(57)【要約】  方法は、試験対象物をモデル化するための異なるモデルパラメータに対応した複数のモデル信号の各々と、試験対象物の位置に対して得られた走査干渉法信号とを比較することを有する。各モデル信号に対して、比較することは、走査干渉法信号とモデル信号の間の相関関数を算出し、走査干渉法信号とモデル信号の間の表面高さオフセットを特定すること、および、特定した表面高さオフセットに基づいて、共通の表面高さに対する、走査干渉法信号とモデル信号の間の類似点を表わす高さオフセット補正済メリット値を算出することを有する。本方法は、異なるモデル信号に対する各々のメリット値に基づいて、試験対象物の位置での試験対象物パラメータを判定することをさらに有する。
2011506972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験対象物の表面構造を解析する解析方法であって、前記解析方法は、
前記試験対象物の或る位置から得られた走査干渉法信号を、前記試験対象物をモデル化するための異なるモデルパラメータに対応した複数のモデル信号の各々と比較する比較ステップであって、前記比較ステップは、前記走査干渉法信号と前記モデル信号の間の相関関数を算出することによって、前記走査干渉法信号と前記モデル信号の間の表面高さオフセットを特定するオフセット特定サブステップと、特定した前記表面高さオフセットに基づいて、共通の表面高さである共通表面高さに対する前記走査干渉法信号と、前記共通表面高さに対する前記モデル信号との間の類似点を表わす高さオフセット補正済メリット値を算出するメリット値算出サブステップとを有することと；
異なる前記モデル信号に対する各々の前記高さオフセット補正済メリット値に基づいて、前記位置での試験対象物パラメータを判定するパラメータ判定ステップと
を有する解析方法。
【請求項２】
算出した前記相関関数は、前記走査干渉法信号の周波数領域表現を示す干渉周波数領域表現と、前記モデル信号の周波数領域表現を示すモデル周波数領域表現とに基づく、
請求項１記載の解析方法。
【請求項３】
前記相関関数を算出することは、前記干渉周波数領域表現と前記モデル周波数領域表現の積を走査座標領域に逆変換することを有する、
請求項２記載の解析方法。
【請求項４】
特定された前記表面高さオフセットは、算出した前記相関関数におけるピークに対応する、
請求項１記載の解析方法。
【請求項５】
前記ピークは、走査位置間の前記相関関数の補間によって判定される、
請求項４記載の解析方法。
【請求項６】
前記オフセット特定サブステップ（Ｓ２８０）は、前記走査干渉法信号と前記モデル信号の間の位相差を判定することを有する、
請求項１記載の解析方法。
【請求項７】
前記位相差を判定することは、前記相関関数を位置決めするピークでの前記相関関数の複素位相を判定することを有する、
請求項１記載の解析方法。
【請求項８】
前記メリット値算出サブステップは、
前記走査干渉法信号の周波数領域表現を示す干渉周波数領域表現と前記モデル信号の周波数領域表現を示すモデル周波数領域表現のうちのいずれか１つと、特定された前記表面高さオフセットに対応した傾斜を有する線形位相項とを補正することと；
前記線形位相項を補正することに続いて、前記走査干渉法信号と前記モデル信号の間の類似点を定量化することと
を有する、
請求項１記載の解析方法。
【請求項９】
前記線形位相項を補正することが前記走査干渉法信号の周波数領域表現に適用されることによって、前記モデル信号をモデル化するために使用される前記共通表面高さに対応した前記干渉周波数領域表現を生成する、
請求項８記載の解析方法。
【請求項１０】
前記類似点を定量化することは、周波数領域において行なわれる、
請求項８記載の解析方法。
【請求項１１】
前記干渉周波数領域表現についての前記線形位相項を補正することは、スペクトル成分に線形位相係数ｅｘｐ（−ｉＫζｏｆｆｓｅｔ）を乗じることを有し、
Ｋは、フリンジ周波数成分であり、
ζｏｆｆｓｅｔは、特定された前記表面高さオフセットである、
請求項８記載の解析方法。
【請求項１２】
前記干渉法周波数領域表現についての前記線形位相項を補正することは、スペクトル成分に位相係数ｅｘｐ（ｉＡｐｅａｋ）を乗じることを有し、
Ａｐｅａｋは、算出した前記相関関数のピークでの前記相関関数の前記複素位相である、
請求項８記載の解析方法。
【請求項１３】
前記干渉周波数領域表現についての前記線形位相項を補正することは、スペクトル内の位相変化の線形部分を除去することを有する、
請求項８記載の解析方法。
【請求項１４】
前記線形位相項を補正することは、干渉法スペクトルとモデルスペクトルの間の位相差を除去することを有し、
前記位相差は、前記走査干渉法信号と前記モデル信号の間の前記表面高さオフセットから生じる、
請求項８記載の解析方法。
【請求項１５】
前記メリット値算出サブステップは、前記走査干渉法信号の周波数領域表現と、前記モデル信号の周波数領域表現とに基づく、
請求項１記載の解析方法。
【請求項１６】
前記メリット値算出サブステップは、周波数領域における注目領域に制限されている、
請求項１記載の解析方法。
【請求項１７】
前記メリット値算出サブステップは、位相補正済の干渉法スペクトルとモデルスペクトルの間の最小二乗差に基づく、
請求項１記載の解析方法。
【請求項１８】
前記メリット値算出サブステップは、ピーク位置での前記相関関数の複素位相に基づく、
請求項１記載の解析方法。
【請求項１９】
前記メリット値算出サブステップは、ピーク位置での前記相関関数のピーク値に基づく、
請求項１記載の解析方法。
【請求項２０】
前記メリット値算出サブステップは、前記走査干渉法信号の周波数領域表現と前記モデル信号の周波数領域表現のうちいずれか１つを規格化することに基づく、
請求項１記載の解析方法。
【請求項２１】
前記モデル信号に対応した前記モデルパラメータは、一又は複数の薄膜厚さと、一又は複数の薄膜インデックスとを有する、
請求項１記載の解析方法。
【請求項２２】
前記モデル信号に対応した前記モデルパラメータは、過小解像される表面特徴に関する一又は複数のパラメータを有する、
請求項１記載の解析方法。
【請求項２３】
過小解像される前記表面特徴は、回折格子を規定する配列特徴である、
請求項２２記載の解析方法。
【請求項２４】
前記パラメータ判定ステップは、各々の前記メリット値に基づいて複数の試験対象物パラメータを判定することを有する、
請求項１記載の解析方法。
【請求項２５】
判定した前記試験対象物パラメータは、表面高さ、薄膜厚さ、および薄膜屈折率のうちの一又は複数に対応する、
請求項１記載の解析方法。
【請求項２６】
判定した前記試験対象物パラメータは、前記モデル信号に対する前記モデルパラメータのうちの１つに対応する、
請求項１記載の解析方法。
【請求項２７】
前記パラメータ判定ステップは、前記高さオフセット補正済メリット値を比較することに基づいて一致モデル信号を特定することを有する、
請求項１記載の解析方法。
【請求項２８】
前記パラメータ判定ステップは、前記一致モデル信号に基づく、
請求項２７記載の解析方法。
【請求項２９】
前記パラメータ判定ステップは、ピークでの前記相関関数の複素位相に基づいた修正を有する、
請求項１記載の解析方法。
【請求項３０】
前記解析方法は更に、前記試験対象物パラメータを出力することを有する、
請求項１記載の解析方法。
【請求項３１】
前記比較ステップと前記パラメータ判定ステップは、前記試験対象物の異なる表面位置に対応した複数の走査干渉法信号の各々に対して繰り返される、
請求項１記載の解析方法。
【請求項３２】
前記解析方法は更に、複数の前記表面位置に対して前記走査干渉法信号を得ることを有する、
請求項３１記載の解析方法。
【請求項３３】
複数の前記表面位置に対する前記走査干渉法信号は、画像化検出器上の複数の位置を画像化する走査干渉計を使用して得られる、
請求項３１記載の解析方法。
【請求項３４】
前記干渉法信号は、検出器上の基準光と干渉させるために前記試験対象物から出現する
試験光を画像化することと、共通光源から、前記試験光と前記基準光の干渉部分に位置する前記検出器に向かう、光学経路長差を変更することとによって得られ、
前記試験光と前記基準光はそれぞれ、前記共通光源から導かれ、
前記干渉法信号は、前記光学経路長差が変わる際に、前記検出器によって測定される干渉強度に対応する、
請求項１記載の解析方法。
【請求項３５】
前記試験光と前記基準光はそれぞれ、前記試験光と前記基準光に対する中心周波数の５％を超えるスペクトル帯域幅を有している、
請求項３４記載の解析方法。
【請求項３６】
前記共通光源は、スペクトルコヒーレンス長を有し、
前記光学経路長差は、前記走査干渉法信号を生成するために前記スペクトルコヒーレンス長よりも大きい範囲に亘って変えられる、
請求項３４記載の解析方法。
【請求項３７】
前記試験光を前記試験対象物上に導き、且つ前記試験光を検出器に画像化するために使用される光学子は、０．８を超える、前記試験光のための開口数を規定している、
請求項３４記載の解析方法。
【請求項３８】
前記解析方法は更に、前記走査干渉法信号を取得すべく使用される走査干渉計システムから発生する、前記走査干渉法信号へのシステム的な寄与を明らかにすることを有する、
請求項１記載の解析方法。
【請求項３９】
既知の特性を有する試験対象物を使用して前記走査干渉計システムの前記システム的な寄与をキャリブレーションすることをさらに有する請求項３８記載の解析方法。
【請求項４０】
対象物の表面位置から走査干渉法信号を得るように構成された光学系と、プロセッサとを備える干渉計であって、
前記プロセッサは、
ｉ）試験対象物をモデル化するための異なるモデルパラメータに対応した複数のモデル信号を受信し、前記走査干渉法信号を複数のモデル信号の各々と比較し、前記モデル信号と比較することは、前記走査干渉法信号と前記モデル信号の間の表面高さオフセットを特定するために、前記走査干渉法信号と前記モデル信号の間の相関関数を算出することと、特定した前記表面高さオフセットに基づいて、近似した共通の表面高さである共通表面高さに対する前記走査干渉法信号と、前記共通表面高さに対する前記モデル信号との間の類似点を表わす高さオフセット補正済メリット値を算出することとを有し、且つ
ｉｉ）異なる前記モデル信号に対する各々のメリット値に基づいて、前記試験対象物の位置での試験対象物パラメータを判定する
ように構成されたコードを備えることを特徴とする、干渉計。
【請求項４１】
前記コードは、前記走査干渉計信号および前記モデル信号を周波数領域に変換し、変換した前記信号に基づいて前記相関関数を算出するようにさらに構成されている、
請求項４０記載の干渉計。
【請求項４２】
線形位相項は、特定された前記表面高さオフセットに対応した傾斜を有し、
前記コードは更に、前記走査干渉法信号の周波数領域表現と前記モデル信号の周波数領域表現のうちいずれか１つと、前記線形位相項とを補正し、
前記線形位相項を補正することに続いて、前記走査干渉法信号と前記モデル信号の間の類似点を定量化するように構成される、
請求項４０記載の干渉計。
【請求項４３】
前記プロセッサは更に、モデルパラメータに基づいて前記モデル信号のうちの１つを生成するように構成されたコードを有する、
請求項４０記載の干渉計。
【請求項４４】
前記コードは更に、前記試験対象物の表面に関連した試験対象物パラメータマップを判定するように構成されている、
請求項４０記載の干渉計。
【請求項４５】
前記試験対象物パラメータマップは、高さパラメータに基づく、
請求項４４記載の干渉計。
【請求項４６】
前記試験対象物パラメータマップは、薄膜パラメータに基づく、
請求項４４記載の干渉計。
【請求項４７】
前記試験対象物パラメータマップは、過小解像される表面特徴パラメータに基づく、
請求項４４記載の干渉計。
【請求項４８】
前記プロセッサは、判定した前記試験対象物パラメータに関する情報を出力するようにさらに構成されている、
請求項４０記載の干渉計。
【請求項４９】
前記光学系は、前記対象物の複数の表面位置の各々から干渉法信号を得るように構成された多素子検出器を備え、
前記プロセッサは、得られた前記干渉法信号に基づいて前記複数の表面位置の各々で試験対象物パラメータに関する情報を判定するように構成されている、
請求項４０記載の干渉計。
【請求項５０】
試験対象物の表面構造を解析する解析方法であって、前記解析方法は、
前記試験対象物の複数の位置の各々に対して得られた走査干渉法信号を、前記試験対象物をモデル化するための異なるモデルパラメータに対応した複数のモデル信号の各々と比較する比較ステップであって、前記比較ステップは、前記走査干渉法信号の周波数領域表現と、前記モデル信号の周波数領域表現とに基づいて、前記走査干渉法信号と前記モデル信号の間の相関関数を算出することによって、前記走査干渉法信号と前記モデル信号の間の表面高さオフセットを特定する特定サブステップと、特定した前記表面高さオフセットに基づいて、共通の表面高さである共通表面高さに対する前記走査干渉法信号と、前記共通表面高さに対する前記モデル信号との間の類似点を表わす高さオフセット補正済メリット値を算出する算出サブステップとを有すること；
異なる前記試験対象物位置の各々での異なる前記モデル信号に対する各々のメリット値に基づいて、各試験対象物位置での一又は複数の試験対象物パラメータを判定する判定ステップと
を有する、解析方法。
【請求項５１】
試験対象物の表面構造を解析する解析方法であって、前記解析方法は、
１組のモデル信号のうちの少なくとも１つのモデル信号に対して、共通の表面高さである共通表面高さに対する走査干渉法信号と、前記共通表面高さに対する前記モデル信号との間の類似点を表わす高さオフセット補正済メリット値を算出するメリット値算出ステップと；
前記高さオフセット補正済メリット値に基づいて、試験対象物パラメータを判定する判
定ステップと
を有し、
前記メリット値算出ステップは、
前記走査干渉法信号と前記モデル信号の相関と、前記走査干渉法信号から導かれる情報と前記モデル信号から導かれる情報の相関とのうちいずれか１つを行なうことと；
前記相関に基づいて、前記干渉法信号の周波数領域表現と前記モデル信号の周波数領域との間の高さ依存位相傾斜を判定することと、前記干渉法信号と前記モデル信号の周波数領域表現のうちの少なくとも１つの係数の位相を補正することとを有することと
を備えることを特徴とする、解析方法。
【請求項５２】
表示パネルを作る処理であって、
前記表示パネルの構成要素を提供すること、
請求項１記載の解析方法を使用して、前記構成要素に関する情報を判定する情報判定ステップであって、前記構成要素は、前記試験対象物に対応し、前記情報は、前記試験対象物パラメータに基づくことと；
前記構成要素を使用して前記表示パネルを形成する表示パネル形成ステップと
を有する処理。
【請求項５３】
前記構成要素は、間隙によって互いに分離された一対の基板を備え、
前記情報は、前記間隙に関する情報を有する、
請求項５２記載の処理。
【請求項５４】
前記表示パネル形成ステップは、前記情報に基づいて前記間隙を調整することを有する、
請求項５３記載の処理。
【請求項５５】
前記表示パネル形成ステップは、前記間隙を液晶材料で充填することを有する、
請求項５３記載の処理。
【請求項５６】
前記構成要素は、基板と該基板上のレジスト層とを備えている、
請求項５２記載の処理。
【請求項５７】
前記情報は、前記レジスト層の厚さに関する情報を有する、
請求項５６記載の処理。
【請求項５８】
前記レジスト層は、パターン化層であり、
前記情報は、前記パターン化層の寸法または表面のオーバーレイ誤差に関する情報を有する、
請求項５６記載の処理。
【請求項５９】
前記表示パネル形成ステップは、前記レジスト層の下の材料層をエッチングすることを有する、
請求項５６記載の処理。
【請求項６０】
前記構成要素は、スペーサを具備した基板を備え、
前記情報は、前記スペーサに関する情報を有する、
請求項５２記載の処理。
【請求項６１】
前記表示パネル形成ステップは、前記情報に基づいて前記スペーサを修正することを有する、
請求項６０記載の処理。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、試験対象物の表面構造を解析するために走査干渉法を使用することに関し、特に、試験対象物の複雑な表面構造の表面トポグラフィおよび／または特徴を解析することに関する。
【背景技術】
【０００２】
走査干渉法は、試験対象物に関する情報を獲得するために使用される。例えば表面構造に関する情報は、平面パネルディスプレイ（ＦＰＤ）計測学（例えば、ＦＰＤ構成要素の特性評価、半導体ウェハ計測学、ならびに薄膜および相違材料の現場解析）に関連することがある。関連情報の例は、表面トポグラフィ自体の他に、薄膜パラメータ（厚さまたは屈折率）、相違材料の個別の構造、および干渉顕微鏡の光学分解能によって過小解像される個別構造等の複雑な表面構造の特徴を有する。
【０００３】
干渉計測の技術は、一般に、対象物の表面プロファイルを測定するために使用される。そうするために、干渉計は、インターフェログラムを生成すべく、注目する表面で反射した測定光を、基準面を反射した基準光と組み合わせる。インターフェログラムにおけるフリンジは、注目する表面と基準面の間の空間および構造的な変化を示している。
【０００４】
走査干渉計は、干渉光のコヒーレンス長と比較可能なまたはそれよりも大きい範囲に亘る干渉計の基準および測定光間の光学経路長差（ＯＰＤ）を走査する。複数の走査位置に対して、検出器は、干渉光の強度を測定し、それは、走査干渉法信号（以降、干渉法信号とも呼ばれる）に基づいている。表面干渉法に対して、例えば、複数のカメラ画素は、各走査位置での空間インターフェログラムを測定するために使用されえ、各カメラ画素は、走査位置の範囲に亘る試験面の対応する位置に対して干渉法信号を測定する。干渉法信号は、典型的には、鐘形のフリンジコントラストエンベロープを持った正弦搬送波変調（「フリンジ」）によって特徴づけられる。
【０００５】
干渉光の制限されたコヒーレンス長は、例えば白色光源を使用することによって生じることができ、それは、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信号は、基準および測定光に対する等光学経路長として規定される零光学経路長差位置の近傍に局地化された少数のフリンジを特徴としている。
【０００６】
干渉計測学に内在する従来の発想は、干渉法信号から対象物の特徴を引き出すことである。その解析は、走査範囲において（つまり、走査座標に依存する干渉法信号を使用して）または周波数領域において（つまり、干渉法信号から導かれる干渉法スペクトルを使用して）行なわれうる。
【０００７】
表面プロファイリングに対して、第１の方法は、例えば、エンベロープのピークまたは中心を見つけることを含んでおり、ここでは、この位置が、１つのビームが対象物表面で反射する２ビーム干渉計の零光学経路長差に対応するものと仮定している。第２の方法は、例えば、波長を持った変換後の干渉法信号の位相の変化率を算出することを含んでおり、ここでは、実質的に線形の傾斜は、試験対象物の表面高さに正比例するものと仮定している。この後者の方法は、周波数領域解析（ＦＤＡ）と呼ばれる。例えば、特許文献１、特許文献２、および特許文献３を参照し、それらの内容は、参照によってここに援用される。
【０００８】
表面特性評価に使用される従来の技術（例えば、楕円偏光解析法および反射率測定）は
、未知の光学界面の複雑な反射率がその固有の特徴（個々の層の材料特性および厚さ）と、反射率、波長、入射角、および偏光状態を測定するために使用される光の３つの特性との両方に依るという事実に依存する。実際のところ、特性評価機器は、既知の範囲に亘るこれらのパラメータを変更することによってもたらされる反射率変動を記録する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第５，３９８，１１３号明細書
【特許文献２】米国特許第７，１０６，４５４号明細書
【特許文献３】米国特許第７，２７１，９１８号明細書
【特許文献４】米国特許出願第１１／７８０，３６０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
走査干渉計は、干渉法信号に基づいて試験対象物の表面構造を解析するために使用されうる。干渉法信号の解析は、１組のモデル信号と干渉法信号の比較を有することができ、各モデル信号は、モデル化される対象物の特定の特徴（パラメータ）を表わす。その比較は、試験対象物パラメータの判定が基づくメリット値を生み出す。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
概して第１の態様では、本発明は、試験対象物の位置に対して得られた走査干渉法信号を、試験対象物をモデル化するための異なるモデルパラメータに対応した複数のモデル信号の各々と比較することを有する方法を特徴とする。ここで、各モデル信号に対して、比較することは、走査干渉法信号とモデル信号の間の表面高さオフセットを特定するために、走査干渉法信号とモデル信号の間の相関関数を算出すること、および、特定された表面高さオフセットに基づいて、共通の表面高さに対する走査干渉法信号と共通の表面高さに対するモデル信号の間の類似点を表わす高さオフセット補正済メリット値を算出することを有する。本方法は更に、異なるモデル信号に対する各々のメリット値に基づいて、試験対象物の位置での試験対象物パラメータを判定することを有する。
【００１２】
別の態様では、干渉計は、対象物の表面位置から走査干渉法信号を得るように構成された光学系と、プロセッサとを備えている。プロセッサは、次のように構成されたコードを有する：
ｉ）試験対象物をモデル化するための互いに異なるモデルパラメータに対応した複数のモデル信号を受信し、走査干渉法信号を複数のモデル信号の各々と比較し（ここで、各モデル信号に対して、比較することは、走査干渉法信号とモデル信号の間の表面高さオフセットを特定するために、走査干渉法信号とモデル信号の間の相関関数を算出することを有する）、そして、特定した表面高さオフセットに基づいて、近似した共通の表面高さに対する走査干渉法信号と、近似した共通の表面高さに対するモデル信号との間の類似点を表わす高さオフセット補正済メリット値を算出する；および
ｉｉ）異なるモデル信号のための各々のメリット値に基づいて、試験対象物の位置での試験対象物パラメータを判定する。
【００１３】
別の態様では、本方法は、試験対象物の複数の位置の各々に対して得られた走査干渉法信号を、試験対象物をモデル化するための異なるモデルパラメータに対応した複数のモデル信号の各々と比較すること（ここで、各試験対象物位置および各モデル信号に対して、比較することは、走査干渉法信号とモデル信号の間の表面高さオフセットを特定するために、走査干渉法信号の周波数領域表現およびモデル信号の周波数領域表現に基づいて、走査干渉法信号とモデル信号の間の相関関数を算出することを有する）、および、特定された表面高さオフセットに基づいて、共通の表面高さに対する走査干渉法信号と共通の表面
高さに対するモデル信号の間の類似点を表わす高さオフセット補正済メリット値を算出することを有する。本方法は更に、異なる試験対象物位置の各々での異なるモデル信号に対する各々のメリット値に基づいて、各試験対象物位置での一又は複数の試験対象物パラメータを判定することを有する。
【００１４】
別の態様では、本方法は、１組のモデル信号のうちの少なくとも１つのモデル信号に対して、共通の表面高さに対する走査干渉法信号と共通の表面高さに対するモデル信号の間の類似点を表わす高さオフセット補正済メリット値を算出すること（ここで、高さオフセット補正済メリット値を算出することは、走査干渉法信号とモデル信号の相関と、走査干渉法信号から導かれる情報とモデル信号から導かれる情報の相関のうちいずれか１つを行なうことを有する）と、相関に基づいて、干渉法信号の周波数領域表現とモデル信号の周波数領域表現の間の高さ依存位相傾斜を判定することと、干渉法信号およびモデル信号の周波数領域表現のうちの少なくとも１つの係数の位相を補正することとを有する。本方法は更に、高さオフセット補正済メリット値に基づいて、試験対象物パラメータを判定することを有する。
【００１５】
実施は、一又は複数の次の特徴を有しうる。
幾つかの実施形態では、算出した相関関数は、走査干渉法信号の周波数領域表現およびモデル信号の周波数領域表現に基づきうる。
【００１６】
幾つかの実施形態では、相関関数を算出することは、走査干渉法信号およびモデル信号の周波数領域表現の積を走査座標領域に逆変換することを有しうる。
幾つかの実施形態では、特定された表面高さオフセットは、算出した相関関数におけるピークに対応しうる。ピークは、走査位置間の相関関数の補間によって判定されうる。
【００１７】
幾つかの実施形態では、表面高さオフセットを特定することは、走査干渉法信号とモデル信号の間の位相差を判定することを有しうる。
幾つかの実施形態では、位相差を判定することは、相関関数の位置を決めるピークでの相関関数の複素位相を判定することを有しうる。
【００１８】
幾つかの実施形態において、高さオフセット補正済メリット値を算出することは、線形位相項と、走査干渉法信号の周波数領域表現またはモデル信号の周波数領域表現とを補正することを有しえ、線形位相項は、特定された表面高さオフセットに対応した傾斜を有し、且つ位相補正に続く走査干渉法信号とモデル信号の間の類似点を定量化する。
【００１９】
位相補正に続く走査干渉法信号とモデル信号の間の類似点を定量化することは、周波数領域において行なわれうる。
幾つかの実施形態では、位相補正は、モデル信号をモデル化するために使用される表面高さと共通の表面高さに対応した走査干渉法信号の周波数領域表現を生成するために、走査干渉法信号の周波数領域表現に適用されうる。
【００２０】
干渉法信号の周波数領域表現についての位相補正は、スペクトル成分に線形位相係数ｅｘｐ（−ｉＫζｏｆｆｓｅｔ）を乗じることを有することができ、ここで、Ｋは、フリンジ周波数成分であり、ζｏｆｆｓｅｔは、特定された表面高さオフセットである。
【００２１】
干渉法信号の周波数領域表現についての位相補正は、スペクトル成分に位相係数ｅｘｐ（−ｉＡｐｅａｋ）を乗じることを有することができ、ここで、Ａｐｅａｋは、算出した相関関数のピークでの相関関数の複素位相である。
【００２２】
干渉法信号の周波数領域表現についての位相補正は、スペクトル内の位相変化の線形部
分を除去することを有しうる。
位相補正は、干渉法スペクトルと、走査干渉法信号とモデル信号の間の表面高さオフセットから生じるモデルスペクトルとの間の位相差を除去することを有する。
【００２３】
幾つかの実施形態では、高さオフセット補正済メリット値を算出することは、走査干渉法信号の周波数領域表現およびモデル信号の周波数領域表現に基づきうる。
幾つかの実施形態では、高さオフセット補正済メリット値を算出することは、周波数領域における注目領域に制限されうる。
【００２４】
幾つかの実施形態では、高さオフセット補正済メリット値を算出することは、位相補正済干渉法スペクトルとモデルスペクトルの間の最小二乗差に基づきうる。
幾つかの実施形態では、高さオフセット補正済メリット値を算出することは、ピーク位置での相関関数の複素位相に基づきうる。
【００２５】
幾つかの実施形態では、高さオフセット補正済メリット値を算出することは、ピーク位置での相関関数のピーク値に基づきうる。
幾つかの実施形態では、高さオフセット補正済メリット値を算出することは、走査干渉法信号の周波数領域表現またはモデル信号の周波数領域表現を規格化することに基づきうる。
【００２６】
幾つかの実施形態では、モデル信号に対応したモデルパラメータは、一又は複数の薄膜厚さと、一又は複数の薄膜インデックスとを有しうる。モデル信号に対応したモデルパラメータは更に、過小解像される表面特徴に関する一又は複数のパラメータを有しうる。
【００２７】
幾つかの実施形態では、過小解像される表面特徴は、回折格子を規定する配列特徴でありうる。
幾つかの実施形態では、試験対象物パラメータを判定することは、各々のメリット値に基づいて複数の試験対象物パラメータを判定することを有しうる。
【００２８】
幾つかの実施形態では、判定した試験対象物パラメータは、表面高さ、薄膜厚さ、および薄膜屈折率のうちの一又は複数に対応しうる。判定した試験対象物パラメータは更に、モデル信号に対するモデルパラメータのうちの１つに対応しうる。
【００２９】
幾つかの実施形態では、試験対象物パラメータを判定することは、高さオフセット補正済メリット値を比較することに基づいて、一致モデル信号を特定することを有しうる。
試験対象物パラメータを判定することは、一致モデル信号に基づきうる。
【００３０】
幾つかの実施形態では、試験対象物パラメータを判定することは、ピークでの相関関数の複素位相に基づいた修正を有しうる。
幾つかの実施形態では、本方法は更に、試験対象物パラメータを出力することを有しうる。
【００３１】
幾つかの実施形態では、走査干渉法信号を複数のモデル信号の各々と比較すること、および試験対象物パラメータを判定することは、試験対象物の互いに異なる表面位置に対応した複数の走査干渉法信号の各々に対して繰り返されうる。
【００３２】
幾つかの実施形態では、本方法は更に、複数の表面位置に対して走査干渉法信号を得ることを有しうる。
幾つかの実施形態では、複数の表面位置の走査干渉法信号は、画像化検出器上に複数の位置を画像化する走査干渉計を使用して得られる。
【００３３】
幾つかの実施形態では、干渉法信号は、検出器上の基準光に干渉させるために試験対象物から出現する試験光を画像化することと、共通光源から試験光と基準光の干渉部分に位置する検出器に光学経路長差を変更することとによって得られることができ、ここでは、試験光と基準光は、共通光源から導かれ、干渉法信号は、光学経路長差が変わる際に、検出器によって測定される干渉強度に対応する。
【００３４】
幾つかの実施形態では、試験光と基準光は、試験光と基準光に対する中心周波数の５％を超えるスペクトル帯域幅を有しうる。
共通光源は、スペクトルコヒーレンス長を有することができ、光学経路長差は、走査干渉法信号を生成するためにスペクトルコヒーレンス長よりも大きい範囲に亘って変えられうる。
【００３５】
幾つかの実施形態では、試験光を試験対象物上に導き、それを検出器に画像化するのに使用される光学子は、０．８を超える、試験光のための開口数を規定しうる。
幾つかの実施形態では、本方法は更に、走査干渉法信号を取得するために使用される走査干渉計システムから生じた走査干渉法信号へのシステム的な寄与を明らかにすることを有しうる。本方法は更に、既知の特性を有した試験対象物を使用して走査干渉法システムのシステム的な寄与をキャリブレーションすることを有しうる。
【００３６】
干渉計の幾つかの実施形態では、コードは更に、走査干渉計信号およびモデル信号を周波数領域に変換し、変換した信号に基づいて相関関数を算出するように構成されうる。
幾つかの実施形態では、コードは更に、線形位相項と、走査干渉法信号の周波数領域表現またはモデル信号の周波数領域表現とを補正するように構成されえ、線形位相項は、特定された表面高さオフセットに対応した傾斜を有し、位相補正に続く走査干渉法信号とモデル信号の間の類似点を定量化する。
【００３７】
幾つかの実施形態では、プロセッサは更に、モデルパラメータに基づいてモデル信号のうちの１つを生成するように構成されたコードを有しうる。
幾つかの実施形態では、コードは更に、試験対象物の表面に関連した試験対象物パラメータマップを判定するように構成されうる。試験対象物パラメータマップは、高さパラメータ、薄膜パラメータ、および／または過小解像される表面特徴パラメータに基づきうる。
【００３８】
幾つかの実施形態では、プロセッサは更に、判定した試験対象物パラメータに関する情報を出力するように構成されうる。
幾つかの実施形態では、光学系は、対象物の複数の表面位置の各々から干渉法信号を得るように構成された多素子検出器を備えることができ、プロセッサは、得られた干渉法信号に基づいて複数の表面位置の各々での試験対象物パラメータに関する情報を判定するように構成される。
【００３９】
別の態様では、本発明は、表示パネルを作る処理を特徴とし、該処理は、表示パネルの構成要素を提供すること、前述の態様に関して議論した方法または干渉計を使用して構成要素に関する情報を判定すること（ここで、構成要素は、試験対象物に対応し、情報は、試験対象物パラメータに基づいている）、および、構成要素を使用して表示パネルを形成することを有する。
【００４０】
処理の実施は、次の特徴および／または他の態様の特徴の一又は複数を有しうる。例えば、構成要素は、間隙によって分離された一対の基板を備えることができ、情報は、間隙に関する情報を有する。表示パネルを形成することは、情報に基づいて間隙を調整するこ
とを有しうる。幾つかの実施形態では、表示パネルを形成することは、間隙を液晶材料で充填することを有する。
【００４１】
構成要素は、基板と、該基板上のレジスト層を備えうる。情報は、レジスト層の厚さに関する情報を有しうる。レジスト層は、パターン化層であることができ、情報は、パターン化層の寸法または表面のオーバーレイ誤差に関する情報を有しうる。ディスプレイを形成することは、レジスト層の下の材料層をエッチングすることを有しうる。
【００４２】
構成要素は、スペーサを具備した基板を備えることができ、情報は、スペーサに関する情報を有しうる。ディスプレイを形成することは、情報に基づいてスペーサを修正することを有しうる。
【００４３】
一又は複数の実施形態の詳細は、添付の図面および下の記述において説明される。他の特徴および利点は、記述および図面、ならびに特許請求の範囲から明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】Ｍｉｒａｕ型走査干渉法システムの模式図である。
【図２】表面構造を判定する干渉法方法のフローチャートである。
【図３】干渉法信号の例を示している。
【図４】モデル信号の例を示している。
【図５】異なる薄膜厚さに対するモデル信号の例を示している。
【図６】ライブラリ検索を示すフローチャートである。
【図７】干渉法信号およびモデル信号の相関関数のプロットである。
【図８】干渉法信号およびモデル信号に対するフーリエスペクトルの実数および虚数部分のプロットを示している。
【図９】干渉法信号および一致モデル信号を比較するプロットを示している。
【図１０】異なる薄膜厚さに対するモデル信号のためのメリット関数の値のプロットである。
【図１１】薄膜を持った基板においてエッチングされた溝の２次元プロファイルのプロットを示している。
【図１２】平面パネルディスプレイ用のＴＦＴ領域の３次元表面プロファイルのプロットを示している。
【図１３】薄膜干渉法信号に関連したフーリエ振幅およびフーリエ位相を示している。
【図１４Ａ】基板上に蒸着された銅表面に亘る誘電体の蒸着によってもたらされる膜構造の装置を典型的に示す模式図である。
【図１４Ｂ】化学機械処理を経た後の図１４Ａに示された装置の模式図である。
【図１５Ａ】基板（例えば、ウェハ）および被覆層（例えば、フォトレジスト層）を備えた対象物の上面図を示す模式図である。
【図１５Ｂ】対象物の側面図を示す模式図である。
【図１６Ａ】はんだバンプ処理で使用するのに適した構造の模式図である。
【図１６Ｂ】はんだバンプ処理が生じた後の図１６Ａからの構造の模式図である。
【図１７Ａ】幾つかの層からなるＬＣＤパネルの模式図である。
【図１７Ｂ】ＬＣＤパネル製造における様々なステップを示すフローチャートである。
【図１７Ｃ】干渉計測センサを備えたＬＣＤパネルのための実施形態検査ステーションの図である。
【００４５】
異なる図面中の同様の参照符号は、共有の要素を参照している。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
走査干渉計は、干渉法信号をモデル信号と比較することによって対象物の表面構造を解析するために使用されうる。表面構造の例は、表面の高さ、材料組成、膜厚、および光学的に過小解像される表面構造を有する。走査干渉法の用途は、半導体ウェハ検査、平面パネルディスプレイ処理制御、および一般的な研究所での使用を有する。特定の例は、平面パネルディスプレイに使用される薄膜トランジスタのハーフトーン領域のフォトレジスト厚さの測定である。
【００４７】
測定される干渉信号は、図１に示される走査干渉法システム１００のような干渉法システムで得られる。走査干渉法システム１００は、測定経路と基準経路の間の調整可能な光学経路長差（ＯＰＤ）を持つＭｉｒａｕ型干渉計に基づいている。
【００４８】
図１を参照して、光源モジュール１０５は、ビームスプリッタ１１５に照明光１１０を提供し、それは、照明光１１０をＭｉｒａｕ干渉計測指向アセンブリ１２０に向ける。アセンブリ１２０は、対物レンズ１２５と、基準鏡１３５を規定する、その小さい中央部分上の反射性コーティングを有した基準平面１３０と、ビームスプリッタ１４０とを備えている。動作中、対物レンズ１２５は、照明光を対象物１４５へ基準平面１３０を通じて集める。対象物１４５は、その表面高さプロファイルｈ（ｘ，ｙ）（対象物表面に亘って変化する）と、その複雑な表面構造とによって特徴づけられている。
【００４９】
ビームスプリッタ１４０は、測定光１５０を規定するために、対象物１４５に集められる光の第１の部分を送信し、基準光１５５を規定するために集められる光の第２の部分を基準鏡１３５に反射する。次に、ビームスプリッタ１４０は、対象物１４５を反射した（または拡散された）測定光１５０を、基準鏡１３５を反射した基準光１５５と再結合する。対物レンズ１２５および画像化レンズ１６０は、検出器１６５（例えば、多画素カメラ）上で干渉するように結合光を画像化する。対象物１４５の相対位置が走査される際に、検出器１６５は、検出器の一又は複数の画素で干渉光の強度を測定し、その情報を解析のためにコンピュータ１６７に送る。
【００５０】
Ｍｉｒａｕ型走査干渉法システム１００における走査は、Ｍｉｒａｕ干渉計測指向アセンブリ１２０に結合された圧電変圧器（ＰＺＴ）１７０を有する。圧電変圧器１７０は、図１における走査座標ζによって示されるような対物レンズ１２５の光学軸に沿った対象物１４５に対して、全体としてアセンブリ１２０を走査するように構成されている。Ｍｉｒａｕ型走査干渉法システム１００は、検出器１６５の各画素での走査干渉法データを提供する。代わりに、圧電変圧器は、ＰＺＴアクチュエータ１７５によって示されるように、それらの間の相対運動を提供するためにアセンブリ１２０ではなく対象物１４５に結合されうる。さらなる実施形態では、走査は、対物レンズ１２５の光学軸に沿って対物レンズ１２５に対して基準鏡１３５およびビームスプリッタ１４０の一方または両方を移動させることによって提供されうる。
【００５１】
光源モジュール１０５は、空間的に拡張された光源１８０と、レンズ１８５および１８７によって形成された望遠鏡と、レンズ１８５の正面焦点面（レンズ１８７の背面焦点面と一致する）に位置した開口１９０とを備えている。この配置は、空間的に拡張された光源１８０をＭｉｒａｕ干渉計測指向アセンブリ１２０の瞳面１９５上に画像化し、それは、Ｋｏｅｈｌｅｒ画像化の例である。開口１９０のサイズは、対象物１４５上の照明フィールドのサイズを制御する。
【００５２】
単純化のために、図１は、対象物１４５および基準鏡１３０の特定箇所にそれぞれ集められ、続いて検出器１６５上の対応箇所で干渉する、測定光１５０および基準光１５５を示している。そのような光は、Ｍｉｒａｕ干渉計測指向アセンブリ１２０の瞳面１９５に
垂直に伝播する照明光１１０のそれらの部分に対応する。照明光１１０の他の部分は、最終的に対象物１４５および基準鏡１３５の他の箇所を照らし、それらは、次に、検出器１６５の対応箇所上に画像化される。
【００５３】
検出器１６５は、例えば、対象物１４５の異なる箇所に対応した測定光１５０と基準光１５５の間の干渉を独立して測定する多要素（つまり、多画素）カメラである（つまり、フリンジに対する空間分解能を提供するために）。走査干渉法システム１００の光学分解能は、その光学的特徴および検出器１６５の画素サイズによって与えられる。
【００５４】
照明光１１０が対象物１４５上に集められる領域において走査が生じるので、該走査は、入射角に依存して光学経路長差を変更する。その結果、測定光１５０および基準光１５５の干渉部分間の光源２０１から検出器１６５への光学経路長差は、対象物１４５に入射し、該対象物１４５から出現する、測定光１５０の角度に依存した走査座標ζに応じて異なって測られる。
【００５５】
光学経路長差が走査座標ζに応じてどのように変わるかのこの差は、検出器１６５の各画素で測定される光のコヒーレンス長を制限する。このように、干渉信号（走査座標ζの関数としての）は、典型的には、λ／２（ＮＡ）２のオーダーの空間コヒーレンス長を有したエンベロープによって変調され、ここでは、λは、照明光の公称波長であり、ＮＡは、アセンブリ１２０の開口数である。制限された空間コヒーレンスを増加させるために、走査干渉法システム１００におけるアセンブリ１２０は、大きい開口数ＮＡを規定しうる（例えば、約０．７よりも大きい（または、好ましくは約０．８よりも大きいか、あるいは、約０．９よりも大きい））。干渉信号は、光源１８０のスペクトル帯域幅に関連する制限された時間コヒーレンス長によっても変調されうる。走査干渉法システム１００の構成によっては、これらの制限されたコヒーレンス長効果の一方または他方が支配することも可能であり、または、それらは、両方とも全体的なコヒーレンス長に実質的に寄与することも可能である。
【００５６】
図２は、表面高さオフセット補正に基づいた干渉法信号の解析の典型的なフローチャートを示している。対象物１４５に対する干渉法信号を得るために、走査干渉法システム１００は、基準および測定経路間の光学経路差を機械的または電気光学的に走査する。測定光１５０は、対象物１４５への測定経路に沿って向けられ、反射後に基準光１５５と干渉する。走査の初めに、光学経路長差は、対象物１４５の局所的な表面高さに依存する。干渉光の強度は、検出器１６５によって検出される。走査中に、コンピュータ１６７は、連続したカメラフレームにおける各画像箇所またはカメラ画素ｘ，ｙに対する実験から得た強度データＩｅｘ（ｘ，ｙ，ζ）を記録する（ステップＳ２００）。走査干渉法システム１００の如何なる影響（例えば、検出器感度）も無視して、実験から得た強度データＩｅｘ（ｘ，ｙ，ζ）は、干渉法信号を表わしている。対象物１４５の異なる表面位置に対応した複数のカメラ画素の各々に対して、コンピュータ１６７は、光学経路長差走査中にそのような干渉法信号を記録しうる。
【００５７】
図３では、典型的な走査白色光干渉信号は、単一の画素に対してプロットされる。プロットは、走査位置ζの関数としての測定強度を示している。走査白色光干渉信号は、ＳｉＯ２薄膜を有したＳｉ基板に対して検出される。なお、２つの走査白色光干渉信号が、２つの重複信号（Ｓｉ基板に対して左側の１つおよびＳｉＯ２薄膜の上面に対して右側の１つ）を有する。
【００５８】
次に、光学経路長差走査位置ζの関数として干渉法信号を格納した後、コンピュータは、干渉法信号の周波数領域スペクトルを生成するために変形（例えば、フーリエ変換）を行なう（ステップＳ２１０）。この干渉法スペクトルは、走査寸法における干渉法信号の
空間周波数の関数として振幅および位相情報の両方を有する。周波数領域における干渉法信号を解析する例は、「インターフェログラムの空間周波数解析による表面トポグラフィ測定のための方法および装置」と題するＰｅｔｅｒ  ｄｅ  Ｇｒｏｏｔの特許文献１に開示されており、その内容は、参照によってここに援用される。
【００５９】
測定された干渉法信号の解析は、信号モデル化に基づいている。具体的には、コンピュータは、モデルライブラリのエントリとしてモデル信号を算出および格納するか、または、コンピュータは、必要に応じて、ライブラリエントリを算出する。信号モデル化は、同一のコンピュータ１６７または別のコンピュータによって行なわれうる（ステップＳ２２０）。
【００６０】
信号モデル化は、対象物表面構造に関する或るユーザ入力（例えば、積層膜）に（ステップＳ２３０）、および、走査干渉法システム１００の特性評価（例えば、瞳面画像化を使用することによって）に基づく（ステップＳ２４０）。その情報により、コンピュータは、ライブラリのエントリ（例えば、対象物１４５のパラメータスキューに対するモデル信号）を算出する。例えば、コンピュータは、様々な表面パラメータおよび干渉計用のシステムモデルに対する周波数領域スペクトルの理論的な予測のライブラリを生成する。これらのモデルスペクトルは、考え得る薄膜厚さの範囲、表面材料、および表面性状をカバーしうる。幾つかの実施形態では、モデルスペクトルは、一定の表面高さに対して（例えば、零光学経路長差に対して）算出される。つまりこのような実施形態では、ライブラリは、走査座標に沿った対象物の位置に関する情報を含んでいないが、複雑な表面構造の種類、ならびに、対象物１４５、光学系、照明システム、および検出系の相互作用に関する情報を有する。
【００６１】
さて、走査白色光干渉モデル信号のライブラリの典型的な生成についてみると、走査白色光干渉信号は、瞳を通過するすべての光線に亘るおよび光源のすべての波長に亘る干渉信号の合計である。コヒーレントでない重畳は、フーリエ逆変換として特定の膜厚Ｌに対するモデル信号ｌ（Ｌ，ζ）を算出することを可能にする。
【００６２】
【数１】
2011506972.tif 000003
ここで、ρ（Ｌ，Ｋ）は、フリンジ周波数Ｋのフーリエ成分である。Ｋ＝４サイクル／ミクロン（１サイクル＝２πラジアン）のフリンジ周波数は、強度がミクロン毎の走査動作の完全な４期間を通じてばらつくことを意味している。フリンジ周波数Ｋは、
Ｋ＝４πβ／λ    （２）
に応じて照明瞳を通過する光線の入射角Ψに対応し、ここで、β＝ｃｏｓ（Ψ）は、入射角Ψの方向余弦であり、λは、光源の光学スペクトル内の波長のうちの１つである。フーリエ成分ρ（Ｌ，Ｋ）は、入射角Ψおよび波長λの特定の組合せによってどれくらいの干渉効果がもたらされるかを示し、式（２）によるフリンジ周波数Ｋを増加させる重み係数である。更にフーリエ成分ρ（Ｌ，Ｋ）値は、対象物表面およびシステムレベルの分散の複素位相情報特性を有する。走査白色光干渉ツールは、広範囲の非零フーリエ成分ρ（Ｌ，Ｋ）および強度データＩ（Ｌ，ζ）の対応するばらつきを有している。膜自由表面に対して、式（１）における構造的干渉は、零ζ走査位置近傍でのみ起こる。
【００６３】
各フリンジ周波数Ｋに対する係数ρ（Ｌ，Ｋ）は、光源スペクトルにおける波数ｋ＝２
π／λに亘る単一積分に比例する。
【００６４】
【数２】
2011506972.tif 000004
ここで、ｍ（Ｌ，β，ｋ）は、厚さＬの薄膜構造に対する対象物反射率であり、対象物に依存しないシステム特性は、共に変数Ｓｙｓ（β，ｋ）に集められる。ここでは、環状対称を仮定して、システム特性は、共に得られる、測定経路の透過率ｔ（β，ｋ）、基準経路の反射率ｒ（β，ｋ）、瞳面における光の想定する軸対称な分布Ｕ（β）、ならびに光源および検出器の有効な光学スペクトルＶ（ｋ）を有する。
【００６５】
Ｓｙｓ（β，ｋ）＝Ｕ（β）ｒ（β，ｋ）ｔ＊（β，ｋ）Ｖ（ｋ）    （４）
式（３）［つまり数２］に現われる方向余弦βは、式（２）にかかるフリンジ周波数Ｋおよび波数ｋの両方の関数であり、従って、積分の変数ｋにリンクされる。
【００６６】
システム特性評価またはキャリブレーションは、Ｓｙｓ（β，ｋ）を判定し、恐らく対象物に依存しない「基礎」ライブラリとして算出されうる。ここで「基礎」ライブラリは、モデル信号生成の最終ステップとして対象物表面ｍ（Ｌ，β，ｋ）に適用されうる。図４は、固体（膜がない）表面の信号予測の質を示している。
【００６７】
モデル干渉信号を生成する方法は、２００７年７月１９日に出願され、「干渉法のためのモデル信号の生成」と題する特許文献４に開示され、その内容は、参照によってここに援用される。
【００６８】
図５は、図３の実験データを解析する際に使用されうる典型的なモデル信号を示している。モデルに基づいた走査白色光干渉解析の共通用途の例である薄膜測定に対して、コンピュータは、膜材料が既知であると仮定して膜厚Ｌを予測する。このように、膜厚Ｌは、変数モデルパラメータであり、実験を理論と比較するための１つの方法は、膜厚の範囲（またはスキュー）に亘る比較のために考え得る信号のライブラリを予め算出することである。次に、モデル信号は、例えば式（３）［つまり数２］から算出されるそれらのフーリエまたは周波数領域当量ρ（Ｌ，Ｋ）として格納される。勿論、ソフトウェアが十分に速い場合には、コンピュータはそれらを格納するよりもむしろオンザフライでモデル信号を算出しうる。しかしながら、潜在的にすべて同一のモデルパラメータスキューを持った多くの画像画素が解析されるとすれば、予め規定したライブラリを使用することは有利であることがある。０ｎｍ、５００ｎｍ、および１０００ｎｍの膜厚に対してモデル化された図５のモデル信号を見て、コンピュータは、図３の干渉信号に寄与するＳｉＯ２の厚さが１０００ｎｍ厚に近いと推測しうる。
【００６９】
一致動作（ステップＳ２５０）では、実験から得た干渉法信号は、一致モデル信号を特定するライブラリ検索によってライブラリと比較される。図６は、表面構造情報に対して対象物１４５を解析するために使用されるライブラリ検索のフローチャート例を示している。コンピュータは、干渉法信号を取得し（ステップＳ６００）、モデル信号のライブラリを生成する（ステップＳ６１０）。次に、コンピュータは、干渉法信号およびモデル信号を比較する（ステップＳ６３０）。比較に基づいて、コンピュータは、表面構造を特徴づける試験対象物パラメータの判定に使用される一致モデル信号を特定する（ステップＳ６４０）。
【００７０】
未知の厚さ（図３）の薄膜の場合、単一表面タイプのライブラリ（例えば、Ｓｉ上のＳｉＯ２）は、例えば零に常に等しい上面高さを持った多くの考え得る膜厚に亘ることができる。表面構造の他の例は、調整可能なパラメータが粗さの深さおよび／または空間周波数であることがある表面粗さ、および過小解像される格子構造である。
【００７１】
図２に示される一致動作（ステップＳ２５０）を参照して、対象物１４５は、画素毎に画素上で２次元解析される。このように、コンピュータは、対象物のデータ箇所（画素）に対するフーリエデータを選択する（ステップＳ２６０）。次に、コンピュータは、ライブラリのエントリ（例えば、モデル信号またはスペクトル）を選択する（ステップＳ２７０）。干渉法およびモデル信号の相関関数を使用して、コンピュータは、干渉法信号およびモデル信号の相対位置（つまり、表面高さオフセット）を判定する（ステップＳ２８０）。表面高さオフセットは、どれが（例えば、周波数領域において）干渉法信号、モデルスペクトル、または両方を補正するかに基づいて位相項に対応する（ステップＳ２９０）。次に、コンピュータは、干渉法信号とモデル信号の間の周波数領域差を算出することによって高さオフセット補正済メリット値を算出する（ステップＳ３００）。
【００７２】
メリット値の算出は、ライブラリ全体またはライブラリのエントリの部分集合に対して繰り返される（ループ３１０）。次に、コンピュータは、「最良の」メリット値（つまり、メリット関数に関連した基準を最も良く満たすライブラリエントリ（またはライブラリエントリの補間））を特定する。メリット値および／または関連するモデル信号に基づいて、コンピュータは、一又は複数の試験対象物パラメータ（例えば、薄膜厚さ、表面高さ）を判定する（ステップＳ３２０）。
【００７３】
この手順は、すべての注目する画素に対して繰り返され、試験対象物パラメータは、例えば、膜厚および高さの３次元画像として示される（ステップＳ３４０）。
次に、解析の数学的な記述が提供される。
【００７４】
幾つかの実施形態では、コンピュータは、周波数領域（例えば、フーリエ変換領域）のモデルおよび干渉法信号を比較する。式（１）はフーリエ逆変換であるので、コンピュータは、実験から得た強度データＩｅｘ（ｘ，ｙ，ζ）の前方変換から、比較可能な実験から得たフーリエ係数ｑｅｘ（ｘ，ｙ，Ｋ）を生成しうる。
【００７５】
【数３】
2011506972.tif 000005
実験から得た係数ｑｅｘ（ｘ，ｙ，Ｋ）は、表面高さｈ（ｘ，ｙ）の一次関数である位相項を有する。
【００７６】
ｑｅｘ（ｘ，ｙ，Ｋ）＝ρｅｘ（ｘ，ｙ，Ｋ）ｅｘｐ［ｉＫｈ（ｘ，ｙ）］    （６）
項Ｋｈ（ｘ，ｙ）は、高さに依存した位相傾斜であり、該位相傾斜は、表面高さとは無関係に、表面構造のみに基づいて理論上予測されるフーリエ係数ρ（Ｌ，Ｋ）とフーリエ係数ｑｅｘ（ｘ，ｙ，Ｋ）との直接比較を複雑にするおそれがある。したがって、最初にコンピュータは、高さに依存しない部分ρｅｘ（ｘ，ｙ，Ｋ）だけを残して、ｑｅｘ（ｘ，ｙ，Ｋ）からその位相寄与を除去するようにｈ（ｘ，ｙ）を十分に推定する。
【００７７】
実験から得た側の高さに依存した位相を補正するほか、コンピュータは、モデル側または両方の側の位相を考慮しうる。これらの場合、位相補正は、２つの信号を比較する際に、高さに依存しない重複を最適化するために、実験から得た干渉法信号およびモデル信号を走査位置に伝播させることに対応しうる。
【００７８】
高さ依存位相傾斜を判定するために、コンピュータは、ｈ（ｘ，ｙ）の推定のために相関技術を使用する。コンピュータがモデル信号スペクトルρ（Ｌ，Ｋ）を有していると仮定して、実験およびモデル信号の相関は、次式によって与えられる。
【００７９】
【数４】
2011506972.tif 000006
理論値と実験値が正しい一致すると識別された場合には、相関は、次式のようになる。
【００８０】
【数５】
2011506972.tif 000007
相関は、［ｈ（ｘ，ｙ）−ζ］＝０のときに、極大振幅を有するべきである。ピークは、｜Ｊ（ｘ，ｙ，Ｌ，ζ）｜に対するピーク値を与える（特定のカメラフレームに対応する）離散的な位置ζｂｅｓｔ（ｘ，ｙ，Ｌ）を見つけるために、走査位置ζをくまなく検索することによって、見つけられうる。位置ζｂｅｓｔ（ｘ，ｙ，Ｌ）は、例えばカメラフレーム間の二次補間によって値ζｆｉｎｅ（ｘ，ｙ，Ｌ）に精緻化されうる。
【００８１】
更にモデル信号が干渉法信号とまったく同一ではない場合でも、相関は、モデル信号および干渉法信号の「最良の」重複位置を特定することを依然として可能にする。
図７は、実験から得た干渉法信号およびモデル信号の相関量｜Ｊ（ｘ，ｙ，Ｌ，ζ）｜の例を示している。ピークは、「最良の」重複位置を表わしている。モデル信号が干渉法信号に正確に一致する場合、ピークは、局所的な表面高さにも対応する。
【００８２】
さらなる精緻化は、相関の複素位相Ａに基づきうる。
Ａ（ｘ，ｙ，Ｌ）＝ａｒｇ｛Ｊ［ｘ，ｙ，Ｌ，ζｆｉｎｅ（ｘ，ｙ，Ｌ）］｝    （９）
複素位相Ａは、信号が相関量に基づいて（つまり、信号形状に基づいて）可及的最良に並ぶ場合のモデル信号と干渉法信号の間の全体的なＫに依存しない位相差に関係している。理想的なケースでは、モデル信号が機器または表面材料に関する任意の予期される位相シフトを有する場合、このように測定された複素位相Ａ（ｘ，ｙ，Ｌ）は、正しい厚さＬｂｅｓｔが特定されると零であるべきである。複素位相Ａ（ｘ，ｙ，Ｌ）は、フィッティングを最適化するために自由変数として保存されうるが、コンピュータは、メリット関数においても複素位相Ａ（ｘ，ｙ，Ｌ）を使用することによって、そのフィッティングの質を評価しうる。
【００８３】
高さオフセットを与える精緻化された走査位置ζｆｉｎｅ（ｘ，ｙ，Ｌ）に基づいて、コンピュータは、線形位相項を補正しうる。例えば、コンピュータは、走査内の位置およびモデル信号に対する任意の位相オフセットに対して修正された、実験から得た信号係数
ｑｓｈｉｆｔを算出しうる。
【００８４】
ｑｓｈｉｆｔ（ｘ，ｙ，Ｌ，Ｋ）＝ｑｅｘ（ｘ，ｙ，Ｋ）ｅｘｐ［−ｉＫζｆｉｎｅ（ｘ，ｙ，Ｌ）−ｉＡ（ｘ，ｙ，Ｌ）］    （１０）
ここで、ζｆｉｎｅ（ｘ，ｙ，Ｌ）は、相関｜Ｊ（ｘ，ｙ，Ｌ，ζ）｜に対する補間された「最良の」一致走査位置であり、位相差Ａ（ｘ，ｙ，Ｌ）は、式（９）から得られる。もしコンピュータが正しい厚さＬｂｅｓｔを特定していれば、干渉法信号の位相シフトしたフーリエ係数は、次式のようになる。
【００８５】
ｑｓｈｉｆｔ（ｘ，ｙ，Ｌｂｅｓｔ，Ｋ）＝ρｅｘ（ｘ，ｙ，Ｋ）    （１１）
しかしながら、Ｌの他のすべての試験値に対して、コンピュータは、これがおよそのケースであるとだけ期待しうる。
【００８６】
位相補正に基づいて、コンピュータは、モデル信号および干渉法信号の一致（ｍａｔｃｈｉｎｇ）の質を表わす位相（高さオフセット）補正済メリット値を算出する。モデル信号と干渉法信号の間の一致の質に対する適切な手段は、最小二乗法差である。
【００８７】
【数６】
2011506972.tif 000008
ここで、合計は、ρ（Ｌ，Ｋ）≠０に対するＫ値のすべてに亘っている（つまり、期待される信号帯域幅によって規定される注目している周波数範囲領域Ｋｍａｘ≧Ｋ≧Ｋｍｉｎ内であって、雑音およびドリフトを除く）。
【００８８】
式（１２）［つまり数６］のようにこの比較を直接行なうために、モデルおよび実験から得た信号は、ダッシュ記号で示されるように信号強度について規格化されている。
【００８９】
【数７】
2011506972.tif 000009
【００９０】
【数８】
2011506972.tif 000010
図８は、左右のプロットにおけるフーリエ係数の実数部分および虚数部分に対するグラフ形式の比較をそれぞれ示している。係数の振動は、膜厚に関係している（膜が厚いほど、フリンジ周波数Ｋの関数としてこれらの振動はより速くなる）。滑らかな線は、モデル
スペクトルρ’（Ｌ，Ｋ）を示し、線（基のデータを示す）は、位相補正済の実験から得た係数ｑ’ｓｈｉｆｔ（ｘ，ｙ，Ｌ，Ｋ）を示している。
【００９１】
図９は、周波数領域探索によって分かるように、最良一致に対応したモデル信号（破線で示す）と、走査範囲における実験から得た信号とを示している。実験から得た信号は、図３の元のデータよりも図９においてよりきれいである。なぜならば、それが、信号のみに対応した周波数領域における注目領域から再構築され、それにより、雑音および低周波ドリフトをフィルタリングするからである。
【００９２】
コンピュータは、χ２関数の最小値によって最良一致を非常にうまく特定しうるが、コンピュータは、χ２関数に反比例するメリット関数を構築することが可能であり、その結果、最良一致は、ライブラリエントリに対するメリット値分布におけるピークによって規定される。メリット関数は更に、複素相関から式（９）において算出された位相差Ａ（ｘ，ｙ，Ｌ）のような他の基準を有しうる。注記したように、理想的なケースでは、このように測定される位相差Ａ（ｘ，ｙ，Ｌ）は、正しい厚さＬ＝Ｌｂｅｓｔで零であるべきであり、従って、非零値は、実験と理論の間の不一致の量である。更に、良い一致は、ζｆｉｎｅでの大きい相関ピークを有するべきである。従って、適切なメリット関数は、例えば次式のようになる。
【００９３】
【数９】
2011506972.tif 000011
コンピュータは、勿論、アルゴリズムの堅牢さを最適化するための、または、メリット基準としての信号強度のような他の因子を使用するための他のメリット関数を構築しうる。
【００９４】
表面構造を評価するパラメータを決定するために、コンピュータは、応用モデル信号のためのメリット関数の計算値を評価する。図１０は、図３の信号の例に対するメリット値の分布を示す。モデル信号のライブラリが十分に小さい厚さインクリメントを有している場合、Ｌ＝Ｌｂｅｓｔで最大のメリット値を与えるモデル信号を単に特定すれば十分である。ライブラリが十分に小さい厚さインクリメントを有していない場合、ライブラリ値Ｌｂｅｓｔ近傍の二次曲線近似によってＬｆｉｎｅを補間することが有用であり、効率的でありうる。他の可能性は、格納されたライブラリ値を使用するのではなく、近隣値間でモデル信号自体を補間すること、または、リアルタイムにモデル信号を算出することを有する「ライブ」検索を行なうことを有する。付加的なオプションは、信号対雑音を改善するために複数の画素に亘るメリット値を平均することである。
【００９５】
メリット値の分布は、特定の膜厚（Ｓｉ上のＳｉＯ２）に対するモデル信号と実験から得た干渉法信号の間の一致の質を示す。図１０のケースでは、最良一致のモデル信号は、１００８ｎｍの膜厚に関連したモデルパラメータに対してモデル化されている。
【００９６】
幾つかの実施形態では、コンピュータが相関手順中に必要な情報を既に算出しているので、上面高さプロファイルを生成することは単純である場合がある。コヒーレンスピークに基づいた表面高さの最初の予測は、次式のようになる。
【００９７】
ｈΘ（ｘ，ｙ）＝ζｆｉｎｅ（ｘ，ｙ，Ｌｂｅｓｔ）    （ｌ６）
ここで、添字Θは、この高さがコヒーレンスまたは信号形状効果に関係していることを示している。より精緻化された予測は、次式で与えられる。
【００９８】
【数１０】
2011506972.tif 000012
ここで、αは、ｘおよびｙの座標上のＡ（ｘ，ｙ，Ｌｂｅｓｔ）のフィールド平均であり、Ｋ０は、膜のない表面に対するフーリエ係数の平方量の重心（ｃｅｎｔｒｏｉｄ）によって規定される公称搬送波信号周波数である。
【００９９】
【数１１】
2011506972.tif 000013
図１１および図１２は、ここに記述される方法およびシステムのプロファイリング能力を示している。図１１は、厚さ９８０ｎｍのＳｉＯ２膜を約１６０ｎｍの深さにエッチングした溝の２次元表面プロファイルを示している。上面プロファイルが薄膜効果による干渉なしに測定されるように、溝の一部は、金で被覆されている。線は、金で溝を被覆することによって測定されるような上面プロファイルである。図１１における比較は、この上面高さプロファイルと、測定される膜厚との間にあり、高さプロファイルに対するオフセットは、上面での曲線と一致している。その結果は、僅かに深い溝深さを示し、それは、本物（溝底に金が溜まった結果）またはモデル化のアーティファクト（ａｒｔｉｆａｃｔ）であることがある。いずれの場合も、一致はかなり近く、高い横方向分解能の＜２００ｎｍの膜厚プロファイリングを示している。
【０１００】
図１２は、平面パネルディスプレイ用のＴＦＴ領域の３次元表面プロファイルを示している。左側の１００Ｘ強度画像に示されるようなＴＦＴ領域は、右側の３次元プロファイルにおける１２０ｎｍから３２０ｎｍまでを測定する蹄鉄形ＨＴ領域におけるフォトレジスト膜に対する厚さ範囲を有している。
【０１０１】
開示の実施形態は、コンピュータが高さオフセットを特定する際に位相をアンラッピングすることに依存せず、従って、一般には位相アンラッピングによって導入されることがある不確実性に影響されない。位相アンラッピングの不確実性は、図１３に関連して説明される。干渉法信号を解析する幾つか方法は、位相アンラッピングに依存している。例えば、特許文献２に開示される１つの実施形態では、コンピュータは、走査干渉法信号とモデル信号の間の位相差に対する線形近似を減算することによって線形位相変化を除去する。次に、コンピュータは、残った非線形位相スペクトルを解析する。
【０１０２】
線形近似によって位相傾斜を除去することは、コンピュータがフーリエ周波数に亘って位相データをアンラップするかまたは接続することを必要とする。位相アンラッピングは、不可避の２π位相の不確実性を除去する。この不確実性は、位相値が算出される際に生じる。しかしながら、位相アンラッピングは、例えば複雑な表面構造では必ずしも容易だとは限らない。薄膜に関連した実際の位相非線形は、反射防止コーティングに対応した波長および角度に対するπの振幅を持ちうる。
【０１０３】
図１３では、フーリエ振幅および位相は、５０８ｎｍの厚さを持つモリブデン上にフォトレジスト材料の薄膜を有した試験対象物の走査干渉法信号に対するフーリエ周波数（サイクル／トレース）に亘ってプロットされる。
【０１０４】
図１３の例は、位相アンラッピングに存在し、且つ試験対象物の解析の質に影響する不確実性を示している。１サイクルまたは２π位相跳躍は、周波数ビン２８および２９と周波数ビン５５および５６の間で与えられる。２π位相跳躍は、恐らく±π範囲にラップされる全体的な位相傾斜の結果である。周波数ビン５５および５６での２π位相跳躍は、２πを除すること、および、−０．５サイクルの値で位相を継続することによって修正（ｒｅｐａｉｒ）されうる。
【０１０５】
ビン５６からビン５７への位相跳躍は、より複雑である。なぜならば、それは、ビン５６とは略正確にπ分だけ異なるからである。アンラッピング手順は、そのような位相ステップに亘って無秩序である（場合によっては２πでラッピングし、場合によってはそうしない）。位相アンラッピングに一貫性がない場合、解析の結果も一貫性がない。
【０１０６】
多くの実施形態が記述されている。しかしながら、様々な修正が本発明の精神および範囲から逸脱することなしになされうることは理解されるであろう（その幾つかの例は下に述べられる）。
【０１０７】
この開示では、「干渉法信号」および「モデル信号」は、多くの場合、単純化の理由で使用されるが、それから派生する情報は、多くの目的に対して同様の方法で使用されうる。例えば、干渉法信号およびモデル信号の比較は、処理された干渉法および／またはモデル信号に基づきうる。例えば、干渉法信号は、雑音抑制または補正によってデジタルで予め処理された信号部分または時間範囲の選択でありうる。更に比較は、周波数領域表現における干渉法信号のライブラリ比較（例えば、干渉法信号に関連した周波数スペクトルとモデル化された周波数スペクトルとの比較）に基づきうる。
【０１０８】
上述した実施形態では、高さ補正は、走査干渉法信号の修正によって達成されたが、コンピュータは、モデル信号または両方（つまり、走査干渉法信号およびモデル信号）を修正しうる。しかしながら、修正は、干渉法信号およびモデル信号の比較が共通の表面高さに関係している信号に基づくようなものであるべきである。例えば、モデルにおける伝播光学経路長は、干渉計の光学経路長に調整され、その結果、干渉計およびモデルにおける零光学経路長差は、測定光および試験光に対して同一条件に基づいている。
【０１０９】
一般に、高さオフセット補正済メリット値は、高さオフセット補正済、位相補正済、および／または表面高さに依存しない干渉法信号（またはそれから派生した情報）に基づいて算出されうる。例えば、高さオフセット補正済メリット値は、干渉法信号の位相補正済スペクトル（例えば、フーリエスペクトル）の表示において得られる。
【０１１０】
モデル信号との比較に対して、モデル信号のライブラリは、サンプル人工物を使用して経験的に生じることが可能である。別の代案として、ライブラリは、他の機器（例えば、楕円偏光計）によって提供される対象物表面の先行補足測定からの情報および対象物表面の既知の特性に関するユーザからの他の入力を使用することが可能であり、その結果、未知の表面パラメータの数を減じる。ライブラリ生成、理論モデル化、経験的データ、または補足測定によって増大した理論に対するこれらの技術のうちのいずれも、中間値を生成するために、ライブラリ生成の一部として、または、ライブラリ検索中にリアルタイムで、補間によって拡張されうる。
【０１１１】
モデルおよび干渉法信号の比較は、次のうちのいずれかに基づくことが可能である：周波数スペクトルにおける振幅および／または位相データの積またはこれらの間の差（例えば、平均振幅および平均位相、平均振幅自体、ならびに平均位相自体の積またはそれらの間の差を有する）；振幅スペクトルの傾斜、幅、および／または高さ；干渉コントラスト；ＤＣまたは零空間周波数での周波数スペクトルにおけるデータ；振幅スペクトルの非線形性または形状；位相の零周波数切片；位相スペクトルの非線形性または形状；およびこれらの基準の任意の組合せ。
【０１１２】
幾つかの実施形態では、試験対象物パラメータは、算出されたメリット値に基づいて判定される。具体的には、試験対象物パラメータは、最良のメリット値を有した「最も良く一致する」モデル信号、一又は複数の「最も良く一致する」モデル信号から導かれる一又は複数の補間されたモデル信号、および／または、一又は複数の「最も良く一致する」モデル信号に関連した補間されたモデルパラメータに基づきうる。
【０１１３】
試験対象物パラメータの例は、表面構造について記述するパラメータを有する。表面構造は、表面高さの特徴（例えば、干渉法顕微鏡で光学的に解像しうる）によって、および、複雑な表面構造の特徴によって特徴づけられうる。本明細書では、複雑な表面構造は、試験対象物の内部構造と、干渉法顕微鏡で光学的に解像することができない過小解像される表面構造とを有する。表面高さの特徴のパラメータに対する例は、表面高さ自体を有する。内部構造のパラメータに対する例は、薄膜データ（例えば、薄膜層の厚さ、屈折率、および数）を有する。過小解像される表面構造のパラメータに対する例は、過小解像回析格子構造、ステップ高さ構造、およびステップの位置などの過小解像特徴データを有する。
【０１１４】
試験対象物パラメータは、モデル信号に関連づけられることが可能である。例えば、表面高さを特徴づけるパラメータは、干渉法信号および最良一致モデル信号を相関させることを通じて判定されうる。次に、相関は、表面高さに関連した走査座標でピークを生じさせる。同様に、周波数領域では、表面高さは、従来のＦＤＡ解析を使用して抽出されうる。複雑な表面の特徴に対する例として、コンピュータは、最良一致モデル信号をモデル化する際にモデルパラメータとして使用された界面膜の厚さを、試験対象物の界面膜の判定した厚さとして割り当てうる。
【０１１５】
幾つかのケースでは、比較は、結果を更に改善するために反復して行なわれうる。二次元では、比較は、局所的な表面の種類に関する精緻化されたモデル信号の生成によって、画素または局所的ベースで精緻化されうる。例えば、表面が予備比較中に約０．１ミクロンの薄膜を有していることが分かった場合、コンピュータは、比較を更に精緻化させるために、１ミクロンに近いモデルパラメータの例（薄膜厚さ）の微細粒ライブラリを生成することが可能である。
【０１１６】
幾つかの実施形態では、解析は、干渉法信号とモデル信号の間の高さ補正済比較が走査座標領域における情報に基づいているという点を除いて、図２に記述されたものと同様であることが可能である。実験から得た信号は、走査座標に対するエンベロープ関数によって振幅で変調された疑似周期的な搬送波振動によって特徴づけられることが可能である。次に、モデルおよび干渉法信号の比較は、次のうちのいずれかに基づくことが可能である：平均信号強度；信号エンベロープの形状（例えば、ガウスなどの或る理想的なまたは基準形状からのずれを有する）；エンベロープ関数に対する搬送波信号の補正済位相；ゼロ交差および／または信号の最大値および最小値の相対間隔；最大値と最小値に対する値およびそれらの順番；最適な相対走査位置を調整した後の干渉法およびモデル信号間の相関のピーク値；およびこれらの基準の任意の組合せ。
【０１１７】
干渉法信号およびモデル信号の比較に基づいて、コンピュータは、一又は複数の試験対象物パラメータを判定しうる。次に、コンピュータは、さらなる解析またはデータ保存のためにユーザまたは上位システムに対して、表面構造（複雑な表面構造および高さ情報）について記述するこれらの試験対象物パラメータを数値的にまたはグラフ形式で表示または送信することが可能である。
【０１１８】
例えば、一致するモデルおよび／または相関関数を使用して、コンピュータは、特定された複雑な表面構造の特徴に加えて、表面高さ情報を判定する。２次元画像化のケースでは、コンピュータは、例えば、高さデータおよび対応する画像平面座標から構築された３次元画像を、複雑な表面構造のグラフ形式のまたは数値的な表示と共に、生成しうる。
【０１１９】
幾つかの実施形態では、ユーザは、単に、表面高さではなく、モデル信号によってモデル化された複雑な表面構造に興味を持っていることがあり、その場合、表面高さを判定するためのステップは、行なわれない。反対に、ユーザは、単に、モデル信号によってモデル化された複雑な表面構造ではなく、表面高さに興味を持っていることがあり、その場合、コンピュータは、干渉法信号およびモデル信号を比較する際に線形位相の寄与に対する実験から得た干渉法信号（またはそれから派生した情報）および／またはモデル信号（またはそれから派生した情報）を補正し、その結果、一致するモデルおよび連続的に表面高さは、より正確に且つより効率的に判定されうるが、コンピュータは、複雑な表面構造を明示的に判定するか、または、それを表示する必要はない。
【０１２０】
上述した解析は、次のものを有する様々な表面解析の問題に適用されうる：単純な薄膜（その場合、例えば、注目する変数パラメータは、膜厚、膜の屈折率、基板の屈折率、またはそれらの或る組合せであることが可能である）；多層の薄膜；回折するかそうでなければ複雑な干渉効果を生成するシャープエッジおよび表面特徴；過小解像される表面粗さ；過小解像される表面特徴（例えば、そうでなければ滑らかな表面上のサブ波長幅溝）；相違材料（例えば、表面は、薄膜および固体金属の組合せを有することが可能であり、その場合、ライブラリは、両方の表面構造の種類を含み、対応する周波数領域スペクトルに対する一致によって膜または固体金属を自動的に特定することが可能である）；蛍光などの光学活性；色および波長依存反射率などの表面の分光特性；表面の極性依存特性；表面の撓み、振動、もしくは動作、または干渉信号の動揺をもたらす変形可能な表面特徴；およびデータ取得手順に関するデータ歪み（例えば、干渉法信号を完全には包含しないデータ取得ウィンドウ）。
【０１２１】
このように、関連した表面を特徴とする試験対象物パラメータが判定されることができ、モデル信号は、モデル化処理におけるこれらの特徴について記述するモデルパラメータによってパラメータ化されうる。
【０１２２】
幾つかのケースでは、解析は更に、システム特性評価を有することが可能であり、それは、例えば既知の表面構造および表面トポグラフィを有した一又は複数の基準人工物を測定することを含み、その結果、理論モデルに含まれないことがあるシステム波面誤差、分散、および効率などのパラメータを判定する。
【０１２３】
解析は更に、全体的なキャリブレーションを有することが可能であり、それは、例えば、ライブラリ検索によって判定されるような膜厚などの測定表面パラメータと、例えば偏光解析によって独立して判定されるようなこれらのパラメータに対する値との間の相関を判定するために、一又は複数の基準人工物を測定することを有する。
【０１２４】
干渉法システムは、次の特徴のうちのいずれかを有しうる。：高開口数（ＮＡ）の対物を備えた狭スペクトル帯域光源；広スペクトル帯域光源；高ＮＡ対物および広スペクトル
帯域光源の組合せ；干渉計測顕微鏡対物（例えば、Ｍｉｃｈｅｌｓｏｎ、Ｍｉｒａｕ、またはＬｉｎｎｉｋ形状における油／水浸漬および固体浸漬の種類を有する）；複数の波長での一連の測定；偏光していない光；および偏光した光（線形、円形、または構造化されたものを有する）。例えば、構造化された偏光は、例えば、偏光マスクを有することが可能であり、照明または画像化瞳の異なる部分に対して異なる偏光を生じさせ、その結果、表面の特徴によってもたらされる極性依存の光学的効果を見せる。干渉計は、上述した全体システムのキャリブレーションを有しうる。
【０１２５】
他の実施形態では、光源モジュールは、空間的に拡張された光源が試験対象物上に直接画像化される配置を有することが可能であり、それは、限界画像化として知られている。
幾つかの実施形態では、走査干渉法信号を生成するために使用される光の制限されたコヒーレンス長は、白色光源に基づくか、または、一般に、広帯域の光源に基づいている。他の実施形態では、光源は、単色であることが可能であり、制限されたコヒーレンス長は、試験対象物に光を向けるために高開口数（ＮＡ）を使用すること、および／または、試験対象物から光を受けることによってもたらされることがある。高ＮＡは、光線を角度範囲に亘って試験面に接触させ、光学経路長差が走査される際に、記録された信号において異なる空間周波数成分を生成する。さらなる実施形態では、制限されたコヒーレンスは、両方の効果の組合せによってもたらされうる。
【０１２６】
制限されたコヒーレンス長の源は更に、情報が走査干渉法信号にある物理的な根拠であることが可能である。具体的には、走査干渉法信号は、複雑な表面構造に関する情報を有する。なぜならば、それが、様々な波長によりおよび／または様々な角度で試験面と接触する光線によって生じるからである。
【０１２７】
楕円偏光解析法測定を提供するために、干渉法システムは、瞳面に固定または可変の偏光子を備えることが可能である。図１を参照して、Ｍｉｒａｕ型走査干渉法システム１００は、瞳面に偏光光学子１９７を備えることができ、試験サンプルに入射する光および試験サンプルから出現する光に望ましい偏光を選択する。偏光光学子は更に、選択された偏光を変更するために再構成可能であることある。偏光光学子は、一又は複数の要素を備え、それは、所定の偏光を選択するために、偏光子、波長板、アポディゼーション開口、および／または変調要素を備えることが可能である。偏光光学子は更に、楕円偏光計のものと同様のデータを生成する目的で、固定される、構造化される、または再構成可能とされることがある。例えば、最初の測定は、ｓ偏光のための放射状に偏光された瞳を伴い、続いて、ｐ偏光のための放射状に偏光された瞳を伴う。別の例では、コンピュータは、線形偏光によるアポダイズされた瞳面（例えば、スリットまたはウェッジ）を使用することが可能であり、それは、瞳面において回転することができ、その結果、任意の望ましい線形偏光状態を対象物または液晶ディスプレイなどの再構成可能なスクリーンに向ける。
【０１２８】
さらなる実施形態では、偏光光学子は、装置のどこか他に配置されることも可能である。例えば、線形偏光は、本システムの任意の場所で達成されうる。
代替の構成は、干渉法システムの瞳面１９５でのまたはその近傍の開口、偏光子、波長フィルタ、または他の装置の使用を可能にすることがあり、その結果、静的または動的に様々な瞳面内の方位角、位置、偏光などを分離する。
【０１２９】
例えば、様々な偏光状態により試験対象物を解析するために、コンピュータは、例えば照明または画像化平面における偏光要素を使用しうる。これらの要素は、電気光学的に作動され、高速に動作することが可能であり、再び、単一検出器配置によって与えられる高速データ取得のために毎秒何百もの測定を提供する。
【０１３０】
これに代えてまたはこれに加えて、コンピュータは、フィルタリングされた光源および
複数のデータ取得を使用することによって複数の波長を適用または選択しうる。波長のフィルタリングは、分光手段、調整可能な波長干渉フィルタ、第２の干渉計、音響光学的な調整可能なフィルタ、順に動作する複数のレーザなどの切換え可能な光源、または任意の他の装置、または装置の組合せによって行なわれることが可能である。
【０１３１】
代替の構成は、高速データ取得を可能にすることがあり、それは、画像平面近傍の単一または小数の検出器要素によって可能になり、必要に応じて迅速で反復的な測定を可能にし、機器構成の平均化または連続的な変化（例えば、波長範囲を通じて連続的に）を提供する。
【０１３２】
他の用途では、上述した技術は、半導体製造における処理制御に適用されうる。この例は、限界寸法（ＣＤ）についての製造過程監視であり、それは、ミクロンおよびナノメータスケールの多くの先端技術構成要素の製造の中心となる。その例は、トランジスタおよびロジック生成などの半導体ＩＣ処理を含み、同様に、銅のダマシン接続を有する。広く規定すれば、限界寸法は、横方向寸法、エッチング深さ、膜厚、段差、側壁角度、および半導体装置の性能に影響を及ぼす関連した物理的寸法を有する。限界寸法計測学は、製造中に、特に、エッチング、研磨、クリーニング、およびパターン化などの処理の結果として生じる処理制御および欠陥検出を提供する。加えて、限界寸法計測学が意味する基礎的な測定能力は、例えば、ディスプレイ、ナノ構造体、回折光学子を有する半導体ＩＣ製造以外の広い用途を有している。
【０１３３】
例えば、走査干渉法測定は、ウェハ上の誘電体層の化学機械的な研磨（ＣＭＰ）中に非接触面トポグラフィ測定半導体ウェハに使用されうる。ＣＭＰは、精密光学リソグラフィに適した、誘電体層のための滑らかな表面を生成するために使用される。干渉計測トポグラフィ方法の結果に基づいて、ＣＭＰのための処理条件（例えば、パッド圧力、研磨スラリー組成など）は、表面の不均一性を許容限界内に維持するために調整されうる。
【０１３４】
更に添付図面に図示された構成システム要素および方法ステップのうちの幾つかはソフトウェアで実施されうるので、システム構成要素（または処理ステップ）間の実際の接続は、開示される方法がプログラムされる方法に応じて異なることがあることが理解されるべきである。ここに提供される教示を与えられて、当業者は、開示されるシステムおよび方法のこれらおよび同様の実施または構成を予測することが可能である。
【０１３５】
例えば、ここに記述される数値的および記号のステップは、例えば、本技術において周知の方法にかかるデジタル信号プロセッサ上で実行されるデジタルプログラムに変換されうる。デジタルプログラムは、ハードディスクなどのコンピュータ読取り可能な媒体上に格納されることができ、コンピュータプロセッサによって実行可能でありうる。代わりに、適切なステップは、デジタルプログラムに変換されることができ、また、配線接続されステップを実行するプロセッサ内の専用電子回路に変換されうる。更に、与えられた数値的または記号の解析手順に基づいたそのような専用電子回路を生成する方法は、本技術分野においても周知である。
【０１３６】
［典型的な用途］
先に議論したように、上記のシステムおよび方法は、様々な表面解析問題に適用されうる。或る典型的な用途の記述は以下の通りである。
【０１３７】
［半導体処理］
上述したシステムおよび方法は、ツール固有の監視または処理フロー自体の制御に対して半導体処理において使用されうる。処理監視用途では、単一層／多層膜は、対応する処理ツールによってパターン化されていないＳｉウェハ（監視ウェハ）から成長、蒸着、研
磨、またはエッチング除去され、続いて、厚さおよび／または光学的性質は、ここに開示される走査誤差修正技術を利用する干渉法システムを使用して測定される。これらの監視ウェハの厚さ（および／または光学的性質）の平均のほかウェハの均一性は、関連する処理ツールが対象とされるスペックで動作しているか、または、再度対象とされるか、調整されるか、または製造使用のために取り出されるべきである否かを判定するために使用される。
【０１３８】
処理制御用途では、後者の単一／多層膜は、パターン化されたＳｉ製造ウェハに、対応する処理ツールによって成長、蒸着、研磨、またはエッチング除去され、続いて、厚さおよび／または光学的性質は、ここに開示される走査誤差修正技術を利用する干渉法システムによって測定される。処理制御に使用される製造測定は、典型的には、小さい測定サイトと、測定ツールを注目するサンプル領域に位置決めする能力とを有する。このサイトは、多層膜スタック（それ自体がパターン化されることがある）からなり、従って、関連する物理的なパラメータを抽出するために複雑な数学的モデル化を要求することがある。処理制御測定は、統合処理フローの安定性を判定し、統合処理が継続するべきか、再度対象とされるべきか、他の装置に転送されるべきか、または、全体的にシャットダウンされるべきか否かを判定する。
【０１３９】
具体的には、例えば、ここに開示される干渉法システムは、次の装置を監視するために使用されうる：拡散、高速熱処理（ｒａｐｉｄ  ｔｈｅｒｍａｌ  ａｎｎｅａｌ）し、化学気相成長（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）ツール（低圧および高圧の両方）、誘電体エッチング、化学機械研磨器、プラズマ蒸着、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ツール。加えて、ここに開示される干渉法システムは、次の処理を制御するために使用されうる：溝および絶縁、トランジスタ形成のほか、層間誘電体形成（デュアルダマシンなど）。
【０１４０】
［銅相互接続構造および化学機械研磨］
チップメーカの間では、それは、チップの異なる部分間の電気配線を形成する所謂「デュアルダマシン銅」処理を使用することが一般的になっている。これは、適切な表面トポグラフィシステムを使用して効率的に特徴づけられることが可能な処理の一例である。デュアルダマシン処理は、６つ部分を持つと考えられることがある：（１）層間誘電体（ＩＬＤ）蒸着（誘電体（ポリマーまたはガラスなど）の層がウェハ（複数の個々のチップを有する）の表面に蒸着される）；（２）化学機械研磨（ＣＭＰ）（誘電体層が、精密光学的リソグラフィに適した滑らかな表面を生成するように研磨される）；（３）リソグラフィのパターン化および反応性イオンのエッチングステップの組合せ（複雑なネットワークが、ウェハ表面と平行に走る狭い溝と、溝の底から下側の（先に規定された）導電層に走る小さいビアとを含んで生成される）；（４）銅溝およびビアの蒸着がもたらす金属蒸着ステップの組合せ；（５）誘電体蒸着ステップ（誘電体が銅溝およびビアに亘って適用される）；および（６）最終ＣＭＰステップ（余分な銅が除去され、誘電体に囲まれた銅充填溝（および恐らくビアも）のネットワークを残す）。
【０１４１】
図１４Ａを参照して、装置５００は、基板５０１上に配置された銅表面５０２に亘って、誘電体５０４を蒸着することによってもたらされる膜構造の典型例である。誘電体５０４は、それに沿った高さ変化を呈する不均一の外表面５０６を有している。装置５００から得られる干渉信号は、表面５０６に起因するフリンジと、銅表面５０２と誘電体５０４の間の界面５０８と、基板５０１と誘電体５０４の間の界面５１０とを有しうる。装置５００は、フリンジも生成する複数の他の表面を有しうる。
【０１４２】
図１４Ｂを参照して、装置５００’は、最終ＣＭＰステップ後の装置５００の状態を示している。上側の表面５０６は、表面５０６’に平坦化され、界面５０８は、今度は周囲
に露出されうる。基板表面の界面５１０は、元の状態のままである。装置の性能および均一性は、決定的に表面５０６の平面化の監視に依存している。研磨速度、そして従って、研磨後に残る銅（および誘電体）の厚さは、研磨条件（パッド圧力および研磨スラリー組成など）のほか、銅および周囲の誘電体領域の局所的な詳細構成（つまり、幾何学的配置、近接性、および形状）に強く且つ複雑な方法で依存することを理解することは重要である。従って、銅要素５０２に亘る表面５０６の部分は、表面５０６の他の部分とは異なる速度でエッチングされるおそれがある。加えて、一旦、銅要素５０２の界面５０８が露出されると、誘電体および銅要素は、異なるエッチング速度を呈するおそれがある。
【０１４３】
この「位置依存の研磨速度」は、多くの横方向長さスケールの可変表面トポグラフィを生じさせるものとして知られている。例えば、それは、全体としてウェハの縁により近くに位置したチップが、中心の近くに位置したものよりも高速に研磨され、縁近傍では望まれるよりも薄く、且つ、中心では望まれるよりも厚い銅領域を生成することを意味する。これは、「ウェハスケール」処理の不均一の例である（つまり、ウェハ径と同程度である長さスケールで生じる）。高密度の銅溝を有した領域が低銅線密度を持った近くの領域より高速に研磨されることも知られている。これは、高銅密度領域における「ＣＭＰ誘引腐食」として知られる現象を引き起こす。これは、「チップスケール」処理の不均一性の一例である（つまり、単一チップの直線寸法と同程度である（および、場合によっては、それよりもずっと小さい）長さスケールに生じる）。「凹む（ｄｉｓｈｉｎｇ）」こととして知られる別の種類のチップスケールの不均一性は、単一の銅充填溝領域（周囲の誘電体材料よりも高速で研磨される傾向にある）内で生じる。幅方向の数ミクロンよりも大きい溝に対して、凹みは、影響を受けた線が後に過度の電気抵抗を呈する結果と共に深刻になることがあり、チップ故障を引き起こす。
【０１４４】
ＣＭＰ起因のウェハおよびチップスケール処理の不均一性は、予測するのが本質的に難しく、それらは、ＣＭＰ処理システム内の条件が発展する際に時間と共に変化させられる。任意の不均一性が許容限界内に残ることを保証する目的で、処理条件を効率的に監視し、適切に調整するために、プロセスエンジニアにとって、多数のおよび多種多様の位置でチップ上の非接触面トポグラフィ測定を頻繁な行なうことは重要である。これは、上述した干渉法方法およびシステムの実施形態を使用することによって可能となる。
【０１４５】
幾つかの実施形態では、一又は複数の空間特性（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）は、ＣＭＰ前および／またはＣＭＰ中に構造から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。空間特性に基づいて、研磨条件は、所望の平面５０６’を達成するために変更されうる。例えば、パッド圧力、パッド圧力分布、研磨剤の特徴、溶剤組成および流れ、ならびに他の条件は、空間特性に基づいて判定されうる。或る期間の研磨の後、空間特性が再び判定されることができ、研磨条件は、必要に応じて変更される。更に、トポグラフィおよび／または厚さは、例えば、表面５０４’が達成される終点を示す。このように、低コヒーレンス干渉信号は、対象物の異なる領域を研磨し過ぎることによって生じた窪みを回避するために使用されうる。低コヒーレンス干渉方法およびシステムは、この観点において有利である。なぜならば、装置の空間特性（例えば、（ａ）銅要素５０２上の、および（ｂ）基板表面５１０上であるが銅要素５０２に隣接した、誘電体の表面の相対的な高さ）は、複数の界面が存在する状態でさえ判定されうるからである。
【０１４６】
［フォトリソグラフィ］
多くのマイクロエレクトロニクスの用途では、フォトリソグラフィは、基板（例えば、シリコンウェハ）上に重なるフォトレジスト層をパターン化するために使用される。図１５Ａおよび図１５Ｂを参照して、対象物３０は、基板（例えば、ウェハ３２）および被覆層（例えば、フォトレジスト層３４）を備えている。対象物３０は、異なる屈折率の材料
間で生じるように複数の界面を備えている。例えば、対象物周囲界面３８は、フォトレジスト層３４の外表面３９が対象物３０を囲む環境（例えば、液体、空気、他のガス、真空）と接触するところと規定される。基板層界面３６は、ウェハ３２の表面３５とフォトレジスト層３４の底面３７との間に規定される。ウェハの表面３５は、複数のパターン化された表面２９を有しうる。これらの表面のうちの幾つかは、基板の隣接した部分と同一の高さを有しているが、異なる屈折率を有している。他の表面は、基板の隣接した部分に対して上方または下方へ延びることが可能である。従って、基板層界面３６は、フォトレジストの外表面の下に重なる複雑で変化するトポグラフィを呈することがある。
【０１４７】
フォトリソグラフィ装置は、対象物上にパターンを画像化する。例えば、パターンは、電子回路の要素（または回路のネガティブ）に対応することが可能である。画像化の後、フォトレジストの部分は除去され、除去されたフォトレジストの下に重なる基板を露出させる。露出した基板は、エッチングされるか、蒸着材料で覆われるか、そうでなければ、修正されうる。残ったフォトレジストは、そのような修正から基板の他の部分を保護する。
【０１４８】
製造効率を上昇させるために、複数の装置が場合によっては単一のウェハから作成される。それらの装置は、同一であるかまたは異なることが可能である。各装置は、ウェハの部分集合をパターンで画像化することを必要とする。幾つかのケースでは、パターンは、異なる部分集合上に連続して画像化される。連続画像化は、幾つかの理由のために行なわれることがある。光学収差は、ウェハのより大きい領域に亘る適切なパターンの焦点品質を達成することを阻害することがある。光学収差がない状態でさえ、ウェハおよびフォトレジストの空間特性もまた、ウェハの大きい領域に亘る適切なパターンの焦点を達成することを阻害することがある。ウェハ／レジストの空間特性と焦点品質の間の関係の態様は、次で議論される。
【０１４９】
図１５Ｂに戻って参照して、対象物３０は、Ｎ個の部分集合４０ｉで示され、各々は、対象物が画像化される全領域４１よりも小さい。各部分集合４０ｉ内では、空間特性の変化（例えば、ウェハまたはフォトレジストの高さおよび傾斜変化）は、典型的には、全領域４１に亘って得られるよりも小さい。それにも拘わらず、異なる部分集合４０ｉのウェハまたはフォトレジストは、典型的には、異なる高さおよび傾斜を有している。例えば、フォトレジスト層３４は、厚さΔｔ１およびΔｔ２を呈しており、それは、外表面３９の高さおよび傾斜を変化させる。このように、対象物の各部分集合は、フォトリソグラフィ画像化器との異なる空間的関係を有することが可能である。焦点の質は、空間的関係（例えば、対象物とフォトリソグラフィ画像化器の間の距離）に関係している。対象物の互いに異なる部分集合を適切な焦点に合わせることは、対象物および画像化器の相対的な再位置決めを要求することがある。対象物の高さおよび傾斜変化のために、適切な部分集合の焦点は、画像化された部分集合（例えば、対象物の側部４３）から遠い対象物の部分に対する対象物の位置および幾何学的配置を判定することのみでは達成することができない。
【０１５０】
適切な焦点は、画像化される（そうでなければ、処理される）対象物の部分集合内の対象物の空間特性を判定することによって達成されうる。一旦、部分集合の位置が判定されると、対象物（および／またはフォトリソグラフィ画像化器の一部）は、移動（例えば、平行移動、回転、および／または傾倒）されることができ、それによって、基準（例えば、フォトリソグラフィ画像化器の部分）に対する部分集合の位置を修正する。判定および移動（必要な場合）は、画像化される各部分集合に対して繰り返されうる。
【０１５１】
部分集合の空間特性の判定は、対象物の薄い層の外表面の一又は複数の箇所の位置および／または高さを判定することを有することができ、一又は複数の箇所は、画像化される対象物の部分集合内にある。例えば、部分集合４０２（図１５Ａ）の外表面３９の位置お
よび幾何学的配置は、部分集合内の箇所４２１〜４２３の位置に基づいて判定されうる。画像化される部分集合の空間特性の判定は、光で部分集合を照らすために干渉計を使用すること、および、照らされた部分集合を反射した光を有する干渉信号を検出することを有しうる。幾つかの実施形態では、複数の部分集合は、複数の干渉信号を得るために光によって同時に画像化される。各干渉信号は、部分集合の一又は複数の空間特性を示している。このように、干渉信号は、複数の部分集合に亘る対象物のトポグラフィを示す画像を作成するために使用されうる。部分集合のフォトリソグラフィ中に、ウェハは、複数の干渉信号から判定される際に、個々の部分集合のトポグラフィに基づいて配置される。従って、各部分集合は、フォトリソグラフィ装置に対して最適な焦点のために配置されうる。
【０１５２】
画像化される対象物の各部分集合から干渉信号を検出することは、部分集合を反射した光と、検出光のコヒーレンス長と少なくとも同じ程度の大きさの光学経路長差範囲に亘る基準光とを検出することを有しうる。例えば、光は、少なくともそのコヒーレンス長に亘って検出されうる。幾つかの実施形態では、照射された部分集合を反射した光が、外側の界面（外表面３９など）または内側の界面（基板層界面３６など）のいずれかを反射した光によって支配されるように、干渉計は構成される。幾つかの実施形態では、対象物の空間特性は、干渉信号の一部のみに基づいて判定される。例えば、干渉信号が複数の重複するフリンジを有する場合、対象物の空間特性は、対象物の単一界面からの寄与によって支配されるフリンジのうちの１つの部分に基づいて判定されうる。
【０１５３】
［はんだバンプ処理］
図１６Ａおよび図１６Ｂを参照して、構造１０５０は、はんだバンプ処理中に生成された構造の典型的である。構造１０５０は、基板１０５１と、はんだによって非可溶性となった領域１００２と、はんだによって可溶性となった領域１００３とを備えている。領域１００２は、外表面１００７を有している。領域１００３は、外表面１００９を有している。従って、界面１００５は、領域１００２と基板１００１の間に形成される。
【０１５４】
処理中に、多くのはんだ１００４が、可溶性領域１００３と接触するように配置される。はんだを流す際に、はんだは、可溶性領域１００３との確実な接触を形成する。隣接した非可溶性領域１００２は、本構造に関する不適当な移動から流されるはんだを阻害するダムのように作用する。本構造の空間特性が、表面１００７，１００９の相対的な高さと、表面１００２に対するはんだ１００４の寸法とを有することを知ることは望ましい。ここでの他の議論から判定されうるように、構造１０５０は、フリンジをそれぞれもたらすことがある複数の界面を備えている。フリンジ間の重複は、既知の干渉技術を使用した空間特性の正確な判定を阻害する。ここで議論したシステムおよび方法の用途によって、空間特性が決定されうる。
【０１５５】
構造１０５０から判定された空間特性は、層１００２，１００３に対する蒸着時間および範囲１００３の領域当たりに使用されるはんだ１００４の量などの製造条件を変更するために使用されうる。加えて、はんだを流すために使用される加熱条件は、適切な流れを達成するために、および／または、はんだの移動を阻害するために、空間特性に基づいて変更されうる。
【０１５６】
［平面パネルディスプレイ］
ここに開示される干渉法システムおよび方法は、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの平面パネルディスプレイの製造において使用されうる。
【０１５７】
一般に、様々な異なる種類のＬＣＤは、ほんの数例を挙げれば、ＬＣＤテレビ、デスクトップコンピュータのモニタ、ノート型コンピュータ、携帯電話機、自動車のＧＰＳナビゲーションシステム、自動車および航空機の娯楽システムなどの様々な用途に使用される
。ＬＣＤの特定の構造は変化することがあるが、多くの種類のＬＣＤが同様のパネル構造を利用している。図１７Ａを参照して、例えば、幾つかの実施形態では、ＬＣＤパネル４５０は、縁シール４５４によって接続された２つのガラス板４５２，４５３を有する幾つかの層からなっている。ガラス板４５２および４５３は、液晶材料で充填される間隙４６４によって分離されている。偏光子４５６および４７４は、ガラス板４５３および４５２の外表面にそれぞれ適用される。ＬＣＤに一体化されたとき、偏光子のうちの１つは、ディスプレイの光源（例えば、図示しないバックライト）からの光を偏光するために動作し、他の偏光子は、分析器として作用し、偏光子の透過軸に平行に偏光された光のその成分だけを透過させる。
【０１５８】
カラーフィルタ４７６のアレイは、ガラス板４５３上に形成され、パターン化された電極層４５８は、カラーフィルタ４７６上に透明な導体（一般には、インジウム酸化スズ（ＩＴＯ））から形成される。場合によってはハードコート層と呼ばれる一般にＳｉＯｘに基づいた表面安定化処理層４６０は、表面を電気的に絶縁するために電極層４５８に亘って被覆される。位置決め層４６２（例えば、ポリイミド層）は、液晶材料を間隙４６４に位置決めするために表面安定化処理層４６０に亘って配置される。
【０１５９】
ＬＣＤパネル４５０は更に、ガラス板４５２上に形成された第２の電極層４７２を備えている。別のハードコート層４７０は、電極層４７２上に形成され、別の位置決め層４６８は、ハードコート層４７０に配置される。アクティブマトリクスＬＣＤ（ＡＭ  ＬＣＤ）では、電極層のうちの１つは、一般に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のアレイ（例えば、各サブ画素に対して一又は複数）または他の集積回路構造を備えている。例えば、ＴＦＴの３次元表面プロファイルは、図１２に示されている。
【０１６０】
液晶材料は、複屈折であり、ＬＣＤパネルを通じて伝播する光の偏光方向を修正する。液晶材料は更に、誘電異方性を有しており、従って、間隙４６４に亘って適用された電場に感応する。従って、電場が適用される際に、液晶分子は幾何学的配置を変え、それによって、パネルの光学的性質を変化させる。液晶材料の複屈折および誘電異方性の利用によって、コンピュータは、パネルによって透過される光の量を制御しうる。
【０１６１】
セル間隙Δｇ（つまり、液晶材料の厚さ）は、スペーサ４６６によって決まり、それは、一定の距離で２つのガラス板４５２，４５３を保持する。一般に、スペーサは、所望のセル間隙と等しい径を有した予め形成された円筒形または球形の粒子の形状でありうるか、または、パターン化技術（例えば、従来のフォトリソグラフィ技術）を使用して基板上に形成されうる。セル間隙は、パネルを横断する光の光学的遅延量および液晶材料の分子整列の粘弾性応答の両方に影響し、従って、ＬＣＤパネル製造において正確に制御する重要なパラメータに影響する。
【０１６２】
一般に、ＬＣＤパネル製造は、様々な層の形成における複数の処理ステップを有する。例えば、図１７Ｂを参照して、処理４９９は、各ガラス板上に様々な層を平行に形成すること、および、次いで、セルを形成するために板を接合することを有する。例示されるように、まず、ＴＦＴ電極は、第１のガラス板上に形成される（ステップＳ４９９Ａ１）。表面安定化処理層は、ＴＦＴ電極上に形成され（ステップＳ４９９Ａ２）、位置決め層は、表面安定化処理層に亘って形成される（ステップＳ４９９Ａ３）。次に、スペーサが、位置決め層上に配置される（ステップＳ４９９Ａ４）。第２のガラス板の処理は、典型的には、カラーフィルタを形成すること（ステップＳ４９９Ｂ１）、および、カラーフィルタに亘って表面安定化処理層を形成すること（ステップＳ４９９Ｃ１）を有する。次に、電極（例えば、共通の電極）は、表面安定化処理層上に形成され（ステップＳ４９９Ｂ３）、位置決め層は、電極上に形成される（ステップＳ４９９Ｂ４）。
【０１６３】
次に、セルは、第１および第２ガラス板を共に接合することにより形成され（ステップＳ４９９Ｃ１）、セルは、液晶材料で充填され、密閉される（ステップＳ４９９Ｃ２）。密閉の後、偏光子は、ガラス板の各々の外表面に適用され（ステップＳ４９９Ｃ３）、完成したＬＣＤパネルを提供する。本フローチャートに示されるステップの組合せおよび順番は例示であり、一般に、他のステップの組合せおよびそれらの相対的な順番は、変わりうる。
【０１６４】
更に図１７Ｂにおけるフローチャートに示された各ステップは、複数の処理ステップを有しうる。例えば、第１のガラス板上にＴＦＴ電極（一般に「画素電極」と呼ばれる）を形成することは、様々な処理ステップを有する。同様に、第２のガラス板上にカラーフィルタを形成することは、多数の処理ステップを有しうる。典型的には、画素電極を形成することは、例えば、ＴＦＴ、ＩＴＯ電極、およびＴＦＴに様々なバス線を形成するための複数の処理ステップを有する。実際、ＴＦＴ電極層を形成することは、実質的に、大きい集積回路を形成することであり、従来の集積回路製造において使用される同一の蒸着およびフォトリソグラフィのパターン化処理ステップの多くを有する。例えば、ＴＦＴ電極層の様々な部分は、材料層（例えば、半導体、導体、または誘電体）をまず蒸着し、材料層に亘ってフォトレジスト層を形成し、パターン化された光線にフォトレジストを露出することによって構築される。次に、フォトレジスト層が現像され、それは、フォトレジストのパターン化層をもたらす。次に、パターン化されたフォトレジスト層の下に配置された材料層の部分がエッチング処理で除去され、それによって、フォトレジストにおけるパターンを材料層に転写する。最後に、残余のフォトレジストが基板から剥がされ、パターン化された材料層を残す。これらの処理ステップは、ＴＦＴ電極層の異なる構成要素を配置するために何度も繰り返されることができ、また、同様の蒸着およびパターン化のステップが、多くの場合カラーフィルタを形成するために使用される。
【０１６５】
一般に、ここに開示される干渉法技術は、それらの製造の様々な異なるステージでＬＣＤパネルの製造を監視するために使用されうる。例えば、干渉法技術は、ＬＣＤパネル製造中に使用されるフォトレジスト層の厚さおよび／または均一性を監視するために使用されうる。先に説明したたように、例えば、フォトレジスト層は、ＴＦＴ構成要素およびカラーフィルタのリソグラフィのパターン化に使用される。或る処理ステップに対して、フォトレジスト層は、パターン化された光線にフォトレジストを露出する前に、低コヒーレンス干渉法システムを使用して調べられうる。低コヒーレンス干渉法システムは、ガラス板の一又は複数の位置でフォトレジスト層の厚さプロファイルを測定しうる。これに代えてまたはこれに加えて、本技術は、フォトレジスト層の表面プロファイルを判定するために使用されうる。いずれの場合にも、測定されるフォトレジスト層の特徴が指定の許容範囲内にある場合、フォトレジスト層は、所望のパターン化された光線に露出されうる。フォトレジスト層が指定の範囲内にない場合、それは、ガラス板および蒸着された新しいフォトレジスト層から剥がされうる。
【０１６６】
幾つかの実施形態では、干渉法技術は、パターン化されたフォトレジスト層の特徴を監視するために使用される。例えば、パターン化された表面の限界寸法（例えば、線幅）を、調べうる。これに代えてまたはこれに加えて、干渉法技術は、パターン化されたレジストの表面とフォトレジスト層の下の表面との間のオーバーレイ誤差を判定するために使用されうる。再び、測定される限界寸法および／またはオーバーレイ誤差が処理範囲外である場合、パターン化されたフォトレジストは、基板および形成されたパターン化された新しいフォトレジスト層から剥がされうる。
【０１６７】
或る実施形態では、干渉法技術は、ハーフトーンのフォトリソグラフィと共に使用されうる。ますます、ハーフトーンのフォトリソグラフィは、パターン化されたレジスト層の表面の特定の厚さ変化が望まれる場合に使用される。ここに開示される低コヒーレンス干
渉法技術は、ハーフトーン領域におけるフォトレジストパターンの厚さプロファイルを監視するために使用されうる。加えて、本技術は、これらの表面のオーバーレイおよび限界寸法の両方を判定するために使用されうる。
【０１６８】
幾つかの実施形態では、干渉法技術は、製造処理の異なるステージでのガラス板上の異なるステージで汚染物質（例えば、異物）を検出するために使用されうる。そのような汚染物質は、表示パネルに視覚障害（つまり、ムラ欠陥）を生じさせることがあり、最終的にメーカの歩留りに影響する。多くの場合、そのような欠陥は、パネルが組み立てられた後で通常行なわれる外観検査によってのみ検出される。ここに開示される干渉法技術は、製造処理中に一又は複数の箇所でガラス板の自動検査を行なうために使用されうる。異物が検出された場合、ガラス板の汚染された表面は、次の製造ステップの前に除去されうる。従って、本技術の使用は、パネルのムラ欠陥の発生を低減し、パネル品質を改善し、製造コストを低減しうる。
【０１６９】
他の要因の中で、電気光学的特性（例えば、コントラスト比および明るさ）は、セル間隙Δｇに依存する。製造中のセル間隙制御は、多くの場合、均一な高品質のディスプレイを得るために重大である。或る実施形態では、開示される干渉法技術は、セル間隙が所望の均一性を有することを保証するために使用されうる。例えば、本技術は、ガラス板上のスペーサの高さおよび／または位置を監視するために使用されうる。スペーサ高さを監視および制御することは、例えば、ディスプレイに亘るセル間隙の変化を低減させうる。
【０１７０】
幾つかのケースでは、実際のセル間隙は、スペーサの寸法と異なることがある。なぜならば、組立て中に、圧力または真空が液晶媒体を導入するために加えられ、縁シールは、硬化し、寸法を変更することがあり、付加的な液晶材料がガラス板間の毛管力を生じさせうるからである。液晶物質を加える前および加えた後の両方で、ガラス板上の露出した層の表面は、セル間隙Δｇを示すフリンジをもたらす光を反射する。干渉信号の低コヒーレンス性質は、それ自体または記述された干渉信号処理技術との組合せで、セルの他の層によって形成された界面が存在する状態であっても製造中にセル間隙Δｇを有するセルの特性を監視するために使用されうる。
【０１７１】
典型的な方法は、液晶材料を加える前にセル間隙Δｇを示すフリンジを含んだ低コヒーレンス干渉信号を得ることを有しうる。セル間隙（またはセルの他の空間特性）は、フリンジから判定され、指定された値と比較されうる。製造条件（例えば、ガラス板に加えられた圧力または真空）は、指定された値と判定されたセル間隙の間の差が許容範囲を超える場合、セル間隙Δｇを修正するために変更されうる。この処理は、所望のセル間隙を達成するまで繰り返されうる。次に、液晶材料がセルに導入される。加えられる液晶媒体の量は、セルの測定された空間特性から判定されうる。これは、セルを過剰に充填したり過少に充填したりすることを回避しうる。充填処理は、ガラス板上の露出した層の表面からの干渉信号を観察することによっても監視されうる。一旦セルが充填されると、付加的な低コヒーレンスフリンジがセル間隙Δｇ（または他の空間特性）を監視するために得られる。再び、製造条件は、セル間隙が許容範囲内に維持されるか、または、許容範囲内に入るように変更されうる。
【０１７２】
或るＬＣＤでは、位置決め層は、液晶材料に所望の位置決め特徴を提供する突出構造を備えている。例えば、幾つかのＬＣＤは、突出位置決め構造が異なる位置決め範囲を提供する、ディスプレイの各画素に対する複数の位置決め範囲を有している。低コヒーレンス干渉法は、例えば、ＬＣＤパネルの下に重なる表面に対する、それらの形状、線幅、高さ、および／またはオーバーレイ誤差などの、突出部の様々な特性を測定するために使用されうる。突出部が不十分であると判定された場合、それらは、必要に応じて修復または除去され、且つ、再構築されうる。
【０１７３】
一般に、低コヒーレンス干渉法システムは、望まれるようなＬＣＤパネル製造の様々なステージを監視するために設定されうる。幾つかの実施形態では、干渉法システムを有する検査ステーションは、製造ライン自体において設定されうる。例えば、監視ステーションは、フォトリソグラフィのステップが行なわれるクリーンな製造環境に設置されうる。検査ステーション間のガラス板の受渡しは、全体的に自動化されることができ、ロボット制御で行なわれる。これに代えてまたはこれに加えて、検査ステーションは、製造ラインから除去されて設置されうる。例えば、ディスプレイのサンプリングだけが試験される場合、サンプルは、製造ラインから回収され、試験のためにラインから外されうる。
【０１７４】
図１７Ｃを参照して、典型的な検査ステーション４０００は、テーブル４０３０を備えており、それは、干渉計測センサ４０１０（例えば、先に開示された干渉計測顕微鏡）が取り付けられる構台４０２０を備えている。テーブル４０３０（振動防止軸受を備えうる）は、ＬＣＤパネル４００１（またはガラス板）を支持し、干渉計測センサ４０１０に対してＬＣＤパネル４００１を配置する。干渉計測センサ４０１０は、該センサが矢符４０１２の方向に前後移動することを可能にするレールを介して構台４０２０に取り付けられている。構台４０２０は、該構台が矢符４０１４の方向に前後移動することを可能にするレール上のテーブル４０３０に取り付けられる。このように、検査ステーション４０００は、ＬＣＤパネル４００１上の任意の位置を検査するために干渉計測センサ４０１０を移動させうる。
【０１７５】
検査ステーション４０００は更に、干渉計測センサ４０１０に対して位置決めシステムを制御し、且つＬＣＤパネル４００１に関する情報を含んだ干渉計測センサ４０１０からの信号を取得する制御電子機器４０５０を有する。このように、制御電子機器４０５０は、データ取得によってセンサの位置決めを調整しうる。
【０１７６】
［レーザスクライビングおよびカッティング］
レーザは、異なる、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）の分離に備えて対象物をスクライビングするために使用されうる。分離の質は、スクライビング条件（例えば、レーザ焦点サイズ、レーザパワー、対象物の平行移動速度、スクライブ深さ）に関係している。本構造の表面の密度が大きいので、スクライブ線は、本構造の隣接した薄膜または層であることが可能である。薄膜または層に関連した界面は、干渉法がスクライブ深さを判定するために使用されるときに出現するフリンジを生成しうる。ここに記述される方法およびシステムは、そのような隣接した膜または層が存在する状態であってもスクライブ深さを判定するために使用されうる。
【０１７７】
典型的な方法は、一又は複数の電子的構造をスクライブすること、および、スクライブ線に沿って本構造を分離することを有しうる。分離の前および／または後に、低コヒーレンス干渉信号は、スクライブ深さを判定するために使用されうる。他のスクライビング条件（例えば、レーザスポットのサイズ、レーザパワー、平行移動速度）が知られている。スクライブ深さは、干渉信号から判定されうる。スクライブ深さを有する、スクライビング条件の関数としての分離の質は、分離された構造を評価することによって判定されうる。そのような判定に基づいて、所望の分離品質を達成するのに必要なスクライビング条件が判定されうる。継続的な製造中に、低コヒーレンス干渉信号は、本処理を監視するために、スクライブされた領域から得られる。スクライビング条件は、許容範囲内にスクライブ特性を維持し、許容範囲内に入るように変更されうる。
【０１７８】
本発明の多数の実施形態が記述されている。他の実施形態は特許請求の範囲内である。
【図１】
2011506972.tif 000014
【図２】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図１１】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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