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Abstract
Description
本発明は、半導体ウェハや液晶基板等の表面に形成されたパターンを評価する評価装置に関する。 The present invention relates to an evaluation apparatus for evaluating a pattern formed on the surface of a semiconductor wafer, a liquid crystal substrate, or the like.
半導体装置の製造工程において、微細な繰り返しパターンが形成された基板の表面を検査する装置として、例えば、パターンが有する構造性複屈折による偏光状態の変化であるクロスニコル光学系からの漏れ光量に基づいてパターンの異常を検出する方法が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。この方法によれば、パターンが照明波長に対して回折光が発生しないような微細周期のパターンであっても、正反射光(0次回折光)の偏光状態変化を捕らえることによりパターンの異常を検出できるため、検査に使用する光を短波長化することなくパターンの異常を検出することが可能となる。
しかしながら、クロスニコル系からの漏れ光量の大きさを比較してパターンの異常を検出するため、異常の原因を特定することができなかった。 However, since the pattern abnormality is detected by comparing the amount of light leakage from the crossed Nicols system, the cause of the abnormality cannot be identified.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、繰り返しパターンの異常の原因を特定することが可能な評価装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide an evaluation apparatus capable of specifying the cause of a repetitive pattern abnormality.
このような目的達成のため、本発明に係る評価装置は、所定の繰り返しパターンを有する基板の表面に偏光を照射する照明部と、前記偏光が照射された前記繰り返しパターンからの正反射光の偏光状態を検出する偏光状態検出部と、前記偏光状態検出部により検出された前記偏光状態に基づいて、前記繰り返しパターンの形状を評価する評価部とを備えて構成される。 In order to achieve such an object, the evaluation apparatus according to the present invention includes an illumination unit that irradiates polarized light on the surface of a substrate having a predetermined repetitive pattern, and polarization of specularly reflected light from the repetitive pattern irradiated with the polarized light. A polarization state detection unit that detects a state, and an evaluation unit that evaluates the shape of the repeated pattern based on the polarization state detected by the polarization state detection unit.
なお、上述の発明において、前記照明部は、直線偏光を前記基板の表面に照射することが好ましい。 In the above-described invention, it is preferable that the illumination unit irradiates the surface of the substrate with linearly polarized light.
また、上述の発明において、前記繰り返しパターンは、露光装置を用いて形成され、前記正反射光の偏光状態は、楕円偏光であり、前記評価部は、前記偏光状態検出部が検出した前記楕円偏光の形状特性に基づいて、前記露光装置における露光量の適正値からのズレに起因する前記繰り返しパターンの形状誤差とフォーカスの適正位置からのズレに起因する前記繰り返しパターンの形状誤差とを判別して検出することが好ましい。 In the above invention, the repetitive pattern is formed using an exposure apparatus, the polarization state of the regular reflection light is elliptical polarization, and the evaluation unit is the elliptical polarization detected by the polarization state detection unit. Based on the shape characteristics of the exposure apparatus, the shape error of the repetitive pattern caused by a deviation from an appropriate value of the exposure amount in the exposure apparatus and the shape error of the repetitive pattern caused by a deviation from an appropriate focus position are determined. It is preferable to detect.
また、上述の発明において、前記繰り返しパターンは、ラインアンドスペースパターンであり、前記評価部は、前記偏光状態検出部が検出した前記楕円偏光の形状特性に基づいて、前記パターンのラインとスペースの体積比の欠陥とラインエッジラフネスの欠陥とを判別して検出することが好ましい。 In the invention described above, the repeating pattern is a line-and-space pattern, and the evaluation unit determines the volume of lines and spaces of the pattern based on the shape characteristic of the elliptically polarized light detected by the polarization state detection unit. It is preferable to detect by detecting the defect of the ratio and the defect of the line edge roughness.
また、上述の発明において、前記偏光状態検出部は、回転可能に配置された波長板および偏光板を含む集光光学系と検出器とを有し、回転移相子法により前記偏光状態を検出することが好ましい。 In the above-described invention, the polarization state detection unit includes a condensing optical system including a wave plate and a polarizing plate that are rotatably arranged and a detector, and detects the polarization state by a rotation phase shifter method. It is preferable to do.
また、上述の発明において、前記偏光状態検出部は、回転可能に配置された偏光板を含む集光光学系と検出器とを有し、回転検光子法により前記偏光状態を検出するようにしてもよい。 In the above-described invention, the polarization state detection unit includes a condensing optical system including a polarizing plate rotatably arranged and a detector, and detects the polarization state by a rotation analyzer method. Also good.
また、上述の発明において、前記照明部は位相変調素子を含み、前記偏光状態検出部は、位相変調法により前記偏光状態を検出するようにしてもよい。 In the above-described invention, the illumination unit may include a phase modulation element, and the polarization state detection unit may detect the polarization state by a phase modulation method.
本発明によれば、繰り返しパターンの異常の原因を特定することができる。 According to the present invention, it is possible to identify the cause of a repetitive pattern abnormality.
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本実施形態の評価装置1は、図1に示すように、半導体ウェハ10(以下、ウェハ10と称する)を支持するステージ20と、アライメント系25と、照明系30と、受光系40とを備えて構成されている。また、評価装置1は、受光系40で撮像された画像の画像処理を行う画像処理部50と、受光系40で撮像された画像や画像処理部50による画像処理結果を表示するモニタ55とを備えている。ウェハ10は、最上層のレジスト膜への露光・現像後、不図示の搬送系により、不図示のウェハカセットまたは現像装置から運ばれ、ステージ20に吸着保持される。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the evaluation apparatus 1 of this embodiment includes a
ウェハ10の表面には、図2に示すように、複数のチップ領域11(ショット)がXY方向に配列され、各チップ領域の中に所定の繰り返しパターン12が形成されている。繰り返しパターン12は、図3に示すように、複数のライン部2Aがその短手方向(X方向)に沿って一定のピッチPで配列されたレジストパターン(例えば、ラインアンドスペースパターンである配線パターン)である。隣り合うライン部2A同士の間は、スペース部2Bである。なお、ライン部2Aの配列方向(X方向)を「繰り返しパターン12の繰り返し方向」と称する。このような構造を持つパターンは、X方向とY方向とで屈折率が異なり、いわゆる構造性複屈折を有する。本実施形態では、この構造性複屈折を積極的に利用してパターンの形状を特定し、ひいては露光量不良とフォーカス不良の判別を可能にする。
On the surface of the
ここで、繰り返しパターン12におけるライン部2Aの線幅DAの設計値をピッチPの1/2とする。設計値の通りに繰り返しパターン12が形成された場合、ライン部2Aの線幅DAとスペース部2Bの線幅DBは等しくなり、ライン部2Aとスペース部2Bとの体積比は略1:1になる。これに対して、繰り返しパターン12を形成する際の露光ドーズ量が適正値から外れると、ピッチPは変わらないが、ライン部2Aの線幅DAが設計値と異なってしまうとともに、スペース部2Bの線幅DBとも異なってしまい、ライン部2Aとスペース部2Bとの体積比が略1:1から外れ、パターンの構造性複屈折の量が変化する。また、フォーカスが適正値から外れた場合、図6に示す繰り返しパターン12′のように、ライン部の平均的な線幅は変わらずにラインエッジの形状が崩れ、いわゆるラインエッジラフネス(Line Edge Roughness:以下、LERと称する)が大きく発生する場合がある。この場合にもパターンの構造性複屈折の量が変化する。なお、図6は実際よりも誇張して描いている。また、LERとは、パターンの壁面に出来た凹凸の大きさを表す値である。
Here, the design value of the line width D A of the
本実施形態の評価装置1は、上記のような繰り返しパターン12におけるライン部2Aとスペース部2Bとの体積比の変化を利用して、繰り返しパターン12の形状評価(欠陥検出)を行うものである。説明を簡単にするため、理想的な体積比(設計値)を1:1とする。体積比の変化は、露光ドーズ量の適正状態からの外れに起因し、ウェハ10のショット領域ごとに現れる。なお、体積比を断面形状の面積比と言い換えることもできる。
The evaluation apparatus 1 of the present embodiment performs shape evaluation (defect detection) of the
また、本実施形態においては、繰り返しパターン12に対する照明光(後述)の波長と比較して繰り返しパターン12のピッチPが十分小さいものとする。このため、繰り返しパターン12から回折光が発生することはなく、繰り返しパターン12の形状評価を回折光により行うことはできない。
In the present embodiment, it is assumed that the pitch P of the repeating
評価装置1のステージ20は、ウェハ10を上面で支持して、例えば真空吸着により固定保持する。さらに、ステージ20は、上面の中心における法線A1を中心軸として回転可能である。この回転機構によって、ウェハ10における繰り返しパターン12の繰り返し方向(図2および図3におけるX方向)を、ウェハ10の表面内で回転させることができる。なお、ステージ20は、上面が水平面であり、ウェハ10を常に水平な状態に保つことができる。
The
アライメント系25は、ステージ20が回転しているときに、ウェハ10の外縁部を照明し、外縁部に設けられた外形基準(例えばノッチ)の回転方向の位置を検出し、所定位置でステージ20を停止させる。その結果、ウェハ10における繰り返しパターン12の繰り返し方向(図2および図3におけるX方向)を、後述の照明光の入射面A2(図4を参照)に対して、45度の角度に傾けて設定することができる。なお、角度は45度に限らず、22.5度や67.5度など任意角度方向に設定可能である。
The
照明系30は、光源31と、偏光子32と、照明レンズ33とを有して構成された偏心光学系であり、ステージ20上のウェハ10の繰り返しパターン12を直線偏光L1(第1の直線偏光)により照明する。この直線偏光L1が、繰り返しパターン12に対する照明光である。直線偏光L1は、ウェハ10の表面全体に照射される。
The
直線偏光L1の進行方向(ウェハ10表面上の任意の点に到達する直線偏光L1の主光線の方向)は、ステージ20の中心を通り、ステージ20の法線A1に対して所定の角度θだけ傾けられている。ちなみに、直線偏光L1の進行方向を含み、ステージ20の法線A1に平行な平面が、直線偏光L1の入射面である。図4の入射面A2は、ウェハ10の中心における入射面である。
The traveling direction of the linearly polarized light L1 (the direction of the principal ray of the linearly polarized light L1 reaching an arbitrary point on the surface of the wafer 10) passes through the center of the
また、本実施形態では、直線偏光L1がp偏光である。直線偏光L1の振動面(方向)は、偏光子32の透過軸により規定される。
In the present embodiment, the linearly polarized light L1 is p-polarized light. The vibration plane (direction) of the linearly polarized light L <b> 1 is defined by the transmission axis of the
なお、照明系30の光源31は、安価な放電光源又はLEDである。偏光子32は、光源31の射出端近傍に配置され、その透過軸が所定の方位に設定され、透過軸に応じて光源31からの光を直線偏光L1にする。照明レンズ33は、光源31の射出端と略一致し、後側焦点がウェハ10の表面と略一致するように配置され、偏光子32からの光をウェハ10の表面に導く。すなわち照明系30は、ウェハ10側に対してテレセントリックな光学系である。
The
上記の照明系30において、光源31からの光は、偏光子32および照明レンズ33を介しp偏光の直線偏光L1となって、ウェハ10の表面全体に入射する。ウェハ10の各点における直線偏光L1の入射角度は、平行光束のため互いに同じであり、光軸と法線A1とのなす角度θに相当する。
In the
本実施形態では、ウェハ10に入射する直線偏光L1がp偏光であるため、図4に示すように、繰り返しパターン12の繰り返し方向(X方向)が直線偏光L1の入射面A2(ウェハ10の表面における直線偏光L1の進行方向)に対して45度の角度に設定された場合、ウェハ10の表面における直線偏光L1の振動面の方向(図5におけるV方向)と繰り返しパターン12の繰り返し方向(X方向)とのなす角度も、45度に設定される。
In this embodiment, since the linearly polarized light L1 incident on the
言い換えると、直線偏光L1は、ウェハ10の表面における直線偏光L1の振動面の方向(図5におけるV方向)が繰り返しパターン12の繰り返し方向(X方向)に対して45度傾いた状態で、繰り返しパターン12を斜めに横切るようにして繰り返しパターン12に入射する。
In other words, the linearly polarized light L1 is repeated with the vibration plane direction (V direction in FIG. 5) of the linearly polarized light L1 on the surface of the
このような直線偏光L1と繰り返しパターン12との角度状態は、ウェハ10の表面全体において均一である。なお、図5の振動面の方向(V方向)と繰り返し方向(X方向)とのなす角度を45度に設定するのは、繰り返しパターン12による偏光状態の変化を最大とするためである。
The angle state between the linearly polarized light L1 and the repeated
そして、上記の直線偏光L1を用いて繰り返しパターン12を照明すると、繰り返しパターン12の構造性複屈折とXY方向の光の振動に対する反射率差の影響により、正反射光として楕円偏光L2が発生する。なお、直線偏光や円偏光は楕円偏光の特別な場合であり、本実施形態において楕円偏光と表現するときは、直線偏光や円偏光も含むことを明記しておく。このとき、パターンに何らかの欠陥があると、欠陥が無いときと比べて、楕円偏光の状態(例えば、ストークスパラメーターで表した場合、S0,S1,S2,S3)が変化する。本実施形態では、この偏光状態の違いによりパターンの欠陥を検出するとともに、欠陥の原因を特定する。
When the linear pattern L1 is used to illuminate the
さて、受光系40は、図1に示すように、受光レンズ41と、移相子42と、検光子43と、2次元撮像カメラ44とを有し、回転移相子法により楕円偏光L2の状態を測定する。また、受光系40は、その光軸が、ステージ20の中心を通り、かつ、ステージ20の法線A1に対して角度θだけ傾くように配設される。受光レンズ41は、楕円偏光L2を2次元撮像カメラ44の撮像面に集光する。
As shown in FIG. 1, the
移相子42は、1/4波長板であり、不図示の回転駆動装置を用いて受光系40の光軸を中心に回転可能に構成される。なお、回転移相子法では、移相子が1/4波長からずれていてもその値が既知であれば計算により補正可能である。
The
2次元撮像カメラ44は、不図示のCCD撮像素子を有するCCDカメラであり、撮像面に形成されたウェハ10の正反射像を光電変換して、画像信号を画像処理部50に出力する。また、2次元撮像カメラ44には、不図示のレンズが内蔵されており、受光レンズ41と協働して、ウェハ10の全体像または部分像(正反射像)を撮像できるようになっている。またこのとき、移相子42を回転させながら複数の画像を撮像していくと、移相子42の回転とともにウェハ10の像の明るさが変化するようになっている。
The two-
ここで、回転移相子法による偏光状態の測定原理について説明する。図7(a)は回転移相子法の測定原理を模式的に示したものである。図7(a)に示すように、偏光子32と検光子43を固定した状態で、検光子43の前に配置された移相子42を回転すると、検出器(2次元撮像カメラ44)からの信号強度が変化し、その波形から楕円偏光の形状を特定することができる。回転移相子法によるストークスパラメーターの測定についてはさまざまな書籍、雑誌類で紹介されており、例えば、鶴田匡夫著「応用光学II-培風館」の233ページに「回転λ/4板による方法」として紹介されている。具体的には、移相子42の回転による信号強度の波形をフーリエ級数展開すると、ストークスパラメーターにおけるS0はバイアス成分とcos4θ成分に、S1はcos4θ成分に、S2はsin4θ成分に、S3はsin2θ成分に対応していることになり、これらのフーリエ級数からストークスパラメーターを求めることが可能である。
Here, the principle of measuring the polarization state by the rotational phase shifter method will be described. FIG. 7 (a) schematically shows the measurement principle of the rotational phase shifter method. As shown in FIG. 7A, when the
本実施形態においては、撮像カメラ44が2次元であるため、ウェハ10の表面全体または一部について一括して偏光状態の測定が可能である。図7(b)には、回転移相子法により得られた信号の波形が描かれているが、これは2次元撮像カメラ44のある1画素からの信号をプロットしたものである。実際には、カメラの画素数分の波形データを一度に取得可能である。
In the present embodiment, since the
画像処理部50は、2次元撮像カメラ44から入力されたウェハ10の画像信号に基づいて、ウェハ10(正反射像)の画像を所定のビット(例えば8ビット)のデジタル画像に変換する。また、画像処理部50は、所定の信号処理を行って楕円偏光L2の形状を求め、繰り返しパターン12の形状を評価する。そして、画像処理部50による繰り返しパターン12の評価結果および、そのときのウェハ10の画像がモニタ55で出力表示される。
The
以上のように構成される評価装置1において、繰り返しパターン12の評価を行うには、まず、評価対象となるウェハ10をステージ20へ搬送する。ウェハ10の搬送後、繰り返しパターン12の繰り返し方向が照明方向(ウェハ10の表面における直線偏光L1の進行方向)に対して45度だけ傾くようにアライメントを行う。なお、アライメントの角度は45度に限らず、67.5度あるいは22.5度であってもよい。
In the evaluation apparatus 1 configured as described above, in order to evaluate the repeated
ウェハ10の搬送およびアライメントを行った後、ウェハ10の表面に直線偏光L1を照射し、ウェハ10の表面で反射した正反射光(楕円偏光L2)を移相子42および検光子43を介して2次元撮像カメラ44で検出し撮像する。このとき、光源31からの光が偏光子32および照明レンズ33を介し直線偏光L1となって、ウェハ10の表面に照射される。そして、ウェハ10の表面で反射した正反射光(楕円偏光L2)が受光レンズ41により集光され、移相子42および検光子43で第2の直線偏光L3が抽出されて2次元撮像カメラ44の撮像面上に結像され、2次元撮像カメラ44は、撮像面上に形成された第2の直線偏光L3によるウェハ10の正反射像を光電変換して画像信号を生成し、画像信号を画像処理部50に出力する。またこのとき、移相子42を回転させながら2次元撮像カメラ44がウェハ10の正反射像を複数撮像する。
After carrying and aligning the
第2の直線偏光L3によるウェハ10の画像信号が画像処理部50に入力されると、画像処理部50は、2次元撮像カメラ44の画素単位で、回転移相子法により楕円偏光L2のストークスパラメーターを求める。ストークスパラメーターを求めると、ショット毎にストークスパラメーターの平均値を算出し、算出した平均値から、ドーズ量(露光量)の適正値からの変化量をショット毎に求める。また、算出したストークスパラメーターの平均値から、ショット毎に、フォーカスの適正値からの変化量をドーズ量の変化量と分離して求める。このようにして求めたドーズ量またはフォーカスの変化量は、ウェハ10の画像とともにモニタ55に表示され、ドーズ量またはフォーカスの変化量が所定の閾値を超えた場合には、ドーズ不良またはフォーカス不良としてその旨が報知される。このとき、画像処理部50は、例えば、ドーズ量の変化量およびフォーカスの変化量とストークスパラメーター(すなわち、楕円偏光の形状)との相関を予め求めておいたデータテーブルと比較することにより、ドーズ量の変化量とフォーカスの変化量とを判別して求める。
When the image signal of the
ここで、本実施形態に係る評価装置1を実際に作成して偏光状態を測定した実際の例を図8に示す。図8(a)および(b)には、図2のように複数の露光ショットが並んだウェハ(条件振りウェハ)に対して、意図的に露光量の過不足を与えたショットとフォーカスのずれを与えたショットを露光し、そのショットからの反射光の偏光状態を実測した結果を示す。この楕円偏光L2の図は、S0=1となるように光量を規格化していないストークスパラメーターにより描いているため、各ショットからの反射率を反映して楕円の大きさも変化している。 Here, an actual example in which the evaluation apparatus 1 according to the present embodiment is actually created and the polarization state is measured is shown in FIG. 8 (a) and 8 (b) show a focus shift and a shot that intentionally gives an excess or deficiency in exposure amount with respect to a wafer (conditional wafer) in which a plurality of exposure shots are arranged as shown in FIG. The result of measuring the polarization state of the reflected light from the shot is shown. Since the figure of this elliptically polarized light L2 is drawn with Stokes parameters whose light quantity is not standardized so that S0 = 1, the size of the ellipse also changes reflecting the reflectance from each shot.
この図を利用して、ドーズ不良とフォーカス不良とを判別して検出できる理由について説明する。図8(a)の各ショットは露光量(ドーズ量)に意図的に過不足を持たせたもので、図8(a)の中央付近が適正露光量であり、図8(a)の左側は左方へ行くほど露光量が不足したショット、図8(a)の右側は右方へ行くほど露光量が過剰なショットの偏光状態である。図8(c)に示すような直線偏光L1によって構造性複屈折を有するパターンを照明すると、反射光は一般に傾きをもった楕円偏光L2となる。この図8(a)から、露光量を変化させると、楕円の太り具合が変化する(S3に相当)とともに、楕円の長軸の角度と大きさ(長さ)が変化している(大きさはS0、長軸角度は横を0度としてψ=tan-1(S2/S1)/2で算出される)ことがわかる。図8(b)の各ショットはフォーカスを意図的に変化させたもので、図8(b)の中央付近が正常のフォーカスであり、図8(b)の左側は左方へ行くほどフォーカスがマイナスとなるショット、図8(b)の右側は右方へ行くほどフォーカスがプラスとなるショットの偏光状態である。この図8(b)から、フォーカスを変化させると、楕円の太り具合は変化している(S3に相当)が、楕円の長軸の角度と大きさ(長さ)はほとんど変化していない(大きさはS0、長軸角度は横を0度としてψ=tan-1(S2/S1)/2で算出される)ことがわかる。 The reason why it is possible to distinguish and detect a dose defect and a focus defect will be described with reference to FIG. Each shot in FIG. 8A intentionally has an excess or deficiency in the exposure amount (dose amount). The appropriate exposure amount is in the vicinity of the center of FIG. 8A, and the left side of FIG. Is a shot in which the exposure amount is insufficient as it goes to the left, and the right side of FIG. 8A is a polarization state in which the exposure amount is excessive as it goes to the right. When a pattern having structural birefringence is illuminated by linearly polarized light L1 as shown in FIG. 8C, the reflected light generally becomes elliptically polarized light L2 having an inclination. From FIG. 8A, when the exposure amount is changed, the thickness of the ellipse changes (corresponding to S3), and the major axis angle and size (length) of the ellipse change (size). (S0, the major axis angle is calculated by ψ = tan −1 (S2 / S1) / 2, where the horizontal axis is 0 degree). Each shot in FIG. 8B is obtained by intentionally changing the focus. The focus in the vicinity of the center in FIG. 8B is a normal focus, and the left side in FIG. 8B is focused toward the left. The right side of FIG. 8B shows the polarization state of a shot that becomes negative as the focus becomes positive as it goes to the right. From FIG. 8B, when the focus is changed, the thickness of the ellipse changes (corresponding to S3), but the angle and size (length) of the major axis of the ellipse hardly change ( It can be seen that the magnitude is S0, and the major axis angle is calculated as ψ = tan −1 (S2 / S1) / 2, where the horizontal is 0 degrees.
これらの事実から、この実験に用いたパターンの場合、楕円の大きさや長軸の傾きがあまり変化せず、楕円の太り具合が変化しているものはフォーカス不良であり、楕円の長軸角度や大きさが変化しているものはドーズ不良(露光量不良)であることがわかる。このようにして、本実施形態によれば、ドーズ不良とフォーカス不良とを判別して検出することができ、繰り返しパターン12の異常の原因を特定することが可能になる。
From these facts, in the case of the pattern used in this experiment, the size of the ellipse and the inclination of the major axis do not change so much, and those whose oval thickness changes are poor focus, the major axis angle of the ellipse and It can be seen that the change in size is a dose failure (exposure dose failure). In this way, according to the present embodiment, it is possible to determine and detect a dose defect and a focus defect, and it is possible to specify the cause of the abnormality of the repeated
このとき、照明光として直線偏光L1を用いることにより、簡便な構成で構造性複屈折を利用した繰り返しパターン12の評価を行うことができる。
At this time, by using the linearly polarized light L1 as the illumination light, it is possible to evaluate the
また、回転移相子法により偏光状態を検出することで、楕円偏光L2の楕円形状から精度よく、ドーズ不良とフォーカス不良とを判別して検出することが可能になる。 Further, by detecting the polarization state by the rotational phase shifter method, it is possible to accurately detect and detect the dose failure and the focus failure from the elliptical shape of the elliptically polarized light L2.
また、本実施形態において、照明光(直線偏光L1)の波長を選択可能とすることで、楕円偏光L2の変化が大きい波長を選択することにより、高感度な測定をすることができる。 In the present embodiment, by making the wavelength of illumination light (linearly polarized light L1) selectable, it is possible to perform highly sensitive measurement by selecting a wavelength with a large change in elliptically polarized light L2.
なお、上述の実施形態において、ドーズ量(露光量)の変化量とフォーカスの変化量とを判別して求めているが、これに限られるものではない。例えば、ドーズ量の変化に起因する繰り返しパターン12の線幅変化と、フォーカスの変化に起因するLERの増加とを判別して検出するようにしてもよい。なお、評価の対象となるパターンによっては、ドーズ不良とフォーカス不良の楕円偏光L2の変化の仕方は本実施形態と異なる場合があるかもしれないが、前述のように、ドーズ不良による繰り返しパターン12の形状変化は主にライン部2Aとスペース部2Bの比が変化する現象であるのに対し、フォーカス不良による繰り返しパターン12の形状変化はLERの変化であり、楕円偏光L2の変化の仕方が異なることは間違いないため、判定のアルゴリズムが違ってくるだけで、パターンの形状を評価するのに有効である。
In the above-described embodiment, the amount of change in dose (exposure amount) and the amount of change in focus are determined and determined, but the present invention is not limited to this. For example, a change in the line width of the
また、本実施形態において、偏光状態を表す指標として、ストークスパラメーターを用いているが、これに限られるものではない。偏光状態を表す指標として、例えば、偏光状態を楕円で表したときの長軸方位角および楕円率角、もしくは、長軸方位角および楕円率を用いて表す方法や、偏光状態をジョーンズベクトルで表したときの複素振幅の振幅項と位相項を用いて表す方法、偏光状態をジョーンズベクトルで表したときの複素振幅の実数項と虚数項を用いて表す方法等がある。これらは表現形式こそ違っていても結局は楕円偏光の楕円の形状と回転の向きを表すものである。したがって、本実施形態においてストークスパラメーターを求めているが、他の表現形式を用いた測定であっても、楕円の形状と回転の向きを表せるものであれば構わない。 In this embodiment, the Stokes parameter is used as an index representing the polarization state, but the present invention is not limited to this. As an index indicating the polarization state, for example, a method of expressing the polarization state using the major axis azimuth angle and ellipticity angle or the major axis azimuth angle and ellipticity when the polarization state is represented by an ellipse, or the polarization state represented by a Jones vector. There are a method of expressing using a complex amplitude amplitude term and a phase term, a method of expressing a polarization state using a Jones amplitude vector and a complex amplitude real term and an imaginary term, and the like. These represent the shape of the ellipse of elliptically polarized light and the direction of rotation in the end, even if the form of expression is different. Therefore, although the Stokes parameters are obtained in the present embodiment, any measurement using another expression format may be used as long as it can represent the shape of the ellipse and the direction of rotation.
また、上述の実施形態において、回転移相子法により偏光状態を検出しているが、これに限られるものではなく、例えば、回転検光子法や位相変調法など、さまざまな方法が知られており、偏光状態を測定できる方法であれば何でも構わない。 In the above-described embodiment, the polarization state is detected by the rotational phase shifter method. However, the present invention is not limited to this, and various methods such as the rotational analyzer method and the phase modulation method are known. Any method can be used as long as it can measure the polarization state.
回転検光子法により偏光状態を検出するには、例えば図9に示すように、受光系140が、受光レンズ41と、検光子143と、回転駆動装置144と、撮像カメラ44とを有して構成される。すなわち、上述の移相子42に代えて、検光子143が回転駆動装置144を用いて受光系140の光軸を中心に透過軸の方位(偏光方向)を回転可能に構成され、検光子143を回転させながら、2次元撮像カメラ44が撮像面上に形成された第2の直線偏光L3によるウェハ10の正反射像を複数撮像する。そして、2次元撮像カメラ44で得られた信号強度をフーリエ変換してストークスパラメーターを求めることが可能である。ただし、この方法では、右回り偏光と左回り偏光とを区別することはできい。すなわち、S3の符号を特定できない。
In order to detect the polarization state by the rotation analyzer method, for example, as shown in FIG. 9, the
位相変調法により偏光状態を検出するには、例えば図10に示すように、照明系230が、レーザー光源231と、偏光子232と、位相変調素子である光弾性変調器233とを有して構成され、受光系240が、検光子241と、光検出器242とを有して構成される。すなわち、レーザー光源231から発せられたレーザー光は、偏光子232および光弾性変調器233と透過して偏光となってウェハ10の表面に照射され、ウェハ10の表面で反射した正反射光は、検光子241を透過して光検出器242により検出される。ここで、光弾性変調器233は、光弾性変調器233を透過する光の位相差を連続的に変化させるものであり、偏光子232を透過して得られる(直線)偏光を、直線偏光、楕円偏光、もしくは円偏光のいずれに変化させることができるようになっている。そして、ステージ20によりウェハ10を回転させつつ、光弾性変調器233により偏光の位相差を変化させながら、光検出器242による光の検出を行うことにより、光検出器242で得られた信号強度から、構造性複屈折により得られる光の偏光状態を求めることが可能である。
In order to detect the polarization state by the phase modulation method, for example, as shown in FIG. 10, the
また、本実施形態において、照明光をp偏光としているが、これに限られるものではなく、例えば、s偏光や、楕円偏光、円偏光など、パターンの繰り返し方向に垂直あるいは水平な直線偏光を除けば、いかなる偏光状態でもよい。 In this embodiment, the illumination light is p-polarized light. However, the present invention is not limited to this. For example, s-polarized light, elliptically polarized light, circularly polarized light, etc., except for linearly polarized light that is perpendicular or horizontal to the pattern repeat direction. Any polarization state may be used.
また、上述の実施形態において、ウェハ10の表面に形成された繰り返しパターン12を評価しているが、これに限られるものではなく、例えば、ガラス基板上に形成されたパターンを評価することも可能である。
In the above-described embodiment, the repeated
1 評価装置
10 ウェハ(基板) 12 繰り返しパターン
30 照明系(照明部)
40 受光系(偏光状態検出部) 42 移相子(波長板)
43 検光子(偏光板) 44 2次元撮像カメラ(検出器)
50 画像処理部(評価部)
140 受光系(変形例) 143 検光子(偏光板)
230 照明系(変形例) 233 光弾性変調器(位相変調素子)
L1 第1の直線偏光 L2 楕円偏光
L3 第2の直線偏光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
40 Light receiving system (polarization state detector) 42 Phase shifter (wave plate)
43 Analyzer (polarizing plate) 44 Two-dimensional imaging camera (detector)
50 Image processing unit (evaluation unit)
140 Light Receiving System (Modification) 143 Analyzer (Polarizing Plate)
230 Illumination System (Modification) 233 Photoelastic Modulator (Phase Modulation Element)
L1 First linearly polarized light L2 Elliptical polarized light L3 Second linearly polarized light
Claims (7)
前記偏光が照射された前記繰り返しパターンからの正反射光の偏光状態を検出する偏光状態検出部と、
前記偏光状態検出部により検出された前記偏光状態に基づいて、前記繰り返しパターンの形状を評価する評価部とを備えて構成されることを特徴とする評価装置。 An illumination unit that irradiates polarized light onto the surface of the substrate having a predetermined repeating pattern;
A polarization state detector that detects a polarization state of specularly reflected light from the repetitive pattern irradiated with the polarized light;
An evaluation apparatus comprising: an evaluation unit that evaluates the shape of the repetitive pattern based on the polarization state detected by the polarization state detection unit.
前記正反射光の偏光状態は、楕円偏光であり、
前記評価部は、前記偏光状態検出部が検出した前記楕円偏光の形状特性に基づいて、前記露光装置における露光量の適正値からのズレに起因する前記繰り返しパターンの形状誤差とフォーカスの適正位置からのズレに起因する前記繰り返しパターンの形状誤差とを判別して検出することを特徴とする請求項1または2に記載の評価装置。 The repeating pattern is formed using an exposure apparatus,
The polarization state of the regular reflection light is elliptically polarized light,
Based on the shape characteristics of the elliptically polarized light detected by the polarization state detection unit, the evaluation unit determines from the shape error of the repetitive pattern caused by the deviation from the appropriate value of the exposure amount in the exposure apparatus and the appropriate focus position. The evaluation apparatus according to claim 1, wherein the evaluation apparatus discriminates and detects a shape error of the repetitive pattern caused by a deviation of the pattern.
前記評価部は、前記偏光状態検出部が検出した前記楕円偏光の形状特性に基づいて、前記パターンのラインとスペースの体積比の欠陥とラインエッジラフネスの欠陥とを判別して検出することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の評価装置。 The repeating pattern is a line and space pattern,
The evaluation unit discriminates and detects a defect in the volume ratio of the line and space of the pattern and a defect in line edge roughness based on the shape characteristic of the elliptically polarized light detected by the polarization state detection unit. The evaluation apparatus according to any one of claims 1 to 3.
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