JP2001503852A

JP2001503852A - 基板表面のマイクロラフネスを測定する装置及び方法

Info

Publication number: JP2001503852A
Application number: JP54093597A
Authority: JP
Inventors: ピータージーボーデン
Original assignee: ボクサークロスインコーポレイテッド
Priority date: 1996-05-13
Filing date: 1997-05-12
Publication date: 2001-03-21
Also published as: WO1997043598A1; US6154280A; US5877860A

Abstract

(57)【要約】基板(21)の表面のマイクロラフネスを測定する装置。電磁放射の第１のビーム(44)と電磁放射の第２のビーム(46)を発生する。第１のビーム(44)と第２のビーム(46)は、実質的に重ならないように実質的に平行で相互に間隔をおいている。第１のビーム(44)と第２のビーム(46)は、表面の輪郭を有する基板(21)表面の選択した領域に当たるように、基板(21)の上に焦点を結ぶ。基板(21)表面の輪郭が両方のビームを散乱させる。第１のビーム(44)と第２のビーム(46)の散乱を検出する。散乱量が基板(21)の選択された領域のマイクロラフネス値に対応し、基板の選択した領域のマイクロラフネス値は、第１のビーム(44)と第２のビーム(46)の散乱量から求められる。マイクロラフネス測定装置は、また製造プロセスにも使用される。

Description

【発明の詳細な説明】基板表面のマイクロラフネスを測定する装置及び方法発明の背景本発明は、基板表面の粗さを測定するための装置及び方法に関し、特に基板表面のマイクロラフネスを測定する装置及び方法に関する。今日、平らな表面を必要とするいろいろな形式の基板が用いられている。例えば、平らな半導体基板は、デバイスが所望の特性を有するように、基板上に電気的デバイスを作るために必要とされる。ディスク駆動媒体の基板も、データが基板表面上に磁気的或いは光学的にエンコードされるように、平らな表面を有することが必要である。同様に、液晶の平面パネルディスプレイ用の基板も平らな基板を必要とする。半導体基板上に小さなデバイスが形成され、ディスク駆動媒体の基板上により多くのデータがエンコードされるにしたがって、それぞれの基板の表面は、全体的に粗さをなくさなければならないし、粗さの平均サイズは減少されなければならない。例えば、半導体基板上に形成されたトランジスタのようなアクティブデバイスのサイズが減少されるにしたがって、基板をゲート電極から分離し、トランジスタの所望の性能を達成するために、対応して薄いゲート誘電体を用いることが必要である。現在の0.18mmのトランジスタ設計ルールに対して、ゲート誘電体は、僅か50オングストロームの厚さでなければならない。しかし、たとえこれらのゲート誘電体の厚さが減少されなければならないとしても、これらのゲート誘電体の耐電圧強度は維持されなければならない。僅か２ボルトのゲート電圧に対して、ゲート誘電体は、４メガボルト／cmを越える電界に耐えることができなければならない。これらの設計要求を満たすために、半導体基板、特に基板とゲート誘電体の間の境界面における粗さを最小にすることが必要である。粗さのサイズは僅か１オングストロームのオーダーであるので、ゲート誘電体と基板の間の境界面における粗さは、マイクロラフネスとして知られている。この粗さは、通常、RMS値として知られているマイクロラフネスの粒子の全ての平均サイズ(大きさ)、及びサイズの密度として知られている、特定のマイクロラフネスサイズを有するマイクロラフネスの粒子数によって特徴づけられている。50オングストロームの厚さのゲート誘電体に対して、数オングストロームのオーダーであるいかなる粗さも許容できず、除かれなければならない。さもなければ、デバイスは、その所望の性能に合致しないかもしれない。したがって、基板表面のマイクロラフネスを効果的に測定し、制御する測定装置が必要である。従来、ミクロの粗さを測定するために２つの方法がある。１つは、原子間力顕微鏡法(AFM)であって、顕微鏡が基板表面に沿って原子サイズの測定プローブを移動し、基板のマイクロラフネスが定められる方法である。この方法は、遅く、基板の表面と望ましくない接触を必要とする。この方法のもつこれらの限界のために、原子間力顕微鏡は、製造工程を制御するためにリアルタイムで基板のマイクロラフネスを測定するにはあまり適していない。従来の他の方法は、基板表面から光を反射するように光源を用い、マイクロラフネスによる光に対して生じる散乱を測定するる反射係数散乱法である。光の散乱から、マイクロラフネスが定められる。この方法は、基板表面と接触しないし、原子間力顕微鏡より早いが、試験するために基板表面の大部分を必要とする。製造工程のリアルタイム制御に対して、例えば、ゲート誘電体は、僅か0.5μmの長さであるので、基板の小さな領域のみが試験に利用可能である。更に、この方法は、現在の製造工程に必要な、オングストロームサイズレベル以下のマイクロラフネスに必要な感度範囲を有していない。従って、既知のデバイスのこれらの及び他の問題を避ける製造工程を制御するために、基板表面のマイクロラフネスのリアルタイムの監視及び測定するための装置及び方法に対する必要性があり、本発明が目指すのはこの目的のためである。発明の概要本発明は、表面と接触することなく、１オングストローム以下のマイクロラフネスを速やかに測定し、リアルタイムの、確かな制御が製造工程で行われるように、製造工程の一部としてリアルタイムに用いられるマイクロラフネス測定装置及び方法を提供することによって、既知の装置及び方法が有する前述の、及び他の問題を解決する。本発明は、基板表面上のマイクロラフネスのサイズスペクトルを提供する。このマイクロラフネス測定装置及び方法は、基板上に殆どスペース(約２平方ミクロン)を必要とせず、基板上の部分的に完成したデバイスのマイクロラフネスを測定する。このマイクロラフネス測定装置及び方法は、またリアルタイムで製造工程を制御するために、製造工程における半導体基板表面のマイクロラフネスを監視し、かつ測定する。したがって、そのマイクロラフネスが大きすぎる基板表面は、素早く認識され、製造工程はリアルタイムで変更されて、製造工程の確りした制御を行う。本マイクロラフネス測定装置は、またリアルタイムでこれらの基板に対する製造工程を制御するために、ディスク駆動の媒体基板及び液晶の平らなパネルディスプレイのマイクロラフネスを監視し、かつ測定も行う。本発明は、基板表面上のマイクロラフネスの量を測定する装置（システム）を提供する。第１の電磁放射ビームと第２の電磁放射ビームが発生され、第１と第２のビームは、第１と第２のビームが実質的にオーバラップしないように、実質的に平行で、かつ互いに分離されている。第１と第２のビームは、ビームが両ビームの散乱を生じる表面輪郭を有する基板表面の選ばれた領域上に当たるように合焦される。第１と第２のビームの散乱が検出される。散乱の量は、基板の選ばれた領域のマイクロラフネスの値に相当し、基板の選ばれた領域のマイクロラフネスの値は、第１と第２のビームの散乱量から定められる。本マイクロラフネス測定装置は、また製造工程における複数のプロセスステップを制御するために用いることもできる。図面の簡単な説明図1は、ｎ−チャンネル電界効果トランジスタの図である。図2は、本発明によるマイクロラフネス測定装置の透過型の第1実施例のブロック図である。図3は、本発明によるマイクロラフネス測定装置の、基板に当たる第1のビーム及び第2のビームを示す図である。図4は、本発明によるマイクロラフネス測定装置の、反射型の第2実施例のブロック図である。図５は、マイクロラフネス測定装置を含む半導体製造ラインの構成図である。図６は、図３のマイクロラフネス測定装置の透過型の第１実施例の詳細なブロック図である。図７は、図４のマイクロラフネス測定装置の反射型の第２実施例の詳細なブロック図である。図８は、基板表面を横切って走査しつつある第１ビームの図である。図９は、出力信号とビームパワーレベルとの間の関係を示すグラフである。図１０は、基板を横切って走査する第１ビーム及び第２ビームの図である。図１１は、本発明によって、基板表面のマイクロラフネスを測定する方法を示すフローチャートである。図１２は、本発明によるマイクロラフネス測定装置の感度を示すグラフである。好ましい実施例の詳細な説明本発明は、特に、半導体基板の表面のマイクロラフネスを測定するのに適しており、製造方法の確実な制御を提供する。以下本発明はこれに関連して説明される。しかしながら、本発明による装置及び方法は大きな実用性を有することを了解されたい。本発明を理解するために、半導体基板に形成されるデバイスの動作及び物理的パラメータを理解する必要がある。特に、ｎ-チャンネル電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の動作及びパラメータが図１を参照して記述される。しかしながら、本発明の装置や方法は、ディスクドライブメディアの基板や液晶フラットディスプレイの基板などの、別の型の基板のマイクロラフネスを測定するのに使用することもできる。図１は、シリコンで成るのが好ましいが、ガリウム砒素やリン化インジウムやその他の型の半導体デバイスを形成するのに使用する基板であってもよい、半導体基板21に形成されたｎ-チャンネル電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）２０の構成図を示す。本実施例では、基板はｐ−型基板である。ｐ−型基板は、電子を失った原子のような、正に帯電した多数キャリヤ（ホール）を有し、電流を保持する。同様に、少数キャリヤとして知られている電子も電流を保持する。ＦＥＴ２０は、ドープされた（例えば、変化した原子が付加された）一対の領域２２、２４を含んでおり、それらの領域は、基板より多くの負の荷電キャリヤ有する。これらの領域のドーピングは、よく知られており、本書では、詳細には記述しない。ＦＥＴにおいて、第１領域２２はソースとして知られ、第２領域はドレーンとして知られている。ＦＥＴは、またゲートとして知られる領域２６を有する。ゲート２６は、二酸化シリコンであるのが好ましい絶縁層２８と、ポリシリコン材料から成るのが好ましいゲート電極３０を有する。図示のように、ＦＥＴ２０は、2.5マイクロメータの幅であり、ソースとドレーンは各々１マイクロメータの幅であり、ゲートは0.5マイクロメータの幅である。図示のＦＥＴの動作は以下に簡単に記述される。ＦＥＴは、基本的には、ゲートへの電圧の印加によってオンオフされる電気的スイッチである。特に、本実施例のｎチャンネルＦＥＴの場合、ゲート電極３０へ正の電圧を印加すると、ソース２２とドレーン２４の間の領域３２の基板表面に電子を引き付ける。この領域３２はチャンネルとして知られている。基板がｐ型である（すなわち、負のキャリヤより多くの正のキャリヤを有する）ので、チャンネルに吸引された電子は少数キャリヤである。ゲート絶縁層２８は、チャンネル中の電子がゲート電極へ流れるのを阻止する。ゲート電極３０へ十分な電圧が印加されると、チャンネルの電子が導電性の反転層を形成して、電流がソース領域２２からチャンネル３２を経由してドレーン領域２４に流れるのを可能にする。この状態では、ＦＥＴはオン状態である。ゲートに印加される正の電圧が十分でない場合には、ＦＥＴはオフ状態にあり、電流はソースからドレーンへは流れない。ゲート電圧は、ソース領域からドレーン領域へ流れる電流の大きさを増大したり減少したりするように、変えることができる。トランジスタの重要な特性の１つは、４メガボルト／cmのオーダの電界に耐えるように、ゲート絶縁層（ゲート誘電体）の能力である。この特性は、ゲート絶縁層の下方のラフネスが最小である場合にのみ取得し得る。0.18mmのトランジスタの設計尺度にとって、ゲート絶縁層は50オングストロームの厚さにしなければならない。これらの設計尺度にとって、ゲート絶縁層直下の基板のラフネス（粗さ）は、マイクロラフネスとして知られており、１オングストロームより顕著に大きいラフネス（粗さ）は取り除かねばならないので、約１オングストロームにまで測定されることを必要としている。上記したように、１オングストロームは、標準的な人間の髪の毛の幅より100,000倍も小さい。本発明によるマイクロラフネス測定装置は、正確に且つ素早く、これらのマイクロラフネスを測定して、半導体製造処理において確実な制御を維持する。同様に、マイクロラフネス測定装置は、ディスクドライブメディアの製造処理やフラットパネルディスプレイの製造処理を確実に制御するのにも使用できる。このマイクロラフネスを測定する装置が以下に詳細に記述される。図２は、本発明によるマイクロラフネス測定装置４０の透過型の第１実施例を示すブロック図である。図では、マイクロラフネス測定装置は、ゲート絶縁層２８の真下に基板２１の表面のマイクロラフネスを測定するために使用されている。透過型マイクロラフネス測定装置は、発生器４２および検出器４８を含む。発生器４２は、第１偏光を有する第１の電磁放射線ビームと、第２の偏光を有する第２の電磁放射線ビーム４６を発生する。第１および第２のビームは、任意の方法で相互に偏光されているが、好ましくは、偏光が９０°異なり、両ビームの間に９０°の位相差があるように円偏光されているのがよい。第１および第２のビームは、また、実質的に平行である。というのは、両ビームの間に、後述するような小さな傾斜角が存在するからである。第１および第２のビームは、1100ナノメータよりも大きな波長を有し、好ましくは、シリコン基板の場合には1300ナノメータの波長を有するのがよい。この波長範囲は、シリコンについて選択されたものである。というのは、この波長範囲は、シリコンのバンドギャップよりも大きいので、ビームのほとんどがシリコン基板を通過して透過型装置を与えるからである。この波長範囲は、基板のバンドキャップエネルギーよりも小さな光子エネルギーに対応する。ディスクドライブ媒体基板またはフラットパネルディスプレイ基板のような様々な各種基板について、波長が特定基板のバンドギャップよりも大きくなるように、様々な波長範囲およびそれに対応する様々な範囲の光子エネルギーが選択される。発生器４２により発生された第１のビーム４４および第２のビーム４６は、基板表面上に収束される。この透過型装置について、ビームが基板の表面の選択された領域に当たり、ビームのエネルギーの一部が後述するように、多くのマイクロラフネス粒子を含む基板の表面の輪郭により散乱される。第１のビームが当たる基板表面の領域のマイクロラフネスは、その第１のビームをあらゆる方向に散乱させ、第２のビームは基準ビームとして使用される。同様に、第２のビームが当たる基板表面の領域上のマイクロラフネスは、第２のビームをあらゆる方向に散乱させ、第２のビームは、基準ビームとして作用する。マイクロラフネスにより散乱されるエネルギーは、第１および第２のビームの各ビームの総エネルギーに比べて小さいので、両エネルギーは相互のビームに対して基準エネルギーとして使用されてもよい。図示されるように、各ビームからの散乱された電磁放射線の一部は、第１および第２のビーム４４、４６と同じ方向に下方に散乱される。従って、散乱された第１のビーム５０は、第１のビーム４４と基板表面からの散乱されたエネルギーとの重ね合わせである。同様に、散乱された第２のビーム５２は、第２のビーム４６と基板表面からの散乱されたエネルギーとの重ね合わせである。これらの２つのビームは、検出器４８により受け取られ、検出器４８は、両ビームからの結合された散乱エネルギーを、後述するように、ビームの変化するパワーおよびビームの変化する周波数または波長の関数として測定するとともに、マイクロラフネスの各種サイズについてマイクロラフネス粒子の密度を決定する。検出器は、また、マイクロラフネスの各サイズについてマイクロラフネスの数を決定するプロセッサ（図示せず）を含む。図３は、第１のビーム４４および第２のビーム４６を示す基板２１の表面のさらに詳細な図である。図示するように、各ビームは他のビームから遠く離れており、それにより、それらのビームは、実質的に重なり合わない。これらのビームは重なり合わないように示されているが、装置の正確性または迅速性を低下させなければ、ビームの一部が重なり合ってもよい。図示するように、ビームは、好ましくは、約１mm離れているのがよい。この近い間隔のために、マイクロラフネス測定装置は、テストを行うために基板表面の多くの領域を使用せず、その結果、基板表面のマイクロラフネスは、ゲート絶縁層の真下のような小さな領域について測定される。基板の領域全体についての平均のマイクロラフネス値を生成するために、基板領域がビームにより走査されるように基板が移動される。基板に沿ってビームを走査することについては、後で詳細に説明する。次に、マイクロラフネス測定装置の反射型の第２実施例について説明する。図４は、マイクロラフネス測定装置７０の反射型の第２の実施例を示すブロック図であり、この装置は、また、基板表面のマイクロラフネスを迅速かつ正確に測定する。反射型のマイクロラフネス測定装置は、第１の偏光を有する第１の電磁エネルギービーム７４および第２の偏光を有する第２の電磁エネルギービーム７６を発生する発生器７２と、検出器８０とを含む。発生器は、図２に示されるように、発生器４２と同じように動作する。しかしながら、発生器７２は、前の発生器とは異なる様々な波長を有する電磁放射線ビームを発生する。特に、この実施例におけるビームは、基板表面から反射されるので、波長は、基板のバンドギャップ（禁止帯）よりも小さくなるように選択される。たとえば、シリコン基板について、波長は、1100ナノメータよりも小さく、好ましくは、約530ナノメータがよい。この波長範囲は、基板のバンドキャップエネルギーよりも大きな光子エネルギーに対応する。上述したように、各タイプの基板は、様々なバンドギャプを有し、その結果、波長および対応する光子エネルギーの様々な範囲が選択される。これらのビームは、また、上述したように、実質的に平行である。ビームは、発生した後、基板表面の選択された領域に当たり、基板のマイクロラフネスは、両ビームの散乱を引き起こす。上述したように、ビームの散乱は、発生器へ向かって戻る方向を含むあらゆる方向に生じる。加えて、主ビームは、また、表面から反射されて戻り、結合された第１ビーム８２は、ミラー７８から検出器上へ反射される。結合された第２のビーム８４は、また、ミラーから検出器上へ反射される。上述するように、結合されたビームは、発生器により発生されたビームと、各ビームの下にある基板表面のマイクロラフネスにより生じた散乱エネルギーとの重ね合わせである。上述するように、各ビームは、他のビームについて基準として作用する。検出器８０は、図２に示される検出器と同様に動作するので、ここではこれ以上説明しない。次に、マイクロラフネス測定装置を備えた半導体製造ラインについて説明する。図５は、ここに組み込まれる透過型若しくは反射型マイクロラフネス測定装置４０，７０のいずれかを有する半導体製造ライン１００の図である。図は、明快のために一部の製造ラインのみを示し、Ｎウェル局１０２、Ｎウェル・オキサイド局、ソース及びドレイン形成局１０６、及びゲートオキサイド局１０８が示されているよううな半導体製造ラインのためのいくつかのプロセス局のみを示す。マイクロラフネス測定装置は、Ｎウェルにオキサイドを形成する前に基板の表面のマイクロラフネスを測定し、ゲートオキサイドとしても知られているゲート絶縁層を形成する前にマイクロラフネスをまた測定するのに使用されうる。表１０．２５ｍｍ製造プロセスのマイクロラフネス測定表１に示したような本発明による測定装置は、前に記載したように、リアルタイムで基板の表面のマイクロラフネスをトランジスタの製造において多数のステージで測定するのに使用されうる。従って、それは半導体基板のアクティブ又はパッシブデバイスの製造プロセスをしっかりと制御するのに使用される。基板のマイクロラフネスが測定され、製造プロセスが停止され、且つ、基板のマイクロラフネスを修正するために変更される。同様に、本発明のマイクロラフネス測定装置は、ディスクドライブ媒体基板製造及び液晶フラットパネルディスプレィ基板のようないかなるタイプの製造プロセスのマイクロラフネスを測定することができ、特定のタイプの半導体デバイス又は特定のタイプの基板に限定されない。図６は、本発明による透過型測定装置４０のより詳細なブロック図である。反射型測定装置は図７を参照して以下で記載する。これらの装置の各々に関して、種々の光学成分は生成されたビームの波長を適合するように選択される。図６を参照すると、透過型測定装置は、発生器４２、検出器４８，焦合系１２０，基板整列系１２２、基板位置決め系、及び再結合系１２６を含みうる。透過型測定装置内のこれらの各々の系は、以下により詳細に記載する。発生器４２は、第１ビームと第２ビームとを生成し、コヒーレント光のビーム１３４を放射するダイオードポンプされたＹＡＧレーザであるレーザ１３０を含みうる。ビーム１３４は１００ｍＷ以下のパワーを有し、好ましくは２５ｍＷである。ビームは1100ｎｍ以上の波長を有し、好ましくはシリコン基板に関しては約１３００ｎｍである。この透過型装置に関して、本装置の光学成分は、ビームの波長を適合するために選択される。発生器はまた、光がビーム安定性を改善するレーザに反射して戻されないように、且つ、焦合系１２０の対物レンズのアパーチャを満たすためにビームのサイズを増大させるように、アイソレータ及びビームエキスパンダ１３２を有しうる。発生器はまた、ビーム１３４を円偏光にする１／４波長板１３６を含み、９０度位相の異なる偏光の２つの成分を有する。この点で、ビーム１３４は、第１の偏光成分（第１のビーム）と、第２の偏光成分（第２のビーム）とを有する２つの成分を有する。次いで、以下に記載するように、第１のビーム及び第２のビームは、焦合系にスプリットされ、２つの実質的に平行な別々のビームが形成される。第１のビーム及び第２のビームのこの異なる偏光により、以下に記載するように、お互いを干渉することなく、２つのビームを再結合することができる。焦合系１２０は、ビーム１３４を発生器４２から第１及び第２のビームにスプリットさせ、次いで、ビームを基板上に焦合させる。焦合系は、対物レンズ１４４の後部焦点距離を合わせるレンズ１４０を有する。焦合系はまた、ビーム１３４を発生器４２からスプリットさせ、且つ、わずかに発散し、直交偏光を有する第１及び第２のビームを生成させる、ウォラストンプリズム１４２を含む。解析ビームと基準ビームとの発散角は、それらが基板を貫通するとき、ビームの分離の量を決定する。解析ビームと基準ビームとの分離は、なされている測定に依存して選択されるが、好ましくは１μｍである。プリズム１４２は、ノマルスキー位相板でありうる。対物レンズ１４４は、基板表面上に第１のビームと第２のビームとを焦合する。対物レンズは、直径が1.9mmのオーダーの小さな焦点を作るために、0.85オーダーの高開口数の100倍顕微鏡の対物レンズでありうる。基板は、基板を支持するステージ１５０と、小さく離散的な増分で基板を移動させる圧電素子１５２とを含む、基板位置決め系１２４によって基板の領域についてマイクロラフネス値を生成するように移動されうる。基板は、２mm／秒の速度で約１mm移動されうる。また、基板の代わりにレンズ１４０を移動させることもできる。基板の移動又は測定装置により、ビームは基板の領域にわたって走査することができる。測定装置で基板表面を調整するために、整列系１２２は、ビームスプリッタ１５８、レンズ１６０、オートフォーカス・ピンホール１６２、レンズ１６４、及びフォトディテクタ１６６を含んで使用されうる。ビームスプリッタは、基板表面から後ろに反射された少量の光を、オートフォーカス・ピンホール１６２を介して、フォトディテクタ１６６に向ける。基板が、対物レンズ１４４のまさに丁度焦点にあるとき、後部焦点のスポット（即ち、ピンホール）は最小の直径となり、フォトディテクタ１６６からの信号が最大となる。従って、基板は測定装置で容易に調整されうる。一旦第１のビームと第２のビームが基板を通過すると、それらのビームは再結合系１２６に入る。再結合系は、合焦プリズムの対物レンズ１４４と同一の対物レンズ１７２、ウォラストンプリズム１７０、およびレンズ１７４を含んでもよい。ウォラストンプリズムは、ノマルスキー位相プレートであってもよく、合焦系の他のウォラストンプリズムと整列され、また、第１のビームと第２のビームを再結合して単一のビームへ戻す。この単一ビームは、２つの異なる偏光成分を有するが、第１のビームと第２のビームは異なる偏光を有することからそれらは互いに干渉しない。レンズ１７４は再結合されたビームを再び平行にする。再結合された第１および第２のビームは検出器４８に入る。この検出器４８は、偏光ビームスプリッタ１８０、第１の光検出器１８２、および第２の光検出器１８４を含んでいてもよい。偏光ビームスプリッタは、第１のビームと第２のビームの２つの直交偏光に対して４５°の角度で取り付けられており、直交的に偏光された２つのビーム成分を混合し、第１の光検出器１８２に対して直交的に偏光された成分の電界の合計と、第２の光検出器１８４に対して直交的に偏光された成分の電界の差とを与える。これら２つの光検出器からの２つの信号は、その後、図示されていない差分増幅器によって互いに減算され、以下に述べるように、表面上のマイクロラフネス粒子の数の関数である信号を与える。透過若しくは反射型のマイクロラスネス測定装置のいずれかをリセットしゼロ目盛にするため、基板が測定装置に位置付けられる。装置をゼロ目盛にするために（これは装置内のノイズを測定することによってなされ得る）、基板が所定位置に固定され、こうして測定装置の出力が装置内のノイズの測定となる。一旦ノイズが決定されると、その後、いずれかの装置が校正され、こうして装置ノイズは消去され装置はゼロ目盛にされる。図７は、本発明による反射型の測定装置のより詳細なブロック図である。図６に示されている透過型の測定装置についてと同じく、この反射型の測定装置は多くの同様の素子を有しており、これらの素子については上に述べていることからここでは詳細は記述しない。反射型装置７０は、発生器７２、検出器８０、合焦系２００、整列系（図示されていない）、基板位置決め系２０２、および再結合系２０４を含んでいてもよい。この反射型装置では、しかしながら、再結合系２０４と合焦系２００は同じ物理素子を使用しており、装置全体のコストを減少させている。発生器７２は光ビーム発生器２１０を含んでいてもよく、この光ビーム発生器は、1100ｎｍより小さな波長、好ましくは530ｎｍの波長で電磁エネルギのビーム２１４を発生するようなダイオードポンプ型ＹＡＧレーザであってもよい。この発生器は、また、上に述べたように、アイソレーターとビームエクスパンダー２１２や、１／４波長板２１６を含んでいてもよい。ビームは透過型装置におけるビームと同じ光学特性（つまり、円偏光と間隔(spacing)）を有する。ビーム２１４は合焦系２００へ入る。この合焦系２００は、ビーム２１４を第１の偏光を有する第１のビームと第２の偏光を有する第２のビームとに分割し、これらのビームを基板上へ合焦する。合焦系は、また、上述したようなビームを合焦するためのレンズ２２０や、上述したような第１のビームと第２のビームに分割するためのウォラストンプリズム２２２や、上述したようなビームを基板上へ合焦するための対物レンズ２２４を含んでいてもよい。検出器の一部として示された整列系は透過型装置の整列系と同様であり、ここでは記述しない。この整列系は、レンズ２４２、ピンホール２４４、および第２のレンズ２４６を含んでいてもよい。基板位置決め系２０２は、上に述べたように、基板の領域にわたってビームを走査すべく３つの軸において独立に基板を動かすための圧電素子２３２や、ステージ２３０を含んでいてもよい。反射型の測定装置７０の再結合系２０４は、合焦系２００と同じ物理素子を使用することから、反射型の測定装置のコストは減少する。再結合系は、透過型の再結合系と同じ方法で動作することから、ここでは記述しない。最後に、検出器８０は、エネルギーを検出器に向けて方向付けるビームスプリッタ２４０や、上述したような、各ビーム信号の電界の合計と差分を発生するための偏光ビームスプリッタ２４８と、第１の光検出器２５０、および第２の光検出器２５２を含んでいてもよい。光検出器２５０、２５２は、上に述べたように、合計および差分信号をそれぞれ発生する。上にあるように、これらの合計および差分信号は互いに減算されて、ある特定のサイズにおけるマイクロラフネスの密度を決定する。反射型測定装置は、図６を参照して記述した透過型の装置と同じ方法で動作するため、この反射型の装置の動作はここでは記述しない。本発明の理解をより深めるため、本発明における理論背景と数学的な基礎を次に説明する。マイクロラフネス測定装置について記述するためには、基板の表面のマイクロラフネスを幾つかのスタイルでモデル化しなければならない。例えば、マイクロラフネスは、ラフネスの大きさのオーダーにある直径を有した複数の非常に小さなシリコン粒子としてモデル化することができる。故に、非常に小さなシリコン粒子に衝突する電磁放射は各粒子によって散乱し、レイリー散乱として知られる各粒子によって散乱されたパワーＰ_stは、散乱粒子のサイズやレーザパワーやビーム半径によって記述され、また以下の式によって表現され得る。ここで、ｋはビームの波数（ｋ＝２ｐ／ｌ）であり、ｌは第１および第２のビームの波長であり、Ｐ_lは入射する電磁放射の第１の若しくは第２のビームのパワーであり、ｗ_oは以下に述べるように焦点における第１の若しくは第２のビームの半径であり、ａは以下に述べるように分極率である。レイリー散乱は、ある特定のビームの下である特定の粒子によって散乱されたパワーを測定する。分極率ａは、どのくらいの散乱が特定のサイズ及び屈折率を有する粒子に対して発生するかの尺度であり、以下の式で与えられる。ここで、ｍは空気に対する基板の表面の屈折率であり、ｄ_sは散乱させる粒子の直径である。シリコン基板の屈折率は、例えば3.6である。焦点でのビーム半径は、ビームの焦点を合わせるのに使用される対物レンズの開口数と電磁放射のパラメータの関数であり、以下の式で与えられる。ここで、ｆは焦点距離であり、ｗ_lは対物レンズの半径であり、ＮＡは対物レンズの開口数である。対物レンズの開口数は、ＮＡ＝ｗ_l／ｆで与えられる。これらの３つの式から、粒子によって散乱されるパワーは粒子のサイズに関連することが分かる。実際、レイリー散乱のパワーは、粒子によって全方向に散乱される全パワーである。透過型と反射型装置の両方において、検知器に実際に散乱されるパワーは、検知器によって範囲を定められる立体角の全球面の立体角に対する比率にほぼ等しい。この近似値は２／３の比率で低い。何故ならば、ビームの散乱は光軸の周りに対称であるが、光軸に関して角度の余弦に比例しているからである。後方散乱として知られている１８０°の角度(ｃｏｓ１８０＝−１) での反射型マイクロラフネス測定装置の検知器に戻る電磁放射の散乱は、角度とは無関係である。同様に、ビームの方向(角度＝３６０°)の電磁放射に関して、透過装置の場合、ｃｏｓ(３６０°)＝１であるので、散乱はやはり角度とは無関係である。検知器への前方もしくは後方に散乱される散乱したパワーの割合は、以下の式で与えられる。ここでＲは散乱された電磁放射の球面の半径であり、ｑは検知器によって範囲を定められる角度である。もし、式(１)、(３)、(４)を互いに組み合わせるならば、検知器に散乱されるパワーＰ_sは以下の式で与えられる。散乱した電界は、式(５)の量の平方根である。従って、各々の散乱する粒子について検知器に散乱されるパワーを決定することができる。第１のビームと第２のビームとの２つのビームからパワーを受信している２つの検知器があるので、各々のビームのパワーは共に合計されなければならない。実際に、各検知器におけるパワーは、各ビームの電界強度の２乗に等しく以下の式で与えられる。ここで、Ｅ_s及びＥ_pはそれぞれ第１及び第２のビームの電界である。第１の偏光を有する第１のビームの電界は、発生器によって生成される主ビームと基板の表面からの散乱した電界の関数であり、以下の式で与えられる。ここで、Ｅ_soは主ビームの電界であり、ｓｍは各々の個別の散乱体からの電界である。散乱した電界は主ビームの電界に対して９０°位相が異なる。何故ならば、グイ位相シフトによって、主ビームは焦点で９０°位相がシフトされるからである。同様に、円偏光ビームでは９０°である第２の偏光を有する第２のビームの電界は、以下の式で与えられる。ここで、Ｅ_poは、第１のビームに対する第２のビームの異なる偏光によってｄだけ位相をシフトされた主ビームの電界であり、ｐｎは第２のビーム内の各散乱体の電界である。上記のように、位相シフトｄは円偏光ビームではｐ／２となる。再び、主ビームは、グイ位相シフトによって９０°だけ位相をシフトされる。もし、これらの電界式(８)及び(９)を式(１)及び(２)に置き換え、そして、装置がＥ_so＝Ｅ_po＝Ｅ_oのように釣り合っており、検知器信号間の差異が測定されると仮定するならば、検知器パワー間の差異の出力パワーＰ_oは以下で与えられる。ここで、Ｅ_oは差異信号の電界であり、Ｅ_pnは第２のビームの入射による全ての散乱の電界であり、Ｅ_smは第１のビームの入射による全ての散乱の電界である。この出力パワーは、第１及び第２のビームの入射する基板の表面上の１ヶ所に向いている。与えられた合計は多数の散乱させる粒子についてとられ、それらは統計的に変量し、ゼロではない。基板の全表面のマイクロラフネスを測定するために、以下に説明するように、基板全体にわたって第１及び第２のビームを走査する。図８はビームの一つがそれの直径に等しい距離だけ移動した前と後のビームを示す。そのビームが走査した新しい領域は次式で求められる。ここで、w_oはビーム半径である。ビームがその距離を動くのにかかる時間は２w_o /v、ここでｖは測定装置の下の基板の速度である。もしも基板の表面の上で単一の散乱体の平均面積がp(d_s)²/4であると(d_sは散乱体の直径)、ビームが動くときの特定のサイズの散乱体の数の変動s_iは次式で求められる。もしも散乱体の数の変動を式(１０)と式(５)に入れると両ビームに対する散乱体のすべての全パワーP_oiは次式から求められる。従って、発生されたビームの入力パワーとスポットの大きさとがわかっていると、出力信号P_oiはラフネスの平均直径の測度である。複数のマイクロラフネスの大きさに対するマイクロラフネスの密度を決定するため、ビームのパワーP_iもしくはビームの波長を変えることができる。これらの変数が増加するにつれて、マイクロラフネス測定装置は、より小さいマイクロラフネスの直径に対しても感度を持つ。もし、パワーを増加するとより小さいマイクロラフネスの粒子を検知しなくなるのなら、出力信号は異なるパワーレベルにわたって線形となるであろう。しかしながら、この装置では出力信号は線形ではない。発生されたビームのパワー、周波数もしくは波長が増大するにつれてより多くのマイクロラフネスを検知できるようになるからである。図９に示すように、単一の大きさのマイクロラフネスを持つ基板表面に対しては、発生されたビームのパワーにつれて出力信号は線形に変化する。しかしながら、通常の場合は複数の大きさのマイクロラフネスを有し、このような基板表面に対しては、発生されたビームパワーに対して出力信号は線形ではない。こうして、マイクロラフネスの各サイズについて散乱体の数は求められる。マイクロラフネスの大きさもしくはマイクロラフネスの密度のいずれかの関数として基板のマイクロラフネスを求めるのに出力信号をどのように使うかを理解するため、基板の表面を横切って走査するマイクロラフネス測定装置の第１ビーム４４，７４と第２ビーム４６，７６とを図10に示す。この分析の目的に対して両ビームの半径はw_oであり、そして振動しているものと仮定する。振動の速度は次式で与えられる。図１０に示すように、ビームがどちらの方向かに動くとき両方のビームの前面に、水平線で影をつけて示す走査ビームが入射する区域２６０がある。同時に、両ビームの後ろに、垂直線で影をつけて示した走査ビームがもはや入射しない区域２６２がある。両ビームがカバーしている区域の割合dA/dtは、図８を使って式（１１）から求められ、それはビームの直径とビームの速度との関数であり、そして次式から求められる。基板の表面区域にわたるラフネスの分布を求めることができる。そのためには欠陥のランダムなアレイとしてマイクロラフネスをモデル化し、そして直径dの欠陥（マイクロラフネスの粒子）の密度は次式で表される。ここで、r_o(d)は単位面積当たりの欠陥の平均数であり、そしてs(d)は標準偏差である。式１２に示すようにs(d)はr_odの平方根に比例し、そして欠陥密度の統計変動を表す。個々の影をつけた区域のそれぞれからの出力信号の瞬時変動（変化）は欠陥の露出率と、サイズdiの欠陥から単位面積当たり得られる信号との積によって求められ、そして次式で与えられる。位相シフトDfは、欠陥からの散乱が主ビームに直角であるということを認識することにより求められる。その理由は、散乱は焦点から生じ、そしてビームは、ガウイ位相シフトにより説明されているように、焦点と遠隔フイールドとの間で９０度位相シフトを受けるからである。従って、散乱されるパワーは、次式で与えられる。式（１８）を式（１３）と比較すると、ビームの下での散乱の集合Dfに対する位相シフトを決定でき、すなわち、以下の式で求められる。個々のセグメントの寄与を関連付けることはできないので、二次で加える(すなわち、二乗の和の平方根)。４つのセグメント、それぞれ先縁と後縁とを有する２つのビーム（図１０参照）は同じマイクロラフネス分布を有するものとし、従ってその二次の和は丁度式（１９）の二倍となって、欠陥直径の関数として発生する信号パワーのその瞬間の率を与え、次式により与えられる。単一の掃引（すなわち、正弦波の半サイクル）にわたる出力信号の平均パワーは次式により与えられる。ここで、w＝2pf_sそしてf_sは走査の周波数である。この信号はビームの振動と位相が合っている正弦波であり、次式で与えられる。信号は、走査の周波数に同期したロックイン検出器で検出される。測定は、統計的変動と位相シフトの積である出力を与え、上述した様に、前者はマイクロラフネス密度の平方根に比例し、後者は欠陥（すなわち、マイクロラフネスの粒子）のサイズに比例する。統計的変動はマイクロラフネスの直径の平方根で小さく変化する一方、位相シフトは直径の６乗で大きく変化するが、これら２つの構成要素を区別するのは難しい。従って、前記ビームのパワー或いは周波数を掃引すると、サイズの関数として表面のマイクロラフネスの特性が得られる。従って、入力パワー及びスポットのサイズがわかれば、出力信号はラフネスの平均直径の尺度となる。ラフネスの分布範囲は、ビームのパワーの掃引により決定される。ビームのパワーが増加するにつれて、装置はより小さいレベルのラフネスに感度を有するようになる。その為、ラフネスが１つの周期のみで変化するのであれば、出力はパワーと共に直線状に増加する。しかし実際はそうでなく、よりよいラフネスが検出できるようになるので、図９に示す様に出力は直線を超えて増加する。走査速度は検出器の帯域幅範囲内のノイズ変動を捕らえる為非常に遅くなければならない。走査が速すぎると、より高い周波数の変動が漏れ、より小さいスケールのラフネスに対応するより高い密度のマイクロラフネスによる信号は、見られないであろう。走査速度を帯域幅に関係づける尺度ＢＷは、式（１２）と（１５）から、帯域幅４０ＫＨｚ、平均の波動の直径0.1nmで、走査速度は１mm／secである。これはサイズの分布範囲を得る別の方法である。走査速度が増加すると、帯域幅をが一定に保つなら、小さいスケールの波動への感度は落ちるであろう。図１１は本発明に従ってマイクロラフネスを測定する方法２７０を示すフローチャートである。この方法はステップ２７２で開始し、ステップ２７４で第１と第２のビームがある波長で発生し、この波長は透過型測定装置又は反射型測定装置のどちらが使用されるかによる。ステップ２７６で、発生したビームは基板の表面に入射し、複数のマイクロタフネス散乱を生じる表面の輪郭は、ビームをあらゆる方向に散乱させる。その後ステップ２７８で、ビームのエネルギーと散乱したエネルギーが、検出される。次に、ステップ２８０で前記領域の測定が完了したか（すなわち、ビームのパワーレベル或いは周波数が、各種異なるマイクロラフネスのサイズについて密度の値を得られるように変化させたか）どうかが決定される。測定が完了しないと、その後ステップ２８１で、発生したビームのパワー或いは周波数を変化し、異なるサイズの散乱の数が測定され、ステップ２７８に戻り、そこで散乱して発生したビームのエネルギーが検出される。もし、測定が完全ならば、その後ステップ２８２で、各マイクロラフネスのサイズについて、散乱の数（密度）が決定され、この方法はステップ２８４で完了する。測定装置内のノイズを計算することができる。装置内に存在する最大のノイズ構成要素はショットノイズであり、光子が時々光検出器の導体域で電子を発生させる時にノイズが発生する。各光検出器のショットノイズのパワーＰｎは、次式で与えられる。ここに、ＢＷは光検出器の帯域幅で、ｑは電荷、Ｐ_lは光のエネルギー、Ａは光検出器の変換効率である。式（３）及び（１２）を組合わせることにより、信号のノイズに対する比（ＳＮＲ）は、マイクロラフネスのサイズと、ある特定のサイズのマイクロラフネスの密度の関数となることがわかり、次式によって与えられる。図１２に示す様に、５KHzの帯域幅、10ｍＷのパワー、0.5Ａ／Ｗの変換効率、56 0nmの波長で、マイクロラフネスの最小の検出可能な大きさは0.1nmであり、これは将来の0.1mmの製作工程に十分な大きさである。検出可能な最小の位相シフトは0.5ｍラジアンである。前述したのは本発明のある特別の形態に関するものであるが、この実施の形態は本発明の原則、精神及び記載した特許請求の範囲に定義された範囲から逸脱することなく変更可能であることは当業者によって理解されるであろう。

Claims

【特許請求の範囲】 1．基板表面のマイクロラフネスを測定する装置であって、電磁放射の第１のビーム及び電磁放射の第２のビームを発生する手段であり、該第１及び第２のビームが実質的に重なり合わないように該第１及び第２のビームが実質的に平行でかつ互いに離間される、該手段と、前記ビームが前記基板の前記表面の選択された領域上に当たるように前記基板上で前記第１及び第２のビームを焦点に集める手段であり、該表面が該両方のビームの散乱をもたらす表面輪郭を有し、該散乱の大きさが該基板の該選択された領域のマイクロラフネス値に対応する、該手段と、前記第１及び第２のビームの散乱を検出する手段と、前記検出手段に応答じて、前記基板の前記選択した領域の前記マイクロラフネス値を決定する手段とを備えていることを特徴とする装置。 2．前記検出されたマイクロラフネスの大きさは、前記ビームのパワーに比例し、かつ異なる大きさのマイクロラフネスに対するマイクロラフネス値を決定するために前記発生器によって発生された前記ビームの前記パワーを変える手段を更に備えていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。 3．前記検出されたマイクロラフネスの大きさは、前記ビームの周波数に比例し、かつ異なる大きさのマイクロラフネスに対するマイクロラフネス値を決定するために前記発生器によって発生された前記ビームの前記周波数を変える手段を更に備えていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。 4．そのような領域に対するマイクロラフネス値を発生するために前記基板の領域にわたり前記第１及び第２のビームを走査する手段を更に備えていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。 5．前記走査手段は、前記基板を支持する手段と、前記支持手段を移動する圧電素子とを備えていることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の装置。 6．前記走査手段は、前記測定装置の光学素子を移動する手段と、前記基板の前記領域にわたり走査される前記第１及び第２のビームによって発生された前記信号を、同期させて、検出する手段とを備えていることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の装置。 7．前記検出手段は、前記第１及び第２のビームの前記電界の和に対応している和信号を生成する手段と、前記第１及び第２のビームの前記電界の差に対応している差信号を生成する手段と、前記基板の前記表面の前記マイクロラフネス値に対応している信号を発生するために前記和信号と前記差信号を結合する手段とを備えていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。 8．前記決定手段は、複数の異なるマイクロラフネスの大きさに対する複数のマイクロラフネス密度値に対応している信号を生成する手段を備えていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の装置。 9．前記発生手段は、前記ビームが前記基板を通過するように前記第１及び第２のビームの光子エネルギーを選択する手段を備えていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。 10．前記選択された光子エネルギーは、前記基板のバンドギャップエネルギーよりも小さいことを特徴とする請求の範囲第９項に記載の装置。 11．前記発生手段は、前記ビームが前記基板から反射するように前記第１及び第２のビームの光子エネルギーを選択する手段を備えていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。 12．前記選択された光子エネルギーは、前記基板のバンドギャップエネルギーよりも大きいことを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の装置。 13．前記発生手段は、直交偏光を有する二つの成分を有している電磁放射のビームを発生する手段と、前記直交偏光の二つの成分を前記第１及び第２のビームに分割する手段とを備え、前記検出手段は、前記分割された第１及び第２のビームを直交偏光の二つの成分を有する単一のビームに再び結合する手段を備えていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。 14．前記基板は、半導体基板であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。 15．前記基板は、ディスクドライブ媒体基板であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。 16．前記基板は、フラットパネル液晶ディスプレイ基板であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。 17．前記第１及び第２のビームは、約１マイクロメータ互いに離間されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。 18．基板の表面のマイクロラフネスを測定する方法であって、電磁放射の第１のビーム及び電磁放射の第２のビームを発生し、該第１及び第２のビームが実質的に重なり合わないように該第１及び第２のビームが実質的に平行でかつ互いに離間される、前記ビームが前記基板の前記表面の選択された領域上に当たるように前記基板上で前記第１及び第２のビームを焦点に集め、該表面が該両方のビームの散乱をもたらす表面輪郭を有し、該散乱の大きさが該基板の該選択された領域のマイクロラフネス値に対応する、前記第１及び第２のビームの散乱を検出し、前記検出手段に応答して、前記基板の前記選択した領域の前記マイクロラフネス値を決定する段階を具備することを特徴とする方法。 19．前記検出されたマイクロラフネスの大きさは、前記ビームのパワーに比例し、かつ異なる大きさのマイクロラフネスに対するマイクロラフネス値を決定するために前記発生器によって発生された前記ビームの前記パワーを変える段階を更に具備することを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の方法。 20．前記検出されたマイクロラフネスの大きさは、前記ビームの周波数に比例し、かつ異なる大きさのマイクロラフネスに対するマイクロラフネス値を決定するために前記発生器によって発生された前記ビームの前記周波数を変える段階を更に具備することを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の方法。 21．前記第１及び第２のビームを前記基板の領域を横切って走査して、この様な領域に対するマイクロラフネス値を発生することを更に含む請求項18記載の方法。 22．走査が、測定装置の光学要素を移動し、前記基板の領域を横切って走査されている前記第１及び第２のビームによって発生される信号を、同期した方法で、検出することを含む請求項21記載の方法。 23．決定することが、前記基板移動中にビームが当たる前記基板の領域を測定し、前記領域にわたってマイクロラフネスの分布を決定して測定信号を発生し、前記測定信号の位相シフトを測定して前記基板の前記マイクロラフネス値を発生することを含む請求項21記載の方法。 24．検出が、前記第１及び第２のビームの電場の和に対応する和信号を発生し、前記第１及び第２のビームの電場の差に対応する差信号を発生し、前記和信号と前記差信号を組み合せて、前記基板の面のマイクロラフネス値に対応する信号を発生することを含む請求項１８記載の方法。 25．検出が、検出器に衝突するレイリー散乱の寄与を測定することからなる請求項２４記載の方法。 26．前記決定することが、複数の異なるマイクロラフネスの大きさに対する複数のマイクロラフネス密度値に対応する信号を発生することを含む請求項１９記載の方法。 27．前記ビーム発生が、ビームが前記基板を通過するように、前記第１及び第２のビームの光子エネルギーを選択することを含む請求項１８記載の方法。 28．選択された光子エネルギーが前記基板のバンドギャップエネルギーよりも小さい請求項２６記載の方法。 29．前記ビーム発生が、ビームが前記基板で反射するように前記第１及び第２のビームの光子エネルギーを選択することを含む請求項１８記載の方法。 30．前記選択された光子エネルギーが前記基板のバンドギャップエネルギーよりも大きい請求項２８記載の方法。 31.前記ビーム発生が、直交偏光の２つの成分を有する電磁場放射ビームを発生し、直交偏光の２つの成分を前記第１及び第２のビームに分離し、散乱検出が、分離された第１及び第２のビームを直交偏光の２つの成分を有する単一ビームに再結合することを含む請求項１８記載の方法。 32．前記基板が半導体基板である請求項１８記載の方法。 33．前記基板がディスクドライブ媒体基板である請求項１８記載の方法。 34．前記基板がフラットパネル液晶表示基板である請求項１８記載の方法。 35．半導体素子の製造プロセス中に半導体基板表面上のマイクロラフネスを測定する方法であり、製造プロセスがデバイスの種々の部分を形成するための複数のプロセス工程を含み、前記方法が、電磁放射の第１のビーム及び電磁放射の第２のビームを発生し、前記第１及び第２のビームが、前記第１のビーム及び第２のビームが実質的にオーバーラップしないように実質的に平行であり且つ互いに離されており、前記ビームが前記基板の表面の選択された領域に当たるように、前記第１及び第２のビームを前記基板上に集光し、前記基板が両ビームの散乱を引き起こす表面輪郭を有しており、散乱の量が前記基板の選択された領域のマイクロラフネスの値に対応しており、前記第１及び第２のビームの散乱を検出し、検出された散乱から前記基板の選択された領域のマイクロラフネス値を決定することから成る方法。 36．測定された散乱に基づいて実時間で一つ以上のプロセスのステップを制御して、基板の表面のマイクロラフネス値を調節することを含む請求項３５記載の方法。 37．前記ビーム発生が、ビームが基板を通過するように前記第１の及び第２のビームの光子エネルギーを選択することを含む請求項３５記載の方法。 38．前記選択された光子のエネルギーが、前記基板のバンドギャップエネルギーよりも小さい請求項３７記載の方法。 39．前記ビーム発生が、ビームが前記基板で反射されるように前記第１及び第２のビームの光子エネルギーを選択することを含む請求項３５記載の方法。 40．前記選択された光子エネルギーが前記基板のバンドギャップエネルギーよりも大きい請求項３９記載の方法。