(57)【要約】  走査干渉計信号を解析する方法およびシステムが開示されている。工程は、検査対象物（例えば、薄膜を有する試料）の第１の位置について走査干渉計によって生成される走査干渉計信号を供給すること、１つまたは複数のパラメータ値によってパラメータ化される、走査干渉計によって生成される走査干渉計信号のモデル関数を与えること、モデル関数と走査干渉計信号との間の１連の走査位置のシフトそれぞれについて、パラメータ値を変化させることによりモデル関数を走査干渉計信号にフィッティングすること、フィッティングする工程に基づいて第１の位置での検査対象物（例えば、検査対象物中の薄膜についての表面高さまたは高さプロファイルおよび／または厚さまたは厚さプロファイル）についての情報を決定することを含む。
2008545957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
方法であって、
検査対象物の第１の位置について走査干渉計によって生成される走査干渉計信号を供給すること、
１つまたは複数のパラメータ値によってパラメータ化され、該走査干渉計によって生成される該走査干渉計信号のモデル関数を与えること、
該モデル関数と該走査干渉計信号との間の１連の走査位置のシフトそれぞれについて、該パラメータ値を変化させることにより、該モデル関数を該走査干渉計信号にフィッティングすること、
該フィッティングすることに基づいて該第１の位置における該検査対象物についての情報を決定すること
を備える方法。
【請求項２】
前記検査対象物の追加の位置それぞれについて前記走査干渉計によって生成される走査干渉計信号を供給すること、
前記モデル関数と該走査干渉計信号それぞれとの間の１連の走査位置のシフトそれぞれについて、前記パラメータ値を変化させることにより、前記モデル関数を前記検査対象物の該追加の位置に対応する該走査干渉計信号それぞれにフィッティングすること、
追加の該フィッティングすることに基づいて、該追加の位置での前記検査対象物についての情報を決定すること
をさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記検査対象物の位置それぞれについての前記干渉計信号は、前記走査干渉計の１連のグローバル走査位置それぞれについての強度値を備えているものとして表現可能である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記モデル関数は、１連の局在走査位置それぞれについての強度値を備えているものとして表現可能であり、前記フィッティングすることは、前記モデル関数と前記走査干渉計信号それぞれとの間の１連の走査位置のシフトに対応して、前記グローバル走査位置それぞれの上で前記モデル関数が中心となるように前記パラメータ値を変化させることにより、前記モデル関数を前記干渉計信号それぞれにフィッティングすることを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記検査対象物の位置それぞれについて、前記フィッティングすることは、前記モデル関数と前記走査干渉計信号それぞれとの間の１連の走査位置のシフトのうち、どれが最適フィットを生成するのかを決定することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記情報を決定することは、前記位置それぞれについて前記最適フィットに対応する走査位置におけるシフトに基づいて前記検査対象物の表面高さプロファイルを決定することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記検査対象物は薄膜からなり、前記情報を決定することは、前記位置それぞれについての前記最適フィットに対応する走査位置におけるシフトに基づいて該薄膜の厚さプロファイルを決定することからなる、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
１連の走査位置のシフトのうちどれが前記最適フィットを生成するのかを前記決定することは、前記モデル関数と前記各干渉計信号それぞれとを比較して、前記モデル関数と前記干渉計信号それぞれとの間の類似性の程度を決定することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
１連の走査位置のシフトのうちどれが前記最適フィットを生成するのかを決定することは、前記モデル関数と前記各干渉計信号それぞれとの間の前記類似性の程度を示すメトリックを計算することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
１連の走査位置のシフトのうちどれが前記最適フィットを生成するのか決定することは、対応する前記メトリックが前記モデル関数と前記干渉計信号それぞれとの間の高い類似性の程度を示す、走査位置におけるシフトを決定することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記検査対象物上の位置それぞれについて、前記メトリックは、和
【数１】
2008545957.tif 000047
に関連付けられており、Ｉｚは前記グローバル走査位置の組のｚ番目の要素における前記干渉計信号の強度値であり、ｆｚは前記グローバル走査位置の組のｚ番目の要素での前記モデル関数の強度値であり、ｇはＩｚおよびｆｚに依存するある関数である、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記メトリックは、前記１連のグローバル走査位置それぞれにおける前記モデル関数の強度値と前記干渉計信号の強度値との間の差の２乗和に関連付けられる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記メトリックは、前記１連のグローバル走査位置それぞれにおける前記モデル関数の強度値と前記干渉計信号の強度値との間の差の絶対値に関連付けられる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記メトリックはさらに、前記モデル関数の大きさに基づいている、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記検査対象物は薄膜からなり、
前記フィッティングすることは、前記位置それぞれについて、第１の最適フィットに対応する前記１連の走査位置のシフトの第１のシフトを決定すること、第２の最適フィットに対応する前記１連の走査位置のシフトの第２のシフトを決定することを含み、
前記情報を決定することは、前記位置それぞれについて走査位置における前記第１および第２のシフトに基づいて該薄膜についての厚さプロファイルを決定することを含む、
請求項４に記載の方法。
【請求項１６】
前記検査対象物についての前記情報は、前記検査対象物についての表面高さプロファイルを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１７】
前記検査対象物は薄膜を含み、前記検査対象物についての前記情報は該薄膜についての厚さプロファイルを備える、請求項２に記載の方法。
【請求項１８】
前記検査対象物は、第１の界面および第２の界面を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の界面は前記検査対象物の外面であり、前記第２の界面は前記検査対象物の下方にある、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１および第２の界面は、１０００ｎｍ以下で隔てられている、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記位置それぞれについて、前記フィッティングすることは、前記最適フィットに基づいて１つまたは複数の前記パラメータ値について推定値を決定することをさらに備える、請求項５に記載の方法。
【請求項２２】
前記検査対象物についての前記情報を前記決定することは、前記位置それぞれについて前記最適フィットに対応する走査位置におけるシフトおよび前記パラメータ値の推定値のうち少なくとも１つに基づく、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記パラメータ値は、位相値を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記パラメータ値は、平均の大きさの値を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
前記パラメータ値は、オフセットの大きさの値を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
前記パラメータ値は、位相値、平均の大きさの値およびオフセット値を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
前記フィッティングすることは、最小２乗最適化を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２８】
前記モデル関数は、理論的に決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項２９】
前記モデル関数は、切断された非対称な関数である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記モデル関数は、前記走査干渉計からの実験データに基づいて決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項３１】
前記モデル関数は、切断された非対称な関数である、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記走査干渉計は、コヒーレンス長を有する低コヒーレンス走査干渉計であり、前記検査対象物の前記干渉計信号は、該低コヒーレンス走査干渉計の該コヒーレンス長より大きい範囲に及ぶ、請求項１に記載の方法。
【請求項３３】
前記位置それぞれについて、前記フィッティングすることは、前記モデル関数の前記干渉計信号それぞれへの最適フィットに基づく１つまたは複数の前記パラメータ値の推定値を決定することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項３４】
前記フィッティングすることは、前記位置それぞれについて平均の大きさのパラメータ値の推定値を決定し、前記検査対象物について前記情報を決定することは、該平均の大きさのパラメータ値についての該推定値に基づいて前記検査対象物のフリンジの無いイメージを決定することを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記フィッティングすることは、前記検査対象物の表面高さ情報をさらに与え、前記検査対象物についての前記情報は、前記フリンジの無いイメージおよび表面高さプロファイルを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記フィッティングすることは、前記検査対象物中の薄膜の厚さプロファイル情報をさらに与え、検査対象物についての前記情報は、前記フリンジの無いイメージおよび該厚さプロファイルを備える、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記検査対象物は、第１および第２の界面を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項３８】
前記第１の界面は前記対象物の外面であり、前記第２の界面は該外面の下方にある、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記外面は、基板を覆うフォトレジスト層の外面であり、前記第２の界面は、該フォトレジストの前記外面と前記基板の間で画定される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記フィッティングすることに基づいて前記外面の空間特性を決定すること、および該空間特性に基づいて前記対象物およびフォトリソグラフィ・システムの相対位置を修正することを含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記第１の界面は、前記対象物の外面であり、
前記走査干渉計信号を前記供給することに先立って、前記対象物の前記外面から物質を取り除くこと、
前記フィッティングすることに基づいて、前記対象物の前記外面の空間特性を決定すること、
該空間特性に基づいて、前記対象物の前記外面から追加の物質を取り除くこと
を備える、請求項３７に記載の方法。
【請求項４２】
前記第１および第２の界面は、液晶セルの界面である、請求項３７に記載の方法。
【請求項４３】
前記走査干渉計信号を供給することに先立って、スクライブ線を形成するためにレーザを用いて前記対象物を照射すること、
前記フィッティングすることに基づいて、該スクライブ線を含む前記対象物の１部の空間特性を決定すること、
該空間特性に基づいて、前記同じ対象物または異なる対象物の追加のスクライビングを行うこと
を備える、請求項３７に記載の方法。
【請求項４４】
前記走査干渉計信号を供給することに先立って、はんだバンプ工程の間に前記第１および第２の界面を形成すること
を備える、請求項３７に記載の方法。
【請求項４５】
それぞれの位置で前記検査対象物について決定される前記情報に基づいて、半導体工程手段の動作を制御することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４６】
前記半導体工程手段は、拡散手段、急速熱アニール手段、化学蒸着手段、誘電体エッチング手段、化学的機械的研磨装置、プラズマ堆積手段、プラズマ・エッチング手段、リソグラフィ・トラック手段、リソグラフィ露光手段のうちの１つを含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
それぞれの位置で前記検査対象物について決定される前記情報に基づいて、半導体工程を制御することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４８】
前記半導体工程は、トレンチおよびアイソレーション、トランジスタ形成、層間絶縁膜形成のうちの１つを備える、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
装置であって、
検査対象物の複数の位置それぞれについて走査干渉計信号を供給するように構成される走査干渉計と、
該干渉計信号を解析するように構成される電子式処理装置と
を備え、該電子式処理装置は、該モデル関数と該走査干渉計信号それぞれとの間の１連の走査位置のシフトそれぞれに対して、該モデル関数をパラメータ化している１つまたは複数のパラメータ値を変化させることにより、該走査干渉計によって生成される該走査干渉計信号のモデル関数を、該検査対象物の１つまたは複数の位置それぞれに対応する該走査干渉計信号にフィットし、該フィットに基づいて該検査対象物についての情報を決定するように構成される、装置。
【請求項５０】
前記電子式処理装置は、前記モデル関数を前記検査対象物の複数の位置それぞれに対応する前記干渉計信号にフィットするように構成される、請求項４９に記載の装置。
【請求項５１】
前記検査対象物についての情報は、前記検査対象物についての表面高さプロファイルを含む、請求項５０に記載の装置。
【請求項５２】
前記検査対象物についての情報は、前記検査対象物中の薄膜についての厚さプロファイルを含む、請求項５０に記載の装置。
【請求項５３】
前記検査対象物についての情報は、前記検査対象物のフリンジの無いイメージを含む、請求項５０に記載の装置。
【請求項５４】
前記パラメータ値は、位相値を含む、請求項４９に記載の装置。
【請求項５５】
前記パラメータ値は、平均の大きさの値を含む、請求項４９に記載の装置。
【請求項５６】
前記パラメータ値は、オフセットの大きさの値を含む、請求項４９に記載の装置。
【請求項５７】
前記パラメータ値は、位相値、平均の大きさの値およびオフセット値を含む、請求項４９に記載の装置。
【請求項５８】
前記フィッティングは、最小２乗最適化を含む、請求項４９に記載の装置。
【請求項５９】
前記モデル関数は、理論的に決定される、請求項４９に記載の装置。
【請求項６０】
前記モデル関数は、切断された非対称な関数である、請求項５９に記載の装置。
【請求項６１】
前記モデル関数は、前記走査干渉計からの実験データに基づいて決定される、請求項４９に記載の装置。
【請求項６２】
前記モデル関数は、切断された非対称な関数である、請求項６１に記載の装置。
【請求項６３】
前記走査干渉計は、コヒーレンス長を有する低コヒーレンス走査干渉計であり、前記検査対象物についての前記干渉計信号は、該低コヒーレンス走査干渉計のコヒーレンス長よりも大きい範囲に及ぶ、請求項４９に記載の装置。
【請求項６４】
前記モデル関数は、１連の局在走査位置それぞれについての強度値を含むものとして表現可能であり、前記フィッティングは、前記モデル関数と前記走査干渉計信号それぞれとの間の１連の走査位置のシフトに対応する前記グローバル走査位置それぞれの上で中心となる前記モデル関数を使って、前記パラメータ値を変化させることにより、前記干渉計信号それぞれに前記モデル関数をフィッティングすることを含む、請求項５０に記載の装置。
【請求項６５】
前記検査対象物の位置それぞれについて、前記フィッティングは、前記モデル関数と前記走査干渉計信号それぞれとの間の１連の走査位置のシフトのうちどれが最適フィットを生成するのかを決定することを含む、請求項６４に記載の装置。
【請求項６６】
前記情報を決定することは、前記位置それぞれについて前記最適フィットに対応する走査位置におけるシフトに基づいて、前記検査対象物の表面高さプロファイルを決定することを含む、請求項６５に記載の装置。
【請求項６７】
前記検査対象物は薄膜を含み、前記情報を決定することは、前記位置それぞれについての前記最適フィットに対応する走査位置におけるシフトに基づいて該薄膜についての厚さプロファイルを決定することを含む、請求項６５に記載の装置。
【請求項６８】
１連の走査位置のシフトのうちどれが前記最適フィットを生成するのかを決定することは、前記モデル関数と前記干渉計信号それぞれとの間との類似性の程度を決定するために前記モデル関数および前記干渉計信号それぞれを比較することを含む、請求項６５に記載の装置。
【請求項６９】
１連の走査位置のシフトのうちどれが前記最適フィットを生成するのかを決定することは、前記モデル関数と前記干渉計信号それぞれとの間の前記類似性の程度を示すメトリックを計算することを含む、請求項６８に記載の装置。
【請求項７０】
前記１連の走査位置のシフトのうちどれが前記最適フィットを生成するのか決定することは、対応する前記メトリックが前記モデル関数と前記干渉計信号それぞれとの間の高い類似性の程度を示す、走査位置におけるシフトを決定することを含む、請求項６９に記載の装置。
【請求項７１】
前記検査対象物上の位置それぞれについて、前記メトリックは、和
【数２】
2008545957.tif 000048
に関連付けられており、Ｉｚは前記グローバル走査位置の組のｚ番目の要素での前記干渉計信号の強度値であり、ｆｚは前記グローバル走査位置の組のｚ番目の要素での前記モデル関数の強度値であり、ｇはＩｚおよびｆｚに依存するある関数である、請求項６９に記載の装置。
【請求項７２】
前記メトリックは、前記１連の前記グローバル走査位置それぞれでの前記モデル関数の強度値と前記干渉計信号との強度値の間の差の２乗和に関連付けられる、請求項７１に記載の装置。
【請求項７３】
前記メトリックは、前記１連の前記グローバル走査位置それぞれでの前記モデル関数の強度値と前記干渉計信号との強度値の間の差の絶対値に関連付けられる、請求項７１に記載の装置。
【請求項７４】
前記メトリックはさらに、前記モデル関数の大きさに基づいている、請求項６９に記載の装置。
【請求項７５】
前記検査対象物は薄膜を含み、
前記フィッティングは、前記位置それぞれについて、第１の最適フィットに対応する前記１連の走査位置のシフトの第１のシフトを決定することと、第２の最適フィットに対応する前記１連の走査位置のシフトのうちの第２のシフトを決定すること
を含み、
前記情報を決定することは、前記位置それぞれについて走査位置における前記第１のシフトおよび前記第２のシフトに基づいて該薄膜についての厚さプロファイルを決定することを含む、請求項６４に記載の装置。
【請求項７６】
装置であって、走査干渉計によって生成される走査干渉計信号のモデル関数を、該モデル関数と該走査干渉計信号それぞれとの間の１連の走査位置のシフトそれぞれについて、演算処理装置に該モデル関数をパラメータ化している１つまたは複数のパラメータ値を変化させることにより、該走査干渉計によって計測される検査対象物の１つまたは複数の位置それぞれに対応する走査干渉計信号にフィットさせ、該フィットに基づいて該検査対象物についての情報を決定させるように構成されたプログラムを記憶するコンピュータ可読媒体を備える、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜などの複雑な表面構造、異種物質の離散構造、または干渉顕微鏡の光学分解能によっては十分に分解されない離散構造を有する対象物の表面トポグラフィおよび／または他の特性を計測するための走査干渉法の使用に関する。そうした計測は、フラット・パネル・ディスプレイ構成部分の特徴付け、半導体ウェハのメトリック、ならびに薄膜および異種物質の現場解析に関する。
【０００２】
本願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて、２００５年５月１９日に出願され「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＳＹＳＴＥＭ  ＦＯＲ  ＡＮＡＬＹＺＩＮＧ  ＬＯＷ−ＣＯＨＥＲＥＮＣＥ  ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＲＹ  ＳＩＧＮＡＬＳ  ＦＯＲ  ＳＵＲＦＡＣＥ  ＴＯＰＯＧＲＡＰＨＹ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ  ＯＶＥＲ  ＴＨＩＮ  ＦＩＬＭ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ」と題された米国仮特許出願第６０／６８２７４２号の優先権を主張するものであり、その内容は、本願明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
干渉計技術は、対象物の表面のプロファイルを計測するために通常使用される。そのようにするために、干渉計は、干渉写真を生成するために対象となる面から反射される測定波面を基準面から反射される基準波面と組み合わせる。干渉写真の中のフリンジは、関心面と基準面の間の空間的変動を示す。
【０００４】
走査干渉計は、干渉波面のコヒーレンス長と同等の範囲または干渉波面のコヒーレンス長より大きい範囲にわたって干渉計の基準区間と測定区間の間の光路長差（ＯＰＤ）を走査して、干渉図形を計測するために使用されるカメラの画素それぞれについて、走査干渉計信号を生成する。制限された（または「低」）コヒーレンス長は、例えば広帯域光源（例えば、白色光源）を使用することにより生成可能であり、それにより走査白色光干渉法（ＳＷＬＩ）と呼ばれる。典型的な走査白色光干渉法（ＳＷＬＩ）信号は、ゼロ光路差（ＯＰＤ）位置近くで局在化される数個のフリンジである。この信号は典型的には、釣鐘形のフリンジ・コントラスト包絡線を有する正弦波の搬送波変調（「フリンジ」）によって特徴付けられる。ＳＷＬＩ計量の根底にある従来の概念は、表面プロファイルを測定するためにフリンジの局在化を利用するものである。低コヒーレンス干渉計信号は、幅広い角度にわたって対象物を照射する狭帯域光を用いても生成可能である。
【０００５】
低コヒーレンス干渉計信号の処理技術には、２つの原理の傾向が含まれる。第１のアプローチは、１本のビームが対象物表面から反射する２光束干渉計のゼロ光路差（ＯＰＤ）に包絡線のピークまたは中心の位置が対応すると仮定して、包絡線のピークまたは中心の位置を特定するものである。第２のアプローチは、本質的に線形の勾配が対象物の位置に正比例すると仮定して、信号を周波数領域に変換し、波長に対する位相の変化率を計算するものである。この後者のアプローチは、周波数領域解析（ＦＤＡ）と呼ばれる。薄膜構造の存在下では、この解析はより複雑なものとなる。
【０００６】
共にＰｅｔｅｒ  ｄｅ  Ｇｒｏｏｔによる、「ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＦＯＲ  ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＲＩＣ  ＡＮＡＬＹＳＩＳ  ＯＦ  ＳＵＲＦＡＣＥＳ  ＡＮＤ  ＲＥＬＡＴＥＤ  ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ」と題された米国特許公開２００５−００７８３１８−Ａ１号明細書、および「ＳＵＲＦＡＣＥ  ＰＲＯＦＩＬＩＮＧ  ＵＳＩＮＧ  ＡＮ  ＩＮＴＥＲＦＥＲＥＮＣＥ  ＰＡＴＴＥＲＮ  ＭＡＴＣＨＩＮＧ  ＴＥＭＰＬＡＴＥ」と題され米国特許公開２００５−００７８３１９−Ａ１号明細書は、薄膜試料からの低コヒーレンス干渉計信号を解析するための追加の技術を開示している。開示された技術の１つは、薄膜構造の上面プロファイルに対応する走査白色光干渉法（ＳＷＬＩ）信号の部分を識別する。十分に薄い膜については、膜の上側および下側の界面に対応する個々の信号は、フリンジ・コントラストがただ１つのピークを有するという意味では分離できないものであり、それにも関わらず、右側の最初の数個のフリンジが上面プロファイルに最も密接に関連するという物理的な根拠を論じることができる。この技術は、トランペット形の信号の立ち上がりを識別し、この立ち上がりを上面プロファイルの結果とする。これらの公開された出願の中で開示される他の技術は、パターン・マッチング技術の使用によって信号の立ち上がりまたは他の部分の位置を特定することの１つの方法を記載しており、その１つの例は、相関テンプレート解析（ＣＴＡ）と呼ばれるものである。前記公開された出願の両方は本出願人に共通に所有されており、本願明細書に組み込まれる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書で開示される好ましい実施形態は、低コヒーレンス干渉計信号を解析するためのスライディング窓最小２乗（ＬＳＱ）手順を特徴とする。この手順を使用して関心の低コヒーレンス干渉計信号の部分を正確に識別可能である。この手順は、最小２乗最適化を用いて走査を通じて連続的にフィットを行う。第１の工程は、見ることを期待する信号のモデルに基づいてフィッティング関数を生成することであり、そこで干渉位相値などの１つまたは複数の可変パラメータを使用して走査位置それぞれで実際の信号へのフィットを最適化する。ＬＳＱフィットが最も成功している走査位置が信号の位置を特定し、およびその点の位相が所望の最終結果である。
【０００８】
次いで、より全体的に本発明のいくつかの一般的な態様、特徴および利点を要約する。
概して１態様では、本発明は、検査対象物（例えば、薄膜を有する試料）の第１の位置について走査干渉計によって生成される走査干渉計信号を供給すること、１つまたは複数のパラメータ値によってパラメータ化される、走査干渉計によって生成される走査干渉計信号のモデル関数を与えること、モデル関数と走査干渉計信号との間の１連の走査位置のシフトそれぞれについて、パラメータ値を変化させることにより、モデル関数を走査干渉計信号にフィッティングすること、フィッティングする工程に基づいて第１の位置での検査対象物（例えば、検査対象物中の薄膜についての表面高さまたは高さプロファイルおよび／または厚さまたは厚さプロファイル）についての情報を決定することを含む方法を特徴とする。
【０００９】
この方法の実施形態は、以下の任意の特徴をさらに含んでよい。
この方法は、検査対象物の追加の位置それぞれについて走査干渉計によって生成される走査干渉計信号を供給すること、モデル関数と走査干渉計信号それぞれとの間の１連の走査位置のシフトそれぞれについて、パラメータ値を変化させることによりモデル関数を検査対象物の追加の位置に対応する走査干渉計信号それぞれにフィッティングすること、追加のフィッティングすることに基づいて追加の位置での検査対象物についての情報を決定することをさらに含む。
【００１０】
例えば、検査対象物の位置それぞれについての干渉計信号は、走査干渉計の１連のグローバル走査位置それぞれについての強度値を含むものとして表現可能である。さらに例えば、モデル関数は、１連の局在走査位置それぞれについての強度値を含むものとして表現可能であり、フィッティングすることは、モデル関数と走査干渉計信号それぞれとの間の１連の走査位置のシフトに対応するグローバル走査位置それぞれの上を中心とするモデル関数を干渉計信号それぞれに、パラメータ値を変化させることによりフィッティングすることを含む。ここで、検査対象物の位置それぞれについて、フィッティングすることは、モデル関数と走査干渉計信号それぞれとの間の１連の走査位置のシフトのうちどれが最適フィットを生成するのかを決定することを含む。
【００１１】
ある実施形態では、例えば、１連のグローバル走査位置および１連の局在走査位置それぞれは、連続した１連の等しい走査増加量に対応する。
したがって、例えば、情報について決定することは、位置それぞれについて最適フィットに対応する走査位置におけるシフトに基づいて検査対象物についての表面高さプロファイルを決定することおよび／または位置それぞれについての最適フィットに対応する走査位置におけるシフトに基づいて検査対象物中の薄膜についての厚さプロファイルを決定することを含む。
【００１２】
ある実施形態では、１連の走査位置のシフトのうちどれが最適フィットを生成するのかを決定することは、モデル関数と干渉計信号それぞれとの間の類似性の程度を決定するためにモデル関数および干渉計信号それぞれを比較することを含む。例えば、ある実施形態では、１連の走査位置のシフトのうちどれが最適フィットを生成するのか決定することは、対応するメトリックがモデル関数と干渉計信号それぞれとの間の高い類似性の程度を示す、走査位置におけるシフトを決定することを含む。
【００１３】
ある実施形態では、１連の走査位置のシフトのうちどれが最適フィットを生成するのかを決定することは、モデル関数と干渉計信号それぞれとの間の前記類似性の程度を示すメトリックを計算することを含む。ある実施形態では、メトリックは、加えてモデル関数の大きさに基づく。
【００１４】
例えば、ある実施形態では、検査対象物上の位置それぞれについて、メトリックは、和
【００１５】
【数３】
2008545957.tif 000003
に関連付けられ、ここでＩｚは、グローバル走査位置の組のｚ番目の要素での干渉計信号の強度値であり、ｆｚは、グローバル走査位置の組のｚ番目の要素でのモデル関数の強度値であり、ｇは、Ｉｚおよびｆｚに依存するある関数である。
【００１６】
他の実施形態では、例えばメトリックは、１連のグローバル走査位置それぞれでのモデル関数の強度値と干渉計信号の強度値の間の差の２乗の和および／または絶対値に関連付けられる。
【００１７】
ある実施形態では、検査対象物は薄膜を含む。フィッティングすることは、位置それぞれについて、第１の最適フィットに対応する１連の走査位置のシフトうちの第１のシフトを決定すること、第２の最適フィットに対応する１連の走査位置のシフトのうちの第２のシフトを決定することを含む。情報を決定する工程は、位置それぞれについて走査位置における第１のシフトおよび第２のシフトに基づいて薄膜についての厚さプロファイルを決定することからなる。
【００１８】
ある実施形態では、検査対象物についての情報は、検査対象物についての表面高さプロファイルを含む。ある実施形態では、検査対象物は薄膜からなり、検査対象物についての情報は薄膜についての厚さプロファイルからなる。
【００１９】
ある実施形態では、検査対象物は、第１の界面および第２の界面を含む。ある実施形態では、例えば、第１の界面は検査対象物の外面であり、第２の界面は検査対象物の下方にある。ある実施形態では、第１の界面および第２の界面は、１０００ｎｍ以下で隔てられている。
【００２０】
位置それぞれについて、フィッティングすることは、最適フィットに基づいて１つまたは複数のパラメータ値について推定値を決定することをさらに含んでよい。例えば、検査対象物についての情報を決定することは、位置それぞれについて最適フィットに対応する走査位置におけるシフトおよび前記パラメータ値の推定値のうち少なくとも１つに基づく。
【００２１】
パラメータ値は、１つまたは複数の位相値、平均の大きさの値およびオフセットの大きさの値を含む。例えば、パラメータ値は、位相値、平均の大きさの値およびオフセットの大きさの値を含む。
【００２２】
フィッティングすることは、最小２乗最適化を含む。
モデル関数は、理論的に決定されてよく、または走査干渉計からの実験データに基づいて決定される。いずれにしてもいくつかの実施形態では、モデル関数は、切断された対称な関数である。
【００２３】
走査干渉計は典型的には、コヒーレンス長を有する低コヒーレンス走査干渉計であり、検査対象物についての干渉計信号は典型的には、低コヒーレンス走査干渉計のコヒーレンス長より大きい範囲に及ぶ。
【００２４】
位置それぞれについて、フィッティングすることは、干渉計信号それぞれに対するモデル関数の最適フィットに基づく１つまたは複数のパラメータ値についての推定値を決定することを含む。
【００２５】
フィッティングすることは、位置それぞれについて平均の大きさのパラメータ値についての推定値を決定してよく、および検査対象物について情報を決定することは、平均の大きさのパラメータ値についての推定値に基づいて検査対象物のフリンジ・フリー・イメージを決定することを含む。フィッティングする工程は、検査対象物についての表面高さ情報をさらに与え、検査対象物についての情報は、フリンジ・フリー・イメージおよび表面高さプロファイルを含む。代替として、または加えて、フィッティングすることは、検査対象物中の薄膜についての厚さプロファイル情報をさらに与え、検査対象物についての情報は、フリンジ・フリー・イメージおよび厚さプロファイルを含む。ある実施形態では、薄膜は、例えば１０００ｎｍ未満で隔てられる第１の界面および第２の界面を含む。
【００２６】
ある実施形態では、検査対象物は、第１の界面および第２の界面を含む。例えば、第１の界面は対象物の外面であり、第２の界面は外面の下方にある。ある実施形態では、第１の界面および第２の界面は、液晶セルの界面である。
【００２７】
他の実施形態では、外面は、基板を覆うフォトレジスト層の外面であり、および第２の界面は、フォトレジストの外面と基板の間で画定される。ある実施形態では、フィッティングする工程に基づいて外面の空間特性を決定すること、空間特性に基づいて対象物およびフォトリソグラフィ・システムの相対位置を修正することがある。
【００２８】
他の実施形態では、第１の界面は対象物の外面であり、この方法は、走査干渉計信号を供給する工程に先立って対象物の外面から物質を取り除くこと、フィッティングする工程に基づいて対象物の外面の空間特性を決定すること、空間特性に基づいて対象物の外面から追加の物質を取り除くことをさらに含む。
【００２９】
他の実施形態では、検査対象物は第１の界面および第２の界面を含み、この方法は、走査干渉計信号を供給することに先立ってスクライブ線を形成するためにレーザを用いて対象物を照射すること、フィッティングすることに基づいてスクライブ線を含む対象物の１部の空間特性を決定すること、空間特性に基づいて同じ対象物または異なる対象物の追加のスクライビングを行うことをさらに含む。
【００３０】
他の実施形態では、検査対象物は第１の界面および第２の界面を含み、この方法は、走査干渉計信号を供給することに先立ってはんだバンプ工程の間に第１の界面および第２の界面を形成することをさらに含む。
【００３１】
ある実施形態では、この方法は、それぞれの位置で検査対象物について決定される情報に基づいて半導体工程手段の動作を制御することをさらに含む。例えば、半導体工程手段は、拡散手段、急速熱アニール手段、（低圧または高圧の）化学蒸着手段、誘電体エッチング手段、化学的機械的研磨装置、プラズマ堆積手段、プラズマ・エッチング手段、リソグラフィ・トラック手段、およびリソグラフィ露光手段のうちの１つまたは複数を含む。
【００３２】
ある実施形態では、この方法は、それぞれの位置で検査対象物について決定される情報に基づいて半導体工程を制御することをさらに含む。例えば、半導体工程は、トレンチおよびアイソレーション、トランジスタ形成、（デュアル・ダマシンなどの）層間絶縁膜形成のうちの１つを含む。
【００３３】
概して、別の態様では、本発明は、検査対象物の複数の位置それぞれについて走査干渉計信号を供給するように構成される走査干渉計と、干渉計信号を解析するように構成される電子式処理装置を含むシステムを特徴とする。この電子式処理装置は、ｉ）走査干渉計によって生成される走査干渉計信号のモデル関数を、モデル関数と走査干渉計信号それぞれとの間の１連の走査位置のシフトそれぞれについて、パラメータ化している１つまたは複数のパラメータ値を変化させることにより、モデル関数を検査対象物の１つまたは複数の位置それぞれに対応する走査干渉計信号にフィットし、ｉｉ）このフィットに基づいて検査対象物についての情報を決定するように構成される。
【００３４】
このシステムの実施形態は、この方法に関連して上述した任意の特徴をさらに含む。
概して、別の態様では、本発明は、演算処理装置に、ｉ）走査干渉計によって生成される走査干渉計信号のモデル関数を、モデル関数と走査干渉計信号それぞれとの間の１連の走査位置のシフトそれぞれについて、このモデル関数をパラメータ化している１つまたは複数のパラメータ値を変化させることにより、走査干渉計によって計測される検査対象物の１つまたは複数の位置それぞれに対応する走査干渉計信号にフィットさせ、ｉｉ）このフィットに基づいて検査対象物についての情報を決定させるように構成されたプログラムを記憶するコンピュータ可読媒体を含む装置を特徴とする。
【００３５】
この装置の実施形態は、この方法に関連して上述した任意の特徴をさらに含む。
本明細書で開示される技術は、以下の任意の応用に適用可能であり、すなわち、ｉ）単純な薄膜（例えば、関心の可変パラメータは、膜厚、膜の屈折率、基板の屈折率またはそれらのいくつかの組合せ）、ｉｉ）多層の薄膜、ｉｉｉ）回折などが複雑な干渉効果を発生させる鋭い縁および表面の特徴、ｉｖ）未分析の表面粗さ、ｖ）例えば他の平滑面上のサブ波長幅の溝などの未分析の表面の特徴、およびｖｉ）異種物質である。
【００３６】
別段の定めがない限り、本明細書で使用される全ての科学技術用語は、本発明が属する技術分野の通常の当業者によって一般に理解されているものと同じ意味を有する。紛争、本文献管理における定義に際して、本明細書で言及される全ての特許、特許出願および参照は、本願明細書に組み込まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明の他の特徴、対象および利点は、以下の詳細な説明から明らかとなろう。
種々の図面中の同じ参照番号は、共通の要素を示す。
以下に、低コヒーレンス干渉計信号を解析するためのスライディング窓ＬＳＱパターン・マッチング手順の実施形態が開示される。干渉信号を取得するために使用される典型的な走査干渉計システムを説明する。一般的なパターン・マッチング技術を解説する。スライディング窓ＬＳＱ解析の実施形態の基本原理を提示し、続いて離散的サンプリングを利用するスライディング窓ＬＳＱ解析の例を提示する。パターン・マッチング手順の典型的な応用を解説する。最後に、パターン・マッチング手順の実施形態のいくつかのシミュレーションの例および実際の実験の例を提示する。
【００３８】
干渉信号の取得
図１を参照すると、干渉信号を得るための典型的な計測システム５０は、干渉計５１と、自動化されたコンピュータ制御システム５２とを含む。計測システム５０は、計測対象物５３の１つまたは複数の空間特性を決定するように機能する。ある実施形態では、１つまたは複数の空間特性は、例えばシステム５０の一部などの別の対象物に対する対象物５３のトポグラフィおよび／または位置に関連する。ある実施形態では、他の対象物は、フォトリソグラフ・システムの参照部分である。いずれにしてもシステム５０は、例えばフォトレジスト層またははんだと接触した基板などの１つまたは複数の少なくとも部分的に覆っている層を含む対象物の１つまたは複数の空間特性を決定するように機能する。
【００３９】
光源５４は、白色光のランプなどのスペクトル的に広帯域の光源であり、または例えば複数の発光ダイオードに起因する複数の異なる波長を含み、この光源５４は、拡散スクリーン５５を照射する。代替としてまたは広帯域の光源と組み合わせて、光源５４は、典型的には高開口数を有する狭帯域または準単色の光源を含む。低コヒーレンス干渉信号は、高開口数と組み合わせて単色光源を使用することによって得られ、例えばコヒーレンス長は、数マイクロメートル以下程度である。
【００４０】
レンズ５６は、平行ビームをビーム・スプリティング要素５７に伝達し、このビーム・スプリティング要素５７によりビームの第１の部分をレンズ６２および基準対象物５８に伝達する。ある実施形態では、基準対象物５８は、光学的に平坦であると共にただ１つの反射面だけを含む。例えば基準対象物５８は、基準鏡である。ある実施形態では、基準対象物５８は、３次元表面トポグラフィを呈し、および／または光を反射する離間した層を１つより多く含む。以下の解説では、基準対象物５８がただ１つの反射面を含む基準鏡であると仮定するが、これに限定されない。
【００４１】
ビーム・スプリティング要素５７は、ビームの第２の部分をレンズ６０へ向け、それによりビームを計測対象物５３の上へ合焦する。ビーム・スプリティング要素５７は、基準鏡５８から反射される光および計測対象物５３から反射される光を合成する。合成された光は、レンズ６１に向けられ、それにより合成された光を検出器５９へ合焦する。計測対象物５３から反射される光および鏡５８から反射される光は、検出器５９で干渉し、それによりその結果として生じるビーム強度を示す検出器信号を生成する。
【００４２】
検出器５９は典型的には、例えば少なくとも１つまたは複数の概して２次元で配列される画素などの検出器要素を複数含む。以下の解説では、検出器５９は、ＣＣＤが複数の画素を含むように検出器要素の２次元アレイを含むという、限定をしない仮定をする。示される実施形態では、レンズ６０およびレンズ６１が、検出器５９の検出器要素それぞれは例えば計測対象物５３の小さな領域または位置などのそれぞれの点に対応するように、計測対象物５３からの反射光を検出器５９上へ合焦する。加えて、レンズ６２はレンズ６１と協力して基準対象物５８を検出器５９の上へ結像する。こうして、干渉パターンは、広がった（すなわち空間的にインコヒーレントの）照射でも検出器５９で観測可能である。
【００４３】
計測対象物５３は、１つまたは複数の少なくとも部分的に光学的な透過層を含む基板などの複数の反射面を含む。第１の反射面は、最も外側の光学的な透過層と周囲の外気（または真空）の間の界面によって画定される。追加の反射面は、層間でまたは層と基板の間の界面それぞれによって画定される。そうした実施形態では、計測対象物５３から反射された光は、例えば反射面または界面それぞれから反射される別々のビームの寄与を含む。反射面または界面それぞれは、ビーム伝播の軸に沿って概して離間されるので、別々のビームそれぞれは、計測対象物５３から反射される光と合成されると種々の干渉パターンを生成する。検出器５９によって観測される干渉パターンは、計測対象物から反射される別々のビームそれぞれによって生成される干渉パターンの総和を含む。
【００４４】
システム５０は典型的には、基準対象物５８に向けられると共に基準対象物５８から反射される光と計測対象物５３に向けられると共に計測対象物５３から反射される光の間で光路長差（ＯＰＤ）を生成するように構成される。ある実施形態では、計測対象物５３は、干渉計５１のＯＰＤを変化させる方向に沿って正確な走査を行うように、圧電変換器（ＰＺＴ）などの電気機械変換器６３およびコンピュータ５２により制御される関連した駆動用電子機器６４によって変位または駆動する。ある実施形態では、システム５０は、基準対象物５８を動かすことによってＯＰＤを修正するように構成される。ある実施形態では、システム５０は、対象物のトポグラフィ中の高さの変動と少なくとも同程度の量によってＯＰＤを修正するように構成される。ある実施形態では、光路長は、例えば数マイクロメートル程度の干渉計のコヒーレンス長と少なくとも同程度の距離だけ変化する。
【００４５】
システム５０は、計測対象物５３の位置を走査することなどによって、ＯＰＤが修正される際に複数の検出器信号を取得する。こうして取得された検出器信号は、干渉信号のアレイとしてデジタル形式で記憶され、１つの干渉信号は検出器５９の画素それぞれから取得され、干渉信号それぞれは計測対象物５３の種々の位置に対してＯＰＤの関数として強度の変動を表している。例えば、検出器５９が１２８×１２８個の画素のアレイを含み、１回の走査中に６４個のイメージが記憶される場合、長さで６４個のデータ点ごとに約１６，０００個の干渉信号があることになる。広帯域の光源５４を使用した実施形態では、この干渉信号は、走査白色光干渉法（ＳＷＬＩ）干渉信号と呼ばれ、より一般的には低コヒーレンス長走査干渉信号と呼ばれる。
【００４６】
データが取得された後、コンピュータ５２は、例えば以下に解説されるパターン・マッチング技術に従って干渉信号を処理し（６７）、計測対象物の表面トポグラフィを示すデータを出力する。
【００４７】
図１に示される実施形態は、マイケルソン型の干渉計を概略的に示しており、その中ではビーム・スプリッタは基準光を検査光の光軸から離れるように向けている（例えばビーム・スプリッタは入力光に対して４５度に向けられ、それにより検査光および基準光は、互いに対して直角に進行する）。他の実施形態では、干渉法システム５０は別のタイプの干渉計である。例えば干渉法システムは、それぞれが種々の倍率を与える、１つまたは複数の種々の干渉対物レンズと共に使用するために構成される顕微鏡を含む。干渉対物レンズそれぞれは、入力光を計測光および基準光に分けるためのビーム・スプリッタを含む。
【００４８】
種々の干渉対物レンズの例には、マイケルソン型およびミラウ型の干渉対物レンズが含まれ、それは入力光を検査面および基準面に向ける（および検査面および基準面から光を集める）ための対物レンズを含み、続いて入力光を検査光および基準光に分けるためのビーム・スプリッタを含む。マイケルソン型対象物鏡では、ビーム・スプリッタは、対物レンズによって定められる光軸に対して鋭角で（例えば４５度で）向けられて基準光をサイド基準鏡に対して向ける。ミラウ型対物鏡では、ビーム・スプリッタは、入力光の経路において小さな基準鏡に対して基準光を光軸に沿って戻るように導くように向けられる。基準鏡は小さくすることができ、それによって対物レンズによって合焦するので、入力光に実質的に影響を及ぼさない。他の実施形態では、干渉対物レンズは、リンニク型とすることができ、その場合ビーム・スプリッタが（入力光に関して）検査表面に対して対物レンズの前に配置され、検査光および基準光を異なる経路に沿う方向に向ける。別々の対物レンズを使用して基準光を参照レンズに合焦する。つまり、ビーム・スプリッタは、入力光を検査光および基準光に分け、次いで別々の対物レンズが検査光および基準光を検査面および基準面それぞれに合焦する。理想的には、２つの対物レンズは互いに整合され、その結果検査光および基準光は同様の収差および光路を有する。
【００４９】
さらなる干渉計の構成も可能である。例えば、システムは、検査試料を通って伝達される検査光を集め、次いでその後に基準光と組み合わされるように構成できる。そうした実施形態については、例えばシステムはそれぞれの区間上にデュアル顕微鏡の対物鏡を備えるマッハ・ツェンダ干渉計を組み込むことができる。
【００５０】
干渉計の中の光源は、スペクトル・バンドパス・フィルタを備えたまたは備えていないハロゲン球またはハロゲン化金属ランプなどの白熱光源、広帯域レーザダイオード、発光ダイオード、同じまたは異なるタイプのいくつかの光源の組合せ、アーク燈、可視スペクトル領域中の任意の光源、特に粗面を見るためのおよび位相プロファイリングに適用するためのＩＲスペクトル領域中の任意の光源、ならびに特に強化された位置分解能のためのＵＶスペクトル領域中の任意の光源のうちの任意のものでよい。広帯域の適用については、光源は、平均波長の５％よりも幅広い、またはより好ましくは平均波長の１０％、２０％、３０％もしくは５０％さえも超えるネット・スペクトル帯域幅を有することが好ましい。同調可能な狭帯域の適用については、同調レンジは、幅広い波長の範囲にわたって反射率の情報を与えるために、幅広い（例えば可視光に対して５０ｎｍを超える、１００ｎｍを超えるまたは２００ｎｍさえも超える）ものであることが好ましく、一方、任意の特定の設定におけるスペクトル幅は、分解能を最適化するために、例えば１０ｎｍ、２ｎｍまたは１ｎｍと同じくらいに狭いことが好ましい。光源は、光源から放出されている入力光の空間的な広がりを増大させるために１つまたは複数の散光器要素を含んでもよい。
【００５１】
さらに、平行移動ステージ１５０などのシステムの中の様々な平行移動ステージは、任意の圧電素子、ステップ・モータおよびボイス・コイルによって駆動され、光路長の変化を生じさせるために純粋な平行移動によるより、むしろ（例えば任意の液晶、電気光学効果、ストレインド・ファイバおよび回転波長板を使用することによって）光学的機械的にまたは光学的電子的に実行され、撓み取付け台を備える任意のドライバおよび例えばころ軸受または空気軸受などのメカニカル・ステージを備える任意のドライバである。
【００５２】
電子式検出器は、多素子のＣＣＤまたはＣＭＯＳ検出器などの、空間分解能を用いて光の干渉パターンを計測するための任意のタイプの検出器である。
図２を参照すると、シミュレーションされた低コヒーレンス干渉信号１５０は、対象物のただ１つの点、例えばただ１つの反射性界面を有するシリコン・ウェハの点から得られる複数の検出器の強度値を含んでいる。強度値は、対象物の点から反射される光と基準対象物から反射される光の間の光路長差（ＯＰＤ）の関数としてプロットされる。干渉信号１５０は、ＯＰＤを走査することによって、例えば光学部品および／または対象物を動かすことによって対象物からの反射光または基準光が進行する光路を変化させることによって得られる低コヒーレンス走査白色光干渉法（ＳＷＬＩ）信号である。干渉計は、代替としてまたは組合せで、検出器上の空間位置の関数として変化するＯＰＤを用いて対象物からの反射光および基準光の空間分布を検出することによってＯＰＤを変化させる。
【００５３】
図２では、強度値はＯＰＤ（本明細書では走査位置）の関数としてプロットされ、複数のフリンジ１５２を有する干渉パターン１５１が描き出されており、それは低コヒーレンス包絡線１５４に従って最大値の両側で減衰している。低コヒーレンス包絡線がない場合には、典型的には干渉パターンのフリンジは、幅広い光路差にわたって同様の振幅を有する。包絡線１５４自体は、そうした干渉信号で明示的に現れるのではないが、解説のために示される。ＯＰＤ軸に沿った干渉パターンの位置は、例えば対象物の点からの反射光と基準対象物からの反射光の間のゼロＯＰＤに対応する走査位置または空間位置などのゼロＯＰＤに関する位置に一般的に関連付けられる。ゼロＯＰＤ走査位置は、対象物の点それぞれの相対的高さと対象物自体の向きおよび位置とを説明し干渉計に対する対象物の点それぞれの位置に影響を与える対象物のトポグラフィの関数である。干渉信号は、例えば干渉計の光学部品と、例えば光学部品の開口数（ＮＡ）と、データ取得レートと、走査速度と、干渉信号を取得するために使用される光の波長と、波長の関数としての検出器感度と、他の機器的な特性とに関連した機器による寄与も含む。
【００５４】
フリンジ１５２の振幅を変調するコヒーレンス包絡線１５４の幅は、概して検出される光のコヒーレンス長に対応する。コヒーレンス長を決定する要因の中には、例えば光源のスペクトル帯域幅などに関連した時間コヒーレンス現象と、例えば対象物を照射している光の入射角の範囲などに関連した空間コヒーレンス現象とがある。典型的には、コヒーレンス長は、（ａ）光源のスペクトル帯域幅が増大および／または（ｂ）入射角の範囲が増大するにつれて減少する。データを取得するために使用される干渉計の構成に応じて、これらのコヒーレンス現象のどちらか一方が支配している、またはそれらが共にコヒーレンス長全体に実質的に寄与している。干渉計のコヒーレンス長は、例えば薄膜構造でないただ１つの反射面を有する対象物から干渉信号を得ることによって決定される。コヒーレンス長は、観測される干渉パターンを変調する包絡線の半値幅に対応する。
【００５５】
図２から分かるように、干渉信号１５０は、コヒーレンス包絡線の幅よりも大きく変化する、したがって検出される光のコヒーレンス長よりも大きく変化する光路差の範囲を有する検出光によって生じる。概して低コヒーレンス干渉信号は、検出される光のコヒーレンス包絡線によって振幅変調される干渉縞を得ることによって生じる。例えば干渉パターンは、観測される干渉縞の振幅が互いに対して少なくとも２０％、少なくとも３０％または少なくとも５０％だけ異なるＯＰＤにわたって得られる。
【００５６】
低コヒーレンス干渉計は、干渉計のコヒーレンス長と同等またはより大きいＯＰＤの範囲にわたって干渉信号を検出するように構成される。例えば、検出されるＯＰＤの範囲は、コヒーレンス長より少なくとも２倍大きい、または少なくとも３倍大きいものである。ある実施形態では、検出される光のコヒーレンス長は、対象物の特徴の高さの変動の程度、例えば数マイクロメートル以下の程度であるが、検出される光の公称波長より大きい。
【００５７】
概して、干渉信号に対する、例えば干渉パターンの形状または位相に対する機器に関連した寄与は、対象物のトポグラフィおよび位置と共にゆっくり変化する傾向がある。一方、干渉パターンは、例えば干渉計に対する種々の相対的な高さまたは種々の相対的な位置などの種々の空間特性を有する対象物の点から得られる干渉信号については、走査位置軸に沿ってシフトする。したがって、種々の対象物の点から得られる干渉パターンは、同様の形状を有するが、それぞれの点の空間特性に関連した量によって走査位置軸に沿ってシフトされる。
【００５８】
図３を参照すると、干渉信号１９０は、基板１９２および例えば薄膜１９３などの覆っている層を含む対象物１９１から取得される。基板および膜は、それらの間で界面１９４を画定する。膜１９５の外面は、対象物と例えば空気、他のガスまたは真空などの対象物の環境の間で界面を画定する。界面は概して、対象物の部分間での屈折率の変化によって定められる。
【００５９】
干渉信号１９０は、界面１９４に起因する第１の干渉パターン１９６と、界面１９５に起因する第２の干渉パターン１９７とを含む。第１および第２の干渉パターン１９６、１９７は、重なり合っている。例えば、干渉パターン１９６、１９７の最大は、干渉計のコヒーレンス長未満のＯＰＤにより分離され、パターン１９６、１９７は、ゼロ強度の領域によって分離されない。重なり合っている干渉パターンを生成する界面を有する対象物の空間特性を決定するための既存の方法は、重なり合っている干渉パターンが互いを歪ませるので誤った結果を発生させる可能性がある。
【００６０】
図４を参照すると、厚さ十分な膜試料について、積層膜中の異なる材料の間の界面に対応する２つ以上の容易に識別可能な信号３０１、３０２がある。
パターン・マッチング
薄膜試料からの干渉計信号を解析することへのアプローチの１つには、多重反射が互いから分離可能であることが多い、多重信号を生成すること観測するもというものがある。光路差を走査することにより生成される干渉信号に基づいて直接動作するパターン・マッチング技術が用いられる。未知の組成および比較的厚い膜（例えば＞１マイクロメートル）の複雑な表面構造について、この技術は融通がきくものである。走査領域パターン・マッチングがより薄い膜へ及ぶことができる限りにおいて、このアプローチは、一般的に薄膜材料の予備的知識を必要としない。
【００６１】
走査領域パターン・マッチングの根底にある概念は以下の通りである。実験信号は、図２に示すように高さ座標の方向に干渉計の機械的走査を使用してＯＰＤを変化させることによって生成される。コヒーレンス効果によってフリンジ・コントラストの中で変調される正弦波の信号で記録される干渉縞を見ることが期待される。典型的には、ＳＷＬＩアルゴリズムは、包絡線のピークまたは信号中心などの特徴を探して識別し、続いてより高い分解能のためにフリンジの根底にある位相を探して識別する。
【００６２】
パターン・マッチング・アプローチは、図３および図４に示すように、ＳＷＬＩデータの組の中の全画素は、画素それぞれについての位置で倍率変更およびシフトされただけの、そしておそらく膜が存在すると再現される、同様の基本的な局在化された干渉パターンを含むと仮定する。パターン・マッチングの１つのアプローチは、例えばガウス関数によるコントラストで変調される単一波長の搬送波などの単純な数学関数を用いて信号をモデルすることである。ベスト・マッチの位置を特定するために、単純な内積相関を使用してこのモデルを実験的に取得されたデータと比較することができる。
【００６３】
相関テンプレート解析（ＣＴＡ）は、さらに１歩先を行き、機器からの実際の信号から実験的に相関カーネルを生成する。その結果、モデル信号は、ガウス変調余弦（それは搬送波のフリンジの中に任意随意の包絡線または非線形位相の成分を有する）などの通常の理想的な解析関数であることを必要としない。検査部分が例えば固体表面である場合は、モデル信号は、全画素の中で繰り返し観察される信号の主な特徴を表す単一の干渉パターン・テンプレート抽出するために、シフト不変平均化を使用して実験データの組自体から得られる。したがって、モデル信号は、位相分散、平均波長およびスペクトル分布などを含む干渉計の具体的な特徴全てを組み込む機器によく適合される。
【００６４】
ＣＴＡは、単純な内積相関を超えて、数学的手段を用いて、コヒーレンス包絡線のピーク、中心または他の基本的な特徴よりも大きな関心となる得る信号の随意の特徴を識別する。例えば、米国特許出願公開２００５−００７８３１８−Ａ１号明細書に記載された技術の中では、モデル信号は、メリット関数が信号のピークではなく信号の立ち上がりを識別するように先端が切られている。
【００６５】
図５を参照すると、この技術の例示がシミュレーションによって示されている。ＳＷＬＩ信号５５１は、Ｓｉ上にある９５０ｎｍのＳｉＯ２からなる試料対象物から得られる。簡単にするために、このシミュレーションでは干渉計システムが実質的にゼロに等しい開口数を有すると仮定し、それにより平面波だけが考慮される必要があるようにする。このシステムは、帯域幅１２０ｎｍを有する中心波長５７０ｎｍで動作する。この走査は、その部分の内側から外側までであり、そしてより大きな表面高さは右側となる。
【００６６】
図５に示すように、干渉信号５５１は、例えば上に記載したような薄膜の効果のために２つの干渉パターン５５２、５５３を含む。パターンは、フリンジ・コントラストがただ１つのピーク５５４を有するという意味では分離できないものであり、それにも関わらず、右側の最初の数個のフリンジが上面プロファイルに最も密接に関連するという物理的な根拠を論じることができる。したがって、切断モデル信号５５５は、単一の表面信号のトランペット形の右側部分だけを含む。この技術は、以下において切断モデル技術と称し、信号がさらに左側でピークになっても、この切断モデル５５５を使用してベスト・マッチ位置を見つけることによって立ち上がり５５６を識別する。
【００６７】
いくつかの他の技術は、パターン・マッチングのために利用される。数個のＣＴＡ技術は、統計学から馴染みのあるピアソンの積率相関係数ｒに相当する周波数領域中の正規化相関を使用する。大きなデータの組のフーリエ変換に広く依存すると、この周波数領域は、ある生産への応用に対してはとても遅くなる。上に記載した米国特許出願公開２００５−００７８３１８−Ａ１号明細書の中に記載されるように、解析の速度をあげるために、ピアソンの相関は、時間または走査領域で標準的な内積と置き換え可能である。この結果として生じるアルゴリズムは、以下内積ベースの技術として称される。この単純化を用いて、信号位置は、モデル信号によって定められる周波数範囲内でピーク信号強さによって効果的に定められる。内積ベースの技術は、機器から直接生成されるモデル信号の概念を保持するが、いくつかの点では、それは切断モデル技術を効果的に実行する能力を失ってしまっている。これは、例えば時間が貴重であるフラット・パネル・ディスプレイ上で見られるより厚い膜に関しては利にかなった交換条件である。
【００６８】
以下において、出願人は、よりいっそう薄い膜の存在下で検査対象物についての正確な情報を抽出するための他の技術を開示する。この技術は、ピアソンのｒ技術よりもより良い結果をもたらし、一方で内積ベース技術の速度の利点を保持するに、際立ってより強力なスライディング窓最小２乗（ＬＳＱ）技術を使用して上述した切断モデル技術を再導入する。
【００６９】
スライディング窓ＬＳＱ：基本原理
図６を参照すると、干渉信号６０１は、複数の干渉計の走査位置について記録される。第１のステップは、例えば干渉位相値などの１つまたは複数の可変パラメータを含む、期待される信号のモデルに基づくフィッティング関数６０２を生成することである。所与の走査位置でパラメータを変化させて、例えば（他の最適化技術を使用可能であるが）最小２乗最適化を用いて走査位置それぞれで実際の信号に対してフィットを最適化する。次に、パターン・マッチング技術が、（他の最適化技術を使用可能であるが）最小２乗最適化を用いて走査を通じて連続的にフィットを行う。ＬＳＱフィットが最も成功している走査位置が信号の位置を特定し、この点の位相が所望の最終結果となる。
【００７０】
分離したオフセットｍｄｃ、平均の大きさｍおよびＫ０での局在位相φを有する複素振動信号モデル〜Ｔを含む適当なフィッティング関数ｆは、以下の通りになる。
【００７１】
【数４】
2008545957.tif 000004
フル・イメージングのためにはもちろん２つの座標ｘ、ｙがあるものとするが、単純化のために、ただ１つの横座標ｙを使用してイメージ内の位置への依存を示す。図６に示すように、実験信号Ｉについてのグローバル走査位置ζと、式（１）のフィッティング関数ｆに関連した局在走査座標＾ζとがある。〜Ｔの上のチルダは、非線形、走査依存性の位相および大きさを潜在的に有する複素量を示す。＾ζ＝０でゼロを通過する線形位相を有する複素信号モデルの例は、以下のように示される。
【００７２】
【数５】
2008545957.tif 000005
ここで、Ｃは、コヒーレンス包絡線である。
【００７３】
次に、ｆのフィットを信号Ｉに最適化する必要がある際に、この信号の位置は調整され、（ｍｄｃ，ｍ，φ）は走査位置ζを用いて変化させることが可能にされる。
【００７４】
【数６】
2008545957.tif 000006
スライディング窓ＬＳＱ技術は、走査位置ζそれぞれでテーパー窓ｗ内でフィット最適化を用いて、パラメータ（ｍｄｃ，ｍ，φ）について解く。したがって目標は、ζそれぞれで以下の差分２乗関数を最小化することである。
【００７５】
【数７】
2008545957.tif 000007
窓ｗは、局在走査＾ζの範囲限界を置き、わずかな計算を用いて信号のある特徴に集中することを可能にする。当技術分野で知られているように、２乗余弦などのテーパー窓は、単純２乗窓よりも走査ζにおいて不完全であることをより許容するものである。例えば、Ｐ．ｄｅ  Ｇｒｏｏｔの「Ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ  ｆｏｒ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ  ｕｓｉｎｇ  ｔｈｅ  ｃｏｎｃｅｐｔ  ｏｆ  ａ  ｄａｔａ  ｓａｍｐｌｉｎｇ  ｗｉｎｄｏｗ」、Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．３４（２２）４７２３−４７３０（１９９５）を参照して、これが本願明細書に組み込まれる。
【００７６】
走査位置ζそれぞれでの信号強さｍについてのベスト・フィット解は、実験信号Ｉの包絡線に従って増減することが予期される。信号強さｍが大きいながら差分２乗χ２を最小化する走査位置が、信号の位置を特定する。このベスト・フィット位置についての位相値φからＫ０およびζ＝０で位相θあり、およびしたがって高分解能の表面高さ計測となることを示唆する。オフセットｍｄｃは、対象物のフリンジ・フリー・イメージを生成および解析するのに役立つ、局在直流オフセット値である。
【００７７】
離散的サンプリング
実際の走査干渉計機器では、干渉信号は典型的には、種々の走査位置それぞれで複数のイメージまたはカメラ・フレームを取り込むように構成されるＣＣＤカメラによって記録される。したがって、干渉計信号強度Ｉは典型的には、総数Ｙ、画素番号ｊ＝０．．（Ｙ−１）によってインデックスされる離散的フィールド位置ｙおよびカメラ・フレーム番号ｚ＝０．．（Ｎ−１）によってインデックスされる離散的走査位置ζでサンプリングされる。走査増加量は、ζｓｔｅｐであり、したがってゼロを中心とした走査は、以下の通りになる。
【００７８】
【数８】
2008545957.tif 000008
差分２乗関数は、離散的同値へ変わる。
【００７９】
【数９】
2008545957.tif 000009
ここで＾Ｎは、窓ｗ内の局在走査位置の番号であり、フィッティング関数ｆは、以下の通りになる。
【００８０】
【数１０】
2008545957.tif 000010
そして＾Δは、多くのプログラミング言語がゼロから開始するためにｚ、＾ｚなどのベクトル・インデックスを必要とするので要求される走査インデックスｚに対して窓ｗを中心に置く整数オフセットである。窓幅＾Ｎは、性能と速さのバランスをとることによって確立されるものであり、より良いロバスト性および繰り返しは整数〜Ｎを示唆し、その代償としてより多くの計算が必要になる。典型的な折衷は、フリンジごとに４つのフレームのデータ取得についての＾Ｎ＝２１である。
【００８１】
対称なフィッティング関数について、オフセット〜Δは以下の通りになる。
【００８２】
【数１１】
2008545957.tif 000011
局在走査位置は、以下の通りになる。
【００８３】
【数１２】
2008545957.tif 000012
切断ＬＳＱ技術について、フィッティング関数は、対称に組み込まれている右半分だけのモデル信号である。
【００８４】
【数１３】
2008545957.tif 000013
他の信号部分または得られたパターンは、必要に応じて、実験信号の特定の部分を分離することが可能である。
【００８５】
信号モデル
複素モデル信号〜Ｔを生成する（少なくとも）２つの方法があり、それらは理論または実験から生成される。
【００８６】
場合によっては、式（２）中のように、フリンジ・コントラスト包絡線Ｃによって変調される、周波数Ｋ０で進行する搬送波として信号を理論的に説明することで十分である。このアプローチに従う離散的にサンプリングされた複素モデル信号は、以下の通りになる。
【００８７】
【数１４】
2008545957.tif 000014
式（１２）中の負の位相の項は、走査の増大は干渉対物レンズをその部分から離れるように移動することに対応する、伝統的な符号規約を保っている。これは、表面高さの増大とは反対であり、定義により、表面高さの増大は位相の正の変化に対応する。式（１２）は、合理的に概念化された、ＳＷＬＩシステム中で期待するこの種の信号のモデルである。
【００８８】
第２のアプローチは、機器自体から取得される実験データを使用するものであり、その場合、典型的な信号の周波数領域表現−（〜ｑｓｙｓ）に基づく逆離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を使用する。
【００８９】
【数１５】
2008545957.tif 000015
−（〜ｑｓｙｓ）は、この機器についての典型的な干渉信号の周波数領域表現のデータの多くの画素にわたる平均である。このモデル信号は実際の機器の特徴に応じて複雑な包絡線および非線形位相を有することに留意されたい。変数ｖｍｉｎ、ｖｍａｘは、モデル信号〜Ｔの再構成の中に含むことを望む、スペクトル中の対象領域（ＲＯＩ）内の正の周波数Ｋの範囲を（例えば走査のマイクロメートルあたりの位相ラジアン単位で）定める。ＲＯＩは例えば、周波数領域中のスペクトル・ピークの最大値の３０％の全幅の２倍として定めてよい。ＲＯＩについて他の定義も可能である。一般的に、ＲＯＩは、分布した周波数の有意味部分を取り込むように選択され、一方、大半が雑音を含んでいる部分を重視しない。
【００９０】
走査領域強度データＩｓｙｓを端緒とする−（〜ｑｓｙｓ）を計算することについてのシステム特徴付けの課題を以下に詳細に解説する。
ＬＳＱ解
式（３）を代入した後の式（６）の離散的差分２乗関数は、以下の通りになる。
【００９１】
【数１６】
2008545957.tif 000016
これは以下のように展開される。
【００９２】
【数１７】
2008545957.tif 000017
解ベクトルを以下のように定義する。
【００９３】
【数１８】
2008545957.tif 000018
式（１５）は、以下のように書き換えられる。
【００９４】
【数１９】
2008545957.tif 000019
差分２乗関数χ２についての最小値は、導関数をゼロに設定することによって見つけられる。
【００９５】
【数２０】
2008545957.tif 000020
ここで、［  ］は、式（１５）の括弧内の項を指しており、その総和は局在走査インデックス＾ｚ＝０．．＾Ｎ−１にわたるものであることが理解される。式（１８）〜式（２０）をゼロに設定すると、解ベクトルΛについての以下の行列方程式となる。
【００９６】
【数２１】
2008545957.tif 000021
ここで、
【００９７】
【数２２】
2008545957.tif 000022
主要パラメータについての結果は、以下の通りになる。
【００９８】
【数２３】
2008545957.tif 000023
ここで、３重プライム符号は、局在位相φの程度のフリンジの中に３重の不確実性があることを示しており、第１に走査位置間、次いで画素ごと、そして最後に走査についての絶対開始位置に対して全体である。
【００９９】
メリット関数
信号の位置を特定すると共に表面プロファイルを決定するためのメリット関数の定義は融通のきくものであり、あるメリット関数が達成しようとするものに大いに依存する。例えばピーク信号強さが信号位置に対応することが十分確かである場合は、そこでは式（２５）から得られる最も単純なメリット関数が、信号の大きさｍに正比例する。このピーク信号強さのメリット関数を以下のように定義する。
【０１００】
【数２４】
2008545957.tif 000024
これは、米国特許出願２００５−００７８３１９−Ａ１号明細書の中で開示されるものなどの内積ベースの技術の中で使用される内積メリット関数と同様の完全に合理的な汎用のメリット関数である。
【０１０１】
スライディング窓ＬＳＱ技術の中で使用されるフィッティング方法は、信号の位置を特定および表面または厚さのプロファイルを決定するのに役立つ追加の情報を与える。この信号は、走査位置それぞれについて、モデル関数を計測信号と比較することによって位置を特定する。信号の位置は、計測信号に対するモデル関数の最適フィットに対応する走査位置を見つけることによって識別される。計測対象物が複数の面から構成されている場合は、表面それぞれからの信号は、それぞれが最適フィットに対応している複数の走査位置を識別することによって位置を特定する。
【０１０２】
例えば、あるものは、最小２乗フィッティングが行われた後に干渉計信号とグローバル走査位置それぞれで得られるモデル信号との間の類似性に依存するメリット関数を定義する。そうしたフィット・ベースのメリット関数は、複数の狭い間隔の面を有する計測対象物を含む適用例に対して特に、単純な大きさベースのメリット関数よりも信号の位置を特定することおよび表面プロファイルを決定することにより効果的である。干渉計信号とモデル関数の間の類似性の程度は、例えば干渉計信号の強度値とモデル関数の強度値の間の差分２乗の和、または干渉計信号の強度値とモデル関数の強度値の間の差の絶対値の和などを含む任意のいくつかの方法で定量化される。
【０１０３】
例えば、あるものは、パラメータ（ｍｄｃ，ｍ，φ）について解いた後に、式（１５）のχ最小化関数の逆関数によって定量化するようにモデル関数と干渉計信号の間の類似性に依存するメリット関数を定義する。信号の大きさｍが選択された位置でさらに合理的に強いものであることを確実にするために、信号の大きさはベスト・フィット・メリット関数の定義中に含まれる。
【０１０４】
【数２５】
2008545957.tif 000025
分母の中のχ２に１を足すことにより偶然にゼロで除算されることが防止される。ＳＷＬＩ信号のほとんどは、メリット関数の中では考慮されないほどとても小さい大きさの値を有しており、そのため大きさｍに基づくＭｉｎＭｏｄ基準を加えることは理にかなっている。ｍ＜ＭｉｎＭｏｄであるこれらの走査位置は、対応しているメリット関数の値Πをゼロにさせるべきである。
【０１０５】
先の薄膜アルゴリズムのように、関連したピーク検索理論を用いて目前の課題に従っていくつかの計測モードが利用される。検査対象物の上面高さプロファイルを計測するときは、走査方向に沿ってメリット関数の中の最も右のピークが識別される。フィット・ベースのメリット関数を使用する場合は、このピークの位置は、計測信号に対するモデル関数の最適フィットに対応する走査位置である。膜厚を計測するときは、メリット関数の最も強い２つのピークが使用される。フィット・ベースのメリット関数が使用される場合は、ピークそれぞれの位置が計測信号に対するモデル関数の最適フィットに対応する走査位置である。多重膜から構成される対象物の中の１番上の薄膜の厚さを計測するときは、走査方向に沿って初めの２つの最も右のピークが識別される。表面高さおよび膜厚の計算の例は、以下に与えられる。
【０１０６】
表面高さの計算
スライディング窓ＬＳＱアプローチは、通常分解能と高分解能の両モードを行うことができる。通常分解能またはＬＳＱノルムは、メリット関数のピーク検索の結果から直接得られる。高分解能のＬＳＱ−高モードは、以下に説明するように、通常分解能計測を改良するために、識別された信号位置で根底にあるフリンジの位相を使用する。
【０１０７】
ピーク（または１連のピーク）は、ベスト・フィット・カメラ・フレーム番号に対応する整数のフレーム番号の位置を特定する。差し当たり、関心にはただ１つのピークがあると仮定し、これをｚｂｅｓｔと呼ぶことにしよう。補間は、例えばｚｂｅｓｔの近傍のメリット関数に対する２次のフィットによってカメラ・フレームの連続単位で最適走査位置ｚｆｉｎｅの位置を特定する。対応する走査位置は、通常ＬＳＱ高さ計測を直接与える。
【０１０８】
【数２６】
2008545957.tif 000026
ここで上付き文字Θは、（実際の高さｈとは対照的に）高さ計測ｈΘがコヒーレンスまたはフリンジ・コントラスト解析に基づいていることを示す。
【０１０９】
高分解能測定については、位相は、式（２６）から計算される位相値φを補間することによって求められる。その結果は、以下の位相ギャップである。
【０１１０】
【数２７】
2008545957.tif 000027
上式は、ベスト・フィットのフレーム位置ｚｆｉｎｅでの位相を定めている。
【０１１１】
位相ギャップＡ’’は、Ｋ０での累積位相のために走査位置と共に展開することが予期される。ゼロ走査位置で位相値θを得るために、この傾向は、まず以下の式を用いて取り除かれる。
【０１１２】
【数２８】
2008545957.tif 000028
ここでΘは、公称角周波数Ｋ０で位相の単位のコヒーレンス・プロファイルである。
【０１１３】
【数２９】
2008545957.tif 000029
画素間でフリンジ程度の不確実性が残っており、ここでこの不確実性はフィールド接続された近似的な位相ギャップα’を用いて取り除くことができ、よって以下の式になる。
【０１１４】
【数３０】
2008545957.tif 000030
ここで、ラウンド関数は、その引数に対し最も近い整数を返す。最も簡単な近似的な位相ギャップα’は、「ＰＨＡＳＥ  ＧＡＰ  ＡＮＡＬＹＳＩＳ  ＦＯＲ  ＳＣＡＮＮＩＮＧ  ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＲＹ」と題される、米国特許公開２００４−００２７５８５  Ａ１号明細書の中で説明される正弦・余弦平均技術を使用するものであり、その内容は本願明細書に組み込まれる。代替として、例えば「Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｆｒｉｎｇｅ  ｏｒｄｅｒ  ｉｎ  ｗｈｉｔｅ−ｌｉｇｈｔ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ」Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．４１（２２）４５７１（２００２）の中に開示される技術が使用可能である。最終的に表面高さプロファイルは、以下の式によって与えられる。
【０１１５】
【数３１】
2008545957.tif 000031
膜厚
スライディング窓ＬＳＱ技術により、対称なモデル信号を使用して膜厚を決定する能力が与えられる。手順は、第１の表面メリット・ピーク・カメラ・フレームｚｂｅｓｔ１および補間した位置ｚｆｉｎｅ１に加えて第２の表面メリット・ピーク・カメラ・フレームｚｂｅｓｔ２および補間した位置ｚｆｉｎｅ２で開始する。薄膜厚さの初期の定量化は、以下の式になる。
【０１１６】
【数３２】
2008545957.tif 000032
ここでｎは薄膜のインデックスであり、係数ｃΘは斜め照射の幾何学的効果に対する補正であり、屈折のためにそれは膜をその膜が実際にあるよりも薄く見せる傾向がある。補正係数ｃΘは、理論的に、実験的にまたはシミュレーションの折衷技術によって決定される。照射ＮＡが大きいのでなければ、それは１から大きく外れない。このため、より高い倍率の対物鏡の上に開口絞りを使用することが好ましく、それによりともかく膜厚の応用（その応用は上面のみの計測のために必要とされるものではない）に対する信号品質を改善する。
【０１１７】
高い分解能の計測の定量化は、薄膜の位相ギャップを用いて開始する。
【０１１８】
【数３３】
2008545957.tif 000033
ここで、Ａ’（１）＝Ａ’’（Ａ’’は式（３０）で計算される）であり、Ａ’’（２）は、ｚｂｅｓｔおよびｚｆｉｎｅの代わりにｚｂｅｓｔ２およびｚｆｉｎｅ２を使用して式（３０）と同じように計算される。フリンジ程度の不確実性Ａ’Ｌについてはただ１つのプライム符号だけがあるが、その理由は、固定基準面に関連してプライム符号がない第１のピークに対し参照される第２のピークについての位相だからである。そこで位相プロファイルは、以下の通りになる。
【０１１９】
【数３４】
2008545957.tif 000034
ここで、以下の通りである。
【０１２０】
【数３５】
2008545957.tif 000035
θ’Ｌの中のフリンジ程度の不確実性のフィールド依存性部分は、フィールド接続された近似的な位相ギャップαＬを用いてゼロになり、すなわち以下の通りになる。
【０１２１】
【数３６】
2008545957.tif 000036
最終的には、以下の通りになる。
【０１２２】
【数３７】
2008545957.tif 000037
これにより、膜厚をプロファイリングするためのＬＳＱ解析は完了する。
【０１２３】
システム特徴付け
上の節では、システム特徴付け（ＳｙｓＣｈａｒ）データから実験的に複素モデル信号〜Ｔを生成する仕方について説明した。ＳｙｓＣｈａｒデータは、その部分が均一の固体表面であれば計測データと同一である。薄膜などの複雑な表面構造に対しては、別々のＳｙｓＣｈａｒ計測を使用し、平均した信号スペクトルの周波数領域表現−（〜ｑｓｙｓ）を使用してファイルの中に結果を記憶する。上述のように、複素モデル信号Ｔの計算は、ＲＯＩ内で選択された範囲の周波数を使用して−（〜ｑｓｙｓ）の逆ＤＦＴから得られる。
【０１２４】
走査領域ＳｙｓＣｈａｒ信号Ｉｓｙｓが均一なサンプリングを有する場合は、フォワードのフーリエ変換（ＦＴ）は、画素それぞれについてｑｓｙｓを直接与えて正の周波数平均−（〜ｑｓｙｓ）に寄与する。
【０１２５】
【数３８】
2008545957.tif 000038
ｑｓｙｓの上の〜は、式（４１）中のスペクトルは正のゼロでない周波数のみを含むことを示す。次の工程は、周波数インデックス（またはビン）νｍｉｎ＜ν＜νｍａｘによって定められるＲＯＩ内の大きさおよび位相を抽出および平均することであり、すなわち、以下の通りである。
【０１２６】
【数３９】
2008545957.tif 000039
ここで、
【０１２７】
【数４０】
2008545957.tif 000040
であり、角周波数の関数として計測された位相は、
【０１２８】
【数４１】
2008545957.tif 000041
となり、よって以下の通りになる。
【０１２９】
【数４２】
2008545957.tif 000042
ＲＯＩの外側でのスペクトルの寄与は、ゼロに設定される。周波数領域中の位相データφ’’’ｓｙｓについての３つのプライム符号は、位相情報中に多重２−π不確実性があることを示しており、すなわち角周波数Ｋごと、画素ごと、および絶対基準にする全体である。式（４５）中のｃｏｎｎｅｃｔ関数は、それがＦＤＡ中でなされる方法と同様に画素それぞれについて角周波数間で接続することによりこれらのプライム符号のうちの１つのプライム符号を取り除く。式（４３）中のフィールド平均化は、別のプライム符号を取り除き、それによりただ１つのプライム符号だけを残すものであり、そのことは位相についての全オフセット値が知られていないことを思い起こさせる。位相および大きさを別個にフィールド平均化した後、高さ依存性部分スペクトルを構成すると、以下の通りになる。
【０１３０】
【数４３】
2008545957.tif 000043
ここで、関数ｎｏｎｌｉｎは、角周波数Ｋに対して非線形である引数のその部分を返し、それによって表面プロファイルに関連した角周波数を用いて位相の線形変化を取り除く。
【０１３１】
Ｋ０の正確な値を使用することは、位相値φがこの周波数に関連すると仮定をするので、高分解能プロファイルｈθを決定する際に主要なパラメータとなることに留意されたい。Ｋ０の優れた推定値は、スペクトル中の周波数の加重平均または中心から得られ、以下の通りになる。
【０１３２】
【数４４】
2008545957.tif 000044
信号オフセットを使用してフリンジが取り除かれたイメージング
ベスト・フィット・カメラ・フレーム番号ｚｂｅｓｔで計算されるオフセット・パラメータｍｄｃは、フリンジが取り除かれた強度Ｉ０の優れた推定値であり、以下の通りである。
【０１３３】
【数４５】
2008545957.tif 000045
ｚｆｉｎｅ値に対する補間について議論することもできるようだが、ｍｄｃは十分にゆっくり変化するので、それによりこの議論は不要と思われる。
【０１３４】
計算効率
このＬＳＱ計算は、式（２１）の行列の積および原理的にはカメラ・フレームｚごとにおよび画素ｊごとに行われる関連した和を含む。この計算は当初は過大であり、時間がかかり過ぎるように思われるが、想定されたほど手間がかからない。十分に検討することにより、計算の総量は（より多いものの）内積ベースの技術で必要とされるものに同等なものになる。したがってＬＳＱ技術は、生産の適用に十分に迅速である。
【０１３５】
まず、３×３フィット行列Ξは、実験信号を含まず、したがってデータ取得の前に計算可能であることに留意されたい。次に、式（２３）で与えられる後の２つの要素Ｄ１、Ｄ２は、窓のある複素信号モデルｗ〜Ｔと実験信号Ｉの内積のそれぞれ実部と虚部であり、内積ベースの技術によってすでに必要とされているタイプの計算である。同様の比較は、逆正接の計算の数に適応し、それらは同じである。したがって、式（２７）の単純なメリット関数についての内積ベースの技術に対する追加の工程中の計算は、＾Ｎ乗算および加算を必要とする式（２３）中で与えられる窓のある加算Ｄ０ならびに９乗算および加算を含む式（２１）の行列計算である。これらの演算は、三角関数および除算を含まないので一般的に速い。
【０１３６】
式（２８）のより積極的なフィット・ベースのメリット関数は、式（１７）を使用して走査位置それぞれおよび画素それぞれで判明したΛ１、Λ２の値について差分２乗関数χの数値を求める。本質的には、これは使用のためのリカバリングと、処理時間に影響を与え得る４＾Ｎ回の乗算および加算のような何かを行うこととを必要とする。追加の三角関数はなく、ただ１つ追加の除算がある。
【０１３７】
スライディング窓ＬＳＱは、内積技術と同様の走査領域信号アルゴリズムであり、したがっていくつかの高速化戦略のための候補には、メリット関数のまばらなサンプリングと、不必要な計算の数を減らすために推定される信号変調を予備検査することと、多層膜の上面反射のみに対する迅速な検索をすることとが含まれる。
【０１３８】
流れ図
上記を踏まえて図７を参照すると、スライディング窓ＬＳＱ技術の典型的な応用例についての流れ図７００が示されている。第１の工程７０１では、例えば、干渉計システムから直接またはデータ・ファイルからＳＷＬＩ計測データＩｊ，ｚが取得される。システム特徴付けが前もって行われている場合は、システム特徴付けデータ〜ｑｓｙｓｖは、ファイルから読み込まれる。代替として、ＳＷＬＩシステム特徴付けデータＩｓｙｓｊ、ｚは、システム特徴付け工程７０３で使用されるために取得される。ＳＷＬＩシステム特徴付けデータは、計測データ自体であることができる。
【０１３９】
工程７０２では、セットアップが行われる。例えばＮ、＾Ｎ、Ｙの様々なパラメータが設定される。グローバル走査および局在走査ζｓｔｅｐ、ζｚ、＾ζ＾ｚが設定され、周波数領域スケールＫが確立される。
【０１４０】
工程７０１でシステム特徴付けデータ〜ｑｓｙｓｖがファイルから読み込まれない場合、工程７０３で、それはＳＷＬＩシステム特徴付けデータＩｓｙｓｊ，ｚから計算される。システム特徴付けデータは周波数解析され、正のゼロでない周波数成分が選択され、それにより〜ｑｓｙｓを発生させる。周波数領域の大きさおよび位相は、イメージ・フィールド全体で平均され、それにより−Ｐｓｙｓｖおよび−Φ’ｓｙｓｊ，ｖそれぞれを発生する。役立つ信号が存在する周波数領域の関心領域（ＲＯＴ）が確立される。最後に、位相の線形部分が取り除かれ（それによってシステム特徴付けの高さバイアスを取り除き）かつ部分スペクトル〜ｑｓｙｓｖがフィールド平均した大きさおよび位相から生成される。このスペクトルは、システム特徴付けデータとして記憶される。
【０１４１】
工程７０４では、窓のあるＬＳＱアレイが定められる。モデル信号〜Ｔ＾ｚは、周波数領域システム特徴付けデータ−（〜ｑｓｙｓ）の離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を行うことによって計算される。テーパー推定値窓ｗ＾ｚが定められる。信号モデルおよび窓は、上述したＬＳＱフィット行列Ξを定めるために使用される。
【０１４２】
ステップ７０５では、ＬＳＱ課題が解決される。内積ベクトルＤｊ，ｚは、計測データを使用して計算される。適宜、計算効率を改善するために、初めに前段走査を使用して強い信号強さの区域を識別できる。ＬＳＱ課題を解決して走査位置それぞれのデータに対するモデル信号の最適フィットについての最良の位相および大きさの値Λｊ，ｚを見つける。さらなる処理のために、不十分な信号強さを有するこれらの走査位置は、識別され捨てられる。フィット・ベースのメリット関数が使用されることになる場合、結果として生じるＬＳＱの解χ２ｊｚについての差分２乗の値が計算される。最終的に、大きさベースのメリット関数Πｍｊｚまたはフィット・ベースのメリット関数Πχｊｚが計算される。
【０１４３】
工程７０６では、ピーク検索が行われる。メリット関数Πは、第１の有効なピークまたは最も高いピークについて最適カメラ・フレームｚｂｅｓｔ１ｊを見つけるために検索される。膜厚計算が望まれる場合は、メリット関数Πは、第２の有効なピークについて第２の（またはそれ以上の）最適カメラ・フレームｚｂｅｓｔ２ｊを見つけるために検索される。
【０１４４】
工程７０７では、上面高さプロファイルが計測される。平均または公称界面データ周波数Ｋ０がシステム特徴付けスペクトルの加重平均から決定される。改善された走査位置推定値ｚｆｉｎｅ１ｊは、離散的な走査位置の間で補間することによってｚｂｅｓｔ１ｊに基づいて決定される。通常分解能の表面高さプロファイルｈΘｊは、走査位置ζｓｔｅｐｚｆｉｎｅ１を用いて、計測された表面高さを平均化することによって決定される。位相ギャップＡ’’ｊは、ｚｆｉｎｅ１で位相φ’’を見つけるために補間することによって決定される。位相ギャップ解析を使用してフィールド接続された近似的な位相ギャップα’を見つける。フリンジ程度の不確実性が取り除かれ、高分解能の表面高さプロファイルｈθｊが計算される。
【０１４５】
工程７０８では、フリンジの取り除きが行われる。最適カメラ・フレームｚｂｅｓｔ１のオフセットは、識別され、画素それぞれのフリンジが取り除かれた強度Ｉ０と同等とみなされ、それによりフリンジが取り除かれた強度プロファイルＩ０ｊを与える。
【０１４６】
膜厚プロファイルの計測が望まれる場合は、工程７０９が行われる。改善された走査位置推定値ｚｆｉｎｅ２ｊは、離散的な走査位置で補間することによってｚｂｅｓｔ２ｊに基づいて決定される。通常分解能の膜厚プロファイルｈΘｊは、屈折率によってスケールされる、走査位置ｚｂｅｓｔ１ｊおよびｚｂｅｓｔ２ｊに違いのある計測された厚さプロファイルＬΘｊを平均化することによって決定される。膜厚の位相ギャップα’Ｌｊは、２つのピーク位置ｚｆｉｎｅ１およびｚｆｉｎｅ２での位相値を見つけるために補間することによって決定される。位相ギャップ解析を使用してフィールド接続された近似的な位相ギャップα’Ｌを見つける。フリンジ程度の不確実性は取り除かれ、高分解能の膜厚プロファイルＬθｊが計算される。
【０１４７】
応用例
上で記載した低コヒーレンス干渉法の方法およびシステムは、以下の任意の表面分析の課題に対して使用できるものであり、すなわち、単純な薄膜、多層薄膜、回折またはその他の方法が複雑な干渉効果を発生させる鋭い縁および表面特徴、未分析の表面荒さ、例えばその他の場合の平滑面上のサブ波長幅の溝などの未分析の表面特徴、異種物質、表面の偏光依存性の特性、ならびに干渉現象の入射角度依存性の摂動を招く表面または変形可能な表面特徴の偏向、振動または動きである。薄膜の場合、関心の可変パラメータは、膜厚、膜の屈折率、基板の屈折率、またはそれらのいくつかの組合せでよい。次に、そのような特徴を示す対象物およびデバイスを含む典型的な応用例を解説する。
【０１４８】
半導体工程
上で記載したシステムおよび方法は、半導体工程の中で具体的なモニタリング用手段としてまたは工程の流れ自体を制御するために使用できる。工程モニタリング応用では、パターンされていないＳｉウェハ（モニタ・ウェハ）上で対応する工程手段によって単層／多層の膜が成長、堆積、研磨、エッチング除去され、その後に厚さおよび／または光学的特性が、本明細書で開示したスライディング窓ＬＳＱ技術を用いる干渉法システムを使用することによって計測される。これらのモニタ・ウェハの厚さ（および／または光学的特性）の平均、ならびにウェハ内の均一性を使用して、関連した工程手段が目標とされる基準で動作しているか、あるいは目標変更すべきか、調整すべきか、または生産使用から取り除かれるべきか決定する。
【０１４９】
工程制御応用では、後の単層／多層の膜は、パターンされたＳｉの生産ウェハ上で対応する工程手段によって成長、堆積、研磨、エッチング除去され、その後に厚さおよび／または光学的特性が本明細書で開示したスライディング窓ＬＳＱ技術を用いる干渉法システムを使用することによって計測される。典型的な工程制御のために使用される生産計測は、狭い計測箇所および計測手段を関心の試料領域に位置合わせする能力を含む。この箇所は多層積層膜（それ自体がパターンされてよい）からなり、したがって関連した物理パラメータを抽出するために複雑な数学モデリング化を必要とする。工程制御計測は、統合工程の流れの安定性を判定し、この統合工程が継続するべきか、目標変更されるべきか、他の設備に方向変更されるべきか、または完全に停止されるべきか決定する。
【０１５０】
具体的には、例えば本明細書で開示される干渉法システムを使用して以下の設備、すなわち拡散、急速熱アニール、（低圧と高圧の両方の）化学蒸着手段、誘電体エッチング、化学的機械的研磨装置、プラズマ堆積、プラズマ・エッチング、リソグラフィ・トラックおよびリソグラフィ露光手段をモニタすることができる。加えて、本明細書で開示される干渉法システムを使用して以下の工程、すなわちトレンチおよびアイソレーション、トランジスタ形成ならびに（デュアル・ダマシンなどの）層間絶縁膜形成を制御することができる。
【０１５１】
銅相互接続構造および化学的機械的研磨
異なるチップ部品間で電気的相互接続を製作するために、いわゆる「デュアル・ダマシン銅」工程を使用することは、チップ製造業者間で一般的となりつつある。これは、適切な表面トポグラフィ・システムを使用して効果的に特徴付け可能である工程の１つの例である。デュアル・ダマシン工程は、６つの要素を有するとみなすことができ、すなわち、（１）（ポリマーまたはガラスなど）誘電材料の層が（複数の個々のチップを含んでいる）ウェハ表面の上へ堆積される層間絶縁膜（ＩＬＤ）堆積、（２）誘電体層が精密な光リソグラフィに適した平滑面を生成するように磨かれる、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）、（３）ウェハ表面に平行に延びる狭いトレンチおよびトレンチの底から下側の（以前に定めた）電気伝導層まで延びる小さなビアを含む複雑なネットワークが生成される、リソグラフィ・パターニングの工程と反応性イオン・エッチングの工程の組合せ、（４）金属堆積工程（それにより銅トレンチおよびビアの堆積となる）の組合せ、（５）誘電体が銅のトレンチおよびビアの上の施される誘電体堆積工程（６）過剰な銅が取り除かれ、誘電材料によって囲まれた、銅で満たされたトレンチ（およびことによるとビア）のネットワークを残す最終的なＣＭＰ工程である。
【０１５２】
図９ａを参照すると、デバイス５００は、基板５０１上に堆積された銅特徴５０２を覆う誘電体５０４の堆積で形成される膜構造の典型例である。誘電体５０４は、不均一な外面５０６を有し、この不均一な外面５０６はそれに沿って高さの変動を示している。デバイス５００から得られる干渉信号は、表面５０６、銅特徴５０２と誘電体５０４の間の界面５０８、および基板５０１と誘電体５０４の間の界面５１０に起因する干渉パターンを含み得る。デバイス５００は、やはり干渉パターンを生成する複数の他の特徴を含む。
【０１５３】
図９ｂを参照すると、デバイス５００’は、最終的なＣＭＰ工程の後のデバイス５００の状態を例示している。上面５０６は、表面５０６’に平坦化されており、ここで界面５０８は環境にさらされる。基板表面での界面５１０は、無傷のままである。デバイスの性能および均一性は、表面５０４の平坦化をモニタリングすることに決定的に依存する。研磨速度およびしたがって研磨後の残りの銅（および誘電体）の厚さが、（パッド圧力および研磨スラリ組成などの）研磨条件、ならびに銅および周囲の誘電体領域の局在的な詳細な配置（すなわち、向き、近接度および形状）に強くおよび複雑な形で依存することを理解することは重要である。したがって、銅要素５０２を覆う表面５０６の部分は、表面５０６の他の部分に比べて異なる速度でエッチングしてよい。加えて銅要素５０２の界面５０８が一旦さらされると誘電体および銅の要素は、異なるエッチング速度を示す。
【０１５４】
この「位置依存性研磨速度」は、多くの横方向長さスケール上でむらのある表面トポグラフィが形成されることで知られている。例えば、それは、総計するとウェハの縁部により近く配置されるチップは、中央近くに配置されるチップより急速に研磨され、縁部近くで所望より薄く、中央で所望より厚い銅領域を生成するということを意味する。これは、「ウェハ・スケール」工程の不均一性の例であり、すなわちウェハ直径と同等の長さスケール上で生じるものである。高密度の銅トレンチを有する領域は、低い銅線密度を有する領域近くより高い速度で研磨するということも知られている。これにより高い銅密度領域における「ＣＭＰ誘導腐食」として知られる現象がもたらされる。これは「チップ・スケール」工程の不均一性の例であり、すなわち単一チップの線形寸法と同等の（および時にはずっと少ない）長さスケール上で生じるものである。「ディッシング」として知られる別のタイプのチップ・スケールの不均一性は、（周囲の誘電材料よりも速い速度で研磨される傾向がある）単一の銅で満たされたトレンチ領域内で生じる。幅数マイクロメートルより大きいトレンチについてはディッシングが厳しくなり、その結果、影響を及ぼされた線路が後に過度の電気抵抗を示し、チップ故障をもたらす可能性がある。
【０１５５】
ＣＭＰ誘導ウェハおよびチップ・スケール工程の不均一性は、本来的に予測が困難であり、その不均一性は、ＣＭＰ工程システム内の状況が進展するにつれて経時変化を受けやすい。いずれの不均一性も許容範囲内に留まることを確実にする目的で工程の条件を効果的に監視し、工程の条件を適切に調節するために、工程の技術者がチップ上で非接触表面トポグラフィ計測を多数のおよび幅広い位置で頻繁に行うことが重要である。これは上に記載した干渉法の方法およびシステムの実施形態を使用することにより可能となる。
【０１５６】
いくつかの実施形態では、１つまたは複数の空間特性、例えば表面５０６のトポグラフィおよび／または誘電体５０４の厚さが、ＣＭＰ前および／またはＣＭＰ間にその構造からの低コヒーレンス干渉信号を得ることによって監視される。この空間特性に基づいて、研磨条件を変化させて所望の平坦な表面５０６’が達成される。例えば、パッド圧力、パッド圧力分布、研磨剤特性、溶媒組成および流量ならびに他の条件は、空間的特性に基づいて決定される。ある期間の研磨の後、必要に応じて再び空間特性が決定され、研磨条件が変更できる。トポグラフィおよび／または厚さは、例えば表面５０４’が達成される終点も示す。こうして、低コヒーレンス干渉信号を使用して対象物の種々の領域を過剰に研磨する間によって引き起こされる凹所を防ぐ。低コヒーレンス干渉の方法およびシステムは、デバイスの空間特性、例えば（ａ）銅要素５０２を覆うおよび（ｂ）基板表面５１０を覆うが銅要素５０２に隣接している誘電体表面の相対的な高さが多数の界面の存在下でも決定できるのでこの点で有利である。
【０１５７】
フォトリソグラフィ
多くのマイクロエレクトロニクス応用では、フォトリソグラフィを使用して例えばシリコン・ウェハなどの基板を覆うフォトレジスト層をパターン形成する。図８ａおよび図８ｂを参照すると、対象物３０は、例えばウェハ３２である基板および例えばフォトレジスト層３４である覆っている層を含む。対象物３０は、異なる屈折率からなる材料間で生じる複数の界面を含む。例えば、対象物／環境の界面３８は、フォトレジスト層３４の外面３９が、対象物３０の周囲の環境、例えば液体、空気、他のガスまたは真空と接触するところで画定される。基板／層の界面３６は、ウェハ３２の表面３５とフォトレジスト層３４の底面３７の間で画定される。ウェハの表面３５は、複数のパターン形成された特徴２９を含む。これらの特徴のいくつかは、基板の隣接部分と同じ高さを有するが、異なる屈折率を有する。他の特徴が、基板の隣接部分に対して上下に延在する。したがって、界面３６は、フォトレジストの外面の下にある複雑な変化するトポグラフィを示す。
【０１５８】
フォトリソグラフィ装置は、対象物の上へパターンを結像する。例えば、パターンは、電子回路（または回路のネガ）の要素に対応してよい。結像した後、フォトレジストの一部は取り除かれ、それにより取り除かれたフォトレジストの下にある基板を露呈する。露呈した基板は、エッチングされ、堆積材料で覆われ、またはその他の方法で改質される。残りのフォトレジストは、基板の他の部分をそうした改質から保護する。
【０１５９】
生産効率を増大させるために、複数のデバイスが単一のウェハから作製される。このデバイスは同じものまたは異なるものでよい。デバイスそれぞれは、ウェハのサブセットがパターンを用いて結像されることを必要とする。場合によっては、パターンは、異なるサブセットの上へ連続的に結像される。いくつかの理由により連続的な結像が行われ得る。光学収差は、ウェハのより広い区域にわたって十分なパターンの合焦の質の達成を妨げ得る。光学収差がない場合でも、ウェハおよびフォトレジストの空間特性は、ウェハの広い区域にわたって十分なパターンの合焦の達成をやはり妨げ得る。ウェハ／レジストの空間特性と合焦の質の間の関係の態様を、次に解説する。
【０１６０】
再び図８ｂを参照すると、対象物３０は、対象物が結像される全区域４１よりもそれぞれ小さい個数Ｎのサブセット４０ｉを用いて示されている。サブセット４０ｉそれぞれの範囲内では、例えばウェハまたはフォトレジストの高さおよび勾配の変動などの空間特性の変動は、典型的には全区域４１にわたって測られたときよりも小さい。それにも関わらず、種々のサブセット４０ｉのウェハまたはフォトレジストは典型的には、異なる高さおよび勾配を有する。例えば層３４は、表面３９の高さおよび勾配を変化させる厚さΔｔ１およびΔｔ２を呈する（図７ａ）。したがって、対象物のサブセットそれぞれは、フォトリソグラフィ結像装置とは異なる空間的な関係を有する。合焦の質は、例えば対象物とフォトリソグラフィ結像装置の間の距離などの空間的な関係に関連付けられる。対象物の種々のサブセットを適切な合焦状態にするには、対象物および結像装置の相対的な再配置が必要とされる。対象物の高さおよび勾配の変動のために、適切なサブセットの合焦は、例えば対象物の側部４３などの結像されるサブセットに対して離れている対象物の部分に関する対象物の位置および向きを決定することによるだけでは達成できない。
【０１６１】
適切な合焦は、結像される（または他の方法で処理される）対象物のサブセット内の対象物の空間特性を決定することによって達成される。サブセットの位置が決定されてしまうと、対象物（および／またはフォトリソグラフィ結像装置の一部）を例えば平行移動、回転および／または傾斜するなど動かして、参照、例えばフォトリソグラフィ結像装置の一部に対してサブセットの位置を修正する。（必要ならば）結像されるサブセットそれぞれについて決定および動かすことが繰り返えされる。
【０１６２】
サブセットの空間特性の決定は、対象物の薄層の外面の１つまたは複数の点の位置および／または高さを決定することを含み、この１つまたは複数の点は結像される対象物のサブセット内にある。例えばサブセット４０２（図８ａ）の外面３９の位置および向きは、サブセット内の点４２１〜４２３の位置に基づいて決定可能である。結像されるサブセットの空間特性の決定は、干渉計を使用して光を用いてサブセットを照射すること、および照射したサブセットから反射される光を含む干渉信号を検出することを含む。ある実施形態では、複数のサブセットは、光を用いて同時に結像され、それによって複数の干渉信号を得る。干渉信号それぞれは、１つまたは複数のサブセットの空間特性を示す。したがって、干渉信号を使用して複数のサブセットにわたって対象物のトポグラフィを示す像を用意することができる。サブセットのフォトリソグラフィの間は、ウェハは、複数の干渉信号から決定される個々のサブセットのトポグラフィに基づいて配置される。したがって、サブセットそれぞれは、フォトリソグラフィ装置に対して最適な合焦について配置される。
【０１６３】
結像される対象物のサブセットそれぞれからの干渉信号を検出することは、サブセットから反射される検出光および検出される光のコヒーレンス長と少なくとも同じ長さであるＯＰＤの範囲にわたる基準光を検出することを含む。例えば光は、少なくともそのコヒーレンス長にわたって検出される。ある実施形態では、干渉計は、照射されるサブセットから反射される光が外側界面（外面３９など）または内側界面（界面３６など）から反射される光によって支配されるように構成される。ある実施形態では、対象物の空間特性は、干渉信号の一部だけに基づいて決定される。例えば、干渉信号が２つ以上の重なり合っている干渉パターンを含む場合は、対象物の空間特性は、対象物のただ１つの界面からの寄与によって支配される干渉パターンのうちの１つの干渉パターンの一部に基づいて決定される。
【０１６４】
はんだバンプ工程
図１０ａおよび図１０ｂを参照すると、構造１０５０は、はんだバンプ工程の間に生成される構造の典型である。構造１０５０は、基板１０５１と、はんだによって濡れない領域１００２と、はんだによって濡れる領域１００３とを含む。領域１００２は外面１００７を有する。領域１００３は外面１００９を有する。したがって界面１００５は、領域１００２と基板１００１との間で形成される。
【０１６５】
工程の間に、はんだ１００４の塊は、濡れ領域１００３に接触して配置される。はんだは、はんだが流れるとすぐに、濡れ領域１００３と確実な接触を形成する。隣接した濡れない領域１００２は、流れたはんだがその構造の付近での望ましくないマイグレーションを起こすことを防ぐダムのように働く。表面１００７、１００９の相対的な高さおよび表面１００２に対するはんだ１００４の寸法などのその構造の空間特性を知ることは望ましい。本明細書の他の議論から判断できるように、構造１０５０は、それぞれ干渉パターンの原因となり得る複数の界面を含む。干渉パターン間の重なり合いにより既知の干渉技術を使用した空間特性の正確な決定が妨げられる。本明細書で議論したシステムおよび方法の適用により、空間特性を決定することが可能になる。
【０１６６】
構造１０５０から決定される空間特性を使用して、層１００２、１００３に対する堆積時間および領域１００３の区域ごとに使用されるはんだ１００４の量などの製造条件を変更する。加えて、はんだを流すために使用される加熱条件を空間特性に基づいて変更して十分なフローを達成することおよび／またははんだのマイグレーションを防ぐ。
【０１６７】
液晶ディスプレイ
図１１を参照すると、パッシブ・マトリックスＬＣＤ４５０は、いくつかの層で構成されている。主要な部品は、シール４５４によって接続された２枚のガラス板４５２、４５３である。偏光子４５６は、入射光を単一方向に偏光させるために正面ガラス板４５３に施されている。偏光した光は、正面ガラス板４５３を通過する。酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）層４５８は、電極として使用される。ＳｉＯｘに基づく、ハード・コート層と時には呼ばれることもあるパッシベーション層４６０をＩＴＯ４５８上に被覆して表面を電気的に絶縁する。ポリイミド４６２は、液晶流体４６４を整列させるためにパッシベーション層４６０上にプリントされる。液晶流体は、電界に敏感であり、電界が印加されると配向を変化させる。液晶は、光学的にも活性であり、入射光の偏光方向に回転する。セル・ギャップΔｇ、すなわち液晶層４６４の厚さは、２枚のガラス板４５２、４５３を固定距離で維持するスペーサ４６６によって決定される。正面板４５３から背面板４５２まで電位がないときは、偏光した光は、それが液晶層４６４を通過する際に９０度回転される。一方の板から他方の板まで電位が印加されるときには光は回転されない。光が液晶層４６４を通過した後には、光は別のポリイミド層４６８、別のハード・コート層４７０、背面ＩＴＯ電極４７２および背面ガラス板４５２を通過する。背面偏光子４７４に到達すると、光は９０度回転されたかどうかによって透過または吸収される。セル４５０は、カラー・ディスプレイを実現するために、フィルタ４７６または他のカラー化要素を含む。
【０１６８】
セル・ギャップΔｇにより、例えばコントラスト比および輝度などのＬＣＤの光電気特性の大部分が決定される。製造の間のセル・ギャップの制御は、均一な良質のディスプレイを得るために不可欠である。組立ての間には圧力または真空を加えて液晶媒体を導き、シール４５４は硬化し寸法を変化させる可能性があり、加えた液晶媒体は板４５２、４５３の間で毛管力を生じるため、実際のセル・ギャップは、スペーサ４６６の寸法と異なる可能性がある。液晶媒体４６４を加える前と後の両方で、板４５２、４５３の表面４８０、４８２は、セル・ギャップΔｇを示す干渉パターンの原因となる光を反射する。製造の間は、セルの他の層によって形成される界面存在下でも、干渉信号の低コヒーレンスの性質それ自体またはそれを説明した干渉信号の処理技術と組み合わせて使用してセル・ギャップΔｇなどのセルの特性を監視することができる。
【０１６９】
典型的な方法は、層４６４を加える前にセル・ギャップΔｇを示す干渉パターンを含む低コヒーレンス干渉信号を得ることを含む。セル・ギャップ（またはセルの他の空間特性）は、干渉パターンから決定され、特定の値と比較できる。特定の値と決定されたセル・ギャップの間の差が公差を超える場合は、例えば板４５２、４５３に加えられる圧力または真空の製造条件を変更してセル・ギャップΔｇを修正する。この工程は、所望のセル・ギャップが達成されるまで繰り返し可能である。次いで、液晶媒体はセルの中に導かれる。加えられる液晶媒体の量は、計測したセルの空間特性から決定される。これによりセルの充填過剰または充填不足が防がれる。充填工程は、表面４８０、４８２からの干渉信号を観測することによっても監視可能である。セルが充填されてしまうと、追加の低コヒーレンス干渉パターンを得てセル・ギャップΔｇ（または他の空間特性）をモニタする。セル・ギャップが公差内で維持され、または公差内でもたらされるように、やはり製造条件が変更される。
【０１７０】
レーザ・スクライビングおよび切断
種々の同時に製造される構造、例えばマイクロエレクトロニクス構造の分離に備えて、レーザを使用して対象物をスクライブすることができる。分離の質は、例えばレーザの合焦サイズ、レーザ出力、対象物の平行移動速度およびスクライブ深さなどのスクライビング条件に関連付けられる。構造の特徴の密度が大きい可能性があるので、スクライブ線は、その構造に関する隣接した薄膜または層となる可能性がある。薄膜または層に関連した界面は、干渉法を使用してスクライブ深さを決定するときに現れる干渉パターンを生成し得る。本明細書で説明した方法およびシステムは、そうした隣接した膜または層の存在下でも、スクライブ深さを決定するために使用可能である。
【０１７１】
典型的な方法には、１つまたは複数の電子的構造をスクライビングすること、およびその構造をスクライブ線に沿って分離することが含まる。分離前および／または分離後に、低コヒーレンス干渉信号を使用してスクライブ深が決定される。例えばレーザ・スポット・サイズ、レーザ出力、平行移動速度などの他のスクライビング条件が知られている。スクライブ深さは、干渉信号から決定される。スクライブ深さなどのスクライビング条件に応じた分離の質は、分離した構造を評価することによって決定される。そうした決定に基づいて、所望の分離の質を達成するために必要なスクライビング条件は決定される。継続された製造の間に、スクライブされた領域から低コヒーレンス干渉信号を得て工程が監視される。スクライビング条件を変化させてスクライブ特性を公差内で維持または公差内にもたらす。
実施例
計測対象物の空間特性の決定を、以下の限定しない５つの実施例の状況でさらに説明する。
【０１７２】
１．単一表面の計測対象物の表面高さプロファイルの決定（シミュレートされたデータ）
図１２を参照すると、シミュレートされた干渉信号１２０１が固体二酸化ケイ素の対象物上のただ１つの点から得られる。干渉信号１２０１は、対象物表面を横切る線形の軌跡を表す合計１０１個の干渉信号のうちの１個の信号でしかない。便宜上、残りの１００個の干渉信号は示されていない。二酸化ケイ素の対象物表面は、ＰＶ＝６００ｎｍである略球面のプロファイルを有する。干渉計システムは、１００ｎｍの帯域幅である５５０ｎｍの照射波長を使用する。帯域幅は、波数上のガウス曲線である。システムの開口数は、平行光の垂直入射に対して０．０１である。干渉信号それぞれは、白黒２５６段階のフル・スケール・デジタル分解能を有する。平均信号強さは、６５階調の直流分の上に２０階調振幅の交流分が乗ったものである。この信号は、標準偏差２階調を有する不規則雑音を有する。これは膜構造を有しない固体表面の例であり、したがって対称なモデル信号および式（２７）の大きさベースのメリット関数を使用して表面高さプロファイルを得ることになる。
【０１７３】
１０１個の干渉信号は、フーリエ変換を使用して逆領域に変換される。変換された干渉信号を使用して変換された干渉信号全てからの寄与を含む変換されたテンプレートを用意する。変換された信号は、上述の技術を使用して平均されて、変換されたシステム特徴付け強度データを生成する。図１３ａおよび図１３ｂを参照すると、変換されたＳｙｓＣｈａｒデータの大きさスペクトル１３００および位相１３１０が示されている。システム特徴付けスペクトルは、値Ｋ０でピークとされる。ピークの付近で中央に置かれる関心領域１３０２が示されている。１０１個の信号にわたって平均することに起因する大きさスペクトル１３００の均一なノイズ・フロアに留意されたい。
【０１７４】
図１４を参照すると、モデル信号〜Ｔが抽出される、平均したシステム特徴付け強度データ１４０１が、走査位置領域の中で示されている。窓１４０２、１４０３の境界線も示されている。図１２と比較して、周波数領域中で平均することおよびＲＯＩフィルタすることに起因する不規則雑音がないことに留意されたい。
【０１７５】
図１５ａを参照すると対称なモデル信号〜Ｔ１５０１が示されている。図１５ｂは、窓関数１５０２によって乗算されたモデル信号〜Ｔ１５０１を示す。
図１６ａを参照すると、モデル信号１６０１は、スライディング窓ＬＳＱ技術を使用して図１２のシミュレートされたデータの組１２０１にフィットされている。モデル信号は、ベスト・フィット・カメラ・フレームｚｂｅｓｔ１６０２で示されており、このモデル信号はこの位置についてＬＳＱ解析によって見つけられたパラメータｍｄｃ，ｍ，φを適用した後のものである。同様のフィットが、残りの１００個の干渉信号について行われる。
【０１７６】
図１６ｂを参照すると、ＬＳＱフィットについての、式（２７）の大きさベースのメリット関数１６１０Πｍが、走査位置の関数としてプロットされている。ピーク値１６１１は、上面反射を用いて識別される。これは固体表面の例なので、第２のピークはない。
【０１７７】
図１７ａおよび図１７ｂを参照すると、計測対象物の表面高さは、モデル信号１５０１および１０１個の干渉信号から決定される、対象物表面を横切る横位置の関数として示される。図１７ａは、通常分解能（通常ＬＳＱ）高さ計算を使用して表面高さプロファイルを示す。図１７ｂは、高分解能（高ＬＳＱ）高さ計算を使用して表面高さプロファイルを示す。
【０１７８】
２．複数の表面の計測対象物の表面高さプロファイルの決定（シミュレートされたデータ）
シミュレートされた干渉信号は、シリコン基板上の二酸化ケイ素の層から構成される対象物を横切る線形走査の中の１０１個の点から得られる。膜厚は、縁部での１０００ｎｍから中央における１６００ｎｍの範囲である。上面は、ＰＶ＝６００ｎｍである略球面のプロファイルを有する。干渉計システムは、１００ｎｍの帯域幅である５５０ｎｍの照射波長を使用する。帯域幅は、波数上のガウス曲線である。システムの開口数は、平行光の垂直入射に対して０．０１である。干渉信号それぞれは、白黒２５６段階のフル・スケール・デジタル分解能を有する。平均信号強さは、８０階調の直流分の上に２０階調振幅の交流分が乗ったものである。この信号は、標準偏差２階調を有する不規則雑音を有する。前の例とは異なり、これは、膜構造を有する複数の表面の例である。したがって非対称なモデル信号および式（２８）のＬＳＱフィット・ベースのメリット関数を使用して表面高さプロファイルを得ることになる。
【０１７９】
図１８を参照すると、モデル信号〜Ｔが抽出される、平均したシステム特徴付け強度データ１８０１が、走査位置領域の中で示されている。窓１８０２、１８０３の境界線も示されている。信号の右側または立ち上がり部分だけが窓内で保持されていることに留意されたい。これにより非対称なモデル関数が与えられることになる。
【０１８０】
図１９ａを参照すると、非対称なモデル信号〜Ｔ１９０１が示されている。図１９ｂは、窓関数１９０２によって乗算されたモデル信号〜Ｔ１９０１を示す。
図２０ａを参照すると、モデル信号２０００は、スライディング窓ＬＳＱ技術を使用して、シミュレートされたデータの組２００１にフィットされている。モデル信号は、ベスト・フィット・カメラ・フレームｚｂｅｓｔで示されており、このモデル信号はこの位置についてＬＳＱ解析によって見つけられたパラメータｍｄｃ，ｍ，φを適用した後のものである。同様のフィットが、残りの１００個の干渉信号について行われる。
【０１８１】
図２０ｂを参照すると、ＬＳＱフィットについての式（２８）のフィット・ベースのメリット関数２０１１Πχが、走査位置の関数としてプロットされている。ピーク値２０１２は、上面反射を用いて識別される。第２の表面に対応する左側のピーク２０１３は、フィットは立ち上がりでより良いので、この位置で信号の強さはより大きいにも関わらず、第１のピークよりも小さいことに留意されたい。
【０１８２】
図２１ａおよび図２１ｂを参照すると、計測対象物の表面高さは、モデル信号１５０１および１０１個の干渉信号から決定される、対象物表面を横切る横位置の関数として示される。図２１ａは、通常分解能（通常ＬＳＱ）高さ計算を使用して表面高さプロファイルを示す。図２１ｂは、高分解能（高ＬＳＱ）高さ計算を使用して表面高さプロファイルを示す。
【０１８３】
３．複数の表面の薄膜の計測対象物の表面高さプロファイルの決定（シミュレートされたもの）
シミュレートされた干渉信号データは、シリコン基板上の二酸化ケイ素の層から構成される対象物を横切る線形走査の中の１０１個の点から得られる。膜厚は、左縁での０ｎｍから右縁での２５００ｎｍまで増加量２５ｎｍで増大する。上面は平坦である。干渉計システムは、１００ｎｍの帯域幅である５５０ｎｍの照射波長を使用する。帯域幅は、波数上のガウス曲線である。システムの開口数は、平行光の垂直入射に対して０．０１である。干渉信号それぞれは、白黒２５６段階のフル・スケール・デジタル分解能を有する。平均信号強さは、８０階調の直流分の上に２０階調振幅の交流分が乗ったものである。この信号は、標準偏差２階調を有する不規則雑音を有する。前の例と同様に、これは、膜構造を有する複数の表面の例である。したがって非対称なモデル信号および式（２８）のＬＳＱフィット・ベースのメリット関数を使用して表面高さプロファイルを得ることになる。
【０１８４】
図２２ａを参照すると、モデル信号は、スライディング窓ＬＳＱ技術を使用して、シミュレートされた干渉計信号データ２２０１にフィットされている。モデル２２０２信号は、ベスト・フィット・カメラ・フレーム２２０３ｚｂｅｓｔで示されており、このモデル２２０２信号はこの位置についてＬＳＱ解析によって見つけられたパラメータｍｄｃ，ｍ，φを適用した後のものである。２つの表面信号は信号強さによって分離できないが、スライディング窓ＬＳＱ技術は立ち上がりを正確に識別していることに留意されたい。
【０１８５】
図２２ｂを参照すると、ＬＳＱフィットについての、式（２８）のフィット・ベースのメリット関数２２１１Πχが、走査位置の関数としてプロットされている。ピーク値２２１２は、上面反射を用いて識別される。２つの信号は分離できないように思われるにも関わらず、第２の表面についての左側のピーク２２１３が存在することに留意されたい。
【０１８６】
図２３ａおよび図２３ｂを参照すると、計測対象物の表面高さは、モデル信号１５０１および１０１個の干渉信号から決定される、対象物表面を横切る横位置の関数として示される。図２１ａは、通常分解能（通常ＬＳＱ）高さ計算を使用して表面高さプロファイルを示す。図２１ｂは、高分解能（高ＬＳＱ）高さ計算を使用して表面高さプロファイルを示す。横座標は、マイクロメートル単位の膜厚である。計測対象物の表面高さプロファイルは平坦であり、その結果、理想的な結果は、ゼロで水平線となることを思い起こされたい。最良の結果は、０．７マイクロメートル以上に対して得られ、適当な正しい結果は、膜厚０．５マイクロメートルまでに対して得られる。これは、内積ベースの技術の障害点１．０マイクロメートルと比べて有利なものである。
【０１８７】
４．複数の表面の計測対象物の表面高さプロファイルの決定（リアル・データ）
干渉信号データは、計測対象物２４００を横切る線形走査の中で得られる。図２４を参照すると、計測対象物２４００は、シリコン基板２４０３上の１対の正方形のアルミニウム・パッド２４０２を覆う厚さ６００ｎｍのコンフォーマルなフォトレジスト層２４０１から構成される。前の例と同様に、これは、膜構造を有する複数の表面の例である。したがって非対称なモデル信号および式（２８）のＬＳＱフィット・ベースのメリット関数を使用して表面高さプロファイルを得ることになる。
【０１８８】
図２４ａを参照すると、モデル信号２４１１は、スライディング窓ＬＳＱ技術を使用して、干渉計信号データ２４１２にフィットされている。モデル信号２４１１は、ベスト・フィット・カメラ・フレーム２４１３ｚｂｅｓｔで示されており、このモデル信号２４１１はこの位置についてＬＳＱ解析によって見つけされたパラメータｍｄｃ，ｍ，φを適用した後のものである。第１の表面信号は、信号の弱さと、第１の表面信号と第２の表面信号の重なり合いによって引き起こされる歪みとのために、識別が困難であることに留意されたい。非対称なモデル信号を有するスライディング窓ＬＳＱ技術は、データが第２の表面によって比較的に歪んでいない第１の表面信号の右側部分を識別する。
【０１８９】
図２５ａおよび図２５ｂを参照すると、計測対象物の表面高さは、対象物を横切る横位置の関数として示される。図２５ａは、通常分解能（通常ＬＳＱ）高さ計算を使用して表面高さプロファイルを示す。図２５ｂは、高分解能（高ＬＳＱ）高さ計算を使用して表面高さプロファイルを示す。より高い区域は、Ａｌパッドにわたる計測に対応する。
【０１９０】
５．複数の表面の計測対象物の表面高さプロファイルの決定（リアル・データ）
干渉信号データは、計測対象物２６００を横切る線形走査の中で得られる。図２６を参照すると、計測対象物２６００は、シリコン基板２６０３上の公称厚さ９４０ｎｍの二酸化ケイ素２６０２の中にある幅１０マイクロメートル、深さ４４０ｎｍのトレンチ２６０１を特徴とする。前の例と同様に、これは、膜構造を有する複数の表面の例である。したがって非対称なモデル信号および式（２８）のＬＳＱフィット・ベースのメリット関数を使用して表面高さプロファイルを得ることになる。
【０１９１】
図２７を参照すると、モデル信号２７０１は、スライディング窓ＬＳＱ技術を使用して、干渉計信号データ２７０２にフィットされている。モデル信号２７０１は、ベスト・フィット・カメラ・フレーム２７０３ｚｂｅｓｔで示されており、このモデル信号２７０１はこの位置についてＬＳＱ解析によって見つけられたパラメータｍｄｃ，ｍ，φを適用した後のものである。２つの表面信号は信号強さによって分離できないが、スライディング窓ＬＳＱ技術は、立ち上がりを正確に識別していることに留意されたい。
【０１９２】
図２８ａおよび図２８ｂを参照すると、計測対象物の表面高さは、対象物を横切る横位置の関数として示される。図２８ａは、通常分解能（通常ＬＳＱ）高さ計算を使用して表面高さプロファイルを示す。図２８ｂは、高分解能（高ＬＳＱ）高さ計算を使用して表面高さプロファイルを示す。プロファイルは、高さにおいてオフセットを有しており、その結果トレンチの外側の区域は、高さ９４０ｎｍである。このトレンチは、計測すると、上面に対して深さ４６０ｎｍ、トレンチの外側の仮定された厚さ９４０ｎｍに基づいて仮定された基板位置に対して厚さ４８０ｎｍとなる。
【０１９３】
拡張：走査誤差および振動に対する補償
他の実施形態では、システムおよび方法は、一定速度の走査を必要とする従来のＰＳＩとは異なり随意の走査増加量に対処するように修正可能である。例えば、あるものは、従来の走査干渉計に低コストの距離測定干渉計（ＤＭＩ）、またはＬＳＱ技術を使用したソフトウェア補正と共に正確な走査動作をモニタするための何か他の技術を実装可能である。
【０１９４】
スライディング窓ＬＳＱ方法を既知の不等走査に拡張するには、アルゴリズムに対するいくらかの変更を必要とする。主な違いは、走査インデックスｚごとに異なるモデル信号〜Ｔがなければならず、その結果、それぞれの位置で異なるフィット行列Ξもなければならないということである。正しいモデル信号〜Ｔは、あるものが既知の走査誤差を含むときに式（１３）のＤＦＴから得られる。ここで、これらのｚ依存性ベクトル〜Ｔおよび行列Ξは、予め計算されており、したがって工程時間に影響を与えない。式（２１）の計算は、走査位置ごとに〜ＴおよびΞについての正しいインデックスを追跡しなければならないことによって幾分複雑ではあるが、実行するための追加の乗算または他の演算はない。この簡単な修正を用いて任意の随意の走査誤差を補償可能である。
【０１９５】
コンピュータ・プログラム
上で記載したコンピュータ解析方法のいずれも、ハードウェア、または双方の組合せで実現することができる。この方法は、本明細書で説明した方法および計算に従って標準的なプログラミング技術を使用してコンピュータ・プログラムの中で実現できる。プログラム・コードは、本明細書で説明した関数を実行し出力情報を生成するために入力データに適用される。出力情報は、１つまたは複数の表示モニタなどの出力装置に適用される。プログラムそれぞれは、コンピュータ・システムと通信するように、高級プロシージャ型プログラミング言語または高級オブジェクト指向プログラミング言語で実現可能である。しかし、プログラムは、必要に応じてアセンブリ言語または機械語で実現可能である。いずれにせよ、言語はコンパイル言語またはインタプリタ言語でよい。さらに、プログラムは、その目的のために予めプログラムが組まれた専用の集積回路上で実行可能である。
【０１９６】
そうしたコンピュータ・プログラムそれぞれは好ましくは、汎用または専用のプログラム可能なコンピュータによって読取可能な記憶媒体または記憶装置（例えば、ＲＯＭまたは磁気ディスケット）上に記憶されており、本明細書で説明した手順を実行するためにコンピュータによって記憶媒体または記憶装置に読まれるとコンピュータを設定しまたは動作させる。このコンピュータ・プログラムは、プログラムの実行中にキャッシュまたは主記憶装置の中に常駐することもできる。この解析方法は、コンピュータ・プログラムと共に構成されるコンピュータ読取可能な記憶媒体として実現可能であり、そのように構成された記憶媒体によりコンピュータを具体的なおよび予め定められた方式で本明細書で説明した機能を実行するように動作させる。
【０１９７】
各実施形態は、検査対象物についての情報を計測する干渉法システムおよび方法に関する。適当な低コヒーレンス干渉法システム、電子式処理システム、ソフトウェアおよび関連した処理アルゴリズムについての追加の情報は、「ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＦＯＲ  ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＲＩＣ  ＡＮＡＬＹＳＩＳ  ＯＦ  ＳＵＲＦＡＣＥＳ  ＡＮＤ  ＲＥＬＡＴＥＤ  ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ」と題されたＵＳ−２００５−００７８３１８−Ａ１、「ＰＲＯＦＩＬＩＮＧ  ＣＯＭＰＬＥＸ  ＳＵＲＦＡＣＥ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ  ＵＳＩＮＧ  ＳＣＡＮＮＩＮＧ  ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＲＹ」と題されたＵＳ−２００４−０１８９９９９−Ａ１、および「ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＲＹ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＥＬＬＩＰＳＯＭＥＴＲＹ，ＲＥＦＬＥＣＴＯＭＥＴＲＹ，ＡＮＤ  ＳＣＡＴＴＦＲＯＭＥＴＲＹ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＳ，ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ  ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＺＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＴＨＩＮ  ＦＩＬＭ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ」と題されたＵＳ−２００４−００８５５４４−Ａ１として発行された共通に所有されている米国特許出願の中で開示されており、それらの内容は本願明細書に援用する。
【０１９８】
いくつかの本発明の実施形態を説明してきた。しかし、本発明の精神および範囲から逸脱することなく様々な修正がなされることが可能であることが理解されよう。
尚、国際出願の英文明細書中にＪＩＳコードで表記できない箇所があったため、この翻訳文では代替表記を使用した、具体的には、
【０１９９】
【数４６】
2008545957.tif 000046
と表現した。
【図面の簡単な説明】
【０２００】
【図１】干渉法システムの概略図。
【図２】典型的なＳＷＬＩシステムからの強度信号のシミュレートされたグラフ。
【図３】複数の界面を特徴とする計測対象物および対応するＳＷＬＩ信号の概略図。
【図４】２つの界面からの区別できる寄与を特徴とするシミュレートされたＳＷＬＩ信号のグラフ。
【図５】シミュレートされたＳＷＬＩ信号にフィットした切断モデル信号の図。
【図６】スライディング窓ＬＳＱパターン・マッチング技術で使用されるモデル信号、およびシミュレートされたＳＷＬＩ信号の図。
【図７】スライディング窓ＬＳＱパターン・マッチング技術の典型的な実施形態の流れを示す流れ図。
【図８ａ】例えばウェハ３２の基板および例えばフォトレジスト層３４の覆っている層を含む対象物３０の上面を示す概略図。
【図８ｂ】対象物３０の側面を示す概略図。
【図９ａ】基板５０１上に堆積された銅特徴５０２を覆った誘電体５０４の堆積から形成される膜構造の典型的なデバイス５００を示す概略図。
【図９ｂ】化学的機械的工程にかかった後の図９ａ中に示されるデバイス５００の概略図。
【図１０ａ】はんだバンプ工程での使用に適している構造１０５０の概略図。
【図１０ｂ】はんだバンプ工程が行われた後の図１０ａからの構造１０５０の概略図。
【図１１】いくつかの層から構成されるパッシブ・マトリックスＬＣＤ４５０の概略図。
【図１２】シミュレートされたＳＷＬＩの計測信号１２０１のグラフ。
【図１３ａ】計測信号１２０１から得られたシステム特徴付けスペクトルのグラフ。
【図１３ｂ】計測信号１２０１から得られたシステム特徴付けスペクトルについての位相データのグラフ。
【図１４】計測信号１２０１から得られた平均したシステム特徴付けデータのグラフ。
【図１５ａ】計測信号１２０１のスライディング窓ＬＳＱパターン・マッチング解析で使用したモデル信号のグラフ。
【図１５ｂ】計測信号１２０１のスライディング窓ＬＳＱパターン・マッチング解析で使用した窓のあるモデル信号のグラフ。
【図１６ａ】計測信号１２０１のＬＳＱパターン・マッチング解析の結果を示すグラフ。
【図１６ｂ】計測信号１２０１のＬＳＱパターン・マッチング解析から得られたメリット関数のグラフ。
【図１７ａ】計測信号１２０１のＬＳＱパターン・マッチング解析から得られた通常分解能の上面高さプロファイルのグラフ。
【図１７ｂ】計測信号１２０１のＬＳＱパターン・マッチング解析から得られた高分解能の上面高さプロファイルのグラフ。
【図１８】実施例２からの平均したシステム特徴付けデータのグラフ。
【図１９ａ】実施例２で説明されたスライディング窓ＬＳＱパターン・マッチング解析で使用した非対称なモデル信号のグラフ。
【図１９ｂ】実施例２で説明されたスライディング窓ＬＳＱパターン・マッチング解析で使用した窓のある非対称なモデル信号のグラフ。
【図２０ａ】実施例２で説明されたＬＳＱパターン・マッチング解析の結果を示すグラフ。
【図２０ｂ】実施例２で説明されたＬＳＱパターン・マッチング解析から得られたメリット関数のグラフ。
【図２１ａ】実施例２で説明されたＬＳＱパターン・マッチング解析から得られた通常分解能の上面高さプロファイルのグラフ。
【図２１ｂ】実施例２で説明されたＬＳＱパターン・マッチング解析から得られた高分解能の上面高さプロファイルのグラフ。
【図２２ａ】実施例３で説明されたＬＳＱパターン・マッチング解析の結果を示すグラフ。
【図２２ｂ】実施例３で説明されたＬＳＱパターン・マッチング解析から得られたメリット関数のグラフ。
【図２３ａ】実施例３で説明されたＬＳＱパターン・マッチング解析から得られた通常分解能の上面高さプロファイルのグラフ。
【図２３ｂ】実施例３で説明されたＬＳＱパターン・マッチング解析から得られた高分解能の上面高さプロファイルのグラフ。
【図２４】シリコン基板２４０３上の１対の正方形のアルミニウム・パッド２４０２を覆う厚さ６００ｎｍのコンフォーマルなフォトレジスト層２４０１から構成される計測対象物２４００の概略図。
【図２４ａ】計測対象物２４００上の点からのＳＷＬＩ信号のＬＳＱパターン・マッチング解析の結果を示すグラフ。
【図２５ａ】計測対象物２６００からのＳＷＬＩ信号のＬＳＱパターン・マッチング解析から得られた通常分解能の上面高さプロファイルのグラフ。
【図２５ｂ】計測対象物２４００からのＳＷＬＩ信号のＬＳＱパターン・マッチング解析から得られた高分解能の上面高さプロファイルのグラフ。
【図２６】シリコン基板２６０３上の公称厚さ９４０ｎｍの二酸化ケイ素２６０２の中の幅１０マイクロメートル、深さ４４０ｎｍのトレンチ２６０１を特徴とする計測対象物２６００の概略図。
【図２７】計測対象物２６００上の点からのＳＷＬＩ信号のＬＳＱパターン・マッチング解析の結果を示すグラフ。
【図２８ａ】計測対象物２６００からのＳＷＬＩ信号のＬＳＱパターン・マッチング解析から得られた通常分解能の上面高さプロファイルのグラフ。
【図２８ｂ】計測対象物２６００からのＳＷＬＩ信号のＬＳＱパターン・マッチング解析から得られた高分解能の上面高さプロファイルのグラフ。
【図１】
2008545957.tif 000049
【図２】
2008545957.tif 000050
【図３】
2008545957.tif 000051
【図４】
2008545957.tif 000052
【図５】
2008545957.tif 000053
【図６】
2008545957.tif 000054
【図７】
2008545957.tif 000055
【図８Ａ】
2008545957.tif 000056
【図８Ｂ】
2008545957.tif 000057
【図９Ａ】
2008545957.tif 000058
【図９Ｂ】
2008545957.tif 000059
【図１０Ａ】
2008545957.tif 000060
【図１０Ｂ】
2008545957.tif 000061
【図１１】
2008545957.tif 000062
【図１２】
2008545957.tif 000063
【図１３Ａ】
2008545957.tif 000064
【図１３Ｂ】
2008545957.tif 000065
【図１４】
2008545957.tif 000066
【図１５Ａ】
2008545957.tif 000067
【図１５Ｂ】
2008545957.tif 000068
【図１６Ａ】
2008545957.tif 000069
【図１６Ｂ】
2008545957.tif 000070
【図１７Ａ】
2008545957.tif 000071
【図１７Ｂ】
2008545957.tif 000072
【図１８】
2008545957.tif 000073
【図１９Ａ】
2008545957.tif 000074
【図１９Ｂ】
2008545957.tif 000075
【図２０Ａ】
2008545957.tif 000076
【図２０Ｂ】
2008545957.tif 000077
【図２１Ａ】
2008545957.tif 000078
【図２１Ｂ】
2008545957.tif 000079
【図２２Ａ】
2008545957.tif 000080
【図２２Ｂ】
2008545957.tif 000081
【図２３Ａ】
2008545957.tif 000082
【図２３Ｂ】
2008545957.tif 000083
【図２４】
2008545957.tif 000084
【図２４Ａ】
2008545957.tif 000085
【図２５Ａ】
2008545957.tif 000086
【図２５Ｂ】
2008545957.tif 000087
【図２６】
2008545957.tif 000088
【図２７】
2008545957.tif 000089
【図２８Ａ】
2008545957.tif 000090
【図２８Ｂ】
2008545957.tif 000091
【国際調査報告】
2008545957.tif 000092