JP2007248208A - 形状特定装置及び形状特定方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】断面斜面形状の配線パターンの形状を特定することは困難である。
【解決手段】基板上に形成した断面斜面形状の配線パターン2Aの形状を特定する配線パターン形状特定装置1であって、各形状の候補情報を予め格納したデータベース11と、走査座標毎に、共焦点光学方式を用いて受光強度データを取得し、受光強度データに基づき配線パターンの高さデータを取得する高さ情報取得処理部31と、受光強度データに基づき配線パターンのエッジ位置を取得するエッジ位置取得処理部32と、高さデータに近似した候補情報をデータベースから絞り込む形状候補絞込み処理部33と、エッジ位置を算出した際に使用した配線パターンの受光強度データと絞り込んだ候補情報の受光強度データとを比較してマッチング度合が最大値となる候補情報を配線パターンの形状として特定する形状候補特定処理部34とを有するようにした。
【選択図】図2
【解決手段】基板上に形成した断面斜面形状の配線パターン2Aの形状を特定する配線パターン形状特定装置1であって、各形状の候補情報を予め格納したデータベース11と、走査座標毎に、共焦点光学方式を用いて受光強度データを取得し、受光強度データに基づき配線パターンの高さデータを取得する高さ情報取得処理部31と、受光強度データに基づき配線パターンのエッジ位置を取得するエッジ位置取得処理部32と、高さデータに近似した候補情報をデータベースから絞り込む形状候補絞込み処理部33と、エッジ位置を算出した際に使用した配線パターンの受光強度データと絞り込んだ候補情報の受光強度データとを比較してマッチング度合が最大値となる候補情報を配線パターンの形状として特定する形状候補特定処理部34とを有するようにした。
【選択図】図2
Description
本発明は、例えば液晶ディスプレイ(以下、単にLCDと称する)基板や半導体ウェハ等の各種基板上に形成した、傾斜面を備えた断面斜面形状の配線パターン等の特定対象物の形状を、共焦点光学方式を利用して特定する、例えば配線パターン形状特定装置等の形状特定装置及び形状特定方法に関する。
近年、LCD基板、PDP(Plasma Display Panel)等のFPD(Flat Panel Display)基板、半導体ウェハ等の各種基板、並びに、それらのリソグラフィに使用するマスク基板等は、蒸着・エッチング等の膜製造技術を用いて製造されている。
このような基板上に形成する配線パターンの形状は、傾斜面を備えた断面斜面形状であることが多々あることから、その後の製造工程で同断面斜面形状の寸法誤差が接触不良の原因になる虞も否めず、同配線パターンの傾斜面の傾き角度や寸法誤差が許容範囲内にあるか否かを測定できるようにすることが製造ライン上でも求められている。
また、近年の高集積化要求に応じて、配線パターンは更なる微細化が進み、ますます検査精度(分解能)の向上が求められているのも実情である。
そこで、このような実情に鑑み、基板上に形成した配線パターンを高精度に計測する技術としては様々な方法が知られている。
まず、基板上に形成した配線パターンを計測する方法としては、図18に示すように、基板500上の面内走査位置(XY)及び光軸走査位置(Z)を表す走査座標毎に、共焦点光学方式を用いて、基板500上の散乱反射光の受光量データを取得し、これら取得した受光量データを走査座標毎に記憶し、図18(a)に示すように面内走査位置毎に受光量データが最大値となる走査座標を合焦位置として、配線パターン501の高さ距離を計測することができる共焦点光学方式を用いた方法が知られている(例えば特許文献1参照)。
この特許文献1の配線パターン計測方法によれば、二次元的な面内走査位置(XY)だけではなく、光軸走査位置(Z)要素も含めて、三次元的に同基板500上の配線パターン501の高さ距離をも計測することができる。
また、基板上の断面斜面形状の配線パターンの傾斜面の傾斜幅を計測する方法としては、図19(a)及び(b)に示すように、基板600上の断面斜面形状の配線パターン601の段差、すなわち上面エッジ位置601A及び下面エッジ位置601Bを計測する方法であって、基板600上に照射したガウスビームの反射光に対する強度分布特性を面内走査位置毎に取得し、これら強度分布特性を、図19(c)に示すように微分化することで反射強度変化の最大点を求め(図19(d)参照)、この最大点に相当する位置を配線パターン601の上面エッジ位置601A及び下面エッジ位置601Bとし、これら上面エッジ位置601A及び下面エッジ位置601Bに基づき、配線パターン500の傾斜幅を算出するという方法が知られている(例えば特許文献2参照)。
尚、特許文献2の方法においては、配線パターン601に相当する上面部、基板600に相当する下面部、これら上面部及び下面部間を連結する傾斜面601Cでは夫々異なる一様の反射率を備えた平面領域と仮定し、干渉の影響を無視し、単純な振幅だけの変化で考えると、ガウスビームの強度分布と反射率との畳み込み演算で反射強度を取得することができ、さらに、この反射強度の変化の最大点をエッジ位置とすることができるものである。
従って、特許文献2の方法によれば、基板600上に形成された配線パターン601の上面エッジ位置601A及び下面エッジ位置601Bを取得し、これら上面エッジ位置601A及び下面エッジ位置601Bに基づき、配線パターン601の傾斜面601Cの傾斜幅を算出することができる。
また、基板上に形成した配線パターンを特定する方法としては、図20に示すように、振幅分布が既知で位相が揃ったビーム光701を基板700上に照射し、撮像素子に取り込まれた散乱反射光の強度分布を用いることで、表面形状の推測計算を繰り返し実行し、収束した値を配線パターン702の形状として特定する技術が知られている(例えば特許文献3参照)。
従って、特許文献3の方法によれば、基板700上に照射したビーム光701に対する散乱反射光の強度分布を用いることで、表面形状の推測計算を繰り返し、基板700上に形成した配線パターン702の形状を特定することができる。
特開平9−257440号公報(図1及び要約書参照)
特開昭60−61603号公報(図3及び(特許請求の範囲)参照)
特開平11−94539号公報(図1及び要約書参照)
しかしながら、特許文献1の計測方法によれば、基板500上の走査座標(XYZ)毎に、共焦点光学方式を用いて、基板500上の散乱反射光の受光量データを取得し、これら取得した受光量データを走査座標(XYZ)毎に記憶し、面内走査位置(XY)毎に、図18(a)に示すように受光量データが最大値となる走査座標を合焦位置として、基板500上の配線パターン501の高さを計測できるようにしたが、図18(b)に示すように、断面斜面形状の配線パターン501のエッジ付近にビームスポットがかかる場合、受光量データの最大値となる走査座標が合焦位置とはならず誤検出を生じて配線パターン501の高さを計測することができないため、その結果、基板500上に形成した配線パターン501の形状を特定することはできない。
また、特許文献2の計測方法によれば、基板600上に照射したガウスビームの反射光に対する強度分布特性を面内走査位置毎に取得し、これら強度分布特性を微分化することで反射強度変化の最大点を求め、この最大点に相当する位置を配線パターン601の上面エッジ位置601A及び下面エッジ位置601Bとし、これら上面エッジ位置601A及び下面エッジ位置601Bに基づき、配線パターン601の傾斜面601Cの傾斜幅を算出できるようにしたが、二次元的に上面エッジ位置601A及び下面エッジ位置601Bを認識できるに過ぎず、基板600上に形成した配線パターン601の形状を特定することはできない。
また、特許文献3の特定方法によれば、基板700上に照射したビーム光701の散乱反射光の強度分布を用いることで、表面形状の推測計算を繰り返し、基板700上の配線パターン702の形状を特定できるようにしたが、そもそも、ワーク表面直前の複素振幅分布が既知で、位相がそろったビーム光701であると仮定して計算する方法であるため、仮にビーム光701が収差のない理想的なビーム光であったとしても、図20(b)に示すように、ビーム光701のウエスト位置が基板700上の所定位置に位置するか否かを確認することができないため、ビーム光701のウエスト位置が面内方向及び光軸方向に位置ズレした場合、ビーム光701のワーク表面直前の複素振幅分布は変化して正確な形状推測を実行することができず、複素振幅分布を理想状態に照射するための位置調整機構とそれを確認するモニタ機構が必要となる。
本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところが、共焦点光学方式を利用して、傾斜面を備えた断面斜面形状の配線パターン等の特定対象物の高さデータ、同特定対象物のエッジ位置を正確に取得して、同特定対象物の形状を特定することができる形状特定装置及び形状特定方法を提供することにある。
上記目的を達成するために本発明の形状特定装置は、下側平面部に対して平行な上側平面部と、前記上側平面部及び下側平面部間を連結する傾斜面とで構成する特定対象物の形状を、走査型の共焦点光学方式を用いて特定する形状特定装置であって、光軸走査位置及び光軸方向に垂直な走査位置を表す走査座標毎に、前記共焦点光学方式による照射光の集光ビーム位置を走査して、散乱反射光の受光量データを取得する受光量データ取得手段と、前記受光量データ取得手段にて取得した受光量データを前記走査座標毎に記憶する記憶手段と、対象物の高さに相当する高さ推測データが異なる複数の対象物の形状毎に、前記共焦点光学方式による集光ビーム位置を異ならせて走査したときに得られる受光量データに相当する受光量推測データを含む候補情報を予め格納したデータベースと、前記受光量データが最大となる走査座標を前記記憶手段から検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得する高さ情報取得手段と、前記高さ情報取得手段にて取得した前記上側平面部及び下側平面部の走査座標内の所定座標範囲内の受光量データを前記記憶手段から検索し、これら検索した前記所定座標範囲内の受光量データの変化度合が最大となる位置に相当する走査座標を、前記特定対象物のエッジ位置として取得するエッジ位置取得手段と、前記データベースに格納中の複数の候補情報から、前記高さ情報取得手段にて取得した前記特定対象物の高さデータに近似した前記高さ推測データを含む候補情報を絞り込む候補情報絞込み手段と、前記候補情報絞込み手段にて前記候補情報を絞り込むと、前記エッジ位置取得手段にて取得した前記特定対象物のエッジ位置の走査座標に基づき、前記集光ビーム位置を特定し、前記エッジ位置取得手段にて検索した前記所定座標範囲内の受光量データと、前記特定した集光ビーム位置に対応する受光量推測データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量推測データが前記受光量データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として特定する対象物特定手段とを有するようにした。
従って、本発明の形状特定装置によれば、光軸走査位置及び光軸方向に垂直な走査位置を表す走査座標毎に、前記共焦点光学方式による照射光の集光ビーム位置を走査して、散乱反射光の受光量データを取得して記憶手段に記憶し、前記受光量データが最大となる走査座標を前記記憶手段から検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得し、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標内の所定座標範囲内の受光量データを前記記憶手段から検索し、これら検索した前記所定座標範囲内の受光量データの変化度合が最大となる位置に相当する走査座標を、前記特定対象物のエッジ位置として取得したので、共焦点光学方式で得た走査座標毎の受光量データを利用して、傾斜面を備えた特定対象物の高さはもちろんのこと、同特定対象物のエッジ位置をも高速に取得することができ、さらには、最大となる受光量データの走査座標を利用していることから、従来のような位置調整機構を設けなくても、理想的なビームウエスト位置で特定対象物の高さやエッジ位置を取得することができる。尚、形状を特定する対象の範囲は三次元的なものや、光軸方向及び、この光軸方向に垂直な1ラインによって規定される1断面内のものを含むものとする。
さらに本発明の形状特定装置によれば、前記データベースに格納中の複数の候補情報から、前記高さ情報取得手段にて取得した前記特定対象物の高さデータに近似した前記高さ推測データを含む候補情報を絞り込み、前記特定対象物のエッジ位置の走査座標に基づき集光ビーム位置を特定し、前記所定座標範囲内の受光量データと、前記特定した集光ビーム位置に対応する受光量推測データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量推測データが前記受光量データに最も相関性のある候補情報を前記特定対象物の形状として特定するようにしたので、特定対象物の高さデータを使用して同特定対象物の形状に近似した候補情報を絞り込むことで、その後の候補情報の特定に要する対象物特定手段の処理負担を大幅に軽減することができ、さらには、これら絞り込まれた候補情報との比較に際して、同エッジ位置を利用して集光ビーム位置を特定することで集光ビーム位置ズレによるマッチング誤差(比較誤差)の影響を無くし、その結果、傾斜面を備えた断面斜面形状の特定対象物であっても同特定対象物の形状を高速かつ正確に特定することができる。
また、本発明の形状特定装置は、前記特定対象物のエッジ位置が、前記上側平面部及び傾斜面間の上面エッジ位置及び、前記下側平面部及び傾斜面間の下面エッジ位置を有し、前記候補情報は、さらに前記対象物の傾斜幅に相当する傾斜幅推測データについても異なる複数の対象物の形状毎に、前記共焦点光学方式による集光ビーム位置を異ならせて走査したときに得られる受光量データに相当する受光量推測データを含み、前記候補情報絞込み手段は、前記エッジ位置取得手段にて取得した前記上面エッジ位置及び下面エッジ位置に基づき、前記特定対象物の傾斜幅データを算出し、前記データベースに格納中の複数の候補情報から、前記特定対象物の高さデータに近似した前記高さ推測データ、さらに、前記特定対象物の傾斜幅データに近似した前記傾斜幅推測データを含む候補情報を絞り込むようにした。
従って、本発明の形状特定装置によれば、特定対象物の高さデータの他に、同特定対象物の傾斜幅データでも、同特定対象物に近似した候補情報をデータベースから絞り込むようにしたので、前記対象物特定手段は、絞り込まれた候補情報の件数が少なくなることから、これら候補情報の比較処理に要する負担を大幅に軽減することができる。
また、本発明の形状特定装置は、前記走査座標毎に、干渉系光学方式を用いて、前記散乱反射光と参照光とが干渉した光波の強度分布データを取得する干渉系強度分布データ取得手段を有し、前記記憶手段は、前記受光量データ取得手段にて取得した前記受光量データ及び、前記干渉系強度分布データ取得手段にて取得した前記強度分布データを前記走査座標毎に記憶し、前記高さ情報取得手段は、前記受光量データが最大となる走査座標、同走査座標の光軸方向近傍の走査座標及び、これら走査座標毎の強度分布データを前記記憶手段から夫々検索し、これら検索した走査座標の強度分布データに基づき、最適干渉条件に適した走査座標を検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得するようにした。
従って、本発明の形状特定装置によれば、前記走査座標毎に、干渉系光学方式を用いて、前記散乱反射光と参照光とが干渉した光波の強度分布データを取得して、前記受光量データと併せて同強度分布データを記憶手段に記憶し、前記受光量データが最大となる走査座標、同走査座標の光軸方向近傍の走査座標及び、これら走査座標毎の強度分布データを前記記憶手段から夫々検索し、これら検索した走査座標の強度分布データに基づき、最適干渉条件に適した走査座標を検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得するようにしたので、干渉系光学方式の走査座標毎の強度分布データを使用して光軸方向の分解能を増やすことで光軸走査位置での測定精度を大幅に向上させ、その結果、特定対象物の高さはもちろんのこと、特定対象物のエッジ位置の取得精度を大幅に向上させることができる。
また、本発明の形状特定装置は、下側平面部に対して平行な上側平面部と、前記上側平面部及び下側平面部間を連結する傾斜面とで構成する特定対象物の形状を、走査型の共焦点光学方式を用いて特定する形状特定装置であって、光軸走査位置及び光軸方向に垂直な走査位置を表す走査座標毎に、前記共焦点光学方式による照射光の集光ビーム位置を走査して、散乱反射光の受光量データを取得する受光量データ取得手段と、前記走査座標毎に、前記散乱反射光の受光角度範囲毎の受光量データを角度強度分布データとして取得する角度強度分布データ取得手段と、前記受光量データ取得手段にて取得した前記受光量データ及び、前記角度強度分布データ取得手段にて取得した前記角度強度分布データを前記走査座標毎に記憶する記憶手段と、対象物の高さに相当する高さ推測データが異なる複数の対象物の形状毎に、前記共焦点光学方式による集光ビーム位置を異ならせて走査したときに得られる受光量データに相当する受光量推測データ及び、同対象物に対する角度強度分布データに相当する角度強度分布推測データ、同対象物の斜面角度情報を含む候補情報を予め格納したデータベースと、前記受光量データが最大となる走査座標を前記記憶手段から検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得する高さ情報取得手段と、前記高さ情報取得手段にて取得した前記上側平面部及び下側平面部の走査座標内の所定座標範囲内の受光量データを前記記憶手段から検索し、これら検索した前記所定座標範囲内の受光量データの変化度合が最大となる位置に相当する走査座標を、前記特定対象物のエッジ位置として取得するエッジ位置取得手段と、前記データベースに格納中の複数の候補情報から、前記高さ情報取得手段にて取得した前記特定対象物の高さデータに近似した前記高さ推測データを含む候補情報を絞り込む候補情報絞込み手段と、前記候補情報絞込み手段にて前記候補情報を絞り込むと、前記エッジ位置取得手段にて取得した前記特定対象物のエッジ位置の走査座標に基づき、前記集光ビーム位置を特定し、前記エッジ位置取得手段にて検索した前記所定座標範囲内の受光量データと、前記特定した集光ビーム位置に対応する受光量推測データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量推測データが前記受光量データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として暫定的に特定する暫定特定手段と、前記暫定特定手段にて暫定的に特定した前記候補情報の斜面角度情報から算出した斜面法線方向に対する所定の受光角度範囲の受光量推測データを積算した受光量積算推測データを前記データベースに格納中の角度強度分布推測データから読み出すと共に、前記所定座標範囲内の受光量データの内、前記算出した斜面法線方向に対する前記所定の受光角度範囲の受光量データを積算した受光量積算データを前記記憶手段に記憶中の角度強度分布データから読み出し、前記受光量積算推測データと前記受光量積算データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量積算推測データが前記受光量積算データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として特定する対象物特定手段とを有するようにした。
従って、本発明の形状特定装置によれば、光軸走査位置及び光軸方向に垂直な走査位置を表す走査座標毎に、前記共焦点光学方式による照射光の集光ビーム位置を走査して、散乱反射光の受光量データを取得して記憶手段に記憶し、前記受光量データが最大となる走査座標を前記記憶手段から検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得し、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標内の所定座標範囲内の受光量データを前記記憶手段から検索し、これら検索した前記所定座標範囲内の受光量データの変化度合が最大となる位置に相当する走査座標を、前記特定対象物のエッジ位置として取得したので、共焦点光学方式で得た走査座標毎の受光量データを利用して、傾斜面を備えた特定対象物の高さはもちろんのこと、同特定対象物のエッジ位置をも高速に取得することができ、さらには、最大となる受光量データの走査座標を利用していることから、従来のような位置調整機構を設けなくても、理想的なビームウエスト位置で特定対象物の高さやエッジ位置を取得することができる。尚、形状を特定する対象の範囲は三次元的なものや、光軸方向及び、この光軸方向に垂直な1ラインによって規定される1断面内のものを含むものとする。
さらに、本発明の形状特定装置によれば、前記データベースから候補情報を絞り込むと、前記特定対象物のエッジ位置の走査座標に基づき、前記集光ビーム位置を特定し、前記所定座標範囲内の受光量データと、前記特定した集光ビーム位置に対応する受光量推測データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量推測データが前記受光量データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として暫定的に特定し、この暫定的に特定した前記候補情報の斜面角度情報から算出した斜面法線方向に対する所定の受光角度範囲の受光量推測データを積算した受光量積算推測データを前記データベースに格納中の角度強度分布推測データから読み出すと共に、前記所定座標範囲内の受光量データの内、前記算出した斜面法線方向に対する前記所定の受光角度範囲の受光量データを積算した受光量積算データを前記記憶手段に記憶中の角度強度分布データから読み出し、前記受光量積算推測データと前記受光量積算データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量積算推測データが前記受光量積算データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として特定するようにしたので、特定対象物の高さデータを使用して同特定対象物の形状に近似した候補情報を絞り込むことで、その後の候補情報の特定に要する対象物特定手段の処理負担を大幅に軽減することができ、さらには、これら絞り込まれた候補情報との比較に際して、同エッジ位置を利用して集光ビーム位置を特定することで集光ビーム位置ズレによるマッチング誤差(比較誤差)の影響を無くし、その結果、傾斜面を備えた断面斜面形状の特定対象物であっても同特定対象物の形状を高速かつ正確に特定することができる。さらに、傾斜面の斜面法線方向に対する受光角度範囲の受光量は傾斜面の形状を識別する要素を多く含んでいることから、斜面法線方向に対する受光角度範囲の受光量を比較の要素にすることで、特定対象物の形状を特定する際の精度を大幅に向上させることができる。
また、上記目的を達成するために本発明の形状特定方法は、下側平面部に対して平行な上側平面部と、前記上側平面部及び下側平面部間を連結する傾斜面とで構成する特定対象物の形状を、走査型の共焦点光学方式を用いて特定する形状特定方法であって、対象物の高さに相当する高さ推測データが異なる複数の対象物の形状毎に、前記共焦点光学方式による集光ビーム位置を異ならせて走査したときに得られる受光量データに相当する受光量推測データを含む候補情報を、データベースに予め格納しておくステップと、光軸走査位置及び光軸方向に垂直な走査位置を表す走査座標毎に、前記共焦点光学方式による照射光の集光ビーム位置を走査して、散乱反射光の受光量データを取得するステップと、前記取得した受光量データを前記走査座標毎に記憶手段に記憶するステップと、前記受光量データが最大となる走査座標を前記記憶手段から検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得するステップと、前記取得した前記上側平面部及び下側平面部の走査座標内の所定座標範囲内の受光量データを前記記憶手段から検索し、これら検索した前記所定座標範囲内の受光量データの変化度合が最大となる位置に相当する走査座標を、前記特定対象物のエッジ位置として取得するステップと、前記データベースに格納中の複数の候補情報から、前記特定対象物の高さデータに近似した前記高さ推測データを含む候補情報を絞り込むステップと、前記候補情報を絞り込むと、前記特定対象物のエッジ位置の走査座標に基づき、前記集光ビーム位置を特定し、前記所定座標範囲内の受光量データと、前記特定した集光ビーム位置に対応する受光量推測データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量推測データが前記受光量データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として特定するステップとを有するようにした。
従って、本発明の形状特定方法によれば、光軸走査位置及び光軸方向に垂直な走査位置を表す走査座標毎に、前記共焦点光学方式による照射光の集光ビーム位置を走査して、散乱反射光の受光量データを取得して記憶手段に記憶し、前記受光量データが最大となる走査座標を前記記憶手段から検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得し、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標内の所定座標範囲内の受光量データを前記記憶手段から検索し、これら検索した前記所定座標範囲内の受光量データの変化度合が最大となる位置に相当する走査座標を、前記特定対象物のエッジ位置として取得したので、共焦点光学方式で得た走査座標毎の受光量データを利用して、傾斜面を備えた特定対象物の高さはもちろんのこと、同特定対象物のエッジ位置をも高速に取得することができ、さらには、最大となる受光量データの走査座標を利用していることから、従来のような位置調整機構を設けなくても、理想的なビームウエスト位置で特定対象物の高さやエッジ位置を取得することができる。尚、形状を特定する対象の範囲は三次元的なものや、光軸方向及び、この光軸方向に垂直な1ラインによって規定される1断面内のものを含むものとする。
さらに本発明の形状特定方法によれば、前記データベースに格納中の複数の候補情報から、前記特定対象物の高さデータに近似した前記高さ推測データを含む候補情報を絞り込み、前記特定対象物のエッジ位置の走査座標に基づき集光ビーム位置を特定し、前記所定座標範囲内の受光量データと、前記特定した集光ビーム位置に対応する受光量推測データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量推測データが前記受光量データに最も相関性のある候補情報を前記特定対象物の形状として特定するようにしたので、特定対象物の高さデータを使用して同特定対象物の形状に近似した候補情報を絞り込むことで、その後の候補情報の特定に要する対象物特定手段の処理負担を大幅に軽減することができ、さらには、これら絞り込まれた候補情報との比較に際して、同エッジ位置を利用して集光ビーム位置を特定することで集光ビーム位置ズレによるマッチング誤差(比較誤差)の影響を無くし、その結果、傾斜面を備えた断面斜面形状の特定対象物であっても同特定対象物の形状を高速かつ正確に特定することができる。
また、本発明の形状特定方法は、前記特定対象物のエッジ位置は、前記上側平面部及び傾斜面間の上面エッジ位置及び、前記下側平面部及び傾斜面間の下面エッジ位置を有し、前記候補情報は、さらに前記対象物の傾斜幅に相当する傾斜幅推測データについても異なる複数の対象物の形状毎に、前記共焦点光学方式による集光ビーム位置を異ならせて走査したときに得られる受光量データに相当する受光量推測データを含み、前記候補情報を絞り込むステップにおいては、前記上面エッジ位置及び下面エッジ位置に基づき、前記特定対象物の傾斜幅データを算出し、前記データベースに格納中の複数の候補情報から、前記特定対象物の高さデータに近似した前記高さ推測データ、さらに、前記特定対象物の傾斜幅データに近似した前記傾斜幅推測データを含む候補情報を絞り込むようにした。
従って、本発明の形状特定方法によれば、特定対象物の高さデータの他に、同特定対象物の傾斜幅データでも、同特定対象物に近似した候補情報をデータベースから絞り込むようにしたので、絞り込まれる候補情報の件数が少なくなることから、これら候補情報の比較処理に要する負担を大幅に軽減することができる。
また、本発明の形状特定方法は、前記走査座標毎に、干渉系光学方式を用いて、前記散乱反射光と参照光とが干渉した光波の強度分布データを取得するステップを有し、前記取得した受光量データを前記記憶手段に記憶するステップにおいては、同受光量データの他に、前記取得した前記強度分布データを前記走査座標毎に前記記憶手段に記憶し、前記高さデータを取得するステップにおいては、前記受光量データが最大となる走査座標、同走査座標の光軸方向近傍の走査座標及び、これら走査座標毎の強度分布データを前記記憶手段から夫々検索し、これら検索した走査座標の強度分布データに基づき、最適干渉条件に適した走査座標を検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得するようにした。
従って、本発明の形状特定方法によれば、前記走査座標毎に、干渉系光学方式を用いて、前記散乱反射光と参照光とが干渉した光波の強度分布データを取得して、前記受光量データと併せて同強度分布データを記憶手段に記憶し、前記受光量データが最大となる走査座標、同走査座標の光軸方向近傍の走査座標及び、これら走査座標毎の強度分布データを前記記憶手段から夫々検索し、これら検索した走査座標の強度分布データに基づき、最適干渉条件に適した走査座標を検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得するようにしたので、干渉系光学方式の走査座標毎の強度分布データを使用して光軸方向の分解能を増やすことで光軸走査位置での測定精度を大幅に向上させ、その結果、特定対象物の高さはもちろんのこと、特定対象物のエッジ位置の取得精度を大幅に向上させることができる。
また、本発明の形状特定方法は、下側平面部に対して平行な上側平面部と、前記上側平面部及び下側平面部間を連結する傾斜面とで構成する特定対象物の形状を、走査型の共焦点光学方式を用いて特定する形状特定方法であって、光軸走査位置及び光軸方向に垂直な走査位置を表す走査座標毎に、前記共焦点光学方式による照射光の集光ビーム位置を走査して、散乱反射光の受光量データを取得するステップと、前記走査座標毎に、前記散乱反射光の受光角度範囲毎の受光量データを角度強度分布データとして取得するステップと、対象物の高さに相当する高さ推測データが異なる複数の対象物の形状毎に、前記共焦点光学方式による集光ビーム位置を異ならせて走査したときに得られる受光量データに相当する受光量推測データ及び、同対象物に対する角度強度分布データに相当する角度強度分布推測データ、同対象物の斜面角度情報を含む候補情報を、データベースに予め格納しておくステップと、前記取得した前記受光量データ及び、前記取得した前記角度強度分布データを前記走査座標毎に記憶手段に記憶するステップと、前記受光量データが最大となる走査座標を前記記憶手段から検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得するステップと、前記取得した前記上側平面部及び下側平面部の走査座標内の所定座標範囲内の受光量データを前記記憶手段から検索し、これら検索した前記所定座標範囲内の受光量データの変化度合が最大となる位置に相当する走査座標を、前記特定対象物のエッジ位置として取得するステップと、前記データベースに格納中の複数の候補情報から、前記特定対象物の高さデータに近似した前記高さ推測データを含む候補情報を絞り込むステップと、前記候補情報を絞り込むと、前記特定対象物のエッジ位置の走査座標に基づき、前記集光ビーム位置を特定し、前記所定座標範囲内の受光量データと、前記特定した集光ビーム位置に対応する受光量推測データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量推測データが前記受光量データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として暫定的に特定するステップと、前記暫定的に特定した前記候補情報の斜面角度情報から算出した斜面法線方向に対する所定の受光角度範囲の受光量推測データを積算した受光量積算推測データを前記データベースに格納中の角度強度分布推測データから前記絞り込んだ候補情報毎に読み出すと共に、前記所定座標範囲内の受光量データの内、前記算出した斜面法線方向に対する前記所定の受光角度範囲の受光量データを積算した受光量積算データを前記記憶手段に記憶中の角度強度分布データから読み出し、前記受光量積算推測データと前記受光量積算データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量積算推測データが前記受光量積算データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として特定するステップとを有するようにした。
従って、本発明の形状特定方法によれば、光軸走査位置及び光軸方向に垂直な走査位置を表す走査座標毎に、前記共焦点光学方式による照射光の集光ビーム位置を走査して、散乱反射光の受光量データを取得して記憶手段に記憶し、前記受光量データが最大となる走査座標を前記記憶手段から検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得し、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標内の所定座標範囲内の受光量データを前記記憶手段から検索し、これら検索した前記所定座標範囲内の受光量データの変化度合が最大となる位置に相当する走査座標を、前記特定対象物のエッジ位置として取得したので、共焦点光学方式で得た走査座標毎の受光量データを利用して、傾斜面を備えた特定対象物の高さはもちろんのこと、同特定対象物のエッジ位置をも高速に取得することができ、さらには、最大となる受光量データの走査座標を利用していることから、従来のような位置調整機構を設けなくても、理想的なビームウエスト位置で特定対象物の高さやエッジ位置を取得することができる。尚、形状を特定する対象の範囲は三次元的なものや、光軸方向及び、この光軸方向に垂直な1ラインによって規定される1断面内のものを含むものとする。
さらに、本発明の形状特定方法によれば、前記データベースから候補情報を絞り込むと、前記特定対象物のエッジ位置の走査座標に基づき、前記集光ビーム位置を特定し、前記所定座標範囲内の受光量データと、前記特定した集光ビーム位置に対応する受光量推測データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量推測データが前記受光量データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として暫定的に特定し、この暫定的に特定した前記候補情報の斜面角度情報から算出した斜面法線方向に対する所定の受光角度範囲の受光量推測データを積算した受光量積算推測データを前記データベースに格納中の角度強度分布推測データから読み出すと共に、前記所定座標範囲内の受光量データの内、前記算出した斜面法線方向に対する前記所定の受光角度範囲の受光量データを積算した受光量積算データを前記記憶手段に記憶中の角度強度分布データから読み出し、前記受光量積算推測データと前記受光量積算データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量積算推測データが前記受光量積算データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として特定するようにしたので、特定対象物の高さデータを使用して同特定対象物の形状に近似した候補情報を絞り込むことで、その後の候補情報の特定に要する処理負担を大幅に軽減することができ、さらには、これら絞り込まれた候補情報との比較に際して、同エッジ位置を利用して集光ビーム位置を特定することで集光ビーム位置ズレによるマッチング誤差(比較誤差)の影響を無くし、その結果、傾斜面を備えた断面斜面形状の特定対象物であっても同特定対象物の形状を高速かつ正確に特定することができる。さらに、傾斜面の斜面法線方向に対する受光角度範囲の受光量は傾斜面の形状を識別する要素を多く含んでいることから、斜面法線方向に対する受光角度範囲の受光量を比較の要素にすることで、特定対象物の形状を特定する際の精度を大幅に向上させることができる。
上記のように構成された本発明の形状特定装置及び形状特定方法によれば、共焦点光学方式で得た走査座標毎の受光量データを利用して、傾斜面を備えた特定対象物の高さはもちろんのこと、同特定対象物のエッジ位置をも高速に取得することができ、さらには、最大となる受光量データの走査座標を利用していることから、従来のような位置調整機構を設けなくても、理想的なビームウエスト位置で特定対象物の高さやエッジ位置を取得することができる。
さらに、本発明の形状特定装置及び形状特定方法によれば、特定対象物の高さデータを使用して同特定対象物の形状に近似した候補情報を絞り込むことで、その後の候補情報の特定に要する処理負担を大幅に軽減することができ、さらには、これら絞り込まれた候補情報との比較に際して、同エッジ位置を利用して集光ビーム位置を特定することで集光ビーム位置ズレによるマッチング誤差(比較誤差)の影響を無くし、その結果、傾斜面を備えた断面斜面形状の特定対象物であっても同特定対象物の形状を高速かつ正確に特定することができる。
以下、図面に基づいて本発明の形状特定装置に関わる実施の形態を示す配線パターン形状特定装置について説明する。
(実施の形態1)
図1は第1の実施の形態を示す配線パターン形状特定装置内部の概略構成を示すブロック図である。
図1は第1の実施の形態を示す配線パターン形状特定装置内部の概略構成を示すブロック図である。
図1に示す配線パターン形状特定装置1は、特定対象物である断面斜面形状の配線パターン2Aを配置した基板2B(図4参照)等の測定対象ワーク2に対してビーム光を照射するコヒーレント光源3と、コヒーレント光源3からのビーム光を平行にするコリメータレンズ4と、光分岐機能を備え、コリメータレンズ4で平行にしたビーム光を透過する、例えばハーフミラー等のビームスプリッタ5と、ビームスプリッタ5で透過したビーム光を集光して測定対象ワーク2上に照らし、同測定対象ワーク2からの散乱反射光を入射する対物レンズ6と、この対物レンズ6からの散乱反射光をビームスプリッタ5で反射した散乱反射光を集光する結像レンズ7と、この結像レンズ7で集光した散乱反射光を、ピンホール8を通じて結像する受光素子9と、測定対象ワーク2上のビーム光の焦点位置を面内走査(XY)方向及び光軸走査(Z)方向に走査駆動する焦点位置走査部10と、後述する対象物毎の候補情報を予め格納したデータベース11と、様々な情報を表示出力する出力表示部12と、様々な情報を記憶するメモリ部13と、この配線パターン形状特定装置1全体を制御する制御処理部14とを有している。尚、ピンホール8は、ビーム光の焦点位置と共焦点関係に配置されているものとする。
断面斜面形状の配線パターン2Aの形状は、図4(c)に示すように、基板2Bの下側平面部(以下、単に下面部と称する)101に対して平行な上側平面部(以下、単に上面部と称する)102と、上面部102及び下面部101間を連結する傾斜面103とで構成するものである。尚、上面部102及び下面部101は、例えばビームスポットの約2倍程度の安定した平面を備えているものとする。
面内走査位置は、測定対象ワーク2の縦軸をY座標、横軸をX座標とし、図4(c)に示す基板2B上の配線パターン2Aを基準にした場合、左右方向を横軸(X)、奥行き方向を縦軸(Y)とし、光軸走査位置は、測定対象ワーク2の高さ軸をZ座標とし、図4(c)に示す基板2B上の配線パターン2Aを基準にした場合、上下方向を高さ軸(Z)にし、これらX座標、Y座標及びZ座標は数十nm単位とし、面内走査座標は(XY)で、走査座標は(XYZ)で表すものとする。
図2は第1の実施の形態に関わる制御処理部14内部の概略構成を示すブロック図である。
図2に示す制御処理部14は、焦点位置走査部10を駆動制御する走査駆動制御部21と、出力表示部12を表示制御する表示制御部22と、データベース11内の候補情報を読出制御するデータベース制御部23と、受光素子9にて取得した散乱反射光の受光強度データを走査座標毎に取得する受光強度データ取得部24と、この制御処理部14全体を制御する制御部25とを有している。
受光強度データ取得部24は、測定対象ワーク2に対する散乱反射光を、対物レンズ6、ビームスプリッタ5、結像レンズ7及びピンホール8を経て受光素子9で結像して、この光波の受光強度データを走査座標(XYZ)毎に取得するものである。
制御部25は、受光強度データ取得部24にて走査座標毎に、ビーム光のビーム位置(集光ビーム位置)を走査して散乱反射光の受光強度データを取得すると、走査座標毎に受光強度データをメモリ部13に記憶するものである。
また、制御部25は、上面部102及び下面部101間の高さデータ、すなわち特定対象物(配線パターン2A)の高さデータを取得する高さ情報取得処理部31と、上面部102及び傾斜面103間の上面エッジ位置103A及び/又は、下面部101及び傾斜面103間の下面エッジ位置103Bで構成する特定対象物(配線パターン2A)のエッジ位置を取得するエッジ位置取得処理部32と、高さ情報取得処理部31にて取得した特定対象物の高さデータ及びエッジ位置取得処理部32にて取得した特定対象物のエッジ位置に基づき、特定対象物の形状に近似した対象物の候補情報をデータベース11から絞り込む形状候補絞込み処理部33と、この形状候補絞込み処理部33にて絞り込んだ候補情報から特定対象物の形状を特定する形状候補特定処理部34とを有している。
高さ情報取得処理部31は、メモリ部13に記憶中の全走査座標(XYZ)の全受光強度データから、面内走査位置(XY)毎に受光強度データが最大値となる走査座標を検索し、これら検索した走査座標を正式座標とし、これら検索した正式座標から上面部102及び下面部101の正式座標を取得し、これら上面部102及び下面部101の正式座標に基づき、これら上面部102及び下面部101間の特定対象物の高さデータを算出するものである。尚、正式座標とは、面内走査位置毎に理想的なビームウエスト位置の走査座標に相当するものである。
尚、上面部102及び下面部101間の高さデータの算出方法としては、上面部102及び下面部101の正式座標内のZ座標群をカーブフィッティング等で平行な2平面で近似し、これら2平面間の距離を高さデータとするものである。
制御部25は、高さ情報取得処理部31にて上面部102及び下面部101間の特定対象物の高さデータを算出すると、上面部102及び下面部101の正式座標及び、上面部102及び下面部101間の特定対象物の高さデータをメモリ部13に記憶するものである。
エッジ位置取得処理部32は、高さ情報取得処理部31にて取得した上面部102及び下面部101の正式座標内の所定座標範囲の受光強度データをメモリ部13から検索し、これら検索した所定座標範囲内の受光強度データ(図4(a)参照)を微分化(図4(b)参照)して変化度合が最大となる位置に相当する走査座標を、上面部102及び傾斜面103間の特定対象物の上面エッジ位置103A及び/又は、下面部101及び傾斜面103間の特定対象物の下面エッジ位置103Bを、特定対象物のエッジ位置として算出するものである。
尚、所定座標範囲内の受光強度データとは、上面部102及び下面部101の正式座標内にある任意の共通Y座標における各X座標位置の受光強度データに相当するものである。
制御部25は、エッジ位置取得処理部32にて特定対象物のエッジ位置を算出すると、特定対象物のエッジ位置をメモリ部13に記憶するものである。
また、候補情報絞込み処理部33は、エッジ位置取得処理部32にて取得した特定対象物のエッジ位置が上面エッジ位置103A及び下面エッジ位置103Bであると判定されると、上面エッジ位置103A及び下面エッジ位置103Bの正式座標に基づき、傾斜面103の傾斜幅に相当する傾斜幅データを算出するものである。
制御部25は、候補情報絞込み処理部33にて傾斜幅データを算出すると、同特定対象物の傾斜幅データをメモリ部13に記憶するものである。
候補情報絞込み処理部33は、メモリ部13に記憶中の特定対象物の高さデータ及び傾斜幅データに基づき、データベース11に格納中の候補情報から高さデータ及び傾斜幅データに近似した形状の候補情報をデータベース11から絞り込むものである。
尚、データベース11は、図3に示すように、様々な対象物の候補情報を予め格納しておき、候補情報は、対象物を識別する識別名と、同対象物の高さに相当する高さ推測データと、同対象物の傾斜面の傾斜幅に相当する傾斜幅推測データと、異なる複数のビーム位置毎に走査したときに得られる受光強度データとを含むものとする。また、当然ながら、同対象物の材質等の情報も含まれているものとする。
制御部25は、候補情報絞込み処理部33にてデータベース11から候補情報を絞り込むと、これら絞り込んだ候補情報をメモリ部13に記憶するものである。
形状候補特定処理部34は、メモリ部13に記憶中の特定対象物のエッジ位置でビーム位置を特定し、メモリ部13に記憶中の絞り込んだ候補情報の内、特定ビーム位置の受光強度推測データと、エッジ位置を算出する際に使用した所定座標範囲内の受光強度データとを比較して、任意の評価関数でマッチング度合を算出し、これら複数の候補情報の内、マッチング度合が最大値の候補情報を特定対象物の形状として特定するものである。尚、評価関数としては、最小二乗距離や相互相関値を用いるものとする。
尚、請求項記載の形状特定装置は配線パターン形状特定装置1、下側平面部は下面部101、上側平面部は上面部102、傾斜面は傾斜面103、特定対象物は配線パターン2A、受光量データ取得手段は受光強度データ取得部24、記憶手段はメモリ部13、データベースはデータベース11、高さ情報取得手段は高さ情報取得処理部31、エッジ位置取得手段はエッジ位置取得処理部32、候補情報絞込み手段は形状候補絞込み処理部33、対象物特定手段は形状候補特定処理部34に相当するものである。
次に第1の実施の形態を示す配線パターン形状特定装置1の動作について説明する。図5乃至図8は第1の実施の形態に関わる制御処理部14内部の第1形状特定処理に関わる制御部25の処理動作を示すフローチャートである。
第1形状特定処理とは、共焦点光学方式を用いて、例えば基板2B上に形成した断面斜面形状の配線パターン2A(特定対象物)の形状を特定する処理である。
図5において制御部25は、走査駆動制御部21を通じて、測定対象ワーク2上を面内走査位置(XY)及び光軸走査位置(Z)の走査座標毎に走査を開始すべく、焦点位置走査部10を駆動制御する(ステップS11)。
制御部25は、受光強度データ取得部24を通じて、走査座標毎に散乱反射光の受光強度データを取得し(ステップS12)、受光強度データを走査座標毎にメモリ部13に記憶する(ステップS13)。
制御部25は、走査座標毎に受光強度データを記憶すると、全ての走査座標の受光強度データを記憶したか否かを判定する(ステップS14)。制御部25は、全ての走査座標の受光強度データを記憶したのでなければ、走査駆動制御部21を通じて、次の走査座標位置を走査すべく、焦点位置走査部10を駆動制御して(ステップS15)、ステップS12に移行する。
また、制御部25は、ステップS14にて全ての走査座標の受光強度データを記憶したのであれば、高さ情報取得処理部31を通じて、面内座標位置(XY)毎に受光強度データが最大値の走査座標をメモリ部13から検索する(ステップS16)。
制御部25は、高さ情報取得処理部31を通じて、これら検索した走査座標を正式座標とし、これら正式座標から特定対象物に関わる上面部102及び下面部101の正式座標を取得する(ステップS17)。この結果、理想的なビームウエスト位置の上面部102及び下面部101の走査座標が得られたことになる。
制御部25は、高さ情報取得処理部31を通じて、特定対象物に関わる上面部102及び下面部101の正式座標を取得すると、これら上面部102及び下面部101の正式座標に基づき、上面部102及び下面部101間の高さデータを算出し(ステップS18)、上面部102及び下面部101の正式座標と高さデータとをメモリ部13に記憶することで(ステップS19)、図6に示すM1に移行する。
図6に示すM1において制御部25は、エッジ位置取得処理部32を通じて、メモリ部13に記憶中の上面部102及び下面部101の正式座標内の所定座標範囲の受光強度データをメモリ部13から読み出す(ステップS21)。尚、所定座標範囲の受光強度データとは、メモリ部13に記憶中の上面部102及び下面部101の正式座標内にある任意の共通Y座標における各X座標位置の受光強度データ(図4(a)参照)に相当するものである。
制御部25は、エッジ位置取得処理部32を通じて所定座標範囲の受光強度データを読み出すと、図4(b)に示すように、これら受光強度データを微分化して(ステップS22)、同微分量に基づき、変化量が最大となる点の走査座標を、上面エッジ位置103A及び下面エッジ位置103Bとし、これら上面エッジ位置103A及び下面エッジ位置103Bを特定対象物のエッジ位置として算出し(ステップS23)、同特定対象物のエッジ位置をメモリ部13に記憶することで(ステップS24)、図7に示すM2に移行する。
図7に示すM2において制御部25は、形状候補絞込み処理部33を通じて、メモリ部13に記憶中の特定対象物のエッジ位置が上面エッジ位置103A及び下面エッジ位置103B両方であるか否かを判定する(ステップS31)。
制御部25は、形状候補絞込み処理部33を通じて、エッジ位置が上面エッジ位置103A及び下面エッジ位置103B両方であると判定されると、上面エッジ位置103A及び下面エッジ位置103Bの正式座標に基づき、傾斜面103の傾斜幅に相当する傾斜幅データを算出し(ステップS32)、この傾斜幅データをメモリ部13に記憶する(ステップS33)。
制御部25は、形状候補絞込み処理部33を通じて、傾斜幅データをメモリ部13に記憶すると、メモリ部13に記憶中の特定対象物の高さデータ及び傾斜幅データに基づき候補情報をデータベースから絞り込み(ステップS34)、これら絞り込んだ候補情報をメモリ部13に記憶することで(ステップS35)、図8に示すM3に移行する。尚、ステップS34では、特定対象物の高さデータに近似した高さ推測データ、かつ特定対象物の傾斜幅データに近似した傾斜幅推測データを含む候補情報を絞り込むものとする。
また、制御部25は、形状候補絞込み処理部33を通じて、ステップS31にてエッジ位置が上面エッジ位置103A及び下面エッジ位置103B両方でないと判定されると、上面エッジ位置103A又は下面エッジ位置103Bの何れか一方であると判断し、メモリ部13に記憶中の特定対象物の高さデータに基づき候補情報をデータベース11から絞り込み(ステップS36)、同絞り込んだ候補情報をメモリ部13に記憶すべく、ステップS35に移行する。尚、ステップS36では、特定対象物の高さデータに近似した高さ推測データを含む候補情報を絞り込むものとする。
また、図8に示すM3において制御部25は、形状候補特定処理部34を通じて、メモリ部13に記憶中の特定対象物のエッジ位置でビーム位置を特定し(ステップS41)、メモリ部13に記憶中の絞り込んだ候補情報の内、特定ビーム位置の受光強度推測データと、エッジ位置を算出する際に使用した所定座標範囲内の受光強度データとを比較して、任意の評価関数でマッチング度合を算出し(ステップS42)、これら複数の候補情報の内、マッチング度合が最大値の候補情報を特定対象物の形状として特定する(ステップS43)。
制御部25は、形状候補特定処理部34にて特定対象物の形状を特定すると、表示制御部22を通じて、候補情報を出力表示部12に表示出力することで(ステップS44)、この処理動作を終了する。
第1の実施の形態によれば、測定対象ワーク2上の面内走査位置(XY)及び光軸走査位置(Z)を表す走査座標毎に、共焦点光学方式によるビーム光のビーム位置を走査して、散乱反射光の受光強度データを取得してメモリ部13に記憶し、面内走査位置毎に、受光強度データが最大となる走査座標をメモリ部13から検索し、これら検索した走査座標に基づき、上面部102及び下面部101の走査座標を正式座標として取得し、これら上面部102及び下面部101の正式座標に基づき、これら上面部102及び下面部101間における特定対象物の高さデータを取得し、上面部102及び下面部101の正式座標内の所定座標範囲内の受光強度データをメモリ部13から検索し、これら検索した所定座標範囲内の受光強度データの変化度合が最大となる位置に相当する走査座標を、特定対象物のエッジ位置として取得したので、共焦点光学方式で得た走査座標毎の受光強度データを利用して、傾斜面103を備えた特定対象物の高さはもちろんのこと、同特定対象物のエッジ位置をも高速に取得することができ、さらには、面内走査位置毎に最大となる受光強度データの走査座標を利用していることから、従来のような位置調整機構を設けなくても、理想的なビームウエスト位置で特定対象物の高さやエッジ位置を取得することができる。
さらに第1の実施の形態によれば、特定対象物の高さデータとデータベース11に格納中の各候補情報内の高さ推測データとを比較し、高さ推測データが高さデータに近似した候補情報をデータベース11から絞り込み、特定対象物のエッジ位置の走査座標に基づきビーム位置を特定し、所定座標範囲内の受光強度データと、特定したビーム位置に対応する受光強度推測データとを絞り込んだ候補情報毎に比較し、受光強度推測データが受光強度データに最も相関性のある候補情報を特定対象物の形状として特定するようにしたので、特定対象物の高さデータを使用して同特定対象物の形状に近似した候補情報を絞り込むことで、その後の候補情報の特定に要する形状候補特定処理部34の処理負担を大幅に軽減することができ、さらには、これら絞り込まれた候補情報との比較に際して、同エッジ位置を利用してビーム位置を特定することでビーム位置ズレによるマッチング誤差の影響を無くし、その結果、傾斜面103を備えた断面斜面形状の特定対象物であっても同特定対象物の形状を高速かつ正確に特定することができる。
さらに、第1の実施の形態によれば、特定対象物の高さデータの他に、同特定対象物の傾斜幅データでも、同特定対象物の形状に近似した候補情報をデータベース11から絞り込むようにしたので、形状候補特定処理部34は、絞り込まれた候補情報の件数が少なくなることから、これら候補情報の比較処理に要する負担を大幅に軽減することができる。
尚、上記第1の実施の形態においては、数十nm単位の走査座標毎に受光強度データを取得するようにしたが、光軸走査方向のビームウエストの位置ズレは受光強度データにノイズがある場合はもちろんのこと、ノイズがない場合であっても、傾斜面103の傾斜角度が大きい場合は、検出誤差が生じ、例えば光軸走査方向に40nmズレた場合、図9の検証結果に示すように、検出誤差が30度以上になるといった事態が想定される。
(実施の形態2)
そこで、このような事態に対処すべく、光軸走査方向のZ座標の分解能を数nm単位に走査可能にし、走査座標毎の受光強度データを取得できる配線パターン形状特定装置につき、第2の実施の形態として説明する。図10は第2の実施の形態を示す配線パターン形状特定装置内部の概略構成を示すブロック図である。尚、図1に示す配線パターン形状特定装置1と同一のものには同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。
そこで、このような事態に対処すべく、光軸走査方向のZ座標の分解能を数nm単位に走査可能にし、走査座標毎の受光強度データを取得できる配線パターン形状特定装置につき、第2の実施の形態として説明する。図10は第2の実施の形態を示す配線パターン形状特定装置内部の概略構成を示すブロック図である。尚、図1に示す配線パターン形状特定装置1と同一のものには同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。
図10に示す配線パターン形状特定装置1Aと図1に示す配線パターン形状特定装置1とが異なるところは、コリメータレンズ4及びビームスプリッタ5間の光路上に干渉系光学構成部40を配置し、この干渉系光学構成部40で散乱反射光と参照光とが干渉した光波の干渉系強度分布データを走査座標毎に取得し、これら走査座標毎に取得した干渉系強度分布データを使用して、光軸走査方向の分解能を数十nmから数nm単位に走査可能にした点にある。
図10に示す干渉系光学構成部40は、コリメータレンズ4及びビームスプリッタ5間の光路上に配置され、干渉系ビームスプリッタ41と、第2対物レンズ42と、参照ミラー43と、受光素子アレイ44とを有し、受光素子アレイ44は、コリメータレンズ4で平行にしたビーム光の一部を干渉系ビームスプリッタ41で分岐して第2対物レンズ42経由で参照ミラー43に集光し、この参照ミラー43で反射したビーム光を参照光として第2対物レンズ42及び干渉系ビームスプリッタ41経由で受光すると共に、対物レンズ6及びビームスプリッタ5経由で散乱反射光の一部を干渉系ビームスプリッタ41で分岐して散乱反射光を受光するものである。尚、コヒーレント光源3及び参照ミラー43間の光路長と、コヒーレント光源3及びビーム焦点位置間の光路長とは同一に設定配置されているものとする。
図11は第2の実施の形態に関わる制御処理部14A内部の概略構成を示すブロック図である。
図11に示す制御処理部14Aは、走査駆動制御部21、表示制御部22、データベース制御部23、受光強度データ取得部24及び制御部25の他に、干渉系光学構成部40内の受光素子アレイ44にて受光した参照光及び散乱反射光が干渉した光波の強度分布データを取得する干渉系強度分布データ取得部26を有している。
また、制御部25は、干渉系強度分布データ取得部26にて走査座標毎に干渉系の強度分布データを取得すると、受光強度データ取得部24にて取得した受光強度データと併せて、走査座標毎に干渉系の強度分布データをメモリ部13に記憶するものである。
制御部25内の高さ情報取得処理部31は、メモリ部13に記憶中の全走査座標の全受光強度データから、面内走査位置毎に受光強度データが最大値となる走査座標及び、同走査座標の上下付近の走査座標を検索し、これら検索した走査座標の干渉系強度分布データに基づき、最適干渉条件に適した走査座標を面内走査位置毎に検索し、これら検索した走査座標を正式座標とし、これら検索した正式座標から上面部102及び下面部101の正式座標を取得し、これら上面部102及び下面部101の正式座標に基づき、これら上面部102及び下面部101間の特定対象物の高さデータを算出するものである。尚、上下付近の走査座標とは、例えば走査座標(X.Y.Z)を基準とした場合、(X.Y.(Z+1))と、(X.Y.(Z−1))等に相当するものである。
また、最適干渉条件とは、面内走査位置毎のZ座標が異なる複数の走査座標の内、干渉縞が最も少なく、かつ縞ピッチが最も広い状態の走査座標を選択するための条件に相当するものである。
尚、請求項記載の形状特定装置は配線パターン形状特定装置1A、干渉系光学方式は干渉系光学構成部40、干渉系強度分布データ取得手段は干渉系強度分布データ取得部26に相当するものである。
次に第2の実施の形態を示す配線パターン形状特定装置1Aの動作について説明する。図12は第2の実施の形態に関わる制御処理部14A内部の第2形状特定処理に関わる制御部25の処理動作を示すフローチャートである。
第2形状特定処理とは、基板2B上に形成した断面斜面形状の特定対象物を光学的方式で特定するに際して、干渉系光学構成40を用いて光軸走査方向の走査精度の向上を図った処理である。
図12において制御部25は、走査駆動制御部21を通じて、測定対象ワーク2上を面内走査位置及び光軸走査位置の走査座標毎に走査を開始すべく、焦点位置走査部10を駆動制御する(ステップS51)。
制御部25は、受光強度データ取得部24を通じて、走査座標毎に散乱反射光の受光強度データを取得すると共に、干渉系強度分布データ取得部26を通じて、走査座標毎に干渉系強度分布データを取得し(ステップS52)、これら受光強度データ及び干渉系強度分布データを走査座標毎にメモリ部13に記憶する(ステップS53)。
制御部25は、走査座標毎に受光強度データ及び干渉系強度分布データを記憶すると、全ての走査座標の受光強度データ及び干渉系強度分布データを記憶したか否かを判定する(ステップS54)。制御部25は、全ての走査座標の受光強度データ及び干渉系強度分布データを記憶したのでなければ、走査駆動制御部21を通じて、次の走査座標位置を走査すべく、焦点位置走査部10を駆動制御して(ステップS55)、ステップS52に移行する。
また、制御部25は、ステップS54にて全ての走査座標の受光強度データ及び干渉系強度分布データを記憶したのであれば、高さ情報取得処理部31を通じて、面内座標毎に受光強度データが最大値の走査座標及び、同走査座標の上下付近の走査座標をメモリ部13から検索する(ステップS56)。
制御部25は、高さ情報取得処理部31を通じて、これら検索した走査座標の干渉系強度分布データに基づき、最適干渉条件に適した走査座標を面内走査位置毎に検索し(ステップS57)、これら検索した走査座標を正式座標とし、これら正式座標から特定対象物に関わる上面部102及び下面部101の正式座標を取得する(ステップS58)。尚、最適干渉条件とは、面内走査位置毎のZ座標が異なる複数の走査座標の内、干渉縞が最も少なく、かつ縞ピッチが最も広い状態の走査座標を選択するための条件に相当するものである。
制御部25は、高さ情報取得処理部31を通じて、特定対象物に関わる上面部102及び下面部101の正式座標を取得すると、これら上面部102及び下面部101の正式座標に基づき、上面部102及び下面部101間の高さデータを算出し(ステップS59)、上面部102及び下面部101の正式座標と、同特定対象物の高さデータとをメモリ部13に記憶することで(ステップS60)、図5に示すM1に移行する。
第2の実施の形態によれば、走査座標毎に、干渉系光学構成部40を用いて、散乱反射光と参照光とが干渉した光波の強度分布データを取得して、受光強度データと併せて同強度分布データをメモリ部13に記憶し、面内走査位置毎に、受光強度データが最大となる走査座標、同走査座標の光軸走査方向近傍の走査座標及び、これら走査座標毎の強度分布データをメモリ部13から夫々検索し、これら検索した走査座標の強度分布データに基づき、最適干渉条件に適した走査座標を面内走査位置毎に検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を正式座標として取得し、これら上側平面部及び下側平面部の正式座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における特定対象物の高さデータを取得するようにしたので、第1の実施の形態で掲げた効果の他、干渉系光学構成部40の走査座標毎の強度分布データを使用して光軸走査方向の分解能を増やすことで光軸走査位置での測定精度を大幅に向上させ、その結果、特定対象物の高さはもちろんのこと、特定対象物のエッジ位置の取得精度を大幅に向上させることができる。
また、前述した上記第1の実施の形態においては、特定対象物の高さデータ及び傾斜幅データに基づき、同特定対象物の形状に近似した候補情報をデータベース11から絞り込み、エッジ位置を算出する際に使用した受光強度データと、同エッジ位置で特定したビーム位置の受光強度データとを候補情報毎に比較し、マッチング度合が最大となる候補情報を特定対象物の形状として特定するようにしたが、候補情報を特定する際には更なる精度向上を図ることが求められている。そこで、このような要望に応えた配線パターン形状特定装置につき、第3の実施の形態として説明する。
(実施の形態3)
図13は第3の実施の形態を示す配線パターン形状特定装置内部の概略構成を示すブロック図である。尚、第1の実施の形態を示す配線パターン形状特定装置1と同一のものには同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。
図13は第3の実施の形態を示す配線パターン形状特定装置内部の概略構成を示すブロック図である。尚、第1の実施の形態を示す配線パターン形状特定装置1と同一のものには同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。
図13に示す配線パターン形状特定装置1Bと図1に示す配線パターン形状特定装置1とが異なるところは、ビームスプリッタ5及び対物レンズ6間の光路上に光学構成部50を配置し、同光学構成部50で散乱反射光の受光角度範囲毎の受光強度データを角度強度分布データとして走査座標毎に取得し、この角度強度分布データを使用して、形状候補絞込み処理部33にて絞り込んだ複数の候補情報から特定対象物の形状に適合した候補情報を特定する点にある。
図13に示す光学構成部50は、ビームスプリッタ5及び対物レンズ6間の光路上に配置され、対物レンズ6経由の散乱反射光の一部を光分岐する第2ビームスプリッタ51と、この第2ビームスプリッタ51で一部分岐した散乱反射光を受光する第2受光素子アレイ52とを有している。
図14は第3の実施の形態に関わる制御処理部14B内部の概略構成を示すブロック図である。
図14に示す制御処理部14Bは、走査駆動制御部21、表示制御部22、データベース制御部23、受光強度データ取得部24及び制御部25の他に、第2受光素子アレイ52にて受光した散乱反射光の受光角度範囲毎の受光強度データを角度強度分布データとして走査座標毎に取得する角度強度分布データ取得部27を有している。
また、制御部25は、角度強度分布データ取得部27にて走査座標毎に角度強度分布データを取得すると、受光強度データ取得部24にて取得した受光強度データと併せて、走査座標毎に同角度強度分布データをメモリ部13に記憶するものである。
尚、データベース11に格納中の候補情報は、同対象物の識別名、同対象物の高さ推測データ、同対象物の傾斜幅推測データ、ビーム位置毎の受光強度データの他に、図15に示す強度角度分布推測データを備えているものとする。
また、制御部25は、形状候補特定処理部34の代わりに、形状候補暫定特定処理部34A及び形状候補特定処理部34Bを有している。
形状候補暫定特定処理部34Aは、形状候補絞込み処理部33にて候補情報を絞り込むと、メモリ部13に記憶中の特定対象物のエッジ位置でビーム位置を特定し、メモリ部13に記憶中の絞り込んだ候補情報の内、特定ビーム位置の受光強度推測データと、エッジ位置を算出する際に使用した所定座標範囲内の受光強度データとを比較して、任意の評価関数でマッチング度合を算出し、これら複数の候補情報の内、マッチング度合が最大値の候補情報を特定対象物の形状として暫定的に特定し、同候補情報の斜面角度情報をメモリ部13に記憶するものである。
また、形状候補特定処理部34Bは、形状候補暫定特定処理部34Aにて暫定的に特定した候補情報の斜面角度情報から算出した斜面法線方向に対する所定の受光角度範囲の受光強度推測データを積算した受光強度積算推測データをデータベース11に格納中の角度強度分布推測データから読み出すと共に、所定座標範囲内の受光強度データの内、前記算出した斜面法線方向に対する所定の受光角度範囲の受光強度データを積算した受光強度積算データをメモリ部13に記憶中の角度強度分布データから読み出し、受光強度積算推測データと受光強度積算データとを絞り込んだ候補情報毎に比較し、任意の評価関数を使用してマッチング度合を算出し、これら絞り込んだ複数の候補情報の内、マッチング度合が最大値の候補情報を特定対象物の形状として特定するものである。
尚、請求項記載の形状特定装置は配線パターン形状特定装置1B、角度強度分布データ取得手段は光学構成部50及び角度強度分布データ取得部27、暫定特定手段は形状候補暫定特定処理部34A、対象物特定手段は形状候補特定処理部34Bに相当するものである。
次に第3の実施の形態を示す配線パターン形状特定装置1Bの動作について説明する。図16及び図17は第3の実施の形態に関わる制御処理部14B内部の第3形状特定処理に関わる制御部25の処理動作を示すフローチャートである。
第3形状特定処理とは、基板2B上に形成した断面斜面形状の特定対象物を光学的方式で特定するに際して、形状候補絞込み処理部33にて絞り込んだ複数の候補情報から特定対象物の形状に適合した候補情報を特定する精度の向上を図った処理である。
図16において制御部25は、走査駆動制御部21を通じて、測定対象ワーク2上を面内走査位置及び光軸走査位置の走査座標毎に走査を開始すべく、焦点位置走査部10を駆動制御する(ステップS61)。
制御部25は、受光強度データ取得部24を通じて、走査座標毎に散乱反射光の受光強度データを取得すると共に、角度強度分布データ取得部27を通じて、走査座標毎に角度強度分布データを取得し(ステップS62)、これら受光強度データ及び角度強度分布データを走査座標毎にメモリ部13に記憶する(ステップS63)。
制御部25は、走査座標毎に受光強度データ及び角度強度分布データを記憶すると、全ての走査座標の受光強度データ及び角度強度分布データを記憶したか否かを判定する(ステップS64)。
制御部25は、全ての走査座標の受光強度データ及び角度強度分布データを記憶したのでなければ、走査駆動制御部21を通じて、次の走査座標位置を走査すべく、焦点位置走査部10を駆動制御して(ステップS65)、ステップS62に移行する。
また、制御部25は、ステップS64にて全ての走査座標の受光強度データ及び角度強度分布データを記憶したのであれば、高さ情報取得処理部31を通じて、面内座標位置毎に受光強度データが最大値の走査座標をメモリ部13から検索する(ステップS66)。
制御部25は、高さ情報取得処理部31を通じて、これら検索した走査座標を正式座標とし、これら正式座標から特定対象物に関わる上面部102及び下面部101の正式座標を取得する(ステップS67)。
制御部25は、高さ情報取得処理部31を通じて、特定対象物に関わる上面部102及び下面部101の正式座標を取得すると、これら上面部102及び下面部101の正式座標に基づき、上面部102及び下面部101間の高さデータを算出し(ステップS68)、上面部102及び下面部101の正式座標と、特定対象物の高さデータとをメモリ部13に記憶することで(ステップS69)、図6に示すM1に移行する。
そして、制御部25は、図6に示すM1から図7のステップS35までの処理動作を実行した後、ステップS35にて絞り込んだ候補情報をメモリ部13に記憶すると、図17に示すM5に移行する。
図17に示すM5において制御部25は、形状候補暫定特定処理部34Aを通じて、メモリ部13に記憶中の特定対象物のエッジ位置でビーム位置を特定し(ステップS71)、メモリ部13に記憶中の絞り込んだ候補情報の内、特定ビーム位置の受光強度データと、エッジ位置を算出する際に使用した所定座標範囲内の受光強度データとを比較し、任意の評価関数を用いてマッチング度合を、絞り込んだ候補情報毎に算出し(ステップS72)、これら絞り込んだ複数の候補情報の内、マッチング度合が最大値の候補情報を特定対象物の形状として暫定的に特定する(ステップS73)。
制御部25は、形状候補暫定特定処理部34Aを通じて候補情報を暫定的に特定すると、この暫定的に特定した候補情報の斜面角度情報をメモリ部13に記憶する(ステップS74)。
制御部25は、形状候補特定処理部34Bを通じて、メモリ部13に記憶中の暫定的に特定した候補情報の斜面角度情報から算出した斜面法線方向に対する所定の受光角度範囲の受光強度推測データを積算した受光強度積算推測データと、エッジ位置を算出する際に使用した所定座標範囲の受光強度データの内、前記算出した斜面法線方向に対する所定の受光角度範囲の受光強度データを積算した受光強度積算データとを、絞り込んだ候補情報毎に比較し、任意の評価関数を用いてマッチング度合を算出する(ステップS75)。
さらに、制御部25は、形状候補特定処理部34Bを通じて、マッチング度合が最大値の候補情報を特定対象物の形状として特定し(ステップS76)、表示制御部22を通じて、候補情報を出力表示部12に表示出力することで(ステップS77)、この処理動作を終了する。
第3の実施の形態によれば、データベース11から候補情報を絞り込むと、特定対象物のエッジ位置の走査座標に基づき、ビーム位置を特定し、所定座標範囲内の受光強度データと、特定したビーム位置に対応する受光強度推測データとを、前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、受光強度推測データが受光強度データに最も相関性のある候補情報を特定対象物の形状として暫定的に特定し、この暫定的に特定した候補情報の斜面角度情報から算出した斜面法線方向に対する所定の受光角度範囲の受光強度推測データを積算した受光強度積算推測データをデータベース11に格納中の角度強度分布推測データから読み出すと共に、所定座標範囲内の受光強度データの内、前記算出した斜面法線方向に対する所定の受光角度範囲の受光強度データを積算した受光強度積算データをメモリ部13に記憶中の角度強度分布データから読み出し、受光強度積算推測データと受光強度積算データとを、前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、受光強度積算推測データが受光強度積算データに最も相関性のある候補情報を特定対象物の形状として特定するようにしたので、特定対象物の高さデータを使用して同特定対象物の形状に近似した候補情報を絞り込むことで、その後の候補情報の特定に要する形状候補特定処理部34Bの処理負担を大幅に軽減することができ、さらには、これら絞り込まれた候補情報との比較に際して、同エッジ位置を利用してビーム位置を特定することでビーム位置ズレによるマッチング誤差の影響を無くし、その結果、傾斜面103を備えた断面斜面形状の特定対象物であっても同特定対象物の形状を高速かつ正確に特定することができる。
さらに、傾斜面103の斜面法線方向に対する受光角度範囲の受光強度は傾斜面の形状を識別する要素を多く含んでいることから、斜面法線方向に対する受光角度範囲の受光強度を比較の要素にすることで、特定対象物の形状を特定する際の精度を大幅に向上させることができる。
尚、上記第1乃至第3の実施の形態においては、ビームスプリッタ5をハーフミラーで構成し、同ハーフミラーで散乱反射光を反射するようにしたが、例えば偏光板で構成し、同偏光板で散乱反射光を光分岐するようにしても良いことは言うまでもない。
また、上記第1乃至第3の実施の形態においては、図7に示すステップS31乃至33までの処理動作を、形状候補絞込み処理部33を通じて実行するようにしたが、エッジ位置取得処理部32を通じて実行するようにしても良いことは言うまでもない。
本発明の形状特定装置によれば、共焦点光学方式で得た走査座標毎の受光量データを利用して、傾斜面を備えた特定対象物の高さはもちろんのこと、同特定対象物のエッジ位置をも取得し、同特定対象物の高さデータを使用して同特定対象物に近似した候補情報を絞り込み、さらに、これら絞り込まれた候補情報との比較に際して、同エッジ位置を利用して集光ビーム位置を特定することで集光ビーム位置ズレによるマッチング誤差(比較誤差)の影響を無くし、その結果、傾斜面を備えた断面斜面形状の特定対象物であっても同特定対象物の形状を高速かつ正確に特定することができるため、例えばLCD基板や半導体ウェハ等の各種基板等に形成した配線パターンの形状を特定する配線パターン形状特定装置に有用である。
1A,1B 配線パターン形状特定装置(形状特定装置)
2A 配線パターン(特定対象物)
11 データベース
13 メモリ部(記憶手段)
24 受光強度データ取得部(受光量データ取得手段)
26 干渉系強度分布データ取得部(干渉系強度分布データ取得手段)
27 角度強度分布データ取得部(角度強度分布データ取得手段)
31 高さ情報取得処理部(高さ情報取得手段)
32 エッジ位置取得処理部(エッジ位置取得手段)
33 形状候補絞込み処理部(候補情報絞込み手段)
34 形状候補特定処理部(対象物特定手段)
34A 形状候補暫定特定処理部(暫定特定手段)
34B 形状候補特定処理部(対象物特定手段)
40 干渉系光学構成部(干渉系光学方式)
50 光学構成部(角度強度分布データ取得手段)
101 下面部(下側平面部)
102 上面部(上側平面部)
103 傾斜面
2A 配線パターン(特定対象物)
11 データベース
13 メモリ部(記憶手段)
24 受光強度データ取得部(受光量データ取得手段)
26 干渉系強度分布データ取得部(干渉系強度分布データ取得手段)
27 角度強度分布データ取得部(角度強度分布データ取得手段)
31 高さ情報取得処理部(高さ情報取得手段)
32 エッジ位置取得処理部(エッジ位置取得手段)
33 形状候補絞込み処理部(候補情報絞込み手段)
34 形状候補特定処理部(対象物特定手段)
34A 形状候補暫定特定処理部(暫定特定手段)
34B 形状候補特定処理部(対象物特定手段)
40 干渉系光学構成部(干渉系光学方式)
50 光学構成部(角度強度分布データ取得手段)
101 下面部(下側平面部)
102 上面部(上側平面部)
103 傾斜面
Claims (8)
- 下側平面部に対して平行な上側平面部と、前記上側平面部及び下側平面部間を連結する傾斜面とで構成する特定対象物の形状を、走査型の共焦点光学方式を用いて特定する形状特定装置であって、
光軸走査位置及び光軸方向に垂直な走査位置を表す走査座標毎に、前記共焦点光学方式による照射光の集光ビーム位置を走査して、散乱反射光の受光量データを取得する受光量データ取得手段と、
前記受光量データ取得手段にて取得した受光量データを前記走査座標毎に記憶する記憶手段と、
対象物の高さに相当する高さ推測データが異なる複数の対象物の形状毎に、前記共焦点光学方式による集光ビーム位置を異ならせて走査したときに得られる受光量データに相当する受光量推測データを含む候補情報を予め格納したデータベースと、
前記受光量データが最大となる走査座標を前記記憶手段から検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得する高さ情報取得手段と、
前記高さ情報取得手段にて取得した前記上側平面部及び下側平面部の走査座標内の所定座標範囲内の受光量データを前記記憶手段から検索し、これら検索した前記所定座標範囲内の受光量データの変化度合が最大となる位置に相当する走査座標を、前記特定対象物のエッジ位置として取得するエッジ位置取得手段と、
前記データベースに格納中の複数の候補情報から、前記高さ情報取得手段にて取得した前記特定対象物の高さデータに近似した前記高さ推測データを含む候補情報を絞り込む候補情報絞込み手段と、
前記候補情報絞込み手段にて前記候補情報を絞り込むと、前記エッジ位置取得手段にて取得した前記特定対象物のエッジ位置の走査座標に基づき、前記集光ビーム位置を特定し、前記エッジ位置取得手段にて検索した前記所定座標範囲内の受光量データと、前記特定した集光ビーム位置に対応する受光量推測データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量推測データが前記受光量データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として特定する対象物特定手段とを有することを特徴とする形状特定装置。 - 前記特定対象物のエッジ位置は、前記上側平面部及び傾斜面間の上面エッジ位置及び、前記下側平面部及び傾斜面間の下面エッジ位置を有し、
前記候補情報は、
さらに前記対象物の傾斜幅に相当する傾斜幅推測データについても異なる複数の対象物の形状毎に、前記共焦点光学方式による集光ビーム位置を異ならせて走査したときに得られる受光量データに相当する受光量推測データを含み、
前記候補情報絞込み手段は、
前記エッジ位置取得手段にて取得した前記上面エッジ位置及び下面エッジ位置に基づき、前記特定対象物の傾斜幅データを算出し、前記データベースに格納中の複数の候補情報から、前記特定対象物の高さデータに近似した前記高さ推測データ、さらに、前記特定対象物の傾斜幅データに近似した前記傾斜幅推測データを含む候補情報を絞り込むことを特徴とする請求項1記載の形状特定装置。 - 前記走査座標毎に、干渉系光学方式を用いて、前記散乱反射光と参照光とが干渉した光波の強度分布データを取得する干渉系強度分布データ取得手段を有し、
前記記憶手段は、
前記受光量データ取得手段にて取得した前記受光量データ及び、前記干渉系強度分布データ取得手段にて取得した前記強度分布データを前記走査座標毎に記憶し、
前記高さ情報取得手段は、
前記受光量データが最大となる走査座標、同走査座標の光軸方向近傍の走査座標及び、これら走査座標毎の強度分布データを前記記憶手段から夫々検索し、これら検索した走査座標の強度分布データに基づき、最適干渉条件に適した走査座標を検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得することを特徴とする請求項1又は2記載の形状特定装置。 - 下側平面部に対して平行な上側平面部と、前記上側平面部及び下側平面部間を連結する傾斜面とで構成する特定対象物の形状を、走査型の共焦点光学方式を用いて特定する形状特定装置であって、
光軸走査位置及び光軸方向に垂直な走査位置を表す走査座標毎に、前記共焦点光学方式による照射光の集光ビーム位置を走査して、散乱反射光の受光量データを取得する受光量データ取得手段と、
前記走査座標毎に、前記散乱反射光の受光角度範囲毎の受光量データを角度強度分布データとして取得する角度強度分布データ取得手段と、
前記受光量データ取得手段にて取得した前記受光量データ及び、前記角度強度分布データ取得手段にて取得した前記角度強度分布データを前記走査座標毎に記憶する記憶手段と、
対象物の高さに相当する高さ推測データが異なる複数の対象物の形状毎に、前記共焦点光学方式による集光ビーム位置を異ならせて走査したときに得られる受光量データに相当する受光量推測データ及び、同対象物に対する角度強度分布データに相当する角度強度分布推測データ、同対象物の斜面角度情報を含む候補情報を予め格納したデータベースと、
前記受光量データが最大となる走査座標を前記記憶手段から検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得する高さ情報取得手段と、
前記高さ情報取得手段にて取得した前記上側平面部及び下側平面部の走査座標内の所定座標範囲内の受光量データを前記記憶手段から検索し、これら検索した前記所定座標範囲内の受光量データの変化度合が最大となる位置に相当する走査座標を、前記特定対象物のエッジ位置として取得するエッジ位置取得手段と、
前記データベースに格納中の複数の候補情報から、前記高さ情報取得手段にて取得した前記特定対象物の高さデータに近似した前記高さ推測データを含む候補情報を絞り込む候補情報絞込み手段と、
前記候補情報絞込み手段にて前記候補情報を絞り込むと、前記エッジ位置取得手段にて取得した前記特定対象物のエッジ位置の走査座標に基づき、前記集光ビーム位置を特定し、前記エッジ位置取得手段にて検索した前記所定座標範囲内の受光量データと、前記特定した集光ビーム位置に対応する受光量推測データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量推測データが前記受光量データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として暫定的に特定する暫定特定手段と、
前記暫定特定手段にて暫定的に特定した前記候補情報の斜面角度情報から算出した斜面法線方向に対する所定の受光角度範囲の受光量推測データを積算した受光量積算推測データを前記データベースに格納中の角度強度分布推測データから読み出すと共に、前記所定座標範囲内の受光量データの内、前記算出した斜面法線方向に対する前記所定の受光角度範囲の受光量データを積算した受光量積算データを前記記憶手段に記憶中の角度強度分布データから読み出し、前記受光量積算推測データと前記受光量積算データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量積算推測データが前記受光量積算データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として特定する対象物特定手段とを有することを特徴とする形状特定装置。 - 下側平面部に対して平行な上側平面部と、前記上側平面部及び下側平面部間を連結する傾斜面とで構成する特定対象物の形状を、走査型の共焦点光学方式を用いて特定する形状特定方法であって、
対象物の高さに相当する高さ推測データが異なる複数の対象物の形状毎に、前記共焦点光学方式による集光ビーム位置を異ならせて走査したときに得られる受光量データに相当する受光量推測データを含む候補情報を、データベースに予め格納しておくステップと、
光軸走査位置及び光軸方向に垂直な走査位置を表す走査座標毎に、前記共焦点光学方式による照射光の集光ビーム位置を走査して、散乱反射光の受光量データを取得するステップと、
前記取得した受光量データを前記走査座標毎に記憶手段に記憶するステップと、
前記受光量データが最大となる走査座標を前記記憶手段から検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得するステップと、
前記取得した前記上側平面部及び下側平面部の走査座標内の所定座標範囲内の受光量データを前記記憶手段から検索し、これら検索した前記所定座標範囲内の受光量データの変化度合が最大となる位置に相当する走査座標を、前記特定対象物のエッジ位置として取得するステップと、
前記データベースに格納中の複数の候補情報から、前記特定対象物の高さデータに近似した前記高さ推測データを含む候補情報を絞り込むステップと、
前記候補情報を絞り込むと、前記特定対象物のエッジ位置の走査座標に基づき、前記集光ビーム位置を特定し、前記所定座標範囲内の受光量データと、前記特定した集光ビーム位置に対応する受光量推測データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量推測データが前記受光量データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として特定するステップとを有することを特徴とする形状特定方法。 - 前記特定対象物のエッジ位置は、前記上側平面部及び傾斜面間の上面エッジ位置及び、前記下側平面部及び傾斜面間の下面エッジ位置を有し、
前記候補情報は、さらに前記対象物の傾斜幅に相当する傾斜幅推測データについても異なる複数の対象物の形状毎に、前記共焦点光学方式による集光ビーム位置を異ならせて走査したときに得られる受光量データに相当する受光量推測データを含み、
前記候補情報を絞り込むステップにおいては、
前記上面エッジ位置及び下面エッジ位置に基づき、前記特定対象物の傾斜幅データを算出し、前記データベースに格納中の複数の候補情報から、前記特定対象物の高さデータに近似した前記高さ推測データ、さらに、前記特定対象物の傾斜幅データに近似した前記傾斜幅推測データを含む候補情報を絞り込むことを特徴とする請求項5記載の形状特定方法。 - 前記走査座標毎に、干渉系光学方式を用いて、前記散乱反射光と参照光とが干渉した光波の強度分布データを取得するステップを有し、
前記取得した受光量データを前記記憶手段に記憶するステップにおいては、
同受光量データの他に、前記取得した前記強度分布データを前記走査座標毎に前記記憶手段に記憶し、
前記高さデータを取得するステップにおいては、
前記受光量データが最大となる走査座標、同走査座標の光軸方向近傍の走査座標及び、これら走査座標毎の強度分布データを前記記憶手段から夫々検索し、これら検索した走査座標の強度分布データに基づき、最適干渉条件に適した走査座標を検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得することを特徴とする請求項5又は6記載の形状特定方法。 - 下側平面部に対して平行な上側平面部と、前記上側平面部及び下側平面部間を連結する傾斜面とで構成する特定対象物の形状を、走査型の共焦点光学方式を用いて特定する形状特定方法であって、
光軸走査位置及び光軸方向に垂直な走査位置を表す走査座標毎に、前記共焦点光学方式による照射光の集光ビーム位置を走査して、散乱反射光の受光量データを取得するステップと、
前記走査座標毎に、前記散乱反射光の受光角度範囲毎の受光量データを角度強度分布データとして取得するステップと、
対象物の高さに相当する高さ推測データが異なる複数の対象物の形状毎に、前記共焦点光学方式による集光ビーム位置を異ならせて走査したときに得られる受光量データに相当する受光量推測データ及び、同対象物に対する角度強度分布データに相当する角度強度分布推測データ、同対象物の斜面角度情報を含む候補情報を、データベースに予め格納しておくステップと、
前記取得した前記受光量データ及び、前記取得した前記角度強度分布データを前記走査座標毎に記憶手段に記憶するステップと、
前記受光量データが最大となる走査座標を前記記憶手段から検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得するステップと、
前記取得した前記上側平面部及び下側平面部の走査座標内の所定座標範囲内の受光量データを前記記憶手段から検索し、これら検索した前記所定座標範囲内の受光量データの変化度合が最大となる位置に相当する走査座標を、前記特定対象物のエッジ位置として取得するステップと、
前記データベースに格納中の複数の候補情報から、前記特定対象物の高さデータに近似した前記高さ推測データを含む候補情報を絞り込むステップと、
前記候補情報を絞り込むと、前記特定対象物のエッジ位置の走査座標に基づき、前記集光ビーム位置を特定し、前記所定座標範囲内の受光量データと、前記特定した集光ビーム位置に対応する受光量推測データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量推測データが前記受光量データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として暫定的に特定するステップと、
前記暫定的に特定した前記候補情報の斜面角度情報から算出した斜面法線方向に対する所定の受光角度範囲の受光量推測データを積算した受光量積算推測データを前記データベースに格納中の角度強度分布推測データから前記絞り込んだ候補情報毎に読み出すと共に、前記所定座標範囲内の受光量データの内、前記算出した斜面法線方向に対する前記所定の受光角度範囲の受光量データを積算した受光量積算データを前記記憶手段に記憶中の角度強度分布データから読み出し、前記受光量積算推測データと前記受光量積算データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量積算推測データが前記受光量積算データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として特定するステップとを有することを特徴とする形状特定方法。
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JP2006070949A JP2007248208A (ja) | 2006-03-15 | 2006-03-15 | 形状特定装置及び形状特定方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2013134255A (ja) * | 2011-12-23 | 2013-07-08 | Mitsutoyo Corp | 高性能エッジフォーカスツール |
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CN111220621A (zh) * | 2020-03-13 | 2020-06-02 | 上海御微半导体技术有限公司 | 芯片倾斜表面检测方法 |
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- 2006-03-15 JP JP2006070949A patent/JP2007248208A/ja active Pending
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