JP4776321B2 - Interval measurement method and interval measurement device - Google Patents
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Description
本発明は、基板に塗布されるレジスト膜の膜厚や基板とマスク基板との間隔等を測定する間隔測定方法及び間隔測定装置に関するものである。 The present invention relates to an interval measuring method and an interval measuring apparatus for measuring a film thickness of a resist film applied to a substrate, an interval between a substrate and a mask substrate, and the like.
液晶パネルを構成するときの1工程であるTFTアレイ工程では、ガラス基板の表面全体に透明電極用金属膜を成膜し、その上に感光剤であるレジスト膜を塗布する。そして、所定パターン(回路パターン)が形成されているマスク基板を微小な間隔をもってガラス基板の上部に配置し、マスク基板のパターンをレジスト膜に露光して、TFTアレイ基板を得ることができる。従って、マスク基板とレジスト膜とは非接触で露光を行う、所謂プロキシミティ露光方法が適用される。近年の液晶パネルは高画素化、高機能化の傾向にあることから、プロキシミティ露光を行うときのマスク基板とレジスト膜が塗布されているガラス基板との間隔は極めて高精度に制御されている必要がある。このため、プロキシミティ露光を行うときには、マスク基板とガラス基板との間隔を測定し、所定の間隔をもってマスク基板とレジスト膜とが対面していない場合には、マスク基板とガラス基板との間隔調整が行われる。 In the TFT array process, which is one process for forming a liquid crystal panel, a transparent electrode metal film is formed on the entire surface of the glass substrate, and a resist film as a photosensitive agent is applied thereon. A TFT array substrate can be obtained by placing a mask substrate on which a predetermined pattern (circuit pattern) is formed on a glass substrate with a small interval and exposing the mask substrate pattern onto a resist film. Therefore, a so-called proximity exposure method in which the mask substrate and the resist film are exposed in a non-contact manner is applied. Since liquid crystal panels in recent years tend to have higher pixels and higher functions, the distance between the mask substrate and the glass substrate on which the resist film is applied when proximity exposure is performed is controlled with extremely high accuracy. There is a need. Therefore, when proximity exposure is performed, the distance between the mask substrate and the glass substrate is measured. If the mask substrate and the resist film do not face each other with a predetermined distance, the distance between the mask substrate and the glass substrate is adjusted. Is done.
マスク基板とガラス基板との間隔を測定する方法として、LED(Light Emitting Diode)を用いるものがあるが、LEDは波長が広帯域であり、また出力強度も弱いことから、極めて微小な間隔を測定するプロキシミティ露光方法には適しない。そこで、レーザを使用してマスク基板とガラス基板との間隔を測定するものが特許文献1に開示されている。
特許文献1では、マスク基板とガラス基板との間隔を測定するために、マスク基板に間隔測定用のマークを形成し、マスク基板に形成されたマークとガラス基板上に映し出されるマスク基板のマークの像(つまり、ガラス基板で反射したマークの像)とをCCDカメラに導くことにより、両者を画像パターンとして検出している。そして、検出された2つのマークの相対的位置関係に基づいて、マスク基板とガラス基板との間隔を測定している。 In Patent Document 1, in order to measure the distance between the mask substrate and the glass substrate, a mark for measuring the distance is formed on the mask substrate, and the mark formed on the mask substrate and the mark on the mask substrate projected on the glass substrate are measured. By guiding the image (that is, the image of the mark reflected by the glass substrate) to the CCD camera, both are detected as an image pattern. The distance between the mask substrate and the glass substrate is measured based on the relative positional relationship between the two detected marks.
ところで、ガラス基板上には露光を行うための薄膜であるレジスト膜が塗布されている。当該レジスト膜は、極めて厚みの薄い薄膜であるため、レジスト膜の表面で反射した光と裏面で反射した光とにより薄膜干渉が発生する。つまり、レジスト膜の膜厚及びレーザ光の波長によっては、レジスト膜に入射したレーザ光のうちレジスト膜表面で反射した光と、レジスト膜を透過し、レジスト膜の裏面で反射した光とが干渉して2つの光が相互に弱めあう現象が発生する。その結果、CCDカメラに受光されるときには、薄膜干渉によりレジスト膜表面に映し出される間隔測定用のマークの像を認識することができなくなり、画像認識によりマスク基板とレジスト膜が塗布されたガラス基板との間隔を測定することができなくなる。 By the way, a resist film, which is a thin film for performing exposure, is applied on the glass substrate. Since the resist film is a very thin thin film, thin film interference occurs between the light reflected on the surface of the resist film and the light reflected on the back surface. In other words, depending on the film thickness of the resist film and the wavelength of the laser light, the light reflected on the resist film surface of the laser light incident on the resist film interferes with the light transmitted through the resist film and reflected on the back surface of the resist film. As a result, a phenomenon occurs in which the two lights weaken each other. As a result, when receiving light by the CCD camera, it becomes impossible to recognize the image of the mark for measuring the distance displayed on the resist film surface due to the thin film interference, and the mask substrate and the glass substrate coated with the resist film by image recognition It becomes impossible to measure the interval.
また、高精度にマスクパターンを露光するためには、マスク基板とガラス基板との間隔だけではなく、レジスト膜の膜厚も微細に制御する必要がある。従って、レジスト膜の膜厚を測定する必要があるが、特許文献1のように、マスク基板にのみ間隔測定用のマークを形成しているのみでは、やはり薄膜干渉によって画像認識をすることができなくなり、レジスト膜の膜厚の測定を行うことはできない。 In addition, in order to expose the mask pattern with high accuracy, it is necessary to finely control not only the distance between the mask substrate and the glass substrate but also the thickness of the resist film. Therefore, it is necessary to measure the film thickness of the resist film. However, as in Patent Document 1, if a mark for measuring the distance is formed only on the mask substrate, image recognition can still be performed by thin film interference. The film thickness of the resist film cannot be measured.
そこで、本発明は、レーザ光を使用した場合において薄膜干渉を起こしたときでも、レジスト膜の膜厚やマスク基板とガラス基板との間隔等の種々の部材の間隔を測定することができる間隔測定方法及び間隔測定装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention is a distance measurement that can measure the distance between various members such as the film thickness of the resist film and the distance between the mask substrate and the glass substrate even when thin film interference occurs when using laser light. It is an object to provide a method and an interval measuring device.
本発明の間隔測定方法は、光透過性の基板の表面に形成された透明性を有する薄膜の膜厚を測定する方法であって、2つのレーザ光源から、夫々異なる波長のレーザ光を同時に出射させてレーザ光学系により集光し、かつコリメータレンズにより平行光となし、これら2つのレーザ光源からの波長の異なる第1,第2のレーザ光を光合流手段により合流させて、合流レーザ光を斜方から基板に入射し、前記基板に入射された合流レーザ光の前記薄膜の表面で反射した反射光と、前記薄膜裏面と前記基板との境界部で反射した反射光とを光検出器で検出し、前記光検出器により、前記薄膜表面からの反射光と前記薄膜裏面からの反射光とを受光させ、これらの反射光の光検出器での受光位置の差に基づいて、薄膜の厚みを測定することを特徴とする。 The distance measuring method of the present invention is a method for measuring the film thickness of a transparent thin film formed on the surface of a light-transmitting substrate, and simultaneously emits laser beams of different wavelengths from two laser light sources. Then, the light is condensed by the laser optical system and is made into parallel light by the collimator lens, and the first and second laser lights having different wavelengths from these two laser light sources are merged by the optical merge means, and the merged laser beam is obtained. Reflected light incident on the substrate from an oblique direction and reflected by the surface of the thin film of the combined laser light incident on the substrate and reflected light reflected by the boundary between the thin film back surface and the substrate are detected by a photodetector. And detecting the reflected light from the surface of the thin film and the reflected light from the back surface of the thin film by the photodetector, and the thickness of the thin film based on the difference in the light receiving position of the reflected light at the photodetector. and characterized by measuring the That.
また、本発明の他の間隔測定方法は、基板の上部に一部に透明部を有するマスク基板を配置し、前記マスク基板の透明部及び前記薄膜に対して前記合流レーザ光を斜方から入射させ、前記マスク基板の裏面で反射したマスク基板裏面反射光、前記薄膜表面反射光、前記薄膜裏面反射光又は前記基板の裏面で反射した基板裏面反射光のうち2つの反射光の受光位置を光検出器により検出することにより、検出した反射光の2つの境界面の間隔を測定することを特徴としている。 According to another distance measuring method of the present invention, a mask substrate having a transparent portion in part is disposed on an upper portion of the substrate, and the combined laser beam is incident obliquely on the transparent portion of the mask substrate and the thin film The light receiving position of the reflected light of the mask substrate back surface reflected light reflected on the back surface of the mask substrate, the thin film surface reflected light, the thin film back surface reflected light, or the substrate back surface reflected light reflected on the back surface of the substrate is light. By detecting with a detector, the distance between the two boundary surfaces of the detected reflected light is measured.
また、本発明の間隔測定装置は、光透過性の基板の表面に形成された透明性を有する薄膜の膜厚を測定するためのものであって、第1のレーザ光と第2のレーザ光とを射出する2つのレーザ光源と、前記各レーザ光源から射出した夫々異なる波長のレーザ光を集光させるレーザ光学系と、集光した第1のレーザ光及び第2のレーザ光を平行光とするコリメータレンズと、前記第1,第2のレーザ光を合流させて、この合流レーザ光を前記基板に入射する光合流手段と、前記基板に入射した合流レーザ光の、前記薄膜の表面で反射させた反射光と、前記薄膜裏面と前記基板との境界部で反射させた反射光とを検出する光検出器と、前記薄膜表面からの反射光と薄膜裏面からの反射光との光検出器での受光位置の差に基づいて前記薄膜の厚みを測定する測定手段と備える構成としたことを特徴とするものである。
The distance measuring device of the present invention is for measuring the film thickness of a transparent thin film formed on the surface of a light-transmitting substrate, and includes a first laser beam and a second laser beam. , Two laser light sources that emit laser light, a laser optical system that condenses laser light of different wavelengths emitted from each of the laser light sources, and collimated first laser light and second laser light. A collimator lens that combines the first and second laser beams, and an optical merging unit that impinges the merged laser beam on the substrate, and reflects the merged laser beam incident on the substrate on the surface of the thin film. A photodetector for detecting the reflected light and the reflected light reflected at the boundary between the thin film back surface and the substrate; and a photodetector for the reflected light from the thin film surface and the reflected light from the thin film back surface The thickness of the thin film is measured based on the difference in the light receiving position at Is characterized in that it has a structure comprising a measuring means for.
本発明では、レーザ光の特定の波長で薄膜干渉が起きる場合でも、種々の部材の間隔を測定することができる。 In the present invention, even when thin film interference occurs at a specific wavelength of laser light, the distance between various members can be measured.
本発明の実施形態について図面を参照して説明する。最初に、レジスト膜の膜厚を測定するものについて説明する。図1に示されるように、ガラス基板等の基板4(光透過性の基板)の表面4Sには薄膜であるレジスト膜5が塗布される。レジスト膜5は感光剤からなる薄膜であり、例えば紫外線等を照射することにより、感光することができる薄膜である。従って、レジスト膜5は光を透過することができる透明性の材質である。レジスト膜5は所定パターンを有するマスク基板によりパターンの転写が行われるが、パターン転写を高精度に行うために、レジスト膜5の膜厚を制御する。従って、レジスト膜5の膜厚の測定を行う。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, what measures the film thickness of a resist film is demonstrated. As shown in FIG. 1, a
レジスト膜5の膜厚の測定を行うために、図1に示されるように、投光系1と受光系2とダイクロイックミラー3とが設けられている。投光系1は、第1のレーザ光学系1Aと第2のレーザ光学系1Bとからなる。第1のレーザ光学系1Aは、第1のレーザ光源10Aと対物レンズ11Aと有害光除去スリット12Aとコリメータレンズ13Aとビーム成型スリット14Aとを有して構成される。また、第2のレーザ光学系1Bは、第2のレーザ光源10Bと対物レンズ11Bと有害光除去スリット12Bとコリメータレンズ13Bとビーム成型スリット14Bとを有して構成される。また、受光系2は、対物レンズ21と光検出器22とを有して構成される。
In order to measure the film thickness of the
第1のレーザ光学系1Aと第2のレーザ光学系1Bとは、レーザ光源以外の構成部品は全て共通である。一方、第1のレーザ光源10Aと第2のレーザ光源10Bとは異なる発振波長でレーザ光を射出する。つまり、第1のレーザ光源10Aから射出されるレーザ光LAと第2のレーザ光源10Bから射出されるレーザ光LBとは異なる波長成分を有することになる。
The first laser
第1のレーザ光源10Aから射出したレーザ光LAも、第2のレーザ光源10Bから射出したレーザ光LBも、対物レンズ11A、11Bにより集光されて、有害光除去スリット12A、12Bに入射する。有害光除去スリット12A、12Bによって有害光が除去された第1のレーザ光LA、第2のレーザ光LBは、夫々コリメータレンズ13A、13Bにより平行光にされた状態で、ビーム成型スリット14A、14Bにより光線が成型されて夫々投光系1から射出する。そして、第1のレーザ光学系1Aから射出した第1のレーザ光LAと第2のレーザ光学系1Bから射出した第2のレーザ光LBとは、ダイクロイックミラー3により合流される。
Both the laser light LA emitted from the first
ダイクロイックミラー3は、特定の波長域の光を反射し、それ以外の波長域の光を透過する光学素子である。ここでは、ダイクロイックミラー3は、第2のレーザ光LBの波長域の光を反射し、第1のレーザ光LAの波長域の光を透過する光学特性を有するものとする。従って、図1に示されるように、第1のレーザ光LAはダイクロイックミラー3を透過し、第2のレーザ光LBはダイクロイックミラー3を反射することになる。このため、ダイクロイックミラー3において、第1のレーザ光LAと第2のレーザ光LBとは光路を1つにすることになる(つまり、合流することになる)。そして、ダイクロイックミラー3により合流された合流レーザ光LMは、レジスト膜5に対して斜方から入射する。換言すれば、ダイクロイックミラー3により合流された合流レーザ光LMがレジスト膜5に対して斜方から入射する角度(入射角θ)に、ダイクロイックミラー3は取り付けられる。なお、本実施形態では、光を合流する手段としてダイクロイックミラーを適用しているが、ダイクロイックミラーの代わりに、プリズムやハーフミラー等を適用してもよい。
The
ダイクロイックミラー3で合流された合流レーザ光LMは、上述したように、斜方からレジスト膜5に入射する。レジスト膜5と投光系1との間は空気層であり、レジスト膜5は感光剤からなる透明薄膜であるため、屈折率が異なる。従って、レジスト膜5に入射した合流レーザ光LMは、レジスト膜5の表面5Sで反射光(レジスト膜表面反射光L1)と透過光L2とに分岐し、レジスト膜表面反射光L1は受光系2に向かって反射する。一方、透過光L2は入射角θとは異なる角度で屈折してレジスト膜5を透過する。レジスト膜5と基板4との屈折率も異なるため、透過光L2は、レジスト膜5の裏面5Rで反射光(レジスト膜裏面反射光L3)と透過光L4とに分岐し、レジスト膜裏面反射光L3は受光系2に向かって反射する。そして、透過光L4は基板4を透過し、基板4の裏面4Rで屈折率の差に起因して再び反射して基板裏面反射光L5として、受光系2に向かって反射する。つまり、レジスト膜5の表面5S、裏面5R、そして基板4の裏面4Rは夫々、入射光を反射光と透過光とに分岐させる境界面となる。
As described above, the merged laser beam LM merged by the
ここで、合流レーザ光LMはレジスト膜5に斜方から入射角θで入射するが、入射角θはレジスト膜表面反射光L1とレジスト膜裏面反射光L3との光量がほぼ等しくなるように設定することが望ましい。つまり、両反射光の光量が著しく異なると、信号検出に影響を与えるおそれがあるため、両反射光の光量はほぼ等しくなるように、入射角θを設定する。
Here, the combined laser beam LM is incident on the resist
図1に示されるように、レジスト膜表面反射光L1、レジスト膜裏面反射光L3及び基板裏面反射光L5の全ての反射光の光路は、屈折の作用により、平行な状態で対物レンズ21に入射する。対物レンズ21により入射した各反射光は、集光・散光して光検出器22に入射される。従って、対物レンズ21は、その結像位置が光検出器22となるような位置に設けられる。ここでは、光検出器22は一次元的(直線状)に固体撮像素子(CCD:Charge Coupled Device)が配列されたCCDアレイであるものとする。勿論、光検出器22はCCDアレイでなくても、入射光を検出することができるものであれば、任意のものを適用することができる。光検出器22(CCDアレイ)に入射したレジスト膜表面反射光L1、レジスト膜裏面反射光L3及び基板裏面反射光L5は、夫々光電変換されて電気信号に変換される。
As shown in FIG. 1, the optical paths of the reflected light of the resist film surface reflected light L1, the resist film back surface reflected light L3, and the substrate back surface reflected light L5 are incident on the
ここで、CCDアレイからなる光検出器22のうち、レジスト膜表面反射光L1が入射した位置(受光位置)をP1とし、レジスト膜裏面反射光L3の受光位置をP3とし、基板裏面反射光L5の受光位置をP5とすると、受光位置P1、P3及びP5において光電変換された信号を取得することができる。そして、受光位置P1とP3とは、レジスト膜5の表面と裏面とで反射した光の受光位置であるため、受光位置P1とP3との間隔DRに基づいてレジスト膜5の膜厚を演算により測定することができる。つまり、受光位置P1とP3との相対位置関係に基づいてレジスト膜の膜厚を測定することができる。同様に、受光位置P3とP5とは、基板4の表面(つまり、レジスト膜5の裏面)と裏面とで反射した光の受光位置であるため、受光位置P3とP5との間隔DGに基づいて基板4の厚みを演算により測定することもできる。
Here, in the
ところで、レジスト膜5の膜厚は極めて薄いものである。レジスト膜5の膜厚が極めて薄いと、レジスト膜表面反射光L1の光路とレジスト膜裏面反射光L3の光路とがほぼ重なり合い、両反射光の間で薄膜干渉を発生する。このとき、レジスト膜5の膜厚と両反射光の波長とによっては、レジスト膜表面反射光L1の位相とレジスト膜裏面反射光L3の位相とが大きくずれることがある。特に、両反射光の位相のずれが180度(半波長)の場合は、薄膜干渉により、レジスト膜表面反射光L1及びレジスト膜裏面反射光L3は完全に打ち消される。位相のずれが180度でない場合でも、それに近い場合は、両反射光は打ち消しあう作用を生じ、極めて弱い光となる。このとき、光検出器22の受光位置P1及びP3で検出されるはずの反射光を正常に検出することができなくなる。
By the way, the film thickness of the resist
上述したように、薄膜干渉を起こす要因としては、主に、レジスト膜5の膜厚とレジスト膜5に入射する光の波長との2つの要因がある。そこで、図1に示されるように、本発明では、波長の異なる2つのレーザ光を発振する第1のレーザ光源10A及び第2のレーザ光源10Bを使用している。そして、第1のレーザ光源10Aから射出される第1のレーザ光LAと第2のレーザ光源10Bから射出される第2のレーザ光LBとをダイクロイックミラー3により光路を合流している。従って、レジスト膜5に入射する合流レーザ光LMは、2つの波長成分のレーザ光を含んでいることになる。つまり、合流レーザ光LMの反射光であるレジスト膜表面反射光L1、レジスト膜裏面反射光L3及び基板裏面反射光L5は、全て2つの波長成分を含んでいることになる。換言すれば、第1のレーザ光LAの光路と第2のレーザ光LBの光路とが合流された光が各境界面で反射していることになる。
As described above, there are mainly two factors that cause the thin film interference, that is, the thickness of the resist
従って、2つの波長成分を含んだ光が、光検出器22の受光位置P1、P3及びP5で受光されることになる。ここで、第1のレーザ光源10Aの発振波長及び第2のレーザ光源10Bの発振波長は、第1のレーザ光LA又は第2のレーザ光LBの何れか一方の光が薄膜干渉により打ち消されたとしても、他方の光は薄膜干渉により打ち消されないような波長として設定する。つまり、第1のレーザ光LAの波長と第2のレーザ光LBの波長との差が大きくなるように、第1のレーザ光源10Aと第2のレーザ光源10Bとの発振波長を設定する。第1のレーザ光源10Aと第2のレーザ光源10Bとの発振波長の差を大きくすることにより、一方のレーザ光に薄膜干渉が生じたとしても、他方の光には薄膜干渉は生じることはない。このため、受光位置P1及びP3に入射するレジスト膜表面反射光L1及びレジスト膜裏面反射光L3の2つの波長成分のうち1つの波長成分の光が薄膜干渉により相互に打ち消しあっていたとしても、他の波長成分の光を鮮明に検出することができる。従って、第1のレーザ光10A又は第2のレーザ光10Bの何れか一方のレーザ光が薄膜干渉を起こしたとしても、レジスト膜5の膜厚を測定することは可能になる。
Therefore, light including two wavelength components is received at the light receiving positions P1, P3, and P5 of the
なお、ここでは、基板上に塗布されたレジスト膜の膜厚を測定するものについて説明したが、レジスト膜ではない他の薄膜にも適用することができる。また、薄膜でなくても、例えば透明性(光が透過可能)の薄い樹脂であるフィルム等にも適用することができる。つまり、薄膜やフィルム等に限定されず、平行に配置された複数の境界面を有する任意のものに適用することができる。 Although the description has been made here of measuring the thickness of the resist film applied on the substrate, the present invention can be applied to other thin films that are not resist films. Moreover, even if it is not a thin film, it can apply also to the film etc. which are thin resin of transparency (light permeation | transmission), for example. That is, the present invention is not limited to a thin film or a film, and can be applied to any one having a plurality of boundary surfaces arranged in parallel.
ところで、図1の投光系1の第1のレーザ光学系1Aと第2のレーザ光学系1Bとには、夫々コリメータレンズ13A、13Bが具備され、第1のレーザ光LA及び第2のレーザ光LBは、夫々コリメータレンズ13A、13Bにより平行光にされている。従って、合流レーザ光LMも平行光となった状態で、反射・透過を行って、受光系2に入射される。ここで、投光系1から射出された第1のレーザ光LA及び第2のレーザ光LBが平行光でないとすると、散光しながら受光系2に入射される。従って、光路が進むにつれて光路断面が大きくなるため、投光系1とレジスト膜5と受光系2との間隔を極めて狭くする必要がある。勿論、かかる間隔が狭い場合でも、本発明の目的を達成することはできるが、これらコリメータレンズ13A、13Bにより平行光にすれば、光路断面は常に一定であるため、上記の間隔を狭くする必要はない。従って、各部材の取り付け位置を自由に設定することができる。
By the way, the first laser
図2は本発明の他の実施形態を示したものである。上述した実施形態とはマスク基板6及び負圧マスク7が設けられている点で異なる。マスク基板6には所定パターンが形成され、当該パターンをレジスト膜5に露光するために使用される。高精度なパターン転写を行うために、マスク基板6とレジスト膜5との間隔は厳格に制御されている必要があり、従ってマスク基板6とレジスト膜5との間隔の測定が行われる。負圧マスク7は、マスク基板6が自重により撓まないように補正するための透明な基板であり、負圧マスク7とマスク基板6との間に負圧を作用させる。
FIG. 2 shows another embodiment of the present invention. This embodiment differs from the above-described embodiment in that a
ところで、上述したように、レジスト膜5の膜厚(つまり、レジスト膜5の表面と裏面との間隔)を計測するときには、レーザ光を斜方から入射角θで入射させ、その反射光を受光系2で検出している。従って、図2において、レジスト膜5とマスク基板との間隔を測定するときには、ダイクロイックミラー3により合流された合流レーザ光LMは、マスク基板6を透過してレジスト膜5に入射する必要がある。
By the way, as described above, when measuring the film thickness of the resist film 5 (that is, the distance between the front surface and the back surface of the resist film 5), laser light is incident obliquely at an incident angle θ and the reflected light is received. System 2 detects. Therefore, in FIG. 2, when measuring the distance between the resist
ここで、合流レーザ光LMを透過させるために、マスク基板6のパターン転写に用いられる有効エリア以外の四隅に間隔測定用の測定窓(透明部)を形成している。このため、レジスト膜5とマスク基板6との間隔を測定することができる。ここで、マスク基板6の四隅に夫々1つずつ、合計4つの測定窓を形成することにより、より高い測定精度を得ることができるが、少なくとも1つの測定窓が形成されていれば、レジスト膜5とマスク基板6との間隔を測定できる。なお、光が透過可能な透明部であれば、マスク基板6の四隅でなくても、任意の場所に測定窓を形成してもよい。また、有効エリア内の所定パターンの部分以外の透過領域を間隔測定用として使用することができる等の特段の事情が場合には、測定窓を設ける必要はない。
Here, in order to transmit the converging laser beam LM, measurement windows (transparent portions) for interval measurement are formed at four corners other than the effective area used for pattern transfer of the
図2において、ダイクロイックミラー3で合流された合流レーザ光LMは、負圧マスク7、空気層、マスク基板6(測定窓の部分)、空気層、レジスト膜5、基板4の順番に入射する。空気層とマスク基板6とレジスト膜5と基板4との屈折率は異なるため、合流レーザ光LMはマスク基板6の表面6Sにおいて反射光(マスク表面反射光L11)と透過光L12とに分岐する。同様に、透過光L12はマスク基板6の裏面6Rにおいて反射光(マスク裏面反射光L13)と透過光L14とに分岐し、透過光L14はレジスト膜5の表面5Sで反射光(レジスト膜表面反射光L15)と透過光L16とに分岐し、透過光L16はレジスト膜5の裏面5Rで反射光(レジスト膜裏面反射光L17)と透過光L18とに分岐し、透過光L18は基板4の裏面で反射して基板裏面反射光L19となる。
In FIG. 2, the merged laser beam LM merged by the
各反射光は、全ての反射光の光路が平行になった状態で対物レンズ21に入射する。対物レンズ21に入射した各反射光は集光されて、光検出器22に受光される。ここで、光検出器22において受光されるマスク裏面反射光L13、レジスト膜表面反射光L15、レジスト膜裏面反射光L17及び基板裏面反射光L19の受光位置を夫々P13、P15、P17及びP19とする。このとき、受光位置P13とP15との間隔DMに基づいてマスク基板6の裏面とレジスト膜5の表面との間隔、つまりマスク基板6とレジスト膜5との間隔を測定することができる。同様に、受光位置P15とP17との間隔DRに基づいてレジスト膜5の膜厚を、受光位置P17とP19の間隔DGに基づいて基板4の厚みを測定することができる。つまり、各受光位置の相対位置関係に基づいて、夫々の間隔を測定することができる。
Each reflected light enters the
ところで、上述したように、レジスト膜5は極めて膜厚の薄い薄膜であるため、レーザ光源が1つの場合は、薄膜干渉によってレジスト膜表面反射光L15とレジスト膜裏面反射光L17とが相互に打ち消しあい、光検出器22により信号として検出されない場合がある。つまり、薄膜干渉の影響により、受光位置P15とP17とにおいて信号を検出することができないことがある。図2からも明らかなように、マスク基板6とレジスト膜5との間隔DMは受光位置P13とP15とによって、レジスト膜5の膜厚DRは受光位置P15とP17とによって計測している。このため、受光位置P15とP17とにおいて信号を検出できないと、マスク基板6とレジスト膜5との間隔DM及びレジスト膜5の膜厚DRを計測することはできない。
By the way, as described above, since the resist
しかし、相互に発振波長の異なる2つのレーザ光源(第1のレーザ光源10A及び第2のレーザ光源10B)を使用することにより、一方の波長成分の光が薄膜干渉を起こしていたとしても、他方の波長成分の光を検出することができるため、マスク基板6とレジスト膜5との間隔DM及びレジスト膜5の膜厚DRを計測することができる。
However, by using two laser light sources having different oscillation wavelengths (the first
3 ダイクロイックミラー 4 基板
5 レジスト膜 6 マスク基板
10A 第1のレーザ光源 10B 第2のレーザ光源
21 対物レンズ 22 光検出器
Claims (6)
2つのレーザ光源から、夫々異なる波長のレーザ光を同時に出射させてレーザ光学系により集光し、かつコリメータレンズにより平行光となし、
これら2つのレーザ光源からの波長の異なる第1,第2のレーザ光を光合流手段により合流させて、合流レーザ光を斜方から基板に入射し、
前記基板に入射された合流レーザ光の前記薄膜の表面で反射した反射光と、前記薄膜裏面と前記基板との境界部で反射した反射光とを光検出器で検出し、
前記光検出器により、前記薄膜表面からの反射光と前記薄膜裏面からの反射光とを受光させ、これらの反射光の光検出器での受光位置の差に基づいて、薄膜の厚みを測定する
ことを特徴とする間隔測定方法。 A method for measuring the thickness of a transparent thin film formed on the surface of a light-transmitting substrate,
From two laser light sources, laser beams of different wavelengths are simultaneously emitted and condensed by a laser optical system, and collimated by a collimator lens.
The first and second laser beams having different wavelengths from these two laser light sources are combined by the optical combining means, and the combined laser beam is incident on the substrate from an oblique direction.
The reflected light reflected by the surface of the thin film of the combined laser light incident on the substrate and the reflected light reflected by the boundary between the back surface of the thin film and the substrate are detected by a photodetector,
Reflected light from the surface of the thin film and reflected light from the back surface of the thin film are received by the photodetector, and the thickness of the thin film is measured based on a difference in light receiving position of the reflected light at the photodetector. <br/> An interval measuring method characterized by the above.
第1のレーザ光と第2のレーザ光とを射出する2つのレーザ光源と、Two laser light sources for emitting the first laser light and the second laser light;
前記各レーザ光源から射出した夫々異なる波長のレーザ光を集光させるレーザ光学系と、A laser optical system for condensing laser beams of different wavelengths emitted from the respective laser light sources;
集光した第1のレーザ光及び第2のレーザ光を平行光とするコリメータレンズと、A collimator lens that collimates the collected first laser light and second laser light;
前記第1,第2のレーザ光を合流させて、この合流レーザ光を前記基板に入射する光合流手段と、Optical merging means for merging the first and second laser beams and making the merged laser beam incident on the substrate;
前記基板に入射した合流レーザ光の、前記薄膜の表面で反射させた反射光と、前記薄膜裏面と前記基板との境界部で反射させた反射光とを検出する光検出器と、A photodetector for detecting the reflected light reflected by the surface of the thin film and the reflected light reflected by the boundary between the back surface of the thin film and the substrate of the combined laser light incident on the substrate;
前記薄膜表面からの反射光と薄膜裏面からの反射光との光検出器での受光位置の差に基づいて前記薄膜の厚みを測定する測定手段とMeasuring means for measuring the thickness of the thin film based on a difference in light receiving position at a photodetector between reflected light from the thin film surface and reflected light from the back surface of the thin film;
を備える構成としたことを特徴とする間隔測定装置。An interval measuring device characterized by comprising the following.
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