JPH02254792A - パターン検出方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は絶縁膜と配線パターンが交互に積層された薄膜
多層配線の最上層配線パターンの形状検査に好適なパタ
ーン検出方法及び装置に関するものである。

〔従来の技術〕

絶縁膜と配線パターンが交互に積層された薄膜多層配線
の最上層配線パターンの形状検査方法については、例え
ば、４！開昭５７−２０８１５４号公報に記載があり、
落射照明光と暗視照明光を同時に照射する（段差部、平
坦部を問わず明るく検出するため）ことによって、ＬＳ
Ｉウェハの多層パターン上のＡｌ　（アルミ）配線パタ
ーンを顕在化して検出を行っている。なお、ここでは、
多層パターンのファイバー最上層１ｃＡ１配線パターン
が１層のみの場合を想定しており、ＡＩ配線が下層より
十分に明るいことを利用し、これを顕在化している。

この他、「ウェハ微小寸法測定技術」山口ほか、精密工
学会誌、　５４／４／１９８Ｂ　、第３４頁〜３８頁に
記載がある。この例では、レジストなどの有機物が紫外
線を吸収することを利用し、この紫外線を照明光として
用いている。そして、可視光に対しては透明なレジスト
パターンを暗パターンとして。

コントラストの良い検出を行えるようにしている。

各配線層間に有る絶縁膜を吸収する波長を照明光にする
ことによって、下層パターンまで光が届かず、最上層パ
ターンだけを検出することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、上記した従来技術にありては、前者の場合、下
層にＡＩ配線が有るときには下層パターンも明るく検出
されてしまい、最上層パターンとの区別ができなくなる
。また、この技術では、落射照明光と暗視照明光を同時
に照射しているが、絶縁部にも段差部があり、その傾斜
角が配線パターンの段差の傾斜角と等しいような場合に
は、絶縁膜段差部からの反射光も検出されることになり
、配線パターンだけを明るく検出することはできなかり
た。

また、後者の技術にあっては、配線パターンに段差があ
る場合の配慮がされておらず、配線パターン段差部分に
投射された光が側方に逃げることＫより、段差部が暗く
検出され、断線と判別できなくなる不都合がある。

本発明の目的は、段差部、下層パターン、絶縁膜などに
対し、薄膜多層配線の最上層配線パターンだけを十分に
明るく検出できるようにしたパターン検出方法及び装置
を提供することにある。

〔発明を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明方法は、配線パター
ンの反射率の高い波長領域の直線偏光成分のみにした照
明光を薄膜多層配線が施された試料のパターン面に照射
し、その試料よりの反射光から照明光の偏光方向に直交
する偏光成分を検出し【いる。

また、本発明の装置は、限定した波長の光を光源部で発
生し、この光源部よりの光を薄膜多層配線基板に対し全
周方向及び斜方向から照明手段によって照射し、前記照
明手段よりの照明光を前記薄膜多層配線基板よりの反射
光を通過させる開口を有した第１の偏光板で偏光させ、
この第１の偏光板よりの出射光の偏光成分に直交する偏
光成分だけを第２の偏光板で通過させ、この第２の偏光
板を通過した反射光を検出器で撮像するようにしている
。

〔作用〕

上記構成のパターン検出方法では、配線パターンの反射
率の高い波長領域の直線偏光成分のみにした照明光が試
料のパターン面に照射され、その試料よりの反射光から
照明光の偏光方向に直交する偏光成分を検出することに
より【、絶縁膜よりの反射光が低減される。したがって
、良好な最上層配線パターンの画像を得ることができる
。

また、上記構成のパターン検出装置では、光源部により
得られた限定した波長の光は、試料に対し全周方向及び
斜方向から照射されることＫより、最上層配線パターン
が高いコントラストで検出され、試料よりの反射光に対
し第１の偏光板よりの出射光の偏光成分に直交する偏光
成分だけを第２の偏光板によって検出することにより、
絶縁膜平坦部からの反射光は遮断される。したがりて、
良好な最上層配線パターンの画像を得ることができる。

〔実施例〕

以下１本発明による一実施例を図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明によるパターン検出装置を示す断面図で
ある。

第１図において、試料としての薄膜多層配線基板１００
に光を照射するために光源１０１が設けられその光照射
方向にファイバ束１０２が配設されている。ファイバ束
１０２の終端には光源１０１よりの光を薄膜多層配線基
板１００に導くためのリング状ライトガイド１０３が薄
膜多層配線基板１００の上部に配設されている。？イト
ガイド１０′５の上部には。

検光子１０８を介挿して対物レンズ１０４が配設されそ
の焦点位置上に検出器１０６が配設されている。

また、光源１０１とファイバ束１０２の間には、フィル
タ１０５が配設され、ライトガイド１０３の下面には偏
光子１０７が配設され℃いる。

ライトガイド１０３は、光ファイバの端面が円形に並ん
だ構成にされ、薄膜多層配線基板１００に対し光を全周
方向から照射する。フィルタ１０５は、絶縁膜の透過率
が小さく、配線パターンの反射率が高いような波長のみ
を透過する。偏光子１０７は斜方照明光路中に配置され
、ライトガイド１０５からの光を直線偏光に変換する。

また、検光子１０８は、その偏光方向が第２図（，０￥
Ｃ示すように、偏光子１０７に直交するように構成され
ている。偏光子１０７の中央部が開口を有することによ
り、反射光は偏光を受けること無く検出側に反射される
。

薄膜多層配線基板１００は、第２図に示すように、最上
部にアルミ材による最上層配線パターン２０１を有し、
その下部に同様にアルミ材による下層配線パターン２０
２ｇ、２０２Ａが順次配設され、パターン間にはポリイ
ミド系有機物による絶縁膜２０５α。

２０３ｈが介挿されている。最上１配線パターン２０１
は段差部２０４α。２０４ｈを有し、絶縁膜２０３ｇは
段差部２０５を有している。

ところで、薄膜多層配線を高い歩恒まりで量産化を行な
うためＫは、薄膜の各層を形成するごとに、その時の最
上層の配線パターンを検査１−て致命的な欠陥を見つけ
、その欠陥部分を修正した後に次の層を形成する如き裏
遣方法をとることが望ましい、この場合、下層パターン
は、常に検査。

修正済であるため、検査対象はその時の最上層パターン
のみである。この最上層パターンを顕在化することによ
り、検査の効率を向上させることができる。

次に１以上の構成による実施例の動作について第２図（
，４）、（Ｊ）及び第５図を参照して説明する。

光源１０１により発せられた光は、フィルタ１０５゜フ
ァイバ束１０２、ライトガイド１０３及び偏光子１０７
を介し【薄膜多層配線基板１００に照射される。

薄膜多層配線基板１ＧＧでの反射光は、検光子１０８及
び対物レンズ１０４を経由して検出器１０６に到達し、
検出される。

ここで、理解を容易にするために、実施例の詳細を説明
する前に本発明のパターン検出方法について説明する。

まず、絶縁膜の透過率が小さく且つ配線パターンの反射
率が高い波長に照明光を限定した場合について説明する
。薄膜多層配線の絶縁膜は、透明或いは半透明であるこ
とが多く且つ厚さが薄い。

したかっ【、通常の白色光を照明光とした場合には、最
上層パターンと下層パターンとが同じ明るさで検出され
、両パターンを区別できなくなる。

そこで、絶縁膜の透過率が小さく且つ配線パターンの反
射率が高い波長の光を照明光として用いることにより、
第４図に示すように、絶縁膜の下に有る下層のパターン
からの反射光がきわめて弱くなり、最上層パターンと下
層パターンとの区別ができるようになる。

次に、薄膜多層配線基板１００の全周方向の斜め方向か
ら照明を行なう場合について説明する。−般に、配線パ
ターンの表面は荒れており、絶縁膜の表面は滑らかにな
っている。したがって、第５図に示すように、薄膜多層
配線に斜め方向の照明２０８を照射し、垂直方向に反射
する光を検出するようにすると、配線パターンの表面が
荒れ℃いることから、拡散反射が生じる。この結果、平
坦部であろうと段差部であろうと明るく検出することが
できる。これに対し、絶縁膜は表面が滑らかであるため
、拡散反射は殆ど生ぜず、且つ、絶縁膜平坦部で反射し
た光は側方に逸れるので検出されない、すなわち、斜方
照明にすることにより、最上層配線パターンをより高い
コントラストで検出することが可能になる。また、全周
方向からの斜方照明は、どのような形状のパターンに対
しても適用することができる。

さらに、照明光を直線偏光にした場合について説明する
。前記したように、斜方照明を行なうことによりて、絶
縁膜平坦部からの反射光が検出されることは無い、しか
し、上方に光を反射するような傾斜角度の絶縁膜段差部
が存在していれば。

この段差部からの正反射光を検出することになる。

これは、時として配線パターンの反射光量に等しいか或
いはそれ以上になる可能性もある。ここで偏光を用いる
理由は、絶縁膜段差部からの正反射光を除去するためで
ある。第６図に示すように。

直線偏光の斜方照明２０９を薄膜パターンに照射すると
、配線パターンからの反射光は、パターン表面の荒れに
よりランダム偏光になる。これに対し、絶縁膜からの反
射光は、入射斜方照明光と同じ偏光方向の直線偏光であ
る。したがりて、入射斜方照明光の偏光方向に直交する
偏光方向成分を反射光から検出するようにすれば、絶縁
膜段差部からの反射光を除去することができる。

以上の３つの方法を組合せて用いることにより、薄膜多
層配線基板の最上層配線パターンを、胃景である下層パ
ターン及び絶縁膜よりも明るく検出することができる。

次に、第１図の構成によるパターン検出装置の動作につ
いて詳細に説明する。

薄膜多１配線基板１００に特定の波長の直線偏光を斜め
方向から照射すると、第３図に示す最上層配線パターン
２０１、段差部２０４は、ランダム偏光を拡散反射する
。一方、絶縁膜２０５，２０６は直線偏光を正反射する
。

反射光の内、絶縁膜平坦部での反射光は側方に逸れ、検
光子１ｏｓＫ入射するのは、最上層配線パターン２０１
、段差部２０４−ａ、２０４Ａ及び段差部２０５の反射
光である１反射光が検光子１０８に入射すると、検光子
１０８は偏光方向が絶縁膜２０５ａ、２０３Ａから反射
された直線偏光と直交するように配置されているため、
絶縁膜の反射光は遮断される。これに対して、配線パタ
ーンの反射光は、ランダム偏光で様々な偏光成分をもっ
ているため、遮断されるのは一部にすぎない、また、フ
ィルタ１０５により【波長を限定しているため、絶縁層
２０５＠、２０３Ｍの下にある下層のパターンからの反
射光は、きわめて弱くなり最下層配線パターンの明るさ
と比較すれば、問題になるレベルでは無い、したかつ【
、第１図の構成によって、最上層配線パターン２０１の
みが明るくなり、容易に最上層配線パターン２０１の領
域と他の領域を分割できるような検出１儂を得ることが
できる。

なお、偏光子１０７と検光子１０８とは、第２図（Ｂ）
のように、一体化し【偏光子１０７の位置に挿入するこ
とも可能である。また、光源ｔｏ１には。

水ｔａ＝ンプ、キセノンランプ、ハロゲンランプなどを
用いることができ、検出器１ｏ６には、ＴＶ（テレビ）
カメラ、リニアイメージセンサなどを用いることができ
る。さらに、フィルタ１０５は、検出側の対物レンズと
検出器の間に挿入するようにしてもよい。

第７図は本発明の他の実施例を示す断面図である。なお
、第７図においては、第１図と同一であるものには同一
引用符号を用いたので、以下においては重複する説明を
省略する。

本実施例は、ライトガイド１０３に代えて反射鏡１１０
及び暗視野ミラー１１１を用いると共に、反射鏡１１０
と暗視野ミラー１１１との間に対物レンズ１０４を設け
るようにしたものである。また、ファイバ東ｊ０２が除
外され、これに代えて平行光にする対物レンズ１１２が
光源１０１とフィルタ１０５の間に配設されている。こ
の場合の偏光子１０７と検光子１０８の偏光方向の組合
せは、第２図（，４）と同様である。

このような構成により、光源１０１で発生した光は、対
物レンズ１１２によって平行光にされた後、フィルタ１
０５によって光源の光の内の特定した波長のみを通過さ
せる。この反射鏡１１０によって直角方向に曲げられ、
さらに暗視野ミラー１１１によりて全周方向から光が薄
膜多層配線基板１００に向け【照射され、偏光子１０７
によりて直線偏光にされた光が薄膜多層配線基板１００
に照射される。薄膜多層配線基板１００での反射光は、
偏光子１０７の開口を通し、さらに対物レンズ１０４を
経内して検光子ｔｏｓＫ到達する。検光子１０８は絶縁
膜２Ｄ３ａ。

２０３ｂによる反射光を遮断し、最上層配線パターン２
０１による反射光のみを通過させ、検出器１０６に供給
する。

本実施例によれば、光源１０１を出た光の損失が少なく
することができる。また、暗視野ミラー１１１によって
照明光を集光するため、試料の単位肖たりの照射光量を
非常に大きくできるので、高速検出が可能になる。

以上、本発明によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のでは無く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることは言うまでもな一′１゜ 〔発明の効果〕 本発明は上記の通り構成されているので、次に記載する
効果を奏する。

請求項１のパターン検出方法においては、配線パターン
の反射率の高い波長領域の直線偏光成分のみにした照明
光を薄膜多層配線が施された試料のパターン面に照射し
、その試料よりの反射光から照明光の偏光方向に直交す
る偏光成分を検出するようにしたので、薄膜多層配線の
最上層配線パターンだけを十分に明るく検出できるよう
になり、検査に適した良好な最上層配線パターンの画像
を得ることができる。

請求項４のパターン検出装置においては、限定した波長
の光を光源部で発生し、この光源部よりの光を薄膜多層
配線基板に対し全周方向及び斜方向から照明手段によっ
て照射し、前記照明手段よりの照明光を前記薄膜多層配
線基板よりの反射光を通過させる開口を有した第１の偏
光板で偏光させ、この第１の偏光板よりの出射光の偏光
成分に直交する偏光成分だけを第２の偏光板で通過させ
、この第２の偏光板を通過した反射光を検出器で撮儂す
るようにしているので、絶縁膜の透過率を低くし、かつ
配線パターンの反射率を高め、照明光の偏光成分に直交
する偏光成分のみが検出され。

良好な最上層配線パターンの画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるパターン検出装置を示す断面図、
第２図（，４）、ｌ？）は第１図に示した偏光子１０７
及び検光子１０Ｂの偏光方向を説明する平面図、第３図
は薄膜多層配線基板１００の詳細構造を示す断面図、第
４図は絶縁膜による照射光の吸収を示す説明図、第５図
及び第６図は最上層配線パターン２０１の段差部での反
射を示す説明図、第７図は本発明によるパターン検出装
置の他の実施例を示す断面図である。 ００・・・・・・・・・・・・薄膜多層配線基板０１・
・・・・・・・・・・・光源１０２・・・・・・・・−
・・ファイバ束０３・・・・・・・・・・・・ライトガ
イド０７・・・・・・・・・・・・偏光子　　　１０５
・・・・・・・・−・・フィルタ０６・・・・・・・・
・・・・検出器　　　１０８・・・・・・・・・・・・
検光子１０・・・・・・・・・・・・反射鏡 １１１・・・・・・・・・・・・暗視野ミラー２０１・
・・・・・・・・・・・最上層配線パターン２０２ａ、
２０２ｂ・・・・・・・・・・・・下層配線パターン２
０３α、２０３ｂ・・・・・・・・・・・・絶縁膜２０
４α、２０４ｂ、２０５・・・段差部′　１ ；Ｏ，で は昌・′ １〜＋１−鴫ノ ゴ；−−／ 茅１図 〒２図（Ａ） 箒２図（８） Ｕり°−“梗几予 〒′５図 ４５図 閉７図 −Ｉｆ：）０ 反射舌先 Ｂ音宇克ヱ予ミラ−

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．配線パターンの反射率の高い波長領域の直線偏光成
   分のみにした照明光を薄膜多層配線が施された試料のパ
   ターン面に照射し、その試料よりの反射光から照明光の
   偏光方向に直交する偏光成分を検出することを特徴とす
   るパターン検出方法。
2. ２．前記パターンがアルミ材であることを特徴とする請
   求項１記載のパターン検出方法。
3. ３．前記パターン間に設けられている絶縁膜がポリイミ
   ド系有機物であることを特徴とする請求項１記載のパタ
   ーン検出方法。
4. ４．薄膜多層配線基板の最上層配線パターンを光学的に
   検出してパターンの形状を検出するパターン検出装置に
   おいて、限定した波長の光を発生する光源部と、該光源
   部よりの光を薄膜多層配線基板に対し全周方向及び斜方
   向から照射する照明手段と、前記照明手段よりの照明光
   を偏光させると共に該照明光の前記薄膜多層配線基板よ
   りの反射光を通過させる開口を有する第１の偏光板と、
   前記開口を通過した反射光に対し前記第１の偏光板を通
   過した照明光の偏向方向に直交する偏光成分の光を通過
   させる第２の偏光板と、該第２の偏光板を通過した反射
   光を撮像する検出器とを具備することを特徴とするパタ
   ーン検出装置。