(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-09-20
(54)【発明の名称】サンプルの表面の曲率を測定するための機器及び方法
(51)【国際特許分類】
G01B 11/255 20060101AFI20240912BHJP
【ＦＩ】
G01B11/255 H
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024520852
(86)(22)【出願日】2022-10-11
(85)【翻訳文提出日】2024-04-03
(86)【国際出願番号】 EP2022078272
(87)【国際公開番号】W WO2023062020
(87)【国際公開日】2023-04-20
(31)【優先権主張番号】2110739
(32)【優先日】2021-10-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】507354600
【氏名又は名称】リベル
(74)【代理人】
【識別番号】100074734
【弁理士】
【氏名又は名称】中里 浩一
(74)【代理人】
【識別番号】100086265
【弁理士】
【氏名又は名称】川崎 仁
(74)【代理人】
【識別番号】100076451
【弁理士】
【氏名又は名称】三嶋 景治
(72)【発明者】
【氏名】ルソー ユーリ
(72)【発明者】
【氏名】ギュイヨー ジャン‐ルイ
(72)【発明者】
【氏名】アルヌール アレクサンドル
【テーマコード（参考）】
2F065
【Ｆターム（参考）】
2F065AA46
2F065BB01
2F065CC19
2F065DD03
2F065FF01
2F065FF04
2F065GG03
2F065GG07
2F065GG24
2F065HH06
2F065HH12
2F065JJ03
2F065JJ08
2F065JJ26
2F065QQ25
2F065QQ31
2F065RR06
2F065UU01
(57)【要約】
本発明は、サンプル（８）の表面の曲率を測定するための機器であって、光源（１）及びマスク（２）を含み、光源（１）は、マスク（２）を照明して、サンプル（８）の表面に入射する光ビーム（１０）を生成し、且つサンプルによって反射される光ビーム（２０）を形成する、機器に関する。本発明によれば、マスク（２）は、透明な背景と、所定の位置に配置された不透明パターン（１４）とを含み、マスクの不透明パターン（１４）は、透明な背景の表面積よりも小さい総表面積を有し、機器は、サンプル（８）での反射によってマスクの画像（３２）を形成するのに適した撮像システム（５）及びカメラ（６）、サンプルの表面での反射によるマスクの画像（３２）を処理して、それからサンプル（８）の曲率半径を推定するのに適した画像処理システムを含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
サンプル（８）の表面曲率を測定するための機器であって、光源（１）と、前記光源（１）と前記サンプル（８）の表面との間に配置されたマスク（２）とを含み、前記光源（１）は、前記マスク（２）を照明して、前記マスクを透過させることにより、前記サンプル（８）の前記表面に入射する光ビーム（１０）を生成し、且つ前記サンプルによって反射される光ビーム（２０）を形成するのに適している、機器において、前記マスク（２）は、透明な背景と、マスク表面上の所定の位置に配置された不透明パターン（１４）とを有し、前記マスクの前記不透明パターン（１４）は、前記透明な背景の表面積よりも小さい総表面積を有し、前記機器は、撮像システム（５）及びカメラ（６）であって、前記反射光ビームの少なくとも一部分（２１）を受け取り、且つ前記サンプル（８）での反射によって前記マスクの画像（３２）を形成するのに適した撮像システム（５）及びカメラ（６）、前記サンプル表面での反射による前記マスクの前記画像（３２）を処理し、前記画像（３２）中の前記パターンのそれぞれの位置を計算し、且つ前記マスクの前記パターン（１４）の前記所定の位置を、前記画像（３２）中の前記パターン（３４）の前記計算された位置と比較して、それから前記サンプル（８）の少なくとも１つの表面曲率半径を推定するのに適した画像処理システムを含むことを特徴とする機器。
【請求項2】
前記マスク（２）の前記不透明パターン（１４）は、マスク表面積の１５％、１０％、５％又は１％未満の総表面積を有する、請求項１に記載の機器。
【請求項3】
前記マスクパターン（１４）は、２次元の周期的マトリックスとして配置される、請求項１又は２に記載の機器。
【請求項4】
光学ビームスプリッタ（４）及び分光計（７）を更に含み、前記光学ビームスプリッタ（４）は、前記反射光ビーム（２０）を受け取り、及び前記反射ビームの一部分（２１）を前記撮像システム（５）に向かって、且つ前記反射光ビームの他の部分（２２）を前記分光計（７）に向かって伝送するように配置され、前記分光計（７）は、前記反射光ビームの前記他の部分（２２）のパワーを測定するのに適している、請求項１～３の何れか一項に記載の機器。
【請求項5】
前記光学ビームスプリッタ（４）は、５０－５０、４０－６０、３０－７０、１０－９０又は２０－８０の光学パワー分布を有するプレート型ビームスプリッタを含む、請求項４に記載の機器。
【請求項6】
前記サンプルによって散乱された光ビーム（２３）のパワーを測定するように配置された他のセンサ（１７）と、散乱光測定値から前記サンプル（８）の表面粗さの測定値を抽出するのに適した信号処理システムとを含む、請求項１～５の何れか一項に記載の機器。
【請求項7】
前記分光計によって検出される前記反射ビームのパワー測定値を受け取り、且つそれから前記サンプルの分光反射率を推定するのに適した信号処理システムを含む、請求項４又は５に記載の機器。
【請求項8】
前記光源（１）は、ハロゲンランプ又は発光ダイオードの中から選択される単一光源を含む、請求項１～７の何れか一項に記載の機器。
【請求項9】
ｉｎ ｓｉｔｕで測定するための、請求項１～８の何れか一項に記載の機器の、処理装置（３）と組み合わせた使用。
【請求項10】
サンプル（８）の表面曲率を測定する方法であって、光源（１）を使用して、前記光源と前記サンプル（８）の表面との間に位置するマスク（２）を照明して、前記マスクを透過させることにより、前記サンプル（８）の前記表面に入射する光ビーム（１０）を生成し、且つ前記サンプルによって反射される光ビーム（２０）を形成するステップであって、前記マスク（２）は、透明な背景と、前記マスクの表面上の所定の位置に配置された不透明パターン（１４）とを含み、前記マスクの前記不透明パターン（１４）は、前記透明な背景の表面積よりも小さい総表面積を有する、ステップ、前記反射光ビーム（２０）の少なくとも一部分（２１）を受け取るステップ、撮像システム（５）及びカメラ（６）を、前記反射ビームの前記部分（２１）を受け取り、且つ前記サンプル（８）の前記表面での反射によって前記マスクの画像（３２）を形成するように設置するステップ、前記サンプルの前記表面上の反射による前記マスク画像（３２）を処理して、前記画像中の前記パターンのそれぞれの位置を計算するステップ、前記マスクパターン（１４）の前記所定の位置を、前記画像（３２）中の前記パターン（３４）の前記計算された位置と比較して、それから前記サンプル（８）の少なくとも１つの表面曲率半径を推定するステップを含む方法。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、サンプルの光学表面特性を測定するための機器の技術分野に関する。
【0002】
より正確には、本発明は、サンプルの光学表面特性を測定するための機器であって、光源と、光源とサンプル表面との間に位置するマスクとを含み、光源は、マスクを照明して、マスクを透過させることにより、サンプル表面に入射する光ビームを生成し、且つサンプルによって散乱及び／又は透過される反射光ビームを形成するのに適している、機器に関する。
【0003】
特に、本発明は、蒸着、エッチング又は熱処理等の表面処理プロセス後の金属、半導体、特にシリコン、セラミック又はフラットスクリーンウェハの表面の非破壊試験に用途を見出す。
【背景技術】
【0004】
上述の分野では、ガラス、金属、セラミック又は半導体板状基板は、一般に、１ｃｍ２～数ｍ２の表面積の円形、正方形又は長方形の表面について、０．１ミリメートル～数ミリメートルの薄い厚さを有する。表面処理は、基板内に引張り又は圧縮による機械的応力を誘導し、基板の反り変形を生じさせやすい。基板内に誘導されたこのような反り変形は、球面又は円柱面であり得る。生じた湾曲は、処理された表面に対して凹状又は凸状であり得る。このような変形の曲率半径は、非常に大きいことがあり得、且つ同じ処理チャンバ内で同時に処理された同じバッチ内でも基板ごとに異なり得る。表面処理は、表面粗さの増大も生じさせ得る。基板又はサンプル表面のこのような劣化は、非破壊的に、好ましくは処理中にｉｎ ｓｉｔｕで検出し、定量化することが重要である。
【0005】
サンプルの表面の反射によって形成される画像の変形を測定することが知られている。文献仏国特許第３０６６８１６号明細書は、反射面の曲率を測定する光学装置を記載しており、これは、光点で構成される幾何学的照明パターン、カメラ及び検出された画像中の光点間の距離の変化を検出するための画像解析装置を含む。文献米国特許第９０７０５９０号明細書は、サンプルによって反射された像の大きさの倍率の変化を測定して、それからサンプルの曲率半径の測定値を推定するための機器を記載している。文献中国特許第２１４３７４２７０号明細書は、構造化光を用いる４Ｄハイパスペクトルトポグラフィを記載している。
【0006】
サンプルの表面粗さ及び／又は吸光を測定するために、他の測定機器を使用することができる。例えば、文献米国特許出願公開第２０１２／３２７４１４号明細書は、表面粗さを測定するため、特にＬＥＤの製造を制御するための装置を記載している。しかしながら、各測定機器は、一般に、ｉｎ ｓｉｔｕで使用するための少なくとも１つの光学アクセス経路、例えばポートホールを必要とする。これらの測定機器の幾つかを同時に使用することは、工業用蒸着、エッチング又は熱処理リアクタで利用可能な光学アクセスの数が極めて限られているために難しい。実際、ポートホールは、処理の空間的均一性の障害となり得る。工業用リアクタの光学アクセスの数は、構造上、一般に１、２又は３つに限定される。
【0007】
しかしながら、サンプルの曲率、粗さ及び／又は吸光等の幾つかのパラメータを同時にｉｎ ｓｉｔｕで測定することが望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
サンプルの影響を受けやすい曲率及び少なくとも１つの他の光学表面特性、例えば反射、吸光及び／又は散乱を同時に測定するための測定機器及び方法を提案することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【0009】
従来技術の上述の欠点を是正するために、本発明は、サンプルの表面曲率を測定するための機器を提案し、この機器は、光源と、光源とサンプル表面との間に位置するマスクとを含み、光源は、マスクを照明して、マスクを透過させることにより、サンプルの表面に入射する光ビームを生成し、且つサンプルによって反射される光ビームを形成するのに適している。
【0010】
より詳細には、本発明によれば、サンプルの表面曲率を測定するための機器が提案され、マスクは、透明な背景と、マスクの表面上の所定の位置に配置された不透明パターンとを有し、不透明パターンは、透明な背景の表面積よりも小さい総表面積を有し、機器は、撮像システム及びカメラであって、反射光ビームの少なくとも一部分を受け取り、且つサンプルでの反射によってマスクの画像を形成するのに適した撮像システム及びカメラ、サンプル表面での反射によるマスクの画像を処理し、前記画像中のパターンのそれぞれの位置を計算し、且つマスクのパターンの所定の位置を、画像中のパターンの計算された位置と比較して、それからサンプルの少なくとも１つの表面曲率半径を推定するのに適した画像処理システムを含む。
【0011】
マスクの高い透過率（少なくとも５０％、好ましくは９０％超）により、より強い光パワーの反射光ビームを得ることが可能である。同じ入射光ビームは、サンプル上での散乱により、他の光源又は照明ポートホールを使用せずに検出可能な光パワーを有する散乱光ビームを生成する。最後に、幾つかの半導体サンプルの場合、入射光ビームは、部分的にサンプルを透過し、その後、反射されて再びサンプルを透過する。サンプルを透過した後の光ビームの分光解析により、サンプルの吸光閾値を特定し、それからバンドエッジ温度測定法によってサンプルの温度を推定することを可能にし得る。
【0012】
有利には、マスクの不透明パターンは、マスク表面積の１５％、１０％、５％、更に好ましくは１％未満の総表面積を有する。
【0013】
本発明によるサンプル表面の曲率及び反射率を測定するための機器の他の非限定的で有利な特徴は、個別に又は技術的に可能なあらゆる組合せにより、以下のとおりである：
マスクの不透明パターンの相対表面積は、マスク表面積の１％未満である。
マスクパターンは、２次元の周期的マトリックスとして配置される。
パターンは、グリッド、円、円盤、同心楕円（プラシドディスク）、単連結多角形又は単連結閉領域の形状を有する。
機器は、光学ビームスプリッタ及び分光計を更に含み、光学ビームスプリッタは、反射光ビームを受け取り、及び反射ビームの一部分を撮像システムに向かって、且つ反射光ビームの他の部分を分光計に向かって伝送するように配置され、分光計は、反射光ビームの他の部分のパワーを測定するのに適している。
光学ビームスプリッタは、５０－５０、４０－６０、３０－７０、１０－９０又は２０－８０の光学パワー分布を有するプレート型ビームスプリッタを含む。
機器は、サンプルによって散乱された光ビームのパワーを測定するように配置された他のセンサと、散乱光測定値からサンプルの表面粗さの測定値を抽出するのに適した信号処理システムとを含む。
機器は、分光計によって検出される反射ビームのパワー測定値を受け取り、且つそれからサンプルの分光反射率を推定するのに適した信号処理システムを含む。
光源は、例えば、ハロゲンランプ又は発光ダイオード（ＬＥＤ）の中から選択される白光の単一光源を含む。
マスクの不透明パターンの相対表面積は、マスク表面積の１％未満である。
マスクパターンは、２次元の周期的マトリックスとして配置される。
パターンは、グリッド、円、円盤、同心楕円（プラシドディスク）、単連結多角形又は単連結閉領域の形状を有する。
機器は、光学ビームスプリッタ及び分光計を更に含み、光学ビームスプリッタは、反射光ビームを受け取り、及び反射ビームの一部分を撮像システムに向かって、且つ反射光ビームの他の部分を分光計に向かって伝送するように配置され、分光計は、反射光ビームの他の部分のパワーを測定するのに適している。
光学ビームスプリッタは、５０－５０、４０－６０、３０－７０、１０－９０又は２０－８０の光学パワー分布を有するプレート型ビームスプリッタを含む。
機器は、サンプルによって散乱された光ビームのパワーを測定するように配置された他のセンサと、散乱光測定値からサンプルの表面粗さの測定値を抽出するのに適した信号処理システムとを含む。
機器は、分光計によって検出される反射ビームのパワー測定値を受け取り、且つそれからサンプルの分光反射率を推定するのに適した信号処理システムを含む。
光源は、例えば、ハロゲンランプ又は発光ダイオード（ＬＥＤ）の中から選択される白光の単一光源を含む。
【0014】
本発明は、ｉｎ ｓｉｔｕで測定するための、実施形態の１つによる機器の、例えば蒸着、エッチング及び／又は熱処理のための処理装置と組み合わせた使用も提案する。
【0015】
本発明は、サンプルの表面曲率を測定する方法も提案し、この方法は、光源を使用して、光源とサンプルの表面との間に位置するマスクを照明して、マスクを透過させることにより、サンプルの表面に入射する光ビームを生成し、且つサンプルによって反射される光ビームを形成するステップであって、マスクは、透明な背景と、マスクの表面上の所定の位置に配置された不透明パターンとを含み、マスクの不透明パターンは、透明な背景の表面積よりも小さい総表面積を有する、ステップ、反射光ビームの少なくとも一部分を受け取るステップ、撮像システム及びカメラを、反射ビームのその部分を受け取り、且つサンプルの表面での反射によってマスクの画像を形成するように設置するステップ、サンプルの表面上の反射によるマスク画像を処理して、前記画像中のパターンのそれぞれの位置を計算するステップ、マスクパターンの所定の位置を、画像中のパターンの計算された位置と比較して、それからサンプルの表面の少なくとも１つの曲率半径を推定するステップを含む。
【0016】
明らかに、本発明の様々な特徴、代替形態及び実施形態は、これらが矛盾しないか又は相互に対して排他的でない限り、様々な組合せに従って相互に関連付けられ得る。
【0017】
更に、本発明の各種の他の特徴は、本発明の非限定的な実施形態を例示する図面を参照して行われる付属の説明文から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【発明を実施するための形態】
【0019】
これらの図では、異なる代替形態に共通する構造的及び／又は機能的要素は、同じ参照番号を有し得る。
【0020】
図１は、サンプル８の表面の曲率及び反射率を測定するための機器を示す。サンプル８は、ここでは、例えばガラスプレート又は半導体、例えばシリコンプレートである。より詳細には、考慮されるサンプルは、平坦であると仮定される。サンプル８の厚さは、一般に、０．１ミリメートル～数ミリメートルである。サンプル８は、一般に、１ｃｍ２～数ｍ２の表面積を有する円形、正方形又は長方形の表面を有する。
【0021】
図１に示される例では、サンプル８は、処理装置のチャンバ３内に設置される。チャンバ３は、ここでは、光学入力ポート１１及び光学出力ポート１２を有する。任意選択により、チャンバ３は、他の光学ポート１３を含む。
【0022】
処理装置は、例えば、マイクロリソグラフィで使用される装置のように、サンプル表面上に薄層を蒸着するか又はサンプル表面をエッチングするのに適している。チャンバ３は、例えば、真空蒸着チャンバである。他の使用例では、処理装置は、サンプルを熱処理する、例えば熱アニーリングを実行するのに適している。
【0023】
代替形態として、機器は、ｅｘ ｓｉｔｕでも使用され得る。この場合、入射又は反射光ビームの光路上に入力／出力ポートはない。本開示の機器は、レンズ又はミラー等の光学コンポーネントの表面曲率半径を測定し、且つ表面粗さを同時に測定するためにも使用され得る。
【0024】
測定機器は、光源１、マスク２、光学ビームスプリッタ４、分光計７、撮像システム５及びカメラ６並びに信号処理システムを含むプロセッサ３０を含む。
【0025】
光源１は、光源光ビームを発することができる。有利には、光源１は、白光光源である。本明細書では、白光光源は、３００～２０００ｎｍの複数の波長の光ビームを発する光源を意味する。例えば、光源は、ハロゲン電球、リフレクタ及び光学系を含む。代替形態として、光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む。光源光ビームは、マスク２を照明する。
【0026】
曲率半径及び反射率の少なくとも２つの同時測定に同じ光源が使用されるが、光源１は、例えば、ＬＥＤの場合には１Ｗ、ハロゲンランプの場合には少なくとも３０Ｗの限定的なパワーを有する。
【0027】
マスク２は、光源１と、解析されるサンプルの表面との間に配置される。図１に示される例では、光源１及びマスク２は、チャンバ３の外に配置され、マスク２は、光源１と、チャンバ３の光学入力ポート１１との間に設置される。より詳細には、マスク２は、透明な背景と、マスク２の表面上の所定の位置に配置された複数の不透明パターン１４とを含む。マスクは、例えば、ガラス、ポリカーボネート又はプレキシガラス製の厚さ０．５～数ミリメートルの支持体の上に製作される。マスクの不透明パターン１４の表面積は、マスク２の照明表面積の１０％未満である。不透明パターン１４は、有利には、２次元の周期的マトリックスに沿って空間的に分散される。不透明パターンの形状は、例えば、十字、円盤、正方形又は幾何学的であるか否かを問わないあらゆる所定の形状である。非限定的な例として、マスク２は、５ｍｍメッシュの正方形のグリッドに沿って分散されたＮ＝９個の不透明パターンを含み、各パターンは、直径０．５ｍｍの黒い円盤である。この例では、不透明パターンの総表面積は、マスク２の表面積の０．３５％である。マスク２は、例えば、直径２５．４ｍｍの表面積を有する。
【0028】
マスク２を照明する光ビームは、マスク２を透過することにより、サンプル８の表面に入射する光ビーム１０を形成する。図１の例では、入射光ビーム１０は、光学入力ポート１１を通してチャンバ内に伝送される。不透明パターンの相対表面積が小さいことにより、光源１のパワーを増大させることなく、サンプル上で強力な入射光ビーム１１を得ることができる。入射光ビーム１０は、有利には、サンプル表面上でコリメートされ、受光ユニットで最大の光を受け取ることができる。代替形態として、入射光ビーム１０は、サンプルの表面上に合焦される。
【0029】
サンプル８の表面の法線９に対する入射光ビーム１０の入射角をアルファで示す。有利には、入射光ビーム１０は、コリメートされる。サンプル８の表面での反射により、反射光ビーム２０が得られる。反射光ビーム２０は、入射点でサンプル８の表面の法線９に対して－アルファの対称角を形成する。反射光ビーム２０は、光学出力ポート１２を介してチャンバ３の外に伝送される。
【0030】
光学ビームスプリッタ４は、チャンバ３の外部の反射光ビーム２０の経路上に配置される。光学ビームスプリッタ４は、反射光ビーム２０を２つの部分に空間的に分離し、すなわち、反射ビーム１つの部分２１は、撮像システム５及びカメラに向けられ、反射光ビームの他の部分２２は、分光計７に向けられる。有利には、光学ビームスプリッタ４は、５０－５０スプリッタであり、それにより、反射ビームの２つの部分は、同じパワーを有する。代替形態として、光学ビームスプリッタ４は、４０－６０スプリッタ又は光パワーの２０％がカメラに向けられ、光パワーの８０％が分光計７に向けられる２０－８０スプリッタである。例えば、光学ビームスプリッタ４は、薄膜プレート型セパレータ若しくはキューブスプリッタ又は偏光スプリッタである。
【0031】
撮像システム５は、例えば、カメラ６の対物レンズを含む。撮像システム５及びカメラ６は、反射光の部分２１を受け取るように配置される。より正確には、カメラ６のフォーカス調整は、サンプル８の表面ではなく、マスク２の不透明パターン１４に対して行われる。そのようにして、撮像システム５及びカメラ６は、サンプル８での反射によってマスク２の鮮明な画像３２を形成するように調整される。
【0032】
カメラ６は、サンプル８での反射によってマスク２の画像３２を記録する。サンプルが平坦である、すなわちそれが無限の曲率を有する場合、画像３２中のパターン３４の位置は、マスク２のパターンの位置の線形変換に対応する。しかしながら、サンプル８が曲率を有する場合、画像中のパターンの位置は、サンプルの曲率半径の関数として変更される。円柱面曲率の場合、パターンマトリックスが円柱状変形の軸と整合すると、画像３２中のパターン３４の位置は、空間の１つの方向のみに沿って変更される。球面曲率の場合、画像３２中のパターン３４の位置は、２つの横方向に沿って変更される。
【0033】
画像３２は、特別に適応された画像処理システムであるプロセッサ３０に転送される。画像処理システムは、画像３２中の各パターン３４の位置を特定するのに適している。例えば、処理システムは、光点の画像間の距離の変化を計算するための、仏国特許第３０６６８１６号明細書に記載の処理システムと同じ方法において、隣接するパターン間の距離の変化を計算する。
【0034】
図２に示される例では、画像中のパターン３４の形状は、楕円形である。ここで使用されるマスクのパターンは、円盤型を有し、パターンの全てが同じ直径を有し、パターンは、正方形グリッドに沿って配置される。画像３２は、透明な背景を有するため、パターンは、コントラストを有し、それによりパターン３４の位置及び／又は形状を高い正確さで特定することができる。これは、サンプルの反り変形を、この反りが非常に大きい曲率半径、例えば１００ｋｍ以上を有していても検出することを可能にする。
【0035】
分光計７は、反射光ビームの他の部分２２を受け取る。分光計７は、鏡面反射した光ビームの他の部分２２のパワーを波長に応じて測定するように構成される。例えば、分光計は、３００ｎｍ～２０００ｎｍの波長範囲で動作する。サンプルの反射率は、反射光のパワーと入射光のパワーとの比と等しく、この測定から推定される。マスクの透過率が９０％より高く、光学ビームスプリッタが反射光ビームのかなりの部分を透過させるため、分光計によって検出される反射光ビームのパワーは、鏡面反射率を正確に測定することを可能にするのに十分に高いレベルを有する。全ての分光範囲にわたる波長の関数に応じた反射ビームのパワーが１つの分光計７のみで測定される。
【0036】
したがって、この機器により、非常に高い感度での大きい曲率に関するサンプルの曲率半径と、高い正確さでのサンプルの表面鏡面反射率との同時測定が可能になる。この機器は、わずかな入力／出力ポートのみを必要とする。入射角が非ゼロである場合、サンプル８の表面の法線９に関して対称に配置された２つの入力／出力ポート１１、１３があればよい。特に有利には、曲率測定及び反射測定は、１つの単一光源１を使用して行われる。この構成により、処理チャンバにできるだけ近く、２つの異なる機器と比較して製造コストがより低い非常にコンパクトな機器を得ることができる。
【0037】
選択肢として、他のセンサ１７がチャンバの他の光学ポート１３の反対側に配置される。この他の光学ポート１３により、サンプル８の表面で散乱した光を受け取ることが可能になる。図１に示される例では、他の光学ポート１３は、サンプルの正面のサンプル８の表面の法線９上に設置される。他のセンサ１７は、鏡面反射外において特定の立体角で散乱した光ビームを受け取る。このようにして、依然として単一光源１により、３つの同時測定値、すなわちサンプルの表面の同じ被照明領域の曲率半径、鏡面反射率及び拡散率が得られる。測定は、リアルタイムで高い周波数（最大１００Ｈｚ）において実行され得る。
【0038】
散乱光強度測定値は、プロセッサ３０に伝送される。信号処理システムにより、表面粗さの相対変化を測定することができる。サンプルの表面粗さの相対変化の測定は、ナノメートルのオーダの感度及び／又は正確さで得られる。
【0039】
代替形態として、反射率による曲率の測定は、直角入射で行われる。この場合、光源及び受光側（カメラ及び分光計）は、ポート１３に他のプレート型ビームスプリッタと共に取り付けられる。粗さ測定は、したがって、例えば他の光学ポート１１又は１２に取り付けられる。
【0040】
当然のことながら、付属の特許請求の範囲内で本発明に対する他の様々な改良形態がなされ得る。
【図1】
【図2】
【手続補正書】
【提出日】2024-04-12
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
サンプル（８）の表面曲率を測定するための機器であって、光源（１）と、前記光源（１）と前記サンプル（８）の表面との間に配置されたマスク（２）とを含み、前記光源（１）は、前記マスク（２）を照明して、前記マスクを透過させることにより、前記サンプル（８）の前記表面に入射する光ビーム（１０）を生成し、且つ前記サンプルによって反射される光ビーム（２０）を形成するのに適している、機器において、前記マスク（２）は、透明な背景と、マスク表面上の所定の位置に配置された不透明パターン（１４）とを有し、前記マスクの前記不透明パターン（１４）は、前記透明な背景の表面積よりも小さい総表面積を有し、前記機器は、撮像システム（５）及びカメラ（６）であって、前記反射光ビームの少なくとも一部分（２１）を受け取り、且つ前記サンプル（８）での反射によって前記マスクの画像（３２）を形成するのに適した撮像システム（５）及びカメラ（６）、前記サンプル表面での反射による前記マスクの前記画像（３２）を処理し、前記画像（３２）中の前記パターンのそれぞれの位置を計算し、且つ前記マスクの前記パターン（１４）の前記所定の位置を、前記画像（３２）中の前記パターン（３４）の前記計算された位置と比較して、それから前記サンプル（８）の少なくとも１つの表面曲率半径を推定するのに適した画像処理システムを含むことを特徴とする機器。
【請求項2】
前記マスク（２）の前記不透明パターン（１４）は、マスク表面積の１５％、１０％、５％又は１％未満の総表面積を有する、請求項１に記載の機器。
【請求項3】
前記マスクパターン（１４）は、２次元の周期的マトリックスとして配置される、請求項１又は２に記載の機器。
【請求項4】
光学ビームスプリッタ（４）及び分光計（７）を更に含み、前記光学ビームスプリッタ（４）は、前記反射光ビーム（２０）を受け取り、及び前記反射ビームの一部分（２１）を前記撮像システム（５）に向かって、且つ前記反射光ビームの他の部分（２２）を前記分光計（７）に向かって伝送するように配置され、前記分光計（７）は、前記反射光ビームの前記他の部分（２２）のパワーを測定するのに適している、請求項１又は2に記載の機器。
【請求項5】
前記光学ビームスプリッタ（４）は、５０－５０、４０－６０、３０－７０、１０－９０又は２０－８０の光学パワー分布を有するプレート型ビームスプリッタを含む、請求項４に記載の機器。
【請求項6】
前記サンプルによって散乱された光ビーム（２３）のパワーを測定するように配置された他のセンサ（１７）と、散乱光測定値から前記サンプル（８）の表面粗さの測定値を抽出するのに適した信号処理システムとを含む、請求項１又は2の何れか一項に記載の機器。
【請求項7】
前記分光計によって検出される前記反射ビームのパワー測定値を受け取り、且つそれから前記サンプルの分光反射率を推定するのに適した信号処理システムを含む、請求項４に記載の機器。
【請求項8】
前記光源（１）は、ハロゲンランプ又は発光ダイオードの中から選択される単一光源を含む、請求項１又は2に記載の機器。
【請求項9】
ｉｎ ｓｉｔｕで測定するための、請求項１又は2に記載の機器の、処理装置（３）と組み合わせた使用。
【請求項10】
サンプル（８）の表面曲率を測定する方法であって、光源（１）を使用して、前記光源と前記サンプル（８）の表面との間に位置するマスク（２）を照明して、前記マスクを透過させることにより、前記サンプル（８）の前記表面に入射する光ビーム（１０）を生成し、且つ前記サンプルによって反射される光ビーム（２０）を形成するステップであって、前記マスク（２）は、透明な背景と、前記マスクの表面上の所定の位置に配置された不透明パターン（１４）とを含み、前記マスクの前記不透明パターン（１４）は、前記透明な背景の表面積よりも小さい総表面積を有する、ステップ、前記反射光ビーム（２０）の少なくとも一部分（２１）を受け取るステップ、撮像システム（５）及びカメラ（６）を、前記反射ビームの前記部分（２１）を受け取り、且つ前記サンプル（８）の前記表面での反射によって前記マスクの画像（３２）を形成するように設置するステップ、前記サンプルの前記表面上の反射による前記マスク画像（３２）を処理して、前記画像中の前記パターンのそれぞれの位置を計算するステップ、前記マスクパターン（１４）の前記所定の位置を、前記画像（３２）中の前記パターン（３４）の前記計算された位置と比較して、それから前記サンプル（８）の少なくとも１つの表面曲率半径を推定するステップを含む方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0028】
マスク２を照明する光ビームは、マスク２を透過することにより、サンプル８の表面に入射する光ビーム１０を形成する。図１の例では、入射光ビーム１０は、光学入力ポート１１を通してチャンバ内に伝送される。不透明パターンの相対表面積が小さいことにより、光源１のパワーを増大させることなく、サンプル上で強力な入射光ビーム１０を得ることができる。入射光ビーム１０は、有利には、サンプル表面上でコリメートされ、受光ユニットで最大の光を受け取ることができる。代替形態として、入射光ビーム１０は、サンプルの表面上に合焦される。
【国際調査報告】