(57)【要約】【課題】非接触表面形状測定装置を用いて、測定対象の表面の複数の視野の高さマップを測定し、これらを合成高さマップに結合する方法であって、当該非接触表面形状測定装置の高さドリフトに対する感度が最小限に抑えられる方法を提供することを目的とする。【解決手段】非接触表面形状測定装置を用いて、測定対象の表面の複数の視野の高さマップを測定し、これらを合成高さマップに結合する方法であって、当該方法は、表面形状測定器を、ルートに沿って、１つの視野から別の視野に、測定対象に対して移動するステップと、表面形状測定器を用いて、ルートに沿って、表面について複数視野の高さマップを測定するステップと、表面の合成高さマップを生成するように、高さマップを互いに対して正規化することによって、測定された複数視野の高さマップを結合するステップとを含み、ルートは、複数の高さマップを結合する間、表面形状測定器の高さドリフトに対する感度が最小限に抑えられるように設定される。【選択図】図１
2017040652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触表面形状測定装置を用いて、測定対象の表面について複数視野の高さマップを測定し、これらを合成高さマップに結合する方法であって、
前記非接触表面形状測定装置を、ルートに沿って、１つの視野から別の視野に、前記表面に対して移動するステップと、
前記非接触表面形状測定装置を用いて、前記ルートに沿って、前記表面について前記複数の視野の複数の高さマップを測定するステップと、
前記表面の前記合成高さマップを生成するように、測定された前記複数の視野の前記複数の高さマップを結合するステップと、
を含み、
前記ルートは、前記複数の高さマップを結合する間に、前記非接触表面形状測定装置の高さドリフトによって引き起こされる影響に対する感度を最小限に抑えるように設定される、方法。
【請求項２】
前記ルートは、第１の方向成分及び第２の方向成分を有する方向を含み、前記第２の方向成分は、前記第１の方向成分に実質的に垂直であり、前記非接触表面形状測定装置を前記表面に対して移動するステップは、前記複数の視野の前記複数の高さマップを測定する間に、前記第１の方向成分及び前記第２の方向成分の両方において、少なくとも１回、前進及び後退するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の方向成分及び前記第２の方向成分の両方において、前進及び後退するステップは、少なくとも２つの視野分、前記第１の方向において、前進及び後退するステップと、少なくとも２つの視野分、前記第２の方向において、前進及び後退するステップとを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記非接触表面形状測定装置を前記表面に対して移動するステップは、前記複数の視野の前記複数の高さマップの測定中に、前記第１の方向成分及び前記第２の方向成分の両方において、少なくとも２回、前進及び後退するステップを含む、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記ルートは、実質的にランダムな順序で、前記複数の視野を測定するように設定される、請求項１乃至４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記ルートは、スパイラル又はスパイラル状の形を有する、請求項１乃至５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記表面の端の実質的に近くに位置付けられる複数の視野の複数の高さマップを連続して測定する及び／又は再測定するステップを含み、
前記複数の高さマップを結合するステップは、前記合成高さマップを、全体的な位置及び傾斜について後で補正するように、測定及び／又は再測定された前記表面の端の実質的に近くに位置付けられる前記複数の視野を使用するステップを含む、請求項１乃至６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記ルートは、複数回、前記表面の前記複数の視野の中心を横断することを含む、請求項１乃至７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
１つ、２つ又は３つ以上の視野を間に残して、測定された１つの視野から、測定される次の視野に移動するステップを含む、請求項１乃至８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ルートを決定するために、アルゴリズムを使用するステップを含む、請求項１乃至９の何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記非接触表面形状測定装置を用いて、前記表面の前記複数の視野の前記複数の高さマップを測定する間に、隣接する視野間にオーバーラップ又は接続領域が保持され、前記複数の高さマップを結合するステップは、前記表面の前記合成高さマップを生成するために、高低差を決定し、補正するように、前記オーバーラップ領域又は個々の視野高さ情報を使用するステップを含む、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記非接触表面形状測定装置は、白色光干渉計（ＷＬＩ）、位相シフト干渉計（ＰＳＩ）、クロマティックポイントセンサ（ＣＰＳ）、ポイント‐フロム‐フォーカス／シェイプ‐フロム‐フォーカス（ＰＦＦ／ＳＦＦ）センサ、共焦点顕微鏡、構造化照明顕微鏡（ＳＩＭ）又はレーザ干渉計顕微鏡である、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触表面形状測定装置を用いて、測定対象の表面について複数の視野で高さマップを測定し、これらを合成高さマップに結合する方法に関する。当該方法は、
表面形状測定装置を、ルートに沿って、１つの視野から別の視野に、測定対象に対して移動するステップと、
表面形状測定装置を用いて、ルートに沿って、表面について複数視野の高さマップを測定するステップと、
表面の合成高さマップを生成するように、測定された複数視野の高さマップを結合するステップと、を含む。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、検査表面の隣接するセクションの高さ形状を結合して当該表面の合成形状を生成する方法について開示し、検査サンプルの表面の隣接するセクションを、装置の視野内に連続的に配置して、当該セクションの連続測定を行い、それらを位相シフティング又は垂直スキャニングによってプロファイリングすることから構成される。プロファイリングされる表面の１つのセクションから次の隣接するセクションへの連続測定間の顕微鏡のｘ−ｙ方向移動は、当該セクションをオーバーラップすることによって行われ、これにより、測定間で空間的連続性が保持される。各セクションについて生成された高さデータは、次に、検査表面全体に対応するより大きい画像を形成するように結合され、ｘ−ｙ方向移動処理によって発生する不連続及び／又は誤差は、オーバーラップする部分を共通基準平面に正規化することによって補正される。
【０００３】
オーバーラップする領域における測定された高さの各セットを通じて、平面がフィッティングされ、フィッティングされた各平面のチップ、チルト及びオフセットが補正されて、隣接するセクションにおける、一致するオーバーラップする高さデータが生成される。次に、各セクションの残りについて測定された高さデータも、チップ、チルト及びオフセットにおける同じ差によって補正され、連続的な正規化された画像が得られる。
【０００４】
光学測定システムは、照明を点灯した瞬間からの又は環境温度の変化による光学コンポーネント及び／又はサンプルの加熱及び膨張による高さドリフトを有する。
【０００５】
時間が経過するに従って、高さドリフトは、システム及び／又はサンプルが熱平衡に近づくにつれて安定化しうる。高さドリフトによる影響を回避するために、光学システムの通常動作は、ウォーミングアップ時間を含んでよい。これは、システムにおける熱による高さドリフトの影響を未然に防ぐことができる（しかし、サンプルも、測定されるあらゆる個所全体がウォーミングアップされない限り、サンプルにおける影響は防げない）。しかし、これは、非常に時間がかかる。
【０００６】
ドリフトは、
・周囲振動又は装置振動
・周囲測定環境における不安定性（例えば周囲空気温度、気圧又は他の該当する要因の変動）
・システムクリープ
といった他の原因も有しうる。このような状況では、高さの安定性は、完全に達成されることはなく、常に、装置のウォーミングアップによって未然に防ぐことができない多少のドリフトが残る。
【０００７】
１つの視野（ＦＯＶ）よりも大きいワークピースの高さマップを測定するために複数の視野が結合される場合、個々の視野間の高さオフセットにドリフトがもたらされる。一例が、オプチカルフラットのシミュレーション測定に見出される。この測定は、左下の視野から開始され、連続して進む（図１における測定シーケンスを参照）。図２に、シミュレートされた個々のＦＯＶ測定結果を示す。
【０００８】
合成アルゴリズムの自由度に応じて、表面本来の全体的な傾斜及び位置が失われることがある。その結果、全体的な傾斜及び全体的な位置の再構成は、例えば最小二乗法によって、個々の測定された視野に平面をフィッティングすることによって行われてよい。測定順序（ルーティング）に依存して、ドリフトによって誘発される高さオフセットは、最終結果の全体的な傾斜における誤差をもたらす。図２のデータセットをステッチング又は結合したシミュレーション結果である図３に、このような傾斜誤差の一例が示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第５９８７１８９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明は、非接触表面形状測定装置を用いて、測定対象の表面について複数の視野で高さマップを測定し、これらを合成高さマップに結合する方法であって、当該非接触表面形状測定装置の高さドリフトに対する感度が最小限に抑えられる方法を提供することを目的とする。当該高さドリフトに対する感度が最小限に抑えられなければ、合成高さマップに傾斜誤差が生じる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
したがって、非接触表面形状測定装置を用いて、測定対象の表面について複数の視野で高さマップを測定し、これらを合成高さマップに結合する方法が提供される。当該方法は、
表面形状測定装置を、ルートに沿って、１つの視野から別の視野に、表面に対して移動するステップと、
表面形状測定装置を用いて、ルートに沿って、表面について複数視野の高さマップを測定するステップと、
表面の合成高さマップを生成するように、測定された複数視野の高さマップを結合するステップとを含み、ルートは、複数の高さマップを結合する間に、表面形状測定装置の高さドリフトによって引き起こされる影響に対する感度が最小限に抑えられるように設定される。
【００１２】
ルートを設定することによって、複数の視野を合成高さマップに合成することの表面形状測定装置の高さドリフトに対する感度が最小限に抑えられる。当該高さドリフトに対する感度が最小限に抑えられなければ、合成高さマップに傾斜誤差が生じる。
【００１３】
更なる実施形態によれば、ルートは、第１及び第２の方向成分を有する方向を含み、第２の方向成分は、第１の方向成分に実質的に垂直であり、表面形状測定装置を表面に対して連続して移動するステップは、ａ）複数視野の高さマップを測定する間に、第１及び第２の方向成分の両方において、少なくとも１回、前進及び後退するステップを含む。
【００１４】
複数視野の高さマップを測定する間に、第１及び第２の方向成分の両方において、少なくとも１回、前進及び後退することによって、視野は、表面全体に亘って、より良好に分割され、表面形状測定装置の高さドリフトに対する感度が最小限に抑えられる。
【００１５】
ルートは、第１及び第２の方向に垂直である、高さに対応する第３の方向において規定されてもよい。
【００１６】
更なる目的によれば、第１及び第２の方向成分の両方において、前進及び後退するステップは、少なくとも２つの視野分、第１の方向において、前進及び後退するステップと、少なくとも２つの視野分、第２の方向において（例えば左又は右）、前進及び後退するステップとを含む。
【００１７】
複数視野の高さマップを測定する間に、少なくとも２つの視野分、第１及び第２の方向成分の両方において、少なくとも、前進及び後退することによって、視野は、表面全体に亘って、より良好に分割され、表面形状測定装置の高さドリフトに対する感度が最小限に抑えられる。
【００１８】
更なる実施形態によれば、表面形状測定装置を表面に対して移動するステップは、複数視野の高さマップを測定する間中に、第１及び第２の方向成分の両方において、少なくとも２回、前進及び後退するステップを含む。
【００１９】
第１及び第２の方向成分の両方において、少なくとも２回、前進及び後退することによって、表面形状測定装置の高さドリフトに対する感度が更に最小限に抑えられる。高さドリフトに対する感度が更に最小限に抑えられなければ、合成高さマップに誤差が生じる。
【００２０】
更なる実施形態によれば、ルートは、実質的にランダムな順序で、視野を測定するように設定される。
【００２１】
実質的にランダムな順序で、視野を測定するようにルートを設定することによって、表面形状測定装置の高さドリフトに対する感度が最小限に抑えられる。
【００２２】
更なる実施形態によれば、ルートは、スパイラル又はスパイラル状の形を有する。
【００２３】
スパイラル又はスパイラル状の形で、視野を測定するようにルートを設定することによって、複数の高さマップを結合する間、表面形状測定装置の高さドリフトに対する感度が最小限に抑えられる。
【００２４】
更なる実施形態の目的によれば、方法は、時間を短縮し、これにより、測定間のドリフトを最小限に抑えるために、表面の端の実質的に近くに位置付けられる端の視野の測定及び／又は再測定を含む。全体的な傾斜の再構成は、これらの視野だけに基づいている。測定間の時間を短縮しつつ、これらの視野間の距離を最大にすることによって、合成高さマップの全体的な傾斜における誤差が最小限に抑えられる。
【００２５】
更なる実施形態によれば、ルートは、複数回、表面の複数の視野の中心を横断することを含む。
【００２６】
表面の複数の視野の中心を、複数回、横断することによって、表面形状測定装置の高さドリフトに対する感度が最小限に抑えられる。
【００２７】
更なる実施形態によれば、方法は、１つ、２つ又は３つ以上の視野を間に残して、測定された１つの視野から、測定される次の視野に移動するステップを含む。
【００２８】
１つ、２つ又は３つ以上の視野を間に残して、１つの視野から別の視野に移動するようにルートを設定することによって、表面形状測定装置の高さドリフトに対する感度が最小限に抑えられる。
【００２９】
更なる実施形態によれば、表面形状測定装置を用いて、表面について複数視野の高さマップを測定する間に、隣接する視野間にオーバーラップ又は接続領域が保持するようにするとよい。オーバーラップ又は接続領域が保持されている場合には、複数の高さマップを結合するステップは、表面の合成高さマップを生成するために、視野間の高低差を確立し、補正するように、オーバーラップ又は接続領域を使用するステップを含む。オーバーラップ又は接続領域が保持されていない場合、共通高さ基準を使用して、視野間の高低差が確立され、補正されて、表面の合成高さマップが生成される。これにより、合成高さマップが得られる。
【００３０】
更なる実施形態によれば、方法は、ルートを決定するために、アルゴリズムを使用するステップを含む。
【００３１】
これにより、表面形状測定装置の高さドリフトに対する感度が最小限に抑えられるルートが決定される。
【００３２】
次に、可能なアルゴリズムを実施する方法例のリストを提供する。このリストは、例に過ぎず、本発明は、同じ目的を果たす異なる変形態様、組み合わせ又は様々なアルゴリズムを排除するものではない。
【００３３】
アルゴリズム１
このアルゴリズムによって決定される測定順序は、測定対象に対する視野（ＦＯＶ）の構成の幾何学的中心からの距離に依存する。アルゴリズムは、最初に、表面の中心から最大距離を有するＦＯＶを選択し、このＦＯＶを、測定順序の一番目に据える。幾つかの視野が同じ距離にある場合、最初に選択される視野は、プログラミング言語のアドレス指定順序に依存するが、基本的には、あまり重要ではない。１番目の視野が選択されると、アルゴリズムは、既に選択された視野を除き、中心から最も離れている視野を再び探し、次に測定する視野として、当該視野を、測定順序に追加する。この処理は、すべての視野が選択されるまで繰り返される。この順序は、略同じ結果をもたらすので、逆にされてもよい。
【００３４】
アルゴリズム２
上記アルゴリズムと同様に、このアルゴリズムでは、中心から最大距離を有するＦＯＶが特定され、このＦＯＶが、測定順序の１番目に据えられる。しかし、次の視野は、中心からの最大視野距離ではなく、前の視野の場所からの最大幾何学的距離を見つけることによって決定される。この手順は、すべての視野が測定シーケンスに割当てられるまで従われる。この順序も、略同じ結果をもたらすので、逆にされてもよい。
【００３５】
アルゴリズム３
アルゴリズム３は、幾分、より複雑である。ここでは、考え方としては、２つのＦＯＶを１対として機能させることであり、これにより、これらの対における視野が、可能な限り、表面の幾何学的中心を挟んで反対であることを確実にする。
【００３６】
上記アルゴリズムと同様に、１番目の視野は、中心から離れている最大距離を探すことによって選択される。次の視野は、１番目の視野の（中心について）略点対称位置に最も近い視野を探すことによって選択される。これらの２つの視野は、最初に、測定シーケンスに加えられる。
【００３７】
第２の対（結果として、すべての後続の対）の第１の視野は、その位置が、中心への距離を最大にしつつ、前に選択された視野までの距離を最小限にするＦＯＶを探すことによって選択される。この新しい対の第２の視野は、ここでも、第１の視野の（中心について）左右反対の位置に最も近いＦＯＶを探すことによって選択される。この手順は、すべての対が測定シーケンスにおいて指定されるまで従われ、任意の残存している視野は、必要に応じて、測定順序に加えられる。この順序も、略同じ結果をもたらすので、逆にされてもよい。
【００３８】
アルゴリズム４
アルゴリズム４は、第１の対を選択する方法では、アルゴリズム３と同様に開始する。しかし、次の新しい対（したがって、連続する複数の対）の第１のＦＯＶは、先の対の第１の視野と同じ中心からの距離にあるが、中心周りに、９０度、時計周りに回転されている場所にある仮想位置に対して最も近いＦＯＶを探すことによって選択される。この新しい対の第２のＦＯＶは、ここでも、第１の視野の（中心について）左右反対の位置に最も近いＦＯＶを探すことによって選択される。
【００３９】
第３の対（したがって、すべての後続の対）は、上記されたように、時計回りに回転し、最も近いＦＯＶを見つけ、左右反対のＦＯＶを見つける手順を繰り返すことによって、見つけられる。任意の残存している視野は、終わりにおいて、測定シーケンスに加えられる。この順序も、略同じ結果をもたらすので、逆にされてもよい。
【００４０】
アルゴリズム５
アルゴリズム５は、上記アルゴリズムとはかなり異なる概念を具現化する。ここでは、長方形構成のＦＯＶ形状の場合であり、４つの隅にある視野、即ち、端の実質的に近くに位置付けられる視野が連続して測定され、この後、第１の隅の視野が再測定され、形状の先端部周りの周回が完了する。全体的な位置及び傾斜の再確立は、これらの５つの視野だけに基づいている。
【００４１】
隅の指定は、複数のＦＯＶの中心座標のＸ及びＹの最小値及び最大値を単純に見つけ、これらのＦＯＶを、次の順序で、測定シーケンスリストに載せることによって達成される。
１．（Ｘｍｉｎ，Ｙｍｉｎ）
２．（Ｘｍａｘ，Ｙｍｉｎ）
３．（Ｘｍａｘ，Ｙｍａｘ）
４．（Ｘｍｉｎ，Ｙｍａｘ）
５．第１の視野が繰り返される。
【００４２】
しかし、非長方形構成の場合、上記最初の４つのステップにおける検索によって決定される最大値及び最小値（Ｘ，Ｙ）によって、同じＦＯＶが、２回、特定される場合がある。一例は、Ｔ字型構成にあるＦＯＶである。ここでは、これらのステップにおいて特定される第１及び第２の視野は、同じＦＯＶであり、測定シーケンスに２回、正当に加えられる。これを阻止するために、ステップ４とステップ５との間に、一意性確認が行われる必要がある。これは、測定順序を保ちつつ、任意の重複を除去する。この順序も、略同じ結果をもたらすので、逆にされてもよい。
【００４３】
更なる実施形態によれば、非接触表面形状測定装置は、白色光干渉計（ＷＬＩ）、位相シフト干渉計（ＰＳＩ）、クロマティックポイントセンサ（ＣＰＳ）、ポイント‐フロム‐フォーカス／シェイプ‐フロム‐フォーカス（ＰＦＦ／ＳＦＦ）センサ、共焦点顕微鏡、構造化照明顕微鏡（ＳＩＭ）又はレーザ干渉計顕微鏡である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、測定シーケンスを示す。
【図２】図２は、図１の測定シーケンスを使用してシミュレートされた個々のＦＯＶ測定結果を示す。
【図３】図３は、図２のデータセットをステッチングしたシミュレーション結果を示し、また、残存している傾斜誤差を示す。
【図４】図４は、一実施形態による測定シーケンスを示す。
【図５】図５は、図４の測定シーケンスを使用してシミュレートされた個々のＦＯＶ測定結果を示す。
【図６】図６は、図５のデータセットをステッチングしたシミュレーション結果を示し、また、残存している傾斜誤差を示す。
【図７】図７は、更なる実施形態による測定シーケンスを示す。
【図８】図８は、図７の測定シーケンスを使用してシミュレートされた個々のＦＯＶ測定結果を示す。
【図９】図９は、図８のデータセットをステッチングしたシミュレーション結果を示し、また、残存している傾斜誤差を示す。
【図１０】図１０は、更に別の実施形態による測定シーケンスを示す。
【図１１】図１１は、図１０の測定シーケンスを使用してシミュレートされた個々のＦＯＶ測定結果を示す。
【図１２】図１２は、図１１のデータセットをステッチングしたシミュレーション結果を示し、また、残存している傾斜誤差を示す。
【図１３】図１３は、更なる実施形態による測定シーケンスを示す。
【図１４】図１４は、図１３の測定シーケンスを使用してシミュレートされた個々のＦＯＶ測定結果を示す。
【図１５】図１５は、図１４のデータセットをステッチングしたシミュレーション結果を示し、また、残存している傾斜誤差を示す。
【図１６】図１６は、更なる実施形態による測定シーケンスを示す。
【図１７】図１７は、図１６の測定シーケンスを使用してシミュレートされた個々のＦＯＶ測定結果を示す。
【図１８】図１８は、図１７のデータセットをステッチングしたシミュレーション結果を示し、また、残存している傾斜誤差を示す。
【図１９】図１９は、本発明の第４の実施形態による測定シーケンスを示す。
【図２０】図２０は、本発明の第４の実施形態による測定シーケンスを示す。
【図２１】図２１は、図１９の測定シーケンスを使用してシミュレートされた個々のＦＯＶ測定結果を示す。
【図２２】図２２は、図２０の測定シーケンスを使用してシミュレートされた個々のＦＯＶ測定結果を示す。
【図２３】図２３は、図２１及び図２２のデータセットをステッチングしたシミュレーション結果を示し、また、残存している傾斜誤差を示す。
【図２４】図２４は、更なる実施形態による測定シーケンスを示す。
【図２５】図２５は、更なる実施形態による測定シーケンスを示す。
【図２６】図２６は、更なる実施形態による測定シーケンスを示す。
【図２７】図２７は、図２４の測定シーケンスを使用してシミュレートされた個々のＦＯＶ測定結果を示す。
【図２８】図２８は、図２５の測定シーケンスを使用してシミュレートされた個々のＦＯＶ測定結果を示す。
【図２９】図２９は、図２６の測定シーケンスを使用してシミュレートされた個々のＦＯＶ測定結果を示す。
【図３０】図３０は、図２７乃至図２９のデータセットをステッチングしたシミュレーション結果を示し、また、残存している傾斜誤差を示す。
【図３１】図３１は、自動ルーティングアルゴリズムのフローチャート例を示す。
【図３２】図３２は、５×５個の視野に対するアルゴリズムの使用例を示す。
【図３３】図３３は、シミュレートされた個々のＦＯＶ測定結果を示す。
【図３４】図３４は、傾斜がほとんど残っていないシミュレーションステッチング結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
本発明の実施形態を、一例として、添付概略図面を参照して説明する。図面中、対応する参照記号は、対応する部分を指している。
【００４６】
図４は、本発明の一実施形態による測定シーケンスを示す。当該シーケンスは、非接触表面形状測定装置（以下、単に「表面形状測定装置」と称す）を、視野１から視野２まで、また、同様に続けて、視野２５まで、表面に対して連続的に移動し、各視野１乃至２５の高さマップを測定して対応する高さマップを生成することによって、表面形状測定装置を用いて、表面の個々の視野の高さマップを連続的に測定することから開始する。したがって、この方法は、
ａ１）表面形状測定装置を用いて、表面の第１の視野１の高さマップを測定し、
ａ２）表面形状測定装置を、第１の視野１から次の第２の視野２まで、表面に対して移動し、
ａ３）対応する高さマップを生成するように、表面形状測定装置を用いて、測定対象（例えば基板）の表面の複数の視野が測定されるまで、ａ１）及びａ２）を繰り返すことによって、表面形状測定装置を用いて、表面について複数視野の高さマップを連続的に測定することを含む。これにより、測定対象の表面の複数の視野を測定することができる。
【００４７】
視野を測定することにより生成された複数の高さマップは、当該高さマップを互いに対して正規化することによって結合され、表面の合成高さマップが生成される。このために、隣接する視野間のオーバーラップ領域Ｌが保持されてよい。測定された視野の複数の高さマップを結合することは、このオーバーラップ領域を使用して、視野間の高低差を決定し、補正することを含む。これにより、合成高さマップを得ることができる。
【００４８】
ルートを設定することによって、表面形状測定装置の高さドリフトに対する感度が最小限に抑えられる。
【００４９】
ルートは、第１及び第２の方向成分を有する方向を含む。（例えば図４では、左から右への）第２の方向成分は、（例えば図４では、下から上への）第１の方向成分に実質的に垂直である。表面形状測定装置を、表面に対して連続的に移動することは、複数視野の高さマップの測定中に、第１及び第２の方向成分の両方において、少なくとも１回、前進及び後退することを含む。複数視野の高さマップの測定中に、第１及び第２の方向成分の両方において、少なくとも１回、前進及び後退することによって、視野は、表面全体に亘って、より良好に分割され、表面形状測定装置の高さドリフトに対する感度が最小限に抑えられる。例えば、図４では、視野１から視野２に移動することは、第１の方向及び第２の方向において、前進することを含む。次に、視野３から視野４への移動は、第１の方向及び第２の方向において、後退することを含む。
【００５０】
第１及び第２の方向成分の両方において前進及び後退することは、全測定シーケンス中に、少なくとも２つの視野分、第１の方向において、前進及び後退することと、少なくとも２つの視野分、第２の方向において、前進及び後退すること（例えば左又は右）とを含んでもよい。例えば、図４では、視野６から視野７に移動することは、少なくとも２つの視野分、第１の方向において、前進することを含み、視野７から視野８に移動することは、少なくとも２つの視野分、第２の方向において、前進することを含む。視野３から視野４への移動は、少なくとも２つの視野分、第１の方向及び第２の方向において、後退することを含む。
【００５１】
図４におけるルートは、実質的にランダムな順序で、視野を測定するように設定されてよい。実質的にランダムな順序で、視野を測定するように設定することによって、表面形状測定装置の高さドリフトに対する感度が最小限に抑えられる。
【００５２】
図５は、図４のシーケンスを使用する平面に対するシミュレートされた個々のＦＯＶ測定結果を示す。図６は、図５のデータセットを結合した後のシミュレーション結果を示し、また、残存している傾斜誤差を示す。図６を図３と比較すると、図６では、図４のシーケンスを使用することによって、残存している高さ誤差は、大幅に減少されていることが分かる。
【００５３】
図７におけるルートは、全測定シーケンス中に、少なくとも１つの視野分、第１及び第２の方向成分の両方において、前進及び後退することを含む。例えば図７では、視野５から視野６に移動することは、１つの視野分、第１の方向において、前進することを含み、視野１から視野２に移動することは、１つの視野分、第２の方向において、前進することを含む。視野９から視野１０への移動は、第２の方向において、後退することを含み、視野１３から視野１４への移動は、１つの視野分、第１の方向において、後退することを含む。
【００５４】
図７では、ルートは、視野１から視野２５に移動するスパイラル又はスパイラル状の形を有する。視野を測定するためのルートを、スパイラル又はスパイラル状の形に設定することによって、表面形状測定装置の高さドリフトに対する感度が最小限に抑えられる。
【００５５】
図８は、図７のシーケンスを使用してシミュレートされる個々のＦＯＶ測定結果を示す。図９は、図８のデータセットを結合した後のシミュレーション結果を示し、また、残存している傾斜誤差を示す。図９を図３と比較すると、図９では、図８のシーケンスを使用することによって、残存している高さ誤差は、大幅に減少されていることが分かる。
【００５６】
図１０は、更なる実施形態による測定シーケンスを示す。ルートは、全測定シーケンス中に、少なくとも２つの視野分、第１の方向において、前進及び後退することと、少なくとも２つの視野分、第２の方向において、前進及び後退すること（例えば左又は右）とを含む。ルートは更に、複数回、表面の複数の視野の中心２５を横断することを含む。表面の複数の視野の中心を、複数回、横断することによって、表面形状測定装置の高さドリフトに対する感度が最小限に抑えられる。ルートは、１つ、又は、２つ以上の視野を間に残して、１つの視野から別の視野に移動するように設定される。ルートを、１つ、又は、２つ以上の視野を間に残して、１つの視野から別の視野に移動するように設定することによって、表面形状測定装置の高さドリフトに対する感度が最小限に抑えられる。
【００５７】
図１１は、図１０のシーケンスを使用してシミュレートされた個々のＦＯＶ測定結果を示す。図１２は、図１１のデータセットを結合した後のシミュレーション結果を示し、また、残存している傾斜誤差を示す。図１２を図３と比較すると、図１２では、図１０のシーケンスを使用することによって、残存している高さ誤差は大幅に減少されていることが分かる。
【００５８】
図１３は、更なる実施形態による測定シーケンスを示す。ルートは、高さドリフトに対する感度を最小限に抑えるために、中心を横断することと、１つ、又は、２つ以上の視野を間に残して、少なくとも１つ又は２つの視野分、第１及び第２の方向において、前進及び後退することとを含む。
【００５９】
図１４は、図１３のシーケンスを使用してシミュレートされた個々のＦＯＶ測定結果を示す。図１５は、図１４のデータセットを結合した後のシミュレーション結果を示し、また、残存している傾斜誤差を示す。図１５を図３と比較すると、図１５では、図１３のシーケンスを使用することによって、残存している高さ誤差は大幅に減少されていることが分かる。
【００６０】
図１６は、更なる実施形態による測定シーケンスを示す。ルートは、高さドリフトに対する感度を最小限に抑えるために、中心を横断することと、１つ、又は、２つ以上の視野を間に残して、少なくとも１つ又は２つの視野分、第１及び第２の方向において、前進及び後退することとを含む。
【００６１】
図１７は、図１６のシーケンスを使用してシミュレートされた個々のＦＯＶ測定結果を示す。図１８は、図１７のデータセットを結合した後のシミュレーション結果を示し、また、残存している傾斜誤差を示す。図１８を図３と比較すると、図１８では、図１６のシーケンスを使用することによって、残存している高さ誤差は大幅に減少されていることが分かる。
【００６２】
最も端にある視野の位置（例えば隅又は軸上の視野）において、直接的な時系列で、表面の端の実質的に近くに位置付けられる特定の視野の（再）測定と、これらの視野だけに、全体的な傾斜及び高さの取り出し（retrieval）を基づかせることとが考慮される。測定間の時間を短縮しつつ、横方向距離を最大にすることによって、傾斜誤差が最小限に抑えられる。
【００６３】
図１９及び図２０は、このような更なる実施形態による測定シーケンスを示す。図１９のルートは、表面の端の実質的に近くに位置付けられる端の視野１、２、３又は４の測定を含む。次に、図２０に示すように残りの視野は、時間効率的なルート１乃至２１で測定される。
【００６４】
図２１及び図２２は、図１９及び図２０のシーケンスを使用してシミュレートされた個々のＦＯＶ測定結果を示す。図２３は、図２１及び図２２のデータセットをステッチングしたシミュレーション結果を示し、これらは、ステッチングのための単一のデータセットを形成するように結合されるが、重要なことは、全体的な位置及び傾斜の再構成は、全体ではなく、図２１におけるデータだけに基づいて行われる。
【００６５】
図２３を図３と比較すると、図２３では、図１９及び図２０のシーケンスを使用することによって、残存している高さ誤差は大幅に減少されていることが分かる。
【００６６】
再構成に使用される視野のシーケンスの複数の繰り返しを組み合わせることによって、傾斜誤差は、更に一層、最小限に抑えられる。図２４乃至図２６は、更なる実施形態による測定シーケンスを示す。図２４のルートは、表面の端の実質的に近くに位置付けられる端の視野１、２、３又は４の測定を含む。次に、図２５に示すように残りの視野は、時間効率的なルート１乃至２１で測定される。図２６のルートは、表面の端の実質的に近くに位置付けられる端の視野１、２、３又は４の再測定を含む。
【００６７】
図２７乃至図２９は、図２４乃至図２６のシーケンスを使用してシミュレートされた個々のＦＯＶ測定結果を示し、図３０は、図２７乃至図２９のデータセットを結合したシミュレーション結果を示すが、図２７及び図２９におけるデータだけが、全体的な位置及び傾斜の再構成に使用され、また、残存している傾斜誤差を示す。図３０を図３と比較すると、図３０では、図２４乃至図２６のシーケンスを使用することによって、残存している高さ誤差は大幅に減少されていることが分かる。
【００６８】
図３１に、測定順序が、測定領域の中心までの距離によって決定されることに基づいている自動ルーティングアルゴリズムのフローチャート例が見て取れる。したがって、最も離れている視野が、最初に測定され、測定は、内側に向けて進み、測定領域の中心点（の近く）で終了する。
【００６９】
図３１は、自動ルーティングアルゴリズムのフローチャート例を示す。自動ルーティングアルゴリズムは、次を含む。
３１１  測定領域の視野位置のリストを入力する
３１２  測定領域の中心点からのすべての視野の距離を決定する
３１３  中心まで最大距離を有する視野を決定し、選択する
３１４  選択された視野を測定順序リストに移す
３１５  選択された視野を入力リストから取り除く
３１６  残っている視野が２つ以下か？ノーの場合は３１３、イエスの場合は３１７
３１７  残っている視野を出力リストに追加する
３１８  終了
【００７０】
一実施形態によれば、自動ルーティングアルゴリズム方法は、
測定領域の視野位置のリストを入力することと、
測定領域の中心点からのすべての視野の距離を決定することと、
中心まで最大距離を有する視野を決定し、選択することと、
選択された視野を測定順序リストに移すことと、
選択された視野を入力リストから取り除くことと、を含む。
【００７１】
５×５個のＦＯＶ（視野）に対するこのアルゴリズムの使用例は、図３２に見られるルーティングをもたらすことができる。このルーティングは、図１３に示されるスパイラルルーティングに似ている。図３３に、結果として生じるシミュレートされた個々のＦＯＶ測定結果が示される。図３４に、シミュレートされたステッチング結果が示される。ここでも、図１５における同様のステッチング結果において見られるように、図３４には、傾斜がほとんど残っていない。これにより、表面形状測定装置の高さドリフトに対する感度が最小限に抑えられるルートを決定することができる。
【００７２】
非接触表面形状測定装置は、白色光干渉計（ＷＬＩ）、位相シフト干渉計（ＰＳＩ）、クロマティックポイントセンサ（ＣＰＳ）、ポイント‐フロム‐フォーカス／シェイプ‐フロム‐フォーカス（ＰＦＦ／ＳＦＦ）センサ、共焦点顕微鏡、構造化照明顕微鏡（ＳＩＭ）又はレーザ干渉計顕微鏡であってよい。
【００７３】
ルーティングオプションの選択は、手動で指定されても、又は、例えば視野の構成（構成形状を含む）、欠けている視野、視野数、装置の状態、ドリフトの大きさ又は任意の他の適切な要因を評価することによってアルゴリズムによって自動的に決定されてもよい。
【００７４】
同じ目的を達成する任意の他のルーティングオプション及びアルゴリズムも検討されてよい。
【００７５】
サンプル位置が、１つのＦＯＶから次のＦＯＶに移動するセンサの測定高さ範囲内にあることを確実にするために、隣接するＦＯＶの高さを予測するフィードフォワード方法が使用されてもよい。なお、ドリフト補正を高めるためにフィードフォワード技術が使用される場合、ルーティングの選択は、スパイラルに限定されることに留意されなければならない。これは、フィードフォワードは、フィッティング及び外挿のために、１つの視野が、先の視野のすぐ隣にあることを必要とするからである。したがって、例えばランダムルーティングではうまくいかない。
【００７６】
センサに対するサンプルのｚ位置を制御するフィードフォワード方法の代案として、プレスキャン方法を使用して、サンプルの粗い（精度の低い）マップが提供されてもよい。プレスキャン方法によって、最終的な高精度測定のためのランダムルーティングを含む任意のルーティングが可能になる。
【００７７】
当然ながら、開示された実施形態は、本発明の例示に過ぎず、本発明は、様々な形に具現化することができる。したがって、本明細書において開示される特定の構造上及び機能上の詳細は、限定と解釈されるべきではなく、単に、請求項の基礎として、また、当業者に、実質的に任意の適切に詳述される構造体において本発明を様々に採用できることを教示するための代表的な基礎として解釈されるべきである。更に、本明細書において使用される用語及び表現は、限定と解釈されることを意図しておらず、むしろ、本発明の理解可能な説明を提供することを意図している。
【００７８】
本明細書において使用される「別の」との用語は、「少なくとも第２の又はそれ以上」と定義される。本明細書において使用される「含む」及び／又は「有する」は、「包含する」（即ち、他の要素又はステップを排除しない）と定義される。請求項における任意の参照符号は、請求項又は発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されることだけで、これらの手段の組み合わせを有利に使用することができないことを示すものではない。本発明の範囲は、次の請求項によってのみ限定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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