JP2005535882A - Determination of sample topography and composition using interferometers - Google Patents

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Abstract

【課題】 干渉位相測定のための予め確立された基準スケールに関する技術を提供する。
【解決手段】 サンプル(460)のトポグラフィは、ビームスプリッタ(402)、傾斜基準ミラー(404)、及び検出器(405)を有する干渉計を使用して測定される。データ処理ユニットは、第1の組のフリンジライン外乱を測定して、サンプルの第1の軸線に亘って延びるトレースにマップしてサンプルのトポグラフィを記述する第1の組のプロフィールを生成し、トレースのサンプルに対する相対的な位置を調節して第2の組のフリンジライン外乱を生成し、この第2の組の干渉計フリンジライン外乱を測定してトポグラフィを説明する第2の組のプロフィールを生成し、第1及び第2の組のプロフィールを交互挿入して向上した解像度を有するトポグラフィ記述を生成する。本方法は、更に、反射率対波長曲線を適合させることによりサンプルをある一定の材料から成るものとして特徴付ける段階を伴うことができる。
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique related to a pre-established reference scale for interference phase measurement.
The topography of a sample (460) is measured using an interferometer having a beam splitter (402), a tilted reference mirror (404), and a detector (405). The data processing unit measures a first set of fringe line disturbances and maps to a trace extending across the first axis of the sample to generate a first set of profiles describing the sample topography; Adjusting the position relative to the sample to generate a second set of fringe line disturbances and measuring the second set of interferometer fringe line disturbances to generate a second set of profiles describing the topography Then, the topographic description with improved resolution is generated by interleaving the first and second sets of profiles. The method may further involve characterizing the sample as consisting of a certain material by fitting a reflectance versus wavelength curve.

Description

優先権の主張
本出願は、出願日が2002年8月9日で「干渉計を使用してサンプルの組成を判断する方法及び装置」という名称の米国特許出願第10/215,894号、出願日が2002年8月9日で「干渉位相測定学のための予め確立された基準スケール」という名称の第10/215,897号、出願日が2002年8月9日で「予め確立された基準スケールを使用する干渉位相測定学」という名称の第10/215,801号、及び出願日が2002年8月9日で「干渉計のサンプルステージ上方の特定位置でフリンジライン外乱をサンプル高さに変えるための高度信号処理技術」という名称の第10/215,905号に対する優先権を主張する。
本発明の分野は、一般的に測定技術に関し、より詳細には、干渉位相測定のための予め確立された基準スケールに関する。
Priority Claim This application is filed on Aug. 9, 2002, US patent application Ser. No. 10 / 215,894, entitled “Method and Apparatus for Determining Sample Composition Using an Interferometer”. No. 10 / 215,897 entitled “Pre-established Reference Scale for Interferometric Phase Measurements” dated August 9, 2002, filing date “August 9, 2002” No. 10 / 215,801 entitled “Interferometric Phase Measurements Using Reference Scale” and the filing date of August 9, 2002 “Flying line disturbance sample height at a specific position above the sample stage of the interferometer Claims priority to No. 10 / 215,905, entitled "Advanced Signal Processing Technology to Change to".
The field of the invention relates generally to measurement techniques, and more particularly to pre-established reference scales for interferometric phase measurement.

1.0.基本的干渉分光法
干渉分光法は、距離を測定するための干渉波の解析を含む。干渉計は、干渉分光法を実行する測定器具であり、一般的に第1の反射面から第1のシリーズの光波を反射し、第2の反射面から第2のシリーズの光波を反射する。第1及び第2のシリーズの波は、実質的に結合して結合波形を形成する。結合された波形の検知を通じて生成された信号は、次に、反射面の相対的な配置を理解するために処理される。図1は、多くの場合にマイケルソン干渉計として公知の種類の干渉計の実施形態を示す。
1.0. Basic interferometry Interferometry involves the analysis of interference waves to measure distance. An interferometer is a measuring instrument that performs interferometry and generally reflects a first series of light waves from a first reflective surface and reflects a second series of light waves from a second reflective surface. The first and second series of waves are substantially combined to form a combined waveform. The signal generated through the combined waveform sensing is then processed to understand the relative placement of the reflective surfaces. FIG. 1 shows an embodiment of an interferometer of the type often known as a Michelson interferometer.

図1を参照すると、基準ミラー104に向けられる第1のグループの光波と平面ミラー103に向けられる第2のグループの光波とを形成するために、光源101とスプリッタ102が使用される。スプリッタ102は、これらのグループの光波を形成するために、光源101からの光106を実質的に分割する。一般的に、スプリッタ102は、光源101からの光学強度の50%が基準ミラー104に向けられ、光源101からの光学強度の50%が平面ミラー103に向けられるように、光源101からの光106を均等に分割するように設計される。   Referring to FIG. 1, a light source 101 and a splitter 102 are used to form a first group of light waves directed to the reference mirror 104 and a second group of light waves directed to the plane mirror 103. Splitter 102 substantially splits light 106 from light source 101 to form these groups of light waves. In general, the splitter 102 has the light 106 from the light source 101 such that 50% of the optical intensity from the light source 101 is directed to the reference mirror 104 and 50% of the optical intensity from the light source 101 is directed to the flat mirror 103. Is designed to be divided evenly.

平面ミラー103に向けられた光の少なくとも一部分は、スプリッタ102に反射して戻り(反射後に+z方向に進行することにより)、基準ミラー104に向けられた光の少なくとも一部分は、スプリッタ102に反射して戻る(反射後に−y方向に進行することにより)。基準ミラー104及び平面ミラー103から反射した光は、スプリッタによって実質的に結合され、y方向に伝播して検出器105に衝突する第3のグループの光波を形成する。検出器105によって観測される光学強度のパターンは、次に、平面ミラー103と基準ミラー104の間にそれぞれ存在する距離d1及びd2間の差を測定するために解析される。   At least a portion of the light directed to the plane mirror 103 is reflected back to the splitter 102 (by traveling in the + z direction after reflection), and at least a portion of the light directed to the reference mirror 104 is reflected to the splitter 102. Back (by traveling in the -y direction after reflection). The light reflected from the reference mirror 104 and the plane mirror 103 is substantially combined by the splitter to form a third group of light waves that propagate in the y direction and impinge on the detector 105. The pattern of optical intensity observed by the detector 105 is then analyzed to measure the difference between the distances d1 and d2 that exist between the plane mirror 103 and the reference mirror 104, respectively.

換言すれば、平面波面に対しては、距離d2が既知の場合に、距離d1は、検出器105で受け取られる光の輝度を測定することによって測定することができる。ここで、波の干渉の原理によると、距離d1が距離d2に等しい場合は、反射波形は、スプリッタ102によって結合されると互いに建設的に干渉することになる(従って、それらの振幅は、互いに加えられる)。同様に、距離d1と距離d2の差が光源101から放射される光の波長の半分の場合は、反射波形は、スプリッタ102によって結合されると互いに破壊的に干渉することになる(従って、それらの振幅は、互いに差し引かれる)。   In other words, for a plane wavefront, if the distance d2 is known, the distance d1 can be measured by measuring the brightness of the light received at the detector 105. Here, according to the principle of wave interference, if the distance d1 is equal to the distance d2, the reflected waveforms will interfere constructively with each other when combined by the splitter 102 (thus their amplitudes are Added). Similarly, if the difference between distance d1 and distance d2 is half the wavelength of light emitted from light source 101, the reflected waveforms will interfere destructively with each other when combined by splitter 102 (thus, Are subtracted from each other).

前者の状況(建設的な干渉)は、検出器105で相対最大光学強度(すなわち、相対的に「最も明るい」光)を生成し、後者の状況(破壊的な干渉)は、相対最小光学強度(すなわち、相対的に「最も暗い」光)を生成する。距離d1及び距離d2間の差がゼロ及び光源101によって放射された光の波長の半分の間のどこかにある時は、検出器105によって観測される光の輝度は、建設的な干渉からの相対的に最も明るい光よりも小さいが、破壊的な干渉からの相対的に最も暗い光よりも大きい(例えば、相対的に「最も明るい」及び「最も暗い」光学強度間の「中間」調である)。検出器105によって観測される正確な「中間調」は、距離d1と距離d2の差の関数である。   The former situation (constructive interference) produces a relative maximum optical intensity (ie, relatively “brightest” light) at the detector 105, and the latter situation (destructive interference) is the relative minimum optical intensity. (Ie relatively “darkest” light). When the difference between distance d1 and distance d2 is somewhere between zero and half the wavelength of the light emitted by light source 101, the brightness of the light observed by detector 105 is from constructive interference. Smaller than the brightest light, but larger than the darkest light from destructive interference (eg, in a “medium” tone between the relatively “brightest” and “darkest” optical intensities) is there). The exact “halftone” observed by detector 105 is a function of the difference between distance d1 and distance d2.

特に、距離d1と距離d2の差がゼロから離れて光源101によって放射される光の波長の半分に近づくと、検出器105によって観測される光はより暗くなる。従って、距離d1と距離d2の差は、検出器105で観測される光学強度を解析することによって正確に測定することができる。平面光学波面に対しては、光学強度は、検出器105の表面に亘って「一定」であるべきであり、その理由は、(単純化した観点では)距離d1とd2の差がどうであれ(たとえゼロでも)、スプリッタ102により結合されて検出器105に向う光線を形成する任意の対の反射光線が辿る各光学経路長に対して同一「効果」が適用されることになるからである。   In particular, when the difference between distance d1 and distance d2 is far from zero and approaches half the wavelength of light emitted by light source 101, the light observed by detector 105 becomes darker. Therefore, the difference between the distance d1 and the distance d2 can be accurately measured by analyzing the optical intensity observed by the detector 105. For a planar optical wavefront, the optical intensity should be “constant” across the surface of the detector 105, whatever the difference between the distances d1 and d2 (from a simplified point of view). This is because the same “effect” will be applied to each optical path length followed by any pair of reflected rays that are combined by splitter 102 to form a ray toward detector 105 (even if zero). .

ここで、スプリッタ102の45°の向きにより、基準ミラー及び平面ミラー誘導の光の部分がスプリッタ102内で等しい距離を進むことに注意すべきである。例えば、図1の解析により、光線107の基準ミラー及び平面ミラー誘導部分は、スプリッタ102内で等しい距離を進み、光線108の基準ミラー及び平面ミラー誘導部分は、スプリッタ102内で等しい距離を進むことが明らかになる。スプリッタ102から検出器105まで進む全ての光線は、同じ距離d3を進行すべきであるから、光の平面ミラー及び基準ミラー誘導部分(これらは、結合されて検出器105に衝突する共通の光線を形成する)間のような光学経路長の差だけがd1とd2の差から生じるべきであり、同様に、平面波面に対しては、d1とd2の差は、検出器105に衝突する全ての光線に等しく影響を及ぼすべきであることは明白である。従って、理想的には、検出器全体に亘って同じ「中間調」が観測されるべきであり、特定の「中間調」を使用して波の干渉原理から距離d1及びd2間の差を判断することができる。   It should be noted here that due to the 45 ° orientation of the splitter 102, the portion of the reference mirror and plane mirror guided light travels an equal distance within the splitter 102. For example, from the analysis of FIG. 1, the reference mirror and plane mirror guide portions of light beam 107 travel an equal distance in splitter 102, and the reference mirror and plane mirror guide portions of light beam 108 travel an equal distance in splitter 102. Becomes clear. Since all rays traveling from the splitter 102 to the detector 105 should travel the same distance d3, the plane mirror and reference mirror guiding portions of the light (these are combined common rays that impinge on the detector 105). Only the optical path length difference, such as between the first and second) should result from the difference between d1 and d2, and similarly, for a plane wavefront, the difference between d1 and d2 It should be clear that the rays should be equally affected. Thus, ideally, the same “halftone” should be observed throughout the detector, and the specific “halftone” is used to determine the difference between the distances d1 and d2 from the wave interference principle. can do.

2.0.「傾斜」基準ミラーを有する干渉計
図2を参照すると、基準ミラー204が傾斜していると(例えば、図2に見られるようにθが0°よりも大きい)、光の平面ミラー203及び基準ミラー204誘導部分間のような光学経路長の差がもはや均一ではないので、検出器205で観測される光学強度は、検出器205の表面に亘って均一でなくなる。換言すると、基準ミラー204の「傾斜」により、基準ミラー204に向かう光波間で光学経路長が変動し、それは、次に、検出器205で観測される光学強度の変動をもたらす。
2.0. Interferometer with “Inclined” Reference Mirror Referring to FIG. 2, when the reference mirror 204 is tilted (eg, θ is greater than 0 ° as seen in FIG. 2), the light plane mirror 203 and the reference Since the optical path length difference, such as between the guiding portions of the mirror 204, is no longer uniform, the optical intensity observed at the detector 205 will not be uniform across the surface of the detector 205. In other words, the “tilt” of the reference mirror 204 causes the optical path length to fluctuate between the light waves toward the reference mirror 204, which in turn leads to variations in the optical intensity observed by the detector 205.

ここで、検出器205において波の干渉原理が依然として適用されることになるので、傾斜した基準ミラー204によって起きる光学経路長の変動は、検出器202に衝突する光が遭遇する光学経路長の差が、λ/2、λ、3λ/2、2λ、5λ/2、3λなどの距離を通して実質的に進行する原因であると見ることができる(ここで、λは光源の波長である)。これは、次に、検出器205のz軸に沿った建設的干渉及び破壊的干渉間の連続する相互の移行に対応する。図3aは、干渉計の基準ミラーが傾斜している時に(図2で見られるように)、検出器305で観測される光学強度パターン350の一例を示す。   Here, since the wave interference principle will still be applied at the detector 205, the variation in optical path length caused by the tilted reference mirror 204 is the difference in optical path length encountered by light impinging on the detector 202. Can be seen to be the cause of traveling substantially through distances such as λ / 2, λ, 3λ / 2, 2λ, 5λ / 2, 3λ, where λ is the wavelength of the light source. This in turn corresponds to a continuous mutual transition between constructive and destructive interference along the z-axis of detector 205. FIG. 3a shows an example of an optical intensity pattern 350 observed by the detector 305 when the interferometer reference mirror is tilted (as seen in FIG. 2).

ここで、光学強度パターン350は極小352a、352b、及び352c、及び極大351a、351b、351c、及び351dを含むことに注意すべきである。検出器305のその領域内で「最も暗い」色調として現れるべきである極小352a、352b、及び352cは、「フリンジライン」と呼ばれる。図3bは、干渉計の基準ミラーが傾斜している時に検出器上に現れるフリンジラインを描いたものである。ここで、理想的には、x軸に沿って延びるフリンジラインは、検出器のz軸に亘って移動するものとして繰返し現れることになる。フリンジラインの分離は、光源の波長及び基準ミラーの傾斜角度の両方の関数である。より詳細には、フリンジラインの分離は、光源の波長に比例し、傾斜角に逆比例する。従って、フリンジラインの分離は、〜λ/θで表すことができる。   Here, it should be noted that the optical intensity pattern 350 includes local minimums 352a, 352b, and 352c, and local maximums 351a, 351b, 351c, and 351d. The local minimums 352a, 352b, and 352c that should appear as the "darkest" shade within that area of the detector 305 are called "fringe lines". FIG. 3b depicts the fringe lines that appear on the detector when the interferometer reference mirror is tilted. Here, ideally, fringe lines extending along the x-axis will repeatedly appear as moving across the z-axis of the detector. Fringe line separation is a function of both the wavelength of the light source and the tilt angle of the reference mirror. More specifically, the fringe line separation is proportional to the wavelength of the light source and inversely proportional to the tilt angle. Therefore, the fringe line separation can be expressed as ~ λ / θ.

本発明は、例示的に示されており、添付図面に制限されるものではない。   The present invention is illustrated by way of example and is not limited to the accompanying drawings.

米国特許出願第10/215,894号US patent application Ser. No. 10 / 215,894 米国特許出願第10/215,897号US patent application Ser. No. 10 / 215,897 米国特許出願第10/215,801号US patent application Ser. No. 10 / 215,801 米国特許出願第10/215,905号US patent application Ser. No. 10 / 215,905

以下に説明するように、干渉分光法の原理が、サンプルの表面トポロジーの正確な記述を取得することができるように利用される。より詳細には、干渉計の検出器上で観測されたフリンジライン外乱(これらは、干渉計へのサンプルの導入により生じる)は、予め確立された基準スケールに対して測定される。その結果、サンプルの高さをサンプルの表面上の特定位置にマップすることができ、これは、次に、サンプルのトポグラフィの陰影の正確な記述の作成を可能にする。   As explained below, the principles of interferometry are utilized so that an accurate description of the surface topology of the sample can be obtained. More particularly, the fringe line disturbances observed on the detector of the interferometer (which are caused by the introduction of the sample into the interferometer) are measured against a pre-established reference scale. As a result, the height of the sample can be mapped to a specific location on the surface of the sample, which in turn allows for the creation of an accurate description of the topographic shadow of the sample.

1.0.検出器表面位置のサンプルステージ表面トレースへのマッピング
図4aと4bは、傾斜基準ミラーを有する干渉計の検出器405上に現れるフリンジラインとサンプルステージ403上のこれらフリンジラインの対応する「トレース」との間に存在する「マッピング」の実施形態を共に示している。ここで、サンプルステージ403は、反射性コーティングを有することができ、従って、それ自身により、上述の背景技術の節で説明した平面ミラー103と同じように(又は、少なくとも似たように)作動する。図4aを参照すると、45°のスプリッタ402の向きの場合、それぞれのフリンジラインは、サンプルステージ403上の特定のy軸位置でx軸に対して平行に延びるトレースに実質的に「マップ」する。換言すれば、それぞれのフリンジラインは、サンプルステージ403に向けたスプリッタ402からのその90°の反射に「マップ」する。ここで、検出器上のフリンジラインのz軸位置決め(例えば、z軸位置zk)がスプリッタ402に放射され(投射491を通じて)、サンプルステージ403に対して角度90°でスプリッタ402から「反射される」(投射492を形成するために)場合、サンプルステージ403に対する投射492は、サンプルステージ403の特定のy軸位置(例えば、図4aに見られるyk)に衝突することになる。
1.0. Mapping of detector surface positions to sample stage surface traces FIGS. 4a and 4b show the fringe lines that appear on the detector 405 of an interferometer with a tilted reference mirror and the corresponding “traces” of these fringe lines on the sample stage 403. Both of the “mapping” embodiments that exist between are shown. Here, the sample stage 403 can have a reflective coating and thus operates by itself in the same way (or at least similar) as the flat mirror 103 described in the background section above. . With reference to FIG. 4 a, for a 45 ° splitter 402 orientation, each fringe line substantially “maps” to a trace extending parallel to the x-axis at a particular y-axis location on the sample stage 403. . In other words, each fringe line “maps” to its 90 ° reflection from the splitter 402 towards the sample stage 403. Here, the z-axis positioning (eg, z-axis position z k ) of the fringe line on the detector is radiated to the splitter 402 (through the projection 491) and “reflected from the splitter 402 at an angle of 90 ° with respect to the sample stage 403. "(To form the projection 492), the projection 492 on the sample stage 403 will collide with a particular y-axis position of the sample stage 403 (eg, y k as seen in FIG. 4a).

図4bを参照すると、トポグラフィが測定されるサンプル(例えば、サンプル460)がサンプルステージ403上に配置される時、フリンジラインに対する外乱(サンプルの出現前のフリンジラインの元の外観と比べて)が出現することになる。各フリンジラインに対して、図4aに示すように、外乱は、サンプルステージ403に沿ってx軸に平行に延びるその「マップした」トレースに沿ってサンプル460のトポグラフィに追従する。従って、図4bを参照すると、検出器405上のフリンジライン451b、451c、451dは、それぞれ、サンプルステージ403上のトレース452b、452c、452dに「マップ」する。サンプル460は、サンプルステージ403のトレース452a及び452eを覆わないので、フリンジライン451a及び451eは、検出器405上で乱されないままである。   Referring to FIG. 4b, when a sample whose topography is to be measured (eg, sample 460) is placed on the sample stage 403, there is a disturbance to the fringe line (compared to the original appearance of the fringe line before the appearance of the sample). Will appear. For each fringe line, the disturbance follows the topography of the sample 460 along its “mapped” trace that extends along the sample stage 403 parallel to the x-axis, as shown in FIG. 4a. Thus, referring to FIG. 4b, fringe lines 451b, 451c, 451d on detector 405 "map" to traces 452b, 452c, 452d on sample stage 403, respectively. Since sample 460 does not cover traces 452a and 452e of sample stage 403, fringe lines 451a and 451e remain undisturbed on detector 405.

3.0.予め確立された測定スケールを使用する干渉計測技術
図5は、光学フリンジライン外乱(これは、干渉計のサンプルステージ上に配置されたサンプルに応答して発生する)を予め確立された測定スケールに対して測定することによりサンプルのトポグラフィの記述を作成する方法の実施形態を示す。図5の方法に従って、測定スケール(基準スケール、スケールなどと呼ばれることもある)が第1に確立される(501)。測定スケールは、フリンジライン外乱を測定するための定規に似たものとして見ることができる。従って、サンプルが干渉計に導入され、サンプルの干渉画像が生成されると(502)、予め確立された測定スケールに対してフリンジラインを測定することにより(503)、サンプルのトポグラフィを正確に理解することができる。
3.0. Interferometry technique using a pre-established measurement scale FIG. 5 illustrates an optical fringe line disturbance (which occurs in response to a sample placed on the sample stage of the interferometer) on a pre-established measurement scale. Fig. 4 illustrates an embodiment of a method for creating a sample topographic description by measuring against. According to the method of FIG. 5, a measurement scale (sometimes referred to as a reference scale, scale, etc.) is first established (501). The measurement scale can be viewed as similar to a ruler for measuring fringe line disturbances. Thus, once the sample is introduced into the interferometer and an interferogram of the sample is generated (502), the sample topography is accurately understood by measuring the fringe line against a pre-established measurement scale (503). can do.

換言すると、干渉計に導入されているサンプルに応答してフリンジラインが遭遇する外乱は、サンプルステージのxy平面の既知の位置に沿ったサンプル高さに正確に変換することができる。基準スケールを予め確立することは、高い精度の表面トポグラフィの記述を可能にするだけでなく、効率的に生成された表面トポグラフィの記述(例えば、装置の高度化及び/又は消費時間の観点から)を可能にする。図6から9a及び9bは、測定スケールの確立に関連し、これらの図の各々の説明は以下の通りである。   In other words, disturbances encountered by the fringe line in response to a sample being introduced into the interferometer can be accurately translated to a sample height along a known location in the xy plane of the sample stage. Pre-establishing a reference scale allows not only a highly accurate description of surface topography, but also an efficiently generated description of surface topography (eg from the perspective of device sophistication and / or time consumption) Enable. Figures 6 to 9a and 9b relate to the establishment of a measurement scale, and a description of each of these figures follows.

4.0.測定スケールの確立
図6は、測定スケールを確立する方法を示す。図6の方法は、「xy平面の精度」成分610と「z方向の精度」成分611とを含むことに注意すべきである。ここで、図4b及び6を参照すると、xy平面610の精度の設定は、サンプルステージ403の平面に沿った正確な位置を導出することができる測定スケールの生成に対応する。同様に、z方向の精度の設定611は、サンプル460のトポグラフィプロフィールの正確な変化を追跡することができる測定スケールの生成に対応する。xy平面及びz方向の精度の確立の組合せにより、サンプル460及びサンプルステージ403の表面上で複数のx及びy位置に亘ってサンプル高さを正確に追跡する(z方向に)サンプルの3次元記述を生成することができる。
4.0. Establishing Measurement Scale FIG. 6 shows a method for establishing a measurement scale. It should be noted that the method of FIG. 6 includes an “xy plane accuracy” component 610 and a “z-direction accuracy” component 611. Referring now to FIGS. 4 b and 6, setting the accuracy of the xy plane 610 corresponds to generating a measurement scale that can derive an accurate position along the plane of the sample stage 403. Similarly, z-direction accuracy setting 611 corresponds to the generation of a measurement scale that can track the exact change in the topographic profile of sample 460. A three-dimensional description of the sample that accurately tracks the sample height (in the z direction) across multiple x and y positions on the surface of the sample 460 and sample stage 403 by a combination of establishing accuracy in the xy plane and z direction. Can be generated.

図6の方法によると、xy平面の精度は、検出器405上で観測されるフリンジラインを較正標準器のものと等距離になるように整列させる(610)ことによって確立することができる(図4bに関連して、較正標準器は、サンプル460ではなくステージ403に対して呈示されることに注意すべきである)。フリンジラインが整列した(610)状態で、「ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定」パラメータが計算される(611)。   According to the method of FIG. 6, the accuracy of the xy plane can be established by aligning (610) the fringe lines observed on the detector 405 to be equidistant from that of the calibration standard (FIG. 6). Note that in connection with 4b, the calibration standard is presented to stage 403, not sample 460). With the fringe lines aligned (610), the “sample height measurement per pixel” parameter is calculated (611).

ここで、検出器405を実施するために、光学感受性素子のアレイ(例えば、電荷結合素子(CCD)のアレイ)を使用することができる。各アレイの位置は、「ピクセル」と呼ばれることがある。このアレイのために、乱されたフリンジラインの形態が横切って延びる各光学感受性素子は、サンプルのトポグラフィに沿った固有のx、y、z位置(検出器405の表面上方)に対応することになる。換言すると、xy平面の精度の設定(610)は、検出器ピクセルをサンプルステージのxy平面の特定の位置に「マップ」させる。従って、干渉計にサンプルが導入される時に万一フリンジラインが乱された場合は、フリンジラインが検出器上でその元の乱されないピクセル位置から移動する距離は、元の乱されないピクセル位置がマップしたそれらの特定のx、yサンプルステージ位置でのサンプルの高さに対応することになる。   Here, an array of optically sensitive elements (eg, an array of charge coupled devices (CCD)) can be used to implement the detector 405. The location of each array may be referred to as a “pixel”. Because of this array, each optically sensitive element that extends across a disturbed fringe line configuration corresponds to a unique x, y, z position (above the surface of detector 405) along the sample topography. Become. In other words, setting the accuracy of the xy plane (610) causes the detector pixel to “map” to a specific location in the xy plane of the sample stage. Thus, if the fringe line is disturbed when the sample is introduced into the interferometer, the distance that the fringe line travels from its original undisturbed pixel location on the detector is mapped to the original undisturbed pixel location. Will correspond to the sample height at those particular x, y sample stage positions.

すなわち、アレイを構成する光学感受性素子の各々は、検出器405の平面上で定量化可能な表面積を使用するので(すなわち、各ピクセルには「大きさ」がある)、フリンジライン外乱の広い区域を測定する時に、各ピクセルは、一般的に、検出器のz軸に沿って測定されるサンプルステージ上方の特定の「高さ」の単位に対応することになる。換言すると、フリンジライン外乱が干渉計サンプルステージ403上へのサンプル460を配置からもたらされるという図4bの説明を思い起こすと、フリンジライン位置の特定の変化は、特定のサンプル高さに変換することができる。   That is, each of the optically sensitive elements that make up the array uses a surface area that is quantifiable on the plane of the detector 405 (ie, each pixel has a “size”), so a wide area of fringe line disturbance. , Each pixel will generally correspond to a specific “height” unit above the sample stage measured along the detector z-axis. In other words, recalling the explanation of FIG. 4b that a fringe line disturbance results from placement of the sample 460 on the interferometer sample stage 403, a particular change in fringe line position can translate to a particular sample height. it can.

ここで、サンプルの高さは、干渉計にサンプル460を導入することによってフリンジラインの区域又は部分が検出器405の表面に沿って「移動」することになる(すなわち、乱される)z軸に沿った距離から導出することができる。従って、各ピクセル位置は、サンプルステージ403の表面上方のz軸に沿った特定の単位距離に相関させることができ、これは、次に、サンプルステージ403上方のサンプルの高さを「求める」ために使用することができる。これに関しては、図9a及び9bに関連して以下で更に説明される。   Here, the height of the sample is the z-axis where the fringe line area or portion will be “moved” along the surface of the detector 405 by introducing the sample 460 into the interferometer. Can be derived from the distance along Thus, each pixel location can be correlated to a specific unit distance along the z-axis above the surface of the sample stage 403, which in turn will “determine” the sample height above the sample stage 403. Can be used for This is further explained below in connection with FIGS. 9a and 9b.

しかし、図6を説明するために、ピクセルが表すサンプルステージ403上方のz軸に沿った単位距離の量は、「ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値」611と呼ばれることがある。例えば、サンプルがサンプルステージ上に配置される時にピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値が20nmで、フリンジラインが検出器405のz軸に沿って3ピクセル移動するように観測される場合、サンプル高さは、60nmと計算されることになる。副次的な注釈として、各ピクセルの光学感受性素子は、検出器のその固有のxz位置に衝突する光学的な輝度がデジタル信号として提供されるように設定される。例えば、アレイ内の各光学感受性素子は、検出器405の表面上のその特定の固有のxz位置で観測された光学強度を表示する1バイトの情報を提供するように設定される。   However, to explain FIG. 6, the amount of unit distance along the z-axis above the sample stage 403 that a pixel represents may be referred to as a “sample height measurement per pixel unit” 611. For example, if the sample height measurement per pixel unit is 20 nm when the sample is placed on the sample stage and the fringe line is observed to move 3 pixels along the z-axis of the detector 405, the sample height This is calculated as 60 nm. As a side note, the optically sensitive element of each pixel is set so that the optical intensity impinging on its unique xz position of the detector is provided as a digital signal. For example, each optically sensitive element in the array is set to provide 1 byte of information that indicates the optical intensity observed at that particular unique xz position on the surface of detector 405.

フリンジラインが較正標準器に整列され(610)、ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値が計算された(611)状態で、予め確立された測定スケールは、(1)サンプルをサンプルステージ上に置くことなくサンプルステージ403への検出器のフリンジラインのマッピングに関連する情報(例えば、サンプルがステージ上に配置されない時の検出器405上で観測される各フリンジラインに対して、(a)検出器405上のそのx、zピクセル位置を記録し、(b)検出器405上のx、z位置がサンプルステージ403上のx、y位置にマップする方法を認識する)と、(2)ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値とを記録する(612)ことにより形成することができる。   With the fringe line aligned to the calibration standard (610) and the sample height measurement per pixel unit calculated (611), the pre-established measurement scale (1) places the sample on the sample stage. Information relating to the mapping of the detector fringe line to the sample stage 403 (e.g., for each fringe line observed on the detector 405 when the sample is not placed on the stage, (a) the detector Record its x, z pixel location on 405, (b) recognize how x, z location on detector 405 maps to x, y location on sample stage 403), and (2) pixel units It can be formed by recording (612) the per-sample height measurement.

サンプルは、その表面トポグラフィが測定される「物」であることに注意すべきである。次に、図6の方法によれば、乱されないフリンジラインが整列し、それらのマッピング位置が記録された状態で、かつ、ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値が計算されて記録された状態で、サンプルのトポグラフィを測定するのに使用することができる測定スケールを作り出すのに適する情報が保存される(612)。   It should be noted that the sample is the “object” whose surface topography is measured. Next, according to the method of FIG. 6, the unperturbed fringe lines are aligned, their mapping positions are recorded, and the sample height measurement per pixel unit is calculated and recorded. Information suitable for creating a measurement scale that can be used to measure the topography of the sample is stored (612).

3.1.フリンジラインの較正標準器との位置合わせ
図7aから7c及び図8は、図6に説明したフリンジラインを較正標準器に整列させる(610)ための技術に関連する。較正標準器は、高度の精度で間隔をおいて配置されたマーキングを有する装置である。例えば、米国標準技術局(NIST)は、均一な間隔をおいて配置された(例えば、各格子が1ミクロンの間隔をおいて配置された)縦方向格子の較正標準器を提供する。較正標準器の一例は、図7aと7bに見られる。ここで、各格子(又は他のマーキング)は、距離「Y」の均一な間隔をおいて較正標準器の表面上に配置される。図7aは、例示的な較正標準器700の「包括的な」図であり、一方、図7bは、例示的な較正標準器700の斜視図である。
3.1. Alignment of Fringe Line with Calibration Standard FIGS. 7a-7c and FIG. 8 relate to the technique for aligning (610) the fringe line described in FIG. 6 with the calibration standard. A calibration standard is a device with markings spaced at a high degree of accuracy. For example, the National Institute of Standards and Technology (NIST) provides a longitudinal grid calibration standard that is evenly spaced (eg, each grid spaced 1 micron apart). An example of a calibration standard can be seen in FIGS. 7a and 7b. Here, each grid (or other marking) is placed on the surface of the calibration standard with a uniform spacing of distance “Y”. FIG. 7 a is a “comprehensive” view of an exemplary calibration standard 700, while FIG. 7 b is a perspective view of the exemplary calibration standard 700.

図7cは、較正標準器がそのサンプルステージに配置された時に、傾斜基準ミラーを有する干渉計の検出器上に現れる光学画像の表示701である。ここで、光学画像は、較正標準器のマーキングの画像と傾斜している干渉計の基準ミラーに起因するフリンジラインとを含むことになる。図7cの描写では、図を簡単にするために、較正マーキングとフリンジラインは、「分割スクリーン」の描写に従って示されている。換言すれば、較正標準器マーキング710aから710fの出現は、光学画像表示701の左側702上に示され、フリンジライン711aから711eの出現は、光学画像表示の右側703上に示されている。   FIG. 7c is a display 701 of an optical image that appears on the detector of an interferometer with a tilted reference mirror when the calibration standard is placed on its sample stage. Here, the optical image will include an image of the calibration standard marking and a fringe line resulting from the tilted interferometer reference mirror. In the depiction of FIG. 7c, calibration markings and fringe lines are shown in accordance with the “split screen” depiction for simplicity of illustration. In other words, the appearance of calibration standard markings 710a to 710f is shown on the left side 702 of the optical image display 701, and the appearance of fringe lines 711a to 711e is shown on the right side 703 of the optical image display.

図7cの例示的な描写では、較正マーキングがx軸に沿って延びるように、サンプルステージに較正標準器を設定すべきであることに注意すべきである。図8は、フリンジライン711aから711eを図7cに表示された光学画像内の較正マーキング710aから710eに整列させるための技術を示す。図8の技術によれば、また図4b及び8を参照すると(図4bのサンプル460が較正標準器によって置換されるように想像すべきであることに注意して)、801aの描写に見られる較正マーキング811aから811eの間隔と等距離のフリンジライン810aから810eの間隔を設定するために、基準ミラー404の傾斜角度が調節される。ここで、図3の描写から、フリンジラインの分離は、基準ミラーの傾斜角度θに逆比例することを思い起こすべきでる。   It should be noted that in the exemplary depiction of FIG. 7c, a calibration standard should be set on the sample stage such that the calibration marking extends along the x-axis. FIG. 8 shows a technique for aligning fringe lines 711a to 711e with calibration markings 710a to 710e in the optical image displayed in FIG. 7c. According to the technique of FIG. 8, and with reference to FIGS. 4b and 8 (note that sample 460 of FIG. 4b should be replaced by a calibration standard), it can be seen in the depiction of 801a. To set the spacing of fringe lines 810a to 810e equidistant from the spacing of calibration markings 811a to 811e, the tilt angle of reference mirror 404 is adjusted. Here, it should be recalled from the depiction of FIG. 3 that the fringe line separation is inversely proportional to the tilt angle θ of the reference mirror.

フリンジ間隔が傾斜角度θの関数なので、傾斜角度θを適正に調節する(820)ことにより、フリンジライン間隔を較正マーキング間隔と等距離にすることができる。描写801aは、隣接するフリンジラインの間隔が較正マーキング間隔と等距離にされる実施形態を示す。従って、隣接する較正マーキング810aから810eは、隣接するフリンジライン811aから811eと同じ間隔(Y)を有する。別の実施形態では(例えば、フリンジラインの密度が較正マーキングの密度よりも大きい)、固定されたフリンジラインの数を較正マーキングに設定することができる。例えば、一実施形態では、較正マーキングあたり10個のフリンジラインを確立することができ、較正標準器の較正マーキング密度の10倍のフリンジライン密度を可能にする。   Since the fringe interval is a function of the inclination angle θ, the fringe line interval can be made equal to the calibration marking interval by appropriately adjusting the inclination angle θ (820). The depiction 801a shows an embodiment in which the spacing between adjacent fringe lines is equidistant from the calibration marking spacing. Accordingly, adjacent calibration markings 810a through 810e have the same spacing (Y) as adjacent fringe lines 811a through 811e. In another embodiment (eg, the density of fringe lines is greater than the density of calibration markings), the number of fixed fringe lines can be set in the calibration markings. For example, in one embodiment, 10 fringe lines can be established per calibration marking, allowing a fringe line density of 10 times the calibration marking density of the calibration standard.

しかし、図8の描写801は、較正マーキング間隔と等間隔のフリンジライン間隔を示しているが、フリンジライン811aから811e自体は、較正マーキング810aから810eと整列しないことに注意すべきである。ここで、y軸に沿った基準ミラー404の位置を調節することができる(821)。換言すれば、フリンジラインは、基準ミラー404のy軸位置を調節することにより、検出器のz軸に沿って上下に動くようにすることができ、図8の技術によれば、基準ミラー404のy軸の位置は、描写801に見られるように、フリンジライン811aから811eが較正マーキング810aから810eと「並ぶ」ように調節することができる。フリンジライン811aから811eは、描写801aで距離Yだけ間隔を空けて配置されるように示されていることに注意すべきである。これは、ここでもまた、図7cに最初に示すような較正標準器の隣接するマーキング間のYの間隔にさかのぼる。処理820からのフリンジライン間隔の設定がサンプルステージのxy平面での測定精度を確立するので、第2の処理821は任意的であることに注意すべきである。   However, it should be noted that the depiction 801 of FIG. 8 shows a fringe line spacing that is equally spaced from the calibration marking spacing, but the fringe lines 811a through 811e themselves do not align with the calibration markings 810a through 810e. Here, the position of the reference mirror 404 along the y-axis can be adjusted (821). In other words, the fringe line can be moved up and down along the z-axis of the detector by adjusting the y-axis position of the reference mirror 404. According to the technique of FIG. The position of the y-axis can be adjusted so that the fringe lines 811a to 811e “align” with the calibration markings 810a to 810e, as seen in the depiction 801. Note that fringe lines 811a through 811e are shown as being spaced apart by distance Y in depiction 801a. This again dates back to the Y spacing between adjacent markings of the calibration standard as first shown in FIG. 7c. It should be noted that the second process 821 is optional since the setting of the fringe line spacing from process 820 establishes the measurement accuracy in the xy plane of the sample stage.

ここで、特定のy軸位置でサンプルステージに沿って延びるトレースへのフリンジラインのマッピングに関して(図4aに関連して先に詳細に説明したように)、サンプルステージ403に設定された較正標準器に対するフリンジラインのアラインメントは、サンプルステージ403のy軸に沿ってフリンジライン間の相対的な間隔を特定の距離に精密かつ正確に相関させることを可能にする。従って、1対1のフリンジライン対較正マーキング比が確立された場合(かつ、較正マーキングが距離Yの間隔を空けて配置されたことが既知である場合)、フリンジラインは、それらがサンプルステージのy軸に沿って正確にYだけ離れて起きるので、サンプルの表面変化を測定するのに使用することができる。同様に、別の例として、10対1のフリンジライン対較正マーキング比が確立された場合(かつ、較正マーキングが距離Yの間隔を空けて配置されたことが既知である場合)、フリンジラインは、それらがサンプルステージのy軸に沿って正確に0.1Yだけ離れて起きるので、サンプルの表面変化を測定するのに使用することができる。   Here, with respect to the mapping of fringe lines to traces extending along the sample stage at a particular y-axis position (as described in detail above in connection with FIG. 4a), the calibration standard set in the sample stage 403 The alignment of the fringe lines with respect to allows the relative spacing between the fringe lines along the y-axis of the sample stage 403 to be accurately and accurately correlated to a specific distance. Thus, if a one-to-one fringe line to calibration marking ratio is established (and it is known that the calibration markings are spaced a distance Y apart), the fringe lines are Since it occurs exactly Y apart along the y-axis, it can be used to measure the surface change of the sample. Similarly, as another example, if a 10: 1 fringe line to calibration marking ratio is established (and it is known that the calibration markings are spaced a distance Y apart), the fringe line is , Because they occur exactly 0.1 Y apart along the y-axis of the sample stage, they can be used to measure the surface change of the sample.

一実施形態では、フリンジラインがサンプルステージのxy平面にマップする時の隣接するフリンジライン間の理解された距離は、検出器上で観測される隣接するフリンジライン間のピクセル数によって正規化される。この計算は、各ピクセルが対応するサンプルステージのy軸に沿った(及び、サンプルステージのx軸に沿った)距離(すなわち、各ピクセルが表す検出器のx軸とy軸の両方に沿った「ピクセルあたり」の距離)に実質的に対応する。   In one embodiment, the understood distance between adjacent fringe lines when the fringe lines map to the xy plane of the sample stage is normalized by the number of pixels between adjacent fringe lines observed on the detector. . This calculation is based on the distance along each sample stage's corresponding y axis (and along the x axis of the sample stage) (ie along both the x and y axes of the detector that each pixel represents). Substantially corresponds to a "per pixel" distance).

例えば、検出器上の隣接するフリンジライン間に10個のピクセルが存在する場合、及び、隣接するフリンジラインが較正処理の結果として距離Yだけ間隔をおいて配置されたサンプルステージトレースにマップすることが理解される場合、x及びyの両方の方向のピクセルあたりの0.1Yの解像度が存在するということができる。この場合は、例えば、検出器のx軸に沿った5つの連続した一連のピクセルは、サンプルステージ(又はサンプル)の表面上の0.5Yの距離へのマッピングとして認識することができ、同様に、検出器のz軸に沿った5つの連続した一連のピクセルは、サンプルステージ(又はサンプル)の表面上の0.5Yの距離へのマッピングとして認識することができる。   For example, if there are 10 pixels between adjacent fringe lines on the detector, and that the adjacent fringe lines map to sample stage traces spaced by a distance Y as a result of the calibration process Is understood that there is 0.1Y resolution per pixel in both x and y directions. In this case, for example, a series of five consecutive pixels along the x-axis of the detector can be recognized as a mapping to a 0.5Y distance on the surface of the sample stage (or sample), as well A series of five consecutive pixels along the detector z-axis can be recognized as a mapping to a 0.5 Y distance on the surface of the sample stage (or sample).

ここで、検出器のフリンジラインのサンプルステージへのマッピングに関連する情報を記録することにより、予め確立された測定スケールが部分的に形成されることを思い起こすと、x及びy方向のこのピクセルあたりの解像度を保存することは、この目的に対して使用することができる情報の保存として認められることに注意すべきである。例えば、x及びy方向のピクセルあたりの解像度が0.1Yの距離に対応する場合、検出器のz軸に沿って30ピクセル離れて検出された乱されないフリンジラインは、サンプルステージのy軸に沿って3Yの距離を置いて配置されたトレースを表示するとして認識することができる。同様に、フリンジラインが検出器のx軸に亘って100ピクセルに延びる場合、これらの同じフリンジラインは、サンプルのx軸に沿って10Yの距離に亘って延びるトレースとして認識することができる。   Recall that by recording the information related to the mapping of the detector fringe line to the sample stage, a pre-established measurement scale is partly formed. It should be noted that preserving the resolution is recognized as a storage of information that can be used for this purpose. For example, if the resolution per pixel in the x and y directions corresponds to a distance of 0.1 Y, an undisturbed fringe line detected 30 pixels away along the detector z axis will be along the y axis of the sample stage. It can be recognized that the traces arranged at a distance of 3Y are displayed. Similarly, if the fringe lines extend to 100 pixels across the x-axis of the detector, these same fringe lines can be recognized as traces extending over a distance of 10Y along the x-axis of the sample.

最後に、先に説明した「ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値」(及び、すぐ以下に詳細に説明されるもの)と、上述のサンプルステージのx及びy軸に沿った「ピクセルあたり」の距離との間の違いを明確にすべきであることに注意する。換言すると、本発明の測定技術によれば、ピクセル位置は、サンプルステージのxy表面の特定の位置を識別するためだけではなく、サンプルステージ上方のz軸に沿ったサンプル高さを識別するためにも使用することができる。サンプルステージのx及びy軸に沿った「ピクセルあたり」の距離は、前者に振り向けられ、「ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値」は後者に振り向けられる。   Finally, the “sample height measurements per pixel” described above (and those detailed immediately below) and the “per pixel” along the x and y axes of the sample stage described above. Note that the difference between the distances should be clear. In other words, according to the measurement technique of the present invention, the pixel position is not only for identifying a specific position on the xy surface of the sample stage, but also for identifying the sample height along the z-axis above the sample stage. Can also be used. The “per pixel” distance along the x and y axes of the sample stage is directed to the former, and the “sample height measurement per pixel unit” is directed to the latter.

3.2.ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値の計算
図6に戻り、フリンジラインが較正標準器に整列されると(610)(例えば、及び恐らく、x及びy方向の「ピクセルあたり」の解像度が記録されると)、測定値のスケールを確立する次の手順は、ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値を計算する(611)ことである。「ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値」は、検出器のz軸に沿った1ピクセルのフリンジライン外乱が変換されるサンプルステージ上方のz軸に沿った単位距離の量を表すという図6の説明を思い起こすべきである。干渉分光法は、基準ミラーに向う光とサンプルステージに向う光との光学経路長の差に基づくので、サンプルステージへのサンプルの導入は、導入の前に存在した光学経路長の差を実質的に変えるものである。換言すると、サンプルステージ(傾斜基準ミラーではなく)を向く光の少なくとも一部分は、それがサンプルステージからではなくサンプルから反射されるために、その光学経路長を短縮させることになる。
3.2. Calculation of sample height measurements per pixel Returning to FIG. 6, once the fringe line is aligned to the calibration standard (610) (and possibly “per pixel” resolution in the x and y directions is recorded. Then, the next step in establishing the measurement scale is to calculate 611 the sample height measurement per pixel unit. The “sample height measurement per pixel unit” in FIG. 6 represents the amount of unit distance along the z-axis above the sample stage to which a one-pixel fringe line disturbance along the detector z-axis is translated. You should recall the explanation. Interferometry is based on the difference in optical path length between the light toward the reference mirror and the light toward the sample stage, so introducing a sample into the sample stage substantially reduces the optical path length difference that existed prior to the introduction. It is something that changes. In other words, at least a portion of the light that faces the sample stage (not the tilted reference mirror) will reduce its optical path length because it is reflected from the sample and not from the sample stage.

この短縮された光学経路長は、光学経路長の差の変化に対応し、次に、フリンジラインの位置に対する外乱の原因になる。従って、ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値を計算するために、フリンジラインの位置決めにおける外乱の量は、サンプルがサンプルステージ上に配置された時に起きる光学経路長の変化に相関されなければならない。ここで、光学経路長の変化を良く理解するために、サンプルのない干渉計の解析がもたらされ、サンプルのある干渉計の解析ももたらされる。図4aと9aは、サンプルのない干渉計の光学に関連し、図4bと9bはサンプルのある干渉計の光学に関連する。各説明はすぐ以下に為される。サンプルがある時とない時に存在する光学条件を比較する方法により(光学経路長の変化に特に着目して)、ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値が導き出される。   This shortened optical path length corresponds to a change in the optical path length difference and then causes disturbances to the position of the fringe line. Thus, in order to calculate the sample height measurement per pixel unit, the amount of disturbance in the fringe line positioning must be correlated to the change in optical path length that occurs when the sample is placed on the sample stage. Here, in order to better understand the change in optical path length, an analysis of an interferometer without a sample is provided, and an analysis of an interferometer with a sample is also provided. 4a and 9a relate to the optics of an interferometer without a sample, and FIGS. 4b and 9b relate to the optics of an interferometer with a sample. Each explanation is made immediately below. A method of comparing the optical conditions present when the sample is present and not present (with particular attention to the change in optical path length) leads to a sample height measurement per pixel unit.

図4aを参照すると、第1の距離493は、θ=0°の基準平面499と傾斜基準ミラー404との間の距離λを表し、第2の距離494は、θ=0°の基準平面499と傾斜基準ミラー404との間の距離3λ/2を表すものと仮定する。サンプルがサンプルステージ上に配置されない時、フリンジラインは、傾斜基準ミラー404とθ=0°の基準平面499との間のλ/2の整数間隔毎に出現することを示すことができる。従って、例えば、第1の距離493の結果として第1のフリンジライン495が検出器405上に現れ、第2の距離494の結果として第2のフリンジライン496が検出器405上に現れる。   Referring to FIG. 4a, the first distance 493 represents the distance λ between the reference plane 499 of θ = 0 ° and the tilted reference mirror 404, and the second distance 494 is the reference plane 499 of θ = 0 °. And the tilt reference mirror 404 is assumed to represent a distance 3λ / 2. It can be shown that when the sample is not placed on the sample stage, a fringe line appears at every integer interval of λ / 2 between the tilted reference mirror 404 and the reference plane 499 of θ = 0 °. Thus, for example, the first fringe line 495 appears on the detector 405 as a result of the first distance 493, and the second fringe line 496 appears on the detector 405 as a result of the second distance 494.

この特性は、(1)傾斜基準ミラー404とθ=0°の基準平面499との間のλ/2の各整数間隔の傾斜基準ミラー404上の「切片」と(2)検出器405自体のフリンジラインの位置との間に「あたかも」関係があるように見ることができる。換言すれば、図3の説明から、フリンジライン495及び496が〜λ/θに従って互いに分離されていることを思い起こすと、λ/(2sinθ)離れた傾斜基準ミラー404の距離493及び494の切片497及び498は、間隔をおいて傾斜基準ミラー404の平面に沿って配置されることも注意すべきである(距離494が距離493よりもλ/2長く、基本的幾何学から、直角三角形の斜辺は、三角形の一辺(λ/2)を一辺に対向する角度の正弦 (sinθ)で割算したものであるから)。   This characteristic is: (1) the “intercept” on the tilt reference mirror 404 at each integer interval of λ / 2 between the tilt reference mirror 404 and the reference plane 499 of θ = 0 °, and (2) the detector 405 itself. It can be seen that there is a “like” relationship with the position of the fringe line. In other words, from the description of FIG. 3, recalling that the fringe lines 495 and 496 are separated from each other by ˜λ / θ, the intercept 497 of the distances 493 and 494 of the tilt reference mirror 404 separated by λ / (2 sin θ). And 498 are also spaced along the plane of the tilted reference mirror 404 (distance 494 is λ / 2 longer than distance 493, and from the basic geometry, the hypotenuse of the right triangle Is because one side of the triangle (λ / 2) is divided by the sine of the angle facing the one side (sin θ).

ここで、〜λ/θはλ/(2sinθ)と一致するので(特にθが小さな角度の場合)、(1)傾斜基準ミラー404とθ=0°の基準平面499との間の各整数λ/2間隔の傾斜基準ミラー404上の切片間の間隔と(2)検出器405上に現れるフリンジライン間の間隔との間に相関関係を想像することができる。   Here, since ~ λ / θ coincides with λ / (2 sin θ) (especially when θ is a small angle), (1) each integer λ between the tilt reference mirror 404 and the reference plane 499 of θ = 0 ° A correlation can be imagined between the spacing between the sections on the tilted reference mirror 404 with a / 2 spacing and (2) the spacing between the fringe lines appearing on the detector 405.

図9aと9bは、サンプルがサンプルステージ上に配置された時に起きるフリンジライン位置の変化を示す。特に、図9aは、更に、サンプルがサンプルステージ上に配置されない時の光学解析を提供し、図9bは、サンプルがサンプルステージ上に配置される時の光学解析を提供する。解析の組を比較することにより、ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値の適切な理解を定式化することができる。   Figures 9a and 9b show the change in fringe line position that occurs when the sample is placed on the sample stage. In particular, FIG. 9a further provides optical analysis when the sample is not placed on the sample stage, and FIG. 9b provides optical analysis when the sample is placed on the sample stage. By comparing analysis sets, a proper understanding of sample height measurements per pixel unit can be formulated.

図4aと同様に、図9aは、サンプルステージ903a上にサンプルがない干渉計910を示す。干渉計がそのサンプルステージ903a上にサンプルを持たない時、サンプルステージ903aに向う光と傾斜基準ミラー404aに向う光との間の光学経路長の差の変動(検出器905上にフリンジラインの出現をもたらす)は、大部分はθ=0°の基準平面999aと傾斜基準ミラー904aとの間の距離の関数である。ここで、サンプルがサンプルステージ903a上に配置されない時は、サンプルがサンプルステージ903aに向う全ての光は、スプリッタ902aからサンプルステージ903aまで移動する(及び再び戻る)のと同じ距離d1を移動する。   Similar to FIG. 4a, FIG. 9a shows an interferometer 910 with no sample on the sample stage 903a. When the interferometer does not have a sample on its sample stage 903a, the variation in the optical path length difference between the light toward the sample stage 903a and the light toward the tilted reference mirror 404a (the appearance of a fringe line on the detector 905) For the most part) is a function of the distance between the reference plane 999a with θ = 0 ° and the tilted reference mirror 904a. Here, when the sample is not placed on the sample stage 903a, all light that the sample is directed to the sample stage 903a travels the same distance d1 as it travels (and returns again) from the splitter 902a to the sample stage 903a.

従って、スプリッタ902aから傾斜基準ミラー904aまでの経路長の「変動」は、サンプルステージ903aに向う光と傾斜基準ミラー904aに向う光との間で発生する光学経路長の「変動」に対する「主な原因」と見なすことができ、それは、次に、検出器905a上に複数のフリンジラインの出現をもたらす。ここで、スプリッタ902aから傾斜基準ミラー904aまでの経路長の「変動」は、明白にθ=0°の基準平面999aと傾斜基準ミラー904aとの間の領域内で発生するので、θ=0°の基準平面999aと傾斜基準ミラー904aとの間の領域は、光学解析に焦点をあてる主な領域として役立つ。   Accordingly, the “variation” of the path length from the splitter 902a to the tilt reference mirror 904a is “main” with respect to the “variation” of the optical path length generated between the light toward the sample stage 903a and the light toward the tilt reference mirror 904a. Can be considered "cause", which in turn results in the appearance of multiple fringe lines on detector 905a. Here, the “variation” of the path length from the splitter 902a to the tilt reference mirror 904a obviously occurs in the region between the reference plane 999a of θ = 0 ° and the tilt reference mirror 904a, so θ = 0 °. The area between the reference plane 999a and the tilted reference mirror 904a serves as the main area focused on optical analysis.

サンプルがサンプルステージ903a上に配置されないと、フリンジラインは、傾斜基準ミラー904aとθ=0°の基準平面999aとの間のλ/2の整数間隔毎に出現し、検出器のフリンジラインの間隔と傾斜基準ミラー404上の切片間隔との間に相関関係を想像することができることを思い起こすべきである。従って、図9aは、θ=0°の基準平面999aと傾斜基準ミラー904aとの間のλの間隔993aから生じるCCD検出器905aの部分に亘る第1のフリンジライン995aと、θ=0°の基準平面999aと傾斜基準ミラー904aとの間の3λ/2の間隔994aから生じる同じCCD検出器905aの部分に亘る第1のフリンジライン996aとを示す。   If the sample is not placed on the sample stage 903a, fringe lines appear at every integer interval of λ / 2 between the tilted reference mirror 904a and the θ = 0 ° reference plane 999a, and the detector fringe line spacing. It should be recalled that a correlation can be imagined between and the intercept interval on the tilt reference mirror 404. Accordingly, FIG. 9a shows a first fringe line 995a across the portion of the CCD detector 905a resulting from the λ spacing 993a between the reference plane 999a of θ = 0 ° and the tilted reference mirror 904a, and θ = 0 °. Shown is a first fringe line 996a across the same portion of the CCD detector 905a resulting from a 3λ / 2 spacing 994a between the reference plane 999a and the tilted reference mirror 904a.

図9bを参照すると、サンプル912は、干渉計911のサンプルステージ903bに配置されたことに注意すべきである。ここで、サンプル912は、(1)λ/4の高さを有し(z軸に沿って測定される)、(2)(図9aに見られるように)サンプル912の導入の前にフリンジライン995aにマップしたサンプルステージ903b上のy軸位置に配置されると仮定される。この場合、サンプル912の導入の前に存在していた間隔993aの位置でθ=0°の基準平面999b上にサンプル912の形状を重畳することにより、適切な光学解析を実行することができる。   Referring to FIG. 9b, it should be noted that the sample 912 has been placed on the sample stage 903b of the interferometer 911. Here, sample 912 has (1) a height of λ / 4 (measured along the z-axis) and (2) fringe before introduction of sample 912 (as seen in FIG. 9a). It is assumed that it is located at the y-axis position on the sample stage 903b mapped to the line 995a. In this case, an appropriate optical analysis can be performed by superimposing the shape of the sample 912 on the reference plane 999b of θ = 0 ° at the position of the interval 993a that existed before the introduction of the sample 912.

図9bは、この重ね合わせを示し、それは、次に、基準平面999bの形状を修正する。ここで、間隔993aの位置でサンプルの形状を重畳することは、(1)サンプル912が、フリンジライン995aにマップするサンプルステージ903b上のy軸位置に配置され(間隔993aがフリンジライン995aの出現を「生じさせた」ので)、(2)λ/4の光学経路長の変化が、その時点でサンプルから(サンプルステージからではなく)反射する光の部分にもたらされる、という事実を反映する。   FIG. 9b shows this superposition, which in turn modifies the shape of the reference plane 999b. Here, the shape of the sample is superimposed at the position of the interval 993a. (1) The sample 912 is arranged at the y-axis position on the sample stage 903b that maps to the fringe line 995a (the interval 993a is the appearance of the fringe line 995a). (2) reflects the fact that a change in the optical path length of λ / 4 is brought into the part of the light that is reflected from the sample at that time (not from the sample stage).

光学経路長の変化は、光学経路長の差(サンプルステージに向う光と基準ミラーに向う光との間の)がサンプルの導入によって変化したので、フリンジライン995aの位置に対する外乱をもたらす。従って、フリンジライン995aは、検出器905bに沿って新しい位置まで下方に移動する(フリンジライン995bによって図9bで観測されるように)。フリンジライン995bの新しい位置は、基準平面999bとサンプルの導入の前に存在していた傾斜基準ミラー904bとの間の間隔993bと同じ長さ(すなわち、λ)に対応する。しかし、サンプル912の形状に起因する基準位置の形状の修正は、z軸に沿った下部の位置に同じ長さの間隔993bを実質的にもたらす。従って、フリンジライン995bは、検出器905b表面上のより低い位置まで下方に移動する。   The change in optical path length results in a disturbance to the position of the fringe line 995a because the difference in optical path length (between the light toward the sample stage and the light toward the reference mirror) has changed with the introduction of the sample. Accordingly, the fringe line 995a moves down to a new position along the detector 905b (as observed in FIG. 9b by the fringe line 995b). The new position of the fringe line 995b corresponds to the same length (ie, λ) as the spacing 993b between the reference plane 999b and the tilted reference mirror 904b that existed prior to sample introduction. However, the modification of the shape of the reference position due to the shape of the sample 912 substantially results in a spacing 993b of the same length at the lower position along the z-axis. Accordingly, the fringe line 995b moves down to a lower position on the detector 905b surface.

ここで、λ/4の変化は、フリンジライン995bをその最初の位置907(サンプル912の導入前の)とフリンジライン996bとの中間まで降下させる。これは、間隔993bが第1のセグメント(長さ3λ/4)と第2のセグメント(長さλ/4)に細分化することができる(間隔993bの全長λは維持されることに注目)と考えられる時に自然に起きる。λ/4のセグメントは、傾斜基準ミラー904bとの直角(図9bに観測される)を形成するのに役立ち、これは、基本幾何学から、サンプル912が干渉計911に導入された結果、間隔993bの傾斜基準ミラー904bとの切片が基準ミラー904bの平面に沿ってλ/(4sinθ)移動することになることを示す。傾斜基準ミラー904b上の「外乱」の位置と検出器905b自体のフリンジライン995bとの間に相関関係があるので、これは、フリンジライン996bから分割された状態の距離の半分を使用するフリンジライン995bの動きに対応する。   Here, the change of λ / 4 causes the fringe line 995b to fall to its midpoint between its initial position 907 (before the introduction of the sample 912) and the fringe line 996b. This is because the interval 993b can be subdivided into a first segment (length 3λ / 4) and a second segment (length λ / 4) (note that the total length λ of the interval 993b is maintained). It happens naturally when it is considered. The λ / 4 segment helps to form a right angle (observed in FIG. 9b) with the tilted reference mirror 904b, which from the basic geometry results in the spacing of the sample 912 introduced into the interferometer 911. It shows that the intercept of the 993b tilted reference mirror 904b moves by λ / (4 sin θ) along the plane of the reference mirror 904b. Since there is a correlation between the position of the “disturbance” on the tilted reference mirror 904b and the fringe line 995b of the detector 905b itself, this is a fringe line that uses half the distance that is split from the fringe line 996b. Corresponds to the movement of 995b.

上述の解析と整合するが、λ/2のフリンジライン995bを十分すぎるほど降下させ、フリンジライン996bに完全に重ねる原因となったサンプル912の高さに注意すべきである。従って、「ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値」がλ/(2N)と計算することができるのは明白である。ここで、Nは、サンプルステージ904b上にサンプルが配置されない時の(図9aに示すように)CCD検出器905a上の隣接するフリンジライン間のピクセル数である。例えば、図9aを参照すると、隣接するフリンジライン995aと996aの間に10個のピクセルがあることに注意すべきである。波長λ=20nmの光源の場合、これは、ピクセルあたり1nmの「ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値」(すなわち、20nm/20ピクセル=1nm/ピクセル)に対応する。従って、この例では、フリンジライン556a及びbを移動させる原因となったサンプルの導入のために、サンプル高さは、正確に5nmと測定することができる。   Consistent with the above analysis, it should be noted that the height of the sample 912 that caused the λ / 2 fringe line 995b to drop more than enough to completely overlap the fringe line 996b. It is therefore clear that the “sample height measurement per pixel unit” can be calculated as λ / (2N). Here, N is the number of pixels between adjacent fringe lines on the CCD detector 905a (as shown in FIG. 9a) when no sample is placed on the sample stage 904b. For example, referring to FIG. 9a, it should be noted that there are 10 pixels between adjacent fringe lines 995a and 996a. For a light source with wavelength λ = 20 nm, this corresponds to a “sample height measurement per pixel unit” of 1 nm per pixel (ie 20 nm / 20 pixels = 1 nm / pixel). Thus, in this example, the sample height can be accurately measured as 5 nm due to the introduction of the sample that caused the fringe lines 556a and 556 to move.

次に図6に戻ると、「ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値」は、光源の波長λと、サンプルがサンプルステージ上に配置されない時にフリンジライン間に存在するように観測されたピクセル数とから計算することができる(611)。ここで、フリンジラインを較正標準器と整列させる(610)処理は、検出器上のフリンジライン間の間隔を調節することができ、従って、「ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値」の計算(611)は、フリンジラインの位置が整列した(610)後に行われるべきであることに注意すべきである。   Returning now to FIG. 6, the “sample height measurement per pixel unit” refers to the wavelength λ of the light source and the number of pixels observed to exist between the fringe lines when the sample is not placed on the sample stage. (611). Here, the process of aligning the fringe lines with the calibration standard (610) can adjust the spacing between the fringe lines on the detector, thus calculating the “sample height measurement per pixel” ( It should be noted that 611) should be done after the position of the fringe line is aligned (610).

一実施形態では、「ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値」が計算された(611)状態で、サンプルステージに対する検出器のフリンジラインのマッピングに関連する情報は、「ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値」と共に保存(612)され、それは、上述のように、フリンジラインの変化を測定してサンプルのトポグラフィを判断することができる測定スケールを実質的に構成するのに使用することができる情報の保存に対応する。   In one embodiment, with the “sample height measurement per pixel unit” calculated (611), the information related to the mapping of the detector fringe line to the sample stage is “sample height per pixel unit”. Information ", which is stored (612) along with the" measurement value ", which can be used to substantially construct a measurement scale that can measure the fringe line change and determine the topography of the sample, as described above. Corresponds to saving.

5.0.装置の実施形態
図10Aは、予め確立された測定スケールに対してサンプルがサンプルステージ上に配置された時に出現するフリンジラインを比較することにより、表面トポグラフィを判断することができる試験測定システムの実施形態を示す。図10Aの試験測定システムは、光源1001とスプリッタ1002を含む。光源は、例えば、ガスレーザ、半導体レーザ、同調可能レーザなどの様々な形式の光源を使用して実施することができる。光源1001の光から平面波面を形成するために、コリメータレンズ又は他の装置を使用することができる。スプリッタ1002は、光源からの光の第1の部分を基準ミラー1004に向け、光源からの光の第2の部分をサンプルステージ1003に向けるように向きに配置される。スプリッタ1002は、ガラスやペリクルなどのようないくつかの異なる光部部品を使用して実施することができる。
5.0. Apparatus Embodiment FIG. 10A illustrates an implementation of a test measurement system that can determine surface topography by comparing the fringe lines that appear when a sample is placed on the sample stage against a pre-established measurement scale. The form is shown. The test measurement system of FIG. 10A includes a light source 1001 and a splitter 1002. The light source can be implemented using various types of light sources such as, for example, gas lasers, semiconductor lasers, tunable lasers, and the like. A collimator lens or other device can be used to form a plane wavefront from the light of the light source 1001. The splitter 1002 is oriented so that the first portion of light from the light source is directed to the reference mirror 1004 and the second portion of light from the light source is directed to the sample stage 1003. Splitter 1002 can be implemented using a number of different optical components, such as glass or pellicle.

上述のように光を適切に誘導するために、スプリッタ1002は、表面トポグラフィ測定が行われる平面(例えば、図10Aに見られるようなxy平面)に対して角度αだけ傾けて配置される。更に別の実施形態ではα=45°であるが、当業者は、特定の用途に適する別の角度を判断して実施することができる。スプリッタ1002はまた、光源1001からの光の50%が基準ミラー1004を向き、光源1001からの光の残りの50%がサンプルステージ1003を向くように設計することができる。しかし、当業者は、他の機能する百分率比を判断することができるであろう。   In order to properly guide the light as described above, the splitter 1002 is disposed at an angle α with respect to the plane in which the surface topography measurement is performed (eg, the xy plane as seen in FIG. 10A). In yet another embodiment, α = 45 °, but one skilled in the art can determine and implement another angle suitable for a particular application. The splitter 1002 can also be designed so that 50% of the light from the light source 1001 faces the reference mirror 1004 and the remaining 50% of the light from the light source 1001 faces the sample stage 1003. However, those skilled in the art will be able to determine other functional percentage ratios.

より広義には、基準ミラー1004は、スプリッタ1002に光を反射して戻す反射平面の実施形態と見ることができる。反射平面は、平面上に形成された適切な反射コーティングなどのいくつかの異なる部品を使用して実施することができる。反射平面は、検出器1005の表面に沿って適切な間隔が構成されるように角度θだけ傾けることができる。上述のように、θの位置決めは、フリンジラインを較正標準器に整列させるように調節することができる。   More broadly, the reference mirror 1004 can be viewed as an embodiment of a reflective plane that reflects light back to the splitter 1002. The reflective plane can be implemented using a number of different components such as a suitable reflective coating formed on the plane. The reflection plane can be tilted by an angle θ so that an appropriate spacing is constructed along the surface of the detector 1005. As described above, the positioning of θ can be adjusted to align the fringe line with the calibration standard.

サンプルステージ1003は、表面トポグラフィが測定される試験サンプルを支持する。サンプルステージ1003及び/又はサンプルステージ1003に配置されたサンプルから光が反射した後で、光は、基準ミラー1004から反射した光と結合される。結合された光は、次に、検出器に向けられる。より広義には、検出器1005は、検出器の表面で光学強度パターンを電子的表示に変換する光電子式変換器と見ることができる。例えば、先に説明したように、検出器1005は、光が受光される表面上で複数のピクセルに分割された電荷結合素子(CCD)アレイとして実施することができる。ここで、ピクセルで受光した輝度を表す各ピクセルに対して出力信号がもたらされる。   The sample stage 1003 supports a test sample whose surface topography is to be measured. After light is reflected from the sample stage 1003 and / or the sample placed on the sample stage 1003, the light is combined with the light reflected from the reference mirror 1004. The combined light is then directed to the detector. More broadly, the detector 1005 can be viewed as an optoelectronic transducer that converts an optical intensity pattern into an electronic display on the surface of the detector. For example, as described above, the detector 1005 can be implemented as a charge coupled device (CCD) array that is divided into a plurality of pixels on the surface where light is received. Here, an output signal is provided for each pixel representing the luminance received by the pixel.

フリンジ検出ユニット1006は、検出器1005によって生成されたデータを処理する。フリンジ検出ユニット1006は、検出器1005上に出現する様々なフリンジの位置を検出する役割を担う。フリンジ検出ユニット1006の実施形態は、以下に図11aから11cに関連してより詳細に説明されるが、フリンジ検出ユニット1006が多くの方法で実施することができることを認識することは重要である。例えば、フリンジ検出ユニット1006は、コンピュータシステム(パーソナルコンピュータ(PC)やワークステーションなど)内部のマザーボード(中央処理ユニット(CPU)を有する)として実施することができる。ここで、フリンジの検出は、マザーボードによって実行されるソフトウエアプログラムを使用して達成することができる。別の実施形態では、フリンジ検出ユニット1006は、ソフトウエアプログラムの代わりに、専用のハードウエア(例えば、1つ又はそれ以上の半導体チップ)を使用して実施することができる。別の実施形態では、フリンジを検出するために、専用のハードウエアとソフトウエアの何らかの組合せを使用することができる。   The fringe detection unit 1006 processes the data generated by the detector 1005. The fringe detection unit 1006 plays a role of detecting positions of various fringes appearing on the detector 1005. Although embodiments of the fringe detection unit 1006 are described in more detail below in connection with FIGS. 11a to 11c, it is important to recognize that the fringe detection unit 1006 can be implemented in many ways. For example, the fringe detection unit 1006 can be implemented as a motherboard (having a central processing unit (CPU)) inside a computer system (such as a personal computer (PC) or workstation). Here, fringe detection can be accomplished using a software program executed by the motherboard. In another embodiment, the fringe detection unit 1006 can be implemented using dedicated hardware (eg, one or more semiconductor chips) instead of a software program. In another embodiment, some combination of dedicated hardware and software can be used to detect fringes.

図11aから11cは、フリンジ検出ユニットの少なくとも一実施形態を更に詳しく説明する。図11aは、フリンジ検出を実行する方法1100を提供する。図11bは、図11aの方法を有効に実行する専用ハードウエア回路1150の実施形態を提供する。図11cは、図11bの回路に適用することができる波形を示す。図11aの方法によれば、フリンジは、検出器アレイデータの列の1次導関数1104を取ることによって検出される。検出器アレイデータの列は、検出器のピクセルアレイの同じ列に沿って延びるピクセルからの光学強度値の集合である。例えば、図11aのアレイ1101が干渉計のCCD検出器と考えられる場合、アレイを横切る第1の列1102は、CCDデータの「第1の」列を取り囲み、アレイを横切る第2の列1103は、CCDデータの「第2の」列を取り囲むなどである。   Figures 11a to 11c describe in more detail at least one embodiment of a fringe detection unit. FIG. 11a provides a method 1100 for performing fringe detection. FIG. 11b provides an embodiment of a dedicated hardware circuit 1150 that effectively performs the method of FIG. 11a. FIG. 11c shows waveforms that can be applied to the circuit of FIG. 11b. In accordance with the method of FIG. 11a, fringes are detected by taking the first derivative 1104 of a column of detector array data. A column of detector array data is a collection of optical intensity values from pixels extending along the same column of the detector pixel array. For example, if the array 1101 of FIG. 11a is considered an interferometer CCD detector, the first column 1102 across the array surrounds the “first” column of CCD data and the second column 1103 across the array is , Surrounding the “second” row of CCD data, etc.

CCDデータの列からの光学強度値は、一連の極小値を示すべきである。換言すれば、CCDデータの各列は、z軸に沿って同じx軸位置のCCD検出器に衝突する「一連の」光学強度値に対応するので、光学強度値がそれらのz軸位置に対してプロットされた場合、極小値の集合が出現すべきである。このことは、例えば図3に戻り、光学強度パターン350に沿って固定されたx座標で+z方向に移動することにより一連の極小が明らかにされることになる(例えば、フリンジライン352a、352b、352cに対応する位置で)ことを認識すると自然にもたらされる。図11cには、検出器のz軸に沿って同じ固定x位置の光学強度値の典型的な分布1112が呈示される別の例が提供されている。   The optical intensity value from the row of CCD data should show a series of local minimum values. In other words, each column of CCD data corresponds to a “series” of optical intensity values that collide with the CCD detector at the same x-axis position along the z-axis, so that the optical intensity values are relative to their z-axis position A set of local minima should appear. For example, referring back to FIG. 3, a series of local minimums are revealed by moving in the + z direction with the x coordinate fixed along the optical intensity pattern 350 (eg, fringe lines 352a, 352b, Recognizing (at a position corresponding to 352c) naturally results. FIG. 11 c provides another example where a typical distribution 1112 of optical intensity values at the same fixed x position along the detector z-axis is presented.

図1の描写から、各極小値は(例えば、点z2、z4、z6、z8などで)、フリンジラインに対応することになる(破壊的な干渉の結果、フリンジラインが極小光学強度に対応することを思い出すこと)。従って、フリンジラインが出現する検出器上のピクセル位置を正確に識別することができる。換言すると、解析されるCCDデータの列のx座標が既知(例えば、xn)であり、フリンジラインが出現する場所で(例えば、z2、z4、z6、z8など)フリンジ検出の処理が特定のz軸座標を識別するので、フリンジラインの各例の位置を規定する1組のピクセル座標(例えば、(xn,z2)、(xn,z4)、(xn,z6)、(xn,z8)など)は、CCDデータの列の各解析のために容易に識別することができる。 From the depiction in FIG. 1, each local minimum value (eg, at points z 2 , z 4 , z 6 , z 8, etc.) will correspond to a fringe line (as a result of destructive interference, the fringe line is minimal optical). Recall that it corresponds to strength). Therefore, the pixel position on the detector where the fringe line appears can be accurately identified. In other words, the x-coordinate of the column of CCD data to be analyzed is known (eg, x n ), and the fringe detection is performed at the place where the fringe line appears (eg, z 2 , z 4 , z 6 , z 8, etc.). Since the process identifies specific z-axis coordinates, a set of pixel coordinates (eg, (x n , z 2 ), (x n , z 4 ), (x n , z 6 ), (x n , z 8 ), etc.) can be easily identified for each analysis of a column of CCD data.

CCDデータの列の1次導関数1104を取り(z軸に関する)、次に、1次導関数が負の極性から正の極性に変化する1105を判断することが、CCDデータの特定の列に対してフリンジラインを受け取る各ピクセルのz座標を識別する方法である。そのような手法は、ソフトウエア、ハードウエア、又はこの2つの組合せで行うことができるであろうが、図11bと11cは、専用のハードウエアを使用する手法に関連する。ここで、波形1112で示されるCCDデータの列が入力1108に提供される。CCDデータ112の列は、次に、比較器1106と遅延ユニット1107の両方に呈示される。遅延ユニットは、CCDデータ1112の列の遅延した又はシフトしたバージョン(波形1113として観測される)を実質的にもたらす。   Taking the first derivative 1104 of the column of CCD data (with respect to the z-axis) and then determining 1105 that the first derivative changes from a negative polarity to a positive polarity will result in a particular column of CCD data A method for identifying the z-coordinate of each pixel that receives a fringe line. Such an approach could be done in software, hardware, or a combination of the two, but FIGS. 11b and 11c relate to an approach that uses dedicated hardware. Here, a string of CCD data indicated by waveform 1112 is provided at input 1108. The column of CCD data 112 is then presented to both the comparator 1106 and the delay unit 1107. The delay unit substantially provides a delayed or shifted version of the column of CCD data 1112 (observed as waveform 1113).

比較器1109は、波形1112及び1113の対のどちらが大きいかを表示する。波形1114は、波形1112及び1113に対して生成された比較器の出力1109信号の例を提供する。各極小値(例えば、点z2、z4、z6、z8などにおける)に対して立ち上がりが誘発されることに注意すべきである。当業者は、波形1112及び1113の対のどちらが大きいかを数式的に表示するのは、波形1112の1次導関数1105を取り、その極性を判断することに対応することを認識するであろう。ここで、極性がどこで負から正に変化するかを判断することは、極小値を識別することに対応する(極小値で波形の傾斜が負から正に変化するため)。従って、図11cに見られるように、比較器の出力信号の各立ち上がりは、CCDデータの列の各極小値と整列する必要がある。 The comparator 1109 displays which of the waveform 1112 and 1113 pairs is larger. Waveform 1114 provides an example of the comparator output 1109 signal generated for waveforms 1112 and 1113. Note that a rise is induced for each local minimum (eg, at points z 2 , z 4 , z 6 , z 8, etc.). Those skilled in the art will recognize that mathematically indicating which of the pair of waveforms 1112 and 1113 is larger corresponds to taking the first derivative 1105 of waveform 1112 and determining its polarity. . Here, determining where the polarity changes from negative to positive corresponds to identifying the minimum value (because the slope of the waveform changes from negative to positive at the minimum value). Therefore, as seen in FIG. 11c, each rising edge of the output signal of the comparator needs to be aligned with each local minimum value in the column of CCD data.

4.0.予め確立された測定スケール及びそれに基づくトポグラフィ測定の実施形態
図10Aに戻り、フリンジ検出ユニット1006の実施形態の説明が終わったところで(図11aから11cに関連して上述の通り)、本節は、トポグラフィ測定ユニット1007の作動の実施形態を詳細に考察する。トポグラフィ測定ユニットの作動は、正確なトポグラフィの記述を作成する方法を説明するために考察される。しかし、そのような説明を始める前に、全体の方法に関する簡単な考察、及び多少脱線するが測定スケールの確立に関する特定の詳細が提供される。
4.0. Embodiment of Pre-Established Measurement Scale and Topography Measurement Based on it Returning to FIG. 10A and having finished the description of the embodiment of the fringe detection unit 1006 (as described above in connection with FIGS. 11a to 11c), this section will An embodiment of the operation of the measurement unit 1007 will be considered in detail. The operation of the topography measurement unit is considered to explain how to create an accurate topography description. However, before beginning such an explanation, a brief discussion of the overall method and certain details regarding the establishment of a measurement scale, although somewhat derailed, are provided.

図5に戻ると、トポグラフィの測定が行われる(503)前に測定スケールが第1に確立される(501)ことが思い起こされる。ここで、図6から9bは、測定スケールが(1)サンプルステージ上にサンプルを配置しないでフリンジラインを較正標準器に整列させ、(2)検出器のフリンジラインのサンプルステージへのマッピングを認識し、(3)ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値を認識することによって作成することができることを例証するために役立つものであった。すなわち、一実施形態では、測定スケール情報の保存は、サンプルがまだ干渉計に導入されない時の干渉画像のフリンジライン位置の保存を伴う。これは、サンプルの干渉計への導入に応答して発生するフリンジライン外乱が比較されるベースラインとして実質的に作用する。   Returning to FIG. 5, it is recalled that the measurement scale is first established (501) before the topographic measurement is performed (503). Here, FIGS. 6 to 9b show that the measurement scale (1) aligns the fringe line to the calibration standard without placing the sample on the sample stage, and (2) recognizes the mapping of the detector fringe line to the sample stage. And (3) helped to illustrate that it can be made by recognizing sample height measurements per pixel unit. That is, in one embodiment, storing the measurement scale information involves storing the fringe line position of the interferogram when the sample has not yet been introduced into the interferometer. This essentially acts as a baseline against which fringe line disturbances that occur in response to introduction of the sample into the interferometer are compared.

図11aから11cに関連して上述したフリンジラインの検出(フリンジ検出ユニット1006によって実行される)の説明から、検出器1005全体の上方のフリンジラインの位置は、各検出器の列に対してフリンジ検出の解析を実行することによって判断することができることは明白である。すなわち、測定スケールは、(1)サンプルの干渉計への導入なしでフリンジラインを較正標準器に整列させ、(2)フリンジラインが検出器上に出現するピクセル位置を判断し(例えば、各検出器に対してフリンジの検出を実行することにより)、(3)これらのピクセル位置を保存し、(4)サンプルステージ上のトレース間の距離(例えば、x及びy方向のパラメータのピクセルあたりの解像度の助けによりフリンジラインがサンプルステージにマップする方法を通して判断された)を保存又はそうでなければ認識し、又は、単に較正標準器間隔を単に記録することにより、及び(5)フリンジラインの分離に基づいてピクセル単位あたりのサンプル高さの測定値を保存又はそうでなければ認識することによって作り出すことができる。   From the description of fringe line detection (performed by fringe detection unit 1006) described above in connection with FIGS. 11a through 11c, the position of the fringe line above the entire detector 1005 is fringe relative to each detector row. Obviously, it can be determined by performing an analysis of the detection. That is, the measurement scale (1) aligns the fringe line with the calibration standard without introducing the sample into the interferometer, and (2) determines the pixel location where the fringe line appears on the detector (eg, each detection By performing fringe detection on the instrument), (3) storing these pixel positions, and (4) the distance between traces on the sample stage (eg, x / y direction parameters per pixel resolution) Saved or otherwise recognized), or simply by recording the calibration standard interval, and (5) separation of the fringe line Can be created by saving or otherwise recognizing sample height measurements per pixel unit

図12aは、保存された測定スケールの形成に役立つように保存することができるピクセル位置の情報を示す。ここでは、検出器ピクセル位置のアレイが観測され、サンプルがサンプルステージ上に配置されない時にフリンジラインが検出される各位置に「X」が配置される。従って、図12aの例に見られるように、5つのフリンジライン1201、1202、1203、1204、及び1205が検出される。保存することができて、それによって測定スケールをそこから使用することができる情報の要素は、従って、(1)検出器上で観測されたフリンジライン分離がマップするサンプルステージのxy平面上のトレース間の理解された間隔(及び/又は、先に説明したx及びy方向のパラメータのピクセルあたりの変化のような間隔を判断することができるパラメータ)、(2)検出器上の各フリンジラインの位置(例えば、図12で「X」を有する各ピクセルの(x、y)ピクセル座標)、及び(3)基準ミラーの傾斜角度が確立された状態で計算された「ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値」を含むことができる。これらの各々の関連性を以下に説明する。   FIG. 12a shows pixel location information that can be stored to help form a stored measurement scale. Here, an array of detector pixel locations is observed and an “X” is placed at each location where a fringe line is detected when the sample is not placed on the sample stage. Accordingly, five fringe lines 1201, 1202, 1203, 1204, and 1205 are detected as seen in the example of FIG. 12a. The elements of information that can be stored and from which the measurement scale can be used are therefore: (1) a trace on the xy plane of the sample stage to which the fringe line separation observed on the detector maps The understood spacing between (and / or a parameter that can determine the spacing such as the per-pixel change in the x and y parameters described above), (2) for each fringe line on the detector Position (eg, (x, y) pixel coordinates of each pixel having “X” in FIG. 12), and (3) “sample height per pixel unit” calculated with the tilt angle of the reference mirror established. Measurement value ". The relevance of each of these will be described below.

図8から、フリンジライン811a−811eの較正標準器マーキング810a−810eに対するアラインメントは、サンプルステージのy軸に沿って距離「Y」だけ離して配置されたサンプルステージトレースへのフリンジライン811a−811eの各マッピングを可能にすることを思い起こすべきである。図12aは、保存された測定スケールが、各検出されたフリンジラインのサンプルのy軸に沿った分離を識別することを明らかにする。例えば、単なる一手法として、1つのフリンジラインは(例えば、フリンジライン203)、y=0で規定されたサンプリングステージ上の対応する(すなわち、「マップした」)y軸位置を有する「ベースライン」フリンジとして認識することができる。   From FIG. 8, the alignment of the fringe lines 811a-811e to the calibration standard markings 810a-810e is the alignment of the fringe lines 811a-811e to the sample stage traces placed a distance "Y" along the y axis of the sample stage. Recall that each mapping is possible. FIG. 12a reveals that the stored measurement scale identifies the separation along the y-axis of each detected fringe line sample. For example, as just one approach, one fringe line (eg, fringe line 203) is a “baseline” with a corresponding (ie, “mapped”) y-axis position on the sampling stage defined by y = 0. It can be recognized as a fringe.

サンプルのx軸に沿って走り、サンプルステージ上の隣接するフリンジラインのトレースからYだけ間隔をおいて配置されたトレースに各フリンジがマップする実施形態では、トレース1204は、y=−Yのサンプル上のy軸位置に対応することになり、トレース1202は、y=+Yのサンプル上のy軸位置に対応することになる。同様に、トレース1205は、y=−2Yのサンプル上のy軸位置に対応することになり、トレース1201は、y=+2Yのサンプル上のy軸位置に対応することになる。少し図4aにもどると、検出器405のz軸上の「より高い」フリンジラインは、検出器のy軸に沿った「より低い」位置にマップすることになることに注意すべきである。従って、ベースラインのフリンジ1203の下部に配置されたフリンジライン1202及び1201は、正の極性を与えられ、一方、ベースラインのフリンジ1203の上部に配置されたフリンジライン1204及び1205は、負の極性を与えられる。   In an embodiment where each fringe maps along the x-axis of the sample and each fringe maps to a trace spaced Y from the trace of the adjacent fringe line on the sample stage, the trace 1204 is a sample of y = −Y The trace 1202 will correspond to the y-axis position on the sample with y = + Y. Similarly, trace 1205 will correspond to the y-axis position on the sample with y = -2Y, and trace 1201 will correspond to the y-axis position on the sample with y = + 2Y. Returning briefly to FIG. 4a, it should be noted that the “higher” fringe line on the z-axis of detector 405 will map to a “lower” position along the y-axis of the detector. Accordingly, fringe lines 1202 and 1201 located at the bottom of baseline fringe 1203 are given a positive polarity, while fringe lines 1204 and 1205 located at the top of baseline fringe 1203 are negatively polarized. Is given.

検出器上の各フリンジラインの位置(例えば、図12aで「X」を有する各ピクセルの(x,z)ピクセル座標)を追跡することは、サンプルステージ表面に沿って特定のy軸位置に位置するいくつかの異なる「下位」測定スケールの位置と実質的に対応する。図12bは、この観点に沿った図であり、各々が固有のy軸位置でx軸に沿うサンプル高さを測定する測定スケールの集合が観測される。すなわち、フリンジライン間隔が同じステージ上のYの距離にマップする実施形態に関して、予め確立された測定スケールの別の見方は、(1)サンプルステージのy軸に沿って距離Yだけ間隔をおいて配置され、(2)サンプルステージ上方のサンプル高さを測定することができるように(「ピクセル単位あたりの測定高さ」パラメータを通じて)サンプルステージ上に「直立して」立ち、及び(3)検出器のx軸に沿って延びる、複数の測定スケールに対して検出器上で受け取られた情報の変換である。   Tracking the position of each fringe line on the detector (eg, the (x, z) pixel coordinates of each pixel having “X” in FIG. 12a) is located at a particular y-axis position along the sample stage surface. Substantially corresponds to the position of several different “lower” measurement scales. FIG. 12b is a diagram along this perspective, where a set of measurement scales are observed, each measuring the sample height along the x-axis at a unique y-axis position. That is, for embodiments in which the fringe line spacing maps to Y distances on the same stage, another view of the pre-established measurement scale is (1) spaced by a distance Y along the y-axis of the sample stage. Placed (2) stand upright on the sample stage (through the “measured height per pixel” parameter) so that the sample height above the sample stage can be measured, and (3) detect A transformation of the information received on the detector for a plurality of measurement scales extending along the x-axis of the instrument.

フリンジ検出の位置を追跡することは、フリンジラインに関連しないピクセル座標(すなわち、図12で「X」を持たない物)が処分されることがあるためにデータ圧縮の程度に対応する。更に、更なるデータ圧縮の場合として、特定のフリンジラインのための全てのフリンジ検出(例えば、フリンジライン1205に関連する各「X」)が同じz軸座標にある場合、全体のフリンジラインを表示するために、データ値を1つだけ(すなわち、z軸座標)を保存すべきである。測定スケール情報を適切に記録するために、ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値も同様に記録される。フリンジラインに「曲げ」が現れる場合(例えば、不完全な光学特性のために)、フリンジラインを「まっすぐにする」ためにピクセルあたりのベースでフリンジラインのデータに補正係数を適用することができることに注意すべきである。   Tracking the position of fringe detection corresponds to the degree of data compression because pixel coordinates that are not associated with a fringe line (ie, those that do not have an “X” in FIG. 12) may be discarded. In addition, for further data compression, if all the fringe detections for a particular fringe line (eg, each “X” associated with fringe line 1205) are at the same z-axis coordinate, the entire fringe line is displayed. In order to do so, only one data value (ie z-axis coordinate) should be stored. In order to properly record the measurement scale information, the sample height measurement per pixel unit is recorded as well. If "bending" appears in the fringe line (eg due to imperfect optical properties), a correction factor can be applied to the fringe line data on a per pixel basis to "straighten" the fringe line Should be noted.

図9aと9bに関連して上述したように、また、すぐ後に説明するように、ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値を使用して、サンプルステージに配置されたサンプルに応答して特定の(x,z)座標位置で発生する外乱(ピクセル内の)と共に考慮することにより、特定位置でのサンプルの高さを定めるのを助ける。ある意味では、検出器上の各ピクセルは、図2bで観測された全ての測定スケールの垂直軸に沿った(すなわち、z軸に沿った)「目盛り点」に対応し、「目盛り点」間の距離は、ピクセル単位あたりのサンプル高さである。   As described above in connection with FIGS. 9a and 9b, and as will be described immediately below, the sample height measurement per pixel unit is used to determine a specific (in response to a sample placed on the sample stage. Considering with disturbances (in pixels) that occur at x, z) coordinate locations, helps to determine the height of the sample at a particular location. In a sense, each pixel on the detector corresponds to a “scale point” along the vertical axis (ie along the z-axis) of all measurement scales observed in FIG. Is the sample height per pixel unit.

図13は、サンプルステージ上のサンプルの配置に対応する、乱された後の図12aのフリンジラインの表示を示す。ここで、図13のフリンジライン1301は、図12aのフリンジライン1201に対応し、図13のフリンジライン1302は、図12のフリンジライン1202に対応するなどである。図13のフリンジライン1301−1305はまた、台形形状のサンプル460のプロフィールを追跡する図4bのフリンジライン451eから451aに対応する。図14は、図13と12aの対応するフリンジラインの差(すなわち、フリンジライン外乱)が計算される時の結果を示す。例えば、図12aのフリンジラインをそれらの対応する図13のフリンジラインから減算し(すなわち、フリンジライン1205をフリンジライン1305から減算し、フリンジライン1204をフリンジライン1304から減算するなどにより)、−1を乗算し(図13で観測された変換トポグラフィのプロフィールを補正するために)、図14のプロフィール1401から1405が結果としてもたらされる。   FIG. 13 shows the fringe line display of FIG. 12a after being disturbed, corresponding to the placement of the sample on the sample stage. Here, the fringe line 1301 in FIG. 13 corresponds to the fringe line 1201 in FIG. 12A, the fringe line 1302 in FIG. 13 corresponds to the fringe line 1202 in FIG. The fringe lines 1301-1305 of FIG. 13 also correspond to the fringe lines 451e to 451a of FIG. 4b, which tracks the profile of the trapezoidal sample 460. FIG. 14 shows the result when the difference between the corresponding fringe lines of FIGS. 13 and 12a (ie, fringe line disturbance) is calculated. For example, subtract the fringe lines of FIG. 12a from their corresponding fringe lines of FIG. 13 (ie, subtract fringe line 1205 from fringe line 1305, subtract fringe line 1204 from fringe line 1304, etc.) −1 14 (to correct the transformation topography profile observed in FIG. 13), resulting in profiles 1401 to 1405 in FIG.

プロフィール1401から1405は、それぞれ、測定スケールによって規定されたy軸位置におけるサンプルのトポグラフィの正確な記述に対応する。トポグラフィのプロフィール1401から1405は、ピクセルの観点からは垂直に測定され、その結果「ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値」パラメータは、各x軸位置でサンプルの高さを正確に規定するのに使用することができることに注意すべきである。例えば、台形のプロフィールは、3ピクセルの最大高さに達することに注意すべきである。ここで、「ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値」パラメータがピクセルあたり1nmに対応する場合、サンプルの測定された最大高さは、3nmということになる。   Profiles 1401-1405 each correspond to an accurate description of the sample topography at the y-axis position defined by the measurement scale. The topographic profiles 1401 to 1405 are measured vertically from a pixel perspective, so that the “sample height measurement per pixel” parameter is used to accurately define the sample height at each x-axis position. Note that it can be used. For example, it should be noted that the trapezoidal profile reaches a maximum height of 3 pixels. Here, if the “sample height measurement per pixel” parameter corresponds to 1 nm per pixel, the measured maximum height of the sample would be 3 nm.

図12a、13、及び14が図10Aのトポグラフィ測定ユニット1007の作動の実施形態を説明するために役立つ一方、図15は、図10Aで観測されたトポグラフィ測定ユニット1007の回路設計の実施形態1507を示す。図15の設計によれば、保存された測定スケールデータと分布されたフリンジラインデータは、それぞれ、入力1522と1521で受け取られる。ここで、図12aに関連する情報は、いくつかの保存された測定スケールデータ(ピクセル単位あたりのサンプル高さと各乱されないフリンジラインに対応するサンプルステージのy軸位置とを除く)と考えることができ、図13で観測されたフリンジラインパターンは、サンプルステージ上に配置されたサンプルに応答して分布されたフリンジラインデータの例として考えられる。この場合、図15の入力1521は、図10Aの入力1021に対応し、図15の入力1522は、図10Aの入力1022に対応することに注意すべきである。図10Aの特定の実施形態では、サンプルデータと保存された測定スケールデータは、それ自体のメモリ領域1024及び1023から抽出されることに注意すべきである。共有メモリが使用される場合は、入力1021及び1022は、共有データの経路に合成される。   While FIGS. 12a, 13 and 14 serve to illustrate an embodiment of the operation of the topography measurement unit 1007 of FIG. 10A, FIG. 15 illustrates a circuit design embodiment 1507 of the topography measurement unit 1007 observed in FIG. 10A. Show. According to the design of FIG. 15, stored measurement scale data and distributed fringe line data are received at inputs 1522 and 1521, respectively. Here, the information associated with FIG. 12a can be thought of as some stored measurement scale data (excluding the sample height per pixel unit and the y-axis position of the sample stage corresponding to each unperturbed fringe line). The fringe line pattern observed in FIG. 13 can be considered as an example of the fringe line data distributed in response to the samples arranged on the sample stage. In this case, it should be noted that input 1521 in FIG. 15 corresponds to input 1021 in FIG. 10A, and input 1522 in FIG. 15 corresponds to input 1022 in FIG. 10A. It should be noted that in the particular embodiment of FIG. 10A, sample data and stored measurement scale data are extracted from their own memory areas 1024 and 1023. If shared memory is used, inputs 1021 and 1022 are combined into a shared data path.

フリンジライン抽出ユニット1501は、適切なメモリ領域1523及び1524の比較のために対応するフリンジラインを抽出する。ここで、対応する対のフリンジラインは、それらが保存された方法に照らして抽出することができる。例えば、測定スケール情報(例えば、図12のフリンジライン1201)に関連する第1のフリンジラインのz軸のピクセル座標をメモリ1524の第1の領域に自動的に保存することができ(検出ユニット1006により)、サンプル情報(例えば、図13のフリンジライン1301)に関連する第1の分布されたフリンジラインのz軸のピクセル座標をメモリ1523の第1の領域に自動的に保存することができる(検出ユニット1006により)場合、これらの同じ対のフリンジラインデータは、フリンジライン抽出ユニット1501を使用して、これらの同じメモリ領域を自動的に参照することにより抽出することができる。従って、フリンジライン1201及び1301は、それぞれ、入力1522及び1521で一緒に呈示することができ、フリンジライン1202及び1302は、それぞれ、入力1522及び1521で一緒に呈示することができるなどである。   The fringe line extraction unit 1501 extracts corresponding fringe lines for comparison of appropriate memory areas 1523 and 1524. Here, the corresponding pair of fringe lines can be extracted in the context of how they were stored. For example, the z-axis pixel coordinates of the first fringe line associated with the measurement scale information (eg, fringe line 1201 in FIG. 12) can be automatically stored in the first area of the memory 1524 (detection unit 1006). The z-axis pixel coordinates of the first distributed fringe line associated with the sample information (eg, fringe line 1301 in FIG. 13) can be automatically saved in the first region of memory 1523 ( If with detection unit 1006), these same pairs of fringe line data can be extracted by automatically referencing these same memory areas using fringe line extraction unit 1501. Thus, fringe lines 1201 and 1301 can be presented together at inputs 1522 and 1521, respectively, fringe lines 1202 and 1302 can be presented together at inputs 1522 and 1521, respectively, and so forth.

これらフリンジラインのサンプルステージのy軸位置は、入力1522及び1521で一緒に呈示されたフリンジラインの対の解析が特定のサンプルステージのy軸位置に対して追跡可能なように(各乱されないフリンジラインのピクセル位置と共にメモリ1524に保存されて)追跡することができる。一対の対応するフリンジラインが抽出された状態で、分布されて乱された位置間の差が計算され、次に−1が乗算されてデータが適切に変換される(基準ミラーの傾斜角度が基準ミラーの上部ではなく底部に設けられる場合は(本発明の説明を通して観測されるように)、1の係数は、除外することができることに注意すべきである)。   The y-axis position of these fringe line sample stages is such that the analysis of the fringe line pair presented together at inputs 1522 and 1521 can be tracked with respect to the y-axis position of a particular sample stage (for each unperturbed fringe (Saved in memory 1524 along with the pixel position of the line) can be tracked. With a pair of corresponding fringe lines extracted, the difference between the distributed and disturbed positions is calculated and then multiplied by -1 to properly transform the data (the reference mirror tilt angle is the reference angle). Note that a factor of 1 can be omitted if provided at the bottom rather than the top of the mirror (as observed throughout the description of the invention).

これは、フリンジラインの対に対応する(例えば、図14のプロフィール1402)サンプルステージのy軸位置でサンプルのプロフィールを表現する(ピクセルで測定された)新しい一連のデータを作り出す。従って、「ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値」パラメータの各x軸座標におけるピクセル数の乗算は、フリンジラインの対から正確なサンプルのプロフィールを生成すべきである。トポグラフィ測定ユニットを超えて、トポグラフィプロフィールを保存又は表示することができる。それらはまた、処理されるデータの量を低減するために、様々なデータ圧縮技術を使用して圧縮することができる。   This creates a new set of data (measured in pixels) that represents the profile of the sample at the y-axis position of the sample stage corresponding to a pair of fringe lines (eg, profile 1402 in FIG. 14). Thus, multiplication of the number of pixels in each x-axis coordinate of the “sample height measurement per pixel” parameter should produce an accurate sample profile from the fringe line pair. The topography profile can be stored or displayed beyond the topography measurement unit. They can also be compressed using various data compression techniques to reduce the amount of data processed.

図10Aに戻ると、極めて多くの方法、及び極めて多くの異なる処理スキームでトポグラフィ測定ユニット1007を実施することができることを認識することは重要である。例えば、ユニット全体1007は、マザーボード(中央処理ユニット(CPU)を有する)を使用してコンピュータシステム(パーソナルコンピュータ(PC)、ワークステーションなど)内で実施することができる。ここで、トポグラフィプロフィールの作成は、マザーボードで実施されるソフトウエアプログラムを使用して行うことができる。フリンジ検出ユニット1006とトポグラフィ測定ユニット1007の両方の機能がソフトウエア内で実施される場合は、完全なトポグラフィ測定解析を実行するために、O/Eコンバータの後でコンピュータシステムを使用することができることに注意すべきである。   Returning to FIG. 10A, it is important to recognize that the topography measurement unit 1007 can be implemented in numerous ways and in many different processing schemes. For example, the entire unit 1007 can be implemented in a computer system (personal computer (PC), workstation, etc.) using a motherboard (having a central processing unit (CPU)). Here, the topography profile can be created using a software program implemented on the motherboard. If the functions of both the fringe detection unit 1006 and the topography measurement unit 1007 are implemented in software, the computer system can be used after the O / E converter to perform a complete topography measurement analysis Should be noted.

従って、データ処理がソフトウエアルーチンの実行及び/又は専用ハードウエアを使用して実行されるか否かに関わらず(又は、その程度がどうであろうと)、検出器の「背後で」実行される処理は、より一般的には「データ処理ユニット」1020によって実行されるものと考えられる。ここで、データ処理ユニット1020は、専用ハードウエア(例えば、図10Aによって提案されたもの)として実施することができ、又は、代替的に又は組合せとして、コンピュータシステムを使用して実施することができる。コンピュータシステムの実施形態は、図10Bに示されている。汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DPS)、及び/又は汎用/デジタル信号ハイブリッドプロセッサを可能な限り適切に使用することができる。   Thus, data processing is performed “behind” the detector, regardless of whether (or whatever the extent) data processing is performed using software routines and / or using dedicated hardware. More generally, the processing is considered to be executed by the “data processing unit” 1020. Here, the data processing unit 1020 can be implemented as dedicated hardware (eg, as proposed by FIG. 10A), or alternatively or in combination, using a computer system. . An embodiment of a computer system is shown in FIG. 10B. A general purpose processor, a digital signal processor (DPS), and / or a general purpose / digital signal hybrid processor can be used as appropriately as possible.

すなわち、本明細書に説明した全ての信号処理技術は、実施可能な命令の形態で機械可読メディアに保存することができる。従って、この発明の実施形態は、何らかの形態の処理コア(コンピュータの「中央処理ユニット(CPU)」のような)上で実行されるか、又は機械可読メディア上又はその内部で実施又は実現されるソフトウエアプログラムとして又はそのサポートとして使用することができることも理解されるものとする。機械可読メディアは、機械(例えば、コンピュータ)によって読み取ることができる形態の情報を保存又は伝送する全ての機構を含む。例えば、機械可読メディアは、読取専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、磁気ディスク記憶メディア、光学記憶メディア、フラッシュメモリ装置、電気的、光学的、音響的、又は他の形態の伝播信号など(例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号など)を含む。   That is, all signal processing techniques described herein can be stored on machine-readable media in the form of executable instructions. Thus, embodiments of the present invention are implemented on or implemented on some form of processing core (such as a “central processing unit (CPU)” of a computer) or on machine-readable media. It should also be understood that it can be used as a software program or as its support. A machine-readable medium includes any mechanism for storing or transmitting information in a form readable by a machine (eg, a computer). For example, machine-readable media can be read-only memory (ROM), random access memory (RAM), magnetic disk storage media, optical storage media, flash memory devices, electrical, optical, acoustic, or other forms of propagated signals (Eg, carrier wave, infrared signal, digital signal, etc.).

図10Bは、他の例えばより高度なコンピュータシステムの実施形態が実行可能なことに注意した上で、機械可読メディア上に常駐する命令を実行することができるコンピュータシステム1000の実施形態を示している。一実施形態では、機械可読メディアは、ハードディスク1002などの固定メディアにすることができる。別の実施形態では、CDROM1003、コンパクトディスク、磁気テープなどの移動可能メディアにすることもできる。機械可読メディア上に保存された命令(又はその一部分)は、メモリ(例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM))1005にロードされ、処理コア1006は、次に、命令を実行する。情報は、メモリ1005にロードされる前にネットワークインタフェースを通じて受け取ることができる。   FIG. 10B illustrates an embodiment of a computer system 1000 capable of executing instructions that reside on machine-readable media, noting that other, eg, more advanced computer system embodiments may be implemented. . In one embodiment, the machine readable media may be fixed media such as hard disk 1002. In another embodiment, it may be a removable medium such as a CDROM 1003, a compact disk, a magnetic tape. The instructions (or portions thereof) stored on the machine-readable medium are loaded into a memory (eg, random access memory (RAM)) 1005, and the processing core 1006 then executes the instructions. Information can be received through the network interface before being loaded into memory 1005.

他の実施形態では、トポグラフィ測定ユニット1006は、ソフトウエアプログラムではなく、専用のハードウエア(例えば、1つ又はそれ以上の半導体チップ)を使用して実施することができる。他の実施形態では、トポグラフィのプロフィールを作成するために、専用のハードウエアとソフトウエアの何らかの組合せを使用することができる。更に、複数のトポグラフィのプロフィールを平行して解析することができる(例えば、異なる組のフリンジライン対に対して同時に作動する図15の回路の複数の実施により)。   In other embodiments, the topography measurement unit 1006 can be implemented using dedicated hardware (eg, one or more semiconductor chips) rather than a software program. In other embodiments, some combination of dedicated hardware and software can be used to create the topography profile. In addition, multiple topographic profiles can be analyzed in parallel (eg, by multiple implementations of the circuit of FIG. 15 operating simultaneously on different sets of fringe line pairs).

6.0.複数のトポグラフィ測定値の交互挿入を通じた高解像度トポグラフィ記述
図16a、16b、及び17は、サンプルステージのy軸に沿ったトポグラフィ測定値の全体的解像度を増強するための技術に関連する。図10Aに戻ると、ステージをy軸に沿って移動させることができるサンプルステージ1003に対して、ステッパモータが連結されることに注意すべきである。ここで、詳細に上述したように、Yのトレース分離の場合、トレース分離解像度を増強するためにサンプルステージをある距離(例えば、Yよりも小さな)だけ移動させることができる。
6.0. High-resolution topographic descriptions through alternating insertion of multiple topographic measurements 16a, 16b, and 17 relate to techniques for enhancing the overall resolution of topographic measurements along the y-axis of the sample stage. Returning to FIG. 10A, it should be noted that a stepper motor is coupled to a sample stage 1003 that can move the stage along the y-axis. Here, as described in detail above, in the case of Y trace separation, the sample stage can be moved a distance (eg, smaller than Y) to enhance the trace separation resolution.

例えば、y軸に沿ってサンプルステージがY/2の量だけ動かされた場合、サンプルの新しい位置に亘ってトレースすることができるように、フリンジラインのトレースは、実質的に「移動する」であろう。図16bは、これらの新しいトレースの例を明らかにする。これらのトレースは、それらが移動した方法を比較することができるように、図4bで最初に観測されたトレースに対して比較されることがあることに注意すべきである。図16aは、応答して検出される「新しい」サンプルフリンジを提供する。   For example, if the sample stage is moved by an amount of Y / 2 along the y-axis, the fringe line trace is substantially “moving” so that it can be traced over the new position of the sample. I will. FIG. 16b reveals examples of these new traces. It should be noted that these traces may be compared to the traces originally observed in FIG. 4b so that they can be compared in the way they moved. FIG. 16a provides a “new” sample fringe that is detected in response.

図17は、適切なy軸位置でプロフィールを整列させるか又はそうでなければ交互挿入することにより、図13と16aからのトポグラフィ情報が結合される時に生じるより完全なトポグラフィ記述の実施形態を提供する。より完全なトポグラフィ情報は、その後、揮発性メモリ(例えば、半導体メモリチップ)又は不揮発性メモリ(例えば、ハードディスク記憶装置)に保存され、及び/又はトポグラフィ情報を容易に見ることができるようにスクリーン上に表示することができる。ステッパモータ1008に適用される制御は、図10Aのデータ処理ユニット1020によって管理することができ、従って、上述の説明と一致し、そのような制御は、ソフトウエア、専用のハードウエア、又はその組合せによって管理することができることに注意すべきである。   FIG. 17 provides a more complete topographic description embodiment that occurs when the topographic information from FIGS. 13 and 16a are combined by aligning or otherwise interleaving the profiles at the appropriate y-axis position. To do. More complete topographic information is then stored in volatile memory (eg, a semiconductor memory chip) or non-volatile memory (eg, hard disk storage) and / or on the screen so that the topographic information can be easily viewed. Can be displayed. The control applied to the stepper motor 1008 can be managed by the data processing unit 1020 of FIG. 10A and is therefore consistent with the above description, such control being software, dedicated hardware, or a combination thereof. It should be noted that can be managed by.

上述のものと同じか又は同様の効果を実質的に達成するために、他の手法を使用することができることに注意するのは重要である。換言すれば、サンプル全体のより高解像度の画像を形成するために互いに交互挿入することができるトレースの集合を実質的に提供するために、他の光学技術を使用することができる。例えば、1つの手法によると、光源から放射される光の位相は、検出器上のフリンジラインの位置決めを「調節」するために調節される。ここで、光の位相を変える作用は、図16a、16b、及び17に関連して上述したようなサンプルステージを移動させるのと同様の効果を有することになる。   It is important to note that other approaches can be used to substantially achieve the same or similar effects as described above. In other words, other optical techniques can be used to substantially provide a collection of traces that can be interleaved with each other to form a higher resolution image of the entire sample. For example, according to one approach, the phase of the light emitted from the light source is adjusted to “tune” the positioning of the fringe line on the detector. Here, the action of changing the phase of the light will have the same effect as moving the sample stage as described above in connection with FIGS. 16a, 16b and 17. FIG.

すなわち、フリンジライントレースのマッピングのサンプル上の新しい相対的位置決めが生じることになり、それは、次に、高解像度のトポグラフィ画像を形成するために他の組のトレース(異なるサンプルステージ及び/又は光の位相の位置決めで形成された)と交互挿入することができる新しい組のトレースを生成する。別の関連手法によれば、傾斜基準ミラーの位置は、光学経路軸に沿って(例えば、図10Aで描写されたy軸に沿って)動かされ、フリンジラインの位置決めを「調節」する。   That is, a new relative positioning on the sample of the fringe line trace mapping will occur, which in turn will produce another set of traces (different sample stages and / or light) to form a high resolution topographic image. A new set of traces that can be interleaved with each other (formed by phase positioning). According to another related approach, the position of the tilted reference mirror is moved along the optical path axis (eg, along the y-axis depicted in FIG. 10A) to “adjust” the fringe line positioning.

ここでもまた、フリンジライントレースのマッピングのサンプル上の新しい相対的位置決めが生じることになり、それは、次に、他の組のトレースと交互挿入することができる新しい組のトレースを生成する。更に、異なる光の波長を使用することもできる(例えば、光の異なる「色」を使用することができる)。しかし、ここで、使用される光の各波長に対して、別の測定スケールが確立されるべきである。   Again, a new relative positioning on the fringe line trace mapping sample will occur, which in turn generates a new set of traces that can be interleaved with other sets of traces. Furthermore, different wavelengths of light can be used (eg, different “colors” of light can be used). Here, however, a separate measurement scale should be established for each wavelength of light used.

他の組の交互挿入可能なトレースを作り出すための技術が使用されるか否か、又はどの技術(又は技術の組合せ)が使用されるかに関係なく、拡大とフリンジラインに関しても以下に説明する。拡大に関して、図10Aに戻ると、拡大レンズ1010が含まれることに注意すべきである。干渉計に拡大を組み込むことにより、「ピクセル単位あたりのサンプル高さの測定値」パラメータと「サンプルステージのx及びy方向に沿うピクセル単位あたりの距離」パラメータとを増強することができる。例えば、拡大なしの場合は、隣接するフリンジライン間に10ピクセル存在し(例えば、図9aで観測されるように)、10×の拡大は隣接するフリンジラインを10ピクセル離すのではなく、100ピクセル離して実質的に移動させることになる。フリンジラインは、依然としてλ/2の距離だけ離れていると見なされるので、ピクセル単位あたりのサンプル高さ測定値は、依然としてλ/(2N)から判断することができる。従って、Nの10倍増は、サンプル高さの変化あたりの10倍増に相当する。   Regardless of whether other techniques for creating interleaveable traces are used, or which technique (or combination of techniques) is used, the expansion and fringe lines are also described below. . With respect to magnification, it should be noted that returning to FIG. 10A, a magnification lens 1010 is included. By incorporating magnification into the interferometer, the “sample height measurement per pixel unit” parameter and the “distance per pixel unit along the x and y directions of the sample stage” parameter can be enhanced. For example, in the case of no enlargement, there are 10 pixels between adjacent fringe lines (eg, as observed in FIG. 9a), a 10 × enlargement does not separate adjacent fringe lines by 10 pixels, but 100 pixels. It will move away substantially. Since the fringe lines are still considered to be a distance of λ / 2, the sample height measurement per pixel unit can still be determined from λ / (2N). Therefore, a 10-fold increase in N corresponds to a 10-fold increase per change in sample height.

フリンジラインに関連して、図3に見られるフリンジラインは、光学強度パターン350の範囲内で観測される極小の位置に対応することにも注意すべきである(上述のように)。より一般的には、フリンジラインは、サンプルがサンプルステージに導入された結果として上述の方法でその位置が乱される光学強度パターンの範囲内の任意の求めていた輝度の特徴(例えば、極小の位置、極大の位置など)と解釈することができる。最後に、ステッパモータ1009は、y軸に沿って基準ミラー1004の位置を調節し、及び/又は基準ミラーの傾斜を調節するのに使用することができることにも注意すべきである。   It should also be noted that in connection with the fringe line, the fringe line seen in FIG. 3 corresponds to a minimal position observed within the optical intensity pattern 350 (as described above). More generally, a fringe line is an arbitrary sought luminance feature (e.g., a local minimum) within the range of an optical intensity pattern that is disturbed in the manner described above as a result of the sample being introduced into the sample stage. Position, maximum position, etc.). Finally, it should also be noted that the stepper motor 1009 can be used to adjust the position of the reference mirror 1004 along the y-axis and / or adjust the tilt of the reference mirror.

7.0.フリンジライン輝度情報の解析によるサンプル組成の特徴付け
図18aから18bは、干渉計検出器から検出されたフリンジラインの輝度の値の解析によりサンプルの材料組成を判断する方法を説明する次の議論に関連する。すなわち、図11aからc及び図12aの説明を思い起こすと、フリンジラインの検出が特定のピクセル位置の識別を含むことに注意すべきである。従って、フリンジラインが正常に検出された状態で、フリンジラインを判断するために使用された光学強度のデータは廃棄することができる。しかし、この節で説明する測定技術によれば、光学強度の情報は、表面トポグラフィを超えたサンプルの更なる特徴付けを作成することができることから有用な情報と考えられる。
7.0. Characterization of Sample Composition by Analysis of Fringe Line Luminance Information FIGS. 18a to 18b are for the following discussion which explains how to determine the material composition of a sample by analyzing the value of the fringe line luminance detected from the interferometer detector. Related. That is, recalling the description of FIGS. 11a-c and 12a, it should be noted that fringe line detection includes identification of specific pixel locations. Therefore, the optical intensity data used to determine the fringe line in a state where the fringe line is normally detected can be discarded. However, according to the measurement techniques described in this section, optical intensity information is considered useful information because it can create further characterization of the sample beyond the surface topography.

より詳細には、サンプルの表面を構成する材料は、サンプル表面の反射率を干渉計の光源の光の波長の関数として特徴付けることによって判断することができる。図18aの図の実線の図形要素は、「反射率対波長」曲線の例示的な描写を提供する。ここで、反射率対波長は、伝導率、格子間隔、格子の種類などのような反射表面の微細構造詳細の関数であるので、また、特定の材料又は物質(例えば、コバルト(Co)のような純粋材料、又は、窒化珪素(Si34)、「ニッケル鉄」(Ni100-xFex)などのような材料の合金又は他の組合せ)がこれらの同じ微細構造の詳細に対して特定の値を有するので、特定の材料又は物質の「反射率対波長」曲線は、多くの場合にそれを一意的に規定する。 More particularly, the material comprising the surface of the sample can be determined by characterizing the reflectance of the sample surface as a function of the light wavelength of the interferometer light source. The solid line graphic element in the diagram of FIG. 18a provides an exemplary depiction of a “reflectance versus wavelength” curve. Here, reflectivity vs. wavelength is a function of the fine details of the reflective surface, such as conductivity, lattice spacing, lattice type, etc., and also a specific material or substance (eg, cobalt (Co) Pure materials, or alloys or other combinations of materials such as silicon nitride (Si 3 N 4 ), “nickel iron” (Ni 100-x Fe x ), etc., for these same microstructure details Since it has a specific value, the “reflectance vs. wavelength” curve of a specific material or substance often uniquely defines it.

換言すると、異なる材料又は物質は、異なる「反射率対波長」曲線を呈示する傾向があり、従って、サンプルの「反射率対波長」曲線を作成することにより、それ(サンプル)が構成される材料又は物質を判断することができる。ここで、検出器で観測された光学強度値を割り当てるのではなく、干渉計の光源の特定の波長に対するサンプルの特定反射率を判断することができるようにそれらを解析することができる。   In other words, different materials or substances tend to exhibit different “reflectivity vs. wavelength” curves, and thus the material from which it (sample) is constructed by creating a “reflectivity vs. wavelength” curve of the sample. Or the substance can be judged. Here, rather than assigning optical intensity values observed at the detector, they can be analyzed so that the specific reflectivity of the sample for a specific wavelength of the interferometer light source can be determined.

光源の波長を変更してそれに対応するサンプルの反射率の変化をモニタすることにより、サンプルの「反射率対波長」曲線を測定することができる。これは、次に、サンプル自体の材料組成を判断するために使用することができる。図18aは、適用された波長に対して特定の測定反射率のデータ点がプロットされたそのような測定値からの例示的な結果を提供する。データ点がサンプルの反射率曲線をトレースするので、サンプルの組成を判断することができる。   By changing the wavelength of the light source and monitoring the corresponding change in reflectivity of the sample, the “reflectance vs. wavelength” curve of the sample can be measured. This can then be used to determine the material composition of the sample itself. FIG. 18a provides exemplary results from such measurements in which specific measured reflectance data points are plotted against the applied wavelength. Since the data points trace the reflectance curve of the sample, the composition of the sample can be determined.

様々な実施形態では、フリンジラインが検出されたピクセル位置で観測された光学強度は、反射率の解析を行うために使用される。従って、いくつかの場合では、検出されたフリンジラインのピクセル位置が使用されるだけでなく(サンプル表面のトポグラフィ記述を作成するために)、サンプルが構成される材料を特徴付けるのを助けるために同じフリンジラインの光学強度値もまた使用される。   In various embodiments, the optical intensity observed at the pixel location where the fringe line was detected is used to perform a reflectance analysis. Thus, in some cases, the pixel location of the detected fringe line is not only used (to create a topographic description of the sample surface), but the same to help characterize the material from which the sample is constructed The optical intensity value of the fringe line is also used.

しかし、適切な場合にフリンジラインを極小値以外の何かに対応するように解釈することができるということを理解すると、ある場合には、反射率解析を実行するために極小の光学強度値ではなく極大の光学強度値を追跡するのが有用なことがあることにも注意すべきである。従って、ある場合には、トポグラフィの目的で使用されるフリンジラインは、反射率解析に使用されるフリンジライン(例えば、両方とも極小)と同じ場合があり、一方、他の場合には、トポグラフィの目的で使用されるフリンジラインは、反射率解析に使用されるフリンジラインと異なる場合(例えば、一方は極小で他方は極大)がある。   However, if it is understood that the fringe line can be interpreted to correspond to something other than a local minimum when appropriate, in some cases the minimum optical intensity value is not sufficient to perform a reflectance analysis. It should also be noted that it may be useful to track the maximum optical intensity value instead. Thus, in some cases, the fringe line used for topography purposes may be the same as the fringe line used for reflectance analysis (eg, both are minimal), while in other cases the topography line The fringe line used for the purpose may be different from the fringe line used for reflectance analysis (for example, one is a minimum and the other is a maximum).

また、更なる実施形態では、空間的及び/又は波長に依存する干渉計の特性は、反射率測定に対する全ての結果的に生じる悪影響を確実に相殺することができるように予め特徴付けることができる。例えば、第1のピクセル位置が第2のピクセル位置よりも低い輝度の光を観測することが既知である場合(干渉計に関連する光学的な不完全さのために)、当業者は、干渉計の不完全さに基づく光学強度の差(ピクセル対の間の)をサンプル自体の固有の反射率特性に基づくものから分離することができることになる。干渉計の波長関連の不一致又は不完全性に対しても同じことが言える(もしあれば)。   In a further embodiment, the spatial and / or wavelength dependent interferometer characteristics can also be pre-characterized to ensure that any resulting adverse effects on reflectance measurements can be offset. For example, if it is known that the first pixel location observes light of lower brightness than the second pixel location (due to optical imperfections associated with the interferometer), the skilled person The difference in optical intensity (between pixel pairs) due to meter imperfections can be separated from that based on the intrinsic reflectance characteristics of the sample itself. The same is true for wavelength-related discrepancies or imperfections of the interferometer (if any).

トポグラフィが図18bで見られるような最も単純な場合では、サンプルは、単一の組成で均一に構成される(例えば、サンプルはCoで均一に構成されるか、又はSi34などで均一に構成される)ものと仮定される。サンプルの均一な組成のために、フリンジラインは、全体の反射率実験に影響を与えることなく、検出器の表面に亘って「自由に動く」。ここで、フリンジラインが〜λ/θに従って分離されるという背景技術の説明から思い起こすと、反射率の計算1810(又は、少なくとも光学強度の記録)間の光源の波長(λ)の調節1811は、フリンジラインを検出器の表面上で移動させる。しかし、干渉計の間隔及び波長関連の不一致は相殺することができ、サンプルの反射率が均一なために、「反射率対波長」曲線は、フリンジラインの位置に関係なく記録することができる。 In the simplest case where the topography is seen in FIG. 18b, the sample is composed uniformly with a single composition (eg, the sample is composed uniformly with Co or uniform with Si 3 N 4 etc. It is assumed that Because of the uniform composition of the sample, the fringe line “moves freely” across the surface of the detector without affecting the overall reflectance experiment. Here, recalling from the background description that the fringe lines are separated according to ~ λ / θ, the adjustment 1811 of the wavelength (λ) of the light source during the reflectance calculation 1810 (or at least the recording of the optical intensity) is: Move the fringe line over the surface of the detector. However, interferometer spacing and wavelength-related discrepancies can be offset and the “reflectivity vs. wavelength” curve can be recorded regardless of the position of the fringe line because the sample reflectivity is uniform.

図18cに詳細に示すより可能性があるシナリオでは、フリンジラインを各波長の変化によって再整列させることが更に望ましいであろう。換言すれば、波長が変わった後で(1821)、先の波長における露出の間に出現したのと同じ位置に出現するように、フリンジラインを再配置する(1822)試みが為される。これによって、そのサンプルステージへマップする方法のために、サンプルの特定領域での反射率を判断する測定が可能になる。従って、仮にサンプルが異なる材料又は物質の混合物(例えば、第1の領域はシリコン(Si)、第2の領域は銅(Cu))から成る場合、干渉計は、ピクセル毎のベースで異なる混合物を識別することが可能である。   In the more likely scenario shown in detail in FIG. 18c, it may be more desirable to realign the fringe lines with each wavelength change. In other words, after the wavelength has changed (1821), an attempt is made to reposition the fringe line (1822) so that it appears in the same position as it appeared during exposure at the previous wavelength. This allows a measurement to determine the reflectivity of a particular area of the sample due to the method of mapping to that sample stage. Thus, if the sample consists of a different material or mixture of materials (eg, the first region is silicon (Si) and the second region is copper (Cu)), the interferometer will produce a different mixture on a pixel-by-pixel basis. It is possible to identify.

すなわち、第1の「反射率対波長」曲線は、第1のピクセル位置にマップするサンプルの部分に関して測定することができ、第2の「反射率対波長」曲線は、第2のピクセル位置にマップするサンプルの部分に関して測定することができる。異なるピクセル(又は、恐らくは異なるグループのピクセル)に対する別々の曲線を追跡することにより、仮にサンプルがマップした位置で異なる材料/物質を持つ場合は、異なる「反射率対波長」曲線は、それ自体が異なるピクセル位置間にあることを明らかにすることになる。従って、異なる材料/物質は、正確なサンプル位置に特定することができる。   That is, a first “reflectance vs. wavelength” curve can be measured for the portion of the sample that maps to the first pixel location, and a second “reflectance vs. wavelength” curve can be taken at the second pixel location. Measurements can be made on the portion of the sample to be mapped. By tracking separate curves for different pixels (or possibly different groups of pixels), if the sample has different materials / substances at the mapped location, the different “reflectivity vs. wavelength” curves are themselves It will be clear that it is between different pixel locations. Thus, different materials / substances can be identified at the exact sample location.

フリンジラインは、波長の変化によってもたらされた動きを補償することができるように、例えば基準ミラーの傾斜角度を調節することにより、再配置(1822)することができる。従って、「反射率対波長」曲線の「新しい」データ点は、(1)光源の波長を変える(1821)、(2)フリンジラインを波長変化の前に存在していたそれらの位置と重なるように調節する(1822)、(3)フリンジラインで反射率を計算して保存する(又は、少なくとも輝度を後から計算することができるように観測された輝度を保存する)(1820)ことによって生成される。当業者は、観測された輝度がサンプル反射率に比例することを認識するので、反射率の計算は、当業者によって簡単に行うことができることに注意すべきである。   The fringe line can be repositioned (1822), for example by adjusting the tilt angle of the reference mirror, so that the movement caused by the wavelength change can be compensated. Thus, the “new” data points in the “reflectivity vs. wavelength” curve (1) change the wavelength of the light source (1821), (2) the fringe line overlaps those positions that existed before the wavelength change. (1822), (3) generated by calculating and storing the reflectance at the fringe line (or storing the observed luminance so that at least the luminance can be calculated later) (1820) Is done. It should be noted that the reflectance calculation can be easily performed by one skilled in the art, since those skilled in the art will recognize that the observed brightness is proportional to the sample reflectance.

図16a、16b、及び17に関連して先に説明した技術と同様に、第1の組のフリンジライン位置に対する第1のグループの反射率曲線が作成された状態で(第1の組のフリンジライン位置に対する図18cのトポグラフィを通じた複数回のループにより)、第2の組のフリンジラインの位置に対する第2のグループの反射率の曲線を作成することができる(第2の組のフリンジライン位置に対する図18cのトポグラフィを通じた複数回のループにより)ことに注意すべきである。   Similar to the technique described above in connection with FIGS. 16a, 16b, and 17, with the first group of reflectivity curves generated for the first set of fringe line positions (first set of fringes). A second group of reflectivity curves for the second set of fringe line positions can be generated (by multiple loops through the topography of FIG. 18c for the line positions) (second set of fringe line positions). Note that (by multiple loops through the topography of FIG. 18c).

対応するグループの反射率の曲線は、次に、サンプルの組成を精密な解像度で判断することができるように交互挿入することができる(例えば、図17に関連して説明した概念のように)。サンプルの「反射率対波長」解析を実行するための手順(例えば、上述のような)は、サンプルの表面トポグラフィと材料の組成の両方を測定するサンプルの完全な記述を達成することができるように、サンプルのトポグラフィを判断するための手順(例えば、先の節で説明したような)と結合することができる(例えば、先行するか又は後に続くことにより)ことにも注意すべきである。   Corresponding group reflectance curves can then be interleaved so that the composition of the sample can be determined with precise resolution (eg, as in the concept described in connection with FIG. 17). . The procedure for performing a “reflectivity vs. wavelength” analysis of the sample (eg, as described above) can achieve a complete description of the sample measuring both the surface topography of the sample and the composition of the material. It should also be noted that it can be combined (eg, by preceding or following) with a procedure for determining the topography of the sample (eg, as described in the previous section).

また、少し図10aの戻ると、データ処理ユニット1020は、測定された「反射率対波長」曲線を追跡するように設定することができる(例えば、ソフトウエア又はハードウエアを通じて)。更に、データ処理ユニット1020は、特定の曲線が既知の材料又は物質と一致することを判断することができるように、測定された曲線を既知の材料又は物質のそのような曲線のデータベースに対して比較するように設定することができる(例えば、測定された曲線をデータベースに保存された曲線と相関させることにより)。これらの技術の多くは、ソフトウエアで実施することができるので、機械可読メディアに組み込むことができる。   Also, slightly back in FIG. 10a, the data processing unit 1020 can be configured to track the measured “reflectance versus wavelength” curve (eg, through software or hardware). Further, the data processing unit 1020 can determine the measured curve against a database of such curves for known materials or substances so that it can determine that a particular curve matches a known material or substance. Can be set to compare (eg, by correlating measured curves with curves stored in a database). Many of these techniques can be implemented in software and can be incorporated into machine-readable media.

8.0.関連基準フィールドの外側に延びるフリンジライン外乱を測定するための信号処理技術
図13に戻ると、フリンジライン外乱は、各フリンジライン外乱がそれらの対応する基準フィールド内に留まるという意味で「調和する」ことに注意すべきである。基準フィールドは、フリンジラインが乱された時にそれがサンプル高さの変化を明らかにするために最初に投射することになる、フリンジラインに隣接して常駐する光学画像データのフィールドに対応する。例えば、図12aを参照すると、フリンジライン1204及びフリンジライン1203間の画像データのフィールドは、フリンジライン1204に対する基準フィールドに対応し、フリンジライン1203及びフリンジライン1202間の画像データのフィールドは、フリンジライン1203に対する基準フィールドに対応するなどである。
8.0. Signal Processing Technique for Measuring Fringe Line Disturbances Extending Outside Related Reference Fields Returning to FIG. 13, fringe line disturbances “harmonize” in the sense that each fringe line disturbance remains within their corresponding reference field. It should be noted. The reference field corresponds to the field of optical image data that resides adjacent to the fringe line that it will initially project to reveal changes in the sample height when the fringe line is disturbed. For example, referring to FIG. 12a, the field of image data between fringe line 1204 and fringe line 1203 corresponds to the reference field for fringe line 1204, and the field of image data between fringe line 1203 and fringe line 1202 is fringe line. Corresponding to the reference field for 1203, and so on.

次に、図12aと13を比較すると、最大サンプル高さとフリンジライン間隔との組合せは、各フリンジライン外乱がそれ自体の基準フィールド内に維持されるようなものであることに注意すべきである。これは、図14に見られるサンプルトポグラフィプロフィールの比較的簡単な作成に役立つ。すなわち、フリンジライン全体のピクセル位置とその関連する外乱は、単独で(すなわち、他のフリンジラインのピクセル位置に伴われることなく)特定のメモリ位置(例えば、フリンジラインの基準フィールドのために仕切られた)に容易に保存され、その対応する乱されたフリンジライン位置と比較することができる。   Next, comparing FIGS. 12a and 13, it should be noted that the combination of maximum sample height and fringe line spacing is such that each fringe line disturbance is maintained within its own reference field. . This helps to create a relatively simple sample topography profile as seen in FIG. That is, the pixel position of the entire fringe line and its associated disturbances are partitioned by themselves (ie, without being accompanied by the pixel position of another fringe line) for a particular memory location (eg, a fringe line reference field). Can be easily stored and compared with its corresponding disturbed fringe line position.

すなわち、一般的に、様々な実施形態によると、予め規定された最大の測定可能/許容可能なサンプル高さは、フリンジライン外乱が対応する基準フィールドの範囲に維持されるべく設計されるように認識することができる。これは、最低程度の精緻さにより近いトポグラフィ情報を導出するのに必要とされる信号処理を維持する。そのような任意の「最大高さ」は、フリンジライン間隔の操作(例えば、傾斜角θの調節)により容易に確立することができることに注意すべきである。更に、望ましい解像度のトポグラフィ記述を作成するために適切な交互挿入技術(図16a、16b、及び17に関連して説明したような)を使用することができるので、測定の解像度は失われない。   That is, in general, according to various embodiments, the pre-defined maximum measurable / acceptable sample height is designed such that the fringe line disturbance is maintained within the corresponding reference field. Can be recognized. This maintains the signal processing required to derive topographic information that is closer to the lowest degree of sophistication. It should be noted that any such “maximum height” can be easily established by manipulating the fringe line spacing (eg, adjusting the tilt angle θ). In addition, the resolution of the measurement is not lost because a suitable interpolating technique (as described in connection with FIGS. 16a, 16b, and 17) can be used to create the desired resolution topography description.

しかし、それに対して、それぞれの基準フィールドに侵害するフリンジライン外乱を簡単に測定するのが望ましければ、特定のフリンジラインを正確に「追跡」するためにより強固な信号処理技術を使用することができる。すなわち、例えば、画像の基準フィールドに従ってデータ保存を編成することができるようにメモリリソースが再び分割される場合、異なるフリンジラインのピクセル位置は、共通基準フィールド内に常駐することができる。図19aは、対応する基準フィールドに侵害する検出器1905上で観測されたフリンジライン1951b、1951c、及び1951dの例示的な描写を示す。それに対応して、フリンジライン1951bのセグメントBC及びEFとフリンジライン1951cのセグメントHI及びJKとは、基準フィールド(乱されないフリンジラインの位置1913及び1912間に配置された)の同じフィールド内に常駐することに注意すべきである。   However, if it is desirable to easily measure fringe line disturbances that violate the respective reference field, more robust signal processing techniques can be used to accurately “track” specific fringe lines. it can. That is, for example, if the memory resources are re-divided so that data storage can be organized according to the reference field of the image, the pixel positions of the different fringe lines can reside in the common reference field. FIG. 19a shows an exemplary depiction of fringe lines 1951b, 1951c, and 1951d observed on a detector 1905 that violates the corresponding reference field. Correspondingly, segments BC and EF of fringe line 1951b and segments HI and JK of fringe line 1951c reside in the same field of the reference field (located between undisturbed fringe line positions 1913 and 1912). It should be noted.

図19bは、図19aに見られるフリンジライン外乱をもたらすことができるサンプル1960の例示的な描写を示す。ここで、図19aのフリンジライン1951a、1951b、1951c、1951d、及び1951eは、図19bのトレース1952a、1952b、1952c、1952d、及び1952eにそれぞれマップすることに注意すべきである。図19bのサンプル1960を図4bのサンプル460と比較すると、図19bのより背の高いサンプル1960(図4bのより背の低いサンプル460と比較して)は、フリンジライン1951b、1951c、及び1951dにそのそれぞれの基準フィールドを侵害させたかもしれないことに注意すべきである。   FIG. 19b shows an exemplary depiction of a sample 1960 that can produce the fringe line disturbance seen in FIG. 19a. Note that the fringe lines 1951a, 1951b, 1951c, 1951d, and 1951e of FIG. 19a map to the traces 1952a, 1952b, 1952c, 1952d, and 1952e of FIG. 19b, respectively. Comparing sample 1960 in FIG. 19b with sample 460 in FIG. 4b, the taller sample 1960 in FIG. 19b (compared to the shorter sample 460 in FIG. 4b) has fringe lines 1951b, 1951c, and 1951d. Note that it may have violated its respective criteria field.

7.1.基準フィールド毎のベースのメモリ分割
同じ基準フィールド内の複数のフリンジラインを追跡するのに適するより高度な信号処理技術の説明を開始する前に、検出されたフリンジライン外乱(例えば、それぞれ、図10及び15のメモリ1023及び1523のような)のピクセルデータを保存するために使用されるメモリリソースが基準フィールド毎のベースでピクセルデータを保存するために分割することができる方法を簡単に説明する。この説明の最初に、フリンジラインが各基準フィールドを侵害することを「予想される」か又は「予想されない」かに関係なく、基準フィールド毎のベースでメモリ分割が行われることを強調するのは重要である。従って、メモリ分割は、図13から15に関連して先に説明した信号処理技術に対して、並びに図19aに見られるようにフリンジラインがそのそれぞれの基準フィールドを侵害するその環境に対して適用することができる。
7.1. Base memory partitioning by reference field Before beginning to describe a more sophisticated signal processing technique suitable for tracking multiple fringe lines within the same reference field, the detected fringe line disturbance (e.g., FIG. A brief description will be given of how memory resources used to store pixel data (such as 15 and 102 memories 1023 and 1523) can be partitioned to store pixel data on a per-reference field basis. At the beginning of this description, it is emphasized that memory partitioning is done on a per-reference field basis, regardless of whether the fringe line "expects" or "unexpected" to violate each reference field. is important. Thus, memory partitioning applies to the signal processing techniques described above in connection with FIGS. 13-15, as well as to that environment in which the fringe line violates its respective reference field as seen in FIG. 19a. can do.

基準フィールド毎のベースでの保存画像データの解析は、容易/効率的メモリ管理を可能にする。すなわち、乱された画像データ(例えば、図10aのメモリリソース1023)を保存するために使用されるメモリリソースは、それ自体の基準フィールド区域に分割されるものとして見ることができる。これは、次に、検出器のどこでフリンジラインが検出されたかに関係なく、測定値間及びサンプル間の容易なメモリ編成/使用を可能にする。   Analysis of stored image data on a per-reference field basis allows for easy / efficient memory management. That is, the memory resource used to store the disturbed image data (eg, memory resource 1023 in FIG. 10a) can be viewed as being divided into its own reference field area. This in turn allows for easy memory organization / use between measurements and samples regardless of where on the detector the fringe line was detected.

例えば、一実施形態によれば、基準スケール情報の保存は、乱されないフリンジラインが常駐する検出器上の各z軸位置の保存(例えば、図10aのメモリリソース1024への)を含む。従って、第1の予め確立されたメモリ位置は、第1の乱されないフリンジライン(例えば、図12aのフリンジライン1205)に対してz軸位置(例えば、「z1」)の保存のために予定することができ、第2の予め確立されたメモリ又はレジスタ領域は、第2の乱されないフリンジライン(例えば、図12aのフリンジライン1204)に対してz軸位置(例えば、「z2」)の保存のために予定することができるなどである。 For example, according to one embodiment, saving reference scale information includes saving each z-axis position on a detector where an undisturbed fringe line resides (eg, to memory resource 1024 in FIG. 10a). Accordingly, the first pre-established memory location is scheduled for storage of the z-axis location (eg, “z 1 ”) relative to the first undisturbed fringe line (eg, fringe line 1205 in FIG. 12a). A second pre-established memory or register area can be located at a z-axis position (eg, “z 2 ”) relative to a second undisturbed fringe line (eg, fringe line 1204 in FIG. 12a). Can be scheduled for storage, etc.

従って、基準フィールドの境界(すなわち、隣接する乱されない位置)は、境界自体が基準スケール間で変わるか否かに関係なく、常に先に規定されたメモリ/レジスタ領域に保存される。すなわち、例えば、第1の基準フィールドは、たとえ試験装置がその有効寿命に亘って異なる測定スケールの実施形態(例えば、異なるフリンジライン間隔)を保存していても、メモリ1024の第1及び第2の予め確立されたメモリ位置間に保存されていたz軸の値z1及びz2によって常に境界付けられるものと認識することができる。 Thus, the boundary of the reference field (ie, the adjacent undisturbed position) is always stored in the previously defined memory / register area, regardless of whether the boundary itself changes between reference scales. That is, for example, the first reference field may be the first and second of the memory 1024, even if the test device stores different measurement scale embodiments (eg, different fringe line intervals) over its useful life. It can be recognized that it is always bounded by the z-axis values z 1 and z 2 stored between the previously established memory locations.

その結果、検出されたフリンジライン外乱のピクセル位置は、それらの特定の基準フィールドに従って破棄することができる。換言すると、基準フィールドの境界の知識を使用して、フリンジ検出ユニット1006は、同じ基準フィールド領域の範囲内でメモリ1023の共通領域にフリンジライン区域を保存することができる(例えば、図19aを参照すると、フリンジライン区域HI、BC、EF、及びJKのピクセル座標は、メモリ1023の共通メモリ位置に保存することができる)。更に、メモリ1023のこれらの領域も予め確立することができる(例えば、メモリ1023の第1の予め確立された領域は、第1の基準フィールドのz軸境界に関係なく、第1の基準フィールド内で検出されるピクセル値のために予定され、メモリ1023の第2の予め確立された領域は、第1の基準フィールドのz軸境界に関係なく、第2の基準フィールド内で検出されるピクセル値のために予定されるなどである)。   As a result, the detected fringe line disturbance pixel locations can be discarded according to their particular reference field. In other words, using knowledge of the reference field boundaries, the fringe detection unit 1006 can store the fringe line area in the common area of the memory 1023 within the same reference field area (see, eg, FIG. 19a). The pixel coordinates of the fringe line areas HI, BC, EF, and JK can then be stored in a common memory location in the memory 1023). In addition, these regions of memory 1023 can also be pre-established (eg, the first pre-established region of memory 1023 is within the first reference field regardless of the z-axis boundary of the first reference field). And the second pre-established region of the memory 1023 is a pixel value detected in the second reference field regardless of the z-axis boundary of the first reference field. Etc. are scheduled for).

更に、トポグラフィ測定ユニット1007は、特定の基準フィールド内で特定のz軸境界自体の知識なく意図的にデータを抽出するために、メモリ1023のこれらの予め確立された領域から自動的に読取りを行うように設定することができる。例えば、トポグラフィ測定ユニット1007は、(1)「第1の」基準フィールド内で検出されたフリンジラインのピクセル位置を取得するために第1のアドレス(又は、アドレスのグループ)から読み取り、(2)「第2の」基準フィールド内で検出されたフリンジラインのピクセル位置を取得するために第2のアドレス(又は、アドレスのグループ)から読み取るなどに予め設定することができる。従って、この観点によると、トポグラフィ測定ユニットによる特定のz軸境界値へのアクセスを必要としない。   In addition, the topography measurement unit 1007 automatically reads from these pre-established areas of the memory 1023 to intentionally extract data within a particular reference field without knowledge of the particular z-axis boundary itself. Can be set as follows. For example, the topography measurement unit 1007 reads (1) reads from a first address (or group of addresses) to obtain the pixel position of the fringe line detected in the “first” reference field; (2) It can be preset such as reading from a second address (or group of addresses) to obtain the pixel position of the fringe line detected in the “second” reference field. Therefore, according to this point of view, access to a specific z-axis boundary value by the topography measurement unit is not required.

7.2.同じ基準フィールド内の複数のフリンジラインの追跡
上述のように、メモリリソースは、フリンジラインがその対応する基準フィールドを侵害するように予想されるか否かに関係なく、基準フィールド毎のベースで分割することができる。例えば、図13と12aを参照すると、(1)フリンジライン1205及び1305は、第1の基準フィールドの乱されない及び乱されたデータの読み取りの結果、メモリ1024及び1023から読み取ることができ(これらは、次に、トポグラフィプロフィール1405を形成するために互いに減算され)、(2)フリンジライン1204及び1304は、第1の基準フィールドの乱されない及び乱されたデータの読み取りの結果、メモリ1024及び1023から読み取ることができる(これらは、次に、トポグラフィプロフィール1404を形成するために互いに減算される)などである。
7.2. Tracking multiple fringe lines within the same reference field As mentioned above, memory resources are split on a per-reference field basis, regardless of whether the fringe line is expected to violate its corresponding reference field. can do. For example, referring to FIGS. 13 and 12a, (1) fringe lines 1205 and 1305 can be read from memories 1024 and 1023 as a result of undisturbed and disturbed reading of the first reference field (these are And then subtracted from each other to form a topography profile 1405), (2) the fringe lines 1204 and 1304 are read from the memories 1024 and 1023 as a result of the undisturbed and disturbed reading of the first reference field. Can be read (these are then subtracted from each other to form a topography profile 1404), etc.

フリンジラインが対応する基準フィールドを侵害するように予想される場合、より高度な信号処理技術が必要になる場合がある。換言すると、フリンジラインが対応する基準フィールドを侵害することが可能になれば、異なるフリンジラインが同じ基準空間を占めることができるようになる。従って、各外乱を適切に測定することができるように、同じ基準フィールドの空間内で異なるフリンジラインを認識することができるような技術を使用すべきである。例えば、図19aのフリンジラインセグメントBCは、フリンジラインセグメントHIよりもサンプルステージ上方のより高い高さを表す。従って、その対応する乱されない位置をトポグラフィ測定の基準として使用することができるように、異なるフリンジラインが認識されるべきである。   If the fringe line is expected to violate the corresponding reference field, more advanced signal processing techniques may be required. In other words, different fringe lines can occupy the same reference space if the fringe line can violate the corresponding reference field. Therefore, techniques that can recognize different fringe lines in the same reference field space should be used so that each disturbance can be properly measured. For example, fringe line segment BC in FIG. 19a represents a higher height above the sample stage than fringe line segment HI. Therefore, a different fringe line should be recognized so that its corresponding undisturbed position can be used as a reference for the topography measurement.

図20は、共通の基準フィールド内の異なるフリンジラインの存在に対処するために、フリンジライン外乱の個々の傾斜(すなわち、「エッジ」)の追跡を強化した信号処理技術を示す。更に、特定のフリンジライン外乱のエッジが追跡される間に、各フリンジライン外乱の位置をその対応するサンプル高さ(zs)に変換するための計算が行われる。xyサンプルステージ空間の特定の位置の知識を使用して、信号処理技術は、特定のx、y、zsデータ位置に対応する「出力」を生成することができる。これらのx、y、zsデータ位置は、次に、サンプルの全体トポグラフィを表示するために保存又はプロットすることができる。更に、以下により詳細に説明するように、その技術は、処理の間接費を更に低減するために、ピクセルデータ点の更なる圧縮を可能にする。 FIG. 20 illustrates a signal processing technique that enhances the tracking of individual slopes (ie, “edges”) of fringe line disturbances to address the presence of different fringe lines within a common reference field. Further, while the edge of a particular fringe line disturbance is tracked, a calculation is performed to convert the position of each fringe line disturbance to its corresponding sample height (z s ). Using knowledge of a particular location in the xy sample stage space, signal processing techniques can generate an “output” corresponding to a particular x, y, z s data location. These x, y, z s data locations can then be saved or plotted to display the overall topography of the sample. Furthermore, as will be described in more detail below, the technique allows further compression of pixel data points to further reduce processing overhead.

図20の信号処理技術によれば、異なるフリンジラインからのトラックエッジは、各基準フィールドに亘って第1の方向(例えば、図19aに見られるような「下向きに」傾斜した方向)に追跡される(2001)。例えば、第1の追跡シーケンス2001を実行するために、この技術が行うことは、(1)乱されないフリンジライン位置1914及び1913間の基準フィールドに対応する画像データをメモリから読み取り、フリンジライン1951bの下向きのエッジセグメント「AB」を追跡し、次に、(2)乱されないフリンジライン位置1913及び1912間の基準フィールドに対応する画像データをメモリから読み取り、フリンジライン1951bの下向きのエッジセグメント「BC」とフリンジライン1951cの「HI」とを追跡するなどである。最終的に、乱されないフリンジライン位置1911の下の基準フィールドが処理されて、シーケンス2001の終わりを示すことになる。   According to the signal processing technique of FIG. 20, track edges from different fringe lines are tracked in a first direction (eg, a “downward” tilt direction as seen in FIG. 19a) across each reference field. (2001). For example, to perform the first tracking sequence 2001, this technique does the following: (1) reads image data corresponding to the reference field between the undisturbed fringe line positions 1914 and 1913 from the memory, and sets the fringe line 1951b The downward edge segment “AB” is tracked, and then (2) the image data corresponding to the reference field between the undisturbed fringe line positions 1913 and 1912 is read from memory and the downward edge segment “BC” of the fringe line 1951b is read. And “HI” of the fringe line 1951c. Eventually, the reference field below the unperturbed fringe line position 1911 will be processed to indicate the end of the sequence 2001.

次に、第2の追跡シーケンス2001を「上向き」の方向に実行する間に亘って、この技術は(位置1911の下及び位置1911及び1912間の基準フィールドが既に処理された後に)、(1)乱されないフリンジライン位置1913及び1912間の基準フィールドに対応するデータをメモリから読み取り、フリンジライン1951bの「EF」とフリンジライン1951cの「JK」との上向きのセグメントを追跡し、(2)乱されないフリンジライン位置1913及び1912間の基準フィールドに対応するデータをメモリから読み取り、フリンジライン1951bの「EF」の上向きのセグメントを追跡するなどを行うことができる。最終的に、基準ライン位置1915及び1914間の基準フィールドが処理されて、シーケンス2002の終わりを示すことになる。   Next, while performing the second tracking sequence 2001 in the “upward” direction, this technique (after the reference field under position 1911 and between positions 1911 and 1912 has already been processed) (1 ) Read data from memory corresponding to the reference field between the unperturbed fringe line positions 1913 and 1912 and track the upward segments of “EF” on the fringe line 1951b and “JK” on the fringe line 1951c; (2) Data corresponding to the reference field between the fringe line positions 1913 and 1912 that are not being read may be read from memory, tracking the upward segment of “EF” on the fringe line 1951b, and so on. Eventually, the reference field between reference line positions 1915 and 1914 will be processed to indicate the end of sequence 2002.

図21aから21cは、上向き又は下向きのいずれかの方向にデータを処理するのに使用することができる方法の実施形態に関連する。図21aは、その方法を示し、図21bは、その「下向き」方向の適用に関連し、図21cは、その「上向き」方向の適用に関連する。各方向の作動の例を以下に説明する。図21aと21bを参照すると、基準フィールド相当のデータが、その対応するメモリ位置から読み込まれる(2101)。ここで、基準フィールド相当のデータは、問題の基準フィールド内に常駐する検出されたフリンジラインに対するピクセル位置がメモリ内に見つけられるアドレス位置(又は、アドレス位置のグループ)から検索することができる(2101)。   Figures 21a to 21c relate to an embodiment of a method that can be used to process data in either an upward or downward direction. FIG. 21 a shows the method, FIG. 21 b relates to its “downward” direction application, and FIG. 21 c relates to its “upward” direction application. An example of operation in each direction will be described below. Referring to FIGS. 21a and 21b, data corresponding to the reference field is read from its corresponding memory location (2101). Here, the data corresponding to the reference field can be retrieved from the address location (or group of address locations) where the pixel location for the detected fringe line resident in the reference field in question is found in memory (2101). ).

次に、基準フィールドの上部境界とのその切片から開始して、各フリンジラインセグメントは、それを適切なxyサンプルステージ位置でサンプル高さzsに変換しながら(2102)「追跡」される(例えば、隣接するピクセル位置の存在を認識することにより)。追跡と変換(2102)は、多次元21021から2102nとしてみることができ、ここで、次元の大きさは、処理される異なるフリンジラインセグメントの数に依存する。すなわち、1つのセグメントが下向き方向への処理を要求される場合は(例えば、位置1914及び1913間の基準フィールドに関する場合として)n=1であり、2つのセグメントが下向き方向への処理を要求される場合は(例えば、位置1913及び1912間の基準フィールドに関する場合として)n=2であるなどである。 Next, starting from its intercept with the upper boundary of the reference field, each fringe line segment is “tracked” (2102) while converting it to the sample height z s at the appropriate xy sample stage position ( (For example, by recognizing the presence of adjacent pixel locations). Tracking and transforming (2102) can be viewed as multi-dimensional 2102 1 to 2102 n , where the dimension size depends on the number of different fringe line segments processed. That is, if one segment is required to process in the downward direction (eg, as for the reference field between positions 1914 and 1913), n = 1 and two segments are required to process in the downward direction. (For example, as for the reference field between positions 1913 and 1912) n = 2, and so on.

フリンジラインセグメントは、その「上部」境界とのその切片で開始し、最も近くに位置するピクセル座標の(基準フィールドデータ内の)存在を検索するか又はそうでなければ認識することによって下向きの方向に追跡することができる(例えば、データを走査し、切片の「下向き及び/又は右向き」である最も近いピクセル位置を把握することにより。単純な場合には、これは、次に最も高いxの値を有するピクセル位置の単に選択することに対応すべきである)。この処理は、その後、次に低い基準フィールドとの切片に到達するか又はフリンジラインが逆戻りして上部境界を再び横切るまで連続的に繰り返される。   A fringe line segment starts at its intercept with its “upper” boundary and looks down or by recognizing the presence (in the reference field data) of the nearest pixel coordinate (E.g., by scanning the data and knowing the closest pixel location that is "down and / or right" of the intercept. In the simple case this is the next highest x It should correspond to simply selecting a pixel location having a value). This process is then repeated continuously until either the next lower reference field intercept is reached or the fringe line moves back and crosses the upper boundary again.

フリンジラインセグメントの各ピクセル位置は、保存された測定スケール情報の使用と全体の幾何学及び光学の理解を通じて、適切なx、y、zsトポグラフィ情報に変換することができる。一実施形態では、本明細書に提供された例証と一致して、全てのフリンジラインのピクセル位置(x,y)に対して(1)適切なサンプルステージのx座標値は、「x及びy方向のピクセルあたりの解像度」パラメータ(例えば、節3.1の最後に説明したような)により、ピクセルのx座標を考慮に入れることによって判断され、(2)適切なサンプルステージのy座標値は、追跡されている特定のフリンジラインを参照することによって判断され(例えば、フリンジライン1951bは、サンプルステージ上のy軸位置−Yであると理解される)、(3)適切なサンプル高さzsは、関係:zs=REF2+(R−dz)により判断され、ここで、(a)REF2は、「ベースライン基準」であり、フリンジラインが基準フィールドをいくつ侵害したかを考慮に入れ、(b)Rは、「基準フィールド侵害あたりのサンプル高さ」であり、(c)dzは、ピクセルのz軸検出器の位置と、ピクセル単位あたりのサンプル高さパラメータを考慮した下部基準フィールド境界REF1の位置との差(すなわち、z−REF1)である。これらの各々の更に完全な説明は以下の通りである。 Each pixel location of the fringe line segment can be converted to appropriate x, y, z s topography information through the use of stored measurement scale information and an understanding of overall geometry and optics. In one embodiment, consistent with the illustration provided herein, for all fringe line pixel locations (x, y), (1) the appropriate sample stage x-coordinate values are “x and y Determined by taking into account the x-coordinate of the pixel by the “resolution per pixel in direction” parameter (eg, as described at the end of section 3.1), and (2) the y-coordinate value of the appropriate sample stage is Determined by reference to the particular fringe line being tracked (eg, fringe line 1951b is understood to be the y-axis position -Y on the sample stage), and (3) the appropriate sample height z s the relationship: is determined by z s = REF2 + (R- dz), where, (a) REF2 is the "baseline reference" fringe lines have a reference field (B) R is “sample height per reference field violation”, and (c) dz is the pixel z-axis detector position and sample height per pixel unit. The difference from the position of the lower reference field boundary REF1 taking into account the depth parameter (ie, z-REF1). A more complete description of each of these is as follows.

REF2は、各フリンジラインに関して追跡する変数と見ることができる。換言すれば、様々な実施形態では、追跡される各フリンジラインのための別のREF2変数が維持される。フリンジラインが別の基準フィールドを侵害する時はいつも、その対応するREF2変数がN(Δz)だけ増分され、Nは、隣接するフリンジライン間のピクセル数(検出器のz軸に沿った)であり、Δzは、ピクセル単位あたりのサンプル高さ(節3.2で説明)である。従って、フリンジラインがその基準のフィールド(フリンジライン1951bのセグメントABなど)内にある時は、REF2変数は0であり、その基準のフィールドをまだ侵害していない。   REF2 can be viewed as a variable to track for each fringe line. In other words, in various embodiments, a separate REF2 variable is maintained for each tracked fringe line. Whenever a fringe line violates another reference field, its corresponding REF2 variable is incremented by N (Δz), where N is the number of pixels between adjacent fringe lines (along the detector z-axis). Yes, Δz is the sample height per pixel unit (described in Section 3.2). Thus, when the fringe line is within its reference field (such as segment AB of fringe line 1951b), the REF2 variable is 0 and has not yet violated the reference field.

フリンジラインがその第1の基準のフィールドを破り、第2の基準のフィールド(フリンジライン1951bのセグメントBCなど)に亘って追跡される必要がある時は、フリンジラインのREF2変数は、フリンジラインの基準の第2のフィールドで行われる変換処理のために、N(Δz)の値まで増分される。フリンジラインが第3の基準フィールドの中に侵害する場合、フリンジラインのREF2変数は、フリンジラインの基準の第2のフィールドで行われる変換処理のために、2N(Δz)の値まで増分される。従って、フリンジラインのためのREF2変数は、各基準のフィールドの侵害を対応するサンプル高さの距離に変換される。   When a fringe line breaks its first reference field and needs to be tracked across a second reference field (such as segment BC of fringe line 1951b), the fringe line's REF2 variable is For the conversion process performed in the second field of the reference, it is incremented to a value of N (Δz). If the fringe line violates into the third reference field, the fringe line REF2 variable is incremented to a value of 2N (Δz) for the conversion process performed in the second field of the fringe line reference. . Thus, the REF2 variable for the fringe line is translated into a corresponding sample height distance for each reference field violation.

REF2変数が特定のフリンジラインに対して「これまで」測定されたサンプル高さの量を表示するのに対して、R(基準フィールド侵害あたりのサンプル高さ)は、現在処理されている基準フィールド内のフリンジラインの追跡によって影響されるサンプル高さ位置のフィールドを表示する。従って、Rは、N(Δz)の定数である。ここで、任意の検出器のz軸位置に対して、項R−dzは、フリンジラインが現在の基準フィールドのどこまで延長されたかを実質的に表示する。すなわち、dzは、dz=0の時に特定のピクセル位置が対応するREF1上方の距離を考慮したピクセル単位毎のサンプル高さΔzを表すので(図21B参照)、フリンジラインは、次に下位の基準のフィールド(例えば、図21bと19aの点B)と交差するように基準フィールドを拡張して終了しており、dzがR/2の時に、フリンジラインは、現在の基準フィールドの半分まで侵害しているなどである。   Whereas the REF2 variable displays the amount of sample height measured “to date” for a particular fringe line, R (sample height per reference field violation) is the reference field currently being processed. Displays a field for the sample height position that is affected by tracking the fringe line within. Therefore, R is a constant of N (Δz). Here, for any detector z-axis position, the term R-dz substantially indicates how far the fringe line has been extended in the current reference field. That is, since dz represents the sample height Δz for each pixel unit considering the distance above REF1 to which the specific pixel position corresponds when dz = 0 (see FIG. 21B), the fringe line is the next lower reference. When the reference field is expanded to intersect with a field (eg, point B in FIGS. 21b and 19a), and when dz is R / 2, the fringe line violates half of the current reference field. And so on.

「下向きに」傾斜したフリンジラインは、基準フィールド内で追跡されており、図21aのトポグラフィのループ特性は、次に下位の基準フィールドに対するデータが抽出されて解析されることを示す。例えば、位置1914及び1913間の基準フィールドが解析された(フリンジライン951bのセグメントABを追跡するように)後は、位置1913及び1912が次に解析される(フリンジライン1951bのセグメントBCとフリンジライン951cのセグメントHIとが追跡されるように)などである。ここで、一対の基準フィールド解析の間に、次に下位の基準フィールドの中に侵害した各フリンジライン(例えば、位置1913及び1912間の基準フィールドが解析された後の点C及びI)に対して、各フリンジラインの交差点が識別/記録される(2103)。   The “downward” sloped fringe line is being tracked in the reference field, and the topographic loop characteristics of FIG. 21a indicate that data for the next lower reference field is then extracted and analyzed. For example, after the reference field between positions 1914 and 1913 has been analyzed (as tracking segment AB of fringe line 951b), positions 1913 and 1912 are then analyzed (segment BC and fringe line of fringe line 1951b). So that the segment HI of 951c is tracked). Here, during each pair of reference field analysis, for each fringe line that was violated in the next lower reference field (eg, points C and I after the reference field between positions 1913 and 1912 was analyzed). Thus, the intersection of each fringe line is identified / recorded (2103).

次の基準フィールドに侵害しないこれらのフリンジラインに対して、ある形式のデータ圧縮を行うことができる。例えば、フリンジライン951bの場合、位置1912及び1911間の基準フィールドが解析される時に、実際にはサンプルのエッジだけが測定されるようにし、点D1でデータ追跡処理を終了することがある。代替的に、追跡処理は、変換されたサンプル点の密度がサンプルの平面に亘って延びる時に減少するように、点D1から点D2までスローダウンすることができる。これらの技術のいずれもトポグラフィ情報のために使用されるピクセル位置の数を低減し、これは、次に、データ圧縮の形式に対応する。   Some form of data compression can be performed on those fringe lines that do not violate the next reference field. For example, in the case of the fringe line 951b, when the reference field between the positions 1912 and 1911 is analyzed, only the edge of the sample is actually measured, and the data tracking process may end at the point D1. Alternatively, the tracking process can be slowed down from point D1 to point D2, such that the density of transformed sample points decreases as it extends across the plane of the sample. Either of these techniques reduces the number of pixel locations used for topographic information, which in turn corresponds to a form of data compression.

下向きに傾斜したフリンジラインのエッジが追跡された後で同様の処理が繰り返されるが、方向が反対の上向きである。ここで、図21aの方法を再度参照することができる。図21cは、フリンジライン1951bのフリンジラインセグメントEFの処理に関連する(位置1913及び1912間の基準フィールドが解析された時に)。ここで、上向きの処理は、下向きの処理と同等である。   A similar process is repeated after the edge of the fringe line sloping downward is tracked, but in the opposite direction upward. Reference can now be made again to the method of FIG. FIG. 21c relates to the processing of the fringe line segment EF of fringe line 1951b (when the reference field between positions 1913 and 1912 has been analyzed). Here, the upward processing is equivalent to the downward processing.

最も大きな差は、一実施形態では、適切なサンプル高さzsが式:zs=REF2−dzで判断されるということであり、ここで、REF2は、フリンジラインが既に侵害した基準フィールド数を考慮する同じ「ベースライン基準」であるが、より高い基準フィールドが解析される時はいつでも、上向きの方向にN(Δz)だけそれが減分される。dzを判断する目的のより低い境界は、この場合REF2であることに注意すべきである。全てのフリンジラインが追跡されて、追跡処理が基準の最も高いフィールドに侵害した状態で、三次元でサンプルのトポグラフィを説明する(x,y,zs)データ点の集合は残ったままである。当業者は、上述の技術を実行することができるトポグラフィ測定ユニット1007のソフトウエア及び/又はハードウエアを作成することができるであろう。 The biggest difference is that in one embodiment, the appropriate sample height z s is determined by the formula: z s = REF2-dz, where REF2 is the number of reference fields that the fringe line has already violated. Is the same “baseline reference”, but whenever a higher reference field is analyzed, it is decremented by N (Δz) in the upward direction. Note that the lower boundary for purposes of determining dz is REF2 in this case. With all the fringe lines being tracked and the tracking process violating the highest reference field, a set of (x, y, z s ) data points describing the sample topography in three dimensions remains. Those skilled in the art will be able to create software and / or hardware for the topography measurement unit 1007 that can implement the techniques described above.

9.0.結び
以上の本明細書では、特定の例示的実施形態に関連して本発明を説明した。しかし、特許請求の範囲に示された本発明の広義の精神及び範囲から逸脱することなく、それに対して様々な修正及び変更を為し得ることは明白であろう。本明細書と図面は、従って、制限する意味ではなく例証と考えるものとする。
9.0. In the foregoing specification, the invention has been described with reference to specific exemplary embodiments. However, it will be apparent that various modifications and changes may be made thereto without departing from the broader spirit and scope of the invention as set forth in the claims. The specification and drawings are accordingly to be regarded in an illustrative rather than a restrictive sense.

干渉計測システムを示す図である。It is a figure which shows an interference measurement system. 傾斜した基準ミラーを有する干渉計測システムを示す図である。It is a figure which shows the interference measurement system which has the inclined reference | standard mirror. 干渉計の基準ミラーが傾斜している時に起きる光学強度パターンを描いた図である。FIG. 5 is a diagram depicting an optical intensity pattern that occurs when the reference mirror of the interferometer is tilted. 干渉計の基準ミラーが傾斜している時に干渉計の検出器で観測されるフリンジラインを示す図である。It is a figure which shows the fringe line observed with the detector of an interferometer when the reference | standard mirror of an interferometer is inclined. フリンジラインがサンプルステージに沿って特定のy軸位置にマップする方法を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing how a fringe line maps to a specific y-axis position along a sample stage. サンプルが干渉計のサンプルステージ上に配置された結果、傾斜した基準ミラーを有する干渉計のフリンジラインに対して与えられた摂動を示す図である。FIG. 6 shows the perturbation imparted to the fringe line of an interferometer having a tilted reference mirror as a result of the sample being placed on the sample stage of the interferometer. サンプルのトポグラフィの記述を作成するのに使用することができる方法の実施形態を示す図である。FIG. 4 illustrates an embodiment of a method that can be used to create a sample topographic description. どのフリンジラインの変化が測定されるかに関して基準スケールを確立する方法の実施形態を示す図である。FIG. 6 illustrates an embodiment of a method for establishing a reference scale with respect to which fringe line changes are measured. 照合標準器の「上面」を示す図である。It is a figure which shows the "upper surface" of a collation standard device. 図7aの照合標準器の斜視図である。It is a perspective view of the collation standard of FIG. 7a. 照合標準器がサンプルステージ上に配置された時に傾斜基準ミラーを有する干渉計の検出器に現れる画像の表示を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a display of an image appearing at the detector of an interferometer having an inclined reference mirror when a verification standard is placed on the sample stage. 干渉計のサンプルステージ上に配置された照合標準器の基準ラインにフリンジラインを整列させる方法の実施形態を示す図である。FIG. 5 illustrates an embodiment of a method for aligning a fringe line with a reference line of a reference standard placed on a sample stage of an interferometer. 傾斜基準ミラーを有する干渉計のCCDアレイ検出器上の隣接フリンジラインを示す図である。FIG. 6 shows adjacent fringe lines on a CCD array detector of an interferometer having an inclined reference mirror. 高さλ/4を有するサンプルがその光路に沿って配置された時にフリンジラインの1つに生じる外乱を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a disturbance that occurs in one of the fringe lines when a sample having a height λ / 4 is placed along its optical path. サンプルのトポグラフィを予め確立された測定スケールに対して測定する傾斜基準ミラーを有する干渉計の実施形態を示す図である。FIG. 6 shows an embodiment of an interferometer having a tilted reference mirror that measures sample topography relative to a pre-established measurement scale. コンピュータシステムの実施形態を示す図である。1 is a diagram illustrating an embodiment of a computer system. フリンジを検出する方法を示す図である。It is a figure which shows the method of detecting fringe. フリンジラインを検出するのに使用することができる回路を示す図である。FIG. 6 shows a circuit that can be used to detect fringe lines. 図11bの回路の作動に関連する信号を示す図である。FIG. 12 shows signals related to the operation of the circuit of FIG. 11b. 予め確立された測定スケールを形成するのに使用されるフリンジトレースの実施形態を示す図である。FIG. 5 shows an embodiment of a fringe trace used to form a pre-established measurement scale. 予め確立された測定スケールの斜視図である。It is a perspective view of a pre-established measurement scale. サンプルが干渉計に導入される時に図12aのフリンジトレースに生じる外乱の実施形態を示す図である。FIG. 12b shows an embodiment of the disturbance that occurs in the fringe trace of FIG. 12a when a sample is introduced into the interferometer. 図12a及び13のフリンジトレースの解析から抽出されたサンプルのトポグラフィ情報を示す図である。FIG. 14 shows sample topography information extracted from the fringe trace analysis of FIGS. 12a and 13; 図10Aのトポグラフィ測定ユニットを実施するのに使用することができる回路の実施形態を示す図である。FIG. 10B illustrates an embodiment of a circuit that can be used to implement the topography measurement unit of FIG. 10A. サンプルがy軸に沿って移動した後のフリンジトレースの「新しい」パターンを描いた図である。FIG. 6 depicts a “new” pattern of fringe traces after the sample has moved along the y-axis. 図16aで観測された「新しい」フリンジパターントレースに対応するサンプルの「新しい」相対的配置を描いた図である。FIG. 16b depicts a “new” relative placement of samples corresponding to the “new” fringe pattern traces observed in FIG. 16a. 図13及び16aで観測されたフリンジトレースから導出されたサンプルのトポグラフィ記述を描いた図である。FIG. 16 depicts a topographic description of a sample derived from the fringe trace observed in FIGS. 13 and 16a. サンプル組成を特徴付けるのに適する反射率対光源波長を例示的に描いた図である。FIG. 5 is an exemplary depiction of reflectivity versus light source wavelength suitable for characterizing sample composition. 反射率対光源曲線を生成するのに使用することができる第1の方法を示す図である。FIG. 3 illustrates a first method that can be used to generate a reflectance versus light source curve. 反射率対光源曲線を生成するのに使用することができる第2の方法を示す図である。FIG. 6 illustrates a second method that can be used to generate a reflectance versus light source curve. フリンジラインの関連基準フィールドの外側に拡張するフリンジライン外乱を例示的に描いた図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a fringe line disturbance that extends outside a related reference field of the fringe line. 図19aで観測されたフリンジライン外乱パターンをもたらすことができると考えられるサンプルを例示的に描いた図である。FIG. 19b is an exemplary depiction of a sample believed to be able to produce the fringe line disturbance pattern observed in FIG. 19a. フリンジラインの関連基準フィールドを超えて乱されたフリンジラインに追従するのに使用することができる方法を示す図である。FIG. 6 illustrates a method that can be used to follow a disturbed fringe line beyond an associated reference field of the fringe line. フリンジラインの関連基準フィールドを超えて乱されたフリンジライン外乱の特定エッジを追従するのに使用することができる方法を示す図である。FIG. 6 illustrates a method that can be used to track a specific edge of a fringe line disturbance disturbed beyond the associated reference field of the fringe line. 図19のフリンジライン1951bの下方傾斜エッジのセグメントの追従に適用される例示的な描写を示す図である。FIG. 20 illustrates an exemplary depiction applied to tracking a segment of a downward sloping edge of the fringe line 1951b of FIG. 図19のフリンジライン1951bの上方傾斜エッジのセグメントの追従に適用される例示的な描写を示す図である。FIG. 20 illustrates an exemplary depiction applied to following the segment of the upward sloping edge of the fringe line 1951b of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

402 スプリッタ
403 サンプルステージ
404 傾斜基準ミラー
405 検出器
451a、451b、451c、451d、451e フリンジライン
452a、452b、452c、452d、452e トレース
460 サンプル
402 Splitter 403 Sample stage 404 Tilt reference mirror 405 Detector 451a, 451b, 451c, 451d, 451e Fringe line 452a, 452b, 452c, 452d, 452e Trace 460 samples

Claims (55)

(a)干渉計に付随するサンプルステージ上に配置されたサンプルのトポグラフィを記述する第1の組のプロフィールを生成するために、第1の組の干渉計フリンジライン外乱を所定の測定スケール情報に対して測定する段階、
を含み、
前記第1の組のプロフィールは、前記サンプル及び前記サンプルステージの第1の軸線に亘って延びるトレースにマップし、
前記トレースは、前記サンプル及び前記サンプルステージの第2の軸線に沿って互いの間に認識された間隔を有し、
(b)第2の組のフリンジライン外乱を生成するために前記トレースの前記サンプルに対する相対的な位置を調節する段階と、
(c)前記サンプルのトポグラフィを記述する第2の組のプロフィールを生成するために、前記第2の組の干渉計フリンジライン外乱を前記所定の測定スケール情報に対して測定する段階と、
(d)前記間隔よりも小さい前記第2の軸線に沿った解像度を有する前記サンプルのトポグラフィ記述を生成するために、前記第1の組のプロフィール及び前記第2の組のプロフィールを交互挿入する段階と、
を更に含むことを特徴とする方法。
(A) converting the first set of interferometer fringe line disturbances to predetermined measurement scale information to generate a first set of profiles that describe the topography of the samples placed on the sample stage associated with the interferometer; Measuring stage against,
Including
The first set of profiles maps to a trace extending across a first axis of the sample and the sample stage;
The traces have a perceived spacing between each other along a second axis of the sample and the sample stage;
(B) adjusting the relative position of the trace with respect to the sample to generate a second set of fringe line disturbances;
(C) measuring a second set of interferometer fringe line disturbances against the predetermined measurement scale information to generate a second set of profiles describing the topography of the sample;
(D) interleaving the first set of profiles and the second set of profiles to generate a topographic description of the sample having a resolution along the second axis that is less than the spacing. When,
The method of further comprising.
前記調節する段階は、前記サンプルステージを移動する段階を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the adjusting further comprises moving the sample stage. 前記調節する段階は、前記干渉計の一部である光源によって発生した光の位相を変える段階を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the adjusting step further comprises changing the phase of light generated by a light source that is part of the interferometer. 前記調節する段階は、前記干渉計の一部である傾斜基準ミラーの位置を変える段階を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the adjusting step further comprises changing a position of a tilted reference mirror that is part of the interferometer. 前記調節する段階は、異なる波長を使用して達成されることを特徴とする請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the adjusting is accomplished using different wavelengths. 前記トポグラフィ記述を記憶する段階を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, further comprising storing the topographic description. 前記記憶する段階は、揮発性メモリに記憶する段階を更に含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。   The method of claim 6, wherein the storing further comprises storing in volatile memory. 前記記憶する段階は、不揮発性メモリに記憶する段階を更に含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。   The method of claim 6, wherein the storing further comprises storing in a non-volatile memory. 前記トポグラフィ記述を見ることができるように、該トポグラフィ記述をスクリーン上に表示する段階を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, further comprising displaying the topography description on a screen so that the topography description can be viewed. 前記第1の組の干渉計フリンジライン外乱を測定する段階は、
(a)前記干渉計に付随する検出器から供給された光学強度パターンから前記フリンジラインを検出する段階と、
(b)前記第1の組のプロフィールを形成するために、前記検出されたフリンジラインのそのそれぞれの位置における形状を前記所定の測定スケール情報に対して比較する段階と、
を更に含み、
前記所定の測定スケール情報は、前記フリンジラインが乱されなかった時の前記検出されたフリンジラインのそのそれぞれの位置における形状を更に含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
Measuring the first set of interferometer fringe line disturbances comprises:
(A) detecting the fringe line from an optical intensity pattern supplied from a detector associated with the interferometer;
(B) comparing the shape of the detected fringe line at its respective position to the predetermined measurement scale information to form the first set of profiles;
Further including
The predetermined measurement scale information further includes a shape at the respective position of the detected fringe line when the fringe line was not disturbed.
The method according to claim 1.
前記所定の測定スケール情報は、前記外乱の各々の範囲を前記サンプルの高さの測定値に変換するパラメータを更に含むことを特徴とする請求項10に記載の方法。   11. The method of claim 10, wherein the predetermined measurement scale information further includes a parameter that converts each range of the disturbance into a measurement of the height of the sample. 前記フリンジラインを検出する段階は、前記光学強度パターン内の極小値を検出する段階を更に含むことを特徴とする請求項10に記載の方法。   The method of claim 10, wherein detecting the fringe line further comprises detecting a local minimum in the optical intensity pattern. 前記第1の組のプロフィールを構成するデータを圧縮する段階を更に含むことを特徴とする請求項10に記載の方法。   The method of claim 10, further comprising compressing data comprising the first set of profiles. 前記干渉計の一部である検出器上で検出された複数のフリンジラインがマップする前記サンプルステージに沿ったトレースを識別する情報を記憶する段階と、
(1)前記サンプルが前記サンプルステージ上に配置されることに起因し、
(2)前記検出器上で観測される、
前記フリンジラインの位置的外乱を、前記トレースに沿った前記サンプルの複数のトポグラフィプロフィールに変換するのに使用することができるパラメータを記憶する段階と、
により前記所定の測定スケールを形成する段階を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
Storing information identifying a trace along the sample stage to which a plurality of fringe lines detected on a detector that is part of the interferometer maps;
(1) due to the sample being placed on the sample stage;
(2) observed on the detector;
Storing parameters that can be used to translate positional disturbances of the fringe line into a plurality of topographic profiles of the sample along the trace;
The method of claim 1, further comprising forming the predetermined measurement scale by:
前記検出器は、各アレイ位置が固有のピクセルに対応する光学感受性素子のアレイを更に含むことを特徴とする請求項14に記載の方法。   The method of claim 14, wherein the detector further comprises an array of optically sensitive elements, each array position corresponding to a unique pixel. Nを前記サンプルが前記サンプルステージ上に配置されない時に前記検出器上で観測される隣接フリンジラインの間のピクセル数とする時、前記干渉計によって使用される光源の波長を2Nで割算して前記パラメータを計算する段階を更に含むことを特徴とする請求項15に記載の方法。   Divide the wavelength of the light source used by the interferometer by 2N, where N is the number of pixels between adjacent fringe lines observed on the detector when the sample is not placed on the sample stage. The method of claim 15, further comprising calculating the parameter. 前記情報を記憶する段階は、前記トレース間の間隔を識別する情報を記憶する段階を更に含むことを特徴とする請求項15に記載の方法。   The method of claim 15, wherein storing the information further comprises storing information identifying an interval between the traces. 前記検出器上で観測された一組のフリンジライン間の間隔が、前記サンプルステージ上に配置された較正標準器上のマーキングを分離する間隔と等距離になるように調節された後に前記情報を判断する段階を更に含むことを特徴とする請求項15に記載の方法。   The information is adjusted after the spacing between the set of fringe lines observed on the detector is adjusted to be equal to the spacing separating the markings on the calibration standard placed on the sample stage. The method of claim 15 further comprising the step of determining. 前記フリンジライン間隔を前記調節するために、前記干渉計内で基準ミラーを傾ける段階を更に含むことを特徴とする請求項18に記載の方法。   19. The method of claim 18, further comprising tilting a reference mirror within the interferometer to adjust the fringe line spacing. 前記情報を記憶する段階は、前記検出器上で観測された前記フリンジラインの位置を記憶する段階を更に含むことを特徴とする請求項14に記載の方法。   The method of claim 14, wherein storing the information further comprises storing a position of the fringe line observed on the detector. 前記検出器は、各アレイ位置が固有のピクセルに対応する光学感受性素子のアレイを更に含むことを特徴とする請求項20に記載の方法。   The method of claim 20, wherein the detector further comprises an array of optically sensitive elements, each array position corresponding to a unique pixel. 前記情報を記憶する段階は、フリンジラインが前記検知器上で観測されるピクセル位置を記憶する段階を更に含むことを特徴とする請求項21に記載の方法。   The method of claim 21, wherein storing the information further comprises storing a pixel location at which a fringe line is observed on the detector. 前記検出器により供給された光学強度パターンから前記フリンジラインを検出する段階を更に含むことを特徴とする請求項20に記載の方法。   21. The method of claim 20, further comprising detecting the fringe line from an optical intensity pattern provided by the detector. 前記フリンジラインを検出する段階は、前記光学強度パターンに沿った極小値を見つける段階を更に含むことを特徴とする請求項23に記載の方法。   The method of claim 23, wherein detecting the fringe line further comprises finding a local minimum along the optical intensity pattern. 前記測定する段階は、
フリンジラインの基準フィールドを侵害したフリンジライン外乱を追跡する段階と、
x及びyが干渉計のサンプルステージの平面上の位置を表し、zsが該x、y位置上方のサンプルの高さを表す時、前記追跡したフリンジライン外乱の各ピクセル位置をx、y、zsデータ点に変換する段階と、
を更に含み、
前記サンプルは、前記フリンジライン外乱を生成するために干渉計のサンプルステージ上に配置され、
前記フリンジライン外乱は、前記干渉計の検出器上で観測される、
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
The measuring step includes
Tracking a fringe line disturbance that violated the fringe line reference field;
When x and y represent the position on the plane of the sample stage of the interferometer, and z s represents the height of the sample above the x, y position, each pixel position of the tracked fringe line disturbance is represented by x, y, converting to z s data points;
Further including
The sample is placed on a sample stage of an interferometer to generate the fringe line disturbance;
The fringe line disturbance is observed on a detector of the interferometer;
The method according to claim 1.
前記フリンジライン外乱を追跡する段階は、該フリンジライン外乱を基準フィールド毎のベースで追跡する段階を更に含むことを特徴とする請求項25に記載の方法。   26. The method of claim 25, wherein tracking the fringe line disturbance further comprises tracking the fringe line disturbance on a per-reference field basis. 前記基準フィールド毎のベースでフリンジライン外乱を追跡する段階は、
(a)第1の基準フィールドに対する画像データを読み取る段階、
更に含み、
前記画像データは、前記第1の基準フィールド内で検出された、前記フリンジラインの1つであるフリンジラインのピクセル位置を含み、
(b)前記第1の基準フィールドの上部境界との前記フリンジラインの切片に対応するピクセル位置で開始して、前記各ピクセル位置に関して変換する段階である該フリンジラインの各ピクセル位置を下向き方向に辿る段階、
を更に含む、
ことを特徴とする請求項25に記載の方法。
Tracking fringe line disturbances on a per-reference basis basis
(A) reading image data for a first reference field;
In addition,
The image data includes a pixel position of a fringe line that is detected in the first reference field and is one of the fringe lines;
(B) starting at a pixel location corresponding to the fringe line intercept with the upper boundary of the first reference field, and transforming each pixel location of the fringe line in a downward direction, which is the step of transforming with respect to each pixel location. The steps to follow,
Further including
26. The method of claim 25.
前記特定のピクセルに関して変換する段階は、zs=REF2+(R−dz)によってzsを計算する段階を更に含み、
(a)REF2は、前記フリンジラインが既に侵害した基準フィールドの数を考慮したベースライン基準であり、
(b)Rは、基準フィールド侵害あたりのサンプル高さの量を示すパラメータであり、
(c)dzは、前記検出器上の前記ピクセルのz軸位置と、ピクセル単位あたりのサンプル高さのパラメータを考慮した前記基準フィールドの下部境界の位置との間の差である、
ことを特徴とする請求項27に記載の方法。
Step of converting for said particular pixel further includes the step of calculating a z s = REF2 + (R- dz) by z s,
(A) REF2 is a baseline reference that takes into account the number of reference fields that the fringe line has already violated;
(B) R is a parameter indicating the amount of sample height per reference field violation;
(C) dz is the difference between the z-axis position of the pixel on the detector and the position of the lower boundary of the reference field considering the sample height parameter per pixel unit;
28. The method of claim 27.
前記フリンジライン外乱が別の基準フィールド内に侵害する毎に前記REF2パラメータをRだけ増分する段階を更に含むことを特徴とする請求項28に記載の方法。   29. The method of claim 28, further comprising incrementing the REF2 parameter by R each time the fringe line disturbance violates within another reference field. Nが前記検出器上で観測される隣接フリンジライン間のピクセル位置の数であり、Δzが前記ピクセル単位あたりのサンプル高さのパラメータである時に、R=N(Δz)であることを特徴とする請求項29に記載の方法。   R = N (Δz) where N is the number of pixel positions between adjacent fringe lines observed on the detector and Δz is a parameter for the sample height per pixel unit. 30. The method of claim 29. 前記基準フィールド毎のベースでフリンジライン外乱を追跡する段階は、
(a)第2の基準フィールドに対する画像データを読み取る段階、
更に含み、
前記第2の基準フィールドに対する前記画像データは、該第2の基準フィールド内で検出された、前記フリンジラインの1つであるフリンジラインのピクセル位置を含み、
前記第2の基準フィールドは、前記第1の基準フィールドの下にあり、
(b)前記第2の基準フィールドの上部境界との前記フリンジラインの切片に対応するピクセル位置で開始して、前記各ピクセル位置に関して変換する段階である該フリンジラインの各ピクセル位置を下向き方向に辿る段階、
を更に含む、
ことを特徴とする請求項25に記載の方法。
Tracking fringe line disturbances on a per-reference basis basis
(A) reading image data for a second reference field;
In addition,
The image data for the second reference field includes a pixel position of a fringe line that is one of the fringe lines detected in the second reference field;
The second reference field is below the first reference field;
(B) starting at a pixel location corresponding to the fringe line intercept with the upper boundary of the second reference field, and transforming each pixel location of the fringe line in a downward direction, which is a transform with respect to each pixel location. The steps to follow,
Further including
26. The method of claim 25.
前記基準フィールド毎のベースでフリンジライン外乱を追跡する段階は、
(a)第1の基準フィールドに対する画像データを読み取る段階、
更に含み、
前記画像データは、前記第1の基準フィールド内で検出された、前記フリンジラインの1つであるフリンジラインのピクセル位置を含み、
(b)前記第1の基準フィールドの下部境界との前記フリンジラインの切片に対応するピクセル位置で開始して、前記各ピクセル位置に関して変換する段階である該フリンジラインの各ピクセル位置を上向き方向に辿る段階、
を更に含む、
ことを特徴とする請求項25に記載の方法。
Tracking fringe line disturbances on a per-reference basis basis
(A) reading image data for a first reference field;
In addition,
The image data includes a pixel position of a fringe line that is detected in the first reference field and is one of the fringe lines;
(B) starting at a pixel position corresponding to the fringe line intercept with the lower boundary of the first reference field and transforming each pixel position of the fringe line in an upward direction, the step of transforming with respect to each pixel position; The steps to follow,
Further including
26. The method of claim 25.
(a)(1)サンプルが配置されたサンプルステージ、及び
(2)複数のフリンジラインを観測する検出器、
を更に含む干渉計と、
(b)(1)前記サンプルのトポグラフィを記述する第1の組のプロフィールを生成するために、第1の組のフリンジライン外乱を所定の測定スケール情報に対して測定し、該第1の組のプロフィールは、該サンプル及び前記サンプルステージの第1の軸線に亘って延びるトレースにマップし、該トレースは、該サンプル及び該サンプルステージの第2の軸線に沿って互いの間に認識された間隔を有し、
(2)第2の組のフリンジライン外乱を生成するために前記トレースの前記サンプルに対する相対的な位置を調節し、
(3)前記サンプルのトポグラフィを記述する第2の組のプロフィールを生成するために、前記第2の組の干渉計フリンジライン外乱を前記所定の測定スケール情報に対して測定し、
(4)前記間隔よりも小さい前記第2の軸線に沿った解像度を有する前記サンプルのトポグラフィ記述を生成するために、前記第1の組のプロフィール及び前記第2の組のプロフィールを交互挿入する、
データ処理ユニットと、
を含むことを特徴とする装置。
(A) (1) a sample stage on which a sample is arranged, and (2) a detector for observing a plurality of fringe lines,
An interferometer further comprising:
(B) (1) measuring a first set of fringe line disturbances against predetermined measurement scale information to generate a first set of profiles describing the topography of the sample; The profile of the sample and a trace extending across a first axis of the sample and the sample stage, the trace being a recognized distance between each other along the second axis of the sample and the sample stage Have
(2) adjusting the relative position of the trace with respect to the sample to generate a second set of fringe line disturbances;
(3) measuring a second set of interferometer fringe line disturbances against the predetermined measurement scale information to generate a second set of profiles describing the topography of the sample;
(4) interleave the first set of profiles and the second set of profiles to generate a topographic description of the sample having a resolution along the second axis that is less than the spacing;
A data processing unit;
The apparatus characterized by including.
前記サンプルステージを移動することにより、前記トレースの相対的な位置を前記調節することを特徴とする請求項33に記載の装置。   34. The apparatus of claim 33, wherein the relative position of the trace is adjusted by moving the sample stage. 前記干渉計の一部である光源によって発生した光の位相を変えることにより、前記トレースの相対的な位置を前記調節することを特徴とする請求項33に記載の装置。   35. The apparatus of claim 33, wherein the relative position of the trace is adjusted by changing the phase of light generated by a light source that is part of the interferometer. 前記干渉計の一部である傾斜基準ミラーの位置を変えることにより、前記トレースの相対的な位置を前記調節することを特徴とする請求項33に記載の装置。   34. The apparatus of claim 33, wherein the relative position of the trace is adjusted by changing the position of a tilted reference mirror that is part of the interferometer. 異なる波長を使用することにより、前記トレースの相対的な位置を前記調節することを特徴とする請求項33に記載の装置。   The apparatus of claim 33, wherein the relative position of the trace is adjusted by using different wavelengths. 前記データ処理ユニットは、前記トポグラフィ記述を記憶するように設計されることを特徴とする請求項33に記載の装置。   The apparatus of claim 33, wherein the data processing unit is designed to store the topography description. 前記データ処理ユニットは、前記トポグラフィ記述を揮発性メモリに記憶するように設計されることを特徴とする請求項38に記載の装置。   40. The apparatus of claim 38, wherein the data processing unit is designed to store the topographic description in volatile memory. 前記データ処理ユニットは、前記トポグラフィ記述を不揮発性メモリに記憶するように設計されることを特徴とする請求項38に記載の装置。   The apparatus of claim 38, wherein the data processing unit is designed to store the topography description in a non-volatile memory. 前記データ処理ユニットは、前記トポグラフィ記述を見ることができるように該トポグラフィ記述をスクリーン上に表示するように設計されることを特徴とする請求項33に記載の装置。   34. The apparatus of claim 33, wherein the data processing unit is designed to display the topography description on a screen so that the topography description can be viewed. 前記データ処理ユニットは、
(a)前記干渉計に付随する検出器から供給された光学強度パターンから前記フリンジラインを検出し、
(b)前記第1の組のプロフィールを形成するために、前記フリンジラインが乱されなかった時の前記検出されたフリンジラインのそのそれぞれの位置での形状を更に含む前記所定の測定スケール情報に対して、該検出されたフリンジラインのそのそれぞれの位置での形状を比較する、
ことにより第1の組の干渉計フリンジライン外乱を前記測定する、
ことを特徴とする請求項33に記載の装置。
The data processing unit is
(A) detecting the fringe line from an optical intensity pattern supplied from a detector associated with the interferometer;
(B) the predetermined measurement scale information further comprising a shape of the detected fringe line at its respective position when the fringe line was not disturbed to form the first set of profiles; In contrast, the shape of the detected fringe line at its respective position is compared.
Measuring the first set of interferometer fringe line disturbances by
34. The apparatus of claim 33.
前記所定の測定スケール情報は、前記外乱の各々の範囲を前記サンプルの高さの測定値に変換するパラメータを更に含むことを特徴とする請求項42に記載の装置。   43. The apparatus of claim 42, wherein the predetermined measurement scale information further includes a parameter that converts each range of the disturbance into a measurement of the height of the sample. 前記データ処理ユニットは、前記光学強度パターン内の極小値を検出することにより前記フリンジラインを前記検出することを特徴とする請求項42に記載の装置。   43. The apparatus of claim 42, wherein the data processing unit detects the fringe line by detecting a local minimum in the optical intensity pattern. 前記データ処理ユニットは、前記サンプルステージ上に配置された前記サンプルトポグラフィを記述する複数のプロフィールを生成するために、以前に記憶した測定スケール情報に対して前記フリンジラインにおける外乱を測定し、
前記測定スケール情報は、
(1)前記フリンジラインがマップする前記サンプルステージに沿うトレースを識別する情報と、
(2)前記外乱を前記トレースに沿って前記サンプルの複数のトポグラフィプロフィールに変換するのに使用することができるパラメータと、
を更に含む、
ことを特徴とする請求項33に記載の装置。
The data processing unit measures disturbances in the fringe line against previously stored measurement scale information to generate a plurality of profiles describing the sample topography disposed on the sample stage;
The measurement scale information is
(1) information identifying a trace along the sample stage to which the fringe line maps;
(2) a parameter that can be used to convert the disturbance into a plurality of topographic profiles of the sample along the trace;
Further including
34. The apparatus of claim 33.
前記データ処理ユニットは、コンピュータシステムを更に含むことを特徴とする請求項45に記載の装置。   The apparatus of claim 45, wherein the data processing unit further comprises a computer system. 前記検出器は、各ピクセルが光学強度を電気信号に変換するピクセルのアレイを形成するような光学感受性素子のアレイを更に含むことを特徴とする請求項45に記載の装置。   46. The apparatus of claim 45, wherein the detector further comprises an array of optically sensitive elements such that each pixel forms an array of pixels that convert optical intensity into an electrical signal. 前記コンピュータシステムは、
Nを前記サンプルが前記サンプルステージ上に配置されない時に前記検出器上で観測される隣接フリンジライン間の該ピクセルの数とする時、前記干渉計によって使用される光源の波長を2Nで割算して前記パラメータを計算する段階、
を含む方法を実行時に実行する実行可能な命令の形式のソフトウエアを更に含む、
ことを特徴とする請求項47に記載の装置。
The computer system includes:
Divide the wavelength of the light source used by the interferometer by 2N, where N is the number of pixels between adjacent fringe lines observed on the detector when the sample is not placed on the sample stage. Calculating the parameters by
Further comprising software in the form of executable instructions for executing a method comprising:
48. The apparatus of claim 47.
前記フリンジラインがマップするサンプルステージに沿うトレースを識別する情報は、該トレース間の間隔を識別する第2のパラメータを更に含むことを特徴とする請求項46に記載の装置。   47. The apparatus of claim 46, wherein the information identifying traces along the sample stage to which the fringe line maps further comprises a second parameter identifying the spacing between the traces. 前記フリンジラインがマップするサンプルステージに沿うトレースを識別する情報は、前記検出器上で観測された該フリンジラインの位置を更に含むことを特徴とする請求項46に記載の装置。   The apparatus of claim 46, wherein the information identifying a trace along a sample stage to which the fringe line maps further comprises the position of the fringe line observed on the detector. 前記検出器は、各アレイ位置が固有のピクセルに対応する光学感受性素子のアレイを更に含むことを特徴とする請求項50に記載の装置。   51. The apparatus of claim 50, wherein the detector further comprises an array of optically sensitive elements, each array position corresponding to a unique pixel. 前記フリンジラインがマップするサンプルステージに沿うトレースを識別する情報は、該フリンジラインが前記検出器上で観測されるピクセル位置を更に含むことを特徴とする請求項51に記載の装置。   52. The apparatus of claim 51, wherein information identifying a trace along a sample stage to which the fringe line maps further comprises a pixel location at which the fringe line is observed on the detector. 前記コンピュータシステムは、
前記検出器によって供給される光学強度パターンから前記フリンジラインを検出する段階、
を含む方法を実行時に実行する実行可能な命令の形式のソフトウエアを更に含む、
ことを特徴とする請求項46に記載の装置。
The computer system includes:
Detecting the fringe line from an optical intensity pattern supplied by the detector;
Further comprising software in the form of executable instructions for executing a method comprising:
47. The apparatus of claim 46.
前記フリンジラインを検出する段階は、前記光学強度パターンに沿った極小値を見つける段階を更に含むことを特徴とする請求項53に記載の装置。   54. The apparatus of claim 53, wherein detecting the fringe line further comprises finding a local minimum along the optical intensity pattern. 前記データ処理ユニットは、前記検出器によって供給される光学強度パターンから前記フリンジラインを検出する専用ハードウエアで形成されたフリンジ検出ユニットを更に含むことを特徴とする請求項45に記載の装置。   46. The apparatus of claim 45, wherein the data processing unit further comprises a fringe detection unit formed of dedicated hardware for detecting the fringe line from an optical intensity pattern supplied by the detector.
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