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公開番号2025116812
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-08
出願番号2024202688
出願日2024-11-20
発明の名称表面マップを決定するための方法およびそのための撮像システム
出願人株式会社ミツトヨ
代理人弁理士法人創光国際特許事務所
主分類G01B 11/24 20060101AFI20250801BHJP(測定;試験)
要約【課題】第1の反射率を有する第1の領域及び第2の反射率を有する第2の領域を有する試料表面の表面マップ、例えば高さマップを決定する方法を提供する。
【解決手段】試料表面が撮像システムの焦点測定面内に配置されているときに、撮像システムによって得られた試料表面の画像が飽和していると判定するステップ101、撮像システムによって得られる試料表面の画像がもはや飽和しないように、焦点測定面に垂直な軸に沿って撮像システムの焦点測定面から距離Zのデフォーカス位置に試料表面を配置するステップ102、撮像システムにより、デフォーカス位置に配置された試料表面のデフォーカス画像を取得するステップ103、デフォーカス画像に逆伝搬アルゴリズムを適用することによって距離Zだけデフォーカス画像を逆伝搬することによって合焦画像を決定するステップ104、合焦画像に基づいて試料表面の表面マップを決定するステップ105による。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
第１の反射率を有する第１の領域及び第２の反射率を有する第２の領域を有する試料表面の表面マップを決定するための方法であって、
第１の反射率は、第２の反射率とは異なり、試料表面の画像を決定するための撮像システムが使用され、
前記撮像システムは焦点測定面を有し、
前記方法は、
試料表面が前記撮像システムの前記焦点測定面内に配置されているときに、前記撮像システムによって得られた試料表面の画像が飽和していると判定するステップと、
前記撮像システムによって得られる試料表面の画像がもはや飽和しないように、前記焦点測定面に垂直な軸に沿って前記撮像システムの前記焦点測定面から距離Ｚのデフォーカス位置に試料表面を配置するステップと、
前記撮像システムによりデフォーカス位置に配置された試料表面のデフォーカス画像を取得するステップと、
前記デフォーカス画像に逆伝搬アルゴリズムを適用することによって距離Ｚだけ前記デフォーカス画像を逆伝搬することによって合焦画像を決定するステップと、
前記合焦画像に基づいて試料表面の前記表面マップを決定するステップと、
を含む、方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記撮像システムは、試料表面の画像の位相および振幅を決定するように構成され、
前記デフォーカス画像を取得するステップは、前記デフォーカス画像のデフォーカス位相およびデフォーカス振幅を決定するステップを含み、
前記逆伝搬アルゴリズムは、前記デフォーカス画像の決定された前記デフォーカス位相および決定された前記デフォーカス振幅に基づく、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記撮像システムは、光源を備える干渉計であり、
前記デフォーカス画像は、デフォーカスインターフェログラムであり、
前記合焦画像は、合焦インターフェログラムであり、
前記表面マップは、高さマップである、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
試料表面から反射されたサンプル光ビームの平均強度を決定するステップと、
反射された参照光ビームの平均強度が反射されたサンプル光ビームの平均強度と等しくなるように参照面を提供するステップと、をさらに含む、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記干渉計はデジタルホログラフィ干渉計である、
請求項３に記載の方法。
【請求項６】
距離Ｚは、第１の反射率と第２の反射率との反射率差に依存する、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項７】
距離Ｚは、前記撮像システムのダイナミックレンジが小さい場合には距離Ｚが大きくなり、かつ、前記ダイナミックレンジが大きい場合には距離Ｚが小さくなるように、前記撮像システムのダイナミックレンジに依存する、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項８】
距離Ｚは、前記デフォーカス画像の最高強度と前記デフォーカス画像の最低強度との間の差が所定の強度閾値を下回るようなものである、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項９】
前記逆伝搬アルゴリズムは、角度スペクトルアルゴリズムとフレネル伝搬アルゴリズムとのうちの１つである、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項１０】
前記表面マップは、キャリアフリンジ法、位相シフト法、ヘテロダイン法、リサジュー位相抽出法のいずれか一つを用いて前記合焦画像から決定される、
請求項１又は２に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【発明の概要】
【０００１】
本発明は、第１の反射率を有する第１の領域及び第２の反射率を有する第２の領域を有する試料表面の表面マップ、例えば高さマップを決定する方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【０００２】
本発明はさらに、第１の反射率を有する第１の領域および第２の反射率を有する第２の領域を有する試料表面の表面マップを決定するための撮像システムに関する。本発明はさらに、本発明による撮像システムのプロセッサ上で実行されると、撮像システムに本発明による方法を実行させるコンピュータプログラムを含むデジタルデータ記憶媒体に関する。試料表面の表面マップの決定は、例えば、試料の製造の異なる段階での検査のために必要とされ得る。例えば、試料は半導体であってよく、その上の構造の成長を監視することが重要であり得る。半導体産業において、シリコンおよび貴金属で作られた表面構造のインライン構造検査は、リソグラフィおよびメタルボンディングの異なる段階にとって重要であり得る。
【０００３】
概して、試料表面は、例えば、干渉計内の専用光源を使用して、または背景光を使用して、照射されてもよく、光は、試料表面によって反射され、撮像システムによって捕捉されてもよい。
【０００４】
撮像システムは、概して、過度に多くのまたは過度に少ない光を反射するサンプルが効果的に測定され得ないように、限られたダイナミックレンジを有する。
【０００５】
撮像システムによって撮影された試料表面の画像が飽和するのを防ぐために、例えば、過剰な光が撮像システム、例えば、その光学センサ上に落ちるのを防ぐために、試料表面上に投影される光の強度を低下させることができる。同等に、撮像システムの全体的な積分時間が低減され得る。このアプローチの欠点は、試料表面が異なる反射率の領域を有するとき、より低い反射率を有する領域は、その適切な測定を可能にするのに充分な光を反射しないことがあることである。
【０００６】
したがって、画像のいくつかの領域(例えば、より高い反射率を有する試料表面の領域に対応する領域)は、例えば、全体的な光強度がより高いときに飽和され得るか、または画像のいくつかの領域(例えば、より低い反射率を有する試料表面の領域に対応する領域)は、暗すぎるかのいずれかである。言い換えれば、既知のアプローチを使用すると、撮像システムのいくつかの部分、例えば画素が、測定パラメータに応じて過度に多くの光を受光するか、または過度に少ない光を受光し、撮像システムの視野の信頼できる画像を撮ることは不可能であり得る。
【０００７】
本発明は、増加した有効ダイナミックレンジを有する、すなわち、より広い範囲の反射率を有する試料表面が依然として撮像システムによって適切に決定され得るように、試料表面の表面マップを決定するための方法を提供することを目的としている。
【０００８】
本発明の目的は、請求項１に記載の方法によって達成される。
【０００９】
この方法は、試料表面の表面マップを決定する方法である。例えば、表面マップは、試料表面の高さマップであってもよい。例えば、高さマップは、試料表面の位相マップに基づき得る。試料は、例えば製造プロセスにおいて半導体であってもよい。
【００１０】
試料表面は、第１の反射率を有する第１の領域と、第２の反射率を有する第２の領域とを有する。第１の反射率は、第２の反射率とは異なる。例において、試料表面は、異なる反射率を有する複数の領域を有し得る。例えば、第１の領域は反射率が最も低い領域であり、第２の領域は反射率が最も高い領域である。例えば、第１の領域と第２の領域との間の反射率の差は、試料表面の領域間の最も高い反射率の差であってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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