JP2013068551A - パターン検査装置、およびパターン検査方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】微細な欠陥の検出を容易に行うことができるパターン検査装置、およびパターン検査方法を提供することである。
【解決手段】実施形態に係るパターン検査装置は、被検査体に向けて光を出射する光源と、前記被検査体からの光を検出する検出部と、前記検出部からの出力に基づいてパターン検査を行う検査部と、を備えている。そして、前記光源は、前記光の波長を変化させる。また、前記検査部は、前記検出部からの出力に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光の波長と、対比する回折像に関する光の波長と、を比較することで、前記パターン検査を行う。
【選択図】図1
【解決手段】実施形態に係るパターン検査装置は、被検査体に向けて光を出射する光源と、前記被検査体からの光を検出する検出部と、前記検出部からの出力に基づいてパターン検査を行う検査部と、を備えている。そして、前記光源は、前記光の波長を変化させる。また、前記検査部は、前記検出部からの出力に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光の波長と、対比する回折像に関する光の波長と、を比較することで、前記パターン検査を行う。
【選択図】図1
Description
後述する実施形態は、概ね、パターン検査装置、およびパターン検査方法に関する。
構造体の表面に形成されたパターンを検査する方法としては、ダイ・トゥ・ダイ(Die-to-Die)法、ダイ・トゥ・データベース(Die-to-Database)法が知られている。
これらの検査方法においては、CCDセンサ(Charge Coupled Device Image Sensor)などの受光面上にパターンの拡大光学像を結像させることで得られた検出データを用いている。
ここで、一般的には、パターンの光学分解能は、レーリーの分解能(Rayleigh criterion for resolution)で示されるように照明光の波長レベルとなる。
そのため、照明光の波長レベルより微細なパターンの検査を行うために、特殊な照明法や、それぞれの欠陥に特化した検査画像処理に関するアルゴリズムなどが提案されている。
これらの検査方法においては、CCDセンサ(Charge Coupled Device Image Sensor)などの受光面上にパターンの拡大光学像を結像させることで得られた検出データを用いている。
ここで、一般的には、パターンの光学分解能は、レーリーの分解能(Rayleigh criterion for resolution)で示されるように照明光の波長レベルとなる。
そのため、照明光の波長レベルより微細なパターンの検査を行うために、特殊な照明法や、それぞれの欠陥に特化した検査画像処理に関するアルゴリズムなどが提案されている。
しかしながら、この様な技術を用いたパターン検査では、局所的な形状の異常は検出できるが、解像力などに限界があるため微細な欠陥の検出は困難であった。
本発明が解決しようとする課題は、微細な欠陥の検出を容易に行うことができるパターン検査装置、およびパターン検査方法を提供することである。
実施形態に係るパターン検査装置は、被検査体に向けて光を出射する光源と、前記被検査体からの光を検出する検出部と、前記検出部からの出力に基づいてパターン検査を行う検査部と、を備えている。そして、前記光源は、前記光の波長を変化させる。また、前記検査部は、前記検出部からの出力に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光の波長と、対比する回折像に関する光の波長と、を比較することで、前記パターン検査を行う。
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係るパターン検査装置を例示するための模式図である。
図1に示すように、パターン検査装置1には、光源2、検出部3、載置部4、検査部5、制御部6、表示部7が設けられている。
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係るパターン検査装置を例示するための模式図である。
図1に示すように、パターン検査装置1には、光源2、検出部3、載置部4、検査部5、制御部6、表示部7が設けられている。
光源2は、被検査体100に向けてコヒーレント光を出射する。
また、光源2は、出射する光L1の波長を変化させることができるものとされている。この場合、光源2は、出射する光L1の波長を連続的に変化させることができるものとすることが好ましい。
例えば、光源2は、レーザ光を出射するとともに、出射するレーザ光の波長を掃引することができるものとすることができる。
また、光源2は、出射する光L1の波長を変化させることができるものとされている。この場合、光源2は、出射する光L1の波長を連続的に変化させることができるものとすることが好ましい。
例えば、光源2は、レーザ光を出射するとともに、出射するレーザ光の波長を掃引することができるものとすることができる。
波長の掃引は、例えば、次のようにして行うことができる。
分布帰還型半導体レーザダイオード(DFB−LD;Distributed-Feedbak Lazer Diode)においては、レーザ光の増幅部である半導体活性層の近くに波状構造を有する回折格子が設けられている。この場合、回折格子の波状構造のピッチによって発振されるレーザ光の波長が決定される。また、分布帰還型半導体レーザダイオードの温度設定を変化させることで、この回折格子のピッチが変化し、発振するレーザ光の波長を変化させることができる。
分布帰還型半導体レーザダイオード(DFB−LD;Distributed-Feedbak Lazer Diode)においては、レーザ光の増幅部である半導体活性層の近くに波状構造を有する回折格子が設けられている。この場合、回折格子の波状構造のピッチによって発振されるレーザ光の波長が決定される。また、分布帰還型半導体レーザダイオードの温度設定を変化させることで、この回折格子のピッチが変化し、発振するレーザ光の波長を変化させることができる。
例えば、半導体活性層の設計が、1562nmを中心に発光するようした素子では、設けられている回折格子により特定の波長域の光だけ帰還させることができ、当該特定波長でレーザ発振が生じる。この帰還波長は、素子の保持温度と動作電流により影響を受けるので、動作電流や保持温度で発振波長を1561nmから1563.5nmまで変化させることができる。
また、同様に、半導体活性層の設計が、1064nmを中心に発光するようした素子では、分布帰還型構造により、1063.5nmから1064.5nmまでレーザ光の波長を変化させることができる。
また、同様に、半導体活性層の設計が、1064nmを中心に発光するようした素子では、分布帰還型構造により、1063.5nmから1064.5nmまでレーザ光の波長を変化させることができる。
そして、それぞれのレーザ発振器からの出力をファイバーレーザや固体レーザなどで増幅し、1562nm付近の波長での出力の2倍高調波と、1064nm付近の出力の4倍高調波と、の和周波を得るようにする。すると、最大、198.3nmから198.5nmまでの波長範囲が得られることになる。
すなわち、基本波を発生させるレーザ発振器において波長を変えることにより、198.3nmから198.5nmまでの波長同調を行うことができるコヒーレント光源が得られることになる。
すなわち、基本波を発生させるレーザ発振器において波長を変えることにより、198.3nmから198.5nmまでの波長同調を行うことができるコヒーレント光源が得られることになる。
なお、波長の掃引の方法は例示をしたものに限定されるわけではない。
例えば、Ti:Sレーザ(チタンサファイアレーザ)は700nmから800nmまでレーザ光の波長を変化させることができる。YAGレーザの出力の4倍高調波は266nmである。そのため、これらの和周波を得るようにすると193nmから200nmまでの波長範囲が得られる。
また、例えば、光パラメトリック発振器(OPO: Optical Parametric. Oscillator)を用いて450nmから700nmまでコヒーレント光の波長を変化させる出力を得ることができる。この出力を基本波とし、既述の方法で得た波長199nmの出力を他の基本波とすれば、これらの和周波を得るようにすると138nmから155nmまでの波長範囲が得られる。
この様に、基本波を発生させるレーザ発振器を適宜選択することで、波長範囲を変化させることができる。
例えば、Ti:Sレーザ(チタンサファイアレーザ)は700nmから800nmまでレーザ光の波長を変化させることができる。YAGレーザの出力の4倍高調波は266nmである。そのため、これらの和周波を得るようにすると193nmから200nmまでの波長範囲が得られる。
また、例えば、光パラメトリック発振器(OPO: Optical Parametric. Oscillator)を用いて450nmから700nmまでコヒーレント光の波長を変化させる出力を得ることができる。この出力を基本波とし、既述の方法で得た波長199nmの出力を他の基本波とすれば、これらの和周波を得るようにすると138nmから155nmまでの波長範囲が得られる。
この様に、基本波を発生させるレーザ発振器を適宜選択することで、波長範囲を変化させることができる。
検出部3は、被検査体100からの光L2を検出する。
検出部3は、受光面に入射した光L2の強度に応じた電気信号を出力する。
検出部3としては、例えば、CCD(Charge Coupled Device)ラインセンサ、CCDエリアセンサ、TDI(Time Delay and Integration)センサ(蓄積型センサ)などを例示することができる。ただし、これらに限定されるわけではなく、入射した光L2を光電変換できるものを適宜選択することができる。
検出部3は、受光面に入射した光L2の強度に応じた電気信号を出力する。
検出部3としては、例えば、CCD(Charge Coupled Device)ラインセンサ、CCDエリアセンサ、TDI(Time Delay and Integration)センサ(蓄積型センサ)などを例示することができる。ただし、これらに限定されるわけではなく、入射した光L2を光電変換できるものを適宜選択することができる。
載置部4は、被検査体100を載置、保持する。被検査体100の保持は、例えば、載置部4に設けられた図示しない静電チャックや真空チャックなどにより行うことができる。
また、載置部4には図示しない移動手段が設けられ、載置部4に載置された被検査体100の位置を移動させることで、検査位置を変化させることができるようになっている。例えば、図示しない移動手段は、被検査体100の回転方向θの位置を移動させたり、被検査体100の水平方向X、Yの位置を移動させたりするものとすることができる。なお、図示しない移動手段は必ずしも載置部4に設ける必要はなく、検査が行われる位置が相対的に変化するようになっていればよい。例えば、図示しない移動手段により光源2、検出部3などの位置が変化するようになっていてもよい。
また、載置部4には図示しない移動手段が設けられ、載置部4に載置された被検査体100の位置を移動させることで、検査位置を変化させることができるようになっている。例えば、図示しない移動手段は、被検査体100の回転方向θの位置を移動させたり、被検査体100の水平方向X、Yの位置を移動させたりするものとすることができる。なお、図示しない移動手段は必ずしも載置部4に設ける必要はなく、検査が行われる位置が相対的に変化するようになっていればよい。例えば、図示しない移動手段により光源2、検出部3などの位置が変化するようになっていてもよい。
検査部5は、検出部3から出力された電気信号に基づいてパターン検査を行う。この際、載置部4からの位置情報に基づいて検査位置を特定することができる。また、制御部6からの情報に基づいて光L1の波長を特定することができる。
また、検査部5には図示しない変換部が設けられ、検出部3から出力された電気信号をA/D変換する。また、A/D変換された電気信号を画像データに変換することで検出データである回折像を作成する。
検査部5においては、作成された回折像に基づいてパターンの欠陥が検査される。
すなわち、検査部5は、検出部3からの出力に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光L1の波長λと、対比する回折像に関する光の波長λ0と、を比較することで、パターン検査を行う。
なお、検査部5におけるパターン検査に関する詳細は後述する。
また、検査部5には図示しない変換部が設けられ、検出部3から出力された電気信号をA/D変換する。また、A/D変換された電気信号を画像データに変換することで検出データである回折像を作成する。
検査部5においては、作成された回折像に基づいてパターンの欠陥が検査される。
すなわち、検査部5は、検出部3からの出力に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光L1の波長λと、対比する回折像に関する光の波長λ0と、を比較することで、パターン検査を行う。
なお、検査部5におけるパターン検査に関する詳細は後述する。
制御部6は、光源2、載置部4を制御する。
例えば、制御部6は、光源2を制御して、出射する光L1の波長を連続的に変化させる。
また、制御部6は、載置部4を制御して、出射した光L1が所望の検査位置に入射するようにする。
また、制御部6は、検査部5からの検査結果や、回折像などを表示部7に表示させるようにすることもできる。
表示部7は、例えば、フラットパネルディスプレイなどとすることができる。
例えば、制御部6は、光源2を制御して、出射する光L1の波長を連続的に変化させる。
また、制御部6は、載置部4を制御して、出射した光L1が所望の検査位置に入射するようにする。
また、制御部6は、検査部5からの検査結果や、回折像などを表示部7に表示させるようにすることもできる。
表示部7は、例えば、フラットパネルディスプレイなどとすることができる。
次に、検査部5におけるパターン検査に関してさらに例示をする。
ここでは、もっとも単純化した例として、検査対象がライン&スペースパターンである場合について例示する。この場合、ライン&スペースパターンにおけるパターン周期をd、スペースの幅(または、ラインの幅)をd/2とし、パターンが透明または半透明のグリッドパターンであるものとする。
ここでは、もっとも単純化した例として、検査対象がライン&スペースパターンである場合について例示する。この場合、ライン&スペースパターンにおけるパターン周期をd、スペースの幅(または、ラインの幅)をd/2とし、パターンが透明または半透明のグリッドパターンであるものとする。
検査対象のパターンに入射する光L1の入射角度をα、検査対象のパターンからの光L2の回折角度をβ、回折次数をm、光L1の波長をλとし、角度の正負については反時計回りを正とする。
このような場合、グレーティング方程式は、以下の(1)式のようになる。
このような場合、グレーティング方程式は、以下の(1)式のようになる。
d(sinα+sinβ)=mλ ・・・(1)
(1)式から分かるように、欠陥があることでパターン周期dが変化すると、(1)式を満足するための条件が変化する。この場合、光L1の入射角度α、回折次数mが一定であるとすると、光L1の波長λ、光L2の回折角度βが変化することになる。
ここで、検査対象となる回折像が最も鮮明となる(最もビジビリティが高くなる)のは、検査対象となるパターン周期dに対して、光L1の波長λ、光L2の回折角度βが(1)式を満たす場合である。
そのため、最も鮮明な回折像に関する光L1の波長λおよび光L2の回折角度βの少なくともいずれかを求め、これを対比する回折像に関する光L1の波長λ0、光L2の回折角度β0と比べれば、パターン周期dが異なるか否か、すなわち、欠陥の有無を判定することができる。
(1)式から分かるように、欠陥があることでパターン周期dが変化すると、(1)式を満足するための条件が変化する。この場合、光L1の入射角度α、回折次数mが一定であるとすると、光L1の波長λ、光L2の回折角度βが変化することになる。
ここで、検査対象となる回折像が最も鮮明となる(最もビジビリティが高くなる)のは、検査対象となるパターン周期dに対して、光L1の波長λ、光L2の回折角度βが(1)式を満たす場合である。
そのため、最も鮮明な回折像に関する光L1の波長λおよび光L2の回折角度βの少なくともいずれかを求め、これを対比する回折像に関する光L1の波長λ0、光L2の回折角度β0と比べれば、パターン周期dが異なるか否か、すなわち、欠陥の有無を判定することができる。
なお、光L1の入射角度α、回折次数mを求めて欠陥の有無を判定することもできる。また、光L1の波長λ、光L2の回折角度β、光L1の入射角度α、回折次数mを組み合わせて欠陥の有無を判定することもできる。
ただし、検査の容易さや検査精度を考慮すると、光L1の波長λおよび光L2の回折角度βの少なくともいずれかに基づいて欠陥の有無を判定するようにすることが好ましい。 そのため、ここでは、一例として、光L2の回折角度βを一定とし、光L1の波長λを変化させて欠陥の有無を判定する場合について例示をする。
ただし、検査の容易さや検査精度を考慮すると、光L1の波長λおよび光L2の回折角度βの少なくともいずれかに基づいて欠陥の有無を判定するようにすることが好ましい。 そのため、ここでは、一例として、光L2の回折角度βを一定とし、光L1の波長λを変化させて欠陥の有無を判定する場合について例示をする。
前述したように、図1に例示をしたパターン検査装置1は、所定の回折角度βで回折像を得ることができるイメージ検出系を有している。また、光源2は、コヒーレント光を出射することができ、且つ、出射する光L1の波長を変化させることができるものとされている。
まず、光源2から出射する光L1の波長を変化させる。この際、光L1の波長を連続的に変化させる、すなわち、光L1の波長掃引を行うようにすることが好ましい。
そして、最も鮮明な回折像に関する光L1の波長λを求める。
そして、最も鮮明な回折像に関する光L1の波長λを求める。
次に、求められた光L1の波長λと、対比する回折像に関する光L1の波長λ0と、を比較する。
この場合、求められた光L1の波長λと、対比する回折像に関する光L1の波長λ0と、が所定の範囲内に有れば、双方のパターンは同一であるとすることができる。そのため、光L1の波長λ0として、欠陥のないパターンの回折像に関する光L1の波長を用いれば欠陥の有無を判定することができる。
パターン検査として、ダイ・トゥ・ダイ(Die-to-Die)法を用いる場合には、検査位置を変化させて、その検査位置における最も鮮明な回折像に関する光L1の波長λを求めるようにする。そして、求められた光L1の波長λ同士を比較することで欠陥の有無を判定するようにすればよい。
また、パターン検査として、ダイ・トゥ・データベース(Die-to-Database)法を用いる場合には、パターンの設計時に用いた設計データ(CADデータ)などから回折像に関する光L1の波長λ0を演算する。そして演算された光L1の波長λ0を前述した判定の基準に用いるようにすればよい。
以上のようにして、パターンのピッチの乱れとなって現れる位置ずれや、基準値から外れたパターン幅寸法を有する部位を検査することができる。
以上のようにして、パターンのピッチの乱れとなって現れる位置ずれや、基準値から外れたパターン幅寸法を有する部位を検査することができる。
次に、パターン検査装置1におけるパターン検査の検出精度に関して説明する。
一般的には、微細化されたパターンに対する光学分解能、すなわち、解像力は、レーリーの分解能と超解像係数で決まる。
これに対して、検査部5におけるパターン検査では、一般的なパターン検査に比べて一桁程度微細なパターンの変化を検出することができる。すなわち、パターン検査の検出精度を格段に向上させることが可能となる。
一般的には、微細化されたパターンに対する光学分解能、すなわち、解像力は、レーリーの分解能と超解像係数で決まる。
これに対して、検査部5におけるパターン検査では、一般的なパターン検査に比べて一桁程度微細なパターンの変化を検出することができる。すなわち、パターン検査の検出精度を格段に向上させることが可能となる。
ここで、いわゆるレーリーリミットεは、以下の(2)式で表すことができる。
ε=0.61×λ/N.A. ・・・(2)
N.A.は、結像光学系の開口数である。
(2)式からは、短波長化により、解像力が高くなることがわかる。
しかしながら、光L1の波長λの短波長化は、実際には、光学系の材料の制限や光源2の制限などがあるので困難である。
ε=0.61×λ/N.A. ・・・(2)
N.A.は、結像光学系の開口数である。
(2)式からは、短波長化により、解像力が高くなることがわかる。
しかしながら、光L1の波長λの短波長化は、実際には、光学系の材料の制限や光源2の制限などがあるので困難である。
一方、パターン検査装置1においては、光学系を単純なモデル、すなわち、光学系を回折格子による分光器として扱うことができる。
そのため、パターン検査装置1における波長分解能(λ/Δλ)は、以下の(3)式で表すことができる。
そのため、パターン検査装置1における波長分解能(λ/Δλ)は、以下の(3)式で表すことができる。
λ/Δλ=mN ・・・(3)
ここで、λは光L1の波長、Δλは光L1の波長幅、Nはライン&スペースパターンにおける総本数、mは回折格子として扱う場合の回折次数である。
ここで、λは光L1の波長、Δλは光L1の波長幅、Nはライン&スペースパターンにおける総本数、mは回折格子として扱う場合の回折次数である。
この場合、総本数Nはライン&スペースパターンの密度と検査エリアとの積とすることができる。
すなわち、光L1の波長λに対して波長幅Δλが狭い光源2による照射を行うことで、ライン&スペースの密度が高いパターンや、微細化されたパターンに対応することができる。
すなわち、光L1の波長λに対して波長幅Δλが狭い光源2による照射を行うことで、ライン&スペースの密度が高いパターンや、微細化されたパターンに対応することができる。
一般的なパターン検査では、波長200nm以下の光L1を用い、レーリーリミットと超解像技術を併せてたとしても、検査できる欠陥のサイズは50nm程度である。
これに対し、パターン検査装置1によれば、周期性のあるパターンに対しては、10nm以下のサイズの欠陥を検出することができる。
これに対し、パターン検査装置1によれば、周期性のあるパターンに対しては、10nm以下のサイズの欠陥を検出することができる。
例えば、光L1の波長が200nm、波長幅が1pm、波長掃引幅が100pm以上の光源2は実現可能である。
このとき、総本数Nが最大となるようにするために一次回折光を用いるので、回折次数mは1となる。そのため、(3)式から、N=2.0×105が得られる。
1回の検査で調べる検査エリアの長さを1mmとしたときのライン&スペースパターンの周期は、1×10−3/2.0×105=5.0×10−9m=5nmである。そのため、検出できる欠陥のサイズは2.5nm程度となる。
このとき、総本数Nが最大となるようにするために一次回折光を用いるので、回折次数mは1となる。そのため、(3)式から、N=2.0×105が得られる。
1回の検査で調べる検査エリアの長さを1mmとしたときのライン&スペースパターンの周期は、1×10−3/2.0×105=5.0×10−9m=5nmである。そのため、検出できる欠陥のサイズは2.5nm程度となる。
以上は、ライン&スペースパターンの場合であり、光学分解能はパターンの態様により異なるものとなるが、前述した一般的なパターン検査の光学分解能よりもはるかに高い光学分解能が得られることがわかる。
またさらに、検査エリアや光L2により得られる回折像を選ぶことで、光学分解能をさらに高くすることができる。
またさらに、検査エリアや光L2により得られる回折像を選ぶことで、光学分解能をさらに高くすることができる。
次に、パターン検査装置1における検査例を例示する。
ウェーハ上にハーフピッチ25nmの回路パターンを転写するためのフォトマスクでは、フォトマスク上におけるライン&スペースパターンのスペースの幅(または、ラインの幅)は100nmとなる。この場合、周期dが200nmとなる周期的なパターンがあるとみなすことができる。
ウェーハ上にハーフピッチ25nmの回路パターンを転写するためのフォトマスクでは、フォトマスク上におけるライン&スペースパターンのスペースの幅(または、ラインの幅)は100nmとなる。この場合、周期dが200nmとなる周期的なパターンがあるとみなすことができる。
ここで、パターン周期dを200nm、光L1の波長λを200nm、光L1の入射角度αを15°、回折次数mを1とすると、(1)式より、光L2の回折角度βは47.8°となる。すなわち、このライン&スペースパターンの場合は、光L2の回折角度βが47.8°の場合に最も良く回折することになる。
つまり、光L1の入射角度αがほぼ15°となるように光源2の位置を設定し、回折像が最も鮮明となるように光L1の入射角度αを調整すると、光L2の回折角度βは、ほぼ47.8°に合わされていることになる。
このようにすれば、最も鮮明な回折像を取得することができることにもなる。
このようにすれば、最も鮮明な回折像を取得することができることにもなる。
光源2は、照明強度が均一となるように、光出力の均質化がなされている。このとき、回折像においては、規定のパターン周期dを有さないパターンの部分は暗部となる。そのため、回折像には、パターン周期dに応じて暗部が生じることになる。
この場合、パターンに位置ずれなどの欠陥が生じた場合には、回折像における暗部の位置、暗部の大きさや形状などが異なるものとなる。
そのため、基準となる回折像と、検査対象の回折像とを比較することで欠陥の有無や欠陥の位置を知ることもできる。
そのため、基準となる回折像と、検査対象の回折像とを比較することで欠陥の有無や欠陥の位置を知ることもできる。
ここで、光L1の入射角度αを精密に調整することが難しい場合がある。
そのため、パターン検査装置1においては、光L1の入射角度αが一定となるように光源2を固定し、光L1の波長を掃引するようにしている。
例えば、前述した場合においては、光L1の入射角度αが15°となるように光源2を固定し、光L1の波長λを200nmを含む所定の範囲内で変化させるようにする。そして、同じ波長において同様の回折像が得られるか否かで欠陥の有無や欠陥の位置を判定するようにしている。
この場合、波長の掃引は容易に行うことができるので、検査、判定の時間を短縮することもできる。
そのため、パターン検査装置1においては、光L1の入射角度αが一定となるように光源2を固定し、光L1の波長を掃引するようにしている。
例えば、前述した場合においては、光L1の入射角度αが15°となるように光源2を固定し、光L1の波長λを200nmを含む所定の範囲内で変化させるようにする。そして、同じ波長において同様の回折像が得られるか否かで欠陥の有無や欠陥の位置を判定するようにしている。
この場合、波長の掃引は容易に行うことができるので、検査、判定の時間を短縮することもできる。
次に、波長を掃引して検査を行う場合の検査例をさらに例示する。
まず、被検査体の所望の位置において、光L1の波長λが198.3nmの場合に最も鮮明な回折像が取得できたとする。そして、取得された回折像が正常であるものとする。 次に、他の被検査体の同じ位置において、光L1の波長λが198.5nmの場合に最も鮮明な回折像が取得できたとする。この場合、周期的なパターンの欠陥は、光L1の波長λで200pmである。
まず、被検査体の所望の位置において、光L1の波長λが198.3nmの場合に最も鮮明な回折像が取得できたとする。そして、取得された回折像が正常であるものとする。 次に、他の被検査体の同じ位置において、光L1の波長λが198.5nmの場合に最も鮮明な回折像が取得できたとする。この場合、周期的なパターンの欠陥は、光L1の波長λで200pmである。
ここで、正常なライン&スペースパターンのスペースの幅(または、ラインの幅)は100nmであるとする。
この場合、波長比がライン&スペースパターンにおける差になるので、欠陥が有る部分のスペースの幅(または、ラインの幅)は、100×(0.2/198.5+1)=100.1nm相当となる。すなわち、1nm以下の欠陥を検出できたことになる。
この場合、波長比がライン&スペースパターンにおける差になるので、欠陥が有る部分のスペースの幅(または、ラインの幅)は、100×(0.2/198.5+1)=100.1nm相当となる。すなわち、1nm以下の欠陥を検出できたことになる。
波長同調域が広く、波長幅がコヒーレントノイズの影響を受けない程度に、狭帯域化されている光源2を用いれば、検出性能はさらに高くなる。
光源2から出射する光L1の波長λは、光L2の回折角度βが適切な範囲となるように、検査対象となるライン&スペースパターンのパターン周期dの2倍以下、好ましくは、パターン周期dよりも短くするようにする。
光源2から出射する光L1の波長λは、光L2の回折角度βが適切な範囲となるように、検査対象となるライン&スペースパターンのパターン周期dの2倍以下、好ましくは、パターン周期dよりも短くするようにする。
ここで、フォトマスクの欠陥検査においては、一般的には、ウェーハ上の回路パターンの4倍のサイズのパターンを検査対象とする。
そのため、ハーフピッチ40nmから50nmまでの回路パターンの転写の用いるフォトマスクの欠陥検査においては、波長域が160nmから400nmまでのUV(Ultraviolet)領域の光を出射する光源2が用いられる。
さらに倍程度まで微細化が進んだ場合では、波長域が80nmから200nmまでの光を出射する光源2が用いられる。
そのため、ハーフピッチ40nmから50nmまでの回路パターンの転写の用いるフォトマスクの欠陥検査においては、波長域が160nmから400nmまでのUV(Ultraviolet)領域の光を出射する光源2が用いられる。
さらに倍程度まで微細化が進んだ場合では、波長域が80nmから200nmまでの光を出射する光源2が用いられる。
この場合、770nmから790nmまで同調可能な、波長可変レーザを基本波として用いれば、4倍高調波を得ることで192.5nmから197.5nmまでの可同調光源が得られる。例えば、前述したTi:SレーザとYAGレーザを用いる場合を例示することができる。この場合、波長幅としても1pm程度であれば問題なく実現することができるので、充分な光学分解能を得ることもできる。また、192.5nmから197.5nmまでの可同調光源を用いて、パターン周期dが100nm程度のライン&スペースパターンにおける欠陥を検査すれば、サイズが2.6nm程度までの欠陥を検出することができる。
以上に説明したように、パターン検査装置1によれば微細な欠陥の検出を容易に行うことができる。
この場合、サイズが大きな欠陥をも含む被検査体100の場合には、一般的なパターン検査装置を補完的に用いるようにすることもできる。
この場合、サイズが大きな欠陥をも含む被検査体100の場合には、一般的なパターン検査装置を補完的に用いるようにすることもできる。
[第2の実施形態]
図2は、第2の実施形態に係るパターン検査装置を例示するための模式図である。
図2に示すように、パターン検査装置10には、光源2、検出部3、載置部4、検査部5、制御部6a、表示部7が設けられている。
また、パターン検査装置10には、移動部13がさらに設けられている。
図2は、第2の実施形態に係るパターン検査装置を例示するための模式図である。
図2に示すように、パターン検査装置10には、光源2、検出部3、載置部4、検査部5、制御部6a、表示部7が設けられている。
また、パターン検査装置10には、移動部13がさらに設けられている。
移動部13は、検出部3の位置を変化させることで光L2の回折角度βを変化させる。 検査部5aは、検出部3から出力された電気信号に基づいてパターン検査を行う。この際、載置部4からの位置情報に基づいて検査位置を特定することができる。また、制御部6aからの情報に基づいて光L2の回折角度βを特定することができる。
また、検査部5aには図示しない変換部が設けられ、検出部3から出力された電気信号をA/D変換する。また、A/D変換された電気信号を画像データに変換することで検出データである回折像を作成する。
検査部5aにおいては、作成された回折像に基づいてパターンの欠陥が検査される。
また、検査部5aには図示しない変換部が設けられ、検出部3から出力された電気信号をA/D変換する。また、A/D変換された電気信号を画像データに変換することで検出データである回折像を作成する。
検査部5aにおいては、作成された回折像に基づいてパターンの欠陥が検査される。
すなわち、検査部5aは、検出部3からの出力に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光L1の回折角度βと、対比する回折像に関する光の回折角度β0と、を比較することで、パターン検査を行う。
なお、検査部5aにおける検査に関する詳細は後述する。
なお、検査部5aにおける検査に関する詳細は後述する。
制御部6aは、光源2、載置部4、移動部13を制御する。
例えば、制御部6aは、光源2を制御して、出射する光L1の波長を連続的に変化させる。
また、制御部6aは、載置部4を制御して、出射した光L1が所望の検査位置に入射するようにする。
また、制御部6aは、移動部13を制御して、光L2の回折角度βを変化させる。
また、制御部6aは、検査部5からの検査結果や、回折像などを表示部7に表示させるようにすることもできる。
例えば、制御部6aは、光源2を制御して、出射する光L1の波長を連続的に変化させる。
また、制御部6aは、載置部4を制御して、出射した光L1が所望の検査位置に入射するようにする。
また、制御部6aは、移動部13を制御して、光L2の回折角度βを変化させる。
また、制御部6aは、検査部5からの検査結果や、回折像などを表示部7に表示させるようにすることもできる。
前述したパターン検査装置1の場合には光源2から出射する光L1の波長を変化させたが、本実施の形態に係るパターン検査装置10の場合には光L2の回折角度βを変化させる。
そして、最も鮮明な回折像に関する光L2の回折角度βを求める。
次に、求められた光L2の回折角度βと、対比する回折像に関する光L2の回折角度β0と、を比較する。
そして、最も鮮明な回折像に関する光L2の回折角度βを求める。
次に、求められた光L2の回折角度βと、対比する回折像に関する光L2の回折角度β0と、を比較する。
この場合、求められた光L2の回折角度βと、対比する回折像に関する光L2の回折角度β0と、が所定の範囲内に有れば、双方のパターンは同一であるとすることができる。そのため、光L2の回折角度β0として、欠陥のないパターンの回折像に関する光L2の回折角度を用いれば欠陥の有無を判定することができる。
欠陥の有無の判定などに関する詳細は、前述したものと同様とすることができるため詳細な説明は省略する。
欠陥の有無の判定などに関する詳細は、前述したものと同様とすることができるため詳細な説明は省略する。
なお、光源2から出射する光L1の波長λと、光L2の回折角度βとを変化させて欠陥の有無の判定などを行うこともできる。
例えば、検査部5aは、検出部3からの出力に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光L1の波長λおよび光L2の回折角度βと、対比する回折像に関する光L1の波長λ0および光L2の回折角度β0と、を比較することで、前記パターン検査を行うようにすることもできる。
例えば、検査部5aは、検出部3からの出力に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光L1の波長λおよび光L2の回折角度βと、対比する回折像に関する光L1の波長λ0および光L2の回折角度β0と、を比較することで、前記パターン検査を行うようにすることもできる。
[第3の実施形態]
次に、第3の実施形態に係るパターン検査方法について例示する。
図3は、第3の実施形態に係るパターン検査方法について例示するためのフローチャートである。
第3の実施形態に係るパターン検査方法は、被検査体100に向けて光L1を出射する工程(ステップS1)と、被検査体100からの光L2を検出する工程(ステップS2)と、検出された光L2に基づいて、パターン検査を行う工程(ステップS3)と、を備えたものとすることができる。
そして、被検査体100に向けて光L1を出射する工程において、光L1の波長を変化させるようにする。
また、パターン検査を行う工程において、検出された光L2に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光L1の波長λと、対比する回折像に関する光の波長λ0と、を比較することで、パターン検査を行う。
次に、第3の実施形態に係るパターン検査方法について例示する。
図3は、第3の実施形態に係るパターン検査方法について例示するためのフローチャートである。
第3の実施形態に係るパターン検査方法は、被検査体100に向けて光L1を出射する工程(ステップS1)と、被検査体100からの光L2を検出する工程(ステップS2)と、検出された光L2に基づいて、パターン検査を行う工程(ステップS3)と、を備えたものとすることができる。
そして、被検査体100に向けて光L1を出射する工程において、光L1の波長を変化させるようにする。
また、パターン検査を行う工程において、検出された光L2に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光L1の波長λと、対比する回折像に関する光の波長λ0と、を比較することで、パターン検査を行う。
この場合、被検査体100からの光L2を検出する工程において、検出する位置を変化させることで光の回折角度βを変化させ、パターン検査を行う工程において、検出された光L2に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光L1の波長λおよび光L2の回折角度βと、対比する回折像に関する光の波長λ0光の回折角度β0と、を比較することで、パターン検査を行うようにすることもできる。
また、被検査体100に向けて光L1を出射する工程において、光L1の波長λを連続的に変化させることもできる。
また、被検査体100からの光L2を検出する工程において、検出する位置を変化させることで光L2の回折角度βを連続的に変化させることもできる。
また、被検査体100に向けて光L1を出射する工程において、光L1を出射する位置を変化させることで光L1の入射角度αを変化させることもできる。この場合、光L1の入射角度αを連続的に変化させることもできる。
なお、各工程における内容は、前述したものと同様とすることができるので詳細な説明は省略する。
また、被検査体100からの光L2を検出する工程において、検出する位置を変化させることで光L2の回折角度βを連続的に変化させることもできる。
また、被検査体100に向けて光L1を出射する工程において、光L1を出射する位置を変化させることで光L1の入射角度αを変化させることもできる。この場合、光L1の入射角度αを連続的に変化させることもできる。
なお、各工程における内容は、前述したものと同様とすることができるので詳細な説明は省略する。
[第4の実施形態]
次に、第4の実施形態に係るパターン検査方法について例示する。
図4は、第4の実施形態に係るパターン検査方法について例示するためのフローチャートである。
第4の実施形態に係るパターン検査方法は、被検査体100に向けて光L1を出射する工程(ステップS11)と、被検査体100からの光L2を検出する工程(ステップS12)と、検出された光L2に基づいて、パターン検査を行う工程(ステップS13)と、を備えたものとすることができる。
そして、被検査体100からの光L2を検出する工程において、検出する位置を変化させることで光L2の回折角度βを変化させるようにする。
また、パターン検査を行う工程において、検出された光L2に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光の回折角度βと、対比する回折像に関する光の回折角度β0と、を比較することで、パターン検査を行う。
次に、第4の実施形態に係るパターン検査方法について例示する。
図4は、第4の実施形態に係るパターン検査方法について例示するためのフローチャートである。
第4の実施形態に係るパターン検査方法は、被検査体100に向けて光L1を出射する工程(ステップS11)と、被検査体100からの光L2を検出する工程(ステップS12)と、検出された光L2に基づいて、パターン検査を行う工程(ステップS13)と、を備えたものとすることができる。
そして、被検査体100からの光L2を検出する工程において、検出する位置を変化させることで光L2の回折角度βを変化させるようにする。
また、パターン検査を行う工程において、検出された光L2に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光の回折角度βと、対比する回折像に関する光の回折角度β0と、を比較することで、パターン検査を行う。
この場合、被検査体100からの光L2を検出する工程において、検出する位置を変化させることで光L2の回折角度βを連続的に変化させることもできる。
また、被検査体100に向けて光L1を出射する工程において、光L1を出射する位置を変化させることで光L1の入射角度αを変化させることもできる。この場合、光L1の入射角度αを連続的に変化させることもできる。
なお、各工程における内容は、前述したものと同様とすることができるので詳細な説明は省略する。
また、被検査体100に向けて光L1を出射する工程において、光L1を出射する位置を変化させることで光L1の入射角度αを変化させることもできる。この場合、光L1の入射角度αを連続的に変化させることもできる。
なお、各工程における内容は、前述したものと同様とすることができるので詳細な説明は省略する。
以上に例示をした実施形態によれば、微細な欠陥の検出を容易に行うことができるパターン検査装置、およびパターン検査方法を実現することができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
1 パターン検査装置、2 光源、3 検出部、4 載置部、5 検査部、5a 検査部、6 制御部、6a 制御部、7 表示部、10 パターン検査装置、100 被検査体、L1 光、L2 光、α 入射角度、α0 入射角度、β 回折角度、β0 回折角度、λ 波長、λ0 波長
Claims (10)
- 被検査体に向けて光を出射する光源と、
前記被検査体からの光を検出する検出部と、
前記検出部からの出力に基づいてパターン検査を行う検査部と、
を備え、
前記光源は、前記光の波長を変化させ、
前記検査部は、前記検出部からの出力に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光の波長と、対比する回折像に関する光の波長と、を比較することで、前記パターン検査を行うパターン検査装置。 - 前記検出部の位置を変化させる移動部をさらに備え、
前記移動部は、前記検出部の位置を変化させることで光の回折角度を変化させ、
前記検査部は、前記検出部からの出力に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光の波長および光の回折角度と、対比する回折像に関する光の波長および光の回折角度と、を比較することで、前記パターン検査を行う請求項1記載のパターン検査装置。 - 被検査体に向けて光を出射する光源と、
前記被検査体からの光を検出する検出部と、
前記検出部からの出力に基づいてパターン検査を行う検査部と、
前記検出部の位置を変化させる移動部と、
を備え、
前記移動部は、前記検出部の位置を変化させることで光の回折角度を変化させ、
前記検査部は、前記検出部からの出力に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光の回折角度と、対比する回折像に関する光の回折角度と、を比較することで、前記パターン検査を行うパターン検査装置。 - 前記光源は、前記光の波長を連続的に変化させる請求項1または2に記載のパターン検査装置。
- 前記移動部は、前記検出部の位置を変化させることで光の回折角度を連続的に変化させる請求項2〜4のいずれか1つに記載のパターン検査装置。
- 被検査体に向けて光を出射する工程と、
前記被検査体からの光を検出する工程と、
前記検出された光に基づいて、パターン検査を行う工程と、
を備え、
前記被検査体に向けて光を出射する工程において、前記光の波長を変化させ、
前記パターン検査を行う工程において、前記検出された光に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光の波長と、対比する回折像に関する光の波長と、を比較することで、前記パターン検査を行うパターン検査方法。 - 前記被検査体からの光を検出する工程において、前記検出する位置を変化させることで光の回折角度を変化させ、
前記パターン検査を行う工程において、前記検出された光に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光の波長および光の回折角度と、対比する回折像に関する光の波長および光の回折角度と、を比較することで、前記パターン検査を行う請求項6記載のパターン検査方法。 - 被検査体に向けて光を出射する工程と、
前記被検査体からの光を検出する工程と、
前記検出された光に基づいて、パターン検査を行う工程と、
を備え、
前記被検査体からの光を検出する工程において、前記検出する位置を変化させることで光の回折角度を変化させ、
前記パターン検査を行う工程において、前記検出された光に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光の回折角度と、対比する回折像に関する光の回折角度と、を比較することで、前記パターン検査を行うパターン検査方法。 - 前記被検査体に向けて光を出射する工程において、前記光の波長を連続的に変化させる請求項6または7に記載のパターン検査方法。
- 前記被検査体からの光を検出する工程において、前記検出する位置を変化させることで光の回折角度を連続的に変化させる請求項7〜9のいずれか1つに記載のパターン検査方法。
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JP2011208126A JP2013068551A (ja) | 2011-09-22 | 2011-09-22 | パターン検査装置、およびパターン検査方法 |
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