JP2007263569A - 周期構造欠陥測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 周期構造の欠陥を容易かつ迅速、確実に測定できる周期構造欠陥測定装置を提供すること。
【解決手段】 被検査物３の周期構造３−１のｘ方向、ｙ方向の並び方向から光源１からの光を照射し、前記被検査物３の周期構造３−１へ前記光が照射されたときの前記被検査物３の周期構造３−１のｘ方向、ｙ方向の並び方向からの反射回折光を光検出器４で同時に検出し、前記検出した反射回折光をもとに前記被検査物３の周期構造３−１の欠陥を画像処理装置により容易かつ迅速、確実に測定し判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体関連部品や液晶関連部品等に形成された周期構造に生ずる欠陥を測定する周期構造欠陥測定装置に関し、詳しくは被検査物の一部の周期構造に欠陥が発生して、特定の並び方向の回折光や、特定の並び方向の回折光の正負いずれかの次数の回折光にしか欠陥部の影響が現れない場合に、被測定物の方向を変えることなく、単一の画像、または複数の画像検出手段で同時に検出した画像から、欠陥を測定する周期構造欠陥測定装置に関する。

半導体基板や液晶関連部品の基板などでは、周期的に微細な構造が形成されている。ここでフォトリソグラフィの工程においてレジストの膜厚の変化や、異物がフォトマスクとの間に存在した場合の露光不良、また表面を研磨する場合の研磨不良などが原因で、基板において部分的に周期構造の形状に欠陥が生じる場合がある。

このような原因で生じる周期構造の欠陥を、画像処理手法を利用して検査するには、各周期構造の形状変化が非常に小さいため、局所的な形状の変化が一部の領域に密集して存在する場合のマクロな欠陥を検出する手法が多く用いられる。

欠陥が生じた周期構造が規則的に並んでいることにより、いずれかの次数の回折光の強度が欠陥の影響で変化し、それを測定することで周期構造の欠陥を測定できる。しかし周期構造において欠陥が生じた部分の影響を受けた次数の回折光を検出しないと、周期構造の欠陥が測定できない。

周期構造のマクロな欠陥を検出する場合、照明光を被検査物に照射し、周期構造によって生じる回折光を画像検査する手法が多く用いられる。このような回折光を利用した検査は、周期構造の特定の並び方向の回折光を検出して実施している（特許文献１参照）。
特開平１１−５１８７４号公報

したがって、従来の周期構造欠陥測定装置では、周期構造の特定の並び方向の回折光を検出する場合、各周期構造において特定の並び方向と欠陥部分の辺が直交して、回折光強度に欠陥部分の影響がムラとして測定できるように顕著に現れないと、周期構造の欠陥が測定できない。このため、各周期構造の欠陥部分の辺と直交する周期構造並び方向の回折光が検出できるよう、被検査物の向きか、光源と集光手段、画像検出手段等の向きを変える必要があり、一枚あたりの測定の速度が増えることや、向きを変える手段が必要になるなどの課題があった。
また、欠陥部分の辺が周期構造の並び方向と直交していても、周期構造の欠陥部分の反射光が回折光の強度に影響を及ぼすような正負いずれかの次数の回折光を検出しないと周期構造の欠陥が測定できないという課題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、周期構造の欠陥を容易かつ迅速、確実に測定できる周期構造欠陥測定装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明はかかる周期構造欠陥測定装置は、周期構造が形成された被検査物に光を照射したときの反射回折光をもとに前記周期構造の欠陥を検出する周期構造欠陥測定装置であって、光源と、前記被検査物の周期構造の複数の並び方向から前記光源からの光を照射する集光系と、前記集光系により前記光が照射されたときの前記被検査物の周期構造の複数の並び方向からの反射回折光を同時に検出する画像検出手段とを備えたことを特徴とする。

上述の目的を達成するため、本発明はかかる周期構造欠陥測定装置は、周期構造が形成された被検査物に光を照射したときの反射回折光をもとに前記周期構造の欠陥を検出する周期構造欠陥測定装置であって、光源と、前記光源からの光を略平行光にして前記周期構造が形成された被検査物へ垂直に照射する集光系と、前記集光系から前記周期構造が形成された被検査物へ前記光を照射したときの前記被検査物からの正負の次数の反射回折光を検出する複数の画像検出手段とを備えたことを特徴とする。

上述の目的を達成するため、本発明はかかる周期構造欠陥測定装置は、周期構造が形成された被検査物に光を照射したときの反射回折光をもとに前記周期構造の欠陥を検出する周期構造欠陥測定装置であって、光源と、前記光源からの光を、略平行光にし、前記周期構造が形成された被検査物へ垂直に、前記周期構造の複数の並び方向に対し照射する集光系と、前記集光系から前記周期構造が形成された被検査物へ前記光を照射したときの、前記周期構造の各並び方向における前記被検査物からの正負の次数の反射回折光を検出する画像検出手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の周期構造欠陥測定装置によれば、被測定物の一部領域において、周期構造の特定部分に欠陥が生じ、周期構造の特定の並び方向の回折光強度に欠陥の影響で変化が生じた場合でも、被測定物の向きや、光源や画像検出手段の向きを変えることなく、周期構造の複数の並び方向の回折光を同時に画像検出することで、周期構造の欠陥を容易かつ確実に測定できる効果がある。

また、本発明の周期構造欠陥測定装置によれば、正負いずれかの次数の回折光に周期構造の欠陥の影響が現れた場合でも、複数の画像検出手段を用いて同時に検出した正負の次数の回折光の画像で周期構造の欠陥を迅速かつ確実に測定できる効果がある。

図１は、本発明の第１の実施の形態の周期構造欠陥測定装置の構成を示す概略図である。図１に示すように、この周期構造欠陥測定装置は、線状の光源１から出射した光を集光レンズ２で略平行光にして被検査物３へ照明する。光源１は、ハロゲン光やメタルハライド光をファイバガイドで伝送ライトへ導いたもの等が用いられる。または、光源１として、ＬＥＤ光を線状に配置して拡散板で照度分布を均一化したもの、ハロゲン光やメタルハライド光をファイバガイドで導きファイバ片側を線状光源としたものを用いてもよい。ここでの略平行光とは、出射エリアと照射エリアの大きさが似かよっている場合を言っており、その場合でも、照射エリア内では、平行光以外の光も存在する。

被検査物３には、周期構造３−１が周期的に配置されており、ｘ、ｙ方向に規則的に並んでいるとする。周期構造はさまざまな形状が考えられるが、ここでは矩形の形状とする。
被検査物３では、周期構造３−１が存在することで反射光によって回折光が発生する。周期構造３−１に欠陥部分３−２が生じていると前記回折光の強度に変化が生じる。

ここで、欠陥部分３−２が、周期構造３−１においてｘ方向に平行な辺に発生したとする。このとき、ｙ方向から照明された光に対し、その反射光における回折光量に欠陥部分３−２の影響が顕著に現れる。また、周期構造３−１においてｙ方向に平行な辺に欠陥部分が生じた場合は、ｘ方向から照明された光に対し、その反射光における回折光量に欠陥部分の影響が顕著に現れる。
そこで、光源１を垂直方向から見てｙ方向に４５度をなすように配置する。これによって、光源１から照射された光により、同時にｘ方向、ｙ方向の周期構造の並びの回折光を発生させることができる。

この実施の形態１では、光検出器４としてはラインセンサを用いる。光検出器４のセンサの並び方向が光源１と平行となるようにして、被検査物３の反射光を検出する。ここで、搬送機構５で被検査物３をｘ方向に搬送しながら画像として検出する。検出した画像を、画像処理装置６で判定することで周期構造３−１の不良部分を測定できる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、被検査物３の向きや、光源１や光検出器４の向きを変えることなく、周期構造３−１の複数の並び方向の回折光を同時に画像検出することで、周期構造３−１の欠陥を容易かつ確実に測定できる効果がある。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図２は、本発明の第２の実施の形態の周期構造欠陥測定装置の構成を示す概略図である。
この周期構造欠陥測定装置では、線状の光源１をｙ方向に平行に配置し、出射した光を集光レンズ２で略平行光とし被検査物３へ垂直方向から照明する。被検査物３の一部の領域において周期構造３−１に欠陥部分３−３が生じているとする。欠陥部分３−３は、周期構造３−１の辺においてｙ方向に平行に発生し、ｘ方向において正の方向に発生しているとする。

このとき、前記光源１から垂直に入射された光は、前記光源１が配置されているｙ方向と直交するｘ方向と平行な並び方向の周期構造３−１によって正の次数の回折光７と負の次数の回折光８が発生する。ここで、正の次数の回折光７には、欠陥部分３−３によって良品部分との光量変化が顕著に生じ、負の次数の回折光８には欠陥部分３−３による光量変化がほとんど生じない傾向となる。ここで、研磨工程などでは、周期構造３−１のｘ方向において、正負の方向いずれの辺に欠陥が生じるかは不規則であり、どちらの辺に欠陥が生じても測定できることが望ましい。

そこで、正の次数の回折光を検出するライン状のセンサをもつ光検出器９と、負の回折光を検出する光検出器１０を配置し、搬送機構５により被測定物３を搬送しながら光検出器９と光検出器１０とにより正負の次数の回折光を画像として検出する。
欠陥部分３−３が周期構造３−１のｘ方向において負の方向に発生した場合、光検出器１０で欠陥が検出される。
そして、検出した画像を、画像処理装置１１および画像処理装置１２で判定することで、ここでは画像処理装置１１において周期構造３−１に生じた欠陥部分３−３を測定できる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、正負いずれかの次数の回折光に周期構造３−１の欠陥の影響が現れた場合でも、複数の光検出器を用いて同時に検出した正負の次数の回折光の画像で周期構造３−１の欠陥を迅速に測定できる効果がある。

次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
図３は、本発明の第３の実施の形態の周期構造欠陥測定装置の構成を示す概略図である。この周期構造欠陥測定装置では、線状の光源１を垂直方向から見てｘｙ方向に４５度に配置し、出射した光を集光レンズ２で略平行光とし被検査物３へ垂直方向から照明する。被検査物３の一部の領域において周期構造３−１に欠陥部分３−４が生じているとする。欠陥部分３−４は、周期構造３−１の辺においてｘ方向に平行に発生し、ｙ方向において正の方向に発生しているとする。

このとき、垂直に入射された光は、周期構造３−１のｙ方向の並び方向によって正の次数の回折光１３と負の次数の回折光が発生する。ここで、正の次数の回折光１３には、欠陥部分３−４によって良品部分との光量変化が顕著に生じ、一方、負の次数の回折光には欠陥部分３−４による光量変化が殆ど生じない傾向となる。研磨工程などでは、周期構造３−４のいずれの辺に欠陥が生じるかは不規則であり、どの辺に欠陥が生じても測定できることが望ましい。

そこで、周期構造３−１において、ｘｙ方向の、正の方向の回折光を検出するライン状のセンサをもつ光検出器１４と、負の方向の回折光を検出するライン状のセンサをもつ光検出器１５を用いる。光検出器１４および光検出器１５のライン状のセンサは、被検査物３の垂直方向から見て光源１と平行に、光源１に対して対称に配置して、光源１の照射部について同一の視野範囲を検出するように配置する。

搬送機構５で、被測定物３を搬送しながら光検出器１４と光検出器１５で正負の次数の回折光を画像として検出する。検出した画像を、画像処理装置１６および画像処理装置１７で判定することで、ここでは画像処理装置１６において周期構造３−１に生じた欠陥部分３−４を測定できる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、周期構造３−１のいずれの辺に欠陥が生じても、２つの画像検出装置を用いて同時に周期構造３−１の欠陥を測定できる効果がある。

本発明の第１の実施の形態の周期構造欠陥測定装置の構成を示す概略図である。 本発明の第２の実施の形態の周期構造欠陥測定装置の構成を示す概略図である。 本発明の第３の実施の形態の周期構造欠陥測定装置の構成を示す概略図である。

符号の説明

１……光源、２……集光レンズ、３……被検査物、３−１……周期構造、３−２，３−３，３−４……欠陥部分、４，９，１０，１４……光検出器、５……搬送機構、６，１１，１２，１６，１７……画像処理装置。

Claims (3)

1. 周期構造が形成された被検査物に光を照射したときの反射回折光をもとに前記周期構造の欠陥を検出する周期構造欠陥測定装置であって、
   光源と、
   前記被検査物の周期構造の複数の並び方向から前記光源からの光を照射する集光系と、
   前記集光系により前記光が照射されたときの前記被検査物の周期構造の複数の並び方向からの反射回折光を同時に検出する画像検出手段と、
   を備えたことを特徴とする周期構造欠陥測定装置。
2. 周期構造が形成された被検査物に光を照射したときの反射回折光をもとに前記周期構造の欠陥を検出する周期構造欠陥測定装置であって、
   光源と、
   前記光源からの光を略平行光にして前記周期構造が形成された被検査物へ垂直に照射する集光系と、
   前記集光系から前記周期構造が形成された被検査物へ前記光を照射したときの前記被検査物からの正負の次数の反射回折光を検出する複数の画像検出手段と、
   を備えたことを特徴とする周期構造欠陥測定装置。
3. 周期構造が形成された被検査物に光を照射したときの反射回折光をもとに前記周期構造の欠陥を検出する周期構造欠陥測定装置であって、
   光源と、
   前記光源からの光を、略平行光にし、前記周期構造が形成された被検査物へ垂直に、前記周期構造の複数の並び方向に対し照射する集光系と、
   前記集光系から前記周期構造が形成された被検査物へ前記光を照射したときの、前記周期構造の各並び方向における前記被検査物からの正負の次数の反射回折光を検出する画像検出手段と、
   を備えたことを特徴とする周期構造欠陥測定装置。
   

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