１００５上に出現する様々なフリンジの位置を検出する役割を担う。フリンジ検出ユニット１００６の実施形態は、以下に図１１ａから１１ｃに関連してより詳細に説明されるが、フリンジ検出ユニット１００６が多くの方法で実施することができることを認識することは重要である。例えば、フリンジ検出ユニット１００６は、コンピュータシステム（パーソナルコンピュータ（ＰＣ）やワークステーションなど）内部のマザーボード（中央処理ユニット（ＣＰＵ）を有する）として実施することができる。ここで、フリンジの検出は、マザーボードによって実行されるソフトウエアプログラムを使用して達成することができる。別の実施形態では、フリンジ検出ユニット１００６は、ソフトウエアプログラムの代わりに、専用のハードウエア（例えば、１つ又はそれ以上の半導体チップ）を使用して実施することができる。別の実施形態では、フリンジを検出するために、専用のハードウエアとソフトウエアの何らかの組合せを使用することができる。
【００５８】
図１１ａから１１ｃは、フリンジ検出ユニットの少なくとも一実施形態を更に詳しく説明する。図１１ａは、フリンジ検出を実行する方法１１００を提供する。図１１ｂは、図１１ａの方法を有効に実行する専用ハードウエア回路１１５０の実施形態を提供する。図１１ｃは、図１１ｂの回路に適用することができる波形を示す。図１１ａの方法によれば、フリンジは、検出器アレイデータの列の１次導関数１１０４を取ることによって検出される。検出器アレイデータの列は、検出器のピクセルアレイの同じ列に沿って延びるピクセルからの光学強度値の集合である。例えば、図１１ａのアレイ１１０１が干渉計のＣＣＤ検出器と考えられる場合、アレイを横切る第１の列１１０２は、ＣＣＤデータの「第１の」列を取り囲み、アレイを横切る第２の列１１０３は、ＣＣＤデータの「第２の」列を取り囲むなどである。
【００５９】
ＣＣＤデータの列からの光学強度値は、一連の極小値を示すべきである。換言すれば、ＣＣＤデータの各列は、ｚ軸に沿って同じｘ軸位置のＣＣＤ検出器に衝突する「一連の」光学強度値に対応するので、光学強度値がそれらのｚ軸位置に対してプロットされた場合、極小値の集合が出現すべきである。このことは、例えば図３に戻り、光学強度パターン３５０に沿って固定されたｘ座標で＋ｚ方向に移動することにより一連の極小が明らかにされることになる（例えば、フリンジライン３５２ａ、３５２ｂ、３５２ｃに対応する位置で）ことを認識すると自然にもたらされる。図１１ｃには、検出器のｚ軸に沿って同じ固定ｘ位置の光学強度値の典型的な分布１１１２が呈示される別の例が提供されている。
【００６０】
図１の描写から、各極小値は（例えば、点ｚ2、ｚ4、ｚ6、ｚ8などで）、フリンジラインに対応することになる（破壊的な干渉の結果、フリンジラインが極小光学強度に対応することを思い出すこと）。従って、フリンジラインが出現する検出器上のピクセル位置を正確に識別することができる。換言すると、解析されるＣＣＤデータの列のｘ座標が既知（例えば、ｘn）であり、フリンジラインが出現する場所で（例えば、ｚ2、ｚ4、ｚ6、ｚ8など）フリンジ検出の処理が特定のｚ軸座標を識別するので、フリンジラインの各例の位置を規定する１組のピクセル座標（例えば、（ｘn，ｚ2）、（ｘn，ｚ4）、（ｘn，ｚ6）、（ｘn，ｚ8）など）は、ＣＣＤデータの列の各解析のために容易に識別することができる。
【００６１】
ＣＣＤデータの列の１次導関数１１０４を取り（ｚ軸に関する）、次に、１次導関数が負の極性から正の極性に変化する１１０５を判断することが、ＣＣＤデータの特定の列に対してフリンジラインを受け取る各ピクセルのｚ座標を識別する方法である。そのような手法は、ソフトウエア、ハードウエア、又はこの２つの組合せで行うことができるであろうが、図１１ｂと１１ｃは、専用のハードウエアを使用する手法に関連する。ここで、波形１１１２で示されるＣＣＤデータの列が入力１１０８に提供される。ＣＣＤデータ１１２の列は、次に、比較器１１０６と遅延ユニット１１０７の両方に呈示される。遅延ユニットは、ＣＣＤデータ１１１２の列の遅延した又はシフトしたバージョン（波形１１１３として観測される）を実質的にもたらす。
【００６２】
比較器１１０９は、波形１１１２及び１１１３の対のどちらが大きいかを表示する。波形１１１４は、波形１１１２及び１１１３に対して生成された比較器の出力１１０９信号の例を提供する。各極小値（例えば、点ｚ2、ｚ4、ｚ6、ｚ8などにおける）に対して立ち上がりが誘発されることに注意すべきである。当業者は、波形１１１２及び１１１３の対のどちらが大きいかを数式的に表示するのは、波形１１１２の１次導関数１１０５を取り、その極性を判断することに対応することを認識するであろう。ここで、極性がどこで負から正に変化するかを判断することは、極小値を識別することに対応する（極小値で波形の傾斜が負から正に変化するため）。従って、図１１ｃに見られるように、比較器の出力信号の各立ち上がりは、ＣＣＤデータの列の各極小値と整列する必要がある。
【００６３】
４．０．予め確立された測定スケール及びそれに基づくトポグラフィ測定の実施形態
図１０Ａに戻り、フリンジ検出ユニット１００６の実施形態の説明が終わったところで（図１１ａから１１ｃに関連して上述の通り）、本節は、トポグラフィ測定ユニット１００７の作動の実施形態を詳細に考察する。トポグラフィ測定ユニットの作動は、正確なトポグラフィの記述を作成する方法を説明するために考察される。しかし、そのような説明を始める前に、全体の方法に関する簡単な考察、及び多少脱線するが測定スケールの確立に関する特定の詳細が提供される。
【００６４】
図５に戻ると、トポグラフィの測定が行われる（５０３）前に測定スケールが第１に確立される（５０１）ことが思い起こされる。ここで、図６から９ｂは、測定スケールが（１）サンプルステージ上にサンプルを配置しないでフリンジラインを較正標準器に整列させ、（２）検出器のフリンジラインのサンプルステージへのマッピングを認識し、（３）ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値を認識することによって作成することができることを例証するために役立つものであった。すなわち、一実施形態では、測定スケール情報の保存は、サンプルがまだ干渉計に導入されない時の干渉画像のフリンジライン位置の保存を伴う。これは、サンプルの干渉計への導入に応答して発生するフリンジライン外乱が比較されるベースラインとして実質的に作用する。
【００６５】
図１１ａから１１ｃに関連して上述したフリンジラインの検出（フリンジ検出ユニット１００６によって実行される）の説明から、検出器１００５全体の上方のフリンジラインの位置は、各検出器の列に対してフリンジ検出の解析を実行することによって判断することができることは明白である。すなわち、測定スケールは、（１）サンプルの干渉計への導入なしでフリンジラインを較正標準器に整列させ、（２）フリンジラインが検出器上に出現するピクセル位置を判断し（例えば、各検出器に対してフリンジの検出を実行することにより）、（３）これらのピクセル位置を保存し、（４）サンプルステージ上のトレース間の距離（例えば、ｘ及びｙ方向のパラメータのピクセルあたりの解像度の助けによりフリンジラインがサンプルステージにマップする方法を通して判断された）を保存又はそうでなければ認識し、又は、単に較正標準器間隔を単に記録することにより、及び（５）フリンジラインの分離に基づいてピクセル単位あたりのサンプル高さの測定値を保存又はそうでなければ認識することによって作り出すことができる。
【００６６】
図１２ａは、保存された測定スケールの形成に役立つように保存することができるピクセル位置の情報を示す。ここでは、検出器ピクセル位置のアレイが観測され、サンプルがサンプルステージ上に配置されない時にフリンジラインが検出される各位置に「Ｘ」が配置される。従って、図１２ａの例に見られるように、５つのフリンジライン１２０１、１２０２、１２０３、１２０４、及び１２０５が検出される。保存することができて、それによって測定スケールをそこから使用することができる情報の要素は、従って、（１）検出器上で観測されたフリンジライン分離がマップするサンプルステージのｘｙ平面上のトレース間の理解された間隔（及び／又は、先に説明したｘ及びｙ方向のパラメータのピクセルあたりの変化のような間隔を判断することができるパラメータ）、（２）検出器上の各フリンジラインの位置（例えば、図１２で「Ｘ」を有する各ピクセルの（ｘ、ｙ）ピクセル座標）、及び（３）基準ミラーの傾斜角度が確立された状態で計算された「ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値」を含むことができる。これらの各々の関連性を以下に説明する。
【００６７】
図８から、フリンジライン８１１ａ−８１１ｅの較正標準器マーキング８１０ａ−８１０ｅに対するアラインメントは、サンプルステージのｙ軸に沿って距離「Ｙ」だけ離して配置されたサンプルステージトレースへのフリンジライン８１１ａ−８１１ｅの各マッピングを可能にすることを思い起こすべきである。図１２ａは、保存された測定スケールが、各検出されたフリンジラインのサンプルのｙ軸に沿った分離を識別することを明らかにする。例えば、単なる一手法として、１つのフリンジラインは（例えば、フリンジライン２０３）、ｙ＝０で規定されたサンプリングステージ上の対応する（すなわち、「マップした」）ｙ軸位置を有する「ベースライン」フリンジとして認識することができる。
【００６８】
サンプルのｘ軸に沿って走り、サンプルステージ上の隣接するフリンジラインのトレースからＹだけ間隔をおいて配置されたトレースに各フリンジがマップする実施形態では、トレース１２０４は、ｙ＝−Ｙのサンプル上のｙ軸位置に対応することになり、トレース１２０２は、ｙ＝＋Ｙのサンプル上のｙ軸位置に対応することになる。同様に、トレース１２０５は、ｙ＝−２Ｙのサンプル上のｙ軸位置に対応することになり、トレース１２０１は、ｙ＝＋２Ｙのサンプル上のｙ軸位置に対応することになる。少し図４ａにもどると、検出器４０５のｚ軸上の「より高い」フリンジラインは、検出器のｙ軸に沿った「より低い」位置にマップすることになることに注意すべきである。従って、ベースラインのフリンジ１２０３の下部に配置されたフリンジライン１２０２及び１２０１は、正の極性を与えられ、一方、ベースラインのフリンジ１２０３の上部に配置されたフリンジライン１２０４及び１２０５は、負の極性を与えられる。
【００６９】
検出器上の各フリンジラインの位置（例えば、図１２ａで「Ｘ」を有する各ピクセルの（ｘ，ｚ）ピクセル座標）を追跡することは、サンプルステージ表面に沿って特定のｙ軸位置に位置するいくつかの異なる「下位」測定スケールの位置と実質的に対応する。図１２ｂは、この観点に沿った図であり、各々が固有のｙ軸位置でｘ軸に沿うサンプル高さを測定する測定スケールの集合が観測される。すなわち、フリンジライン間隔が同じステージ上のＹの距離にマップする実施形態に関して、予め確立された測定スケールの別の見方は、（１）サンプルステージのｙ軸に沿って距離Ｙだけ間隔をおいて配置され、（２）サンプルステージ上方のサンプル高さを測定することができるように（「ピクセル単位あたりの測定高さ」パラメータを通じて）サンプルステージ上に「直立して」立ち、及び（３）検出器のｘ軸に沿って延びる、複数の測定スケールに対して検出器上で受け取られた情報の変換である。
【００７０】
フリンジ検出の位置を追跡することは、フリンジラインに関連しないピクセル座標（すなわち、図１２で「Ｘ」を持たない物）が処分されることがあるためにデータ圧縮の程度に対応する。更に、更なるデータ圧縮の場合として、特定のフリンジラインのための全てのフリンジ検出（例えば、フリンジライン１２０５に関連する各「Ｘ」）が同じｚ軸座標にある場合、全体のフリンジラインを表示するために、データ値を１つだけ（すなわち、ｚ軸座標）を保存すべきである。測定スケール情報を適切に記録するために、ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値も同様に記録される。フリンジラインに「曲げ」が現れる場合（例えば、不完全な光学特性のために）、フリンジラインを「まっすぐにする」ためにピクセルあたりのベースでフリンジラインのデータに補正係数を適用することができることに注意すべきである。
【００７１】
図９ａと９ｂに関連して上述したように、また、すぐ後に説明するように、ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値を使用して、サンプルステージに配置されたサンプルに応答して特定の（ｘ，ｚ）座標位置で発生する外乱（ピクセル内の）と共に考慮することにより、特定位置でのサンプルの高さを定めるのを助ける。ある意味では、検出器上の各ピクセルは、図２ｂで観測された全ての測定スケールの垂直軸に沿った（すなわち、ｚ軸に沿った）「目盛り点」に対応し、「目盛り点」間の距離は、ピクセル単位あたりのサンプル高さである。
【００７２】
図１３は、サンプルステージ上のサンプルの配置に対応する、乱された後の図１２ａのフリンジラインの表示を示す。ここで、図１３のフリンジライン１３０１は、図１２ａのフリンジライン１２０１に対応し、図１３のフリンジライン１３０２は、図１２のフリンジライン１２０２に対応するなどである。図１３のフリンジライン１３０１−１３０５はまた、台形形状のサンプル４６０のプロフィールを追跡する図４ｂのフリンジライン４５１ｅから４５１ａに対応する。図１４は、図１３と１２ａの対応するフリンジラインの差（すなわち、フリンジライン外乱）が計算される時の結果を示す。例えば、図１２ａのフリンジラインをそれらの対応する図１３のフリンジラインから減算し（すなわち、フリンジライン１２０５をフリンジライン１３０５から減算し、フリンジライン１２０４をフリンジライン１３０４から減算するなどにより）、−１を乗算し（図１３で観測された変換トポグラフィのプロフィールを補正するために）、図１４のプロフィール１４０１から１４０５が結果としてもたらされる。
【００７３】
プロフィール１４０１から１４０５は、それぞれ、測定スケールによって規定されたｙ軸位置におけるサンプルのトポグラフィの正確な記述に対応する。トポグラフィのプロフィール１４０１から１４０５は、ピクセルの観点からは垂直に測定され、その結果「ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値」パラメータは、各ｘ軸位置でサンプルの高さを正確に規定するのに使用することができることに注意すべきである。例えば、台形のプロフィールは、３ピクセルの最大高さに達することに注意すべきである。ここで、「ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値」パラメータがピクセルあたり１ｎｍに対応する場合、サンプルの測定された最大高さは、３ｎｍということになる。
【００７４】
図１２ａ、１３、及び１４が図１０Ａのトポグラフィ測定ユニット１００７の作動の実施形態を説明するために役立つ一方、図１５は、図１０Ａで観測されたトポグラフィ測定ユニット１００７の回路設計の実施形態１５０７を示す。図１５の設計によれば、保存された測定スケールデータと分布されたフリンジラインデータは、それぞれ、入力１５２２と１５２１で受け取られる。ここで、図１２ａに関連する情報は、いくつかの保存された測定スケールデータ（ピクセル単位あたりのサンプル高さと各乱されないフリンジラインに対応するサンプルステージのｙ軸位置とを除く）と考えることができ、図１３で観測されたフリンジラインパターンは、サンプルステージ上に配置されたサンプルに応答して分布されたフリンジラインデータの例として考えられる。この場合、図１５の入力１５２１は、図１０Ａの入力１０２１に対応し、図１５の入力１５２２は、図１０Ａの入力１０２２に対応することに注意すべきである。図１０Ａの特定の実施形態では、サンプルデータと保存された測定スケールデータは、それ自体のメモリ領域１０２４及び１０２３から抽出されることに注意すべきである。共有メモリが使用される場合は、入力１０２１及び１０２２は、共有データの経路に合成される。
【００７５】
フリンジライン抽出ユニット１５０１は、適切なメモリ領域１５２３及び１５２４の比較のために対応するフリンジラインを抽出する。ここで、対応する対のフリンジラインは、それらが保存された方法に照らして抽出することができる。例えば、測定スケール情報（例えば、図１２のフリンジライン１２０１）に関連する第１のフリンジラインのｚ軸のピクセル座標をメモリ１５２４の第１の領域に自動的に保存することができ（検出ユニット１００６により）、サンプル情報（例えば、図１３のフリンジライン１３０１）に関連する第１の分布されたフリンジラインのｚ軸のピクセル座標をメモリ１５２３の第１の領域に自動的に保存することができる（検出ユニット１００６により）場合、これらの同じ対のフリンジラインデータは、フリンジライン抽出ユニット１５０１を使用して、これらの同じメモリ領域を自動的に参照することにより抽出することができる。従って、フリンジライン１２０１及び１３０１は、それぞれ、入力１５２２及び１５２１で一緒に呈示することができ、フリンジライン１２０２及び１３０２は、それぞれ、入力１５２２及び１５２１で一緒に呈示することができるなどである。
【００７６】
これらフリンジラインのサンプルステージのｙ軸位置は、入力１５２２及び１５２１で一緒に呈示されたフリンジラインの対の解析が特定のサンプルステージのｙ軸位置に対して追跡可能なように（各乱されないフリンジラインのピクセル位置と共にメモリ１５２４に保存されて）追跡することができる。一対の対応するフリンジラインが抽出された状態で、分布されて乱された位置間の差が計算され、次に−１が乗算されてデータが適切に変換される（基準ミラーの傾斜角度が基準ミラーの上部ではなく底部に設けられる場合は（本発明の説明を通して観測されるように）、１の係数は、除外することができることに注意すべきである）。
【００７７】
これは、フリンジラインの対に対応する（例えば、図１４のプロフィール１４０２）サンプルステージのｙ軸位置でサンプルのプロフィールを表現する（ピクセルで測定された）新しい一連のデータを作り出す。従って、「ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値」パラメータの各ｘ軸座標におけるピクセル数の乗算は、フリンジラインの対から正確なサンプルのプロフィールを生成すべきである。トポグラフィ測定ユニットを超えて、トポグラフィプロフィールを保存又は表示することができる。それらはまた、処理されるデータの量を低減するために、様々なデータ圧縮技術を使用して圧縮することができる。
【００７８】
図１０Ａに戻ると、極めて多くの方法、及び極めて多くの異なる処理スキームでトポグラフィ測定ユニット１００７を実施することができることを認識することは重要である。例えば、ユニット全体１００７は、マザーボード（中央処理ユニット（ＣＰＵ）を有する）を使用してコンピュータシステム（パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、ワークステーションなど）内で実施することができる。ここで、トポグラフィプロフィールの作成は、マザーボードで実施されるソフトウエアプログラムを使用して行うことができる。フリンジ検出ユニット１００６とトポグラフィ測定ユニット１００７の両方の機能がソフトウエア内で実施される場合は、完全なトポグラフィ測定解析を実行するために、Ｏ／Ｅコンバータの後でコンピュータシステムを使用することができることに注意すべきである。
【００７９】
従って、データ処理がソフトウエアルーチンの実行及び／又は専用ハードウエアを使用して実行されるか否かに関わらず（又は、その程度がどうであろうと）、検出器の「背後で」実行される処理は、より一般的には「データ処理ユニット」１０２０によって実行されるものと考えられる。ここで、データ処理ユニット１０２０は、専用ハードウエア（例えば、図１０Ａによって提案されたもの）として実施することができ、又は、代替的に又は組合せとして、コンピュータシステムを使用して実施することができる。コンピュータシステムの実施形態は、図１０Ｂに示されている。汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＰＳ）、及び／又は汎用／デジタル信号ハイブリッドプロセッサを可能な限り適切に使用することができる。
【００８０】
すなわち、本明細書に説明した全ての信号処理技術は、実施可能な命令の形態で機械可読メディアに保存することができる。従って、この発明の実施形態は、何らかの形態の処理コア（コンピュータの「中央処理ユニット（ＣＰＵ）」のような）上で実行されるか、又は機械可読メディア上又はその内部で実施又は実現されるソフトウエアプログラムとして又はそのサポートとして使用することができることも理解されるものとする。機械可読メディアは、機械（例えば、コンピュータ）によって読み取ることができる形態の情報を保存又は伝送する全ての機構を含む。例えば、機械可読メディアは、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶メディア、光学記憶メディア、フラッシュメモリ装置、電気的、光学的、音響的、又は他の形態の伝播信号など（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号など）を含む。
【００８１】
図１０Ｂは、他の例えばより高度なコンピュータシステムの実施形態が実行可能なことに注意した上で、機械可読メディア上に常駐する命令を実行することができるコンピュータシステム１０００の実施形態を示している。一実施形態では、機械可読メディアは、ハードディスク１００２などの固定メディアにすることができる。別の実施形態では、ＣＤＲＯＭ１００３、コンパクトディスク、磁気テープなどの移動可能メディアにすることもできる。機械可読メディア上に保存された命令（又はその一部分）は、メモリ（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ））１００５にロードされ、処理コア１００６は、次に、命令を実行する。情報は、メモリ１００５にロードされる前にネットワークインタフェースを通じて受け取ることができる。
【００８２】
他の実施形態では、トポグラフィ測定ユニット１００６は、ソフトウエアプログラムではなく、専用のハードウエア（例えば、１つ又はそれ以上の半導体チップ）を使用して実施することができる。他の実施形態では、トポグラフィのプロフィールを作成するために、専用のハードウエアとソフトウエアの何らかの組合せを使用することができる。更に、複数のトポグラフィのプロフィールを平行して解析することができる（例えば、異なる組のフリンジライン対に対して同時に作動する図１５の回路の複数の実施により）。
【００８３】
６．０．複数のトポグラフィ測定値の交互挿入を通じた高解像度トポグラフィ記述
図１６ａ、１６ｂ、及び１７は、サンプルステージのｙ軸に沿ったトポグラフィ測定値の全体的解像度を増強するための技術に関連する。図１０Ａに戻ると、ステージをｙ軸に沿って移動させることができるサンプルステージ１００３に対して、ステッパモータが連結されることに注意すべきである。ここで、詳細に上述したように、Ｙのトレース分離の場合、トレース分離解像度を増強するためにサンプルステージをある距離（例えば、Ｙよりも小さな）だけ移動させることができる。
【００８４】
例えば、ｙ軸に沿ってサンプルステージがＹ／２の量だけ動かされた場合、サンプルの新しい位置に亘ってトレースすることができるように、フリンジラインのトレースは、実質的に「移動する」であろう。図１６ｂは、これらの新しいトレースの例を明らかにする。これらのトレースは、それらが移動した方法を比較することができるように、図４ｂで最初に観測されたトレースに対して比較されることがあることに注意すべきである。図１６ａは、応答して検出される「新しい」サンプルフリンジを提供する。
【００８５】
図１７は、適切なｙ軸位置でプロフィールを整列させるか又はそうでなければ交互挿入することにより、図１３と１６ａからのトポグラフィ情報が結合される時に生じるより完全なトポグラフィ記述の実施形態を提供する。より完全なトポグラフィ情報は、その後、揮発性メモリ（例えば、半導体メモリチップ）又は不揮発性メモリ（例えば、ハードディスク記憶装置）に保存され、及び／又はトポグラフィ情報を容易に見ることができるようにスクリーン上に表示することができる。ステッパモータ１００８に適用される制御は、図１０Ａのデータ処理ユニット１０２０によって管理することができ、従って、上述の説明と一致し、そのような制御は、ソフトウエア、専用のハードウエア、又はその組合せによって管理することができることに注意すべきである。
【００８６】
上述のものと同じか又は同様の効果を実質的に達成するために、他の手法を使用することができることに注意するのは重要である。換言すれば、サンプル全体のより高解像度の画像を形成するために互いに交互挿入することができるトレースの集合を実質的に提供するために、他の光学技術を使用することができる。例えば、１つの手法によると、光源から放射される光の位相は、検出器上のフリンジラインの位置決めを「調節」するために調節される。ここで、光の位相を変える作用は、図１６ａ、１６ｂ、及び１７に関連して上述したようなサンプルステージを移動させるのと同様の効果を有することになる。
【００８７】
すなわち、フリンジライントレースのマッピングのサンプル上の新しい相対的位置決めが生じることになり、それは、次に、高解像度のトポグラフィ画像を形成するために他の組のトレース（異なるサンプルステージ及び／又は光の位相の位置決めで形成された）と交互挿入することができる新しい組のトレースを生成する。別の関連手法によれば、傾斜基準ミラーの位置は、光学経路軸に沿って（例えば、図１０Ａで描写されたｙ軸に沿って）動かされ、フリンジラインの位置決めを「調節」する。
【００８８】
ここでもまた、フリンジライントレースのマッピングのサンプル上の新しい相対的位置決めが生じることになり、それは、次に、他の組のトレースと交互挿入することができる新しい組のトレースを生成する。更に、異なる光の波長を使用することもできる（例えば、光の異なる「色」を使用することができる）。しかし、ここで、使用される光の各波長に対して、別の測定スケールが確立されるべきである。
【００８９】
他の組の交互挿入可能なトレースを作り出すための技術が使用されるか否か、又はどの技術（又は技術の組合せ）が使用されるかに関係なく、拡大とフリンジラインに関しても以下に説明する。拡大に関して、図１０Ａに戻ると、拡大レンズ１０１０が含まれることに注意すべきである。干渉計に拡大を組み込むことにより、「ピクセル単位あたりのサンプル高さの測定値」パラメータと「サンプルステージのｘ及びｙ方向に沿うピクセル単位あたりの距離」パラメータとを増強することができる。例えば、拡大なしの場合は、隣接するフリンジライン間に１０ピクセル存在し（例えば、図９ａで観測されるように）、１０×の拡大は隣接するフリンジラインを１０ピクセル離すのではなく、１００ピクセル離して実質的に移動させることになる。フリンジラインは、依然としてλ／２の距離だけ離れていると見なされるので、ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値は、依然としてλ／（２Ｎ）から判断することができる。従って、Ｎの１０倍増は、サンプル高さの変化あたりの１０倍増に相当する。
【００９０】
フリンジラインに関連して、図３に見られるフリンジラインは、光学強度パターン３５０の範囲内で観測される極小の位置に対応することにも注意すべきである（上述のように）。より一般的には、フリンジラインは、サンプルがサンプルステージに導入された結果として上述の方法でその位置が乱される光学強度パターンの範囲内の任意の求めていた輝度の特徴（例えば、極小の位置、極大の位置など）と解釈することができる。最後に、ステッパモータ１００９は、ｙ軸に沿って基準ミラー１００４の位置を調節し、及び／又は基準ミラーの傾斜を調節するのに使用することができることにも注意すべきである。
【００９１】
７．０．フリンジライン輝度情報の解析によるサンプル組成の特徴付け
図１８ａから１８ｂは、干渉計検出器から検出されたフリンジラインの輝度の値の解析によりサンプルの材料組成を判断する方法を説明する次の議論に関連する。すなわち、図１１ａからｃ及び図１２ａの説明を思い起こすと、フリンジラインの検出が特定のピクセル位置の識別を含むことに注意すべきである。従って、フリンジラインが正常に検出された状態で、フリンジラインを判断するために使用された光学強度のデータは廃棄することができる。しかし、この節で説明する測定技術によれば、光学強度の情報は、表面トポグラフィを超えたサンプルの更なる特徴付けを作成することができることから有用な情報と考えられる。
【００９２】
より詳細には、サンプルの表面を構成する材料は、サンプル表面の反射率を干渉計の光源の光の波長の関数として特徴付けることによって判断することができる。図１８ａの図の実線の図形要素は、「反射率対波長」曲線の例示的な描写を提供する。ここで、反射率対波長は、伝導率、格子間隔、格子の種類などのような反射表面の微細構造詳細の関数であるので、また、特定の材料又は物質（例えば、コバルト（Ｃｏ）のような純粋材料、又は、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）、「ニッケル鉄」（Ｎｉ100-xＦｅx）などのような材料の合金又は他の組合せ）がこれらの同じ微細構造の詳細に対して特定の値を有するので、特定の材料又は物質の「反射率対波長」曲線は、多くの場合にそれを一意的に規定する。
【００９３】
換言すると、異なる材料又は物質は、異なる「反射率対波長」曲線を呈示する傾向があり、従って、サンプルの「反射率対波長」曲線を作成することにより、それ（サンプル）が構成される材料又は物質を判断することができる。ここで、検出器で観測された光学強度値を割り当てるのではなく、干渉計の光源の特定の波長に対するサンプルの特定反射率を判断することができるようにそれらを解析することができる。
【００９４】
光源の波長を変更してそれに対応するサンプルの反射率の変化をモニタすることにより、サンプルの「反射率対波長」曲線を測定することができる。これは、次に、サンプル自体の材料組成を判断するために使用することができる。図１８ａは、適用された波長に対して特定の測定反射率のデータ点がプロットされたそのような測定値からの例示的な結果を提供する。データ点がサンプルの反射率曲線をトレースするので、サンプルの組成を判断することができる。
【００９５】
様々な実施形態では、フリンジラインが検出されたピクセル位置で観測された光学強度は、反射率の解析を行うために使用される。従って、いくつかの場合では、検出されたフリンジラインのピクセル位置が使用されるだけでなく（サンプル表面のトポグラフィ記述を作成するために）、サンプルが構成される材料を特徴付けるのを助けるために同じフリンジラインの光学強度値もまた使用される。
【００９６】
しかし、適切な場合にフリンジラインを極小値以外の何かに対応するように解釈することができるということを理解すると、ある場合には、反射率解析を実行するために極小の光学強度値ではなく極大の光学強度値を追跡するのが有用なことがあることにも注意すべきである。従って、ある場合には、トポグラフィの目的で使用されるフリンジラインは、反射率解析に使用されるフリンジライン（例えば、両方とも極小）と同じ場合があり、一方、他の場合には、トポグラフィの目的で使用されるフリンジラインは、反射率解析に使用されるフリンジラインと異なる場合（例えば、一方は極小で他方は極大）がある。
【００９７】
また、更なる実施形態では、空間的及び／又は波長に依存する干渉計の特性は、反射率測定に対する全ての結果的に生じる悪影響を確実に相殺することができるように予め特徴付けることができる。例えば、第１のピクセル位置が第２のピクセル位置よりも低い輝度の光を観測することが既知である場合（干渉計に関連する光学的な不完全さのために）、当業者は、干渉計の不完全さに基づく光学強度の差（ピクセル対の間の）をサンプル自体の固有の反射率特性に基づくものから分離することができることになる。干渉計の波長関連の不一致又は不完全性に対しても同じことが言える（もしあれば）。
【００９８】
トポグラフィが図１８ｂで見られるような最も単純な場合では、サンプルは、単一の組成で均一に構成される（例えば、サンプルはＣｏで均一に構成されるか、又はＳｉ3Ｎ4などで均一に構成される）ものと仮定される。サンプルの均一な組成のために、フリンジラインは、全体の反射率実験に影響を与えることなく、検出器の表面に亘って「自由に動く」。ここで、フリンジラインが〜λ／θに従って分離されるという背景技術の説明から思い起こすと、反射率の計算１８１０（又は、少なくとも光学強度の記録）間の光源の波長（λ）の調節１８１１は、フリンジラインを検出器の表面上で移動させる。しかし、干渉計の間隔及び波長関連の不一致は相殺することができ、サンプルの反射率が均一なために、「反射率対波長」曲線は、フリンジラインの位置に関係なく記録することができる。
【００９９】
図１８ｃに詳細に示すより可能性があるシナリオでは、フリンジラインを各波長の変化によって再整列させることが更に望ましいであろう。換言すれば、波長が変わった後で（１８２１）、先の波長における露出の間に出現したのと同じ位置に出現するように、フリンジラインを再配置する（１８２２）試みが為される。これによって、そのサンプルステージへマップする方法のために、サンプルの特定領域での反射率を判断する測定が可能になる。従って、仮にサンプルが異なる材料又は物質の混合物（例えば、第１の領域はシリコン（Ｓｉ）、第２の領域は銅（Ｃｕ））から成る場合、干渉計は、ピクセル毎のベースで異なる混合物を識別することが可能である。
【０１００】
すなわち、第１の「反射率対波長」曲線は、第１のピクセル位置にマップするサンプルの部分に関して測定することができ、第２の「反射率対波長」曲線は、第２のピクセル位置にマップするサンプルの部分に関して測定することができる。異なるピクセル（又は、恐らくは異なるグループのピクセル）に対する別々の曲線を追跡することにより、仮にサンプルがマップした位置で異なる材料／物質を持つ場合は、異なる「反射率対波長」曲線は、それ自体が異なるピクセル位置間にあることを明らかにすることになる。従って、異なる材料／物質は、正確なサンプル位置に特定することができる。
【０１０１】
フリンジラインは、波長の変化によってもたらされた動きを補償することができるように、例えば基準ミラーの傾斜角度を調節することにより、再配置（１８２２）することができる。従って、「反射率対波長」曲線の「新しい」データ点は、（１）光源の波長を変える（１８２１）、（２）フリンジラインを波長変化の前に存在していたそれらの位置と重なるように調節する（１８２２）、（３）フリンジラインで反射率を計算して保存する（又は、少なくとも輝度を後から計算することができるように観測された輝度を保存する）（１８２０）ことによって生成される。当業者は、観測された輝度がサンプル反射率に比例することを認識するので、反射率の計算は、当業者によって簡単に行うことができることに注意すべきである。
【０１０２】
図１６ａ、１６ｂ、及び１７に関連して先に説明した技術と同様に、第１の組のフリンジライン位置に対する第１のグループの反射率曲線が作成された状態で（第１の組のフリンジライン位置に対する図１８ｃのトポグラフィを通じた複数回のループにより）、第２の組のフリンジラインの位置に対する第２のグループの反射率の曲線を作成することができる（第２の組のフリンジライン位置に対する図１８ｃのトポグラフィを通じた複数回のループにより）ことに注意すべきである。
【０１０３】
対応するグループの反射率の曲線は、次に、サンプルの組成を精密な解像度で判断することができるように交互挿入することができる（例えば、図１７に関連して説明した概念のように）。サンプルの「反射率対波長」解析を実行するための手順（例えば、上述のような）は、サンプルの表面トポグラフィと材料の組成の両方を測定するサンプルの完全な記述を達成することができるように、サンプルのトポグラフィを判断するための手順（例えば、先の節で説明したような）と結合することができる（例えば、先行するか又は後に続くことにより）ことにも注意すべきである。
【０１０４】
また、少し図１０ａの戻ると、データ処理ユニット１０２０は、測定された「反射率対波長」曲線を追跡するように設定することができる（例えば、ソフトウエア又はハードウエアを通じて）。更に、データ処理ユニット１０２０は、特定の曲線が既知の材料又は物質と一致することを判断することができるように、測定された曲線を既知の材料又は物質のそのような曲線のデータベースに対して比較するように設定することができる（例えば、測定された曲線をデータベースに保存された曲線と相関させることにより）。これらの技術の多くは、ソフトウエアで実施することができるので、機械可読メディアに組み込むことができる。
【０１０５】
８．０．関連基準フィールドの外側に延びるフリンジライン外乱を測定するための信号処理技術
図１３に戻ると、フリンジライン外乱は、各フリンジライン外乱がそれらの対応する基準フィールド内に留まるという意味で「調和する」ことに注意すべきである。基準フィールドは、フリンジラインが乱された時にそれがサンプル高さの変化を明らかにするために最初に投射することになる、フリンジラインに隣接して常駐する光学画像データのフィールドに対応する。例えば、図１２ａを参照すると、フリンジライン１２０４及びフリンジライン１２０３間の画像データのフィールドは、フリンジライン１２０４に対する基準フィールドに対応し、フリンジライン１２０３及びフリンジライン１２０２間の画像データのフィールドは、フリンジライン１２０３に対する基準フィールドに対応するなどである。
【０１０６】
次に、図１２ａと１３を比較すると、最大サンプル高さとフリンジライン間隔との組合せは、各フリンジライン外乱がそれ自体の基準フィールド内に維持されるようなものであることに注意すべきである。これは、図１４に見られるサンプルトポグラフィプロフィールの比較的簡単な作成に役立つ。すなわち、フリンジライン全体のピクセル位置とその関連する外乱は、単独で（すなわち、他のフリンジラインのピクセル位置に伴われることなく）特定のメモリ位置（例えば、フリンジラインの基準フィールドのために仕切られた）に容易に保存され、その対応する乱されたフリンジライン位置と比較することができる。
【０１０７】
すなわち、一般的に、様々な実施形態によると、予め規定された最大の測定可能／許容可能なサンプル高さは、フリンジライン外乱が対応する基準フィールドの範囲に維持されるべく設計されるように認識することができる。これは、最低程度の精緻さにより近いトポグラフィ情報を導出するのに必要とされる信号処理を維持する。そのような任意の「最大高さ」は、フリンジライン間隔の操作（例えば、傾斜角θの調節）により容易に確立することができることに注意すべきである。更に、望ましい解像度のトポグラフィ記述を作成するために適切な交互挿入技術（図１６ａ、１６ｂ、及び１７に関連して説明したような）を使用することができるので、測定の解像度は失われない。
【０１０８】
しかし、それに対して、それぞれの基準フィールドに侵害するフリンジライン外乱を簡単に測定するのが望ましければ、特定のフリンジラインを正確に「追跡」するためにより強固な信号処理技術を使用することができる。すなわち、例えば、画像の基準フィールドに従ってデータ保存を編成することができるようにメモリリソースが再び分割される場合、異なるフリンジラインのピクセル位置は、共通基準フィールド内に常駐することができる。図１９ａは、対応する基準フィールドに侵害する検出器１９０５上で観測されたフリンジライン１９５１ｂ、１９５１ｃ、及び１９５１ｄの例示的な描写を示す。それに対応して、フリンジライン１９５１ｂのセグメントＢＣ及びＥＦとフリンジライン１９５１ｃのセグメントＨＩ及びＪＫとは、基準フィールド（乱されないフリンジラインの位置１９１３及び１９１２間に配置された）の同じフィールド内に常駐することに注意すべきである。
【０１０９】
図１９ｂは、図１９ａに見られるフリンジライン外乱をもたらすことができるサンプル１９６０の例示的な描写を示す。ここで、図１９ａのフリンジライン１９５１ａ、１９５１ｂ、１９５１ｃ、１９５１ｄ、及び１９５１ｅは、図１９ｂのトレース１９５２ａ、１９５２ｂ、１９５２ｃ、１９５２ｄ、及び１９５２ｅにそれぞれマップすることに注意すべきである。図１９ｂのサンプル１９６０を図４ｂのサンプル４６０と比較すると、図１９ｂのより背の高いサンプル１９６０（図４ｂのより背の低いサンプル４６０と比較して）は、フリンジライン１９５１ｂ、１９５１ｃ、及び１９５１ｄにそのそれぞれの基準フィールドを侵害させたかもしれないことに注意すべきである。
【０１１０】
７．１．基準フィールド毎のベースのメモリ分割
同じ基準フィールド内の複数のフリンジラインを追跡するのに適するより高度な信号処理技術の説明を開始する前に、検出されたフリンジライン外乱（例えば、それぞれ、図１０及び１５のメモリ１０２３及び１５２３のような）のピクセルデータを保存するために使用されるメモリリソースが基準フィールド毎のベースでピクセルデータを保存するために分割することができる方法を簡単に説明する。この説明の最初に、フリンジラインが各基準フィールドを侵害することを「予想される」か又は「予想されない」かに関係なく、基準フィールド毎のベースでメモリ分割が行われることを強調するのは重要である。従って、メモリ分割は、図１３から１５に関連して先に説明した信号処理技術に対して、並びに図１９ａに見られるようにフリンジラインがそのそれぞれの基準フィールドを侵害するその環境に対して適用することができる。
【０１１１】
基準フィールド毎のベースでの保存画像データの解析は、容易／効率的メモリ管理を可能にする。すなわち、乱された画像データ（例えば、図１０ａのメモリリソース１０２３）を保存するために使用されるメモリリソースは、それ自体の基準フィールド区域に分割されるものとして見ることができる。これは、次に、検出器のどこでフリンジラインが検出されたかに関係なく、測定値間及びサンプル間の容易なメモリ編成／使用を可能にする。
【０１１２】
例えば、一実施形態によれば、基準スケール情報の保存は、乱されないフリンジラインが常駐する検出器上の各ｚ軸位置の保存（例えば、図１０ａのメモリリソース１０２４への）を含む。従って、第１の予め確立されたメモリ位置は、第１の乱されないフリンジライン（例えば、図１２ａのフリンジライン１２０５）に対してｚ軸位置（例えば、「ｚ1」）の保存のために予定することができ、第２の予め確立されたメモリ又はレジスタ領域は、第２の乱されないフリンジライン（例えば、図１２ａのフリンジライン１２０４）に対してｚ軸位置（例えば、「ｚ2」）の保存のために予定することができるなどである。
【０１１３】
従って、基準フィールドの境界（すなわち、隣接する乱されない位置）は、境界自体が基準スケール間で変わるか否かに関係なく、常に先に規定されたメモリ／レジスタ領域に保存される。すなわち、例えば、第１の基準フィールドは、たとえ試験装置がその有効寿命に亘って異なる測定スケールの実施形態（例えば、異なるフリンジライン間隔）を保存していても、メモリ１０２４の第１及び第２の予め確立されたメモリ位置間に保存されていたｚ軸の値ｚ1及びｚ2によって常に境界付けられるものと認識することができる。
【０１１４】
その結果、検出されたフリンジライン外乱のピクセル位置は、それらの特定の基準フィールドに従って破棄することができる。換言すると、基準フィールドの境界の知識を使用して、フリンジ検出ユニット１００６は、同じ基準フィールド領域の範囲内でメモリ１０２３の共通領域にフリンジライン区域を保存することができる（例えば、図１９ａを参照すると、フリンジライン区域ＨＩ、ＢＣ、ＥＦ、及びＪＫのピクセル座標は、メモリ１０２３の共通メモリ位置に保存することができる）。更に、メモリ１０２３のこれらの領域も予め確立することができる（例えば、メモリ１０２３の第１の予め確立された領域は、第１の基準フィールドのｚ軸境界に関係なく、第１の基準フィールド内で検出されるピクセル値のために予定され、メモリ１０２３の第２の予め確立された領域は、第１の基準フィールドのｚ軸境界に関係なく、第２の基準フィールド内で検出されるピクセル値のために予定されるなどである）。
【０１１５】
更に、トポグラフィ測定ユニット１００７は、特定の基準フィールド内で特定のｚ軸境界自体の知識なく意図的にデータを抽出するために、メモリ１０２３のこれらの予め確立された領域から自動的に読取りを行うように設定することができる。例えば、トポグラフィ測定ユニット１００７は、（１）「第１の」基準フィールド内で検出されたフリンジラインのピクセル位置を取得するために第１のアドレス（又は、アドレスのグループ）から読み取り、（２）「第２の」基準フィールド内で検出されたフリンジラインのピクセル位置を取得するために第２のアドレス（又は、アドレスのグループ）から読み取るなどに予め設定することができる。従って、この観点によると、トポグラフィ測定ユニットによる特定のｚ軸境界値へのアクセスを必要としない。
【０１１６】
７．２．同じ基準フィールド内の複数のフリンジラインの追跡
上述のように、メモリリソースは、フリンジラインがその対応する基準フィールドを侵害するように予想されるか否かに関係なく、基準フィールド毎のベースで分割することができる。例えば、図１３と１２ａを参照すると、（１）フリンジライン１２０５及び１３０５は、第１の基準フィールドの乱されない及び乱されたデータの読み取りの結果、メモリ１０２４及び１０２３から読み取ることができ（これらは、次に、トポグラフィプロフィール１４０５を形成するために互いに減算され）、（２）フリンジライン１２０４及び１３０４は、第１の基準フィールドの乱されない及び乱されたデータの読み取りの結果、メモリ１０２４及び１０２３から読み取ることができる（これらは、次に、トポグラフィプロフィール１４０４を形成するために互いに減算される）などである。
【０１１７】
フリンジラインが対応する基準フィールドを侵害するように予想される場合、より高度な信号処理技術が必要になる場合がある。換言すると、フリンジラインが対応する基準フィールドを侵害することが可能になれば、異なるフリンジラインが同じ基準空間を占めることができるようになる。従って、各外乱を適切に測定することができるように、同じ基準フィールドの空間内で異なるフリンジラインを認識することができるような技術を使用すべきである。例えば、図１９ａのフリンジラインセグメントＢＣは、フリンジラインセグメントＨＩよりもサンプルステージ上方のより高い高さを表す。従って、その対応する乱されない位置をトポグラフィ測定の基準として使用することができるように、異なるフリンジラインが認識されるべきである。
【０１１８】
図２０は、共通の基準フィールド内の異なるフリンジラインの存在に対処するために、フリンジライン外乱の個々の傾斜（すなわち、「エッジ」）の追跡を強化した信号処理技術を示す。更に、特定のフリンジライン外乱のエッジが追跡される間に、各フリンジライン外乱の位置をその対応するサンプル高さ（ｚs）に変換するための計算が行われる。ｘｙサンプルステージ空間の特定の位置の知識を使用して、信号処理技術は、特定のｘ、ｙ、ｚsデータ位置に対応する「出力」を生成することができる。これらのｘ、ｙ、ｚsデータ位置は、次に、サンプルの全体トポグラフィを表示するために保存又はプロットすることができる。更に、以下により詳細に説明するように、その技術は、処理の間接費を更に低減するために、ピクセルデータ点の更なる圧縮を可能にする。
【０１１９】
図２０の信号処理技術によれば、異なるフリンジラインからのトラックエッジは、各基準フィールドに亘って第１の方向（例えば、図１９ａに見られるような「下向きに」傾斜した方向）に追跡される（２００１）。例えば、第１の追跡シーケンス２００１を実行するために、この技術が行うことは、（１）乱されないフリンジライン位置１９１４及び１９１３間の基準フィールドに対応する画像データをメモリから読み取り、フリンジライン１９５１ｂの下向きのエッジセグメント「ＡＢ」を追跡し、次に、（２）乱されないフリンジライン位置１９１３及び１９１２間の基準フィールドに対応する画像データをメモリから読み取り、フリンジライン１９５１ｂの下向きのエッジセグメント「ＢＣ」とフリンジライン１９５１ｃの「ＨＩ」とを追跡するなどである。最終的に、乱されないフリンジライン位置１９１１の下の基準フィールドが処理されて、シーケンス２００１の終わりを示すことになる。
【０１２０】
次に、第２の追跡シーケンス２００１を「上向き」の方向に実行する間に亘って、この技術は（位置１９１１の下及び位置１９１１及び１９１２間の基準フィールドが既に処理された後に）、（１）乱されないフリンジライン位置１９１３及び１９１２間の基準フィールドに対応するデータをメモリから読み取り、フリンジライン１９５１ｂの「ＥＦ」とフリンジライン１９５１ｃの「ＪＫ」との上向きのセグメントを追跡し、（２）乱されないフリンジライン位置１９１３及び１９１２間の基準フィールドに対応するデータをメモリから読み取り、フリンジライン１９５１ｂの「ＥＦ」の上向きのセグメントを追跡するなどを行うことができる。最終的に、基準ライン位置１９１５及び１９１４間の基準フィールドが処理されて、シーケンス２００２の終わりを示すことになる。
【０１２１】
図２１ａから２１ｃは、上向き又は下向きのいずれかの方向にデータを処理するのに使用することができる方法の実施形態に関連する。図２１ａは、その方法を示し、図２１ｂは、その「下向き」方向の適用に関連し、図２１ｃは、その「上向き」方向の適用に関連する。各方向の作動の例を以下に説明する。図２１ａと２１ｂを参照すると、基準フィールド相当のデータが、その対応するメモリ位置から読み込まれる（２１０１）。ここで、基準フィールド相当のデータは、問題の基準フィールド内に常駐する検出されたフリンジラインに対するピクセル位置がメモリ内に見つけられるアドレス位置（又は、アドレス位置のグループ）から検索することができる（２１０１）。
【０１２２】
次に、基準フィールドの上部境界とのその切片から開始して、各フリンジラインセグメントは、それを適切なｘｙサンプルステージ位置でサンプル高さｚsに変換しながら（２１０２）「追跡」される（例えば、隣接するピクセル位置の存在を認識することにより）。追跡と変換（２１０２）は、多次元２１０２1から２１０２nとしてみることができ、ここで、次元の大きさは、処理される異なるフリンジラインセグメントの数に依存する。すなわち、１つのセグメントが下向き方向への処理を要求される場合は（例えば、位置１９１４及び１９１３間の基準フィールドに関する場合として）ｎ＝１であり、２つのセグメントが下向き方向への処理を要求される場合は（例えば、位置１９１３及び１９１２間の基準フィールドに関する場合として）ｎ＝２であるなどである。
【０１２３】
フリンジラインセグメントは、その「上部」境界とのその切片で開始し、最も近くに位置するピクセル座標の（基準フィールドデータ内の）存在を検索するか又はそうでなければ認識することによって下向きの方向に追跡することができる（例えば、データを走査し、切片の「下向き及び／又は右向き」である最も近いピクセル位置を把握することにより。単純な場合には、これは、次に最も高いｘの値を有するピクセル位置の単に選択することに対応すべきである）。この処理は、その後、次に低い基準フィールドとの切片に到達するか又はフリンジラインが逆戻りして上部境界を再び横切るまで連続的に繰り返される。
【０１２４】
フリンジラインセグメントの各ピクセル位置は、保存された測定スケール情報の使用と全体の幾何学及び光学の理解を通じて、適切なｘ、ｙ、ｚsトポグラフィ情報に変換することができる。一実施形態では、本明細書に提供された例証と一致して、全てのフリンジラインのピクセル位置（ｘ，ｙ）に対して（１）適切なサンプルステージのｘ座標値は、「ｘ及びｙ方向のピクセルあたりの解像度」パラメータ（例えば、節３．１の最後に説明したような）により、ピクセルのｘ座標を考慮に入れることによって判断され、（２）適切なサンプルステージのｙ座標値は、追跡されている特定のフリンジラインを参照することによって判断され（例えば、フリンジライン１９５１ｂは、サンプルステージ上のｙ軸位置−Ｙであると理解される）、（３）適切なサンプル高さｚsは、関係：ｚs＝ＲＥＦ２＋（Ｒ−ｄｚ）により判断され、ここで、（ａ）ＲＥＦ２は、「ベースライン基準」であり、フリンジラインが基準フィールドをいくつ侵害したかを考慮に入れ、（ｂ）Ｒは、「基準フィールド侵害あたりのサンプル高さ」であり、（ｃ）ｄｚは、ピクセルのｚ軸検出器の位置と、ピクセル単位あたりのサンプル高さパラメータを考慮した下部基準フィールド境界ＲＥＦ１の位置との差（すなわち、ｚ−ＲＥＦ１）である。これらの各々の更に完全な説明は以下の通りである。
【０１２５】
ＲＥＦ２は、各フリンジラインに関して追跡する変数と見ることができる。換言すれば、様々な実施形態では、追跡される各フリンジラインのための別のＲＥＦ２変数が維持される。フリンジラインが別の基準フィールドを侵害する時はいつも、その対応するＲＥＦ２変数がＮ（Δｚ）だけ増分され、Ｎは、隣接するフリンジライン間のピクセル数（検出器のｚ軸に沿った）であり、Δｚは、ピクセル単位あたりのサンプル高さ（節３．２で説明）である。従って、フリンジラインがその基準のフィールド（フリンジライン１９５１ｂのセグメントＡＢなど）内にある時は、ＲＥＦ２変数は０であり、その基準のフィールドをまだ侵害していない。
【０１２６】
フリンジラインがその第１の基準のフィールドを破り、第２の基準のフィールド（フリンジライン１９５１ｂのセグメントＢＣなど）に亘って追跡される必要がある時は、フリンジラインのＲＥＦ２変数は、フリンジラインの基準の第２のフィールドで行われる変換処理のために、Ｎ（Δｚ）の値まで増分される。フリンジラインが第３の基準フィールドの中に侵害する場合、フリンジラインのＲＥＦ２変数は、フリンジラインの基準の第２のフィールドで行われる変換処理のために、２Ｎ（Δｚ）の値まで増分される。従って、フリンジラインのためのＲＥＦ２変数は、各基準のフィールドの侵害を対応するサンプル高さの距離に変換される。
【０１２７】
ＲＥＦ２変数が特定のフリンジラインに対して「これまで」測定されたサンプル高さの量を表示するのに対して、Ｒ（基準フィールド侵害あたりのサンプル高さ）は、現在処理されている基準フィールド内のフリンジラインの追跡によって影響されるサンプル高さ位置のフィールドを表示する。従って、Ｒは、Ｎ（Δｚ）の定数である。ここで、任意の検出器のｚ軸位置に対して、項Ｒ−ｄｚは、フリンジラインが現在の基準フィールドのどこまで延長されたかを実質的に表示する。すなわち、ｄｚは、ｄｚ＝０の時に特定のピクセル位置が対応するＲＥＦ１上方の距離を考慮したピクセル単位毎のサンプル高さΔｚを表すので（図２１Ｂ参照）、フリンジラインは、次に下位の基準のフィールド（例えば、図２１ｂと１９ａの点Ｂ）と交差するように基準フィールドを拡張して終了しており、ｄｚがＲ／２の時に、フリンジラインは、現在の基準フィールドの半分まで侵害しているなどである。
【０１２８】
「下向きに」傾斜したフリンジラインは、基準フィールド内で追跡されており、図２１ａのトポグラフィのループ特性は、次に下位の基準フィールドに対するデータが抽出されて解析されることを示す。例えば、位置１９１４及び１９１３間の基準フィールドが解析された（フリンジライン９５１ｂのセグメントＡＢを追跡するように）後は、位置１９１３及び１９１２が次に解析される（フリンジライン１９５１ｂのセグメントＢＣとフリンジライン９５１ｃのセグメントＨＩとが追跡されるように）などである。ここで、一対の基準フィールド解析の間に、次に下位の基準フィールドの中に侵害した各フリンジライン（例えば、位置１９１３及び１９１２間の基準フィールドが解析された後の点Ｃ及びＩ）に対して、各フリンジラインの交差点が識別／記録される（２１０３）。
【０１２９】
次の基準フィールドに侵害しないこれらのフリンジラインに対して、ある形式のデータ圧縮を行うことができる。例えば、フリンジライン９５１ｂの場合、位置１９１２及び１９１１間の基準フィールドが解析される時に、実際にはサンプルのエッジだけが測定されるようにし、点Ｄ１でデータ追跡処理を終了することがある。代替的に、追跡処理は、変換されたサンプル点の密度がサンプルの平面に亘って延びる時に減少するように、点Ｄ１から点Ｄ２までスローダウンすることができる。これらの技術のいずれもトポグラフィ情報のために使用されるピクセル位置の数を低減し、これは、次に、データ圧縮の形式に対応する。
【０１３０】
下向きに傾斜したフリンジラインのエッジが追跡された後で同様の処理が繰り返されるが、方向が反対の上向きである。ここで、図２１ａの方法を再度参照することができる。図２１ｃは、フリンジライン１９５１ｂのフリンジラインセグメントＥＦの処理に関連する（位置１９１３及び１９１２間の基準フィールドが解析された時に）。ここで、上向きの処理は、下向きの処理と同等である。
【０１３１】
最も大きな差は、一実施形態では、適切なサンプル高さｚsが式：ｚs＝ＲＥＦ２−ｄｚで判断されるということであり、ここで、ＲＥＦ２は、フリンジラインが既に侵害した基準フィールド数を考慮する同じ「ベースライン基準」であるが、より高い基準フィールドが解析される時はいつでも、上向きの方向にＮ（Δｚ）だけそれが減分される。ｄｚを判断する目的のより低い境界は、この場合ＲＥＦ２であることに注意すべきである。全てのフリンジラインが追跡されて、追跡処理が基準の最も高いフィールドに侵害した状態で、三次元でサンプルのトポグラフィを説明する（ｘ，ｙ，ｚs）データ点の集合は残ったままである。当業者は、上述の技術を実行することができるトポグラフィ測定ユニット１００７のソフトウエア及び／又はハードウエアを作成することができるであろう。
【０１３２】
９．０．結び
以上の本明細書では、特定の例示的実施形態に関連して本発明を説明した。しかし、特許請求の範囲に示された本発明の広義の精神及び範囲から逸脱することなく、それに対して様々な修正及び変更を為し得ることは明白であろう。本明細書と図面は、従って、制限する意味ではなく例証と考えるものとする。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】干渉計測システムを示す図である。
【図２】傾斜した基準ミラーを有する干渉計測システムを示す図である。
【図３ａ】干渉計の基準ミラーが傾斜している時に起きる光学強度パターンを描いた図である。
【図３ｂ】干渉計の基準ミラーが傾斜している時に干渉計の検出器で観測されるフリンジラインを示す図である。
【図４ａ】フリンジラインがサンプルステージに沿って特定のｙ軸位置にマップする方法を示す図である。
【図４ｂ】サンプルが干渉計のサンプルステージ上に配置された結果、傾斜した基準ミラーを有する干渉計のフリンジラインに対して与えられた摂動を示す図である。
【図５】サンプルのトポグラフィの記述を作成するのに使用することができる方法の実施形態を示す図である。
【図６】どのフリンジラインの変化が測定されるかに関して基準スケールを確立する方法の実施形態を示す図である。
【図７ａ】照合標準器の「上面」を示す図である。
【図７ｂ】図７ａの照合標準器の斜視図である。
【図７ｃ】照合標準器がサンプルステージ上に配置された時に傾斜基準ミラーを有する干渉計の検出器に現れる画像の表示を示す図である。
【図８】干渉計のサンプルステージ上に配置された照合標準器の基準ラインにフリンジラインを整列させる方法の実施形態を示す図である。
【図９ａ】傾斜基準ミラーを有する干渉計のＣＣＤアレイ検出器上の隣接フリンジラインを示す図である。
【図９ｂ】高さλ／４を有するサンプルがその光路に沿って配置された時にフリンジラインの１つに生じる外乱を示す図である。
【図１０ａ】サンプルのトポグラフィを予め確立された測定スケールに対して測定する傾斜基準ミラーを有する干渉計の実施形態を示す図である。
【図１０ｂ】コンピュータシステムの実施形態を示す図である。
【図１１ａ】フリンジを検出する方法を示す図である。
【図１１ｂ】フリンジラインを検出するのに使用することができる回路を示す図である。
【図１１ｃ】図１１ｂの回路の作動に関連する信号を示す図である。
【図１２ａ】予め確立された測定スケールを形成するのに使用されるフリンジトレースの実施形態を示す図である。
【図１２ｂ】予め確立された測定スケールの斜視図である。
【図１３】サンプルが干渉計に導入される時に図１２ａのフリンジトレースに生じる外乱の実施形態を示す図である。
【図１４】図１２ａ及び１３のフリンジトレースの解析から抽出されたサンプルのトポグラフィ情報を示す図である。
【図１５】図１０Ａのトポグラフィ測定ユニットを実施するのに使用することができる回路の実施形態を示す図である。
【図１６ａ】サンプルがｙ軸に沿って移動した後のフリンジトレースの「新しい」パターンを描いた図である。
【図１６ｂ】図１６ａで観測された「新しい」フリンジパターントレースに対応するサンプルの「新しい」相対的配置を描いた図である。
【図１７】図１３及び１６ａで観測されたフリンジトレースから導出されたサンプルのトポグラフィ記述を描いた図である。
【図１８ａ】サンプル組成を特徴付けるのに適する反射率対光源波長を例示的に描いた図である。
【図１８ｂ】反射率対光源曲線を生成するのに使用することができる第１の方法を示す図である。
【図１８ｃ】反射率対光源曲線を生成するのに使用することができる第２の方法を示す図である。
【図１９ａ】フリンジラインの関連基準フィールドの外側に拡張するフリンジライン外乱を例示的に描いた図である。
【図１９ｂ】図１９ａで観測されたフリンジライン外乱パターンをもたらすことができると考えられるサンプルを例示的に描いた図である。
【図２０】フリンジラインの関連基準フィールドを超えて乱されたフリンジラインに追従するのに使用することができる方法を示す図である。
【図２１ａ】フリンジラインの関連基準フィールドを超えて乱されたフリンジライン外乱の特定エッジを追従するのに使用することができる方法を示す図である。
【図２１ｂ】図１９のフリンジライン１９５１ｂの下方傾斜エッジのセグメントの追従に適用される例示的な描写を示す図である。
【図２１ｃ】図１９のフリンジライン１９５１ｂの上方傾斜エッジのセグメントの追従に適用される例示的な描写を示す図である。
【符号の説明】
【０１３４】
４０２  スプリッタ
４０３  サンプルステージ
４０４  傾斜基準ミラー
４０５  検出器
４５１ａ、４５１ｂ、４５１ｃ、４５１ｄ、４５１ｅ  フリンジライン
４５２ａ、４５２ｂ、４５２ｃ、４５２ｄ、４５２ｅ  トレース
４６０  サンプル
【図１】
2005535882.tif 000003
【図２】
2005535882.tif 000004
2005535882.tif 000005
2005535882.tif 000006
2005535882.tif 000007
【図５】
2005535882.tif 000008
【図６】
2005535882.tif 000009
2005535882.tif 000010
【図８】
2005535882.tif 000011
2005535882.tif 000012
【図１０ａ】
2005535882.tif 000013
【図１０ｂ】
2005535882.tif 000014
【図１１ａ】
2005535882.tif 000015
【図１１ｂ】
2005535882.tif 000016
【図１１ｃ】
2005535882.tif 000017
【図１２ａ】
2005535882.tif 000018
【図１２ｂ】
2005535882.tif 000019
【図１３】
2005535882.tif 000020
【図１４】
2005535882.tif 000021
【図１５】
2005535882.tif 000022
2005535882.tif 000023
【図１７】
2005535882.tif 000024
【図１８ａ】
2005535882.tif 000025
【図１８ｂ】
2005535882.tif 000026
【図１８ｃ】
2005535882.tif 000027
2005535882.tif 000028
【図２０】
2005535882.tif 000029
【図２１ａ】
2005535882.tif 000030
【図２１ｂ】
2005535882.tif 000031
【図２１ｃ】
2005535882.tif 000032
【手続補正書】
【提出日】平成17年5月20日(2005.5.20)
【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】
干渉計の一部である検出器上で検出された複数のフリンジラインがマップするサンプルステージに沿ったトレースを識別する情報を記憶する段階と、
（１）サンプルが前記サンプルステージ上に配置されることに起因し、
（２）前記検出器上で観測される、
前記フリンジラインの位置的外乱を、前記トレースに沿った前記サンプルの複数のトポグラフィプロフィールに変換するのに使用することができるパラメータを記憶する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記検出器は、各アレイ位置が固有のピクセルに対応する光学感受性素子のアレイを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
Ｎを前記サンプルが前記サンプルステージ上に配置されない時に前記検出器上で観測される隣接フリンジラインの間のピクセル数とする時、前記干渉計によって使用される光源の波長を２Ｎで割算して前記パラメータを計算する段階を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記情報を記憶する段階は、前記トレース間の間隔を識別する情報を記憶する段階を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記検出器上で観測された一組のフリンジライン間の間隔が、前記サンプルステージ上に配置された較正標準器上のマーキングを分離する間隔と等距離になるように調節された後に前記情報を判断する段階を更に含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記フリンジライン間隔を前記調節するために、前記干渉計内で基準ミラーを傾ける段階を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記フリンジラインの対は、隣接するフリンジラインであり、
前記マーキングは、隣接するマーキングである、
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記フリンジラインをそれらの間隔を保つ方法で前記検出器上で移動させるために、前記干渉計内の基準ミラーの位置を該干渉計の光路軸線に沿って調節する段階を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記トレース間の間隔を識別する情報は、フリンジライン間のピクセル数と、前記サンプルステージの表面に沿ったピクセル単位あたりの距離とを更に含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項１０】
前記情報を記憶する段階は、前記検知器上で観測された前記フリンジラインの位置を記憶する段階を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記検出器は、各アレイ位置が固有のピクセルに対応する光学感受性素子のアレイを更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記情報を記憶する段階は、フリンジラインが前記検知器上で観測されるピクセル位置を記憶する段階を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記検出器によって供給された光学強度パターンから前記フリンジラインを検出する段階を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記フリンジラインを検出する段階は、前記光学強度パターンに沿った極小値を見つける段階を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
（ａ）（１）サンプルステージ、及び
（２）複数のフリンジラインを観測する検出器、
を更に含む干渉計と、
（ｂ）前記サンプルステージ上に配置されたサンプルのトポグラフィを記述する複数のプロフィールを生成するために、
（１）前記フリンジラインがマップする前記サンプルステージに沿うトレースを識別する情報、及び
（２）前記外乱を前記トレースに沿って前記サンプルの複数のトポグラフィプロフィールに変換するのに使用することができるパラメータ、
を更に含む以前に記憶した測定スケール情報に対して、前記フリンジラインにおける外乱を測定するデータ処理ユニットと、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項１６】
前記データ処理ユニットは、コンピュータシステムを更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記検出器は、各ピクセルが光学強度を電気信号に変換するピクセルのアレイを形成するような光学感受性素子のアレイを更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
前記コンピュータシステムは、
Ｎを前記サンプルが前記サンプルステージ上に配置されない時に前記検出器上で観測される隣接フリンジライン間の該ピクセルの数とする時、前記干渉計によって使用される光源の波長を２Ｎで割算して前記パラメータを計算する段階、
を含む方法を実行時に実行する実行可能な命令の形式のソフトウエアを更に含む、
ことを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記フリンジラインがマップするサンプルステージに沿うトレースを識別する情報は、該トレース間の間隔を識別する第２のパラメータを更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２０】
前記フリンジラインがマップするサンプルステージに沿うトレースを識別する情報は、前記検出器上で観測された該フリンジラインの位置を更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２１】
前記検出器は、各アレイ位置が固有のピクセルに対応する光学感受性素子のアレイを更に含むことを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記フリンジラインがマップするサンプルステージに沿うトレースを識別する情報は、該フリンジラインが前記検出器上で観測されるピクセル位置を更に含むことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記コンピュータシステムは、
前記検出器によって供給される光学強度パターンから前記フリンジラインを検出する段階、
を含む方法を実行時に実行する実行可能な命令の形式のソフトウエアを更に含む、
ことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２４】
前記フリンジラインを検出する段階は、前記光学強度パターンに沿った極小値を見つける段階を更に含むことを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記データ処理ユニットは、前記検出器によって供給される光学強度パターンから前記フリンジラインを検出する専用ハードウエアで形成されたフリンジ検出ユニットを更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【手続補正書】
【提出日】平成17年7月27日(2005.7.27)
【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】
干渉計の一部である検出器上で検出された複数のフリンジラインがマップするサンプルステージに沿ったトレースを識別する情報を記憶する段階と、
（１）サンプルが前記サンプルステージ上に配置されることに起因し、
（２）前記検出器上で観測される、
前記フリンジラインの位置的外乱を、前記トレースに沿った前記サンプルの複数のトポグラフィプロフィールに変換するのに使用することができるパラメータを記憶する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記検出器は、各アレイ位置が固有のピクセルに対応する光学感受性素子のアレイを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
Ｎを前記サンプルが前記サンプルステージ上に配置されない時に前記検出器上で観測される隣接フリンジラインの間のピクセル数とする時、前記干渉計によって使用される光源の波長を２Ｎで割算して前記パラメータを計算する段階を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記情報を記憶する段階は、前記トレース間の間隔を識別する情報を記憶する段階を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記検出器上で観測された一組のフリンジライン間の間隔が、前記サンプルステージ上に配置された較正標準器上のマーキングを分離する間隔と等距離になるように調節された後に前記情報を判断する段階を更に含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記フリンジライン間隔を前記調節するために、前記干渉計内で基準ミラーを傾ける段階を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記フリンジラインの対は、隣接するフリンジラインであり、
前記マーキングは、隣接するマーキングである、
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記フリンジラインをそれらの間隔を保つ方法で前記検出器上で移動させるために、前記干渉計内の基準ミラーの位置を該干渉計の光路軸線に沿って調節する段階を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記トレース間の間隔を識別する情報は、フリンジライン間のピクセル数と、前記サンプルステージの表面に沿ったピクセル単位あたりの距離とを更に含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項１０】
前記情報を記憶する段階は、前記検知器上で観測された前記フリンジラインの位置を記憶する段階を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記検出器は、各アレイ位置が固有のピクセルに対応する光学感受性素子のアレイを更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記情報を記憶する段階は、フリンジラインが前記検知器上で観測されるピクセル位置を記憶する段階を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記検出器によって供給された光学強度パターンから前記フリンジラインを検出する段階を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記フリンジラインを検出する段階は、前記光学強度パターンに沿った極小値を見つける段階を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
（ａ）（１）サンプルステージ、及び
（２）複数のフリンジラインを観測する検出器、
を更に含む干渉計と、
（ｂ）前記サンプルステージ上に配置されたサンプルのトポグラフィを記述する複数のプロフィールを生成するために、
（１）前記フリンジラインがマップする前記サンプルステージに沿うトレースを識別する情報、及び
（２）前記外乱を前記トレースに沿って前記サンプルの複数のトポグラフィプロフィールに変換するのに使用することができるパラメータ、
を更に含む以前に記憶した測定スケール情報に対して、前記フリンジラインにおける外乱を測定するデータ処理ユニットと、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項１６】
前記データ処理ユニットは、コンピュータシステムを更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記検出器は、各ピクセルが光学強度を電気信号に変換するピクセルのアレイを形成するような光学感受性素子のアレイを更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
前記コンピュータシステムは、
Ｎを前記サンプルが前記サンプルステージ上に配置されない時に前記検出器上で観測される隣接フリンジライン間の該ピクセルの数とする時、前記干渉計によって使用される光源の波長を２Ｎで割算して前記パラメータを計算する段階、
を含む方法を実行時に実行する実行可能な命令の形式のソフトウエアを更に含む、
ことを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記フリンジラインがマップするサンプルステージに沿うトレースを識別する情報は、該トレース間の間隔を識別する第２のパラメータを更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２０】
前記フリンジラインがマップするサンプルステージに沿うトレースを識別する情報は、前記検出器上で観測された該フリンジラインの位置を更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２１】
前記検出器は、各アレイ位置が固有のピクセルに対応する光学感受性素子のアレイを更に含むことを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記フリンジラインがマップするサンプルステージに沿うトレースを識別する情報は、該フリンジラインが前記検出器上で観測されるピクセル位置を更に含むことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記コンピュータシステムは、
前記検出器によって供給される光学強度パターンから前記フリンジラインを検出する段階、
を含む方法を実行時に実行する実行可能な命令の形式のソフトウエアを更に含む、
ことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２４】
前記フリンジラインを検出する段階は、前記光学強度パターンに沿った極小値を見つける段階を更に含むことを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記データ処理ユニットは、前記検出器によって供給される光学強度パターンから前記フリンジラインを検出する専用ハードウエアで形成されたフリンジ検出ユニットを更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項２６】
干渉計を用いて実行される方法であって、
干渉計のフリンジライン間の観測された間隔から導出された第１のパラメータを記憶する段階と、
検出された干渉計フリンジラインの変化をサンプル高さの測定値に変換するための第２のパラメータを記憶する段階と、
前記干渉計のフリンジラインに変化を起こさせる段階である、サンプルを前記干渉計に導入する段階と、
前記変化したフリンジラインのプロフィールを描写する値を集める段階と、
前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び前記値を用いて前記サンプルの３次元描写を生成する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】
前記第１のパラメータを判断するために前記フリンジラインを較正基準に整列させる段階を更に含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
１つ又は複数の前記フリンジラインは、光学感受性ピクセルを用いて検出され、
λを前記干渉計により前記サンプル上に照らされた光の波長、及びＮを隣接フリンジライン間の前記光学感受性ピクセルの数とする時に、前記第２のパラメータをλ／２Ｎであると判断する段階、
を更に含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記値は、前記光学感受性ピクセルの座標値を更に含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記値は、前記フリンジラインを検出するのに使用される光学感受性ピクセルの座標値を更に含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項３１】
λを前記干渉計により前記サンプル上に照らされた光の波長、及びＮを隣接フリンジライン間の光学感受性ピクセルの数とする時に、前記第２のパラメータをλ／２Ｎであると判断する段階を更に含むことを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
１つ又は複数の前記フリンジラインは、光学感受性ピクセルを用いて検出され、
λを前記干渉計により前記サンプル上に照らされた光の波長、及びＮを隣接フリンジライン間の前記光学感受性ピクセルの数とする時に、前記第２のパラメータをλ／２Ｎであると判断する段階、
を更に含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項３３】
前記フリンジラインは、光学感受性ピクセルを用いて検出され、
前記導入する段階の前の前記フリンジラインのプロフィールを表す少なくとも１つの値を記憶する段階、
を更に含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項３４】
前記生成する段階は、
前記第２のパラメータ、及び
前記少なくとも１つの値と前記値との差、
を含む項目の積を計算する段階を更に含むことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記値は、前記フリンジラインを検出するのに使用される光学感受性ピクセルの座標値を更に含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
λを前記干渉計により前記サンプル上に照らされた光の波長、及びＮを隣接フリンジライン間の光学感受性ピクセルの数とする時に、前記第２のパラメータをλ／２Ｎであると判断する段階を更に含むことを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記生成する段階は、前記第１のパラメータを使用して前記フリンジラインの別のフリンジラインからの距離に基づいて前記描写の１つの寸法を定める段階を更に含むことを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記第１のパラメータを判断するために前記フリンジラインを較正基準に整列させる段階を更に含むことを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記生成する段階は、ソフトウエアを用いて実行されることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
前記生成する段階は、ソフトウエアを用いて実行されることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項４１】
コンピュータシステムの処理コアによって実行された時に、
干渉計のフリンジライン間の観測された間隔から第１のパラメータを記憶する段階と、
検出された干渉計フリンジラインの変化をサンプル高さの測定値に変換するための第２のパラメータを記憶する段階と、
前記干渉計のフリンジラインのプロフィールを描写し、サンプルを該干渉計に導入する結果としての該フリンジラインの変化を説明する値を集める段階と、
前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び前記値から前記サンプルの３次元描写を生成する段階と、
を含む方法を前記コンピュータシステム処理コアに実行させる命令を含む機械可読媒体。
【請求項４２】
前記方法は、前記第１のパラメータを判断するために前記フリンジラインを較正基準に整列させる段階を更に含むことを特徴とする請求項４１に記載の機械可読媒体。
【請求項４３】
１つ又は複数の前記フリンジラインは、光学感受性ピクセルを用いて検出され、
前記方法は、λを前記干渉計により前記サンプル上に照らされた光の波長、及びＮを隣接フリンジライン間の前記光学感受性ピクセルの数とする時に、前記第２のパラメータをλ／２Ｎであると判断する段階を更に含む、
ことを特徴とする請求項４２に記載の機械可読媒体。
【請求項４４】
前記値は、前記光学感受性ピクセルの座標値を更に含むことを特徴とする請求項４３に記載の機械可読媒体。
【請求項４５】
前記値は、前記フリンジラインを検出するのに使用される光学感受性ピクセルの座標値を更に含むことを特徴とする請求項４１に記載の機械可読媒体。
【請求項４６】
前記方法は、λを前記干渉計により前記サンプル上に照らされた光の波長、及びＮを隣接フリンジライン間の光学感受性ピクセルの数とする時に、前記第２のパラメータをλ／２Ｎであると判断する段階を更に含むことを特徴とする請求項４５に記載の機械可読媒体。
【請求項４７】
１つ又は複数の前記フリンジラインは、光学感受性ピクセルを用いて検出され、
前記方法は、λを前記干渉計により前記サンプル上に照らされた光の波長、及びＮを隣接フリンジライン間の前記光学感受性ピクセルの数とする時に、前記第２のパラメータをλ／２Ｎであると判断する段階を更に含むことを特徴とする請求項４１に記載の機械可読媒体。
【請求項４８】
前記フリンジラインは、光学感受性ピクセルを用いて検出され、
前記方法は、前記導入する段階の前の前記フリンジラインのプロフィールを表す少なくとも１つの値を記憶する段階を更に含む、
ことを特徴とする請求項４１に記載の機械可読媒体。
【請求項４９】
前記生成する段階は、
前記第２のパラメータ、及び
前記少なくとも１つの値と前記値との差、
を含む項目の積を計算する段階を更に含むことを特徴とする請求項４８に記載の機械可読媒体。
【請求項５０】
前記値は、前記フリンジラインを検出するのに使用される光学感受性ピクセルの座標値を更に含むことを特徴とする請求項４９に記載の機械可読媒体。
【請求項５１】
前記方法は、λを前記干渉計により前記サンプル上に照らされた光の波長、及びＮを隣接フリンジライン間の光学感受性ピクセルの数とする時に、前記第２のパラメータをλ／２Ｎであると判断する段階を更に含むことを特徴とする請求項５０に記載の機械可読媒体。
【請求項５２】
前記生成する段階は、前記第１のパラメータを使用して前記フリンジラインの別のフリンジラインからの距離に基づいて前記描写の１つの寸法を定める段階を更に含むことを特徴とする請求項５１に記載の機械可読媒体。
【請求項５３】
前記方法は、前記第１のパラメータを判断するために前記フリンジラインを較正基準に整列させる段階を更に含むことを特徴とする請求項５２に記載の機械可読媒体。
【国際調査報告】
2005535882.tif 000033
2005535882.tif 000034
2005535882.tif 000035