JP5443209B2 - 走査干渉分光を用いた複雑な表面構造のプロファイリング - Google Patents
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Description
一般的に、一態様においては、本発明の特徴は、試験対象物の第1の表面箇所に対する走査干渉分光信号から導出可能な情報と試験対象物の複数のモデルに対応する情報とを比較することを含む方法であって、複数のモデルは、試験対象物に対する一連の特性によってパラメータ化される方法である。
本方法はさらに、比較に基づいて試験対象物に対する正確な特性を決定することを含んでいてもよい。
比較することは、走査干渉分光信号から導出可能な情報を、モデルに対応する情報に対する表現にフィッティングすることを含んでもよい。
複数のモデルに対応する情報は、変換分に対する座標の関数であってもよい。たとえば、複数のモデルに対応する情報は、各モデルに対する変換分の振幅プロファイルを含んでもよい。さらに、比較することは、試験対象物に対する走査干渉分光信号の変換分の振幅プロファイルと、モデルに対する各振幅プロファイルとを比較することを含んでもよい。
一連の特性は、試験対象物の少なくとも1つの物理パラメータに対する一連の値を含んでもよい。たとえば、試験対象物は、厚みを有する薄膜層を含み、物理パラメータは、第1の箇所における薄膜の厚みであってもよい。
一連の特性は、試験対象物に対する一連の表面層構成であってもよい。
走査干渉分光信号が、走査干渉分光システムによって生成されてもよく、また比較することは、走査干渉分光システムから生じる走査干渉分光信号に対する系統的な影響を明確にすることを含んでいてもよい。たとえば、系統的な影響は、走査干渉分光システムのコンポーネントからの反射時の位相変化の分散についての情報を含んでもよい。さらに本方法は、さらなる表面箇所に対する走査干渉分光信号から導出可能な情報と複数のモデルに対応する情報とを比較することを含んでいてもよい。この場合、系統的な影響を、表面箇所の複数に対して解析してもよい。本方法はさらに、特性が既知の他の試験対象物を用いて、走査干渉分光システムの系統的な影響を校正することを含んでいてもよい。
共通の光源がスペクトルのコヒーレンス長を有し、光路長差をスペクトルのコヒーレンス長よりも長い範囲に亘って変えて、走査干渉分光信号を生成してもよい。
本方法はさらに、走査干渉分光信号を生成することを含んでいてもよい。
他の態様においては、本発明の特徴は、走査干渉分光信号を生成するように構成された走査干渉分光システムと、走査干渉分光システムに結合されて走査干渉分光信号を受け取る電子プロセッサであって、試験対象物の第1の表面箇所に対する走査干渉分光信号から導出可能な情報と、試験対象物の複数のモデルに対応する情報とを比較するようにプログラムされた電子プロセッサと、を含む装置であって、複数のモデルは、試験対象物に対する一連の特性によってパラメータ化される装置である。
一般的に、他の態様においては、本発明の特徴は、試験対象物を化学的機械的研磨することと、試験対象物の表面トポグラフィに対する走査干渉分光データを収集することと、走査干渉分光データから得られる情報に基づいて試験対象物の化学的機械的研磨に対するプロセス条件を調整することと、を含む方法である。たとえば、プロセス条件は、パッド圧力および/または研磨用スラリ組成であってもよい。好ましい実施形態においては、走査干渉分光データから得られる情報に基づいてプロセス条件を調整することは、試験対象物の少なくとも第1の表面箇所に対する走査干渉分光信号から導出可能な情報と、試験対象物の複数のモデルに対応する情報とを比較することを含み、複数のモデルは、試験対象物に対する一連の特性によってパラメータ化されていてもよい。走査干渉分光信号の解析はさらに、最初に述べた方法とともに前述した特徴のどれを含んでもよい。
異なる図面における同様の参照数字は、共通の要素を指している。
図1を参照して、試験対象物の表面からのデータを測定するために、干渉計を用いて、基準経路と測定経路との間の光路差(OPD)を機械的または電気光学的に走査する。測定経路は、対象物表面に向けられている。OPDは、走査の開始時には、対象物表面の局所的な高さの関数である。複数のカメラ画素が、対象物表面の異なる表面箇所に対応しており、各カメラ画素に対するOPD走査中の干渉強度信号を、コンピュータが記録する。次に、異なる表面箇所のそれぞれに対して、干渉強度信号をOPD走査位置の関数として記憶した後に、コンピュータが変換(たとえばフーリエ変換)を行なって、信号の周波数ドメイン・スペクトルを生成する。スペクトルは、振幅情報および位相情報の両方を、走査範囲における信号の空間周波数の関数として含む。たとえば、このようなスペクトルを生成するための好適な周波数ドメイン解析(FDA)が、以下の文献に開示されている。共通所有の米国特許第5,398,113号明細書(ピータ・デ・グルート)、発明の名称「インターフェログラムの空間周波数解析による表面トポグラフィ測定のための方法および装置」。なお、この文献の内容は本明細書において参照により組み込まれる。
図4を参照して、光源モジュール205によって、照明光206がビーム・スプリッタ208に供給される。ビーム・スプリッタ208は、照明光206を、ミラウ干渉分光対物レンズ・アセンブリ210へ送る。アセンブリ210は、対物レンズ211、基準平面212(その小さい中心部分上に反射性のコーティングが施されていて、基準ミラー215を規定している)、およびビーム・スプリッタ213を含んでいる。動作中、対物レンズ211によって照明光が、試験サンプル220の方へ、基準平面212を通してフォーカスされる。ビーム・スプリッタ213によって、フォーカス光の第1の部分が基準ミラー215へ反射されて、基準光222が規定され、またフォーカス光の第2の部分が試験サンプル220に透過されて、測定光224が形成される。次に、ビーム・スプリッタ213は、試験サンプル220から反射された(または散乱された)測定光を、基準ミラー215から反射された基準光と、再結合する。そして対物レンズ211および結像レンズ230が、組み合わされた光を結像して、検出器(たとえば、マルチ画素カメラ)240上で干渉させる。図3のシステムの場合と同様に、検出器からの測定信号は、コンピュータ(図示せず)に送られる。
次に、走査干渉分光信号に対する物理モデルについて説明する。
次の積分に対する変数の理論的な変形は、したがって次のようになる。
図7に示すのは、薄膜あり/なしの2つの表面タイプである。両方の場合において、有効な振幅反射率Zβ,kを、以下に従って規定する。
システム特徴付け手順を行なう間に収集されたデータを用いて、位相オフセットγsysおよび線形分散τsysを定義する。システム特徴付けデータを含めるために、フーリエ変換された実験データを、ライブラリ検索の前におよび画素間ベースの他の任意のFDA処理の前に、以下を用いて補正する。
このアプローチでは、干渉パターンについての仮定として、以下のように述べる以外はどんな仮定も除外している。すなわち、同じ複雑な表面特性を有する表面箇所に対応するデータ・セット内では、すべての画素に、同じ基本的な局所化された干渉パターンが含まれ、このパターンは、各画素に対して単に位置がシフトしている(あるいは再スケーリングされた)だけである、ということである。信号は、実際にどのように見えるか、すなわちそれがガウシアン包絡線であろうと、周波数ドメインにおいて線形的な位相挙動であろうと、その他何であっても、問題ではない。考え方は、試験対象物に対する複雑な表面構造の種々のモデルに対するこの局所的な干渉パターンを表わすサンプル信号またはテンプレートを生成し、そして各画素に対して、局所的な干渉パターンが実際の局所的な干渉パターンの形状に最良にマッチングするモデルを見出し、そしてそのモデルに対して、干渉パターン・テンプレートと表面高さを与える観察信号との間の最良のマッチングが得られるデータ・セット内の走査位置を見出すことである。パターン・マッチングに対して、複数の技術が利用可能である。1つのアプローチは、各テンプレートをデータと数学的に相関させることである。各モデルに対して、複素数(すなわち実部プラス虚部)のテンプレート関数を用いることで、2つのプロファイルが再生される。一方は、信号の包絡線に密接に関連し、他方は、その下にある搬送波信号の位相に関連する。
Claims (36)
- 方法であって、
試験対象物の第1の表面箇所に対する走査干渉分光信号から導出可能な情報と、試験対象物の複数のモデルに対応する情報とを比較することであって、前記走査干渉分光信号は、試験対象物から現れる測定光と基準光とを合成することによって得られたものである、前記比較すること、
ここで、前記複数のモデルは、試験対象物の第1の箇所における固定された表面高さに対応しているとともに、前記固定された表面高さとは異なる試験対象物に対する一連の特性によってパラメータ化されており、
前記比較に基づいて前記第1の表面箇所に対する相対的な表面高さを決定すること
を備え、
前記相対的な表面高さを決定することは、どのモデルが、試験対象物に対する特性のうちの正確な特性に対応するかを前記比較に基づいて決定すること、前記正確な特性に対応するモデルを用いて相対的な表面高さを計算することを含み、
前記正確な特性に対応するモデルを用いて相対的な表面高さを計算することは、試験対象物に対する情報と前記正確な特性に対応するモデルに対する情報とを比較するために用いられる相関関数におけるピークの位置を決定することを含む、方法。 - 前記比較に基づいて試験対象物に対する正確な特性を決定することをさらに含む請求項1に記載の方法。
- 前記正確な特性に対応するモデルを用いることは、前記走査干渉分光信号からのデータを補正して、前記正確な特性から生じる影響を低減することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記データを補正することは、前記正確な特性から生じる位相の影響を、試験対象物に対する走査干渉分光信号の前記変換分の位相成分から取り出すことを含み、前記正確な特性に対応するモデルを用いることはさらに、前記正確な特性から生じる位相の影響を取り除いた後に、前記変換分の位相成分から相対的な表面高さを計算することを含む、請求項3に記載の方法。
- さらなる表面箇所に対する走査干渉分光信号から導出可能な情報と前記複数のモデルに対応する情報とを比較することをさらに含む請求項1に記載の方法。
- 前記比較に基づいて試験対象物に対する表面高さプロファイルを決定することをさらに含む請求項5に記載の方法。
- 前記比較することは、走査干渉分光信号から導出可能な情報と各モデルに対応する情報との間の類似性を示す1つまたは複数のメリット関数を計算することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記比較することは、走査干渉分光信号から導出可能な情報を、モデルに対応する情報に対する表現にフィッティングすることを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記走査干渉分光信号から導出可能であるとともに、比較されている情報は、数である、請求項1に記載の方法。
- 前記走査干渉分光信号から導出可能であるとともに、比較されている情報は、関数である、請求項1に記載の方法。
- 前記関数は、空間周波数の関数である、請求項10に記載の方法。
- 前記関数は、走査位置の関数である、請求項10に記載の方法。
- 前記試験対象物に対する情報は、試験対象物に対する走査干渉分光信号の空間周波数ドメインへの変換から得られる請求項1に記載の方法。
- 前記変換はフーリエ変換である、請求項13に記載の方法。
- 前記試験対象物に対する情報は、前記変換分の振幅プロファイルについての情報を含む、請求項13に記載の方法。
- 前記試験対象物に対する情報は、前記変換分の位相プロファイルについての情報を含む、請求項13に記載の方法。
- 前記試験対象物に対する情報は、試験対象物の第1の箇所における走査干渉分光信号の形状に関する、請求項1に記載の方法。
- 前記試験対象物に対する情報は、走査干渉分光信号の形状におけるフリンジ・コントラストの振幅に関する、請求項17に記載の方法。
- 前記試験対象物に対する情報は、走査干渉分光信号の形状におけるゼロ交差間の相対間隔に関する、請求項17に記載の方法。
- 前記試験対象物に対する情報は、走査位置の関数として表現され、前記関数は走査干渉分光信号の形状から得られる、請求項17に記載の方法。
- 前記比較することは、試験対象物に対する情報と各モデルに対する情報との間の相関関数を計算することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記相関関数は複素関数である、請求項21に記載の方法。
- 前記比較することは、各相関関数における1つまたは複数のピーク値を決定することをさらに含む、請求項21に記載の方法。
- 最大のピーク値に対応するモデルのパラメータ化に基づいて試験対象物に対する正確な特性を決定することをさらに含む請求項21に記載の方法。
- 前記相関関数における少なくとも1つのピーク値に対する座標に基づいて試験対象物の第1の表面箇所における相対的な表面高さを決定することをさらに含む請求項21に記載の方法。
- 走査干渉分光信号が走査干渉分光システムによって生成され、前記比較することは、前記走査干渉分光システムから生じる走査干渉分光信号に対する系統的な影響を明確にすることを含む、請求項1に記載の方法。
- 特性が既知の他の試験対象物を用いて、前記走査干渉分光システムの系統的な影響を校正することをさらに含む請求項26に記載の方法。
- 装置であって、
コンピュータ内のプロセッサに、試験対象物の第1の表面箇所に対する走査干渉分光信号から導出可能な情報と、試験対象物の複数のモデルに対応する情報とを比較させて、前記比較に基づいて前記第1の表面箇所に対する相対的な表面高さを決定させるプログラムを有するコンピュータ読取可能な媒体を備え、
前記走査干渉分光信号は、試験対象物から現れる測定光と基準光とを合成することによって得られたものであり、
前記複数のモデルは、試験対象物の第1の箇所における固定された表面高さに対応しているとともに、固定された表面高さとは異なる試験対象物に対する一連の特性によってパラメータ化されており、
前記相対的な表面高さを決定することは、どのモデルが、試験対象物に対する特性のうちの正確な特性に対応するかを前記比較に基づいて決定すること、前記正確な特性に対応するモデルを用いて相対的な表面高さを計算することを含み、
前記正確な特性に対応するモデルを用いて相対的な表面高さを計算することは、試験対象物に対する情報と前記正確な特性に対応するモデルに対する情報とを比較するために用いられる相関関数におけるピークの位置を決定することを含む、装置。 - 装置であって、
試験対象物から現れる測定光と基準光とを合成することによって走査干渉分光信号を生成するように構成された走査干渉分光システムと、
前記走査干渉分光システムに接続され、走査干渉分光信号を受信する電子プロセッサであって、試験対象物の第1の表面箇所に対する走査干渉分光信号から導出可能な情報と、試験対象物の複数のモデルに対応する情報とを比較して、前記比較に基づいて前記第1の表面箇所に対する相対的な表面高さを決定するようにプログラムされた電子プロセッサとを備え、
前記複数のモデルは、試験対象物の第1の箇所における固定された表面高さに対応するとともに、固定された表面高さとは異なる試験対象物に対する一連の特性によってパラメータ化されており、
前記相対的な表面高さを決定することは、どのモデルが、試験対象物に対する特性のうちの正確な特性に対応するかを前記比較に基づいて決定すること、前記正確な特性に対応するモデルを用いて相対的な表面高さを計算することを含み、
前記正確な特性に対応するモデルを用いて相対的な表面高さを計算することは、試験対象物に対する情報と前記正確な特性に対応するモデルに対する情報とを比較するために用いられる相関関数におけるピークの位置を決定することを含む、装置。 - 方法であって、
試験対象物の第1の表面箇所に対する走査干渉分光信号から導出可能な情報と、試験対象物の複数のモデルに対応する情報とを比較することであって、前記走査干渉分光信号は、試験対象物から現れる測定光と基準光とを合成することによって得られたものである、前記比較すること、
ここで、前記複数のモデルは、試験対象物に対する一連の特性によってパラメータ化され、
ここで、前記比較することは、走査干渉分光信号を生成するために用いられる走査干渉分光システムから生じる走査干渉分光信号に対する系統的な影響を明確にすることを含み、
前記比較に基づいて前記第1の表面箇所に対する相対的な表面高さを決定すること
を備え、
前記相対的な表面高さを決定することは、どのモデルが、試験対象物に対する特性のうちの正確な特性に対応するかを前記比較に基づいて決定すること、前記正確な特性に対応するモデルを用いて相対的な表面高さを計算することを含み、
前記正確な特性に対応するモデルを用いて相対的な表面高さを計算することは、試験対象物に対する情報と前記正確な特性に対応するモデルに対する情報とを比較するために用いられる相関関数におけるピークの位置を決定することを含む、方法。 - 前記系統的な影響は、前記走査干渉分光システムのコンポーネントからの反射時の位相変化における分散についての情報を含む、請求項30に記載の方法。
- さらなる表面箇所に対する走査干渉分光信号から導出可能な情報と前記複数のモデルに対応する情報とを比較することをさらに含む請求項30に記載の方法。
- 前記系統的な影響は、複数の表面箇所に対して解析される、請求項32に記載の方法。
- 特性が既知の他の試験対象物を用いて、前記走査干渉分光システムの系統的な影響を校正することをさらに含む請求項30に記載の方法。
- 装置であって、
コンピュータ内のプロセッサに、試験対象物の第1の表面箇所に対する走査干渉分光信号から導出可能な情報と試験対象物の複数のモデルに対応する情報とを比較させて、前記比較に基づいて前記第1の表面箇所に対する相対的な表面高さを決定させるプログラムを有するコンピュータ読取可能な媒体を備え、
前記走査干渉分光信号は、試験対象物から現れる測定光と基準光とを合成することによって得られたものであり、
前記複数のモデルは、試験対象物に対する一連の特性によってパラメータ化され、
前記プログラムはさらに、前記プロセッサに、比較の間に走査干渉分光信号を生成するために用いられる走査干渉分光システムから生じる走査干渉分光信号に対する系統的な影響を明確にさせ、
前記相対的な表面高さを決定することは、どのモデルが、試験対象物に対する特性のうちの正確な特性に対応するかを前記比較に基づいて決定すること、前記正確な特性に対応するモデルを用いて相対的な表面高さを計算することを含み、
前記正確な特性に対応するモデルを用いて相対的な表面高さを計算することは、試験対象物に対する情報と前記正確な特性に対応するモデルに対する情報とを比較するために用いられる相関関数におけるピークの位置を決定することを含む、装置。 - 装置であって、
試験対象物から現れる測定光と基準光とを合成することによって走査干渉分光信号を生成するように構成された走査干渉分光システムと、
前記走査干渉分光システムに接続され、前記走査干渉分光信号を受信する電子プロセッサであって、試験対象物の第1の表面箇所に対する走査干渉分光信号から導出可能な情報と、試験対象物の複数のモデルに対応する情報とを比較して、前記比較に基づいて前記第1の表面箇所に対する相対的な表面高さを決定するようにプログラムされた電子プロセッサとを備え、
前記複数のモデルは、試験対象物に対する一連の特性によってパラメータ化され、
前記電子プロセッサはさらに、比較の間に走査干渉分光信号を生成するために用いられる走査干渉分光システムから生じる走査干渉分光信号に対する系統的な影響を明確にするようにプログラムされており、
前記相対的な表面高さを決定することは、どのモデルが、試験対象物に対する特性のうちの正確な特性に対応するかを前記比較に基づいて決定すること、前記正確な特性に対応するモデルを用いて相対的な表面高さを計算することを含み、
前記正確な特性に対応するモデルを用いて相対的な表面高さを計算することは、試験対象物に対する情報と前記正確な特性に対応するモデルに対する情報とを比較するために用いられる相関関数におけるピークの位置を決定することを含む、装置。
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