表面形状を薄膜コーティングを通して求めるための三角測量法及びシステム
基板及び被覆膜を有するオブジェクト及びフォトリソグラフィ装置の一部分の互いに対する位置を決める装置は、フォトリソグラフィ・システムと、ポジショナーと、光学システムと、プロセッサと、を備える。フォトリソグラフィ・システムは、オブジェクトの一部分を第１光パターンで照射するように構成され、かつ基準表面を含む。ポジショナーは、フォトリソグラフィ・システムとオブジェクトとの間の相対位置を変えることができる。光投影装置は、第２光パターンをオブジェクトの被覆薄膜に投影するように構成されている。光学システムは、基板によって拡散散乱される第２光パターンの光を撮像する。プロセッサは、オブジェクトの空間特性を拡散散乱光に基づいて求め、かつポジショナーを動作させてフォトリソグラフィ・システムとオブジェクトとの間の相対位置を変えさせるように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オブジェクトに関する干渉法による解析、例えば、少なくとも一部が透明な一つ以上の層を有する基板を含むオブジェクトに関する干渉法による解析に関する。
【背景技術】
【０００２】
干渉法は、オブジェクトの表面の形状を測定するために一般的に使用される。このような測定を行なうために、干渉計は、着目表面によって反射される測定波面を、基準表面によって反射される基準波面と合成してインターフェログラムを生成する。インターフェログラムの干渉縞（fringe）は着目表面と基準表面との間の空間的変化を示す。
【０００３】
走査干渉計は、干渉計の基準経路と測定経路との間の光路長差（ＯＰＤ：Optical Path length Difference）を干渉波面のコヒーレンス長と同程度か、あるいはコヒーレンス長よりも長い範囲に渡って掃引して、インターフェログラムの測定に使用する各カメラ画素の走査干渉信号（scanning interferometry signal）を生成する。短いコヒーレンス長は、例えば白色光源及び／又は空間的に広がった光源を使用することにより得られる。例示としての技術は広帯域光源を使用する走査型白色光干渉法（ＳＷＬＩ：Scanning White Light Interferometry ）である。走査型白色光干渉法（ＳＷＬＩ）による代表的な信号はゼロ光路長差（ＯＰＤ）位置の近傍に位置する幾つかのフリンジである。この信号は通常、フリンジのコントラストを表わすベル型の包絡線を有する正弦波形搬送波変調（フリンジ）によって特徴付けられる。ＳＷＬＩ法の根底にある従来の考え方は、フリンジの局在化を利用することによって表面形状を測定することである。
【０００４】
低コヒーレンス干渉計測によるデータを処理する方法には２つの大きなトレンドがある。第１のアプローチでは、包絡線のピークまたは中心の位置を、この位置が、１つのビームがオブジェクト表面によって反射される構成の２ビーム干渉計のゼロ光路長差（ＯＰＤ）に対応すると仮定して特定する。第２のアプローチでは、ほぼ線形の傾斜がオブジェクト位置に直接比例すると仮定する場合に、信号を周波数領域に変換し、波長とともに位相が変化する割合を計算する。これについては、例えばＰｅｔｅｒ ｄｅ Ｇｒｏｏｔに付与された米国特許第５，３９８，１１３号を参照されたい。この後者のアプローチは周波数領域解析（ＦＤＡ：Frequency Domain Analysis ）と呼ばれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本明細書に記載するシステム及び方法を使用して一つよりも多くの境界を有するオブジェクトの空間特性を求めることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの態様では、本発明は光学システムに関するものであり、この光学システムは、オブジェクトの一部分を光パターンで照射するように構成され、かつ基準表面を含むフォトリソグラフィ・システムと、基準光路及び測定光路を有する低コヒーレンス干渉計であって、基準光路に沿って通過する光が少なくとも１回、基準表面によって反射され、測定光路に沿って通過する光が少なくとも１回、オブジェクトによって反射される、低コヒーレンス干渉計と、基準光路に沿って通過した光、及び測定光路に沿って通過した光を含む低コヒーレンス干渉信号を検出するように構成される検出器と、を備える。低コヒーレンス干渉信号は基準表面とオブジェクトとの間の空間的関係を示す。
【０００７】
特定の実施形態では、フォトリソグラフィ・システムは照明光学系表面を有する照明光学系を含む。光パターンの光は照明光学系表面を含む光路に沿って伝搬する。照明光学系表面及び基準表面は少なくとも部分的に同じ領域を占有する。測定光路に沿って通過する光は、オブジェクトのうち、フォトリソグラフィ・システムによって照射される部分により少なくとも１回反射される。
【０００８】
低コヒーレンス干渉信号を伝送する光であって、基準光路に沿って通過した光、及び低コヒーレンス干渉信号を伝送する光であって、測定光路に沿って通過した光は光路長差範囲を有する。その範囲は、低コヒーレンス干渉計のコヒーレンス長の少なくとも２０％、少なくとも５０％、少なくとも７５％、あるいはそれ以上である。その範囲は、低コヒーレンス干渉計のコヒーレンス長と少なくとも同程度である。
【０００９】
特定の実施形態では、検出器は複数の検出素子を含み、各検出素子は該当する低コヒーレンス干渉信号を検出するように構成されている。各低コヒーレンス干渉信号は、基準光路の該当する、異なる部分に沿って通過した光、及び測定光路の該当する、異なる部分に沿って通過した光を含む。各低コヒーレンス干渉信号は、オブジェクトの異なるポイントと基準表面との間の空間的関係を示すことができる。
【００１０】
光学システムは、オブジェクトの異なるポイントの各々と基準表面との間の空間的関係を、複数の低コヒーレンス干渉信号のうちの該当する少なくとも一つに基づいて求めるように構成されている。光学システムは、オブジェクトとフォトリソグラフィ・システムとの間の相対位置及び向きを操作する並進ステージを備えることができる。プロセッサは更に、オブジェクト及びフォトリソグラフィ・システムの相対位置を空間的関係に基づいて変更するように構成されている。
【００１１】
本発明の別の態様は方法に関するものであり、この方法は、オブジェクトを、フォトリソグラフィ・システムの光路にほぼ沿って配置すること、光源からの光の第１部分をフォトリソグラフィ・システムの基準表面によって反射させること、光源からの光の第２部分をオブジェクトによって反射させること、基準表面によって反射される光及びオブジェクトによって反射される光を含み、かつオブジェクトと撮像システムとの間の空間的関係を示す低コヒーレンス干渉信号を形成すること、を含む。
【００１２】
特定の実施形態では、本方法は、光源からの光の該当する第１部分をフォトリソグラフィ・システムの基準表面の複数の位置の各々によって反射させること、光源からの光の該当する第２部分をオブジェクトの複数の位置の各々によって、例えば斜入射角で反射させること、複数の低コヒーレンス干渉信号を形成すること、を含む。各低コヒーレンス干渉信号は、基準表面の異なる位置のうちの該当する位置によって反射される光、及びオブジェクトの異なる位置のうちの該当する位置によって反射される光を含む。各低コヒーレンス干渉信号は、オブジェクトの異なる位置のうちの少なくとも一つの位置とフォトリソグラフィ・システムとの間の空間的関係を示すことができる。
【００１３】
特定の実施形態では、オブジェクトを配置した後に、光の第１及び第２部分を反射させる。
本方法は、更に、オブジェクト及び基準表面の相対位置を空間的関係に基づいて変更することを含むことができる。基準表面はフォトリソグラフィ・システムの光学系の表面とすることができる。フォトリソグラフィ・システムを使用して紫外光画像をオブジェクトに投影することができる。紫外光画像を形成する光は光学系の表面を含む光路に沿って通過する。
【００１４】
オブジェクトは基板、及び外側表面を有する薄膜を含むことができる。形成することは、基準表面により反射される光、及び薄膜の外側表面により反射される光を合成することを含むことができる。空間的関係は薄膜の外側表面とフォトリソグラフィ・システムとの間の関係とすることができる。
【００１５】
光源からの光の第２部分の光は、薄膜によって大きく減衰する、例えば薄膜によって吸収される。
薄膜はフォトレジストを含むことができ、この場合、光源からの光の第２部分の光のエネルギーはフォトレジストを露光するには不十分である。
【００１６】
オブジェクトは基板、及び外側表面を有する薄膜を含むことができる。形成することは、基準表面により反射される光、及び基板により反射される光を合成することを含み、空間的関係は基板と撮像システムとの間の関係である。
【００１７】
オブジェクトにブルースター角で照射することができ、これによって外側表面とは反対側の基板に関する空間情報を強めることができる。
本発明の別の態様はオブジェクトの空間特性を求めるシステムに関する。本システムは、光源と、光学システムであって、オブジェクトを光源からの光の第１部分を使用して斜入射角で照射して、光の第１部分の少なくとも一部がオブジェクトによって反射されるようにし、かつオブジェクトによって反射される光及び同じ光源により生成される光の第２部分を光路長差範囲に渡って合成するように構成されている光学システムと、光路長差範囲に渡って合成される光を複数の干渉フリンジとして検出するように構成されている検出器と、を備え、各干渉フリンジはピーク振幅を有し、光路長差範囲は干渉フリンジのピーク振幅を変調するために十分な範囲である。
【００１８】
光路長差範囲は光学システムのコヒーレンス長と少なくとも同程度とすることができる。
本発明の別の態様は、オブジェクトを光源からの光を使用して斜入射角で照射する方法に関する。照射光の少なくとも一部がオブジェクトによって反射される。オブジェクトによって反射される光及び同じ光源からの光の第２部分を光路長差範囲に渡って合成する。光路長差範囲に渡って合成される光を複数の干渉フリンジとして検出し、各干渉フリンジはピーク振幅を有する。光路長差範囲は干渉フリンジのピーク振幅を変調するために十分な範囲である。
【００１９】
本発明の別の態様は方法に関するものであり、本方法は、光の第１パターンを、基板及び被覆薄膜を含むオブジェクトに投影すること、基板によって拡散散乱される投影された第１パターンの光を撮像すること、オブジェクトの空間特性を拡散散乱光に基づいて求めること、を含む。
【００２０】
被覆薄膜はフォトレジストである。空間特性を求めることは、フォトリソグラフィ・システムに対するオブジェクトの一部分の位置を求めることを含むことができる。オブジェクトの一部分は基板と被覆フォトレジストとの間の境界とすることができる。
【００２１】
光の第１パターンは同じ光源からの光の第１及び第２部分を含むことができ、光の第１パターンは干渉パターンとすることができる。干渉パターンは包絡線により変調される複数のフリンジを含むことができ、オブジェクトの空間特性を求めることは、これらのフリンジに対する包絡線の一部分の位置を求めることを含む。
【００２２】
オブジェクトを包絡線の一部分の位置に基づいて配置し直すことができる。
特定の実施形態は、光の基準パターンを基準表面に投影すること、基準表面に投影される基準パターンの光を検出すること、を含み、オブジェクトの空間特性を求めることは、オブジェクト及び基準表面の相対空間特性を基準パターンの検出光に基づいて求めることを含む。オブジェクトは相対空間特性に基づいて移動可能である。
【００２３】
特定の実施形態は、更に、光源の特性を変更して、ほぼ同様の振幅を有する複数のフリンジを含む第２干渉パターンをオブジェクトに投影すること、基板によって拡散散乱される第２干渉パターン光を撮像すること、オブジェクトの第２空間特性を第２干渉パターンの拡散散乱光に基づいて求めること、を含む。第２空間特性はオブジェクトの一部分の形状とすることができる。第２空間特性はオブジェクトの絶対位置を示すことができる。光の第１パターンを投影する前に、少なくとも前記変更を行なうことができる。
【００２４】
本明細書に記載する方法及びシステムを使用して、外側表面を有する被覆フォトレジスト層を含む基板を含むオブジェクトの空間特性を求めることができる。空間特性は外側表面の空間特性とすることができる。本方法及び本システムでは、フォトリソグラフィ・システムとオブジェクトとの間の相対位置を空間特性に基づいて変更することができる。
【００２５】
本明細書に記載する方法及びシステムを使用して、液晶ディスプレイの一部分の空間特性を求めることができる。
本明細書に記載する方法及びシステムを使用して、オブジェクトを、例えばレーザによりスクライブすることができる。スクライブによってオブジェクト上に形成されるスクライブ線の空間特性を求める。更に、オブジェクトまたは別のオブジェクトのスクライブを行なう。パラメータ、例えばレーザ・パワー、オブジェクトを掃引する速度、またはレーザ焦点サイズを、スクライブ線の空間特性に基づいて選択する。
【００２６】
本明細書に記載する方法及びシステムを使用して、半田バンプを形成している間に形成される構造の空間特性を求めることができる。空間特性は、半田に濡れることができないオブジェクトの一部分の空間特性とすることができる。
【００２７】
本発明の別の態様は、オブジェクトの一部分を第１光パターンで照射するように構成されているフォトリソグラフィ・システムを含む装置に関するものである。フォトリソグラフィ・システムは基準表面を含む。オブジェクトは基板及び被覆薄膜を含む。本装置はまた、フォトリソグラフィ・システムとオブジェクトとの間の相対位置を変えるポジショナーと、第２光パターンをオブジェクトの被覆薄膜に投影するように構成されている光投影装置と、基板によって拡散散乱される第２光パターンの光を撮像する光学システムと、プロセッサと、を備え、このプロセッサは、オブジェクトの空間特性を拡散散乱光に基づいて求め、かつフォトリソグラフィ・システムとオブジェクトとの間の相対位置を変えるように構成されている。
【００２８】
本発明の別の態様は、少なくとも２次元に配置される複数の素子を備える検出器を含む光学システムに関するものであり、光学システムは、オブジェクトの複数の離間ポイントを光源からの光で照射し、かつ各照射ポイントに対応する該当する干渉パターンを形成するように構成され、各干渉パターンは検出器の第１の次元に沿って延び、異なるポイントに対応する干渉パターンは検出器の第２の次元に沿って離間する。
【００２９】
本発明の別の態様は、光学システムに関するものであり、この光学システムは、光源と、少なくとも一つの次元に延びる検出素子アレイと、光源からの光の第１部分を使用してオブジェクトのポイントを照射し、照射ポイントにより反射される光を、アレイの第１の次元に沿って延びる細長焦点像として集光し、更に光源からの光の第２部分をアレイの第１の次元に沿って延びる第２の焦点像として集光するように構成された干渉計と、を含み、第２の焦点像及び細長焦点像はアレイの第１の次元に沿って少なくとも部分的に一致し、照射ポイントにより反射される光と光源からの光の第２部分との間の光路差（ＯＰＤ）は、アレイの第１の次元に沿って、照射ポイントにより反射される光のコヒーレンス長よりも大きい量だけ変化する。
【００３０】
本発明の別の態様は干渉法に関するものであり、この干渉法は、オブジェクトの複数の離間ポイントを光源からの光の第１部分で照射すること、光の第１部分の少なくとも一部分をこれらの離間ポイントの各々によって反射させること、複数の干渉パターンを、少なくとも２次元に配置されている複数の検出素子を有する検出器において形成すること、を含み、各干渉パターンはオブジェクトの該当する離間ポイントによって反射される光に対応し、各干渉パターンは検出器の第１の次元に沿って延び、かつ異なる干渉パターンは検出器の第２の次元に沿って離間する。
【００３１】
特に断らない限り、本明細書において使用する全ての技術用語及び科学用語は、本発明の属する技術分野の当業者が一般的に理解するものと同じ意味を有する。
本発明の他の特徴、目的、及び利点は次の詳細な説明から明らかになると思われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本明細書に記載する方法及びシステムの実施形態は干渉計の使用に関するものであり、干渉計を使用して、薄膜構造、異なる材料から成る不連続構造、または干渉顕微鏡の光学解像度では解像することができない不連続構造のような、一つよりも多くの境界を有するオブジェクトの空間特性、例えば表面形状、位置、向き、及び／又は他の特性を測定する。境界の例としては、オブジェクトの外側表面に形成される境界、または異なる材料の間の内側に形成される境界を挙げることができる。一つよりも多くの境界を有するオブジェクトの空間特性は、フラット・パネル・ディスプレイ、マイクロエレクトロニクス、フォトリソグラフィ、薄膜特性評価、及び異なる材料の解析を含む多種多様な分野に関連する。
【００３３】
複数の境界を含むオブジェクトを干渉法により解析する場合、各境界によって干渉パターンを生成することができる。これらの境界が近接して離間している場合、干渉パターンが重なって互いに歪む。この歪みによってオブジェクトの空間特性に対して間違った判断が下され得る。例えば、フォトレジストに覆われた半導体ウェハをフォトリソグラフィ・システムの焦点位置に位置させようと試みる場合を考える。フォトリソグラフィの精度は、どのくらい正確にウェハ及びフォトリソグラフィ・システムの互いに対する位置を決めることができるかに関連する。しかしながら、フォトレジストの外側表面及びフォトレジストとウェハとの間の境界によって干渉パターンが結果的に生成され、これによってフォトレジストの外側表面またはウェハの正確な位置及び向きの判断が難しくなる。その結果、フォトリソグラフィの精度が低下する。
【００３４】
本明細書に記載するシステム及び方法によって、他の隣接する境界または近接して離間する境界がある場合においても、オブジェクトの選択境界の空間特性を求めることができる。特定の実施形態では、オブジェクトを光で斜入射角αで照射し、オブジェクトによって反射される光を含む低コヒーレンス干渉信号を検出する。オブジェクトの法線方向の寸法線に対する角度αは少なくとも６０°、少なくとも７０°、少なくとも７５°、例えば少なくとも８０°とすることができる。
【００３５】
斜入射照射によって、外側表面の反射率を被照射オブジェクトの他の境界に対して大きくすることができる。反射率が増大することによって、オブジェクトの内側境界とは反対に、外側表面からの干渉パターンが鮮明になる。従って、オブジェクトの外側表面の空間特性に対する、斜入射によって得られる干渉信号の感度を、法線方向照射による場合よりも高くすることができる。層の外側表面からの干渉パターンを鮮明にする実施形態では更に（または別の構成として）、層によって減衰する、例えば吸収される照射光の波長を選択する。層が光を吸収するので、下層の境界からの干渉パターンは非常に大きく減衰する。
【００３６】
斜入射法を低コヒーレンス干渉法と組み合わせる構成の実施形態も開示する。以下に更に説明するように、低コヒーレンス干渉法によるデータを処理して、薄膜構造のような複雑な試料の一つ以上の境界についての空間情報を提供することができる。このような低コヒーレンス干渉法によるデータは、広帯域スペクトル光及び／又は空間的に広がった光源を使用することにより得られる。従って、オブジェクトの外側表面からの干渉パターンを鮮明にする特定の実施形態では、広帯域光、例えば少なくとも６ｎｍ、少なくとも１２．２５ｎｍ、少なくとも２５ｎｍ、少なくとも５０ｎｍ、少なくとも１００ｎｍ、または少なくとも１５０ｎｍの半値幅（ＦＷＨＭ：Full Width Half Maximum ）を有する光を使用して、オブジェクトを斜入射で照射する。斜入射照射を広帯域光と組み合わせると、オブジェクトの外側表面から得られる干渉パターンを、オブジェクトの内側表面から得られる干渉パターンよりも鮮明にすることができる。
【００３７】
層の外側表面から得られる干渉パターンを鮮明にすることにより、多くの用途、例えば上述したフォトリソグラフィによる位置決めに利点をもたらす。例えば、本明細書に記載する斜入射法及びシステムによって、基板を被覆するフォトレジスト層の厚さを約１％の相対精度で求めることができ、薄膜、例えば約４００ｎｍ以上の厚さの膜に対してはそれよりも高い精度で求めることができる。特定の例では、４５０ｎｍ厚さのシリコン膜を被覆する、ＸＦ１の１５７ｎｍ波長のＵＶに対応した４５０ｎｍ厚さのフォトレジスト層の厚さを±４．９ｎｍの誤差で、６００ｎｍの公称波長、２００ｎｍのＦＷＨＭ、８０°の入射角α、及び＋／−３°のΔαを有する光を使用して求めた。
【００３８】
斜入射照射の実施形態は、オブジェクトの外側表面から得られる干渉パターンを鮮明にする操作に限定されない。内側境界から得られる干渉パターンも鮮明にすることができる。例えば、オブジェクトをブルースター角（Brewster's angle）で、入射角によって定義される平面内で偏光される光を使用して照射することができる。この場合、ブルースター角は、被覆層の光学特性、例えば屈折率によって、かつ照射光の波長によって求まる。ブルースター角では、下層境界から得られる干渉パターンは、外側表面から得られる干渉パターンよりも鮮明になる。
【００３９】
斜入射照射は法線方向照射とは異なる他の利点をもたらす。例えば、斜入射角を有する照射ビームを使用して、他のオブジェクトまたはシステムに近接するオブジェクトを照射することができる。例えば、本明細書に記載する斜入射干渉計では、フォトリソグラフィ・システムの撮像光学系と撮像対象のフォトレジストが付いたオブジェクトとの間に照射ビームを導入することができる。従って、薄膜解析に関する斜入射の利点が、複雑な、混雑した作業環境においてｉｎ−ｓｉｔｕ（その場での）測定の形で実現する。本明細書において説明する干渉計及び光学システムの全てを使用してフォトリソグラフィ装置に対するオブジェクトの、例えば撮像対象オブジェクトの一部分の空間特性を求め、そしてフィードバックにより、オブジェクト及びフォトリソグラフィ装置の相対位置及び／又は向きを変更することができる。更に、各干渉計及び光学システムは基準表面を含むことができ、この基準表面はそれ自体がフォトリソグラフィ装置の表面、例えばフォトリソグラフィ装置の光学系の表面である。
【００４０】
従って、斜入射照射によって選択境界（外側表面または内側境界に拘らず）から得られる干渉パターンが鮮明になって干渉パターンに基づいて求められる空間特性の精度が高くなる。オブジェクトの一つ以上の空間特性を求める方法及びシステムについて以下に記載する。一つよりも多くの境界を有するオブジェクトについて概要を説明することから始め、そしてこのようなオブジェクトから得られる干渉パターンについて、例えば低コヒーレンス斜入射干渉計（low coherence grazing incidence interferometer）を使用して説明する。次に、光学システムの実施形態について説明する。
【００４１】
図１ａを参照すると、オブジェクト３０は基板３２及び層３４を含むことが示されている。オブジェクト３０は、異なる屈折率の複数の材料の間に生じる複数の境界を含む。例えば、オブジェクトを取り囲む境界３８は、層３４の外側表面３９がオブジェクト３０を取り囲む環境、例えば液体、空気、他の気体、または真空に触れる位置において定義される。基板−層境界３６は基板３２の表面３５と層３４の底面３７との間において定義される。基板の表面３５は複数のパターニング形状２９を含むことができる。これらの形状の幾つかは、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。他の形状は基板の隣接部分よりも上方向または下方向に延びることができる。従って、境界３６（及び勿論、境界３８）は複雑かつ変化する幾何学的構造を示すことができる。
【００４２】
図２を参照すると、干渉信号９０は低コヒーレンス干渉信号の例であり、この干渉信号は近接離間する境界を有するオブジェクトから、本明細書に記載するシステム及び方法を使用して得られる。干渉信号９０は、重なる第１及び第２干渉パターン９２，９６を含み、これらの干渉パターンはそれぞれ、外側表面３９及び境界３６から得られる。干渉信号９０のＸ軸はオブジェクトによって反射される光と基準光との間の光路差（ＯＰＤ：Optical Path Difference ）に対応する。干渉計は、光学系及び／又はオブジェクトを捜査させる、例えば移動させることにより、オブジェクトによって反射される光または基準光が伝搬する光路を変化させて、ＯＰＤを変化させることができる。干渉計は別の方法として、または組み合わせた方法により、ＯＰＤを変化させることができるが、この操作は、オブジェクトによって反射される光及び基準光の空間分布を空間位置の関数として変化するＯＰＤによって検出することにより行なう。
【００４３】
干渉パターン９２，９６はＯＰＤの関数として、それぞれのコヒーレンスの包絡線９７，９５によって変調され、これらの包絡線は、同様の形状及び幅を有する。低コヒーレンスの包絡線を用いない場合には、フリンジ９８，９９は通常、同様の振幅を有する。干渉パターン包絡線の幅は、検出光のコヒーレンス長にほぼ対応する。コヒーレンス長を決める要素の中では、時間的コヒーレンス現象が、例えば光源のスペクトル帯域に関連し、そして空間的コヒーレンス現象が、例えばオブジェクトを照射する光の入射角範囲に関連する。
【００４４】
通常、コヒーレンス長は、（ａ）光源のスペクトル帯域が広がる、かつ／あるいは（ｂ）入射角範囲が広がるにつれて短くなる。データを取得するために使用する干渉計の構成によって変わるが、これらのコヒーレンス現象のうちの一方または他方が支配的になるか、あるいはこれらのコヒーレンス現象が両方ともコヒーレンス長全体に大きく影響する。特定の実施形態では、本明細書に記載する斜入射干渉計はオブジェクトを、入射角範囲Δαを有する広帯域光で照射する。光源の光は拡張することができる。範囲Δαは±２０°以下、±１０°以下、±５°以下、±３°以下とすることができる。特定の実施形態では、照明開口数は０．２以下、０．１以下、０．０７以下、０．０６以下、例えば０．０５以下である。入射角が斜めになるので、空間的コヒーレンス現象が、小さい入射角において観測される干渉信号に対して法線入射において観測される干渉信号に対するよりも大きく影響する。これは、空間的コヒーレンス現象が斜光線の光路長の変化に関連し、この変化の大きさが入射角αの余弦の逆数になるからである。空間的コヒーレンス現象による影響を含む干渉信号については、「薄膜特性の評価を含む、偏光解析、反射率測定、及び光波散乱計測を用いる斜入射干渉法（Interferometry Method for Ellipsometry, Reflectometry, and Scatterometry Measurements, Including Characterization of Thin Films ）」と題された米国特許出願第１０／６５９，０６０号に記載されており、この文献を本明細書において参照することによりこの文献の内容が本発明の開示に含まれる。特定の実施形態では、空間的コヒーレンス現象及び時間的コヒーレンス現象が両方ともコヒーレンス長に影響し、これによって内側境界から生成される干渉パターンを望ましい形で不鮮明にすることができる。
【００４５】
干渉計のコヒーレンス長は、干渉信号を、１つの反射表面を有する、例えば薄膜構造ではないオブジェクトから取得することにより求めることができる。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。図２から分かるように、干渉信号９０は、コヒーレンスの包絡線の幅よりも大きく、従って検出光のコヒーレンス長よりも大きく変化する光路長差範囲を有する光を検出することにより得られる。一般的に、低コヒーレンス干渉信号は、検出光のコヒーレンスの包絡線によって振幅変調される干渉フリンジを含む。例えば、干渉パターンは、観測干渉フリンジの振幅が少なくとも２０％、少なくとも３０％、または少なくとも５０％だけ互いに対して異なる場合のＯＰＤに渡って得られる。例えば、フリンジ９８は、フリンジ９９のピーク振幅よりも約５０％だけ小さいピーク振幅を有する。特定の実施形態では、低コヒーレンス干渉信号はコヒーレンス長とほぼ同程度か、あるいはコヒーレンス長よりも長いＯＰＤの範囲に渡って検出される。例えば、ＯＰＤの範囲はコヒーレンス長の少なくとも２倍、または少なくとも３倍の大きさとすることができる。特定の実施形態では、検出光のコヒーレンス長は、オブジェクト形状の高さ変化とほぼ同程度、または数ミクロン以下の程度である。
【００４６】
本明細書に記載する方法及びシステムを使用して得られる干渉信号を多くの方法で処理してオブジェクトの空間特性を求めることができる。特定の実施形態では、干渉信号の処理では、信号を逆の次元に変換する。このような変換としては、信号のフーリエ変換を挙げることができる。変換は、周波数領域解析（ＦＤＡ：Frequency Domain Analysis ）機能を実行しながら、または周波数領域解析機能の拡張版を実行しながら行なうことができる。周波数領域解析（ＦＤＡ）法の例は、「表面の幾何学的構造をインターフェログラムの空間−周波数解析により測定する方法及び装置（METHOD AND APPARATUS FOR SURFACE TOPOGRAPHY MEASUREMENTS BY SPATIAL-FREQUENCY ANALYSIS OF INTERFEROGRAMS）」と題された米国特許第５，３９８，１１３号、及び「高さ方向を走査する干渉法を使用して行なう複雑な表面構造の形状測定（PROFILING COMPLEX SURFACE STRUCTURES USING HEIGHT SCANNING INTERFEROMETRY ）」と題された２００３年３月８日出願の米国特許出願第１０／７９５，８０８号に記載されており、前記特許及び特許出願を参照することによりこれらの文献の内容が本発明の開示に含まれる。しかしながら、干渉信号の処理には変換は必要ではないことを理解されたい。例えば、干渉の包絡線の最大値によって空間特性情報を得ることができ、干渉信号の変換を行わなくても済む。
【００４７】
図２から分かるように、干渉信号９０の部分９４は干渉パターン９６とは反対の干渉パターン９２による影響が支配的である。上述したように、干渉パターン９２はオブジェクト３０の外側表面３９から得られる。表面３９の空間特性、例えば位置及び／又は高さは、干渉信号９０全体の一部分のみを構成する部分９４に基づいて求めることができる。干渉信号のこのような部分の位置を特定して、このような部分を解析する方法及びシステムは、Ｐｅｔｅｒ ｄｅ Ｇｒｏｏｔによる「表面を干渉法を用いて解析する方法及びシステム、及び関連する適用形態（METHODS AND SYSTEMS FOR INTERFEROMETRIC ANALYSIS OF SURFACES AND RELATED APPLICATIONS ）」と題された２００４年９月１５日出願の米国特許出願に記載されている。この出願は、当該出願を本明細書において参照することによりこの出願の内容全体が本発明の開示に含まれる。
【００４８】
干渉信号、例えば特定の実施形態においては複数の境界を有するオブジェクトのようなオブジェクトからの低コヒーレンス干渉信号を取得して、処理する干渉計システム及び干渉法について次に説明する。
【００４９】
図３を参照すると、図示の光学システム１００が回折光学系を使用してオブジェクトを斜入射角で照射することが示されている。システム１００は干渉計システム１０１及び照明システム１５０を含み、これらのシステムは、測定オブジェクト３０、及び被覆層が全く無いオブジェクトまたは複数のこのような層を含むオブジェクトのような他のオブジェクトを使用するように構成されている。低コヒーレンス干渉計ではないが、システム１０１は測定オブジェクト３０の特性、例えば空間特性または光学特性を、斜入射照射を使用して求める機能を備え、かつこのような構成の利点を示すための例示である。図１ａ及び１ｂに戻ってこれらの図を参照すると、空間特性または光学特性は層３４の表面３９または表面の一部分４０ｉに関連することが示される。別の構成として、または組み合わせる形で、空間特性または光学特性は境界３６に、例えば基板３２の表面３５に関連付けることができる。システム１０１は通常、オブジェクト３０に関する情報を提供するために位相シフト法を用いる。
【００５０】
照明システム１５０は通常、表面オブジェクト３０を光１６７で照射して、選択パターン、例えば回路パターンを表面３８に撮像するように構成されている。図３に戻ってこの図を参照しながら、システム１０１及び１５０の種々の態様について以下に説明する。
【００５１】
干渉計システム１０１は測定オブジェクトを解析するように構成されている斜入射システムである。ランプ、発光ダイオード、マルチモード・レーザ・ダイオード、または気体レーザとすることができる光源１１１はビーム１０２を生成する。拡大光学系１０３を通過した後、ビーム１０２は照射光の初期波面１０４を形成する。０次回折光を抑圧する１次元位相格子とすることができる回折ビーム・スプリッタ１０５は照射光の初期波面１０４を基準波面１１５及び測定波面１１０に分離する。２つの波面１１５及び１１０は反対の次数の格子、例えば正の１次格子及び負の１次格子から生成され、その結果、分岐方向に伝搬する。基準波面１１５は回折ビーム・コンバイナ１７０に到達する前に、基準表面１３０によって１回反射される。回折ビーム・コンバイナ１７０は回折ビーム・スプリッタ１０５と同様の構成とすることができる。
【００５２】
以下に更に説明するように、基準表面１３０は、パターニング用の光をオブジェクト３０、例えばオブジェクトの一部分４０ｉに振り向ける投影光学系の一部のような照明システム１５０の一部として構成することができる。いずれにせよ、基準表面１３０は、例えば波面１１５の平均波長の約１／１５の精度で光学的に平坦にすることができる。あるいは既知の表面形状を有するようにしてもよい。例えば、投影光学系は既知の曲率を有する弓状の表面を有するようにしてもよい。
【００５３】
また、図１ａを参照すると、測定光線１８１は、測定波面１１０の光がオブジェクト３０と相互作用する様子を示すことが分かる。層３４及び基板３２が設けられた状態で、測定光線１８１の一部分が層表面３８に衝突し、層表面３８によって斜角αで反射され、次に反射光線１８１’として伝搬する。図３から分かるように、光線１８１’を含む反射測定波面１１０’は回折ビーム・コンバイナ１７０に到達し、このビーム・コンバイナにおいて、波面が基準波面１１５と再合成されて出力波面１２０を形成する。図１ａに戻って同図を参照すると、測定光線１８１の第２部分が層３４を通過し、基板３２の表面の境界３６により反射光線１８１’’として反射されることが分かる。境界３６により反射される光によって第２反射波面（図示せず）が生成され、この波面は波面１８１’とほぼ同じ経路に沿って伝搬するが、伝搬経路に直交する方向の次元に沿ってΔｓの大きさだけ離間して伝搬する。第２波面も基準波面１１５と合成され、基準波面１１５と干渉することになる。
【００５４】
特定の実施形態では、システム１００は、層３４とオブジェクト３０の周囲の環境との間の境界３８の表面３９によって反射される１つの測定波面を実現し、かつ基板３２と層３４との間の境界３６により反射される測定波面を減衰または除去するように構成されている。基板−表面層の境界３６により反射される測定波面は、光源１１１の波長を表面層３４がほとんどを吸収するように選択することにより減衰又は除去可能である。光源の光は表面層が吸収するので、基板−表面層の境界３６により生じる反射波面はほぼ無くなる。その代わりに、反射波面はほぼ表面層−周囲環境の境界３８によってのみ、例えば表面層と、オブジェクト３０を取り囲む空気、他の気体、または真空との間の境界によってのみ生じる。従って、光線１８１’’及び関連する全ての波面が減衰又は除去される。
【００５５】
特定の実施形態では、表面層３４は、照明システム１５０が放出する紫外光によって露光されるように構成されているフォトレジストである。通常、光活性成分を露光することなく、フォトレジスト層の成分、例えばレジスト自体の溶解成分または光活性成分が、可視光線、近赤外線、または赤外線のような低エネルギー照射線を吸収する。このような非露光吸収は、紫外光によるような電子励起ではなくレジストの振動励起によって生じ得る。いずれにせよ、レジストは測定光の一部分を吸収し、そしてシステム１０１は測定光線１８１’を含み、かつほとんど表面層３４と周囲環境との間の境界３８のみによって生じる測定波面を生成する。このような波面は境界３８の空間特性、例えば表面３９の幾何学的構造及び／又は位置に関する情報を伝達する。空間特性は、照明システム１５０の投影光学系の表面１３０のような照明システム１５０の一部分を基準として与えられる。
【００５６】
特定の実施形態では、システム１００は、基板３２と層３４との間の境界の表面３６によって反射される１つの測定波面を実現し、かつ層３４の表面と周囲環境との間の境界３８により反射される測定波面を減衰または除去するように構成されている。境界３８により反射される測定波面を、入射光、例えば測定光線１８１の偏光Ｐ及び入射角αを選択することにより減衰又は除去して、表面３６により反射される測定光線１８１’’に対する測定光線１８１’の強度を最小化することができる。例えば、偏光Ｐを表面３８での入射平面に平行になるように構成することができる。別の構成として、または組み合わせる形で、入射角αがブルースター角に等しくなるように構成することができ、ブルースター角は表面３９による反射が前述の偏光で最小になる角度である。いずれにせよ、表面３９による反射が小さくなるか、あるいは無くなり、そしてシステム１０１は、測定光線１８１’’を含み、かつほとんど基板３２と表面層３４との間の境界３６のみによって生じる測定波面を生成する。このような波面は境界３６の空間特性、例えば基板の表面３６の幾何学的構造または位置に関する情報を伝達する。空間特性は、照明システム１５０の投影光学系の表面１３０のような照明システム１５０の一部分を基準として与えられる。
【００５７】
表面３６、表面３９、または両方の表面に関する情報を含むか否かに拘らず、出力波面１２０はレンズ１７１及び撮像レンズ１７３を通過して観測画面、例えば試料表面１６０の画像１９０が形成されるＣＣＤ１７５のような２次元検出器に到達する。検出器１７５を斜めに傾けて焦点が検出画像に正しく結ばれるようにする。傾けることにより、試料表面１６０を斜角αで撮像することにより生じる画像１９０のフォアショートニング効果を低減することもできる。画像１９０は試料表面１６０の幾何学的構造に関連する干渉フリンジ情報を含む。このような構成では、これらのフリンジに関連する等価波長ΛがΛ＝λ／ｃｏｓ（α）によって与えられ、λは波面１０４の公称波長である。
【００５８】
本明細書において使用する「回折光学系」という用語は、回折格子、バイナリー・オプティクス、表面レリーフ回折レンズ（surface-relief diffractive lenses ）、ホログラフィック光学素子、及びコンピュータ生成ホログラムを含むように用いられる。これらの素子は、透過の際、または反射の際にビーム・スプリッタ及びビーム・コンバイナとして機能することができる。これらの素子は不所望の回折次数、例えば０次透過光を抑制して散乱光を低減し、そして光効率を上げることができる。回折光学素子を作製する方法は、ダイアモンド加工、コヒーレント・ビーム干渉（ホログラフィ）、射出成形、及び最先端マイクロリソグラフィ法を含む。回折光学系はこの技術分野の当業者には、レンズ、プリズム、ミラー、及びプレート・ビーム・スプリッタのような屈折光学素子及び反射光学素子とは異なるものとして認識される。
【００５９】
測定波面１１０’及び基準波面１１５が一緒になって出力波面１２０を形成する場合、測定波面１１０’及び基準波面１１５の重複部分は初期照射波面１０４のほぼ同じ部分から放出される。例えば、回折ビーム・コンバイナ１７０のポイント１８９で再合成される基準光線１８５及び測定光線１８１は、回折ビーム・スプリッタ１０５のほぼ同じポイント１０９から放出される。その結果、初期照射波面１０４の収差または空間的な非干渉性は、画像１９０に観察される干渉フリンジにほんの少ししか影響しない。更に別の結果として、ビーム拡大光学系１０３の小さな欠陥、または空気の乱れによる歪みは、画像１９０の解析にほんの少ししか影響しない。更に別の結果として、回折ビーム・スプリッタ１０５または回折ビーム・コンバイナ１７０から出力される光の相対パワー変動（フラットネス）のずれは、画像１９０に観察される干渉フリンジに小さくしか影響しない。
【００６０】
システム１０１の更に別の特徴は、等価波長Λが光源１１１の波長λにほぼ無関係であるということである。これは、次のように理解することができる。システム１０１の構成及び回折格子の既知の特性から、入射角αがｃｏｓ（α）＝λ／Ｄによって与えられ、Ｄが回折ビーム・スプリッタ１０５及び回折ビーム・コンバイナ１７０の格子間隔、すなわち格子線の間の線形間隔であることが分かる。従って、等価波長Λ＝Ｄとなる。このように、異なる光源波長λによって、格子間隔に等しい同じ等価波長Λが生成される。
【００６１】
測定波面１１０が伝搬する光路は、基準波面１１５が伝搬する光路にほぼ等しい。これによってマルチモード・レーザ・ダイオードまたは他の素子の使用が容易になり、これらの素子は、素子が干渉計の光源として使用される場合に、シングル・モード・レーザまたはコヒーレンスが高く、スペクトル帯域が狭い他の素子、あるいは単色素子の不正なフリンジ・パターン及びスペックル雑音の影響を小さくするために十分な波長範囲、例えば波長範囲＜０．１ｎｍを有する。また、波面１１５及び１１０が伝搬する光路がほぼ等しくなることによって、この第１の実施形態は、レーザ励起モードの間で不意に発振するレーザ・ダイオードの問題となり得る、光源１０１の波長の不安定性の影響を受けないようになる。
【００６２】
干渉データをシステム１０１から取得する一つの方法は位相シフト法であり、この位相シフト法では、多くの干渉状態を検出器１７５によって測定する。位相シフト・データは、測定ビームと基準ビームとの間のＯＰＤを生じさせることにより取得することができる。このようなＯＰＤは、格子線に直交する方向におけるように、複数の回折格子のうちの一つの回折格子を面内で並進させることにより生じさせることができる。
【００６３】
ＯＰＤを生じさせる別の方法では、２つの格子の間の格子周期に小さな差を生じさせる。これによって、検出器の位置で干渉する２つの波面の間に傾きが生じ、空間的な搬送波を生じさせる干渉縞パターンが得られる。この場合、多くの方法のうちの一つの方法を使用して高さ情報を、検出器を１回だけ照射することにより取得することができる。例えば、フーリエ変換による位相測定を使用することができる。
【００６４】
照明システム１５０に注目すると、照明光源１５２は光１６０を放出し、この光１６０をビーム・コンディショナ１５４が受信する。ビーム・コンディショナは調整済みビーム１６２を照明光学系１５６に振り向け、この照明光学系によって光１６４がマスクまたはレチクル１５８を透過し、オブジェクト３０の境界３８に投影光学系１５７を通って到達する。
【００６５】
照明光源１５２は通常、紫外光源、例えば紫外線レーザ・ビームを放出するレーザである。特定の実施形態では、光源１５２は２４８ナノメートル（ｎｍ）、１９３ｎｍ、または１５７ｎｍを含む波長を有する光１６０を放出する。光源１５２はパルス・レーザまたは連続波レーザとすることができる。ビーム・コンディショナ１５４は照明光源１５２から受信する光１６０を調整して、例えば所定断面を有するコリメート・ビーム１６２を生成する。例示としてのビーム調整には、例えば屈折光学系及び／又は反射光学系を用いることができ、これらの光学系については、Ｓ． Ｓｔａｎｔｏｎらによる「フォトリソグラフィに使用するハイブリッド照明システム（Hybrid Illumination System for Use in Photolithography）」と題された米国特許第５，６３１，７２１号に記載されており、この文献を本明細書において参照することによりこの文献の内容全体が本発明の開示に含まれる。
【００６６】
照明光学系１５６は調整済みの光１６２を受信し、そして光１６４を照射野として出力し、この照射野がマスクまたはレチクル１５８に当たる。光学系１５６は、均一な照度を有する照射野を供給し、かつ照射野のサイズが変化するときのレチクルでの照射野の角度分布及び特性を維持するように構成することができる。マスクまたはレチクル１５８は通常、オブジェクトに投影されるパターン、例えば回路パターンを含む。例えば、光学系１５６は、パターンの焦点をオブジェクトの一部分４０ｉに合わせることができる。
【００６７】
図３を参照し続けると、干渉計システム１０１は長い作業距離を境界３８及び基準表面１３０の間に設けていることが分かる。作業距離とは、試料表面と、この表面に最も近接する光学部品との間の距離を指す。斜入射システム１０１における長い作業距離は、試料境界３８または他の部品を傷付ける恐れがあることを気にすることなく、試料境界３８を都合の良いように位置させることができることを意味する。
【００６８】
本明細書において説明する全ての干渉計システムのように、システム１００は位置決めステージ１１９を含むことができ、このステージ１１９は、オブジェクト３０の位置を別のオブジェクトに対して、例えば照明システム１５０の投影光学系の表面１３０に対して決めるように構成されている。干渉計システム１０１が取得するデータをフィードバックする形でコンピュータが制御するステージ１１９は、並進及び回転位置決めを行ってオブジェクト３０が他のオブジェクトと所望の空間的な位置関係を有するようにする。例えば、表面３９またはその表面の一部分４０ｉによって反射される波面から得られる干渉データに基づいて、システム１００はオブジェクト３０を移動させて、表面３９またはその表面の一部分４０ｉが表面１３０と所望の空間的な位置関係を有する、例えば表面に平行になる、かつ／もしくは表面から所定の距離に位置するようにする。システム１００はオブジェクト３０を移動させて、表面３６と表面１３０との間に同様の空間的な位置関係が生じるようにする。
【００６９】
図４を参照すると、複数の境界を有するオブジェクトの空間特性を求めるために使用することができる斜入射干渉計の別の例である低コヒーレンス干渉計システム２５０が示されている。本実施形態では、光学系を備える低コヒーレンス干渉計を含むシステムは、そのシステムが小さな設置面積を占有するようにコンパクトに構成可能であり、かつオブジェクトを操作するために使用する他のシステムと連動する形で使用可能である。
【００７０】
システム２５０はオブジェクト２５２の空間特性を、オブジェクトに光を斜入射角で照射することにより求める。システム２５０は光源２５４を含み、この光源は光ビーム２５５を放出する広帯域及び／又は広がった光源とすることができる。光源の例として、５５０ｎｍの中心波長及び１２０ｎｍの半値幅（ＦＷＨＭ）を有する白色光ＬＥＤ及び２００ｎｍの半値幅（ＦＷＨＭ）を有するキセノン・アーク・ランプを挙げることができる。一般的に、ビーム２５５の中心波長に対する光ビーム２５５のＦＷＨＭの比は少なくとも５％、少なくとも１０％、少なくとも１５％、例えば少なくとも２０％である。
【００７１】
ビーム２５５は光学系、例えばレンズ２５６が受信し、このレンズ２５６によってコリメート・ビーム２５７が得られる。レンズ２６５の焦点距離は（図示の実施形態では）１５０ｍｍであり、この値は０．００４の照明開口数に対応する。ビーム・スプリッタ２５８はビーム２５７を測定ビーム２５９及び基準ビーム２６１に分離する。測定ビーム２５９はミラー２６２によって反射され、そしてオブジェクト２５２に斜入射角αで衝突する。例えば、オブジェクト２５２は、フォトリソグラフィ・システムにより照射されるフォトレジストの付いたウェハとすることができる。システム２５０は、オブジェクト２５２の表面に対して２５×８０ｍｍの視野範囲を有する。
【００７２】
オブジェクト２５２によって反射される光２６３はビーム・スプリッタ２６４が受信する。測定ビームの光路には補償板２６０が位置することができ、この補償板を使用して測定ビームが高密度媒質、例えばガラスを通って伝搬する距離を変更する、かつ／もしくはビーム２５９の横方向変位を変更することができる。図４を参照すると、ビーム２５９及び２６３はＸ−Ｙ平面に平行な平面を形成することが分かる。
【００７３】
ビーム・スプリッタ２６４は光２６３及び基準ビーム２６１を合成してビーム２６５を形成し、このビーム２６５は検出器、例えば複数の検出素子、例えば画素を有する撮像検出器２７６によって検出される。撮像光学系、例えばテレセントリック光学系２７２，２７４はビーム２６５を検出器２７６に撮像して異なる画素がオブジェクト２５２の異なるポイントに対応する光を検出するようにする。基準ビーム２６１は、ミラー２７６，２７０、及び補償板２６０と同じ機能を実現する補償板２６８が位置する経路に沿って伝搬することができる。
【００７４】
システム２５０を、ビーム２５９がビーム・スプリッタ２５８と２６４との間で伝搬する光路長が、基準ビーム２６１がビーム・スプリッタ２５８と２６４との間で伝搬する光路長と同じになるように構成することができる。従って、ビーム２５９と２６１との間の光路差（ＯＰＤ）は無視できるか、あるいはゼロとすることができる。干渉は、複数のビームの間のＯＰＤが検出光のコヒーレンス長よりも短い場合に観察される。更に、システム２５０を、ビーム２５９，２６１を光路長差範囲に渡って検出するように構成することができる。例えば、システム２５０を、ビーム２５９，２６１のうちの一方が最初に長い光路を伝搬するように構成することができる。次に、システム２５０は、少なくとも一つの部品を動かして、例えばＯＰＤがゼロになるまで、あるいは他方のビームが長い光路を伝搬するようになるまで、ＯＰＤを掃引する。特定の実施形態では、システム２５２はビーム２５９，２６１を、少なくとも検出器２７６が検出する光のコヒーレンス長と同じ長さだけ変化するＯＰＤ範囲に渡って検出する。検出器２７６の異なる検出素子は干渉信号をＯＰＤの関数として記録する。干渉信号は、包絡線によって変調される一つ以上の干渉パターンを含むことによって干渉信号９０に類似したものとなり得る。干渉信号をシステム５０に関して説明した方法で解析してオブジェクトの空間特性、例えばフォトレジスト層の外側表面の空間特性を求めることができる。
【００７５】
光源２５４は広がった光源であるので、ＯＰＤが、光源の画像を光学系２７２，２７４の瞳面２７６’に形成する基準ビーム２６１及び測定ビーム２５９に跨がる位置の関数として変化するようにシステム２５０の配置をずらすことができる。このような配置ずれの状態では、基準経路及び測定経路の光軸は平行にすることができるが、同じ領域を占有することができない、例えば平行であるが横方向にずれる。これによって、照射光束が横方向にずれる。約５０μｍのＸＹ平面でのずれによって、フリンジ・コントラストが５０％小さくなる。このようなフリンジ・コントラストの低下を小さくするか、あるいは無くすために、システム２５０の配置を調整して横方向ずれを１０μｍ以下、５μｍ以下、例えば２μｍ以下とすることができる。
【００７６】
コントラスト低下の別の原因は、ビーム２６３がその伝搬軸の周りに回転し、ビーム２６１がその伝搬軸の周りに該当する回転を起こさないことにある。ビーム２６３の回転は、オブジェクトがオブジェクトを通って延びる軸Ｕの周りを回転することにより生じる。実際、横方向ずれを小さくしようと配置を調整することによってこのような回転が生じる。軸Ｕはビーム２５９及び２６３によって定義される平面に位置する。軸Ｖはビーム２５９及び２６３によって定義される平面の法線である。オブジェクト２５２がＵ軸またはＶ軸の周りに傾くと、光源の画像が瞳面２７６’で横方向に変位する。しかしながら、Ｕ軸の周りに傾くと、ビーム２６３がその軸の周りに回転するようにもなる。
【００７７】
図５ａ及び５ｂを参照しながら、斜入射干渉計２５０の基準経路に沿って伝搬する光が形成する光源２５４の画像○及び測定経路に沿って伝搬する光が形成する光源２５４の画像◇の相対変位のシミュレーションについて説明する。光源の画像は、テレセントリック光学系２７２，２７４の瞳面２７６’でビーム２６１，２６３によって形成される。シミュレーションは、オブジェクトに、開口数が０．００４のレンズを使用して８０°の入射角で入射する光に関するものである。図５ａでは、基準経路及び測定経路に関する画像はオブジェクトがＵ軸の周りに０．５°回転することによって生じる変位を示している。測定経路の画像◇は、基準経路の画像○に対して横方向に０．４４ｍｍだけシフトしている。図５ｂでは、測定経路の画像における剛体運動を差し引いて変位ベクトルを取得するが、これらのベクトルはビーム２６３が横方向変位の他に、ビーム２６１に対して０．９６°だけ回転していることを示している。オブジェクトによる反射によって得られる画像の最大水平方向変位及び最大垂直方向変位は約±２１μｍであり、この値は０．４４ｍｍシフトの約±５％である。回転によって±５％の変化が、検出される干渉フリンジの間隔及び向きに生じる。従って、オブジェクトがＵ軸の周りに傾くことによって生じる回転によって、大きなコントラスト変化が検出器の視野範囲に生じる。システム２５０の配置を最小の横方向ずれ及び回転ずれになるように、例えばシステムの基準経路及び測定経路の各セグメントの光軸を同じ平面内に納めることにより調整することができる。オブジェクトの焦点ボケは低開口数の干渉計のフリンジ・コントラストには（１次近似では）影響しない。
【００７８】
図６を参照すると、低コヒーレンス干渉計システム２００はオブジェクトの空間特性を、オブジェクトを斜入射角で照射することにより求める。システム２００は、測定経路及び基準経路を有する低コヒーレンス干渉計を含む。以下に説明するように、オプティカル・フラット・ペアはビーム・スプリッタ及びビーム・コンバイナとして機能する。基準経路に沿って伝搬する光はこれらのオプティカル・フラットの間のギャップを伝搬する。測定経路に沿って伝搬する光はこれらのオプティカル・フラットの間のギャップから出てギャップに再入射する前にオブジェクトによって反射される。
【００７９】
システム２００は光源２０２を含み、この光源は広帯域光源及び／又は広がった光源とすることができる。光源２０２はビーム２０４を生成する。光学系２０６はビーム２０４を受信し、そしてコリメート・ビーム２０７を出力し、このコリメート・ビーム２０７は、離間するオプティカル・フラット・ペア２０８，２１０に衝突する。ビーム２０７はフラット２０８によって屈折し、そしてギャップ２３３を通過し、更にフラット２１０に位置２３５’で衝突する。ギャップ２３３はフラット２０８，２１０のいずれとも異なる屈折率を有する。特定の実施形態では、ギャップ２３３は、気体、例えば空気、液体、例えば水を含むか、あるいは真空である。フラット２０８，２１０はガラスまたは溶融シリカのような任意の適切な光学媒質により作製することができる。
【００８０】
ビーム２０７の部分２２０は位置２３５’でフラット２１０によって反射される。ビーム２０７の部分２２２は位置２３５’でフラット２１０によって屈折し、そしてオブジェクト３０に斜入射角αで衝突する。ビーム２２２はオブジェクト３０によって反射され、そしてフラット２１０に衝突し、更にフラット２１０によって屈折する。例えば、オブジェクト３０はフォトリソグラフィ・システムにより照射されるフォトレジストの付いたウェハとすることができる。オブジェクト３０によって反射されるビーム２２２、及びビーム２２０は、フラット２１０の位置２３５’’で合成されてギャップ２３３内部で合成ビーム２２４を形成する。合成ビームはフラット２０８に衝突し、そしてフラット２０８によって屈折する。撮像光学系２２６，２２８は、合成ビームを検出器２３０に撮像し、この検出器は、複数の画素を含む２次元撮像検出器とすることができる。検出器２３０の各画素はオブジェクト３０の異なるポイントにより反射される光を検出する。従って、異なる画素はオブジェクト３０の異なる部分の空間特性の影響を受ける干渉信号を検出することができる。
【００８１】
システム２００は基準経路及び測定経路を含む。ビーム２２０は位置２３５’と位置２３５’’との間の基準光路を伝搬する。ビーム２２２は位置２３５’と位置２３５’’との間の測定光路を伝搬する。基準光路と測定光路との間のＯＰＤ差は幾つかの方法により変化させることができる。特定の実施形態では、システム２００は、ギャップ２３３の厚さを変えるように構成されている複数の圧電スペーサ２３７を含む。これらのスペーサ２３７によってギャップ２３３が変化するので、検出器２３０はオブジェクト３０の複数ポイントを含む画像を検出する。ＯＰＤは、オブジェクト３０をフラット２０８，２１０に対して動かすことにより掃引することもできる。
【００８２】
特定の実施形態では、ＯＰＤは、フラット２０８，２１０のうちの少なくとも一つ、例えばフラット２０８にウェッジ（wedge ）を付けることにより生じさせることができる。このようなウェッジが付いたフラットの上側表面及び下側表面は平行にならない。ウェッジが付くことにより、測定ビーム２２２に対して基準ビーム２２０の波面が傾く。従って、合成ビーム２２４は空間的な干渉パターンを検出器２３０において形成する。空間的な干渉パターンを処理して、Ｘ軸に平行に直線状に並んだ複数のポイントの上の表面３８の高さを求めることができる。従って、１つの検出器によってデータを取得する場合において、システム２００はオブジェクト３０に関する空間情報を提供することができる。更に、オブジェクト３０のシステム２００に対する位置を、空間的な干渉パターンの最大干渉コントラストの横方向位置をモニターすることにより正確に決めることができる。
【００８３】
ＯＰＤを掃引することにより変えて、空間的な干渉パターンを形成するか否かに拘らず、合成ビーム２２４を、検出光のコヒーレンス長と少なくとも同じ長さのＯＰＤ範囲に渡って検出することができる。従って、システム２００は、干渉信号９０に関して説明した光のコヒーレンス長を示す包絡線により変調される干渉パターンを検出することができる。システム２００を使用して得られる干渉パターンを、本明細書の他の箇所で説明した方法で解析してオブジェクトの空間特性を求めることができる。
【００８４】
オプティカル・フラット２０８，２１０は光学特性及び機械特性を有し、これらの特性によってシステム２００はオブジェクト３０の所望の視野範囲、例えば１００ｍｍ×１００ｍｍを撮像することができる。特定の実施形態では、フラットは溶融シリカにより作製され、かつ少なくとも２ｍｍ、少なくとも５ｍｍ、例えば少なくとも１０ｍｍの厚さを有する。
【００８５】
オプティカル・フラット２０８，２１０の表面に変更を加えて、各フラットによって反射されるか、あるいは屈折する光の量を求めることができる。例えば、オプティカル・フラット２０８，２１０の部分２３０に、反射防止コーティングを使用して変更を加えることができ、この反射防止コーティングは、反射光量よりも屈折光量が多くなるように構成されている。コーティングは、光源２０２の発光スペクトルに一致する広帯域コーティングとすることができる。オプティカル・フラットの部分２３５に入射する光には反射及び屈折の両方が生じる。従って、部分２３５にコーティングを行なわないか、あるいはコーティングして所望の反射及び屈折比を実現することができる。オプティカル・フラット２０８の部分２３１は高反射率の材料、例えば金属または誘電体コーティングを有することができる。
【００８６】
本明細書において説明する斜入射干渉計を使用して干渉計に対するオブジェクトの正確な位置を求めることができる。干渉計の基準経路及び測定経路は三角測量センサとして動作する。斜入射干渉計を三角測量センサとして動作させるために、アパーチャ、例えばスリットを照明光学系に配置してアパーチャがオブジェクト表面に撮像されるようにする。干渉計１０１（図３）はこのようなアパーチャ９６を備えるものとして示されるが、本明細書において説明するいずれの干渉計にもこのような変更を加えることができる。
【００８７】
アパーチャは顕微鏡の視野絞りとして機能する。図７ａを参照すると、アパーチャの第１及び第２画像２００ａ，２０１ａが干渉計の検出器に撮像される様子が示される。画像２００ａは、オブジェクトにより反射される光に対応するオブジェクト画像である。画像２０１ａは、干渉計の基準経路に沿って伝搬する光に対応する基準画像である。アパーチャは、画像２００ａ，２０１ａが検出器の視野範囲の一部しか占有することがないように十分に小さい。オブジェクトの干渉計に対する位置は、干渉計１０１のステージ機構、例えば並進ステージ１１９によって決められ、この並進ステージ１１９は、ステージ自体の法線に沿って正確に変位することができる。
【００８８】
画像２００ａ，２０１ａが最初に記録される場合、オブジェクトの位置は通常、測定経路及び基準経路のＯＰＤがゼロになるように決められる訳ではない。従って、画像２００ａ，２０１ａは図７ａに示すように互いから離間する。オブジェクト及び干渉計の相対位置は、例えばオブジェクトをその法線に沿って変位させることにより変更する。オブジェクトの変位は、並進ステージの動きに基づいて正確かつ高精度に認識される。次に、第２の画像ペア２００ｂ（第２オブジェクト画像），２０１ｂ（第２基準画像）が得られる。
【００８９】
画像２００ａ，２０１ａ（図７ａ）を含む検出信号及び画像２００ｂ，２０１ｂ（図７ｂ）を含む検出信号を処理して、２つの検出信号のオブジェクト画像２００ａ，２００ｂの位置を相関させる。例えば、オブジェクト画像２００ａ，２００ｂの相対位置を、検出器の空間単位（例えば画素数）で求めることができる。オブジェクト変位の関数としてのオブジェクト画像変位は、画像２００ａ，２００ｂの相対位置から求めることができる。一旦、オブジェクト画像の変位とオブジェクトの変位との間の関係が求まると、オブジェクト画像２００ｂと基準画像２０１ｂとの間の変位が求まる。次に、オブジェクトをゼロＯＰＤの位置（この位置で、オブジェクト画像及び基準画像が重なる）にまで、画像２００ｂと２０１ｂとの間の変位、及びオブジェクト画像の変位とオブジェクトの変位との間の関係に基づいて並進させることができる。
【００９０】
これらのステップを行なった結果として、オブジェクトの干渉計に対する位置を、オブジェクト表面の正確な位置が干渉パターンのフリンジ間隔の数分の１よりも良好な精度で認識される形で決めることができる。斜入射干渉計を、スリットを取り外すことにより切り替えて干渉モードに戻すことができる。次に、オブジェクト表面の位置決めの精度を、本明細書に記載する干渉信号を使用して上げることができる。オブジェクト画像及び基準画像に基づく三角測量はオブジェクトの傾きの影響を受けない。何故なら、オブジェクト表面が検出器に撮像されるからである。
【００９１】
図８ａ及び８ｂを参照すると、光学システム４００は、基板と基板を被覆する層との間の境界により拡散散乱される光を撮像するように構成されている。拡散散乱光を撮像することにより、光学システムはオブジェクトの外側表面ではなく境界の空間特性の影響を受ける。システム４００を使用して、薄膜を有する基板のフォトリソグラフィ・システムに対する位置を決めることができる。
【００９２】
光学システム４００は、構造化光投影装置（structured light projector）４０８を含み、この投影装置４０８は光パターン４０２をオブジェクトに投影し、更にテレセントリック撮像システム４０６を含み、この撮像システム４０６はパターン４０２を検出器４２０に撮像する。撮像システム４０６は、境界３６または３８により正反射される光４０７を避ける角度で生じるオブジェクトからの光を検出する。例えば、システム４０６は、光４０７に対して角度αの方向に揃った光軸にほぼ沿って拡散散乱される光４０９を検出することができる。
【００９３】
拡散散乱は基板３２のパターニング形状２９により生じる。このような形状は光の波長に対して小さく、例えば１μｍ以下または０．５μｍ以下にすることができる。しかしながら、層３４の上面３９は平滑となり易い。従って、拡散散乱を基板−層の境界３６に対して局在化させることができる。オブジェクトの上面３９及びオブジェクト内部の各個々の境界、例えば境界３６は照射光を入射角に対して、撮像システムの入射瞳から離れる正反射の方向に反射する。従って、拡散散乱光４０９は検出光の主成分であり、システム３５０は、基板−層の境界を示す空間情報を、検出される拡散散乱光に基づいて提供することができる。
【００９４】
図示の実施形態では、構造化光投影装置４０４は光源４０８を含むマイケルソン干渉計（Michelson interferometer）であり、この干渉計は光ビーム４１１を放出し、この光ビーム４１１は光学系４１０、例えば光源４０８から光学系の焦点距離に位置するレンズによってコリメートされる。特定の実施形態では、光源４０８は、発光ダイオードのような広帯域光源及び／又は空間的に広がった光源である。光源４０８は、狭帯域光源、または以下に説明するように、狭帯域と広帯域との間の切り替えが可能な光源としてもよい。ビーム・スプリッタ４１５は光ビーム４１１を第１及び第２部分に分離し、これらの部分はミラー４１２及び４１４によりそれぞれ反射される。ビーム・スプリッタ４１５は第１及び第２部分の少なくとも幾つかの光を再合成して合成ビーム４１７を形成する。
【００９５】
テレセントリックなリレー光学系４１６は合成ビーム４１７を中継してオブジェクトを斜入射角αで照射する。合成ビーム４１７の第１及び第２部分はオブジェクトに、オブジェクトを横切る位置によって異なってくるＯＰＤを生じる形で衝突する（図８ｂ）。従って、合成ビームの第１及び第２部分はウェハ表面３６で干渉して干渉フリンジ、すなわちパターン４０２を形成する。干渉フリンジは、光源４０８が広帯域光源及び／又は空間的に広がった光源であっても観察することができる。何故なら、合成ビーム４１７の第１及び第２部分は、ビーム・スプリッタ４１５とオブジェクトとの間で同じ光路長を有することができるからである。光源は抜群の非干渉性を有するので、パターン４０２及び検出画像には干渉アーチファクト（スペックル）が生じない。構造化光投影装置４０４はパターンを干渉フリンジに基づいて形成するが、投影装置はパターンを、干渉を利用せずに画像を投影してパターン形状を形成することにより形成することができる。
【００９６】
図８ａ及び８ｂに戻って同図を参照すると、パターン光投射装置によって形成されるフリンジはオブジェクトのｘ軸に平行に延び、かつオブジェクトのｙ軸に沿って離間する様子が示されている。フリンジからの拡散散乱光４０９が、ＣＣＤのような２次元検出器とすることができる検出器４２０に撮像される。幾つかのアプローチを使用してオブジェクトの空間特性を検出フリンジに基づいて求めることができる。
【００９７】
空間的な搬送波を生じさせるアプローチでは、検出器は通常、複数の平行フリンジを検出するように構成され、例えばこれらのフリンジ４０２を検出器の全視野範囲に渡って投影する。高さの変化（基板の段差または表面不連続性のような）によってフリンジの位相がシフトする。図８ｂを参照すると、複数のフリンジの間の間隔Δｓは光ビーム４１７の波長及び入射角αの関数である。オブジェクト及びビーム４１７が互いに対して固定されていても、入射角αは表面形状の関数として変化する。特に、フリンジ間隔Δｓは、境界３６の各部分に関して小さくなるか、あるいは大きくなり、これらの部分はそれぞれビーム４１７に向かって、あるいは離れる方向に傾いて、角度αを増大させるか、あるいは減少させる。従って、オブジェクトの空間特性はパターン４０２の１つの画像だけに基づいて求めることができる。
【００９８】
空間的な搬送波を生じさせる実施形態では、パターン４０２の一つ以上の検出画像が得られる。表面の検出部分の空間特性、例えば基板の一つ以上のポイントの高さは、フリンジ４０２に基づいて、例えば間隔Δｓに基づいて求められる。検出画像は、例えばＦＤＡを使用し、画像変換を通して、あるいは直接、画像自体に基づいて解析することができる。例えば、間隔Δｓを検出フリンジから直接求め、そしてオブジェクトの幾何学的構造に関連付けることができる。
【００９９】
位相をシフトさせるアプローチでは、パターン４０２をオブジェクトを横切る形でシフトさせながら、パターンを検出器に複数回照射してパターンを記録する。パターンは、例えば合成ビームの第１及び第２部分のうちの一方の光路長を変更することによりシフトさせることができる。例えば、ミラー４１２，４１４のうちの一方を並進させるか、あるいは圧電変換器を使用して傾けることができる。基板の多くのポイントの各々から検出される光の位相は基板の幾何学的構造を示す。
【０１００】
境界３６の空間特性を投影パターン４０２に基づいて求めるために適する例示としてのアプローチについては、Ｄ． Ｒｏｂｉｎｓｏｎ， Ｇ． Ｒｅｉｄ（編者）による「インターフェログラム解析：デジタル・フリンジ・パターン測定法（Interferogram analysis: digital fringe pattern measurement techniques ）」（IOP Publishing, 1993）に記載されており、この文献を本明細書において参照することによりこの文献の内容が本発明の開示に含まれる。
【０１０１】
特定の実施形態では、素子３５０を広帯域光源及び／又は空間的に広がった光源である光源を使用して動作させる。この場合、時間的及び空間的コヒーレンスの包絡線によってパターン４０２のフリンジ振幅が変調される。包絡線によってフリンジは通常、検出器４０６の視野範囲の内部でも変調される。従って、検出器４２０は複数の平行フリンジを撮像し、この場合、各フリンジはｘ軸に平行に延び、かつ各フリンジは隣接フリンジとは異なる強度を有する。包絡線の最大値は合成ビームの第１部分と第２部分との間のＯＰＤがゼロになる位置に対応する。検出フリンジに対する包絡線の最大値の位置は、オブジェクトの正確な位置及び向きを示す。従って、包絡線の最大値を使用してシステム３５０に対するオブジェクトの位置を正確に特定することができる。
【０１０２】
特定の実施形態では、システム４００は基準表面４２７を含み、この基準表面４２７をオブジェクト３０に隣接して、かつ表面３５または表面３９とほぼ同じ高さに位置させることができる。オブジェクト３０及び基準表面４２７は並進ステージ１１９で固定することができる。基準表面は、光を拡散散乱するように構成可能である。例えば、基準表面をエッチングされたガラス表面またはすりガラス表面とすることができる。基準表面を使用する場合、システム３５０は通常、広帯域光源によって動作するので変調包絡線が得られる。基準表面４２７の位置は、パターンが基準表面に投影され、そして検出器によって撮像されるように決められる。ステージ１１９（及び、従って基準表面４２７）の位置は、包絡線最大値が観察フリンジ・パターンと所定の関係を有する、例えば観察フリンジ・パターンの中心に位置するように決められる。次に、オブジェクト３０を検出器の視野範囲に並進させる。残りのフリンジに対する包絡線最大値の位置の変化は、基準表面とオブジェクト３０との間の高さの差を示す。ステージを移動させて包絡線最大値が再度、観察フリンジ・パターンと所定の関係となるようにすることができる。従って、オブジェクトの位置を基準表面に対して正確に決めることができる。
【０１０３】
特定の実施形態では、システム４００の光源を広帯域スペクトル光源と狭帯域スペクトル光源との間で切り替えることができる。広帯域光源は既に説明したように動作して振幅変調干渉パターンを生成し、このパターンは検出器の視野範囲の内部でも変化する。オブジェクトの位置を干渉パターンの最大値の位置に基づいて決め、ＯＰＤがゼロになる位置がオブジェクトの所定部分に一致するようにする。従って、オブジェクトの位置をシステム４００に対して正確に決めることができる。一旦、オブジェクトの位置を決めてしまうと、システム４００の光源を狭帯域光源に切り替えて、光源が、フリンジが検出器の視野範囲の内部ではほとんど変調されない十分な長さのコヒーレンス長を有するようにする。フリンジの特性を解析してオブジェクトの空間特性を求める。システムでは、スペクトル・フィルタを使用してビーム４１１を狭帯域光と広帯域光との間で切り替えることができる。
【０１０４】
図９ａ及び９ｂを参照すると、干渉計システム５０は低コヒーレンス干渉信号をオブジェクト３０、及び被覆層が全く無いオブジェクトまたは複数の被覆層を含むオブジェクトのような他のオブジェクトから取得することができることが示されている。システム５０はオブジェクトの複数のポイントを第１の次元に延びる照射ストライプで照射し、そして各ポイントから生じる干渉パターンを検出する。干渉パターンは検出器の第１の次元に沿って延び、かつ検出器の第２の次元に沿って離間する。従って、システム５０は干渉パターンを、構成要素を動かして光路長差を変えるという操作を全く行なうことなく、取得することができる。必ずしも斜入射モードで動作することはないが、システム５０は干渉信号を短時間で複数のオブジェクト・ポイントから取得することができ、これによりオブジェクトに対して他の処理ステップを実施することができる。
【０１０５】
光源、例えば光源５２はＸ軸に平行な方向に延びる光ビーム５４を放出する。光源５２は、光源の公称波長の少なくとも５％、少なくとも１０％、少なくとも１５％、または少なくとも２０％である半値幅（ＦＷＨＭ）の帯域を有する広帯域光源とすることができる。特定の実施形態では、光源５２は、約３００ｎｍと約１０００ｎｍとの間、例えば約５００ｎｍと約６００ｎｍとの間の公称波長を有する。
【０１０６】
ビーム５４を円柱レンズＬ１が受信し、このレンズＬ１はＸ軸に平行な長軸及びＹ軸に平行な短軸を有する。レンズＬ１はビーム５４をＹ−Ｚ平面でコリメートし、そしてコリメート・ビーム５５を透過してビーム・スプリッタＢ１に入射させ、このビーム・スプリッタＢ１はコリメート・ビーム５５の第１部分を円柱レンズＬ２に向けて反射し、そしてコリメート・ビーム５５の第２部分を透過して円柱レンズＬ３に入射させる。ビーム・スプリッタＢ１は通常、非偏光特性を有する。レンズＬ２はＸ軸に平行な長軸及びＺ軸に平行な短軸を有する。レンズＬ３はＸ軸に平行な長軸及びＹ軸に平行な短軸を有する。
【０１０７】
図９ａを参照すると、レンズＬ２はビーム・スプリッタＢ１から受信するコリメート・ビームの反射部分の焦点をオブジェクト３０に、Ｘ軸に平行な細長いオブジェクトの焦点像、例えば照射ライン６７として当てる。照射ライン６７の長軸に直交する方向（Ｙ軸に平行な）の照射ラインの寸法に対する照射ライン６７の長軸に沿った（Ｘ軸に平行な）照射ラインの寸法の比は、少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも２５、少なくとも５０、例えば少なくとも１００とすることができる。照射ライン６７のこのような寸法は、最大照度の２５％に対応する位置に基づいて求めることができる。照射ライン６７は通常、均一であるか、あるいはラインの長さに沿って徐々に照度が変化し、そしてオブジェクト３０の複数のポイントを照射する。これらのポイントは、オブジェクト３０が照射される次元、例えばＸ軸に沿って離間するものと考えることができる。
【０１０８】
図９ａによれば、オブジェクト３０により反射される光、例えば境界３６及び／又は表面３９により反射される光はレンズＬ２により受信され、このレンズＬ２が反射光をＹ−Ｚ平面でコリメートし、そしてコリメート光を透過してビーム・スプリッタＢ１に入射させ、このビーム・スプリッタＢ１がその光の一部分を透過して、通常非偏光性を有するビーム・スプリッタＢ２に入射させる。ビーム・スプリッタＢ１を通過し、オブジェクト３０によって反射され、そしてビーム・スプリッタＢ２に入射する光は測定光路を伝搬する。
【０１０９】
ビーム・スプリッタＢ１を透過するコリメート・ビームの第２部分はレンズＬ３により受信され、このレンズＬ３は収束ビームを透過して９０°ルーフ・ミラー６２に入射させる。この収束ビームは焦点ｆ１に到達し、この焦点ｆ１は通常、細長であり、かつＸ軸に平行に延びる。ルーフ・ミラー６２は発散ビームを円柱レンズＬ４に入射させ、この円柱レンズＬ４はＸ軸の方向に向いた長軸及びＹ軸の方向に向いた短軸を有する。レンズＬ４はＹ−Ｚ平面でコリメートしたビームを透過してビーム・スプリッタＢ２に入射させる。レンズＬ２，Ｌ３，及びＬ４は同じ光学特性、例えば焦点距離を有する。システム５０のレンズ及び他の光学系は色収差が生じないようにすることができる。ビーム・スプリッタＢ１を通過し、そしてルーフ・ミラー６２を通過してビーム・スプリッタＢ２に入射する光は基準光路を伝搬する。測定光路によって、システム５０の干渉計８９の測定経路が定義される。基準光路によって、システム５０の干渉計８９の基準経路が定義される。
【０１１０】
ビーム・スプリッタＢ２は、干渉計８９の測定経路及び基準経路からの光を合成し、そして合成光５９を透過させる。合成光５９を構成する測定経路及び基準経路の両方の光がＹ−Ｚ平面でコリメートされる。ビーム５９はＸ−Ｚ平面で発散することができる。円柱レンズＬ５は合成ビーム５９を受信し、そして光を検出器に集光し、この検出器は通常、Ｙ軸に沿って延びる行及びＸ軸に沿って延びる列に配列される複数の画素７３を含む２次元検出器７１である。異なる列は異なるＹ座標値を有する。異なる行は異なるＸ座標値を有する。検出器７１は電荷結合素子（ＣＣＤ：Charge Coupled Device ）または他の撮像検出器とすることができる。レンズＬ５はＹ軸方向に向いた長軸及びＺ軸方向に向いた短軸を有する。従って、レンズＬ５はＹ−Ｚ平面よりもＸ−Ｚ平面において非常に大きな集光パワーを有する、例えばレンズＬ５はＹ−Ｚ平面には集光パワーをほとんど持たない。
【０１１１】
図１０を参照すると、干渉計５０が測定経路及び基準経路の光を検出器７１に撮像する様子が示されている。オブジェクト３０の各照射ポイントにより反射される光は細長い焦点像、例えば検出ラインとして撮像される。例えば、照射ポイント８１ａからの光は、該当する細長い焦点像８１ｂに検出器７１の画素行８３に沿って撮像され、そして照射ポイント８５ａからの光は、該当する細長い焦点像８５ｂとして検出器７１の画素行８７に沿って撮像される。基準経路の焦点ｆ１からの光は基準焦点像９９として撮像され、この基準焦点像９９は、オブジェクト３０の複数の照射ポイントに対応する複数の細長い焦点像に重なる。
【０１１２】
細長い各焦点像８１ｂ，８５ｂの長軸に直交する（Ｘ軸に平行な）各焦点像の寸法に対する細長い各焦点像８１ｂ，８５ｂの長軸に沿った（Ｙ軸に平行な）各焦点像の寸法の比は少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも２５、少なくとも５０、例えば少なくとも１００とすることができる。図１０から分かるように、オブジェクト３０の照射寸法に沿って離間する複数のポイントに対応するこれらの細長い焦点像は、検出器７１が検出を行なう第１の次元に沿って離間する、例えば離間ポイント８１ａ，８５ａに対応する細長い焦点像８１ｂ，８５ｂは異なる画素行７３に撮像され、かつ検出器７１のＸ軸に沿って離間する。細長い各焦点像の長軸は、検出が行なわれる第１の次元にほぼ直交する第２の次元に沿って延びる、例えば細長い焦点像８１ｂ，８５ｂは、複数の画素列７３に跨って延び、かつ検出器７１のＹ軸に沿って延びる。従って、干渉計５０は、オブジェクトの照射寸法に沿って延びる複数のポイントにより反射される光を２次元画像として撮像することができる。照射寸法に沿って離間する照射ポイントは、画像の第１の次元に沿って離間し、かつ画像の第２の次元に沿って延びる細長い焦点像として撮像される。
【０１１３】
図９ａに戻って同図を参照すると、干渉計８９の基準経路及び測定経路は、レンズＬ１〜Ｌ５が干渉計８９の光路に対して中心に位置する場合に、ほぼ等しい経路長を有するように構成することができる様子が示される。経路長が等しい状態では、細長い焦点像８１ｂ，８５ｂと基準焦点像９９との間のＯＰＤは、検出器７１の行に沿って一定となるようにすることができる（図１０）。１よりも大きい屈折率を有する光媒質、例えばシリカまたはガラス・プレート９７の位置を、ビーム・スプリッタＢ１，Ｂ２とレンズＬ３，Ｌ４との間の基準光路に沿って決めてこのような媒質中の２つの干渉計経路の光路を一致させることができる。
【０１１４】
特定の実施形態では、干渉計８９の測定経路と基準経路との間にＯＰＤを、レンズＬ４を大きさΔｄだけ基準光路に直交する方向に並進させる、例えばレンズＬ４をＺ軸に平行に並進させることにより生じさせる（図９ａ）。光学系、例えばレンズＬ４を基準光路に直交する方向に並進させることにより、基準経路に沿って通過するビームを変位させる、例えば基準経路に沿って通過するビームに対して角度θだけ、このような並進が生じない状態で傾ける、例えば基準ビームを真の基準光路に対して変位させることができる。角度θの変位は１つの平面、例えばＸ−Ｙ平面に収めることができる。
【０１１５】
基準ビームの角度が変位すると、細長い各焦点像８１ｂ，８５ｂと基準焦点像９９との間のＯＰＤが変化する。詳細には、測定光路と基準光路との間のＯＰＤは、検出器の細長い各焦点像の長軸に沿って、例えば細長い焦点像８１ｂ，８５ｂに沿って変化する。例えば、検出器７１の列９１に撮像される光の測定光路と基準光路との間のＯＰＤは、列９３に撮像される光に関するＯＰＤとは異なる（図１０）。従って、図示の実施形態では、測定光路と基準光路との間のＯＰＤは、検出器７１のＹ座標値の関数として変化する。特定の実施形態では、ＯＰＤはＹ座標値の線形関数である、例えばＯＰＤは、光が撮像される検出器７１の列の線形関数である。例えば、図１０によれば、ＯＰＤは、検出器７１の行に沿って、従って細長い焦点像８１ｂ，８５ｂの長い方の寸法に沿って、例えば線形に変化する。オブジェクト３０の各照射ポイントに対応する細長い焦点像の長軸は、ほぼ検出器の行に沿って延びるので、各行の画素は、一つ以上の干渉パターンを含む干渉信号を蓄積する。通常、干渉信号の各干渉パターンは、オブジェクトの特定の境界から生じる。所定の行に沿った各列の検出画素は異なるＯＰＤに対応する。従って、検出器の一方の次元は一直線に並んだオブジェクト・ポジションに対応し、他方の次元は、各オブジェクト・ポイントによって生成される干渉パターンの複数の位相シフト・サンプルとなる。オブジェクトをＹ方向にスキャンすることによって、オブジェクト表面全体の形状を連続的に求めることができる。
【０１１６】
図２に戻って同図を参照すると、干渉信号９０は、検出器７１の行に沿った、例えばオブジェクト３０のポイント８１ａの検出行８３に沿った複数の画素によって検出される光の照度変化の例であることが分かる。一つの行に沿って検出される光のＯＰＤ差は、検出光のコヒーレンス長と少なくとも同じ長さだけ変化することができる。例えば、図示のように、一つ以上の行の画素に沿って検出される光路差の範囲は、一つ以上の検出干渉パターンの各々を変調する包絡線の半値幅よりも大きくなり得る。干渉信号のコヒーレンスが低いので、システム５０に対するポイント８１ａの位置及び／又は高さは正確に求めることができる。
【０１１７】
システム５０を用いて得られる干渉信号は異なるオブジェクト・ポイントに関して空間的に拡散するので、検出器を１回照射するだけで、オブジェクト表面の一直線に並ぶポイント全ての形状を求めることができる。一旦、最初にオブジェクト３０を照射ライン６７の焦点に合わせてしまうと、オブジェクト３０の第１の次元に沿って離間する複数のポイントの各々に関する干渉パターンは、システム５０のどの部分も動かすことなく取得することができる。従って、特定の実施形態では、干渉計８９は可動部分を持たないか、あるいは複数の離間オブジェクト・ポイントの各々から干渉パターンを取得している間にどの部分も動かすことがなく、かつ堅牢な、または固定のアセンブリとして作製することができる。
【０１１８】
オブジェクト３０に対する照射角度範囲は、干渉計８９の光学系の焦点距離を長くすることにより任意に小さくすることができる。従って、入射角に関連するオブジェクト表面の光学特性の変化を効果的に小さくするか、あるいは無くすことができる。各検出干渉パターンは、測定経路または基準経路の光路を連続的に変化させる場合に１つの検出画素において検出される信号と等価である。
【０１１９】
上述したように、測定ビームと基準ビームとの間のＯＰＤは、基準ビームの光路の中心に対して光学系、例えばレンズＬ４をずらすことにより実現することができる。特定の実施形態において、光路差を実現する操作では、ルーフ・ミラー６２を調整して基準ビームに角度変位を生じさせる。特定の実施形態において、ＯＰＤを実現する操作では、ビーム・スプリッタＢ２をＸ軸の周りに回転させるか、あるいは傾ける。図１１ａ及び１１ｂを参照すると、システム５０は、特定の実施形態では、測定ビームに対する基準ビームの波面反転を少なくするか、あるいは無くすように構成されることが分かる。波面反転は、同じ回数の反射を干渉計の各経路に生じさせるか、あるいは干渉計の複数の経路にも生じさせることにより少なくするか、あるいは無くすことができる。図１１ａから分かるように、ルーフ・プリズム６２によって生じる波面反転は、反射時のビーム７７ａ，７７ｂの反転により確認される。図１１ｂから分かるように、３つのミラー・リフレクタ６２ｂによっては、ビーム７７ｃ，７７ｄの光路から分かるように波面反転は生じない。波面反転を少なくすることにより干渉計８９の精度を上げることができる。
【０１２０】
図９ａに戻って同図を参照すると、光源５２はスリット５７を含むことができ、このスリットはＸ軸にほぼ平行に延びる方向に長い寸法を有する。スリット５７のＹ方向の投影幅は、システム５０のＹ方向の横解像度を決定し、レンズＬ５のＸ方向の開口数はＸ方向の横解像度を決定する。スリット５７は、例えばメカニカル・アパーチャまたは１次元ファイバ・アレイにより定義可能である。特定の実施形態では、光源５２は、照射ビームの発散をＸＺ平面に限定するための空間フィルタを含む。例示としての空間フィルタはスリット６１及びテレセントリック・レンズ８０ａ，８０ｂを含み、スリットは、Ｚ軸にほぼ平行に延びる方向に長い寸法を有し、テレセントリック・レンズ８０ａ，８０ｂはランベルト発光体７０をスリット５７上に撮像する。
【０１２１】
照射ライン６７は通常、均一な照度を有するが、特定の実施形態では、ラインの照度を不均一にすることができる。例えば、光源５２は、複数の光ファイバの端部を細長いアレイ、例えばスリットの形状に配置する形で含むことができる。レンズＬ１，Ｌ２は細長いアレイから放出される光を撮像して、オブジェクト３０を不均一な照度を有する光で照射することができる。
【０１２２】
プロセッサ
上述したコンピュータ解析法のいずれかをハードウェアまたはソフトウェア、あるいはハードウェア及びソフトウェアの組み合わせで実行することができる。これらの方法はコンピュータ・プログラムで、標準のプログラム方法を本明細書に記載する方法及び図に従って使用して実行することができる。プログラム・コードを入力データに適用して本明細書に記載する機能を実行し、そして出力情報を生成する。出力情報をディスプレイ・モニターのような一つ以上の出力機器に入力する。各プログラムは、高位の手続き型言語またはオブジェクト指向プログラム言語で実行してコンピュータ・システムとの通信を可能にする。しかしながら、プログラムは必要に応じてアセンブリ言語またはマシン言語で実行することができる。いずれにせよ、言語はコンパイル言語または解釈言語とすることができる。更に、プログラムは、当該目的のために予めプログラムされる専用の集積回路で実行することができる。
【０１２３】
このような各コンピュータ・プログラムは、汎用プログラマブル・コンピュータまたは特定用途向けプログラマブル・コンピュータによる読み取りが可能な記憶媒体または記憶素子（例えば、ＲＯＭまたは磁気ディスケット）に保存されることが好ましく、これによって記憶媒体または記憶素子をコンピュータが読み取って本明細書に記載する手順を実行する際にコンピュータを構成するか、あるいは動作させる。コンピュータ・プログラムはまた、プログラム実行中にキャッシュに、またはメインメモリに格納することができる。解析法はまた、コンピュータ・プログラムにより構成されるコンピュータ読み取り可能な媒体として実行することができ、この場合、このように構成される記憶媒体によってコンピュータが特定の、または所定の方法で動作して本明細書に記載する機能を実行する。
【０１２４】
適用例
上述した低コヒーレンス干渉法及びシステムは次の表面解析課題のいずれかに関して使用することができる。すなわち、単純な薄膜；多層薄膜；回折を起こすか、あるいは複雑な干渉効果を生じさせるシャープなエッジ及び表面形状；解像度を超える表面粗さ；解像度を超える表面形状、例えば別の平滑表面上の波長以下の幅の溝；異なる材料；偏光状態によって変化する表面特性；及び入射角によって変わる干渉性摂動を生じさせる、表面の反り、振動、または運動、あるいは変形する表面形状である。薄膜の場合、着目する可変パラメータは膜厚、膜屈折率、基板屈折率、またはこれらの特定の組み合わせとすることができる。異なる材料の場合、例えば表面は薄膜及び固体金属の組み合わせを含むことができ、そして角度によって変わる表面特性のフィッティングを一連の理論的予測に対して行なうが、これらの予測には、膜または固体金属を、該当する干渉強度信号との一致によって自動的に識別する両方の表面構造タイプが含まれる。このような形状を示すオブジェクト及び素子を含む適用例について以下に説明する。
【０１２５】
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を使用して基板、例えばシリコン・ウェハを被覆するフォトレジスト層をパターニングする。オブジェクト３０を観察すると、基板３２はウェハに対応し、そして層３４はフォトレジスト薄膜層に対応する。境界３８はフォトレジストの上側表面に対応し、そして境界３６はウェハ−フォトレジストの境界に対応する。基板の表面３５は、幾何学的構造及び／又は組成が変化し、かつフォトレジストの下に位置する複数のパターニング済み形状を有することができる。従って、オブジェクトは複数の境界をフォトレジストの外側表面の下に提供することができる。
【０１２６】
フォトリソグラフィ装置はパターンをオブジェクト上に撮像する。例えば、パターンは電子回路の素子（または回路の素子を除いた部分）に対応することができる。撮像の後、フォトレジストの各部分を除去して除去フォトレジスト下の基板を露出させる。露出基板をエッチングし、堆積材料で覆い、または露出基板に変更を加えることができる。残りのフォトレジストは基板の他の部分を保護してこのような変更が加えられることがないようにする。
【０１２７】
生産効率を高めるために、一つよりも多くの素子を１枚のウェハから取り出すことがある。これらの素子は同じとすることもできるし、異ならせることもできる。各素子には、ウェハの一部分を一つのパターンで撮像する必要がある。場合によっては、パターンを連続して異なる部分に撮像する。連続撮像は幾つかの理由により実行することができる。光収差が生じることによって十分なパターン焦点精度（pattern focus quality ）をウェハの広い領域に渡って実現することができない。光収差が生じない場合でも、ウェハ及びフォトレジストの空間特性に起因して、十分なパターン焦点精度をウェハの広い領域に渡って実現することができない。ウェハ／レジストの空間特性と焦点精度との間の関係の形態について以下に説明する。
【０１２８】
図１ｂに戻って同図を参照すると、オブジェクト３０はＮ個の部分４０ｉを有するように示されており、各部分は撮像対象のオブジェクトの合計面積４１よりも小さい。各部分４０ｉの内部では、空間特性変化、例えばウェハまたはフォトレジストの高さ及び勾配変化は通常、合計面積４１に渡って得られる変化よりも小さい。それにも拘らず、異なる部分４０ｉのウェハまたはフォトレジストは通常、異なる高さ及び勾配を有する。例えば、層３４は、表面３９の高さ及び勾配を変化させる厚さΔｔ１及びΔｔ２を示す（図１ａ）。従って、オブジェクトの各部分はフォトリソグラフィ撮像装置とは異なる空間的関係を有することになる。焦点精度は空間的関係、例えばオブジェクトとフォトリソグラフィ撮像装置との間の距離に関連する。オブジェクトの異なる部分が正しく焦点を結ぶようにするためには、オブジェクト及び撮像装置の相対位置を調整し直す必要がある。オブジェクトの高さ変化及び勾配変化に起因して、撮像部分から離れたオブジェクト部分、例えばオブジェクトの辺４３に対するオブジェクトの位置及び向きを求めることによってだけでは、部分が正しく焦点を結ぶことができない。
【０１２９】
正しい焦点合わせは、オブジェクトの空間特性を撮像対象のオブジェクト部分の内部で求める（あるいは処理する）ことによって行なうことができる。一旦、部分の位置を求めてしまうと、オブジェクト（及び／又はフォトリソグラフィ撮像装置の一部分）を移動させる、例えば並進させる、回転させる、かつ／もしくは傾けて、基準、例えばフォトリソグラフィ撮像装置の一部分に対する部分の位置を変更することができる。求める操作及び移動させる操作を（必要に応じて）撮像対象の各部分に対して繰り返すことができる。
【０１３０】
部分の空間特性を求める操作では、オブジェクトの薄膜層の外側表面の一つ以上のポイントの位置及び／又は高さを求め、この場合、一つ以上のポイントは撮像対象のオブジェクト部分の内部に位置する。例えば、部分４０２（図１ａ）の外側表面３９の位置及び向きは、部分内部のポイント４２１−４２３の位置に基づいて求めることができる。撮像対象部分の空間特性を求める操作では、干渉計を使用して部分を光で照射し、そして照射部分により反射される光を含む干渉信号を検出することができる。特定の実施形態では、複数の部分を同時に光で撮像して複数の干渉信号を取得することができる。各干渉信号は、部分の一つ以上の空間特性を示す。従って、これらの干渉信号を使用してオブジェクトの起伏を示す画像を複数の部分に渡って作成することができる。複数の部分に対してフォトリソグラフィを行っている間、ウェハの位置を複数の干渉信号から求められる個々の部分の起伏に基づいて決めることができる。従って、各部分の位置はフォトリソグラフィ撮像装置に対して最適に焦点が合うように決めることができる。
【０１３１】
干渉信号を撮像対象のオブジェクトの各部分から検出する操作では、部分によって反射される光及び基準光を、少なくとも検出光のコヒーレンス長と同じ長さのＯＰＤ範囲に渡って検出することができる。例えば、光は、少なくともこの光のコヒーレンス長に渡って検出することができる。特定の実施形態では、干渉計は照射部分により反射される光が外側境界（外側表面３９のような）または内側境界（境界３６のような）のいずれかにより反射される光が支配的となるように構成されている。特定の実施形態では、オブジェクトの空間特性は、干渉信号の一部分にのみ基づいて求める。例えば、干渉信号が２つ以上の重複干渉パターンを含む場合、オブジェクトの空間特性は、複数の干渉パターンのうち、オブジェクトの１つの境界による影響が支配的となる一つの干渉パターンの一部分に基づいて求めることができる。
【０１３２】
銅配線構造及び化学的機械研磨
チップ製造業者には、所謂「デュアル・ダマシン銅」プロセスを使用してチップの異なる部分の間の電気配線を形成する手法が一般的になってきている。これは、適切な表面トポグラフィ・システム（surface topography system ）を使用して効果的な機能を提供することができるプロセスの一例である。デュアル・ダマシン・プロセスは６つの工程を含むと考えることができる。すなわち、（１）層間誘電体（ＩＬＤ：InterLayer Dielectric ）を堆積させる工程であり、この工程では、誘電体材料（ポリマーまたはガラスのような）層をウェハ（複数の個々のチップを含む）の表面に堆積させる；（２）化学的機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing ）工程であり、この工程では、誘電体層を研磨して高精度な光リソグラフィ用光学系に適する平滑表面を形成する；（３）リソグラフィ・パターニング工程及び反応性イオン・エッチング工程を組み合わせた工程であり、この工程では、ウェハ表面に平行に走る狭い幅のトレンチ、及びトレンチの底面から下部（既に画定されている）導電層に達する小容積のビアを含む複雑な配線構造を形成する；（４）トレンチ及びビアに銅を充填するために銅を堆積させる複数の金属堆積工程を組み合わせた工程；（５）誘電体が、銅の充填されたトレンチ及びビアを覆って堆積する誘電体堆積工程；及び（６）最終ＣＭＰ工程であり、この工程では、不要の銅を除去して、銅が充填されたトレンチ（及び可能であればビア）から成る配線構造が誘電体材料に取り囲まれる形で残る。
【０１３３】
図１２ａを参照すると、素子５００は誘電体５０４を基板５０１上に堆積する銅パターン５０２を覆って堆積することにより生じる膜構造の例であることが分かる。誘電体５０４は、表面に沿って高さが変化する平坦ではない外側表面５０６を有する。素子５００から得られる干渉信号は、表面５０６、銅パターン５０２と誘電体５０４との間の境界５０８、及び基板５０１と誘電体５０４との間の境界５１０から得られる干渉パターンを含むことができる。素子５００は、これも干渉パターンを生成する複数の他のパターンを含むことができる。
【０１３４】
図１２ｂを参照すると、素子５００’は最終のＣＭＰ工程の後の素子５００の状態を示していることが分かる。上側表面５０６は平坦化されて表面５０６’となり、そして境界５０８をこの時点で外部環境に晒すことができる。基板表面の境界５１０はそのままであり、変化しない。素子の性能及び均一性は、表面５０４の平坦性をモニターする操作によって大きく変わる。研磨速度、従って研磨後に残留する銅（及び誘電体）の厚さは、研磨条件（パッド圧力及び研磨スラリーの元素組成のような）だけでなく、銅及び銅周囲の誘電体領域の局部詳細構造（すなわち、向き、近接状態、及び形状）によって大きく、かつ複雑な態様で変わる。従って、表面５０６のうち、銅領域５０２を覆う部分は、表面５０６の他の部分とは異なる速度でエッチングされる。従って、一旦、銅領域５０２の境界５０８が露出すると、誘電体及び銅領域は異なるエッチング速度を示す。
【０１３５】
位置に依存するこの研磨速度によって、表面の幾何学的構造が長い横方向距離に渡って変化することが知られている。例えば、ウェハ・エッジに近くに位置する一連のチップが、中心近くに位置するチップよりも大きな速度で研磨されて、銅領域がエッジ近傍で所望の厚さよりも薄くなり、かつ中心で所望の厚さよりも厚くなることを意味する。これは、「ウェハの大きさでの」プロセスの不均一性−すなわち、ウェハ径と同じくらいの大きさに渡って生じる不均一性の例である。銅が充填されたトレンチが高い密度で存在する領域が銅配線を低い密度で含む領域の近傍よりも研磨速度が大きいことも知られている。これによって、銅が高密度で存在する領域における「ＣＭＰによるエロージョン（CMP-induced erosion ）」として知られる現象が生じる。これは、「チップの大きさでの」プロセスの不均一性−すなわち、１個のチップの線形寸法と同じくらいの大きさに渡って生じる（この大きさよりもずっと小さい大きさで生じる場合がある）不均一性の例である。「ディッシング（dishing ）」として知られる別のタイプの、チップの大きさでの不均一性は、銅が充填された１つのトレンチ領域（この領域は、周囲の誘電体材料よりも大きな速度で研磨される）の内部で生じる。幅が数ミクロンを超えるトレンチの場合、ディッシングは深刻な状況をもたらし、ディッシングの影響を受けた配線が後の工程で非常に大きな電気抵抗を示し、チップ不良を生じる。
【０１３６】
ＣＭＰによって生じる、ウェハ及びチップの大きさでのプロセスの不均一性は、本質的に予測が難しく、ＣＭＰ処理システム内部の条件が新しくなるにつれて大きく変化する。プロセス条件を効果的にモニターし、かつ適切に調整して不均一性が必ず許容範囲内に収まるようにするためには、プロセス・エンジニアが表面の幾何学的構造に対する非接触の測定をチップに対して非常に多くの種々の位置で頻繁に行なうことが重要である。この操作は、上述した干渉法及びシステムの実施形態を使用して可能になる。
【０１３７】
特定の実施形態では、誘電体５０４の一つ以上の空間特性、例えば誘電体の表面５０６の幾何学的構造及び／又は誘電体の厚さを、ＣＭＰ工程の前、及び／又はＣＭＰ工程の間に、低コヒーレンス干渉信号を構造から取得することによりモニターする。空間特性に基づいて、研磨条件を変えて所望の平坦な表面５０６’を実現することができる。例えば、パッド圧力、パッド圧力の配分、研磨剤の条件、溶剤組成及び溶剤の量、及び他の条件は、空間特性に基づいて決めることができる。研磨を所定の時間だけ行なった後、空間特性を再度求め、そして研磨条件を必要に応じて変えることができる。幾何学的構造及び／又は厚さは、例えば表面５０４’が得られるエンドポイントも示唆する。従って、低コヒーレンス干渉信号を使用して、過剰に研磨された、オブジェクトの異なる領域によって生じる窪みの発生を防止することができる。低コヒーレンス干渉法及びシステムはこの点に関して有利である。何故なら、素子の空間特性、誘電体のうち、（ａ）銅領域５０２の上の表面、及び隣接銅領域５０２以外の（ｂ）基板表面５１０上の表面の、例えば相対的な高さは、複数の境界が存在しても求めることができるからである。
【０１３８】
半田バンプ形成
図１３ａ及び１３ｂを参照すると、構造５５０は半田バンプ形成の間に形成される構造の例であることが分かる。構造５５０は基板５５１、半田に濡れない領域５０２、及び半田に濡れる領域５０３を含む。領域５０２は外側表面５０７を有する。領域５０３は外側表面５０９を有する。従って、境界５０５が領域５０２と基板５０１との間に形成される。
【０１３９】
バンプ形成の間、半田５０４の塊の位置を、半田が濡れ領域５０３に接触するように決める。半田を流すと、半田は濡れ領域５０３との確実なコンタクトを実現する。隣接する非濡れ領域５０２はダムのような働きをして、フロー半田が構造の周りに不所望に移動することがないようにする。表面５０７，５０９の相対高さ、及び表面５０２からの半田５０４の寸法を含む構造の空間特性を認識することが望ましい。本明細書における他の説明から分かるように、構造５５０は複数の境界を含み、これらの境界の各々によって干渉パターンが生じる。複数の干渉パターンが重なると、既知の干渉法を使用して空間特性を正確に求めるということができなくなる。本明細書において説明するシステム及び方法を適用することによって空間特性を求めることができる。
【０１４０】
構造５５０から求めることができる空間特性を使用して、層５０２，５０３の堆積時間、及び領域５０３の単位面積当たりに使用する半田５０４の量のような製造条件を変えることができる。更に、半田を流すために使用する加熱条件も空間特性に基づいて変更して半田を十分に流し、かつ／もしくは半田の移動を防止することができる。
【０１４１】
液晶ディスプレイ
図１４を参照すると、パッシブ・マトリクスＬＣＤ４５０が幾つかの層により構成されている様子が示されている。主要部品はシール４５４で接着する２つのガラス基板４５２，４５３である。偏光板４５６を前面ガラス基板４５３に取り付けて、入射光を一方向に偏光する。偏光光は前面ガラス基板４５３を通過する。インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）層４５８は電極として使用する。ハード・コート層とも呼ばれることがある、ＳｉＯＸを使用するパッシベーション層４６０をＩＴＯ層４５８の上にコーティングして表面を電気的に絶縁する。ポリイミド４６２をパッシベーション層４６０の上に印刷法を用いて形成して液晶４６４を配向させる。液晶は電界の影響を受けるので、電界が印加されると配向を変える。液晶はまた、光学的にアクティブであるので、入射光の偏光方向を回転させる。セル・ギャップΔｇ、すなわち液晶層４６４の厚さはスペーサ４６６によって決まり、このスペーサは２つのガラス基板４５２，４５３が固定距離だけ離れるようにこれらの基板を維持する。電位が前面基板４５３から背面基板４５２に向かって生じていない場合、偏光光は、この光が液晶層４６４を通過すると９０°だけ回転する。電位が一方の基板から他方の基板に向かって印加される場合、光は回転しない。光が液晶層４６４を通過した後、光は別のポリイミド層４５８、別のハード・コート層４７０、背面ＩＴＯ電極４７２、及び背面ガラス基板４５２を通過する。背面偏光板４７４に達すると、光は、光が９０°だけ回転しているかどうかによって変わる形で偏光板を透過する、または偏光板に吸収される。セル４５０はカラー表示を行なうためにフィルタ４７６または他の着色素子を含むことができる。
【０１４２】
セル・ギャップΔｇによって大きく左右される形で、ＬＣＤの光電特性、例えばコントラスト比及び輝度が決まる。製造工程中におけるセル・ギャップの制御は、均一かつ高品質な表示を実現するために非常に重要である。実際のセル・ギャップはスペーサ４６６の寸法とは異なる。何故なら、製造中に、圧力を加えて、または真空にして液晶媒質を注入し、シール４５４が硬化してシールの寸法が変わり、更に液晶媒質を注入することによって基板４５２，４５３の間に毛細管力が生じるからである。液晶媒質４６４の注入前及び注入後の両方において、基板４５２，４５３の表面４８０，４８２が光を反射して、セル・ギャップΔｇを示す干渉パターンが生じる。干渉信号のコヒーレンスが低いという性質自体を利用するか、あるいはこの性質を上述の干渉信号処理法と組み合わせた形で利用して、製造工程中のセル・ギャップΔｇを含むセル特性を、セルの他の層によって形成される境界が存在する状態においてもモニターすることができる。
【０１４３】
例示としての方法では、セル・ギャップΔｇを示す干渉パターンを含み、かつ低コヒーレンス干渉信号を層４６４の注入前に取得することができる。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求められ、かつ指定値と比較することができる。製造条件、例えば基板４５２，４５３に加わる圧力、またはこれらの基板の間の真空を変えて、指定値と求めたセル・ギャップとの間の差が許容値を超える場合にセル・ギャップΔｇを変更することができる。このプロセスは、所望のセル・ギャップが得られるまで繰り返すことができる。次に、液晶媒質をセルに注入する。注入する液晶媒質の量はセルに関する測定済みの空間特性に基づいて決定することができる。これによって、セルへの過剰注入または注入不足を防止することができる。注入プロセスはまた、表面４８０，４８２からの干渉信号を観察することによりモニターすることができる。一旦、セルが充填されてしまうと、低コヒーレンス光源による追加の干渉パターンを取得してセル・ギャップΔｇ（または他の空間特性）をモニターする。ここでも同じく、製造条件を変更してセル・ギャップを許容値内に維持するか、あるいは収めることができる。
【０１４４】
レーザ・スクライブ及びレーザ切断
レーザを使用してオブジェクトをスクライブして、同時に製造される、異なる構造、例えばマイクロエレクトロニクス構造を分離する準備をする。分離の精度はスクライブ条件、例えばレーザ焦点面のサイズ、レーザ・パワー、オブジェクトの並進速度、及びスクライブ深さに関連する。構造のパターン密度が高くなる可能性があるので、スクライブ線が構造の隣接薄膜または隣接層となる可能性がある。薄膜または層に関連する境界によって、干渉計を使用してスクライブ深さを求める場合に現われる干渉パターンが生成される。本明細書に記載する方法及びシステムを使用してスクライブ深さを、このような隣接膜または隣接層が存在する状態においても求めることができる。
【０１４５】
例示としての方法では、一つ以上の電子構造をスクライブし、そして構造をスクライブ線に沿って分離することができる。分離の前及び／又は後に、低コヒーレンス干渉信号を使用してスクライブ深さを求めることができる。他のスクライブ条件、例えばレーザ・スポット・サイズ、レーザ・パワー、並進速度は既知である。スクライブ深さは干渉信号により求めることができる。スクライブ深さを含むスクライブ条件によって変わる分離精度は、分離構造を評価することにより求めることができる。このようにして求めた値に基づいて、所望の分離精度を実現するために必要なスクライブ条件を決定することができる。製造工程を継続している間に、低コヒーレンス干渉信号をスクライブ領域から取得してプロセスをモニターすることができる。スクライブ条件を変えてスクライブ特性を許容値内に維持するか、あるいは収めることができる。
【０１４６】
他の実施形態は請求項に開示される技術範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１ａ】基板及び被覆層、例えば薄膜を含む測定オブジェクトの断面図。
【図１ｂ】図１ａのオブジェクトの上面図。
【図２】該当する包絡関数に従って変化する振幅を有する第１及び第２干渉パターンを含む低コヒーレンス干渉信号。
【図３】斜入射干渉計システム。
【図４】斜入射干渉計システム。
【図５ａ】測定オブジェクトを傾けた結果として生じる、図４の干渉計システムの測定光路に沿って通過する光と基準光路に沿って通過する光との間のシフト。
【図５ｂ】測定オブジェクトを図５ａに関して記載したように傾けた結果として生じる、測定光路に沿って通過する光と基準光路に沿って通過する光との間の回転を表わす変位ベクトル。
【図６】斜入射干渉計システム。
【図７ａ】斜入射干渉計システムの三角測量モードの検出画像。
【図７ｂ】斜入射干渉計システムの三角測量モードの検出画像。
【図８ａ】斜入射干渉計システム。
【図８ｂ】図８ａのシステムの一部分の拡大図。
【図９ａ】低コヒーレンス干渉計システム。
【図９ｂ】図９ａの干渉計システムをそのＸ軸に沿って眺めた様子。
【図１０】測定オブジェクトの照射ポイントと、図９ａのシステムを使用する照射ポイントについて検出される、該当する細長画像との間の対応。
【図１１ａ】図９ａの干渉計システム基準経路の例示としての成分。
【図１１ｂ】図９ａの干渉計システム基準経路の例示としての成分。
【図１２ａ】銅配線を有する例示としての平坦化前の構造。
【図１２ｂ】銅配線を有する例示としての平坦化後の構造。
【図１３ａ】半田バンプ処理の間に形成される例示としての半田を加える前の構造。
【図１３ｂ】半田バンプ処理の間に形成される例示としての半田を加えた後であるが半田を流し込む前の構造。
【図１４】例示としての液晶ディスプレイの一部分。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オブジェクトに関する干渉法による解析、例えば、少なくとも一部が透明な一つ以上の層を有する基板を含むオブジェクトに関する干渉法による解析に関する。
【背景技術】
【０００２】
干渉法は、オブジェクトの表面の形状を測定するために一般的に使用される。このような測定を行なうために、干渉計は、着目表面によって反射される測定波面を、基準表面によって反射される基準波面と合成してインターフェログラムを生成する。インターフェログラムの干渉縞（fringe）は着目表面と基準表面との間の空間的変化を示す。
【０００３】
走査干渉計は、干渉計の基準経路と測定経路との間の光路長差（ＯＰＤ：Optical Path length Difference）を干渉波面のコヒーレンス長と同程度か、あるいはコヒーレンス長よりも長い範囲に渡って掃引して、インターフェログラムの測定に使用する各カメラ画素の走査干渉信号（scanning interferometry signal）を生成する。短いコヒーレンス長は、例えば白色光源及び／又は空間的に広がった光源を使用することにより得られる。例示としての技術は広帯域光源を使用する走査型白色光干渉法（ＳＷＬＩ：Scanning White Light Interferometry ）である。走査型白色光干渉法（ＳＷＬＩ）による代表的な信号はゼロ光路長差（ＯＰＤ）位置の近傍に位置する幾つかのフリンジである。この信号は通常、フリンジのコントラストを表わすベル型の包絡線を有する正弦波形搬送波変調（フリンジ）によって特徴付けられる。ＳＷＬＩ法の根底にある従来の考え方は、フリンジの局在化を利用することによって表面形状を測定することである。
【０００４】
低コヒーレンス干渉計測によるデータを処理する方法には２つの大きなトレンドがある。第１のアプローチでは、包絡線のピークまたは中心の位置を、この位置が、１つのビームがオブジェクト表面によって反射される構成の２ビーム干渉計のゼロ光路長差（ＯＰＤ）に対応すると仮定して特定する。第２のアプローチでは、ほぼ線形の傾斜がオブジェクト位置に直接比例すると仮定する場合に、信号を周波数領域に変換し、波長とともに位相が変化する割合を計算する。これについては、例えばＰｅｔｅｒ ｄｅ Ｇｒｏｏｔに付与された米国特許第５，３９８，１１３号を参照されたい。この後者のアプローチは周波数領域解析（ＦＤＡ：Frequency Domain Analysis ）と呼ばれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本明細書に記載するシステム及び方法を使用して一つよりも多くの境界を有するオブジェクトの空間特性を求めることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの態様では、本発明は光学システムに関するものであり、この光学システムは、オブジェクトの一部分を光パターンで照射するように構成され、かつ基準表面を含むフォトリソグラフィ・システムと、基準光路及び測定光路を有する低コヒーレンス干渉計であって、基準光路に沿って通過する光が少なくとも１回、基準表面によって反射され、測定光路に沿って通過する光が少なくとも１回、オブジェクトによって反射される、低コヒーレンス干渉計と、基準光路に沿って通過した光、及び測定光路に沿って通過した光を含む低コヒーレンス干渉信号を検出するように構成される検出器と、を備える。低コヒーレンス干渉信号は基準表面とオブジェクトとの間の空間的関係を示す。
【０００７】
特定の実施形態では、フォトリソグラフィ・システムは照明光学系表面を有する照明光学系を含む。光パターンの光は照明光学系表面を含む光路に沿って伝搬する。照明光学系表面及び基準表面は少なくとも部分的に同じ領域を占有する。測定光路に沿って通過する光は、オブジェクトのうち、フォトリソグラフィ・システムによって照射される部分により少なくとも１回反射される。
【０００８】
低コヒーレンス干渉信号を伝送する光であって、基準光路に沿って通過した光、及び低コヒーレンス干渉信号を伝送する光であって、測定光路に沿って通過した光は光路長差範囲を有する。その範囲は、低コヒーレンス干渉計のコヒーレンス長の少なくとも２０％、少なくとも５０％、少なくとも７５％、あるいはそれ以上である。その範囲は、低コヒーレンス干渉計のコヒーレンス長と少なくとも同程度である。
【０００９】
特定の実施形態では、検出器は複数の検出素子を含み、各検出素子は該当する低コヒーレンス干渉信号を検出するように構成されている。各低コヒーレンス干渉信号は、基準光路の該当する、異なる部分に沿って通過した光、及び測定光路の該当する、異なる部分に沿って通過した光を含む。各低コヒーレンス干渉信号は、オブジェクトの異なるポイントと基準表面との間の空間的関係を示すことができる。
【００１０】
光学システムは、オブジェクトの異なるポイントの各々と基準表面との間の空間的関係を、複数の低コヒーレンス干渉信号のうちの該当する少なくとも一つに基づいて求めるように構成されている。光学システムは、オブジェクトとフォトリソグラフィ・システムとの間の相対位置及び向きを操作する並進ステージを備えることができる。プロセッサは更に、オブジェクト及びフォトリソグラフィ・システムの相対位置を空間的関係に基づいて変更するように構成されている。
【００１１】
本発明の別の態様は方法に関するものであり、この方法は、オブジェクトを、フォトリソグラフィ・システムの光路にほぼ沿って配置すること、光源からの光の第１部分をフォトリソグラフィ・システムの基準表面によって反射させること、光源からの光の第２部分をオブジェクトによって反射させること、基準表面によって反射される光及びオブジェクトによって反射される光を含み、かつオブジェクトと撮像システムとの間の空間的関係を示す低コヒーレンス干渉信号を形成すること、を含む。
【００１２】
特定の実施形態では、本方法は、光源からの光の該当する第１部分をフォトリソグラフィ・システムの基準表面の複数の位置の各々によって反射させること、光源からの光の該当する第２部分をオブジェクトの複数の位置の各々によって、例えば斜入射角で反射させること、複数の低コヒーレンス干渉信号を形成すること、を含む。各低コヒーレンス干渉信号は、基準表面の異なる位置のうちの該当する位置によって反射される光、及びオブジェクトの異なる位置のうちの該当する位置によって反射される光を含む。各低コヒーレンス干渉信号は、オブジェクトの異なる位置のうちの少なくとも一つの位置とフォトリソグラフィ・システムとの間の空間的関係を示すことができる。
【００１３】
特定の実施形態では、オブジェクトを配置した後に、光の第１及び第２部分を反射させる。
本方法は、更に、オブジェクト及び基準表面の相対位置を空間的関係に基づいて変更することを含むことができる。基準表面はフォトリソグラフィ・システムの光学系の表面とすることができる。フォトリソグラフィ・システムを使用して紫外光画像をオブジェクトに投影することができる。紫外光画像を形成する光は光学系の表面を含む光路に沿って通過する。
【００１４】
オブジェクトは基板、及び外側表面を有する薄膜を含むことができる。形成することは、基準表面により反射される光、及び薄膜の外側表面により反射される光を合成することを含むことができる。空間的関係は薄膜の外側表面とフォトリソグラフィ・システムとの間の関係とすることができる。
【００１５】
光源からの光の第２部分の光は、薄膜によって大きく減衰する、例えば薄膜によって吸収される。
薄膜はフォトレジストを含むことができ、この場合、光源からの光の第２部分の光のエネルギーはフォトレジストを露光するには不十分である。
【００１６】
オブジェクトは基板、及び外側表面を有する薄膜を含むことができる。形成することは、基準表面により反射される光、及び基板により反射される光を合成することを含み、空間的関係は基板と撮像システムとの間の関係である。
【００１７】
オブジェクトにブルースター角で照射することができ、これによって外側表面とは反対側の基板に関する空間情報を強めることができる。
本発明の別の態様はオブジェクトの空間特性を求めるシステムに関する。本システムは、光源と、光学システムであって、オブジェクトを光源からの光の第１部分を使用して斜入射角で照射して、光の第１部分の少なくとも一部がオブジェクトによって反射されるようにし、かつオブジェクトによって反射される光及び同じ光源により生成される光の第２部分を光路長差範囲に渡って合成するように構成されている光学システムと、光路長差範囲に渡って合成される光を複数の干渉フリンジとして検出するように構成されている検出器と、を備え、各干渉フリンジはピーク振幅を有し、光路長差範囲は干渉フリンジのピーク振幅を変調するために十分な範囲である。
【００１８】
光路長差範囲は光学システムのコヒーレンス長と少なくとも同程度とすることができる。
本発明の別の態様は、オブジェクトを光源からの光を使用して斜入射角で照射する方法に関する。照射光の少なくとも一部がオブジェクトによって反射される。オブジェクトによって反射される光及び同じ光源からの光の第２部分を光路長差範囲に渡って合成する。光路長差範囲に渡って合成される光を複数の干渉フリンジとして検出し、各干渉フリンジはピーク振幅を有する。光路長差範囲は干渉フリンジのピーク振幅を変調するために十分な範囲である。
【００１９】
本発明の別の態様は方法に関するものであり、本方法は、光の第１パターンを、基板及び被覆薄膜を含むオブジェクトに投影すること、基板によって拡散散乱される投影された第１パターンの光を撮像すること、オブジェクトの空間特性を拡散散乱光に基づいて求めること、を含む。
【００２０】
被覆薄膜はフォトレジストである。空間特性を求めることは、フォトリソグラフィ・システムに対するオブジェクトの一部分の位置を求めることを含むことができる。オブジェクトの一部分は基板と被覆フォトレジストとの間の境界とすることができる。
【００２１】
光の第１パターンは同じ光源からの光の第１及び第２部分を含むことができ、光の第１パターンは干渉パターンとすることができる。干渉パターンは包絡線により変調される複数のフリンジを含むことができ、オブジェクトの空間特性を求めることは、これらのフリンジに対する包絡線の一部分の位置を求めることを含む。
【００２２】
オブジェクトを包絡線の一部分の位置に基づいて配置し直すことができる。
特定の実施形態は、光の基準パターンを基準表面に投影すること、基準表面に投影される基準パターンの光を検出すること、を含み、オブジェクトの空間特性を求めることは、オブジェクト及び基準表面の相対空間特性を基準パターンの検出光に基づいて求めることを含む。オブジェクトは相対空間特性に基づいて移動可能である。
【００２３】
特定の実施形態は、更に、光源の特性を変更して、ほぼ同様の振幅を有する複数のフリンジを含む第２干渉パターンをオブジェクトに投影すること、基板によって拡散散乱される第２干渉パターン光を撮像すること、オブジェクトの第２空間特性を第２干渉パターンの拡散散乱光に基づいて求めること、を含む。第２空間特性はオブジェクトの一部分の形状とすることができる。第２空間特性はオブジェクトの絶対位置を示すことができる。光の第１パターンを投影する前に、少なくとも前記変更を行なうことができる。
【００２４】
本明細書に記載する方法及びシステムを使用して、外側表面を有する被覆フォトレジスト層を含む基板を含むオブジェクトの空間特性を求めることができる。空間特性は外側表面の空間特性とすることができる。本方法及び本システムでは、フォトリソグラフィ・システムとオブジェクトとの間の相対位置を空間特性に基づいて変更することができる。
【００２５】
本明細書に記載する方法及びシステムを使用して、液晶ディスプレイの一部分の空間特性を求めることができる。
本明細書に記載する方法及びシステムを使用して、オブジェクトを、例えばレーザによりスクライブすることができる。スクライブによってオブジェクト上に形成されるスクライブ線の空間特性を求める。更に、オブジェクトまたは別のオブジェクトのスクライブを行なう。パラメータ、例えばレーザ・パワー、オブジェクトを掃引する速度、またはレーザ焦点サイズを、スクライブ線の空間特性に基づいて選択する。
【００２６】
本明細書に記載する方法及びシステムを使用して、半田バンプを形成している間に形成される構造の空間特性を求めることができる。空間特性は、半田に濡れることができないオブジェクトの一部分の空間特性とすることができる。
【００２７】
本発明の別の態様は、オブジェクトの一部分を第１光パターンで照射するように構成されているフォトリソグラフィ・システムを含む装置に関するものである。フォトリソグラフィ・システムは基準表面を含む。オブジェクトは基板及び被覆薄膜を含む。本装置はまた、フォトリソグラフィ・システムとオブジェクトとの間の相対位置を変えるポジショナーと、第２光パターンをオブジェクトの被覆薄膜に投影するように構成されている光投影装置と、基板によって拡散散乱される第２光パターンの光を撮像する光学システムと、プロセッサと、を備え、このプロセッサは、オブジェクトの空間特性を拡散散乱光に基づいて求め、かつフォトリソグラフィ・システムとオブジェクトとの間の相対位置を変えるように構成されている。
【００２８】
本発明の別の態様は、少なくとも２次元に配置される複数の素子を備える検出器を含む光学システムに関するものであり、光学システムは、オブジェクトの複数の離間ポイントを光源からの光で照射し、かつ各照射ポイントに対応する該当する干渉パターンを形成するように構成され、各干渉パターンは検出器の第１の次元に沿って延び、異なるポイントに対応する干渉パターンは検出器の第２の次元に沿って離間する。
【００２９】
本発明の別の態様は、光学システムに関するものであり、この光学システムは、光源と、少なくとも一つの次元に延びる検出素子アレイと、光源からの光の第１部分を使用してオブジェクトのポイントを照射し、照射ポイントにより反射される光を、アレイの第１の次元に沿って延びる細長焦点像として集光し、更に光源からの光の第２部分をアレイの第１の次元に沿って延びる第２の焦点像として集光するように構成された干渉計と、を含み、第２の焦点像及び細長焦点像はアレイの第１の次元に沿って少なくとも部分的に一致し、照射ポイントにより反射される光と光源からの光の第２部分との間の光路差（ＯＰＤ）は、アレイの第１の次元に沿って、照射ポイントにより反射される光のコヒーレンス長よりも大きい量だけ変化する。
【００３０】
本発明の別の態様は干渉法に関するものであり、この干渉法は、オブジェクトの複数の離間ポイントを光源からの光の第１部分で照射すること、光の第１部分の少なくとも一部分をこれらの離間ポイントの各々によって反射させること、複数の干渉パターンを、少なくとも２次元に配置されている複数の検出素子を有する検出器において形成すること、を含み、各干渉パターンはオブジェクトの該当する離間ポイントによって反射される光に対応し、各干渉パターンは検出器の第１の次元に沿って延び、かつ異なる干渉パターンは検出器の第２の次元に沿って離間する。
【００３１】
特に断らない限り、本明細書において使用する全ての技術用語及び科学用語は、本発明の属する技術分野の当業者が一般的に理解するものと同じ意味を有する。
本発明の他の特徴、目的、及び利点は次の詳細な説明から明らかになると思われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本明細書に記載する方法及びシステムの実施形態は干渉計の使用に関するものであり、干渉計を使用して、薄膜構造、異なる材料から成る不連続構造、または干渉顕微鏡の光学解像度では解像することができない不連続構造のような、一つよりも多くの境界を有するオブジェクトの空間特性、例えば表面形状、位置、向き、及び／又は他の特性を測定する。境界の例としては、オブジェクトの外側表面に形成される境界、または異なる材料の間の内側に形成される境界を挙げることができる。一つよりも多くの境界を有するオブジェクトの空間特性は、フラット・パネル・ディスプレイ、マイクロエレクトロニクス、フォトリソグラフィ、薄膜特性評価、及び異なる材料の解析を含む多種多様な分野に関連する。
【００３３】
複数の境界を含むオブジェクトを干渉法により解析する場合、各境界によって干渉パターンを生成することができる。これらの境界が近接して離間している場合、干渉パターンが重なって互いに歪む。この歪みによってオブジェクトの空間特性に対して間違った判断が下され得る。例えば、フォトレジストに覆われた半導体ウェハをフォトリソグラフィ・システムの焦点位置に位置させようと試みる場合を考える。フォトリソグラフィの精度は、どのくらい正確にウェハ及びフォトリソグラフィ・システムの互いに対する位置を決めることができるかに関連する。しかしながら、フォトレジストの外側表面及びフォトレジストとウェハとの間の境界によって干渉パターンが結果的に生成され、これによってフォトレジストの外側表面またはウェハの正確な位置及び向きの判断が難しくなる。その結果、フォトリソグラフィの精度が低下する。
【００３４】
本明細書に記載するシステム及び方法によって、他の隣接する境界または近接して離間する境界がある場合においても、オブジェクトの選択境界の空間特性を求めることができる。特定の実施形態では、オブジェクトを光で斜入射角αで照射し、オブジェクトによって反射される光を含む低コヒーレンス干渉信号を検出する。オブジェクトの法線方向の寸法線に対する角度αは少なくとも６０°、少なくとも７０°、少なくとも７５°、例えば少なくとも８０°とすることができる。
【００３５】
斜入射照射によって、外側表面の反射率を被照射オブジェクトの他の境界に対して大きくすることができる。反射率が増大することによって、オブジェクトの内側境界とは反対に、外側表面からの干渉パターンが鮮明になる。従って、オブジェクトの外側表面の空間特性に対する、斜入射によって得られる干渉信号の感度を、法線方向照射による場合よりも高くすることができる。層の外側表面からの干渉パターンを鮮明にする実施形態では更に（または別の構成として）、層によって減衰する、例えば吸収される照射光の波長を選択する。層が光を吸収するので、下層の境界からの干渉パターンは非常に大きく減衰する。
【００３６】
斜入射法を低コヒーレンス干渉法と組み合わせる構成の実施形態も開示する。以下に更に説明するように、低コヒーレンス干渉法によるデータを処理して、薄膜構造のような複雑な試料の一つ以上の境界についての空間情報を提供することができる。このような低コヒーレンス干渉法によるデータは、広帯域スペクトル光及び／又は空間的に広がった光源を使用することにより得られる。従って、オブジェクトの外側表面からの干渉パターンを鮮明にする特定の実施形態では、広帯域光、例えば少なくとも６ｎｍ、少なくとも１２．２５ｎｍ、少なくとも２５ｎｍ、少なくとも５０ｎｍ、少なくとも１００ｎｍ、または少なくとも１５０ｎｍの半値幅（ＦＷＨＭ：Full Width Half Maximum ）を有する光を使用して、オブジェクトを斜入射で照射する。斜入射照射を広帯域光と組み合わせると、オブジェクトの外側表面から得られる干渉パターンを、オブジェクトの内側表面から得られる干渉パターンよりも鮮明にすることができる。
【００３７】
層の外側表面から得られる干渉パターンを鮮明にすることにより、多くの用途、例えば上述したフォトリソグラフィによる位置決めに利点をもたらす。例えば、本明細書に記載する斜入射法及びシステムによって、基板を被覆するフォトレジスト層の厚さを約１％の相対精度で求めることができ、薄膜、例えば約４００ｎｍ以上の厚さの膜に対してはそれよりも高い精度で求めることができる。特定の例では、４５０ｎｍ厚さのシリコン膜を被覆する、ＸＦ１の１５７ｎｍ波長のＵＶに対応した４５０ｎｍ厚さのフォトレジスト層の厚さを±４．９ｎｍの誤差で、６００ｎｍの公称波長、２００ｎｍのＦＷＨＭ、８０°の入射角α、及び＋／−３°のΔαを有する光を使用して求めた。
【００３８】
斜入射照射の実施形態は、オブジェクトの外側表面から得られる干渉パターンを鮮明にする操作に限定されない。内側境界から得られる干渉パターンも鮮明にすることができる。例えば、オブジェクトをブルースター角（Brewster's angle）で、入射角によって定義される平面内で偏光される光を使用して照射することができる。この場合、ブルースター角は、被覆層の光学特性、例えば屈折率によって、かつ照射光の波長によって求まる。ブルースター角では、下層境界から得られる干渉パターンは、外側表面から得られる干渉パターンよりも鮮明になる。
【００３９】
斜入射照射は法線方向照射とは異なる他の利点をもたらす。例えば、斜入射角を有する照射ビームを使用して、他のオブジェクトまたはシステムに近接するオブジェクトを照射することができる。例えば、本明細書に記載する斜入射干渉計では、フォトリソグラフィ・システムの撮像光学系と撮像対象のフォトレジストが付いたオブジェクトとの間に照射ビームを導入することができる。従って、薄膜解析に関する斜入射の利点が、複雑な、混雑した作業環境においてｉｎ−ｓｉｔｕ（その場での）測定の形で実現する。本明細書において説明する干渉計及び光学システムの全てを使用してフォトリソグラフィ装置に対するオブジェクトの、例えば撮像対象オブジェクトの一部分の空間特性を求め、そしてフィードバックにより、オブジェクト及びフォトリソグラフィ装置の相対位置及び／又は向きを変更することができる。更に、各干渉計及び光学システムは基準表面を含むことができ、この基準表面はそれ自体がフォトリソグラフィ装置の表面、例えばフォトリソグラフィ装置の光学系の表面である。
【００４０】
従って、斜入射照射によって選択境界（外側表面または内側境界に拘らず）から得られる干渉パターンが鮮明になって干渉パターンに基づいて求められる空間特性の精度が高くなる。オブジェクトの一つ以上の空間特性を求める方法及びシステムについて以下に記載する。一つよりも多くの境界を有するオブジェクトについて概要を説明することから始め、そしてこのようなオブジェクトから得られる干渉パターンについて、例えば低コヒーレンス斜入射干渉計（low coherence grazing incidence interferometer）を使用して説明する。次に、光学システムの実施形態について説明する。
【００４１】
図１ａを参照すると、オブジェクト３０は基板３２及び層３４を含むことが示されている。オブジェクト３０は、異なる屈折率の複数の材料の間に生じる複数の境界を含む。例えば、オブジェクトを取り囲む境界３８は、層３４の外側表面３９がオブジェクト３０を取り囲む環境、例えば液体、空気、他の気体、または真空に触れる位置において定義される。基板−層境界３６は基板３２の表面３５と層３４の底面３７との間において定義される。基板の表面３５は複数のパターニング形状２９を含むことができる。これらの形状の幾つかは、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。他の形状は基板の隣接部分よりも上方向または下方向に延びることができる。従って、境界３６（及び勿論、境界３８）は複雑かつ変化する幾何学的構造を示すことができる。
【００４２】
図２を参照すると、干渉信号９０は低コヒーレンス干渉信号の例であり、この干渉信号は近接離間する境界を有するオブジェクトから、本明細書に記載するシステム及び方法を使用して得られる。干渉信号９０は、重なる第１及び第２干渉パターン９２，９６を含み、これらの干渉パターンはそれぞれ、外側表面３９及び境界３６から得られる。干渉信号９０のＸ軸はオブジェクトによって反射される光と基準光との間の光路差（ＯＰＤ：Optical Path Difference ）に対応する。干渉計は、光学系及び／又はオブジェクトを捜査させる、例えば移動させることにより、オブジェクトによって反射される光または基準光が伝搬する光路を変化させて、ＯＰＤを変化させることができる。干渉計は別の方法として、または組み合わせた方法により、ＯＰＤを変化させることができるが、この操作は、オブジェクトによって反射される光及び基準光の空間分布を空間位置の関数として変化するＯＰＤによって検出することにより行なう。
【００４３】
干渉パターン９２，９６はＯＰＤの関数として、それぞれのコヒーレンスの包絡線９７，９５によって変調され、これらの包絡線は、同様の形状及び幅を有する。低コヒーレンスの包絡線を用いない場合には、フリンジ９８，９９は通常、同様の振幅を有する。干渉パターン包絡線の幅は、検出光のコヒーレンス長にほぼ対応する。コヒーレンス長を決める要素の中では、時間的コヒーレンス現象が、例えば光源のスペクトル帯域に関連し、そして空間的コヒーレンス現象が、例えばオブジェクトを照射する光の入射角範囲に関連する。
【００４４】
通常、コヒーレンス長は、（ａ）光源のスペクトル帯域が広がる、かつ／あるいは（ｂ）入射角範囲が広がるにつれて短くなる。データを取得するために使用する干渉計の構成によって変わるが、これらのコヒーレンス現象のうちの一方または他方が支配的になるか、あるいはこれらのコヒーレンス現象が両方ともコヒーレンス長全体に大きく影響する。特定の実施形態では、本明細書に記載する斜入射干渉計はオブジェクトを、入射角範囲Δαを有する広帯域光で照射する。光源の光は拡張することができる。範囲Δαは±２０°以下、±１０°以下、±５°以下、±３°以下とすることができる。特定の実施形態では、照明開口数は０．２以下、０．１以下、０．０７以下、０．０６以下、例えば０．０５以下である。入射角が斜めになるので、空間的コヒーレンス現象が、小さい入射角において観測される干渉信号に対して法線入射において観測される干渉信号に対するよりも大きく影響する。これは、空間的コヒーレンス現象が斜光線の光路長の変化に関連し、この変化の大きさが入射角αの余弦の逆数になるからである。空間的コヒーレンス現象による影響を含む干渉信号については、「薄膜特性の評価を含む、偏光解析、反射率測定、及び光波散乱計測を用いる斜入射干渉法（Interferometry Method for Ellipsometry, Reflectometry, and Scatterometry Measurements, Including Characterization of Thin Films ）」と題された米国特許出願第１０／６５９，０６０号に記載されており、この文献を本明細書において参照することによりこの文献の内容が本発明の開示に含まれる。特定の実施形態では、空間的コヒーレンス現象及び時間的コヒーレンス現象が両方ともコヒーレンス長に影響し、これによって内側境界から生成される干渉パターンを望ましい形で不鮮明にすることができる。
【００４５】
干渉計のコヒーレンス長は、干渉信号を、１つの反射表面を有する、例えば薄膜構造ではないオブジェクトから取得することにより求めることができる。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。図２から分かるように、干渉信号９０は、コヒーレンスの包絡線の幅よりも大きく、従って検出光のコヒーレンス長よりも大きく変化する光路長差範囲を有する光を検出することにより得られる。一般的に、低コヒーレンス干渉信号は、検出光のコヒーレンスの包絡線によって振幅変調される干渉フリンジを含む。例えば、干渉パターンは、観測干渉フリンジの振幅が少なくとも２０％、少なくとも３０％、または少なくとも５０％だけ互いに対して異なる場合のＯＰＤに渡って得られる。例えば、フリンジ９８は、フリンジ９９のピーク振幅よりも約５０％だけ小さいピーク振幅を有する。特定の実施形態では、低コヒーレンス干渉信号はコヒーレンス長とほぼ同程度か、あるいはコヒーレンス長よりも長いＯＰＤの範囲に渡って検出される。例えば、ＯＰＤの範囲はコヒーレンス長の少なくとも２倍、または少なくとも３倍の大きさとすることができる。特定の実施形態では、検出光のコヒーレンス長は、オブジェクト形状の高さ変化とほぼ同程度、または数ミクロン以下の程度である。
【００４６】
本明細書に記載する方法及びシステムを使用して得られる干渉信号を多くの方法で処理してオブジェクトの空間特性を求めることができる。特定の実施形態では、干渉信号の処理では、信号を逆の次元に変換する。このような変換としては、信号のフーリエ変換を挙げることができる。変換は、周波数領域解析（ＦＤＡ：Frequency Domain Analysis ）機能を実行しながら、または周波数領域解析機能の拡張版を実行しながら行なうことができる。周波数領域解析（ＦＤＡ）法の例は、「表面の幾何学的構造をインターフェログラムの空間−周波数解析により測定する方法及び装置（METHOD AND APPARATUS FOR SURFACE TOPOGRAPHY MEASUREMENTS BY SPATIAL-FREQUENCY ANALYSIS OF INTERFEROGRAMS）」と題された米国特許第５，３９８，１１３号、及び「高さ方向を走査する干渉法を使用して行なう複雑な表面構造の形状測定（PROFILING COMPLEX SURFACE STRUCTURES USING HEIGHT SCANNING INTERFEROMETRY ）」と題された２００３年３月８日出願の米国特許出願第１０／７９５，８０８号に記載されており、前記特許及び特許出願を参照することによりこれらの文献の内容が本発明の開示に含まれる。しかしながら、干渉信号の処理には変換は必要ではないことを理解されたい。例えば、干渉の包絡線の最大値によって空間特性情報を得ることができ、干渉信号の変換を行わなくても済む。
【００４７】
図２から分かるように、干渉信号９０の部分９４は干渉パターン９６とは反対の干渉パターン９２による影響が支配的である。上述したように、干渉パターン９２はオブジェクト３０の外側表面３９から得られる。表面３９の空間特性、例えば位置及び／又は高さは、干渉信号９０全体の一部分のみを構成する部分９４に基づいて求めることができる。干渉信号のこのような部分の位置を特定して、このような部分を解析する方法及びシステムは、Ｐｅｔｅｒ ｄｅ Ｇｒｏｏｔによる「表面を干渉法を用いて解析する方法及びシステム、及び関連する適用形態（METHODS AND SYSTEMS FOR INTERFEROMETRIC ANALYSIS OF SURFACES AND RELATED APPLICATIONS ）」と題された２００４年９月１５日出願の米国特許出願に記載されている。この出願は、当該出願を本明細書において参照することによりこの出願の内容全体が本発明の開示に含まれる。
【００４８】
干渉信号、例えば特定の実施形態においては複数の境界を有するオブジェクトのようなオブジェクトからの低コヒーレンス干渉信号を取得して、処理する干渉計システム及び干渉法について次に説明する。
【００４９】
図３を参照すると、図示の光学システム１００が回折光学系を使用してオブジェクトを斜入射角で照射することが示されている。システム１００は干渉計システム１０１及び照明システム１５０を含み、これらのシステムは、測定オブジェクト３０、及び被覆層が全く無いオブジェクトまたは複数のこのような層を含むオブジェクトのような他のオブジェクトを使用するように構成されている。低コヒーレンス干渉計ではないが、システム１０１は測定オブジェクト３０の特性、例えば空間特性または光学特性を、斜入射照射を使用して求める機能を備え、かつこのような構成の利点を示すための例示である。図１ａ及び１ｂに戻ってこれらの図を参照すると、空間特性または光学特性は層３４の表面３９または表面の一部分４０ｉに関連することが示される。別の構成として、または組み合わせる形で、空間特性または光学特性は境界３６に、例えば基板３２の表面３５に関連付けることができる。システム１０１は通常、オブジェクト３０に関する情報を提供するために位相シフト法を用いる。
【００５０】
照明システム１５０は通常、表面オブジェクト３０を光１６７で照射して、選択パターン、例えば回路パターンを表面３８に撮像するように構成されている。図３に戻ってこの図を参照しながら、システム１０１及び１５０の種々の態様について以下に説明する。
【００５１】
干渉計システム１０１は測定オブジェクトを解析するように構成されている斜入射システムである。ランプ、発光ダイオード、マルチモード・レーザ・ダイオード、または気体レーザとすることができる光源１１１はビーム１０２を生成する。拡大光学系１０３を通過した後、ビーム１０２は照射光の初期波面１０４を形成する。０次回折光を抑圧する１次元位相格子とすることができる回折ビーム・スプリッタ１０５は照射光の初期波面１０４を基準波面１１５及び測定波面１１０に分離する。２つの波面１１５及び１１０は反対の次数の格子、例えば正の１次格子及び負の１次格子から生成され、その結果、分岐方向に伝搬する。基準波面１１５は回折ビーム・コンバイナ１７０に到達する前に、基準表面１３０によって１回反射される。回折ビーム・コンバイナ１７０は回折ビーム・スプリッタ１０５と同様の構成とすることができる。
【００５２】
以下に更に説明するように、基準表面１３０は、パターニング用の光をオブジェクト３０、例えばオブジェクトの一部分４０ｉに振り向ける投影光学系の一部のような照明システム１５０の一部として構成することができる。いずれにせよ、基準表面１３０は、例えば波面１１５の平均波長の約１／１５の精度で光学的に平坦にすることができる。あるいは既知の表面形状を有するようにしてもよい。例えば、投影光学系は既知の曲率を有する弓状の表面を有するようにしてもよい。
【００５３】
また、図１ａを参照すると、測定光線１８１は、測定波面１１０の光がオブジェクト３０と相互作用する様子を示すことが分かる。層３４及び基板３２が設けられた状態で、測定光線１８１の一部分が層表面３８に衝突し、層表面３８によって斜角αで反射され、次に反射光線１８１’として伝搬する。図３から分かるように、光線１８１’を含む反射測定波面１１０’は回折ビーム・コンバイナ１７０に到達し、このビーム・コンバイナにおいて、波面が基準波面１１５と再合成されて出力波面１２０を形成する。図１ａに戻って同図を参照すると、測定光線１８１の第２部分が層３４を通過し、基板３２の表面の境界３６により反射光線１８１’’として反射されることが分かる。境界３６により反射される光によって第２反射波面（図示せず）が生成され、この波面は波面１８１’とほぼ同じ経路に沿って伝搬するが、伝搬経路に直交する方向の次元に沿ってΔｓの大きさだけ離間して伝搬する。第２波面も基準波面１１５と合成され、基準波面１１５と干渉することになる。
【００５４】
特定の実施形態では、システム１００は、層３４とオブジェクト３０の周囲の環境との間の境界３８の表面３９によって反射される１つの測定波面を実現し、かつ基板３２と層３４との間の境界３６により反射される測定波面を減衰または除去するように構成されている。基板−表面層の境界３６により反射される測定波面は、光源１１１の波長を表面層３４がほとんどを吸収するように選択することにより減衰又は除去可能である。光源の光は表面層が吸収するので、基板−表面層の境界３６により生じる反射波面はほぼ無くなる。その代わりに、反射波面はほぼ表面層−周囲環境の境界３８によってのみ、例えば表面層と、オブジェクト３０を取り囲む空気、他の気体、または真空との間の境界によってのみ生じる。従って、光線１８１’’及び関連する全ての波面が減衰又は除去される。
【００５５】
特定の実施形態では、表面層３４は、照明システム１５０が放出する紫外光によって露光されるように構成されているフォトレジストである。通常、光活性成分を露光することなく、フォトレジスト層の成分、例えばレジスト自体の溶解成分または光活性成分が、可視光線、近赤外線、または赤外線のような低エネルギー照射線を吸収する。このような非露光吸収は、紫外光によるような電子励起ではなくレジストの振動励起によって生じ得る。いずれにせよ、レジストは測定光の一部分を吸収し、そしてシステム１０１は測定光線１８１’を含み、かつほとんど表面層３４と周囲環境との間の境界３８のみによって生じる測定波面を生成する。このような波面は境界３８の空間特性、例えば表面３９の幾何学的構造及び／又は位置に関する情報を伝達する。空間特性は、照明システム１５０の投影光学系の表面１３０のような照明システム１５０の一部分を基準として与えられる。
【００５６】
特定の実施形態では、システム１００は、基板３２と層３４との間の境界の表面３６によって反射される１つの測定波面を実現し、かつ層３４の表面と周囲環境との間の境界３８により反射される測定波面を減衰または除去するように構成されている。境界３８により反射される測定波面を、入射光、例えば測定光線１８１の偏光Ｐ及び入射角αを選択することにより減衰又は除去して、表面３６により反射される測定光線１８１’’に対する測定光線１８１’の強度を最小化することができる。例えば、偏光Ｐを表面３８での入射平面に平行になるように構成することができる。別の構成として、または組み合わせる形で、入射角αがブルースター角に等しくなるように構成することができ、ブルースター角は表面３９による反射が前述の偏光で最小になる角度である。いずれにせよ、表面３９による反射が小さくなるか、あるいは無くなり、そしてシステム１０１は、測定光線１８１’’を含み、かつほとんど基板３２と表面層３４との間の境界３６のみによって生じる測定波面を生成する。このような波面は境界３６の空間特性、例えば基板の表面３６の幾何学的構造または位置に関する情報を伝達する。空間特性は、照明システム１５０の投影光学系の表面１３０のような照明システム１５０の一部分を基準として与えられる。
【００５７】
表面３６、表面３９、または両方の表面に関する情報を含むか否かに拘らず、出力波面１２０はレンズ１７１及び撮像レンズ１７３を通過して観測画面、例えば試料表面１６０の画像１９０が形成されるＣＣＤ１７５のような２次元検出器に到達する。検出器１７５を斜めに傾けて焦点が検出画像に正しく結ばれるようにする。傾けることにより、試料表面１６０を斜角αで撮像することにより生じる画像１９０のフォアショートニング効果を低減することもできる。画像１９０は試料表面１６０の幾何学的構造に関連する干渉フリンジ情報を含む。このような構成では、これらのフリンジに関連する等価波長ΛがΛ＝λ／ｃｏｓ（α）によって与えられ、λは波面１０４の公称波長である。
【００５８】
本明細書において使用する「回折光学系」という用語は、回折格子、バイナリー・オプティクス、表面レリーフ回折レンズ（surface-relief diffractive lenses ）、ホログラフィック光学素子、及びコンピュータ生成ホログラムを含むように用いられる。これらの素子は、透過の際、または反射の際にビーム・スプリッタ及びビーム・コンバイナとして機能することができる。これらの素子は不所望の回折次数、例えば０次透過光を抑制して散乱光を低減し、そして光効率を上げることができる。回折光学素子を作製する方法は、ダイアモンド加工、コヒーレント・ビーム干渉（ホログラフィ）、射出成形、及び最先端マイクロリソグラフィ法を含む。回折光学系はこの技術分野の当業者には、レンズ、プリズム、ミラー、及びプレート・ビーム・スプリッタのような屈折光学素子及び反射光学素子とは異なるものとして認識される。
【００５９】
測定波面１１０’及び基準波面１１５が一緒になって出力波面１２０を形成する場合、測定波面１１０’及び基準波面１１５の重複部分は初期照射波面１０４のほぼ同じ部分から放出される。例えば、回折ビーム・コンバイナ１７０のポイント１８９で再合成される基準光線１８５及び測定光線１８１は、回折ビーム・スプリッタ１０５のほぼ同じポイント１０９から放出される。その結果、初期照射波面１０４の収差または空間的な非干渉性は、画像１９０に観察される干渉フリンジにほんの少ししか影響しない。更に別の結果として、ビーム拡大光学系１０３の小さな欠陥、または空気の乱れによる歪みは、画像１９０の解析にほんの少ししか影響しない。更に別の結果として、回折ビーム・スプリッタ１０５または回折ビーム・コンバイナ１７０から出力される光の相対パワー変動（フラットネス）のずれは、画像１９０に観察される干渉フリンジに小さくしか影響しない。
【００６０】
システム１０１の更に別の特徴は、等価波長Λが光源１１１の波長λにほぼ無関係であるということである。これは、次のように理解することができる。システム１０１の構成及び回折格子の既知の特性から、入射角αがｃｏｓ（α）＝λ／Ｄによって与えられ、Ｄが回折ビーム・スプリッタ１０５及び回折ビーム・コンバイナ１７０の格子間隔、すなわち格子線の間の線形間隔であることが分かる。従って、等価波長Λ＝Ｄとなる。このように、異なる光源波長λによって、格子間隔に等しい同じ等価波長Λが生成される。
【００６１】
測定波面１１０が伝搬する光路は、基準波面１１５が伝搬する光路にほぼ等しい。これによってマルチモード・レーザ・ダイオードまたは他の素子の使用が容易になり、これらの素子は、素子が干渉計の光源として使用される場合に、シングル・モード・レーザまたはコヒーレンスが高く、スペクトル帯域が狭い他の素子、あるいは単色素子の不正なフリンジ・パターン及びスペックル雑音の影響を小さくするために十分な波長範囲、例えば波長範囲＜０．１ｎｍを有する。また、波面１１５及び１１０が伝搬する光路がほぼ等しくなることによって、この第１の実施形態は、レーザ励起モードの間で不意に発振するレーザ・ダイオードの問題となり得る、光源１０１の波長の不安定性の影響を受けないようになる。
【００６２】
干渉データをシステム１０１から取得する一つの方法は位相シフト法であり、この位相シフト法では、多くの干渉状態を検出器１７５によって測定する。位相シフト・データは、測定ビームと基準ビームとの間のＯＰＤを生じさせることにより取得することができる。このようなＯＰＤは、格子線に直交する方向におけるように、複数の回折格子のうちの一つの回折格子を面内で並進させることにより生じさせることができる。
【００６３】
ＯＰＤを生じさせる別の方法では、２つの格子の間の格子周期に小さな差を生じさせる。これによって、検出器の位置で干渉する２つの波面の間に傾きが生じ、空間的な搬送波を生じさせる干渉縞パターンが得られる。この場合、多くの方法のうちの一つの方法を使用して高さ情報を、検出器を１回だけ照射することにより取得することができる。例えば、フーリエ変換による位相測定を使用することができる。
【００６４】
照明システム１５０に注目すると、照明光源１５２は光１６０を放出し、この光１６０をビーム・コンディショナ１５４が受信する。ビーム・コンディショナは調整済みビーム１６２を照明光学系１５６に振り向け、この照明光学系によって光１６４がマスクまたはレチクル１５８を透過し、オブジェクト３０の境界３８に投影光学系１５７を通って到達する。
【００６５】
照明光源１５２は通常、紫外光源、例えば紫外線レーザ・ビームを放出するレーザである。特定の実施形態では、光源１５２は２４８ナノメートル（ｎｍ）、１９３ｎｍ、または１５７ｎｍを含む波長を有する光１６０を放出する。光源１５２はパルス・レーザまたは連続波レーザとすることができる。ビーム・コンディショナ１５４は照明光源１５２から受信する光１６０を調整して、例えば所定断面を有するコリメート・ビーム１６２を生成する。例示としてのビーム調整には、例えば屈折光学系及び／又は反射光学系を用いることができ、これらの光学系については、Ｓ． Ｓｔａｎｔｏｎらによる「フォトリソグラフィに使用するハイブリッド照明システム（Hybrid Illumination System for Use in Photolithography）」と題された米国特許第５，６３１，７２１号に記載されており、この文献を本明細書において参照することによりこの文献の内容全体が本発明の開示に含まれる。
【００６６】
照明光学系１５６は調整済みの光１６２を受信し、そして光１６４を照射野として出力し、この照射野がマスクまたはレチクル１５８に当たる。光学系１５６は、均一な照度を有する照射野を供給し、かつ照射野のサイズが変化するときのレチクルでの照射野の角度分布及び特性を維持するように構成することができる。マスクまたはレチクル１５８は通常、オブジェクトに投影されるパターン、例えば回路パターンを含む。例えば、光学系１５６は、パターンの焦点をオブジェクトの一部分４０ｉに合わせることができる。
【００６７】
図３を参照し続けると、干渉計システム１０１は長い作業距離を境界３８及び基準表面１３０の間に設けていることが分かる。作業距離とは、試料表面と、この表面に最も近接する光学部品との間の距離を指す。斜入射システム１０１における長い作業距離は、試料境界３８または他の部品を傷付ける恐れがあることを気にすることなく、試料境界３８を都合の良いように位置させることができることを意味する。
【００６８】
本明細書において説明する全ての干渉計システムのように、システム１００は位置決めステージ１１９を含むことができ、このステージ１１９は、オブジェクト３０の位置を別のオブジェクトに対して、例えば照明システム１５０の投影光学系の表面１３０に対して決めるように構成されている。干渉計システム１０１が取得するデータをフィードバックする形でコンピュータが制御するステージ１１９は、並進及び回転位置決めを行ってオブジェクト３０が他のオブジェクトと所望の空間的な位置関係を有するようにする。例えば、表面３９またはその表面の一部分４０ｉによって反射される波面から得られる干渉データに基づいて、システム１００はオブジェクト３０を移動させて、表面３９またはその表面の一部分４０ｉが表面１３０と所望の空間的な位置関係を有する、例えば表面に平行になる、かつ／もしくは表面から所定の距離に位置するようにする。システム１００はオブジェクト３０を移動させて、表面３６と表面１３０との間に同様の空間的な位置関係が生じるようにする。
【００６９】
図４を参照すると、複数の境界を有するオブジェクトの空間特性を求めるために使用することができる斜入射干渉計の別の例である低コヒーレンス干渉計システム２５０が示されている。本実施形態では、光学系を備える低コヒーレンス干渉計を含むシステムは、そのシステムが小さな設置面積を占有するようにコンパクトに構成可能であり、かつオブジェクトを操作するために使用する他のシステムと連動する形で使用可能である。
【００７０】
システム２５０はオブジェクト２５２の空間特性を、オブジェクトに光を斜入射角で照射することにより求める。システム２５０は光源２５４を含み、この光源は光ビーム２５５を放出する広帯域及び／又は広がった光源とすることができる。光源の例として、５５０ｎｍの中心波長及び１２０ｎｍの半値幅（ＦＷＨＭ）を有する白色光ＬＥＤ及び２００ｎｍの半値幅（ＦＷＨＭ）を有するキセノン・アーク・ランプを挙げることができる。一般的に、ビーム２５５の中心波長に対する光ビーム２５５のＦＷＨＭの比は少なくとも５％、少なくとも１０％、少なくとも１５％、例えば少なくとも２０％である。
【００７１】
ビーム２５５は光学系、例えばレンズ２５６が受信し、このレンズ２５６によってコリメート・ビーム２５７が得られる。レンズ２６５の焦点距離は（図示の実施形態では）１５０ｍｍであり、この値は０．００４の照明開口数に対応する。ビーム・スプリッタ２５８はビーム２５７を測定ビーム２５９及び基準ビーム２６１に分離する。測定ビーム２５９はミラー２６２によって反射され、そしてオブジェクト２５２に斜入射角αで衝突する。例えば、オブジェクト２５２は、フォトリソグラフィ・システムにより照射されるフォトレジストの付いたウェハとすることができる。システム２５０は、オブジェクト２５２の表面に対して２５×８０ｍｍの視野範囲を有する。
【００７２】
オブジェクト２５２によって反射される光２６３はビーム・スプリッタ２６４が受信する。測定ビームの光路には補償板２６０が位置することができ、この補償板を使用して測定ビームが高密度媒質、例えばガラスを通って伝搬する距離を変更する、かつ／もしくはビーム２５９の横方向変位を変更することができる。図４を参照すると、ビーム２５９及び２６３はＸ−Ｙ平面に平行な平面を形成することが分かる。
【００７３】
ビーム・スプリッタ２６４は光２６３及び基準ビーム２６１を合成してビーム２６５を形成し、このビーム２６５は検出器、例えば複数の検出素子、例えば画素を有する撮像検出器２７６によって検出される。撮像光学系、例えばテレセントリック光学系２７２，２７４はビーム２６５を検出器２７６に撮像して異なる画素がオブジェクト２５２の異なるポイントに対応する光を検出するようにする。基準ビーム２６１は、ミラー２７６，２７０、及び補償板２６０と同じ機能を実現する補償板２６８が位置する経路に沿って伝搬することができる。
【００７４】
システム２５０を、ビーム２５９がビーム・スプリッタ２５８と２６４との間で伝搬する光路長が、基準ビーム２６１がビーム・スプリッタ２５８と２６４との間で伝搬する光路長と同じになるように構成することができる。従って、ビーム２５９と２６１との間の光路差（ＯＰＤ）は無視できるか、あるいはゼロとすることができる。干渉は、複数のビームの間のＯＰＤが検出光のコヒーレンス長よりも短い場合に観察される。更に、システム２５０を、ビーム２５９，２６１を光路長差範囲に渡って検出するように構成することができる。例えば、システム２５０を、ビーム２５９，２６１のうちの一方が最初に長い光路を伝搬するように構成することができる。次に、システム２５０は、少なくとも一つの部品を動かして、例えばＯＰＤがゼロになるまで、あるいは他方のビームが長い光路を伝搬するようになるまで、ＯＰＤを掃引する。特定の実施形態では、システム２５２はビーム２５９，２６１を、少なくとも検出器２７６が検出する光のコヒーレンス長と同じ長さだけ変化するＯＰＤ範囲に渡って検出する。検出器２７６の異なる検出素子は干渉信号をＯＰＤの関数として記録する。干渉信号は、包絡線によって変調される一つ以上の干渉パターンを含むことによって干渉信号９０に類似したものとなり得る。干渉信号をシステム５０に関して説明した方法で解析してオブジェクトの空間特性、例えばフォトレジスト層の外側表面の空間特性を求めることができる。
【００７５】
光源２５４は広がった光源であるので、ＯＰＤが、光源の画像を光学系２７２，２７４の瞳面２７６’に形成する基準ビーム２６１及び測定ビーム２５９に跨がる位置の関数として変化するようにシステム２５０の配置をずらすことができる。このような配置ずれの状態では、基準経路及び測定経路の光軸は平行にすることができるが、同じ領域を占有することができない、例えば平行であるが横方向にずれる。これによって、照射光束が横方向にずれる。約５０μｍのＸＹ平面でのずれによって、フリンジ・コントラストが５０％小さくなる。このようなフリンジ・コントラストの低下を小さくするか、あるいは無くすために、システム２５０の配置を調整して横方向ずれを１０μｍ以下、５μｍ以下、例えば２μｍ以下とすることができる。
【００７６】
コントラスト低下の別の原因は、ビーム２６３がその伝搬軸の周りに回転し、ビーム２６１がその伝搬軸の周りに該当する回転を起こさないことにある。ビーム２６３の回転は、オブジェクトがオブジェクトを通って延びる軸Ｕの周りを回転することにより生じる。実際、横方向ずれを小さくしようと配置を調整することによってこのような回転が生じる。軸Ｕはビーム２５９及び２６３によって定義される平面に位置する。軸Ｖはビーム２５９及び２６３によって定義される平面の法線である。オブジェクト２５２がＵ軸またはＶ軸の周りに傾くと、光源の画像が瞳面２７６’で横方向に変位する。しかしながら、Ｕ軸の周りに傾くと、ビーム２６３がその軸の周りに回転するようにもなる。
【００７７】
図５ａ及び５ｂを参照しながら、斜入射干渉計２５０の基準経路に沿って伝搬する光が形成する光源２５４の画像○及び測定経路に沿って伝搬する光が形成する光源２５４の画像◇の相対変位のシミュレーションについて説明する。光源の画像は、テレセントリック光学系２７２，２７４の瞳面２７６’でビーム２６１，２６３によって形成される。シミュレーションは、オブジェクトに、開口数が０．００４のレンズを使用して８０°の入射角で入射する光に関するものである。図５ａでは、基準経路及び測定経路に関する画像はオブジェクトがＵ軸の周りに０．５°回転することによって生じる変位を示している。測定経路の画像◇は、基準経路の画像○に対して横方向に０．４４ｍｍだけシフトしている。図５ｂでは、測定経路の画像における剛体運動を差し引いて変位ベクトルを取得するが、これらのベクトルはビーム２６３が横方向変位の他に、ビーム２６１に対して０．９６°だけ回転していることを示している。オブジェクトによる反射によって得られる画像の最大水平方向変位及び最大垂直方向変位は約±２１μｍであり、この値は０．４４ｍｍシフトの約±５％である。回転によって±５％の変化が、検出される干渉フリンジの間隔及び向きに生じる。従って、オブジェクトがＵ軸の周りに傾くことによって生じる回転によって、大きなコントラスト変化が検出器の視野範囲に生じる。システム２５０の配置を最小の横方向ずれ及び回転ずれになるように、例えばシステムの基準経路及び測定経路の各セグメントの光軸を同じ平面内に納めることにより調整することができる。オブジェクトの焦点ボケは低開口数の干渉計のフリンジ・コントラストには（１次近似では）影響しない。
【００７８】
図６を参照すると、低コヒーレンス干渉計システム２００はオブジェクトの空間特性を、オブジェクトを斜入射角で照射することにより求める。システム２００は、測定経路及び基準経路を有する低コヒーレンス干渉計を含む。以下に説明するように、オプティカル・フラット・ペアはビーム・スプリッタ及びビーム・コンバイナとして機能する。基準経路に沿って伝搬する光はこれらのオプティカル・フラットの間のギャップを伝搬する。測定経路に沿って伝搬する光はこれらのオプティカル・フラットの間のギャップから出てギャップに再入射する前にオブジェクトによって反射される。
【００７９】
システム２００は光源２０２を含み、この光源は広帯域光源及び／又は広がった光源とすることができる。光源２０２はビーム２０４を生成する。光学系２０６はビーム２０４を受信し、そしてコリメート・ビーム２０７を出力し、このコリメート・ビーム２０７は、離間するオプティカル・フラット・ペア２０８，２１０に衝突する。ビーム２０７はフラット２０８によって屈折し、そしてギャップ２３３を通過し、更にフラット２１０に位置２３５’で衝突する。ギャップ２３３はフラット２０８，２１０のいずれとも異なる屈折率を有する。特定の実施形態では、ギャップ２３３は、気体、例えば空気、液体、例えば水を含むか、あるいは真空である。フラット２０８，２１０はガラスまたは溶融シリカのような任意の適切な光学媒質により作製することができる。
【００８０】
ビーム２０７の部分２２０は位置２３５’でフラット２１０によって反射される。ビーム２０７の部分２２２は位置２３５’でフラット２１０によって屈折し、そしてオブジェクト３０に斜入射角αで衝突する。ビーム２２２はオブジェクト３０によって反射され、そしてフラット２１０に衝突し、更にフラット２１０によって屈折する。例えば、オブジェクト３０はフォトリソグラフィ・システムにより照射されるフォトレジストの付いたウェハとすることができる。オブジェクト３０によって反射されるビーム２２２、及びビーム２２０は、フラット２１０の位置２３５’’で合成されてギャップ２３３内部で合成ビーム２２４を形成する。合成ビームはフラット２０８に衝突し、そしてフラット２０８によって屈折する。撮像光学系２２６，２２８は、合成ビームを検出器２３０に撮像し、この検出器は、複数の画素を含む２次元撮像検出器とすることができる。検出器２３０の各画素はオブジェクト３０の異なるポイントにより反射される光を検出する。従って、異なる画素はオブジェクト３０の異なる部分の空間特性の影響を受ける干渉信号を検出することができる。
【００８１】
システム２００は基準経路及び測定経路を含む。ビーム２２０は位置２３５’と位置２３５’’との間の基準光路を伝搬する。ビーム２２２は位置２３５’と位置２３５’’との間の測定光路を伝搬する。基準光路と測定光路との間のＯＰＤ差は幾つかの方法により変化させることができる。特定の実施形態では、システム２００は、ギャップ２３３の厚さを変えるように構成されている複数の圧電スペーサ２３７を含む。これらのスペーサ２３７によってギャップ２３３が変化するので、検出器２３０はオブジェクト３０の複数ポイントを含む画像を検出する。ＯＰＤは、オブジェクト３０をフラット２０８，２１０に対して動かすことにより掃引することもできる。
【００８２】
特定の実施形態では、ＯＰＤは、フラット２０８，２１０のうちの少なくとも一つ、例えばフラット２０８にウェッジ（wedge ）を付けることにより生じさせることができる。このようなウェッジが付いたフラットの上側表面及び下側表面は平行にならない。ウェッジが付くことにより、測定ビーム２２２に対して基準ビーム２２０の波面が傾く。従って、合成ビーム２２４は空間的な干渉パターンを検出器２３０において形成する。空間的な干渉パターンを処理して、Ｘ軸に平行に直線状に並んだ複数のポイントの上の表面３８の高さを求めることができる。従って、１つの検出器によってデータを取得する場合において、システム２００はオブジェクト３０に関する空間情報を提供することができる。更に、オブジェクト３０のシステム２００に対する位置を、空間的な干渉パターンの最大干渉コントラストの横方向位置をモニターすることにより正確に決めることができる。
【００８３】
ＯＰＤを掃引することにより変えて、空間的な干渉パターンを形成するか否かに拘らず、合成ビーム２２４を、検出光のコヒーレンス長と少なくとも同じ長さのＯＰＤ範囲に渡って検出することができる。従って、システム２００は、干渉信号９０に関して説明した光のコヒーレンス長を示す包絡線により変調される干渉パターンを検出することができる。システム２００を使用して得られる干渉パターンを、本明細書の他の箇所で説明した方法で解析してオブジェクトの空間特性を求めることができる。
【００８４】
オプティカル・フラット２０８，２１０は光学特性及び機械特性を有し、これらの特性によってシステム２００はオブジェクト３０の所望の視野範囲、例えば１００ｍｍ×１００ｍｍを撮像することができる。特定の実施形態では、フラットは溶融シリカにより作製され、かつ少なくとも２ｍｍ、少なくとも５ｍｍ、例えば少なくとも１０ｍｍの厚さを有する。
【００８５】
オプティカル・フラット２０８，２１０の表面に変更を加えて、各フラットによって反射されるか、あるいは屈折する光の量を求めることができる。例えば、オプティカル・フラット２０８，２１０の部分２３０に、反射防止コーティングを使用して変更を加えることができ、この反射防止コーティングは、反射光量よりも屈折光量が多くなるように構成されている。コーティングは、光源２０２の発光スペクトルに一致する広帯域コーティングとすることができる。オプティカル・フラットの部分２３５に入射する光には反射及び屈折の両方が生じる。従って、部分２３５にコーティングを行なわないか、あるいはコーティングして所望の反射及び屈折比を実現することができる。オプティカル・フラット２０８の部分２３１は高反射率の材料、例えば金属または誘電体コーティングを有することができる。
【００８６】
本明細書において説明する斜入射干渉計を使用して干渉計に対するオブジェクトの正確な位置を求めることができる。干渉計の基準経路及び測定経路は三角測量センサとして動作する。斜入射干渉計を三角測量センサとして動作させるために、アパーチャ、例えばスリットを照明光学系に配置してアパーチャがオブジェクト表面に撮像されるようにする。干渉計１０１（図３）はこのようなアパーチャ９６を備えるものとして示されるが、本明細書において説明するいずれの干渉計にもこのような変更を加えることができる。
【００８７】
アパーチャは顕微鏡の視野絞りとして機能する。図７ａを参照すると、アパーチャの第１及び第２画像２００ａ，２０１ａが干渉計の検出器に撮像される様子が示される。画像２００ａは、オブジェクトにより反射される光に対応するオブジェクト画像である。画像２０１ａは、干渉計の基準経路に沿って伝搬する光に対応する基準画像である。アパーチャは、画像２００ａ，２０１ａが検出器の視野範囲の一部しか占有することがないように十分に小さい。オブジェクトの干渉計に対する位置は、干渉計１０１のステージ機構、例えば並進ステージ１１９によって決められ、この並進ステージ１１９は、ステージ自体の法線に沿って正確に変位することができる。
【００８８】
画像２００ａ，２０１ａが最初に記録される場合、オブジェクトの位置は通常、測定経路及び基準経路のＯＰＤがゼロになるように決められる訳ではない。従って、画像２００ａ，２０１ａは図７ａに示すように互いから離間する。オブジェクト及び干渉計の相対位置は、例えばオブジェクトをその法線に沿って変位させることにより変更する。オブジェクトの変位は、並進ステージの動きに基づいて正確かつ高精度に認識される。次に、第２の画像ペア２００ｂ（第２オブジェクト画像），２０１ｂ（第２基準画像）が得られる。
【００８９】
画像２００ａ，２０１ａ（図７ａ）を含む検出信号及び画像２００ｂ，２０１ｂ（図７ｂ）を含む検出信号を処理して、２つの検出信号のオブジェクト画像２００ａ，２００ｂの位置を相関させる。例えば、オブジェクト画像２００ａ，２００ｂの相対位置を、検出器の空間単位（例えば画素数）で求めることができる。オブジェクト変位の関数としてのオブジェクト画像変位は、画像２００ａ，２００ｂの相対位置から求めることができる。一旦、オブジェクト画像の変位とオブジェクトの変位との間の関係が求まると、オブジェクト画像２００ｂと基準画像２０１ｂとの間の変位が求まる。次に、オブジェクトをゼロＯＰＤの位置（この位置で、オブジェクト画像及び基準画像が重なる）にまで、画像２００ｂと２０１ｂとの間の変位、及びオブジェクト画像の変位とオブジェクトの変位との間の関係に基づいて並進させることができる。
【００９０】
これらのステップを行なった結果として、オブジェクトの干渉計に対する位置を、オブジェクト表面の正確な位置が干渉パターンのフリンジ間隔の数分の１よりも良好な精度で認識される形で決めることができる。斜入射干渉計を、スリットを取り外すことにより切り替えて干渉モードに戻すことができる。次に、オブジェクト表面の位置決めの精度を、本明細書に記載する干渉信号を使用して上げることができる。オブジェクト画像及び基準画像に基づく三角測量はオブジェクトの傾きの影響を受けない。何故なら、オブジェクト表面が検出器に撮像されるからである。
【００９１】
図８ａ及び８ｂを参照すると、光学システム４００は、基板と基板を被覆する層との間の境界により拡散散乱される光を撮像するように構成されている。拡散散乱光を撮像することにより、光学システムはオブジェクトの外側表面ではなく境界の空間特性の影響を受ける。システム４００を使用して、薄膜を有する基板のフォトリソグラフィ・システムに対する位置を決めることができる。
【００９２】
光学システム４００は、構造化光投影装置（structured light projector）４０８を含み、この投影装置４０８は光パターン４０２をオブジェクトに投影し、更にテレセントリック撮像システム４０６を含み、この撮像システム４０６はパターン４０２を検出器４２０に撮像する。撮像システム４０６は、境界３６または３８により正反射される光４０７を避ける角度で生じるオブジェクトからの光を検出する。例えば、システム４０６は、光４０７に対して角度αの方向に揃った光軸にほぼ沿って拡散散乱される光４０９を検出することができる。
【００９３】
拡散散乱は基板３２のパターニング形状２９により生じる。このような形状は光の波長に対して小さく、例えば１μｍ以下または０．５μｍ以下にすることができる。しかしながら、層３４の上面３９は平滑となり易い。従って、拡散散乱を基板−層の境界３６に対して局在化させることができる。オブジェクトの上面３９及びオブジェクト内部の各個々の境界、例えば境界３６は照射光を入射角に対して、撮像システムの入射瞳から離れる正反射の方向に反射する。従って、拡散散乱光４０９は検出光の主成分であり、システム３５０は、基板−層の境界を示す空間情報を、検出される拡散散乱光に基づいて提供することができる。
【００９４】
図示の実施形態では、構造化光投影装置４０４は光源４０８を含むマイケルソン干渉計（Michelson interferometer）であり、この干渉計は光ビーム４１１を放出し、この光ビーム４１１は光学系４１０、例えば光源４０８から光学系の焦点距離に位置するレンズによってコリメートされる。特定の実施形態では、光源４０８は、発光ダイオードのような広帯域光源及び／又は空間的に広がった光源である。光源４０８は、狭帯域光源、または以下に説明するように、狭帯域と広帯域との間の切り替えが可能な光源としてもよい。ビーム・スプリッタ４１５は光ビーム４１１を第１及び第２部分に分離し、これらの部分はミラー４１２及び４１４によりそれぞれ反射される。ビーム・スプリッタ４１５は第１及び第２部分の少なくとも幾つかの光を再合成して合成ビーム４１７を形成する。
【００９５】
テレセントリックなリレー光学系４１６は合成ビーム４１７を中継してオブジェクトを斜入射角αで照射する。合成ビーム４１７の第１及び第２部分はオブジェクトに、オブジェクトを横切る位置によって異なってくるＯＰＤを生じる形で衝突する（図８ｂ）。従って、合成ビームの第１及び第２部分はウェハ表面３６で干渉して干渉フリンジ、すなわちパターン４０２を形成する。干渉フリンジは、光源４０８が広帯域光源及び／又は空間的に広がった光源であっても観察することができる。何故なら、合成ビーム４１７の第１及び第２部分は、ビーム・スプリッタ４１５とオブジェクトとの間で同じ光路長を有することができるからである。光源は抜群の非干渉性を有するので、パターン４０２及び検出画像には干渉アーチファクト（スペックル）が生じない。構造化光投影装置４０４はパターンを干渉フリンジに基づいて形成するが、投影装置はパターンを、干渉を利用せずに画像を投影してパターン形状を形成することにより形成することができる。
【００９６】
図８ａ及び８ｂに戻って同図を参照すると、パターン光投射装置によって形成されるフリンジはオブジェクトのｘ軸に平行に延び、かつオブジェクトのｙ軸に沿って離間する様子が示されている。フリンジからの拡散散乱光４０９が、ＣＣＤのような２次元検出器とすることができる検出器４２０に撮像される。幾つかのアプローチを使用してオブジェクトの空間特性を検出フリンジに基づいて求めることができる。
【００９７】
空間的な搬送波を生じさせるアプローチでは、検出器は通常、複数の平行フリンジを検出するように構成され、例えばこれらのフリンジ４０２を検出器の全視野範囲に渡って投影する。高さの変化（基板の段差または表面不連続性のような）によってフリンジの位相がシフトする。図８ｂを参照すると、複数のフリンジの間の間隔Δｓは光ビーム４１７の波長及び入射角αの関数である。オブジェクト及びビーム４１７が互いに対して固定されていても、入射角αは表面形状の関数として変化する。特に、フリンジ間隔Δｓは、境界３６の各部分に関して小さくなるか、あるいは大きくなり、これらの部分はそれぞれビーム４１７に向かって、あるいは離れる方向に傾いて、角度αを増大させるか、あるいは減少させる。従って、オブジェクトの空間特性はパターン４０２の１つの画像だけに基づいて求めることができる。
【００９８】
空間的な搬送波を生じさせる実施形態では、パターン４０２の一つ以上の検出画像が得られる。表面の検出部分の空間特性、例えば基板の一つ以上のポイントの高さは、フリンジ４０２に基づいて、例えば間隔Δｓに基づいて求められる。検出画像は、例えばＦＤＡを使用し、画像変換を通して、あるいは直接、画像自体に基づいて解析することができる。例えば、間隔Δｓを検出フリンジから直接求め、そしてオブジェクトの幾何学的構造に関連付けることができる。
【００９９】
位相をシフトさせるアプローチでは、パターン４０２をオブジェクトを横切る形でシフトさせながら、パターンを検出器に複数回照射してパターンを記録する。パターンは、例えば合成ビームの第１及び第２部分のうちの一方の光路長を変更することによりシフトさせることができる。例えば、ミラー４１２，４１４のうちの一方を並進させるか、あるいは圧電変換器を使用して傾けることができる。基板の多くのポイントの各々から検出される光の位相は基板の幾何学的構造を示す。
【０１００】
境界３６の空間特性を投影パターン４０２に基づいて求めるために適する例示としてのアプローチについては、Ｄ． Ｒｏｂｉｎｓｏｎ， Ｇ． Ｒｅｉｄ（編者）による「インターフェログラム解析：デジタル・フリンジ・パターン測定法（Interferogram analysis: digital fringe pattern measurement techniques ）」（IOP Publishing, 1993）に記載されており、この文献を本明細書において参照することによりこの文献の内容が本発明の開示に含まれる。
【０１０１】
特定の実施形態では、素子３５０を広帯域光源及び／又は空間的に広がった光源である光源を使用して動作させる。この場合、時間的及び空間的コヒーレンスの包絡線によってパターン４０２のフリンジ振幅が変調される。包絡線によってフリンジは通常、検出器４０６の視野範囲の内部でも変調される。従って、検出器４２０は複数の平行フリンジを撮像し、この場合、各フリンジはｘ軸に平行に延び、かつ各フリンジは隣接フリンジとは異なる強度を有する。包絡線の最大値は合成ビームの第１部分と第２部分との間のＯＰＤがゼロになる位置に対応する。検出フリンジに対する包絡線の最大値の位置は、オブジェクトの正確な位置及び向きを示す。従って、包絡線の最大値を使用してシステム３５０に対するオブジェクトの位置を正確に特定することができる。
【０１０２】
特定の実施形態では、システム４００は基準表面４２７を含み、この基準表面４２７をオブジェクト３０に隣接して、かつ表面３５または表面３９とほぼ同じ高さに位置させることができる。オブジェクト３０及び基準表面４２７は並進ステージ１１９で固定することができる。基準表面は、光を拡散散乱するように構成可能である。例えば、基準表面をエッチングされたガラス表面またはすりガラス表面とすることができる。基準表面を使用する場合、システム３５０は通常、広帯域光源によって動作するので変調包絡線が得られる。基準表面４２７の位置は、パターンが基準表面に投影され、そして検出器によって撮像されるように決められる。ステージ１１９（及び、従って基準表面４２７）の位置は、包絡線最大値が観察フリンジ・パターンと所定の関係を有する、例えば観察フリンジ・パターンの中心に位置するように決められる。次に、オブジェクト３０を検出器の視野範囲に並進させる。残りのフリンジに対する包絡線最大値の位置の変化は、基準表面とオブジェクト３０との間の高さの差を示す。ステージを移動させて包絡線最大値が再度、観察フリンジ・パターンと所定の関係となるようにすることができる。従って、オブジェクトの位置を基準表面に対して正確に決めることができる。
【０１０３】
特定の実施形態では、システム４００の光源を広帯域スペクトル光源と狭帯域スペクトル光源との間で切り替えることができる。広帯域光源は既に説明したように動作して振幅変調干渉パターンを生成し、このパターンは検出器の視野範囲の内部でも変化する。オブジェクトの位置を干渉パターンの最大値の位置に基づいて決め、ＯＰＤがゼロになる位置がオブジェクトの所定部分に一致するようにする。従って、オブジェクトの位置をシステム４００に対して正確に決めることができる。一旦、オブジェクトの位置を決めてしまうと、システム４００の光源を狭帯域光源に切り替えて、光源が、フリンジが検出器の視野範囲の内部ではほとんど変調されない十分な長さのコヒーレンス長を有するようにする。フリンジの特性を解析してオブジェクトの空間特性を求める。システムでは、スペクトル・フィルタを使用してビーム４１１を狭帯域光と広帯域光との間で切り替えることができる。
【０１０４】
図９ａ及び９ｂを参照すると、干渉計システム５０は低コヒーレンス干渉信号をオブジェクト３０、及び被覆層が全く無いオブジェクトまたは複数の被覆層を含むオブジェクトのような他のオブジェクトから取得することができることが示されている。システム５０はオブジェクトの複数のポイントを第１の次元に延びる照射ストライプで照射し、そして各ポイントから生じる干渉パターンを検出する。干渉パターンは検出器の第１の次元に沿って延び、かつ検出器の第２の次元に沿って離間する。従って、システム５０は干渉パターンを、構成要素を動かして光路長差を変えるという操作を全く行なうことなく、取得することができる。必ずしも斜入射モードで動作することはないが、システム５０は干渉信号を短時間で複数のオブジェクト・ポイントから取得することができ、これによりオブジェクトに対して他の処理ステップを実施することができる。
【０１０５】
光源、例えば光源５２はＸ軸に平行な方向に延びる光ビーム５４を放出する。光源５２は、光源の公称波長の少なくとも５％、少なくとも１０％、少なくとも１５％、または少なくとも２０％である半値幅（ＦＷＨＭ）の帯域を有する広帯域光源とすることができる。特定の実施形態では、光源５２は、約３００ｎｍと約１０００ｎｍとの間、例えば約５００ｎｍと約６００ｎｍとの間の公称波長を有する。
【０１０６】
ビーム５４を円柱レンズＬ１が受信し、このレンズＬ１はＸ軸に平行な長軸及びＹ軸に平行な短軸を有する。レンズＬ１はビーム５４をＹ−Ｚ平面でコリメートし、そしてコリメート・ビーム５５を透過してビーム・スプリッタＢ１に入射させ、このビーム・スプリッタＢ１はコリメート・ビーム５５の第１部分を円柱レンズＬ２に向けて反射し、そしてコリメート・ビーム５５の第２部分を透過して円柱レンズＬ３に入射させる。ビーム・スプリッタＢ１は通常、非偏光特性を有する。レンズＬ２はＸ軸に平行な長軸及びＺ軸に平行な短軸を有する。レンズＬ３はＸ軸に平行な長軸及びＹ軸に平行な短軸を有する。
【０１０７】
図９ａを参照すると、レンズＬ２はビーム・スプリッタＢ１から受信するコリメート・ビームの反射部分の焦点をオブジェクト３０に、Ｘ軸に平行な細長いオブジェクトの焦点像、例えば照射ライン６７として当てる。照射ライン６７の長軸に直交する方向（Ｙ軸に平行な）の照射ラインの寸法に対する照射ライン６７の長軸に沿った（Ｘ軸に平行な）照射ラインの寸法の比は、少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも２５、少なくとも５０、例えば少なくとも１００とすることができる。照射ライン６７のこのような寸法は、最大照度の２５％に対応する位置に基づいて求めることができる。照射ライン６７は通常、均一であるか、あるいはラインの長さに沿って徐々に照度が変化し、そしてオブジェクト３０の複数のポイントを照射する。これらのポイントは、オブジェクト３０が照射される次元、例えばＸ軸に沿って離間するものと考えることができる。
【０１０８】
図９ａによれば、オブジェクト３０により反射される光、例えば境界３６及び／又は表面３９により反射される光はレンズＬ２により受信され、このレンズＬ２が反射光をＹ−Ｚ平面でコリメートし、そしてコリメート光を透過してビーム・スプリッタＢ１に入射させ、このビーム・スプリッタＢ１がその光の一部分を透過して、通常非偏光性を有するビーム・スプリッタＢ２に入射させる。ビーム・スプリッタＢ１を通過し、オブジェクト３０によって反射され、そしてビーム・スプリッタＢ２に入射する光は測定光路を伝搬する。
【０１０９】
ビーム・スプリッタＢ１を透過するコリメート・ビームの第２部分はレンズＬ３により受信され、このレンズＬ３は収束ビームを透過して９０°ルーフ・ミラー６２に入射させる。この収束ビームは焦点ｆ１に到達し、この焦点ｆ１は通常、細長であり、かつＸ軸に平行に延びる。ルーフ・ミラー６２は発散ビームを円柱レンズＬ４に入射させ、この円柱レンズＬ４はＸ軸の方向に向いた長軸及びＹ軸の方向に向いた短軸を有する。レンズＬ４はＹ−Ｚ平面でコリメートしたビームを透過してビーム・スプリッタＢ２に入射させる。レンズＬ２，Ｌ３，及びＬ４は同じ光学特性、例えば焦点距離を有する。システム５０のレンズ及び他の光学系は色収差が生じないようにすることができる。ビーム・スプリッタＢ１を通過し、そしてルーフ・ミラー６２を通過してビーム・スプリッタＢ２に入射する光は基準光路を伝搬する。測定光路によって、システム５０の干渉計８９の測定経路が定義される。基準光路によって、システム５０の干渉計８９の基準経路が定義される。
【０１１０】
ビーム・スプリッタＢ２は、干渉計８９の測定経路及び基準経路からの光を合成し、そして合成光５９を透過させる。合成光５９を構成する測定経路及び基準経路の両方の光がＹ−Ｚ平面でコリメートされる。ビーム５９はＸ−Ｚ平面で発散することができる。円柱レンズＬ５は合成ビーム５９を受信し、そして光を検出器に集光し、この検出器は通常、Ｙ軸に沿って延びる行及びＸ軸に沿って延びる列に配列される複数の画素７３を含む２次元検出器７１である。異なる列は異なるＹ座標値を有する。異なる行は異なるＸ座標値を有する。検出器７１は電荷結合素子（ＣＣＤ：Charge Coupled Device ）または他の撮像検出器とすることができる。レンズＬ５はＹ軸方向に向いた長軸及びＺ軸方向に向いた短軸を有する。従って、レンズＬ５はＹ−Ｚ平面よりもＸ−Ｚ平面において非常に大きな集光パワーを有する、例えばレンズＬ５はＹ−Ｚ平面には集光パワーをほとんど持たない。
【０１１１】
図１０を参照すると、干渉計５０が測定経路及び基準経路の光を検出器７１に撮像する様子が示されている。オブジェクト３０の各照射ポイントにより反射される光は細長い焦点像、例えば検出ラインとして撮像される。例えば、照射ポイント８１ａからの光は、該当する細長い焦点像８１ｂに検出器７１の画素行８３に沿って撮像され、そして照射ポイント８５ａからの光は、該当する細長い焦点像８５ｂとして検出器７１の画素行８７に沿って撮像される。基準経路の焦点ｆ１からの光は基準焦点像９９として撮像され、この基準焦点像９９は、オブジェクト３０の複数の照射ポイントに対応する複数の細長い焦点像に重なる。
【０１１２】
細長い各焦点像８１ｂ，８５ｂの長軸に直交する（Ｘ軸に平行な）各焦点像の寸法に対する細長い各焦点像８１ｂ，８５ｂの長軸に沿った（Ｙ軸に平行な）各焦点像の寸法の比は少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも２５、少なくとも５０、例えば少なくとも１００とすることができる。図１０から分かるように、オブジェクト３０の照射寸法に沿って離間する複数のポイントに対応するこれらの細長い焦点像は、検出器７１が検出を行なう第１の次元に沿って離間する、例えば離間ポイント８１ａ，８５ａに対応する細長い焦点像８１ｂ，８５ｂは異なる画素行７３に撮像され、かつ検出器７１のＸ軸に沿って離間する。細長い各焦点像の長軸は、検出が行なわれる第１の次元にほぼ直交する第２の次元に沿って延びる、例えば細長い焦点像８１ｂ，８５ｂは、複数の画素列７３に跨って延び、かつ検出器７１のＹ軸に沿って延びる。従って、干渉計５０は、オブジェクトの照射寸法に沿って延びる複数のポイントにより反射される光を２次元画像として撮像することができる。照射寸法に沿って離間する照射ポイントは、画像の第１の次元に沿って離間し、かつ画像の第２の次元に沿って延びる細長い焦点像として撮像される。
【０１１３】
図９ａに戻って同図を参照すると、干渉計８９の基準経路及び測定経路は、レンズＬ１〜Ｌ５が干渉計８９の光路に対して中心に位置する場合に、ほぼ等しい経路長を有するように構成することができる様子が示される。経路長が等しい状態では、細長い焦点像８１ｂ，８５ｂと基準焦点像９９との間のＯＰＤは、検出器７１の行に沿って一定となるようにすることができる（図１０）。１よりも大きい屈折率を有する光媒質、例えばシリカまたはガラス・プレート９７の位置を、ビーム・スプリッタＢ１，Ｂ２とレンズＬ３，Ｌ４との間の基準光路に沿って決めてこのような媒質中の２つの干渉計経路の光路を一致させることができる。
【０１１４】
特定の実施形態では、干渉計８９の測定経路と基準経路との間にＯＰＤを、レンズＬ４を大きさΔｄだけ基準光路に直交する方向に並進させる、例えばレンズＬ４をＺ軸に平行に並進させることにより生じさせる（図９ａ）。光学系、例えばレンズＬ４を基準光路に直交する方向に並進させることにより、基準経路に沿って通過するビームを変位させる、例えば基準経路に沿って通過するビームに対して角度θだけ、このような並進が生じない状態で傾ける、例えば基準ビームを真の基準光路に対して変位させることができる。角度θの変位は１つの平面、例えばＸ−Ｙ平面に収めることができる。
【０１１５】
基準ビームの角度が変位すると、細長い各焦点像８１ｂ，８５ｂと基準焦点像９９との間のＯＰＤが変化する。詳細には、測定光路と基準光路との間のＯＰＤは、検出器の細長い各焦点像の長軸に沿って、例えば細長い焦点像８１ｂ，８５ｂに沿って変化する。例えば、検出器７１の列９１に撮像される光の測定光路と基準光路との間のＯＰＤは、列９３に撮像される光に関するＯＰＤとは異なる（図１０）。従って、図示の実施形態では、測定光路と基準光路との間のＯＰＤは、検出器７１のＹ座標値の関数として変化する。特定の実施形態では、ＯＰＤはＹ座標値の線形関数である、例えばＯＰＤは、光が撮像される検出器７１の列の線形関数である。例えば、図１０によれば、ＯＰＤは、検出器７１の行に沿って、従って細長い焦点像８１ｂ，８５ｂの長い方の寸法に沿って、例えば線形に変化する。オブジェクト３０の各照射ポイントに対応する細長い焦点像の長軸は、ほぼ検出器の行に沿って延びるので、各行の画素は、一つ以上の干渉パターンを含む干渉信号を蓄積する。通常、干渉信号の各干渉パターンは、オブジェクトの特定の境界から生じる。所定の行に沿った各列の検出画素は異なるＯＰＤに対応する。従って、検出器の一方の次元は一直線に並んだオブジェクト・ポジションに対応し、他方の次元は、各オブジェクト・ポイントによって生成される干渉パターンの複数の位相シフト・サンプルとなる。オブジェクトをＹ方向にスキャンすることによって、オブジェクト表面全体の形状を連続的に求めることができる。
【０１１６】
図２に戻って同図を参照すると、干渉信号９０は、検出器７１の行に沿った、例えばオブジェクト３０のポイント８１ａの検出行８３に沿った複数の画素によって検出される光の照度変化の例であることが分かる。一つの行に沿って検出される光のＯＰＤ差は、検出光のコヒーレンス長と少なくとも同じ長さだけ変化することができる。例えば、図示のように、一つ以上の行の画素に沿って検出される光路差の範囲は、一つ以上の検出干渉パターンの各々を変調する包絡線の半値幅よりも大きくなり得る。干渉信号のコヒーレンスが低いので、システム５０に対するポイント８１ａの位置及び／又は高さは正確に求めることができる。
【０１１７】
システム５０を用いて得られる干渉信号は異なるオブジェクト・ポイントに関して空間的に拡散するので、検出器を１回照射するだけで、オブジェクト表面の一直線に並ぶポイント全ての形状を求めることができる。一旦、最初にオブジェクト３０を照射ライン６７の焦点に合わせてしまうと、オブジェクト３０の第１の次元に沿って離間する複数のポイントの各々に関する干渉パターンは、システム５０のどの部分も動かすことなく取得することができる。従って、特定の実施形態では、干渉計８９は可動部分を持たないか、あるいは複数の離間オブジェクト・ポイントの各々から干渉パターンを取得している間にどの部分も動かすことがなく、かつ堅牢な、または固定のアセンブリとして作製することができる。
【０１１８】
オブジェクト３０に対する照射角度範囲は、干渉計８９の光学系の焦点距離を長くすることにより任意に小さくすることができる。従って、入射角に関連するオブジェクト表面の光学特性の変化を効果的に小さくするか、あるいは無くすことができる。各検出干渉パターンは、測定経路または基準経路の光路を連続的に変化させる場合に１つの検出画素において検出される信号と等価である。
【０１１９】
上述したように、測定ビームと基準ビームとの間のＯＰＤは、基準ビームの光路の中心に対して光学系、例えばレンズＬ４をずらすことにより実現することができる。特定の実施形態において、光路差を実現する操作では、ルーフ・ミラー６２を調整して基準ビームに角度変位を生じさせる。特定の実施形態において、ＯＰＤを実現する操作では、ビーム・スプリッタＢ２をＸ軸の周りに回転させるか、あるいは傾ける。図１１ａ及び１１ｂを参照すると、システム５０は、特定の実施形態では、測定ビームに対する基準ビームの波面反転を少なくするか、あるいは無くすように構成されることが分かる。波面反転は、同じ回数の反射を干渉計の各経路に生じさせるか、あるいは干渉計の複数の経路にも生じさせることにより少なくするか、あるいは無くすことができる。図１１ａから分かるように、ルーフ・プリズム６２によって生じる波面反転は、反射時のビーム７７ａ，７７ｂの反転により確認される。図１１ｂから分かるように、３つのミラー・リフレクタ６２ｂによっては、ビーム７７ｃ，７７ｄの光路から分かるように波面反転は生じない。波面反転を少なくすることにより干渉計８９の精度を上げることができる。
【０１２０】
図９ａに戻って同図を参照すると、光源５２はスリット５７を含むことができ、このスリットはＸ軸にほぼ平行に延びる方向に長い寸法を有する。スリット５７のＹ方向の投影幅は、システム５０のＹ方向の横解像度を決定し、レンズＬ５のＸ方向の開口数はＸ方向の横解像度を決定する。スリット５７は、例えばメカニカル・アパーチャまたは１次元ファイバ・アレイにより定義可能である。特定の実施形態では、光源５２は、照射ビームの発散をＸＺ平面に限定するための空間フィルタを含む。例示としての空間フィルタはスリット６１及びテレセントリック・レンズ８０ａ，８０ｂを含み、スリットは、Ｚ軸にほぼ平行に延びる方向に長い寸法を有し、テレセントリック・レンズ８０ａ，８０ｂはランベルト発光体７０をスリット５７上に撮像する。
【０１２１】
照射ライン６７は通常、均一な照度を有するが、特定の実施形態では、ラインの照度を不均一にすることができる。例えば、光源５２は、複数の光ファイバの端部を細長いアレイ、例えばスリットの形状に配置する形で含むことができる。レンズＬ１，Ｌ２は細長いアレイから放出される光を撮像して、オブジェクト３０を不均一な照度を有する光で照射することができる。
【０１２２】
プロセッサ
上述したコンピュータ解析法のいずれかをハードウェアまたはソフトウェア、あるいはハードウェア及びソフトウェアの組み合わせで実行することができる。これらの方法はコンピュータ・プログラムで、標準のプログラム方法を本明細書に記載する方法及び図に従って使用して実行することができる。プログラム・コードを入力データに適用して本明細書に記載する機能を実行し、そして出力情報を生成する。出力情報をディスプレイ・モニターのような一つ以上の出力機器に入力する。各プログラムは、高位の手続き型言語またはオブジェクト指向プログラム言語で実行してコンピュータ・システムとの通信を可能にする。しかしながら、プログラムは必要に応じてアセンブリ言語またはマシン言語で実行することができる。いずれにせよ、言語はコンパイル言語または解釈言語とすることができる。更に、プログラムは、当該目的のために予めプログラムされる専用の集積回路で実行することができる。
【０１２３】
このような各コンピュータ・プログラムは、汎用プログラマブル・コンピュータまたは特定用途向けプログラマブル・コンピュータによる読み取りが可能な記憶媒体または記憶素子（例えば、ＲＯＭまたは磁気ディスケット）に保存されることが好ましく、これによって記憶媒体または記憶素子をコンピュータが読み取って本明細書に記載する手順を実行する際にコンピュータを構成するか、あるいは動作させる。コンピュータ・プログラムはまた、プログラム実行中にキャッシュに、またはメインメモリに格納することができる。解析法はまた、コンピュータ・プログラムにより構成されるコンピュータ読み取り可能な媒体として実行することができ、この場合、このように構成される記憶媒体によってコンピュータが特定の、または所定の方法で動作して本明細書に記載する機能を実行する。
【０１２４】
適用例
上述した低コヒーレンス干渉法及びシステムは次の表面解析課題のいずれかに関して使用することができる。すなわち、単純な薄膜；多層薄膜；回折を起こすか、あるいは複雑な干渉効果を生じさせるシャープなエッジ及び表面形状；解像度を超える表面粗さ；解像度を超える表面形状、例えば別の平滑表面上の波長以下の幅の溝；異なる材料；偏光状態によって変化する表面特性；及び入射角によって変わる干渉性摂動を生じさせる、表面の反り、振動、または運動、あるいは変形する表面形状である。薄膜の場合、着目する可変パラメータは膜厚、膜屈折率、基板屈折率、またはこれらの特定の組み合わせとすることができる。異なる材料の場合、例えば表面は薄膜及び固体金属の組み合わせを含むことができ、そして角度によって変わる表面特性のフィッティングを一連の理論的予測に対して行なうが、これらの予測には、膜または固体金属を、該当する干渉強度信号との一致によって自動的に識別する両方の表面構造タイプが含まれる。このような形状を示すオブジェクト及び素子を含む適用例について以下に説明する。
【０１２５】
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を使用して基板、例えばシリコン・ウェハを被覆するフォトレジスト層をパターニングする。オブジェクト３０を観察すると、基板３２はウェハに対応し、そして層３４はフォトレジスト薄膜層に対応する。境界３８はフォトレジストの上側表面に対応し、そして境界３６はウェハ−フォトレジストの境界に対応する。基板の表面３５は、幾何学的構造及び／又は組成が変化し、かつフォトレジストの下に位置する複数のパターニング済み形状を有することができる。従って、オブジェクトは複数の境界をフォトレジストの外側表面の下に提供することができる。
【０１２６】
フォトリソグラフィ装置はパターンをオブジェクト上に撮像する。例えば、パターンは電子回路の素子（または回路の素子を除いた部分）に対応することができる。撮像の後、フォトレジストの各部分を除去して除去フォトレジスト下の基板を露出させる。露出基板をエッチングし、堆積材料で覆い、または露出基板に変更を加えることができる。残りのフォトレジストは基板の他の部分を保護してこのような変更が加えられることがないようにする。
【０１２７】
生産効率を高めるために、一つよりも多くの素子を１枚のウェハから取り出すことがある。これらの素子は同じとすることもできるし、異ならせることもできる。各素子には、ウェハの一部分を一つのパターンで撮像する必要がある。場合によっては、パターンを連続して異なる部分に撮像する。連続撮像は幾つかの理由により実行することができる。光収差が生じることによって十分なパターン焦点精度（pattern focus quality ）をウェハの広い領域に渡って実現することができない。光収差が生じない場合でも、ウェハ及びフォトレジストの空間特性に起因して、十分なパターン焦点精度をウェハの広い領域に渡って実現することができない。ウェハ／レジストの空間特性と焦点精度との間の関係の形態について以下に説明する。
【０１２８】
図１ｂに戻って同図を参照すると、オブジェクト３０はＮ個の部分４０ｉを有するように示されており、各部分は撮像対象のオブジェクトの合計面積４１よりも小さい。各部分４０ｉの内部では、空間特性変化、例えばウェハまたはフォトレジストの高さ及び勾配変化は通常、合計面積４１に渡って得られる変化よりも小さい。それにも拘らず、異なる部分４０ｉのウェハまたはフォトレジストは通常、異なる高さ及び勾配を有する。例えば、層３４は、表面３９の高さ及び勾配を変化させる厚さΔｔ１及びΔｔ２を示す（図１ａ）。従って、オブジェクトの各部分はフォトリソグラフィ撮像装置とは異なる空間的関係を有することになる。焦点精度は空間的関係、例えばオブジェクトとフォトリソグラフィ撮像装置との間の距離に関連する。オブジェクトの異なる部分が正しく焦点を結ぶようにするためには、オブジェクト及び撮像装置の相対位置を調整し直す必要がある。オブジェクトの高さ変化及び勾配変化に起因して、撮像部分から離れたオブジェクト部分、例えばオブジェクトの辺４３に対するオブジェクトの位置及び向きを求めることによってだけでは、部分が正しく焦点を結ぶことができない。
【０１２９】
正しい焦点合わせは、オブジェクトの空間特性を撮像対象のオブジェクト部分の内部で求める（あるいは処理する）ことによって行なうことができる。一旦、部分の位置を求めてしまうと、オブジェクト（及び／又はフォトリソグラフィ撮像装置の一部分）を移動させる、例えば並進させる、回転させる、かつ／もしくは傾けて、基準、例えばフォトリソグラフィ撮像装置の一部分に対する部分の位置を変更することができる。求める操作及び移動させる操作を（必要に応じて）撮像対象の各部分に対して繰り返すことができる。
【０１３０】
部分の空間特性を求める操作では、オブジェクトの薄膜層の外側表面の一つ以上のポイントの位置及び／又は高さを求め、この場合、一つ以上のポイントは撮像対象のオブジェクト部分の内部に位置する。例えば、部分４０２（図１ａ）の外側表面３９の位置及び向きは、部分内部のポイント４２１−４２３の位置に基づいて求めることができる。撮像対象部分の空間特性を求める操作では、干渉計を使用して部分を光で照射し、そして照射部分により反射される光を含む干渉信号を検出することができる。特定の実施形態では、複数の部分を同時に光で撮像して複数の干渉信号を取得することができる。各干渉信号は、部分の一つ以上の空間特性を示す。従って、これらの干渉信号を使用してオブジェクトの起伏を示す画像を複数の部分に渡って作成することができる。複数の部分に対してフォトリソグラフィを行っている間、ウェハの位置を複数の干渉信号から求められる個々の部分の起伏に基づいて決めることができる。従って、各部分の位置はフォトリソグラフィ撮像装置に対して最適に焦点が合うように決めることができる。
【０１３１】
干渉信号を撮像対象のオブジェクトの各部分から検出する操作では、部分によって反射される光及び基準光を、少なくとも検出光のコヒーレンス長と同じ長さのＯＰＤ範囲に渡って検出することができる。例えば、光は、少なくともこの光のコヒーレンス長に渡って検出することができる。特定の実施形態では、干渉計は照射部分により反射される光が外側境界（外側表面３９のような）または内側境界（境界３６のような）のいずれかにより反射される光が支配的となるように構成されている。特定の実施形態では、オブジェクトの空間特性は、干渉信号の一部分にのみ基づいて求める。例えば、干渉信号が２つ以上の重複干渉パターンを含む場合、オブジェクトの空間特性は、複数の干渉パターンのうち、オブジェクトの１つの境界による影響が支配的となる一つの干渉パターンの一部分に基づいて求めることができる。
【０１３２】
銅配線構造及び化学的機械研磨
チップ製造業者には、所謂「デュアル・ダマシン銅」プロセスを使用してチップの異なる部分の間の電気配線を形成する手法が一般的になってきている。これは、適切な表面トポグラフィ・システム（surface topography system ）を使用して効果的な機能を提供することができるプロセスの一例である。デュアル・ダマシン・プロセスは６つの工程を含むと考えることができる。すなわち、（１）層間誘電体（ＩＬＤ：InterLayer Dielectric ）を堆積させる工程であり、この工程では、誘電体材料（ポリマーまたはガラスのような）層をウェハ（複数の個々のチップを含む）の表面に堆積させる；（２）化学的機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing ）工程であり、この工程では、誘電体層を研磨して高精度な光リソグラフィ用光学系に適する平滑表面を形成する；（３）リソグラフィ・パターニング工程及び反応性イオン・エッチング工程を組み合わせた工程であり、この工程では、ウェハ表面に平行に走る狭い幅のトレンチ、及びトレンチの底面から下部（既に画定されている）導電層に達する小容積のビアを含む複雑な配線構造を形成する；（４）トレンチ及びビアに銅を充填するために銅を堆積させる複数の金属堆積工程を組み合わせた工程；（５）誘電体が、銅の充填されたトレンチ及びビアを覆って堆積する誘電体堆積工程；及び（６）最終ＣＭＰ工程であり、この工程では、不要の銅を除去して、銅が充填されたトレンチ（及び可能であればビア）から成る配線構造が誘電体材料に取り囲まれる形で残る。
【０１３３】
図１２ａを参照すると、素子５００は誘電体５０４を基板５０１上に堆積する銅パターン５０２を覆って堆積することにより生じる膜構造の例であることが分かる。誘電体５０４は、表面に沿って高さが変化する平坦ではない外側表面５０６を有する。素子５００から得られる干渉信号は、表面５０６、銅パターン５０２と誘電体５０４との間の境界５０８、及び基板５０１と誘電体５０４との間の境界５１０から得られる干渉パターンを含むことができる。素子５００は、これも干渉パターンを生成する複数の他のパターンを含むことができる。
【０１３４】
図１２ｂを参照すると、素子５００’は最終のＣＭＰ工程の後の素子５００の状態を示していることが分かる。上側表面５０６は平坦化されて表面５０６’となり、そして境界５０８をこの時点で外部環境に晒すことができる。基板表面の境界５１０はそのままであり、変化しない。素子の性能及び均一性は、表面５０４の平坦性をモニターする操作によって大きく変わる。研磨速度、従って研磨後に残留する銅（及び誘電体）の厚さは、研磨条件（パッド圧力及び研磨スラリーの元素組成のような）だけでなく、銅及び銅周囲の誘電体領域の局部詳細構造（すなわち、向き、近接状態、及び形状）によって大きく、かつ複雑な態様で変わる。従って、表面５０６のうち、銅領域５０２を覆う部分は、表面５０６の他の部分とは異なる速度でエッチングされる。従って、一旦、銅領域５０２の境界５０８が露出すると、誘電体及び銅領域は異なるエッチング速度を示す。
【０１３５】
位置に依存するこの研磨速度によって、表面の幾何学的構造が長い横方向距離に渡って変化することが知られている。例えば、ウェハ・エッジに近くに位置する一連のチップが、中心近くに位置するチップよりも大きな速度で研磨されて、銅領域がエッジ近傍で所望の厚さよりも薄くなり、かつ中心で所望の厚さよりも厚くなることを意味する。これは、「ウェハの大きさでの」プロセスの不均一性−すなわち、ウェハ径と同じくらいの大きさに渡って生じる不均一性の例である。銅が充填されたトレンチが高い密度で存在する領域が銅配線を低い密度で含む領域の近傍よりも研磨速度が大きいことも知られている。これによって、銅が高密度で存在する領域における「ＣＭＰによるエロージョン（CMP-induced erosion ）」として知られる現象が生じる。これは、「チップの大きさでの」プロセスの不均一性−すなわち、１個のチップの線形寸法と同じくらいの大きさに渡って生じる（この大きさよりもずっと小さい大きさで生じる場合がある）不均一性の例である。「ディッシング（dishing ）」として知られる別のタイプの、チップの大きさでの不均一性は、銅が充填された１つのトレンチ領域（この領域は、周囲の誘電体材料よりも大きな速度で研磨される）の内部で生じる。幅が数ミクロンを超えるトレンチの場合、ディッシングは深刻な状況をもたらし、ディッシングの影響を受けた配線が後の工程で非常に大きな電気抵抗を示し、チップ不良を生じる。
【０１３６】
ＣＭＰによって生じる、ウェハ及びチップの大きさでのプロセスの不均一性は、本質的に予測が難しく、ＣＭＰ処理システム内部の条件が新しくなるにつれて大きく変化する。プロセス条件を効果的にモニターし、かつ適切に調整して不均一性が必ず許容範囲内に収まるようにするためには、プロセス・エンジニアが表面の幾何学的構造に対する非接触の測定をチップに対して非常に多くの種々の位置で頻繁に行なうことが重要である。この操作は、上述した干渉法及びシステムの実施形態を使用して可能になる。
【０１３７】
特定の実施形態では、誘電体５０４の一つ以上の空間特性、例えば誘電体の表面５０６の幾何学的構造及び／又は誘電体の厚さを、ＣＭＰ工程の前、及び／又はＣＭＰ工程の間に、低コヒーレンス干渉信号を構造から取得することによりモニターする。空間特性に基づいて、研磨条件を変えて所望の平坦な表面５０６’を実現することができる。例えば、パッド圧力、パッド圧力の配分、研磨剤の条件、溶剤組成及び溶剤の量、及び他の条件は、空間特性に基づいて決めることができる。研磨を所定の時間だけ行なった後、空間特性を再度求め、そして研磨条件を必要に応じて変えることができる。幾何学的構造及び／又は厚さは、例えば表面５０４’が得られるエンドポイントも示唆する。従って、低コヒーレンス干渉信号を使用して、過剰に研磨された、オブジェクトの異なる領域によって生じる窪みの発生を防止することができる。低コヒーレンス干渉法及びシステムはこの点に関して有利である。何故なら、素子の空間特性、誘電体のうち、（ａ）銅領域５０２の上の表面、及び隣接銅領域５０２以外の（ｂ）基板表面５１０上の表面の、例えば相対的な高さは、複数の境界が存在しても求めることができるからである。
【０１３８】
半田バンプ形成
図１３ａ及び１３ｂを参照すると、構造５５０は半田バンプ形成の間に形成される構造の例であることが分かる。構造５５０は基板５５１、半田に濡れない領域５０２、及び半田に濡れる領域５０３を含む。領域５０２は外側表面５０７を有する。領域５０３は外側表面５０９を有する。従って、境界５０５が領域５０２と基板５０１との間に形成される。
【０１３９】
バンプ形成の間、半田５０４の塊の位置を、半田が濡れ領域５０３に接触するように決める。半田を流すと、半田は濡れ領域５０３との確実なコンタクトを実現する。隣接する非濡れ領域５０２はダムのような働きをして、フロー半田が構造の周りに不所望に移動することがないようにする。表面５０７，５０９の相対高さ、及び表面５０２からの半田５０４の寸法を含む構造の空間特性を認識することが望ましい。本明細書における他の説明から分かるように、構造５５０は複数の境界を含み、これらの境界の各々によって干渉パターンが生じる。複数の干渉パターンが重なると、既知の干渉法を使用して空間特性を正確に求めるということができなくなる。本明細書において説明するシステム及び方法を適用することによって空間特性を求めることができる。
【０１４０】
構造５５０から求めることができる空間特性を使用して、層５０２，５０３の堆積時間、及び領域５０３の単位面積当たりに使用する半田５０４の量のような製造条件を変えることができる。更に、半田を流すために使用する加熱条件も空間特性に基づいて変更して半田を十分に流し、かつ／もしくは半田の移動を防止することができる。
【０１４１】
液晶ディスプレイ
図１４を参照すると、パッシブ・マトリクスＬＣＤ４５０が幾つかの層により構成されている様子が示されている。主要部品はシール４５４で接着する２つのガラス基板４５２，４５３である。偏光板４５６を前面ガラス基板４５３に取り付けて、入射光を一方向に偏光する。偏光光は前面ガラス基板４５３を通過する。インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）層４５８は電極として使用する。ハード・コート層とも呼ばれることがある、ＳｉＯＸを使用するパッシベーション層４６０をＩＴＯ層４５８の上にコーティングして表面を電気的に絶縁する。ポリイミド４６２をパッシベーション層４６０の上に印刷法を用いて形成して液晶４６４を配向させる。液晶は電界の影響を受けるので、電界が印加されると配向を変える。液晶はまた、光学的にアクティブであるので、入射光の偏光方向を回転させる。セル・ギャップΔｇ、すなわち液晶層４６４の厚さはスペーサ４６６によって決まり、このスペーサは２つのガラス基板４５２，４５３が固定距離だけ離れるようにこれらの基板を維持する。電位が前面基板４５３から背面基板４５２に向かって生じていない場合、偏光光は、この光が液晶層４６４を通過すると９０°だけ回転する。電位が一方の基板から他方の基板に向かって印加される場合、光は回転しない。光が液晶層４６４を通過した後、光は別のポリイミド層４５８、別のハード・コート層４７０、背面ＩＴＯ電極４７２、及び背面ガラス基板４５２を通過する。背面偏光板４７４に達すると、光は、光が９０°だけ回転しているかどうかによって変わる形で偏光板を透過する、または偏光板に吸収される。セル４５０はカラー表示を行なうためにフィルタ４７６または他の着色素子を含むことができる。
【０１４２】
セル・ギャップΔｇによって大きく左右される形で、ＬＣＤの光電特性、例えばコントラスト比及び輝度が決まる。製造工程中におけるセル・ギャップの制御は、均一かつ高品質な表示を実現するために非常に重要である。実際のセル・ギャップはスペーサ４６６の寸法とは異なる。何故なら、製造中に、圧力を加えて、または真空にして液晶媒質を注入し、シール４５４が硬化してシールの寸法が変わり、更に液晶媒質を注入することによって基板４５２，４５３の間に毛細管力が生じるからである。液晶媒質４６４の注入前及び注入後の両方において、基板４５２，４５３の表面４８０，４８２が光を反射して、セル・ギャップΔｇを示す干渉パターンが生じる。干渉信号のコヒーレンスが低いという性質自体を利用するか、あるいはこの性質を上述の干渉信号処理法と組み合わせた形で利用して、製造工程中のセル・ギャップΔｇを含むセル特性を、セルの他の層によって形成される境界が存在する状態においてもモニターすることができる。
【０１４３】
例示としての方法では、セル・ギャップΔｇを示す干渉パターンを含み、かつ低コヒーレンス干渉信号を層４６４の注入前に取得することができる。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求められ、かつ指定値と比較することができる。製造条件、例えば基板４５２，４５３に加わる圧力、またはこれらの基板の間の真空を変えて、指定値と求めたセル・ギャップとの間の差が許容値を超える場合にセル・ギャップΔｇを変更することができる。このプロセスは、所望のセル・ギャップが得られるまで繰り返すことができる。次に、液晶媒質をセルに注入する。注入する液晶媒質の量はセルに関する測定済みの空間特性に基づいて決定することができる。これによって、セルへの過剰注入または注入不足を防止することができる。注入プロセスはまた、表面４８０，４８２からの干渉信号を観察することによりモニターすることができる。一旦、セルが充填されてしまうと、低コヒーレンス光源による追加の干渉パターンを取得してセル・ギャップΔｇ（または他の空間特性）をモニターする。ここでも同じく、製造条件を変更してセル・ギャップを許容値内に維持するか、あるいは収めることができる。
【０１４４】
レーザ・スクライブ及びレーザ切断
レーザを使用してオブジェクトをスクライブして、同時に製造される、異なる構造、例えばマイクロエレクトロニクス構造を分離する準備をする。分離の精度はスクライブ条件、例えばレーザ焦点面のサイズ、レーザ・パワー、オブジェクトの並進速度、及びスクライブ深さに関連する。構造のパターン密度が高くなる可能性があるので、スクライブ線が構造の隣接薄膜または隣接層となる可能性がある。薄膜または層に関連する境界によって、干渉計を使用してスクライブ深さを求める場合に現われる干渉パターンが生成される。本明細書に記載する方法及びシステムを使用してスクライブ深さを、このような隣接膜または隣接層が存在する状態においても求めることができる。
【０１４５】
例示としての方法では、一つ以上の電子構造をスクライブし、そして構造をスクライブ線に沿って分離することができる。分離の前及び／又は後に、低コヒーレンス干渉信号を使用してスクライブ深さを求めることができる。他のスクライブ条件、例えばレーザ・スポット・サイズ、レーザ・パワー、並進速度は既知である。スクライブ深さは干渉信号により求めることができる。スクライブ深さを含むスクライブ条件によって変わる分離精度は、分離構造を評価することにより求めることができる。このようにして求めた値に基づいて、所望の分離精度を実現するために必要なスクライブ条件を決定することができる。製造工程を継続している間に、低コヒーレンス干渉信号をスクライブ領域から取得してプロセスをモニターすることができる。スクライブ条件を変えてスクライブ特性を許容値内に維持するか、あるいは収めることができる。
【０１４６】
他の実施形態は請求項に開示される技術範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１ａ】基板及び被覆層、例えば薄膜を含む測定オブジェクトの断面図。
【図１ｂ】図１ａのオブジェクトの上面図。
【図２】該当する包絡関数に従って変化する振幅を有する第１及び第２干渉パターンを含む低コヒーレンス干渉信号。
【図３】斜入射干渉計システム。
【図４】斜入射干渉計システム。
【図５ａ】測定オブジェクトを傾けた結果として生じる、図４の干渉計システムの測定光路に沿って通過する光と基準光路に沿って通過する光との間のシフト。
【図５ｂ】測定オブジェクトを図５ａに関して記載したように傾けた結果として生じる、測定光路に沿って通過する光と基準光路に沿って通過する光との間の回転を表わす変位ベクトル。
【図６】斜入射干渉計システム。
【図７ａ】斜入射干渉計システムの三角測量モードの検出画像。
【図７ｂ】斜入射干渉計システムの三角測量モードの検出画像。
【図８ａ】斜入射干渉計システム。
【図８ｂ】図８ａのシステムの一部分の拡大図。
【図９ａ】低コヒーレンス干渉計システム。
【図９ｂ】図９ａの干渉計システムをそのＸ軸に沿って眺めた様子。
【図１０】測定オブジェクトの照射ポイントと、図９ａのシステムを使用する照射ポイントについて検出される、該当する細長画像との間の対応。
【図１１ａ】図９ａの干渉計システム基準経路の例示としての成分。
【図１１ｂ】図９ａの干渉計システム基準経路の例示としての成分。
【図１２ａ】銅配線を有する例示としての平坦化前の構造。
【図１２ｂ】銅配線を有する例示としての平坦化後の構造。
【図１３ａ】半田バンプ処理の間に形成される例示としての半田を加える前の構造。
【図１３ｂ】半田バンプ処理の間に形成される例示としての半田を加えた後であるが半田を流し込む前の構造。
【図１４】例示としての液晶ディスプレイの一部分。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
方法であって、
光の第１パターンを、基板及び被覆薄膜を含むオブジェクトに投影すること、
前記基板によって拡散散乱される前記投影された第１パターンの光を撮像すること、
前記オブジェクトの空間特性を前記拡散散乱光に基づいて求めること、
を備える方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記オブジェクトの空間特性は、前記基板の位置または幾何学的構造である、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、前記被覆薄膜はフォトレジストであり、前記空間特性を求めることは、フォトリソグラフィ・システムに対する前記オブジェクトの一部分の位置を求めることを含む、方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、前記オブジェクトの一部分は、前記基板と前記被覆フォトレジストとの間の境界である、方法。
【請求項５】
請求項３に記載の方法において、前記光の第１パターンは、光源からの光の第１及び第２部分を含み、前記光の第１パターンは干渉パターンである、方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、前記干渉パターンは包絡線により変調される複数のフリンジを含み、前記オブジェクトの空間特性を求めることは、該複数のフリンジに対する包絡線の一部分の位置を求めることを含む、方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、
前記オブジェクトを前記包絡線の一部分の位置に基づいて移動させること、
を備える方法。
【請求項８】
請求項６に記載の方法であって、
光の基準パターンを基準表面に投影すること、
前記基準表面に投影された基準パターンの光を検出すること、
を備え、前記オブジェクトの空間特性を求めることは、前記オブジェクト及び前記基準表面の相対空間特性を前記検出された基準パターンの光に基づいて求めることを含む、方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、
前記オブジェクトを前記相対空間特性に基づいて移動させること、
を備える方法。
【請求項１０】
請求項６に記載の方法であって、更に、
光源の特性を変更して、ほぼ同様の振幅を有する複数のフリンジを含む第２干渉パターンを前記オブジェクトに投影すること、
前記基板によって拡散散乱される前記第２干渉パターンの光を撮像すること、
前記オブジェクトの第２空間特性を前記第２干渉パターンの拡散散乱光に基づいて求めること、
を備える方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、前記第２空間特性は前記オブジェクトの一部分の幾何学的構造である、方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の方法において、前記第２空間特性は前記オブジェクトの正確な位置を示す、方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の方法において、光の前記第１パターンを投影する前に、少なくとも前記変更を行なう、方法。
【請求項１４】
装置であって、
オブジェクトの一部分を第１光パターンで照射するように構成されているフォトリソグラフィ・システムであって、該フォトリソグラフィ・システムは基準表面を含み、該オブジェクトは基板及び被覆薄膜を含む、フォトリソグラフィ・システムと、
前記フォトリソグラフィ・システムと前記オブジェクトとの間の相対位置を変えるポジショナーと、
第２光パターンを前記オブジェクトの前記被覆薄膜に投影するように構成されている光投影装置と、
前記基板によって拡散散乱される前記第２光パターンの光を撮像する光学システムと、
プロセッサであって、
前記オブジェクトの空間特性を前記拡散散乱光に基づいて求め、かつ、
前記ポジショナーを動作させて前記フォトリソグラフィ・システムと前記オブジェクトとの間の相対位置を変えさせるように構成されているプロセッサと、
を備える装置。
【請求項１５】
光学システムであって、
オブジェクトの一部分を光パターンで照射するように構成され、かつ基準表面を含むフォトリソグラフィ・システムと、
基準光路及び測定光路を有する低コヒーレンス干渉計であって、前記基準光路に沿って通過する光は少なくとも１回、前記基準表面によって反射され、前記測定光路に沿って通過する光は少なくとも１回、前記オブジェクトによって反射される、低コヒーレンス干渉計と、
前記基準光路に沿って通過した光及び前記測定光路に沿って通過した光を含む低コヒーレンス干渉信号を検出するように構成されている検出器であって、前記低コヒーレンス干渉信号は前記基準表面と前記オブジェクトとの間の空間的関係を示す、検出器と、
を備える光学システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載の光学システムにおいて、前記フォトリソグラフィ・システムは照明光学系表面を有する照明光学系を含み、前記光パターンの光は前記照明光学系表面を含む光路に沿って伝搬し、前記照明光学系表面及び前記基準表面は少なくとも部分的に同じ領域を占有する、光学システム。
【請求項１７】
請求項１５に記載の光学システムにおいて、前記測定光路に沿って通過する光は、前記オブジェクトのうち、前記フォトリソグラフィ・システムによって照射される部分により少なくとも１回反射される、光学システム。
【請求項１８】
請求項１５に記載の光学システムにおいて、前記低コヒーレンス干渉信号を伝送する光であって前記基準光路に沿って通過した光、及び前記低コヒーレンス干渉信号を伝送する光であって前記測定光路に沿って通過した光は、光路長差範囲を有し、該範囲は前記低コヒーレンス干渉計のコヒーレンス長の少なくとも２０％である、光学システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載の光学システムにおいて、前記範囲は、前記低コヒーレンス干渉計のコヒーレンス長と少なくとも同程度である、光学システム。
【請求項２０】
請求項１５に記載の光学システムにおいて、前記検出器は複数の検出素子を含み、該複数の検出素子の各々は、該当する低コヒーレンス干渉信号を検出するように構成され、低コヒーレンス干渉信号の各々は、前記基準光路の該当する、異なる部分に沿って通過した光、及び前記測定光路の該当する、異なる部分に沿って通過した光を含み、低コヒーレンス干渉信号の各々は、前記オブジェクトの異なるポイントと前記基準表面との間の空間的関係を示す、光学システム。
【請求項２１】
請求項２０に記載の光学システムであって、
プロセッサ、
を備え、該プロセッサは、前記オブジェクトの異なるポイントの各々と前記基準表面との間の前記空間的関係を、複数の低コヒーレンス干渉信号のうちの該当する少なくとも一つに基づいて求めるように構成されている、光学システム。
【請求項２２】
請求項２１に記載の光学システムであって、
前記オブジェクトと前記フォトリソグラフィ・システムとの間の相対位置及び向きを操作する並進ステージ、
を備え、前記プロセッサは、前記オブジェクト及び前記フォトリソグラフィ・システムの相対位置を前記空間的関係に基づいて変更するように構成されている、光学システム。
【請求項２３】
請求項２０に記載の光学システムにおいて、各低コヒーレンス干渉信号を伝送する光であって、前記基準光路の該当する、異なる部分に沿って通過した光、及び低コヒーレンス干渉信号を伝送する光であって、前記測定光路の該当する、異なる部分に沿って通過した光は、光路長差範囲を有し、該範囲は前記低コヒーレンス干渉計のコヒーレンス長の少なくとも２０％である、光学システム。
【請求項２４】
方法であって、
オブジェクトを、フォトリソグラフィ・システムの光路にほぼ沿って配置すること、
光源からの光の第１部分を前記フォトリソグラフィ・システムの基準表面によって反射させること、
光源からの光の第２部分を前記オブジェクトによって反射させること、
前記基準表面によって反射される光及び前記オブジェクトによって反射される光を含む低コヒーレンス干渉信号を形成することであって、該低コヒーレンス干渉信号は、前記オブジェクトと前記撮像システムとの間の空間的関係を示す、低コヒーレンス干渉信号を形成すること、
を備える方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の方法であって、
光源からの光の該当する第１部分を前記フォトリソグラフィ・システムの前記基準表面の複数の位置の各々によって反射させること、
光源からの光の該当する第２部分を前記オブジェクトの複数の位置の各々によって反射させること、
複数の低コヒーレンス干渉信号を形成することであって、該複数の低コヒーレンス干渉信号の各々は、前記基準表面の異なる位置のうちの該当する位置によって反射される光、及び前記オブジェクトの異なる位置のうちの該当する位置によって反射される光を含み、該複数の低コヒーレンス干渉信号の各々は、前記オブジェクトの異なる位置のうちの少なくとも一つの位置と前記フォトリソグラフィ・システムとの間の空間的関係を示す、複数の低コヒーレンス干渉信号を形成すること、
を備える方法。
【請求項２６】
請求項２４に記載の方法において、前記オブジェクトを配置した後に、前記光の第１部分を反射させること、及び前記光の第２部分を反射させることを実行する、方法。
【請求項２７】
請求項２４に記載の方法であって、更に、
前記オブジェクト及び前記基準表面の相対位置を前記空間的関係に基づいて変更すること、
を備える方法。
【請求項２８】
請求項２４に記載の方法において、前記基準表面は前記フォトリソグラフィ・システムの光学系の表面である、方法。
【請求項２９】
請求項２８に記載の方法であって、更に、
前記フォトリソグラフィ・システムを使用して紫外光画像を前記オブジェクトに投影すること、
を備え、前記紫外光画像を形成する光は前記光学系の表面を含む光路に沿って通過する、方法。
【請求項３０】
請求項２４に記載の方法において、前記オブジェクトは基板、及び外側表面を有する薄膜を含み、前記形成することは、前記基準表面により反射される光、及び前記薄膜の外側表面により反射される光を合成することを含み、前記空間的関係は、前記薄膜の外側表面と前記フォトリソグラフィ・システムとの間の関係である、方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載の方法において、光源からの前記光の第２部分の光は前記薄膜によって大きく減衰する、方法。
【請求項３２】
請求項３０に記載の方法において、前記薄膜はフォトレジストを含み、光源からの前記光の第２部分の光のエネルギーは、該フォトレジストを露光するには不十分である、方法。
【請求項３３】
請求項２４に記載の方法において、前記オブジェクトは基板、及び外側表面を有する薄膜を含み、前記形成することは、前記基準表面により反射される光、及び前記基板により反射される光を合成することを含み、前記空間的関係は前記基板と前記撮像システムとの間の関係である、方法。
【請求項３４】
請求項３３に記載の方法において、前記光源からの光の第２部分を前記オブジェクトによって反射させることは、前記オブジェクトにブルースター角で照射することを含む、方法。
【請求項３５】
請求項２４に記載の方法において、前記形成することは、干渉計を使用することを含み、低コヒーレンス干渉信号を伝送する光であって、前記基準光路に沿って通過した光、及び低コヒーレンス干渉信号を伝送する光であって、前記測定光路に沿って通過した光は、光路長差範囲を有し、該範囲は前記干渉計のコヒーレンス長の少なくとも２０％である、方法。
【請求項３６】
請求項３５に記載の方法において、前記光の第２部分を前記オブジェクトによって反射させることは、照射光を前記オブジェクトに少なくとも５０°の入射角で振り向けることを含む、方法。
【請求項３７】
オブジェクトの空間特性を求めるシステムであって、
光源と、
光学システムであって、
前記オブジェクトを前記光源からの光の第１部分を使用して斜入射角で照射して、該光の第１部分の少なくとも一部が前記オブジェクトによって反射されるようにし、かつ、
前記オブジェクトによって反射される光と、同じ光源により生成される光の第２部分とを光路長差範囲に渡って合成するように構成されている光学システムと、
前記光路長差範囲に渡って合成された光を複数の干渉フリンジとして検出するように構成されている検出器と、
を備え、各干渉フリンジはピーク振幅を有し、前記光路長差範囲は前記干渉フリンジのピーク振幅を変調するために十分な範囲である、システム。
【請求項３８】
請求項３７に記載の方法において、前記光路長差範囲は前記光学システムのコヒーレンス長と少なくとも同程度である、方法。
【請求項３９】
請求項３７に記載のシステムであって、
プロセッサ、
を備え、該プロセッサは、前記オブジェクトの空間特性を前記複数の干渉フリンジに基づいて求めるように構成されている、システム。
【請求項４０】
請求項３７に記載の方法において、
前記光学システムは、
前記オブジェクトの複数のポイントの各々を、前記光源からの光の該当する第１部分を使用して斜入射角で照射して、光の該当する第１部分の各々の少なくとも一部が前記オブジェクトによって反射光の該当する部分として反射されるようにし、
反射光の各部分を同じ光源により生成される光の該当する第２部分と合成して該当する合成光を形成するように構成され、
前記検出器は、
複数の検出素子を含み、該複数の検出素子の各々は該当する複数の干渉フリンジを検出するように構成され、該当する複数の干渉フリンジの各々は該当する合成光による影響を受ける部分を含み、複数の干渉フリンジの各々の合成光は光路長差範囲を有し、各光路長差範囲は、該当する干渉フリンジのピーク振幅を変調するために十分な範囲である、方法。
【請求項４１】
請求項４０に記載のシステムであって、
プロセッサ、
を備え、該プロセッサは、複数のポイントの各々の空間特性を該当する複数の干渉フリンジに基づいて求めるように構成されている、システム。
【請求項４２】
請求項３９に記載のシステムにおいて、前記オブジェクトは基板及び被覆薄膜を含み、該薄膜は外側表面を有し、前記空間特性は該薄膜の外側表面の空間特性である、システム
【請求項４３】
請求項４２に記載のシステムにおいて、前記プロセッサは並進ステージに接続され、該並進ステージは前記オブジェクトと基準との間の相対位置を変更するように構成され、前記プロセッサは前記相対位置を前記空間特性に基づいて変更するように構成されている、システム。
【請求項４４】
方法であって、
オブジェクトを光源からの光を使用して斜入射角で照射することであって、照射光の少なくとも一部が前記オブジェクトによって反射される、照射すること、
前記オブジェクトによって反射される光及び前記光源からの光の第２部分を光路長差範囲に渡って合成すること、
前記光路長差範囲に渡って合成される光を複数の干渉フリンジとして検出すること、
を備え、各干渉フリンジはピーク振幅を有し、前記光路長差範囲は前記干渉フリンジのピーク振幅を変調するために十分な範囲である、方法。
【請求項４５】
請求項４４に記載の方法において、前記合成することは、所定のコヒーレンス長を有する干渉計を使用することを含み、前記光路長差範囲は少なくとも前記コヒーレンス長と同程度である、方法。
【請求項４６】
請求項４５に記載の方法において、前記検出することは、干渉フリンジを含む干渉パターンの少なくとも一部分を検出し、前記方法は、前記オブジェクトの空間特性を前記干渉パターンの少なくとも一部分に基づいて求めることを備える方法。
【請求項４７】
請求項４６に記載の方法において、前記オブジェクトは、外側表面を有する被覆フォトレジスト層を含む基板を含み、前記空間特性は前記外側表面の空間特性である、方法。
【請求項４８】
請求項４７に記載の方法であって、
フォトリソグラフィ・システムと前記オブジェクトとの間の相対位置を前記外側表面の空間特性に基づいて変更すること、
を備える方法。
【請求項４９】
請求項４６に記載の方法において、前記オブジェクトは液晶ディスプレイの一部分を含む、方法。
【請求項５０】
請求項４６に記載の方法であって、更に、
前記オブジェクトをスクライブすること、
を備え、前記空間特性は前記スクライブすることにより形成されるスクライブ線の空間特性である、方法。
【請求項５１】
請求項５０に記載の方法であって、更に、
前記オブジェクトまたは別のオブジェクトをスクライブすること、
スクライブを更に行なうためのパラメータをスクライブ線の空間特性に基づいて変更すること、
を備える方法。
【請求項５２】
請求項４６に記載の方法において、前記オブジェクトは、半田バンプを形成している間の構造を含む、方法。
【請求項５３】
請求項５２に記載の方法において、前記空間特性は、半田に濡れない前記オブジェクトの一部分の空間特性である、方法。
【請求項５４】
装置であって、
オブジェクトの一部分を光パターンで照射するように構成され、かつ基準表面を有するフォトリソグラフィ・システムと、
複数の検出素子と、
干渉計として、かつ三角測量システムとして動作する光学システムであって、前記干渉計は基準光路及び測定光路を有し、該基準光路に沿って通過する光は前記基準表面によって少なくとも１回反射され、該測定光路に沿って通過する光は前記オブジェクトによって少なくとも１回反射される、光学システムと、
を備え、前記複数の検出素子は、前記基準光路に沿って通過した光、及び前記測定光路に沿って通過した光を含む干渉信号を検出するように構成され、該干渉信号は前記基準表面と前記オブジェクトとの間の空間的関係を示し、
前記三角測量システムは、前記オブジェクトと前記基準表面との間の空間的関係を、前記オブジェクトの画像と前記基準表面の画像との間の空間的関係に基づいて求めるように構成されている、装置。
【請求項５５】
装置であって、
オブジェクトの一部分を光パターンで照射するように構成され、かつ基準表面を有するフォトリソグラフィ・システムと、
複数の検出素子と、
前記オブジェクトの一部分を第１の光で照射し、前記基準表面を第２の光で照射し、前記第１の光の画像及び前記第２の光の画像を検出器において形成するように構成されている光学システムと、
前記オブジェクトと前記基準表面との間の空間的関係を、前記第１の光の画像と前記第２の光の画像との間の空間的関係に基づいて求めるように構成されているプロセッサと、
を備える装置。
【請求項５６】
請求項５５に記載の装置において、前記プロセッサは、前記第１の光の画像と前記第２の光の画像との間の空間的関係を検出素子に応じた形で求めるように構成されている、装置。
【請求項５７】
請求項５５に記載の装置であって、
前記オブジェクトと前記基準表面との間の相対位置を変えるように構成されているポジショナー、
を備え、前記プロセッサは、前記ポジショナーを前記オブジェクトと前記基準表面との間の空間的関係に基づいて動作させるよう構成されている、装置。
【請求項５８】
請求項５５に記載の装置において、光で照射される前記オブジェクトの一部は、前記オブジェクトのうち、前記フォトリソグラフィ・システムによって照射される一部である、装置。
【請求項５９】
請求項５８に記載の装置において、前記フォトリソグラフィ・システムは、少なくとも部分的に前記基準表面と同じ領域を占有する表面を有する光学系を含む、装置。
【請求項６０】
請求項５９に記載の装置において、
前記光学システムは、
基準光路及び測定光路を有する干渉計であって、該基準光路に沿って通過する光が少なくとも１回、前記基準表面によって反射され、該測定光路に沿って通過する光が少なくとも１回、前記オブジェクトによって反射される、干渉計、
を含み、前記複数の検出素子は、前記基準光路に沿って通過した光、及び前記測定光路に沿って通過した光を含む干渉信号を検出するように構成され、該干渉信号は前記基準表面と前記オブジェクトとの間の空間的関係を示す、装置。
【請求項１】
方法であって、
光の第１パターンを、基板及び被覆薄膜を含むオブジェクトに投影すること、
前記基板によって拡散散乱される前記投影された第１パターンの光を撮像すること、
前記オブジェクトの空間特性を前記拡散散乱光に基づいて求めること、
を備える方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記オブジェクトの空間特性は、前記基板の位置または幾何学的構造である、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、前記被覆薄膜はフォトレジストであり、前記空間特性を求めることは、フォトリソグラフィ・システムに対する前記オブジェクトの一部分の位置を求めることを含む、方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、前記オブジェクトの一部分は、前記基板と前記被覆フォトレジストとの間の境界である、方法。
【請求項５】
請求項３に記載の方法において、前記光の第１パターンは、光源からの光の第１及び第２部分を含み、前記光の第１パターンは干渉パターンである、方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、前記干渉パターンは包絡線により変調される複数のフリンジを含み、前記オブジェクトの空間特性を求めることは、該複数のフリンジに対する包絡線の一部分の位置を求めることを含む、方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、
前記オブジェクトを前記包絡線の一部分の位置に基づいて移動させること、
を備える方法。
【請求項８】
請求項６に記載の方法であって、
光の基準パターンを基準表面に投影すること、
前記基準表面に投影された基準パターンの光を検出すること、
を備え、前記オブジェクトの空間特性を求めることは、前記オブジェクト及び前記基準表面の相対空間特性を前記検出された基準パターンの光に基づいて求めることを含む、方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、
前記オブジェクトを前記相対空間特性に基づいて移動させること、
を備える方法。
【請求項１０】
請求項６に記載の方法であって、更に、
光源の特性を変更して、ほぼ同様の振幅を有する複数のフリンジを含む第２干渉パターンを前記オブジェクトに投影すること、
前記基板によって拡散散乱される前記第２干渉パターンの光を撮像すること、
前記オブジェクトの第２空間特性を前記第２干渉パターンの拡散散乱光に基づいて求めること、
を備える方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、前記第２空間特性は前記オブジェクトの一部分の幾何学的構造である、方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の方法において、前記第２空間特性は前記オブジェクトの正確な位置を示す、方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の方法において、光の前記第１パターンを投影する前に、少なくとも前記変更を行なう、方法。
【請求項１４】
装置であって、
オブジェクトの一部分を第１光パターンで照射するように構成されているフォトリソグラフィ・システムであって、該フォトリソグラフィ・システムは基準表面を含み、該オブジェクトは基板及び被覆薄膜を含む、フォトリソグラフィ・システムと、
前記フォトリソグラフィ・システムと前記オブジェクトとの間の相対位置を変えるポジショナーと、
第２光パターンを前記オブジェクトの前記被覆薄膜に投影するように構成されている光投影装置と、
前記基板によって拡散散乱される前記第２光パターンの光を撮像する光学システムと、
プロセッサであって、
前記オブジェクトの空間特性を前記拡散散乱光に基づいて求め、かつ、
前記ポジショナーを動作させて前記フォトリソグラフィ・システムと前記オブジェクトとの間の相対位置を変えさせるように構成されているプロセッサと、
を備える装置。
【請求項１５】
光学システムであって、
オブジェクトの一部分を光パターンで照射するように構成され、かつ基準表面を含むフォトリソグラフィ・システムと、
基準光路及び測定光路を有する低コヒーレンス干渉計であって、前記基準光路に沿って通過する光は少なくとも１回、前記基準表面によって反射され、前記測定光路に沿って通過する光は少なくとも１回、前記オブジェクトによって反射される、低コヒーレンス干渉計と、
前記基準光路に沿って通過した光及び前記測定光路に沿って通過した光を含む低コヒーレンス干渉信号を検出するように構成されている検出器であって、前記低コヒーレンス干渉信号は前記基準表面と前記オブジェクトとの間の空間的関係を示す、検出器と、
を備える光学システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載の光学システムにおいて、前記フォトリソグラフィ・システムは照明光学系表面を有する照明光学系を含み、前記光パターンの光は前記照明光学系表面を含む光路に沿って伝搬し、前記照明光学系表面及び前記基準表面は少なくとも部分的に同じ領域を占有する、光学システム。
【請求項１７】
請求項１５に記載の光学システムにおいて、前記測定光路に沿って通過する光は、前記オブジェクトのうち、前記フォトリソグラフィ・システムによって照射される部分により少なくとも１回反射される、光学システム。
【請求項１８】
請求項１５に記載の光学システムにおいて、前記低コヒーレンス干渉信号を伝送する光であって前記基準光路に沿って通過した光、及び前記低コヒーレンス干渉信号を伝送する光であって前記測定光路に沿って通過した光は、光路長差範囲を有し、該範囲は前記低コヒーレンス干渉計のコヒーレンス長の少なくとも２０％である、光学システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載の光学システムにおいて、前記範囲は、前記低コヒーレンス干渉計のコヒーレンス長と少なくとも同程度である、光学システム。
【請求項２０】
請求項１５に記載の光学システムにおいて、前記検出器は複数の検出素子を含み、該複数の検出素子の各々は、該当する低コヒーレンス干渉信号を検出するように構成され、低コヒーレンス干渉信号の各々は、前記基準光路の該当する、異なる部分に沿って通過した光、及び前記測定光路の該当する、異なる部分に沿って通過した光を含み、低コヒーレンス干渉信号の各々は、前記オブジェクトの異なるポイントと前記基準表面との間の空間的関係を示す、光学システム。
【請求項２１】
請求項２０に記載の光学システムであって、
プロセッサ、
を備え、該プロセッサは、前記オブジェクトの異なるポイントの各々と前記基準表面との間の前記空間的関係を、複数の低コヒーレンス干渉信号のうちの該当する少なくとも一つに基づいて求めるように構成されている、光学システム。
【請求項２２】
請求項２１に記載の光学システムであって、
前記オブジェクトと前記フォトリソグラフィ・システムとの間の相対位置及び向きを操作する並進ステージ、
を備え、前記プロセッサは、前記オブジェクト及び前記フォトリソグラフィ・システムの相対位置を前記空間的関係に基づいて変更するように構成されている、光学システム。
【請求項２３】
請求項２０に記載の光学システムにおいて、各低コヒーレンス干渉信号を伝送する光であって、前記基準光路の該当する、異なる部分に沿って通過した光、及び低コヒーレンス干渉信号を伝送する光であって、前記測定光路の該当する、異なる部分に沿って通過した光は、光路長差範囲を有し、該範囲は前記低コヒーレンス干渉計のコヒーレンス長の少なくとも２０％である、光学システム。
【請求項２４】
方法であって、
オブジェクトを、フォトリソグラフィ・システムの光路にほぼ沿って配置すること、
光源からの光の第１部分を前記フォトリソグラフィ・システムの基準表面によって反射させること、
光源からの光の第２部分を前記オブジェクトによって反射させること、
前記基準表面によって反射される光及び前記オブジェクトによって反射される光を含む低コヒーレンス干渉信号を形成することであって、該低コヒーレンス干渉信号は、前記オブジェクトと前記撮像システムとの間の空間的関係を示す、低コヒーレンス干渉信号を形成すること、
を備える方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の方法であって、
光源からの光の該当する第１部分を前記フォトリソグラフィ・システムの前記基準表面の複数の位置の各々によって反射させること、
光源からの光の該当する第２部分を前記オブジェクトの複数の位置の各々によって反射させること、
複数の低コヒーレンス干渉信号を形成することであって、該複数の低コヒーレンス干渉信号の各々は、前記基準表面の異なる位置のうちの該当する位置によって反射される光、及び前記オブジェクトの異なる位置のうちの該当する位置によって反射される光を含み、該複数の低コヒーレンス干渉信号の各々は、前記オブジェクトの異なる位置のうちの少なくとも一つの位置と前記フォトリソグラフィ・システムとの間の空間的関係を示す、複数の低コヒーレンス干渉信号を形成すること、
を備える方法。
【請求項２６】
請求項２４に記載の方法において、前記オブジェクトを配置した後に、前記光の第１部分を反射させること、及び前記光の第２部分を反射させることを実行する、方法。
【請求項２７】
請求項２４に記載の方法であって、更に、
前記オブジェクト及び前記基準表面の相対位置を前記空間的関係に基づいて変更すること、
を備える方法。
【請求項２８】
請求項２４に記載の方法において、前記基準表面は前記フォトリソグラフィ・システムの光学系の表面である、方法。
【請求項２９】
請求項２８に記載の方法であって、更に、
前記フォトリソグラフィ・システムを使用して紫外光画像を前記オブジェクトに投影すること、
を備え、前記紫外光画像を形成する光は前記光学系の表面を含む光路に沿って通過する、方法。
【請求項３０】
請求項２４に記載の方法において、前記オブジェクトは基板、及び外側表面を有する薄膜を含み、前記形成することは、前記基準表面により反射される光、及び前記薄膜の外側表面により反射される光を合成することを含み、前記空間的関係は、前記薄膜の外側表面と前記フォトリソグラフィ・システムとの間の関係である、方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載の方法において、光源からの前記光の第２部分の光は前記薄膜によって大きく減衰する、方法。
【請求項３２】
請求項３０に記載の方法において、前記薄膜はフォトレジストを含み、光源からの前記光の第２部分の光のエネルギーは、該フォトレジストを露光するには不十分である、方法。
【請求項３３】
請求項２４に記載の方法において、前記オブジェクトは基板、及び外側表面を有する薄膜を含み、前記形成することは、前記基準表面により反射される光、及び前記基板により反射される光を合成することを含み、前記空間的関係は前記基板と前記撮像システムとの間の関係である、方法。
【請求項３４】
請求項３３に記載の方法において、前記光源からの光の第２部分を前記オブジェクトによって反射させることは、前記オブジェクトにブルースター角で照射することを含む、方法。
【請求項３５】
請求項２４に記載の方法において、前記形成することは、干渉計を使用することを含み、低コヒーレンス干渉信号を伝送する光であって、前記基準光路に沿って通過した光、及び低コヒーレンス干渉信号を伝送する光であって、前記測定光路に沿って通過した光は、光路長差範囲を有し、該範囲は前記干渉計のコヒーレンス長の少なくとも２０％である、方法。
【請求項３６】
請求項３５に記載の方法において、前記光の第２部分を前記オブジェクトによって反射させることは、照射光を前記オブジェクトに少なくとも５０°の入射角で振り向けることを含む、方法。
【請求項３７】
オブジェクトの空間特性を求めるシステムであって、
光源と、
光学システムであって、
前記オブジェクトを前記光源からの光の第１部分を使用して斜入射角で照射して、該光の第１部分の少なくとも一部が前記オブジェクトによって反射されるようにし、かつ、
前記オブジェクトによって反射される光と、同じ光源により生成される光の第２部分とを光路長差範囲に渡って合成するように構成されている光学システムと、
前記光路長差範囲に渡って合成された光を複数の干渉フリンジとして検出するように構成されている検出器と、
を備え、各干渉フリンジはピーク振幅を有し、前記光路長差範囲は前記干渉フリンジのピーク振幅を変調するために十分な範囲である、システム。
【請求項３８】
請求項３７に記載の方法において、前記光路長差範囲は前記光学システムのコヒーレンス長と少なくとも同程度である、方法。
【請求項３９】
請求項３７に記載のシステムであって、
プロセッサ、
を備え、該プロセッサは、前記オブジェクトの空間特性を前記複数の干渉フリンジに基づいて求めるように構成されている、システム。
【請求項４０】
請求項３７に記載の方法において、
前記光学システムは、
前記オブジェクトの複数のポイントの各々を、前記光源からの光の該当する第１部分を使用して斜入射角で照射して、光の該当する第１部分の各々の少なくとも一部が前記オブジェクトによって反射光の該当する部分として反射されるようにし、
反射光の各部分を同じ光源により生成される光の該当する第２部分と合成して該当する合成光を形成するように構成され、
前記検出器は、
複数の検出素子を含み、該複数の検出素子の各々は該当する複数の干渉フリンジを検出するように構成され、該当する複数の干渉フリンジの各々は該当する合成光による影響を受ける部分を含み、複数の干渉フリンジの各々の合成光は光路長差範囲を有し、各光路長差範囲は、該当する干渉フリンジのピーク振幅を変調するために十分な範囲である、方法。
【請求項４１】
請求項４０に記載のシステムであって、
プロセッサ、
を備え、該プロセッサは、複数のポイントの各々の空間特性を該当する複数の干渉フリンジに基づいて求めるように構成されている、システム。
【請求項４２】
請求項３９に記載のシステムにおいて、前記オブジェクトは基板及び被覆薄膜を含み、該薄膜は外側表面を有し、前記空間特性は該薄膜の外側表面の空間特性である、システム
【請求項４３】
請求項４２に記載のシステムにおいて、前記プロセッサは並進ステージに接続され、該並進ステージは前記オブジェクトと基準との間の相対位置を変更するように構成され、前記プロセッサは前記相対位置を前記空間特性に基づいて変更するように構成されている、システム。
【請求項４４】
方法であって、
オブジェクトを光源からの光を使用して斜入射角で照射することであって、照射光の少なくとも一部が前記オブジェクトによって反射される、照射すること、
前記オブジェクトによって反射される光及び前記光源からの光の第２部分を光路長差範囲に渡って合成すること、
前記光路長差範囲に渡って合成される光を複数の干渉フリンジとして検出すること、
を備え、各干渉フリンジはピーク振幅を有し、前記光路長差範囲は前記干渉フリンジのピーク振幅を変調するために十分な範囲である、方法。
【請求項４５】
請求項４４に記載の方法において、前記合成することは、所定のコヒーレンス長を有する干渉計を使用することを含み、前記光路長差範囲は少なくとも前記コヒーレンス長と同程度である、方法。
【請求項４６】
請求項４５に記載の方法において、前記検出することは、干渉フリンジを含む干渉パターンの少なくとも一部分を検出し、前記方法は、前記オブジェクトの空間特性を前記干渉パターンの少なくとも一部分に基づいて求めることを備える方法。
【請求項４７】
請求項４６に記載の方法において、前記オブジェクトは、外側表面を有する被覆フォトレジスト層を含む基板を含み、前記空間特性は前記外側表面の空間特性である、方法。
【請求項４８】
請求項４７に記載の方法であって、
フォトリソグラフィ・システムと前記オブジェクトとの間の相対位置を前記外側表面の空間特性に基づいて変更すること、
を備える方法。
【請求項４９】
請求項４６に記載の方法において、前記オブジェクトは液晶ディスプレイの一部分を含む、方法。
【請求項５０】
請求項４６に記載の方法であって、更に、
前記オブジェクトをスクライブすること、
を備え、前記空間特性は前記スクライブすることにより形成されるスクライブ線の空間特性である、方法。
【請求項５１】
請求項５０に記載の方法であって、更に、
前記オブジェクトまたは別のオブジェクトをスクライブすること、
スクライブを更に行なうためのパラメータをスクライブ線の空間特性に基づいて変更すること、
を備える方法。
【請求項５２】
請求項４６に記載の方法において、前記オブジェクトは、半田バンプを形成している間の構造を含む、方法。
【請求項５３】
請求項５２に記載の方法において、前記空間特性は、半田に濡れない前記オブジェクトの一部分の空間特性である、方法。
【請求項５４】
装置であって、
オブジェクトの一部分を光パターンで照射するように構成され、かつ基準表面を有するフォトリソグラフィ・システムと、
複数の検出素子と、
干渉計として、かつ三角測量システムとして動作する光学システムであって、前記干渉計は基準光路及び測定光路を有し、該基準光路に沿って通過する光は前記基準表面によって少なくとも１回反射され、該測定光路に沿って通過する光は前記オブジェクトによって少なくとも１回反射される、光学システムと、
を備え、前記複数の検出素子は、前記基準光路に沿って通過した光、及び前記測定光路に沿って通過した光を含む干渉信号を検出するように構成され、該干渉信号は前記基準表面と前記オブジェクトとの間の空間的関係を示し、
前記三角測量システムは、前記オブジェクトと前記基準表面との間の空間的関係を、前記オブジェクトの画像と前記基準表面の画像との間の空間的関係に基づいて求めるように構成されている、装置。
【請求項５５】
装置であって、
オブジェクトの一部分を光パターンで照射するように構成され、かつ基準表面を有するフォトリソグラフィ・システムと、
複数の検出素子と、
前記オブジェクトの一部分を第１の光で照射し、前記基準表面を第２の光で照射し、前記第１の光の画像及び前記第２の光の画像を検出器において形成するように構成されている光学システムと、
前記オブジェクトと前記基準表面との間の空間的関係を、前記第１の光の画像と前記第２の光の画像との間の空間的関係に基づいて求めるように構成されているプロセッサと、
を備える装置。
【請求項５６】
請求項５５に記載の装置において、前記プロセッサは、前記第１の光の画像と前記第２の光の画像との間の空間的関係を検出素子に応じた形で求めるように構成されている、装置。
【請求項５７】
請求項５５に記載の装置であって、
前記オブジェクトと前記基準表面との間の相対位置を変えるように構成されているポジショナー、
を備え、前記プロセッサは、前記ポジショナーを前記オブジェクトと前記基準表面との間の空間的関係に基づいて動作させるよう構成されている、装置。
【請求項５８】
請求項５５に記載の装置において、光で照射される前記オブジェクトの一部は、前記オブジェクトのうち、前記フォトリソグラフィ・システムによって照射される一部である、装置。
【請求項５９】
請求項５８に記載の装置において、前記フォトリソグラフィ・システムは、少なくとも部分的に前記基準表面と同じ領域を占有する表面を有する光学系を含む、装置。
【請求項６０】
請求項５９に記載の装置において、
前記光学システムは、
基準光路及び測定光路を有する干渉計であって、該基準光路に沿って通過する光が少なくとも１回、前記基準表面によって反射され、該測定光路に沿って通過する光が少なくとも１回、前記オブジェクトによって反射される、干渉計、
を含み、前記複数の検出素子は、前記基準光路に沿って通過した光、及び前記測定光路に沿って通過した光を含む干渉信号を検出するように構成され、該干渉信号は前記基準表面と前記オブジェクトとの間の空間的関係を示す、装置。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４】
【図３】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４】
【公表番号】特表２００７−５０６０７０（Ｐ２００７−５０６０７０Ａ）
【公表日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５２６４０８（Ｐ２００６−５２６４０８）
【出願日】平成１６年９月１５日（２００４．９．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０３００５１
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０２９１９２
【国際公開日】平成１７年３月３１日（２００５．３．３１）
【出願人】（５９８１７６７４３）ザイゴ コーポレーション (39)
【氏名又は名称原語表記】ＺＹＧＯ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月１５日（２００４．９．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０３００５１
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０２９１９２
【国際公開日】平成１７年３月３１日（２００５．３．３１）
【出願人】（５９８１７６７４３）ザイゴ コーポレーション (39)
【氏名又は名称原語表記】ＺＹＧＯ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
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