JP5352506B2 - 薄膜構造の特性評価を含む、偏光解析、反射光測定および散乱光測定のための干渉計法 - Google Patents
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Description
を走査することもできる。その結果として、サンプルからの一連の対物レンズ距離に対してピクセル毎に強度対サンプル位置データがコンピュータメモリに記憶される。
一般的に、一態様において、本発明の特徴は、検出器上で参照光と干渉するように、或る範囲の角度にわたってテスト物体から出射するテスト光を結像することであって、テスト光および参照光は共通の光源から生成される。それぞれの角度において、テスト光がテスト物体から出射する角度に依存する速度で、テスト光および参照光の干渉する部分の間において、光源から検出器までの光路長差を同時に変更すること、および、角度毎に光路長差を変更しながら、テスト光と参照光との間の干渉に基づいて、テスト物体の光学特性の角度依存性を特定する。
入射角の範囲は0.7よりも大きな、またはより好ましくは0.9よりも大きな開口数に対応し得る。
らに含み、結像は、テスト物体の各場所から、或る範囲の角度にわたって散乱されるテスト光を検出器上の対応する場所に結像することを含み得る。このような場合、照明および結像すは共通の対物レンズを使用することを含み得る。さらに、共通の光源は点光源であり得る。
その方法は、テスト光でテスト物体を照明すること、および、テスト物体を照明するために用いられる光学系の瞳面においてテスト光を偏光することをさらに含み得る。
角度毎に光路長差を同時に変更することは、テストサンプルから出射するテスト光を収集するために用いられる対物レンズに対してテスト物体を動かすことを含み得る。
角度毎に光路長差を同時に変更することは空間コヒーレンス長を規定してもよく、角度のうちの少なくとも1つのための光路長差は、空間コヒーレンス長よりも大きな範囲にわたって変更されてもよい。
光学特性はテスト物体の複素反射率に関連する。たとえば、光学特性はテスト物体の複素反射率の大きさに関連する。また、光学特性はテスト物体の複素反射率の位相に関連する。
光との間の干渉から特定される光学特性の角度依存性の変化と、テスト物体のためのモデルの角度依存性の変化とを比較することをさらに含み得る。たとえば、テスト物体は基板上にある少なくとも1つの薄膜を含んでもよく、また方法は、比較に基づいて薄膜の厚みを特定することをさらに含み得る。
一般的に、さらに別の態様において、本発明は、検出器上で参照光と干渉するように、或る範囲の角度にわたってテスト物体から出射するテスト光を結像することであって、テスト光および参照光は共通の単色光源から生成され、テスト物体は基板上にある少なくとも1つの薄膜を含む。角度毎に、テスト光がテスト物体から出射する角度に依存する速度で、テスト光および参照光の干渉する部分の間の、光源から検出器までの光路長差を同時に変更すること、および、角度毎に光路長差を変更しながら、テスト光と参照光との間の干渉に基づいて、薄膜の厚みを特定することを含む方法を特徴とする。
一般的に、さらに別の態様において、本発明は、光源と、検出器と、検出器上で参照光と干渉するように、或る範囲の角度にわたってテスト物体から出射するテスト光を結像するように構成される走査式干渉計であって、テスト光および参照光は光源から生成され、走査式干渉計はさらに、テスト光がテスト物体から出射する角度に依存する速度で、テスト光および参照光の干渉する部分の間の、光源から検出器までの光路長差を同時に変更するように構成される、走査式干渉計と、検出器および走査式干渉計に結合される電子プロセッサであって、検出器によって測定される場合に光路長差が角度毎に変更されるときの、テスト光と参照光との間の干渉に基づいてテスト物体の光学特性の角度依存性を特定するように構成される、電子プロセッサとを備える装置を特徴とする。
存する速度で、テスト光および参照光の干渉する部分の間の、光源から検出器までの光路長差を同時に変更するように構成される、走査式干渉計と、検出器および走査式干渉計に結合される電子プロセッサであって、光路長差が角度毎に変更されるときの、テスト光と参照光との間の干渉に基づいてテスト物体上の薄膜の厚みを特定するように構成される、電子プロセッサとを備える装置を特徴とする。
また、少なくとも1つの偏光光学系は、偏光子と、少なくとも1つの波長板とを備え得る。たとえば、少なくとも1つの偏光光学系は、瞳面の異なる位置に配置される2つの波長板を備え得る。
種々の図面における同じ参照番号は共通の構成要素を指している。
る。
入射角毎に個別に干渉効果を考慮する簡略化されたスカラー(非偏光)モデルでは、単一のサンプル点あるいはカメラピクセルのための干渉縞は以下の式に比例する。
する)ものと仮定される。式(4)は、走査が行われた場合に、測定光(あるいは反射光)が或る範囲の角度にわたって伝搬し、それゆえ測定光および参照光の干渉する部分の間のOPDが、テストサンプル上に入射する測定光の角度に応じて、異なる走査座標ζに対応するという事実を基にする。結果として、式(4)は、干渉信号の空間周波数と入射角との間の固有の関係を示している。
空間周波数と入射角との間の固有の関係は、積分された縞I(ζ,h)に対する個々の寄与g(φ,ζ,h)を回復する手段を与える。第1のステップは、たとえばフーリエ変換によって、完成した干渉縞の分解を実行することである。
れる。同じように干渉縞を分解する任意の他の変換を用いることもできる。空間周波数領域への変換は一般的に、周波数領域解析(FDA)と呼ばれる。
ンプル220に透過して測定光224を規定する。その後、ビームスプリッタ213は、テストサンプル220から反射された(あるいは散乱された)測定光を参照ミラー215から反射された参照光と再合成し、対物レンズ211および結像レンズ230が合成された光を結像して検出器(たとえば、マルチピクセルカメラ)240上で干渉を引き起こす。図1のシステムと同様に、検出器からの測定信号(1つあるいは複数)がコンピュータ(図示せず)に送られる。
本発明のさらに別の実施形態では、走査式干渉法システムを用いて、テストサンプルについての、角度に依存する散乱あるいは回折情報、すなわち散乱光測定(スキャタロメトリ)のための情報を特定することができる。たとえば、走査式干渉法システムを用いて、非常に狭い範囲の入射角(たとえば、概ね垂直な入射、あるいはそうでなければコリメートされた入射)のみにわたるテスト入射でテストサンプルを照明することができ、その後、テストサンプルによって散乱あるいは回折されることができる。サンプルから出射する光はカメラに結像されて、先に説明されたように参照光と干渉する。先に説明された実施形態の反射された光の場合と同様に、走査式干渉法信号内の各成分の空間周波数は、テストサンプルから出射するテスト光の角度に大きく依存するであろう。概ね垂直な入射の場合、空間周波数は以下の式に従って変化する。
しかしながら、数学的な解析の他の部分に変わりはなく、散乱あるいは回折するテストサンプルからの走査式干渉法データI(ζ,h)は、式(7)〜(10)に従って解析され、テストサンプルのための、角度に依存しない位相および振幅散乱/回折係数を与えることができる。こうして、垂直方向への走査(すなわち、対物レンズの光軸に沿った走査
)と、それに続くフーリエ解析によって、対物レンズの後部焦点面を直に利用することなく、あるいは結像することなく、出射する角度の関数として回折および/または散乱された光を測定できるようになる。さらに、上記のように、そのような光学特性の角度依存性は、結像システムの分解能およびカメラピクセルサイズに基づいて、テストサンプルのエリアにわたって局部的に特定されることができる。たとえば、概ね垂直に入射する照明を与えるために、光源モジュールは、瞳面に点光源を結像するように、あるいは別の方法で、照明光が測定対物レンズの開口数を占める度合いを減らすように構成されることができる。散乱光測定技法は、格子ライン、エッジ、あるいは全体的な表面粗さのような、光をより大きな角度で回折および/または散乱することができる、サンプル表面内の離散的な構造を解明するために有用な場合がある。
出しているように、互いに対して、たとえばπだけ位相がシフトされる。
積される、層間誘電体(ILD)堆積)、(2)高精度の光学リソグラフィのために適した滑らかな表面を作り出すために誘電体層が研磨される、化学機械研磨(CMP)、(3)ウェーハ表面に対して平行に延在する狭いトレンチ、およびトレンチの底部から下側の(以前に画定された)導電層まで延在する小さなバイアを含む複雑な回路網が作製される、リソグラフィパターニングおよび反応性イオンエッチングステップの組み合わせ、(4)結果としてトレンチおよびバイアが溢れるまで銅で満たされる、金属堆積ステップの組み合わせ、(5)余分な銅が除去され、誘電体材料によって囲まれる、銅で満たされたトレンチ(そして、おそらくバイア)からなる回路網を残す、最終的な化学機械研磨(CMP)ステップを有すると考えるができる。
摂動を生じる表面あるいは変形し得る表面フィーチャの反り、振動あるいは動きに対して用いることができる。単純な薄膜の場合には、対象となる可変パラメータとして、薄膜厚、薄膜の屈折率、基板の屈折率あるいはそのいくつかの組み合わせを用いることができる。たとえば、異種の材料の場合には、その表面は薄膜および固体金属の組み合わせを含むことができ、角度に依存する表面特性を両方の表面構造タイプを含む理論的な予測値のライブラリに適合させる操作が行われ、対応する干渉強度信号に対して一致させることにより、薄膜あるいは固体金属が自動的に特定されるであろう。
Claims (4)
- 或る範囲の角度にわたってテスト物体から出射するテスト光を、検出器上で参照光と干渉するように結像させる方法であって、前記テスト光および前記参照光は共通の単色光源から生成される単色光であり、前記テスト物体は基板上にある少なくとも1つの薄膜を含み、
前記角度毎に、前記テスト物体から出射する前記テスト光の出射角度の変化に対応して、前記テスト光と参照光との干渉する部分の間において、前記光源から前記検出器までの光路長差を変更する工程と、
前記角度毎に光路長差を変更しながら、前記テスト光と参照光との間の干渉に基づいて、前記薄膜の厚みを決定する工程と、を含む方法。 - 前記薄膜の厚みは、前記光路長差が前記角度毎に変更されるときに、前記テスト光と参照光との間の干渉のみに基づいて決定される、請求項1に記載の方法。
- 単色光源と、
検出器と、
該検出器上で参照光と干渉するように、或る範囲の出射角度にわたってテスト物体から出射するテスト光を結像するように構成される走査式干渉計であって、該テスト光および参照光は単色光源から生成される単色光である、前記走査式干渉計と、
前記角度毎に、該走査式干渉計はさらに、前記テスト光がテスト物体から出射する出射光の角度の変化に対応して、前記テスト光および前記参照光の干渉する部分の間の、前記光源から前記検出器までの光路長差を変更するように構成される走査式干渉計と、
前記検出器および前記走査式干渉計に結合される電子プロセッサであって、前記光路長差が前記角度毎に変更されるときの、前記テスト光と参照光との間の干渉に基づいて前記テスト物体上の薄膜の厚みを決定するように構成される、前記電子プロセッサと、を備える装置。 - 前記テスト物体上の薄膜の厚みは、前記光路長差が前記角度毎に変更されるときに、前記テスト光と参照光との間の干渉のみに基づいて決定される、請求項3に記載の装置。
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