JP2009222625A - パターン検査装置及びパターン検査方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】パターンを有する試料と光源との間に偏光プリズムを配置し、試料の異なる領域の一方を偏光方向が直交する光の一方で照明し、異なる領域の他方を偏光方向が直交する光の他方で照明する照明光学系と、試料の異なる領域からのパターン像を別々に検出する複数の結像光学系と、別々に検出したパターン像について、基準画像と比較する比較部と、を備えるパターン検査装置、又は、照明光学系は、偏光プリズムの後段に配置された分割型1/2波長板を備え、試料の異なる領域の一方をS偏光の光で照明し、他方をP偏光の光で照明する、パターン検査装置。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の実施の形態のパターン検査装置とパターン検査方法を説明するブロック図である。パターン検査装置10は、フォトマスク、ウェハ、あるいは液晶基板などの試料のパターン14を検査するものである。パターン検査装置10は、高解像のパターン検査を実現するものであり、偏光方向が直交する2種類の光を試料の複数領域に照射する。即ち、パターン検査装置10は、一方の偏光方向の光を試料の一方の領域に照明し、他方の偏光方向の光を他方の領域に照明し、各々の領域から別々に受光してパターン検査を行うものである。パターン検査装置10は、試料のパターン14の透過光や反射光を測定画像生成部20で測定して、透過画像や反射画像の一方、又は両方の測定画像を生成する。測定画像生成部20は、照明光学系30と2系統の結像光学系40a、40bを備えている。照明光学系30は、偏光方向が直交する2種類の光を生成し、試料の異なった領域に照射する。2系統の結像光学系40a、40bは、直交する2種類の偏光方向の光を別々に受光する。比較部60は、試料のパターンの設計データ140を用いて、展開部56と参照部58で生成した参照画像を基準画像として用い、測定画像とD−B(ダイ−データベース)比較を行い、又は、測定画像生成部20で生成した試料上の同一パターンを撮像して測定画像を基準画像として用い、同一パターンについて測定画像とD−D(ダイ−ダイ)比較を行う。
図2は、試料検査装置10の内部構成を示す概念図である。試料検査装置10は、マスクやウェハ等の基板を試料12として、試料12のパターン14の欠陥を検査するものである。試料検査装置10は、測定画像生成部20やデータ処理部50などを備えている。測定画像生成部20は、光源22、ビームエキスパンダ32、偏光プリズム34、分割型1/2波長板36、ハーフミラー45、コンデンサレンズ40、XYθテーブル16、XYθモータ18、変位計26、対物レンズ44、結像レンズ46a、46b、透過光や反射光を受信するCCD、フォトダイオードアレイなどパターンを受光する撮像センサ420a、420b、センサ回路48a、48bなどを備えている。データ処理部50では、制御計算機となるCPU52が、データ伝送路となるバス70を介して、大容量記憶装置72、主記憶装置74、印字装置66、表示装置68、テーブル制御部54、展開部56、参照部58、比較部60、判定部62などに接続されている。なお、図2では、本実施の形態を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略している。試料検査装置10にとって、通常、必要なその他の構成が含まれる。
試料12は、駆動制御されたオートローダ(図示していない)から自動的に搬送され、XYθテーブル16上に配置される。XYθテーブル16は、CPU52の制御の下にテーブル制御部54により駆動される。X軸方向、Y軸方向、θ方向に駆動する3軸(X−Y−θ)モータ18のような駆動系によって移動可能となる。3軸(X−Y−θ)モータ18は、例えばステップモータを用いることができる。XYθテーブル16の移動位置は、変位計26により測定される。試料12は、上方又は下方から光が照射されて、透過光又は反射光が生成される。試料12の下方には、対物レンズ44、結像レンズ46a、46bが配置され、試料12を透過した光又は反射した光は、撮像センサ420a、420bに光学像として結像される。センサ回路48a、48bは、光学画像の電子データを測定画像として出力する。センサ回路48a、48bから出力された測定画像は、比較部60a、60bに送られる。変位計26は、XYθテーブル16上の試料12の位置データを判定部62に送る。試料の位置情報と比較部60a、60bから得られた欠陥情報は、判定部62に送られ、試料上の欠陥分布のマッピングが行われる。なお、XYθテーブル16上の試料12は、オートローダにより検査終了後に自動的に排出される。なお、測定画像は、例えば8ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調を表現している。
試料12のパターン形成時に用いた設計データ20は、大容量記憶装置72に記憶される。設計データ140は、CPU52によって大容量記憶装置72から展開部56に入力される。設計データの展開工程として、展開部56は、試料12の設計データを2値ないしは多値の原イメージデータに変換して、この原イメージデータが参照部58に送られる。参照部58は、原イメージデータに適切なフィルタ処理を施し、測定画像に類似する参照画像を生成する。センサ回路48a、48bから得られた測定画像は、光学系の解像特性や撮像センサ420a、420bのアパーチャ効果等によってフィルタが作用した状態にあると言えられる。この状態では測定画像と設計側の原イメージデータとの間に差異があるので、設計側の原イメージデータに対して参照部58によりフィルタ処理を施し、測定画像に合わせる。
図4は、パターン検査装置10の一例を示している。試料12のパターン方向は、通常、縦と横が支配的であるので、縦と横の直交の2方向の直線偏光で照明できれば、多くの領域で高解像が得られると考えられる。そこで、パターン検査装置10は、試料面の異なる箇所の一方に横方向の直線偏光で照明し、異なる箇所の他方に縦方向の直線偏光で照明する照明光学系30と、一方の視野に照明した横方向の直線偏光を結像する第1結像光学系40aと、他方の視野に照明した縦方向の直線偏光を結像する第2結像光学系40bとを搭載する。これにより、検査時間の維持と高解像度を両立するために、透過照明光学系内に偏光プリズム34を配置して光線を分離して、光線を試料面の異なる領域に到達する。偏光プリズム34の特長により、分離された光線は互いに直交する偏光状態340a、340bとなるため、視野が異なる結像光学系40a、40bを二つ搭載する。
図5は、水平方向を0°の角度に定義した時の、入射偏光状態、4分割型1/2波長板36、出射偏光状態を光軸24の上に示したものである。4分割型1/2波長板36は、光学軸の方向が、0°方向と45°方向に異なる複数枚の1/2波長板を組み合わせたものである。入射偏光状態が0°方向に偏光した直線偏光の光340aが、図5の状態360の4分割型1/2波長板36を透過すると、0°と90°に放射状に偏光した出射偏光状態340cになる。
12・・・試料
120・・ストライプ
14・・・試料のパターン
140・・試料のパターンの設計データ
16・・・XYθテーブル
18・・・XYθモータ
20・・・測定画像生成部
22・・・光源
24・・・光軸
26・・・変位計
30・・・照明光学系
32・・・ビームエキスパンダ
34・・・偏光プリズム
340・・偏光状態
36・・・分割型1/2波長板
360・・分割型波長板の光線軸方向
38・・・ミラー
40・・・コンデンサレンズ
42・・・結像光学系
420・・撮像センサ
44・・・対物レンズ
45・・・ハーフミラー
46・・・結像レンズ
48・・・センサ回路
50・・・データ処理部
52・・・CPU
54・・・テーブル制御部
56・・・展開部
58・・・参照部
60・・・比較部
62・・・判定部
70・・・バス
72・・・大容量記憶装置
74・・・主記憶装置
76・・・プリンタ
78・・・CRT
Claims (4)
- パターンを有する試料と光源との間に偏光プリズムを配置し、試料の異なる領域の一方を偏光方向が直交する光の一方で照明し、異なる領域の他方を偏光方向が直交する光の他方で照明する照明光学系と、
試料の異なる領域からのパターン像を別々に検出する複数の結像光学系と、
別々に検出したパターン像について、基準画像と比較する比較部と、を備える、パターン検査装置。 - 請求項1に記載のパターン検査装置において、
照明光学系は、偏光プリズムの後段に配置された分割型1/2波長板を備え、
試料の異なる領域の一方をS偏光の光で照明し、他方をP偏光の光で照明する、パターン検査装置。 - 請求項1に記載のパターン検査装置において、
比較部は、結像光学系で得られた別々の測定画像について、基準画像との比較を独立して行い、これらの欠陥検出結果の結びを出力する、パターン検査装置。 - パターンを有する試料と光源との間に偏光プリズムを配置し、試料の異なる領域の一方を偏光方向が直交する光の一方で照明し、異なる領域の他方を偏光方向が直交する光の他方で照明し、
試料の異なる領域からのパターン像を別々に検出し、
別々に検出したパターン像について、基準画像と比較する、パターン検査方法。
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