JP2010133764A - Polarization analyzer, method of detecting abnormality by polarization analysis, method of manufacturing magnetic recording medium, and method of manufacturing semiconductor wafer - Google Patents

Polarization analyzer, method of detecting abnormality by polarization analysis, method of manufacturing magnetic recording medium, and method of manufacturing semiconductor wafer Download PDF

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文之 高橋
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貴史 布施
Takeshi Nagato
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Hiroyuki Tsukahara
博之 塚原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To quickly and precisely measure a wide range of average film thickness, shape, and physical characteristics of a sample for a polarization analyzer, a method of detecting abnormality by polarization analysis, a method of manufacturing a magnetic recording medium, and a method of manufacturing a semiconductor wafer. <P>SOLUTION: The polarization analyzer includes: a measurement mechanism for measuring spectroscopic optical characteristics on a sample; a stage mechanism capable of adjusting a position where measurement light from the measurement mechanism hits; a stage position detection mechanism for detecting an irradiation position on the sample of the measurement light; a light reception recording mechanism for adding optical characteristics of a prescribed wavelength only when the measurement light is at a preset prescribed region while moving the sample for acquisition and recording; and a polarization analysis mechanism having an analysis function of either an ellopsometer or a scatterometer for analyzing the structure of the surface of the sample based on recording by the light reception recording mechanism. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は偏光解析装置、偏光解析による異常検出方法、磁気記録媒体の製造方法、及び、半導体ウェーハの製造方法に関するものであり、例えば、磁気記録媒体や半導体ウェーハ等の試料表面に形成された薄膜や微細構造の厚み・形状・物理特性などを通常の間引き測定より高精度に且つ効率的に測定するための構成に関するものである。   The present invention relates to an ellipsometer, an anomaly detection method based on ellipsometry, a method for manufacturing a magnetic recording medium, and a method for manufacturing a semiconductor wafer. For example, a thin film formed on the surface of a sample such as a magnetic recording medium or a semiconductor wafer Further, the present invention relates to a configuration for measuring the thickness, shape, physical characteristics, and the like of a microstructure with higher accuracy and efficiency than normal thinning measurement.

半導体や磁気ディスクなどの分野においてリソグラフィー技術やインプリント技術により製品上に作製した薄膜や微細構造の膜厚や線幅や屈折率などの物理特性などの計測を行うことがプロセス管理上必要である。   In the fields of semiconductors and magnetic disks, it is necessary for process management to measure physical properties such as film thickness, line width, and refractive index of thin films and microstructures produced on products by lithography and imprint technologies. .

そのためには、エリプソメーターやスキャトロメーターなどの偏光解析を利用した光学的計測が用いられることが多い(例えば、特許文献1或いは特許文献2参照)。エリプソメーターやスキャトロメーターは、サンプル表面に偏光状態が既知の計測光を当て、サンプルから反射した計測光の偏光状態を実測し、サンプルをモデル化して理論的に計算した偏光状態と比較することで膜厚などを計測する装置である。   For this purpose, optical measurement using ellipsometry, such as an ellipsometer or a scatterometer, is often used (see, for example, Patent Document 1 or Patent Document 2). An ellipsometer or scatterometer applies measurement light with a known polarization state to the sample surface, measures the polarization state of the measurement light reflected from the sample, models the sample, and compares it with the theoretically calculated polarization state. This is a device that measures the film thickness.

このエリプソメーターとスキャトロメーターの基本的構成は同じであるが、サンプルをモデル化して理論的に計算した偏光状態と比較する手法において異なるものである。表面が平坦なサンプルに対してはエリプソメーターを用い、表面に凹凸構造があるサンプルに対してはスキャトロメーターを使用するのが一般的である。なお、エリプソーター技術については例えば、非特許文献1に詳しい。また、スキャトロメトリー技術については、例えば、非特許文献2に技術の概略が紹介されている。   The basic configurations of the ellipsometer and scatterometer are the same, but differ in the method of modeling the sample and comparing it with the theoretically calculated polarization state. In general, an ellipsometer is used for a sample having a flat surface, and a scatterometer is used for a sample having a concavo-convex structure on the surface. The ellipse sorter technique is detailed in Non-Patent Document 1, for example. Regarding the scatterometry technique, for example, Non-Patent Document 2 introduces an outline of the technique.

図6は、通常のエリプソメーターあるいはスキャトロメーターの基本的な装置構成図である。エリプソメーターとスキャトロメーターの基本的構成は同じであり、サンプル41を載置するとともに回転させるスピンドルモータを備えたステージ42、サンプル41に計測光45を照射するための光源43、光源43からの光を所定の偏光状態に偏光するポラライザー44、サンプル41からの反射光46の偏光状態を調整するアナライザー47、アナライザー47で偏光状態が調整された反射光46を受光する光検出器48、ステージ42の移動を制御するステージ制御部49、ステージ制御部49を制御するとともに、光検出器48からの偏光情報を解析する制御・解析用PC50から構成される。   FIG. 6 is a basic device configuration diagram of a normal ellipsometer or scatterometer. The basic configuration of the ellipsometer and the scatterometer is the same, a stage 42 having a spindle motor for placing and rotating the sample 41, a light source 43 for irradiating the sample 41 with measurement light 45, and a light source 43 A polarizer 44 that polarizes light into a predetermined polarization state, an analyzer 47 that adjusts the polarization state of the reflected light 46 from the sample 41, a photodetector 48 that receives the reflected light 46 whose polarization state has been adjusted by the analyzer 47, and a stage 42 And a control / analysis PC 50 for analyzing the polarization information from the photodetector 48.

この場合のサンプル41上における計測光45のサイズは通常φ数ミリからφ数十ミクロンである。多くの装置では、分析に用いる情報を多くするため、光源43に白色光源を用い、光検出器48に分光器を使用して多数波長の偏光状態を用いてデータ解析をする。
特に、サンプルの構造が複雑な場合や、計測精度が必要な場合には分光による偏光解析が必須である。
In this case, the size of the measurement light 45 on the sample 41 is usually from several millimeters to several tens of microns. In many apparatuses, in order to increase information used for analysis, a white light source is used as the light source 43 and a spectroscope is used as the light detector 48 to analyze data using polarization states of multiple wavelengths.
In particular, when the sample structure is complicated or when measurement accuracy is required, polarization analysis by spectroscopy is indispensable.

分光器には検出素子にCCDを用いて多数波長の分光データを一括して取得できるポリクロメーターか、検出素子に光電子増倍管などを用いて一波長ずつ波長を切り替えながら分光データを取得するモノクロメーターが使用される。   Monochromator that acquires spectral data while switching wavelengths one wavelength at a time using a polychromator that can collect multiple wavelengths of spectral data at once using a CCD as the detector, or a photomultiplier tube as the detector A meter is used.

サンプル41上の1箇所を計測する時間は計測する波長範囲にもよるが、ポリクロメータータイプでおよそ数秒、モノクロメータータイプで数分である。ポリクロメータータイプは高速であるが、モノクロメータータイプに比べて検出感度が劣るため、計測精度の悪化や光検出感度の不足が生じる。微細化が進む半導体や磁気ディスクの計測には精密計測や短波長領域の解析(光強度が不足しやすい)が必要となる場合、モノクロメータータイプの装置が使用される。   The time for measuring one location on the sample 41 depends on the wavelength range to be measured, but is about several seconds for the polychromator type and several minutes for the monochromator type. Although the polychromator type is high speed, the detection sensitivity is inferior to that of the monochromator type, so that the measurement accuracy is deteriorated and the light detection sensitivity is insufficient. A monochromator type device is used when precise measurement or analysis in a short wavelength region (light intensity is likely to be insufficient) is required for measurement of semiconductors and magnetic disks that are becoming finer.

分光器による検出値とそのときのポラライザー44、アナライザー47の偏光状態の設定情報から計測光45がサンプル41の表面で反射した際の偏光状態の変化として、以下で定義されるΨ(λ)、Δ(λ)を検出する。
(λ)/r(λ)・tan(Ψ(λ))×exp(iΔ(λ))
但し、r(λ)、r(λ)はそれぞれp偏光およびs偏光の波長λにおける振幅反射係数である。したがって、Ψ(λ)は反射光46におけるp偏光とs偏光の振幅比で決定される角度であり、Δ(λ)は反射光46のp偏光とs偏光における位相差角度である。
As a change in the polarization state when the measurement light 45 is reflected on the surface of the sample 41 from the detection value by the spectroscope and the polarization state setting information of the polarizer 44 and the analyzer 47 at that time, Ψ (λ), Δ (λ) is detected.
r p (λ) / r s (λ) · tan (Ψ (λ)) × exp (iΔ (λ))
Here, r p (λ) and r s (λ) are amplitude reflection coefficients at the wavelength λ of p-polarized light and s-polarized light, respectively. Therefore, Ψ (λ) is an angle determined by the amplitude ratio of p-polarized light and s-polarized light in the reflected light 46, and Δ (λ) is a phase difference angle between the p-polarized light and the s-polarized light of the reflected light 46.

このように実測したΨ(λ)、Δ(λ)を、制御・解析用PC50で計算する理論モデルから求めたΨ(λ)、Δ(λ)を比較することにより、サンプル41の薄膜の膜厚や微細構造の形状などを求めることができる。
特開2005−257475号公報 特開2007−133985号公報 藤原,分光エリプソメトリー,丸善発行 白崎,分光エリプソメーターによる形状計測,O plus E,vol.3,2005
By comparing Ψ (λ) and Δ (λ) obtained from the theoretical model calculated by the control / analysis PC 50 with the actually measured Ψ (λ) and Δ (λ), the thin film film of the sample 41 is obtained. Thickness, shape of fine structure, etc. can be obtained.
JP 2005-257475 A JP 2007-133985 A Fujiwara, Spectroscopic ellipsometry, published by Maruzen Shirasaki, shape measurement using a spectroscopic ellipsometer, O plus E, vol. 3,2005

しかし、短波長領域の解析や高精度な計測が必要となる場合、モノクロメータータイプの装置を使用する必要があるが、前述したように、サンプル上の1箇所を計測するのに数秒から数分かかるため、特に、多くの検査時間が必要となるという問題がある。   However, when analysis in the short wavelength region and high-accuracy measurement are required, it is necessary to use a monochromator type device. As described above, it takes several seconds to several minutes to measure one place on the sample. Therefore, there is a problem that a lot of inspection time is required.

したがって、半導体ウェハや磁気ディスクなどの大面積のサンプルを計測する場合、全面を計測するには非常に多くの時間がかかるため、間引き計測にならざるを得えないのが実情である。   Therefore, when measuring a large-area sample such as a semiconductor wafer or a magnetic disk, it takes a very long time to measure the entire surface.

図7は、間引き計測の状況の概念的説明図であり、図7(a)に示すように磁気ディスク等のサンプル41の表面の所定箇所を選択して測定を行う。図7(b)は各測定箇所における測定結果を模式的に示した図である。なお、この場合には、8箇所で測定を行う場合を示している。   FIG. 7 is a conceptual explanatory diagram of the state of thinning measurement. As shown in FIG. 7A, measurement is performed by selecting a predetermined location on the surface of a sample 41 such as a magnetic disk. FIG. 7B is a diagram schematically showing the measurement results at each measurement location. In this case, the case where measurement is performed at eight locations is shown.

しかし、測定箇所が少ない場合には、図7(a)に示すように、サンプル41の一部に不良箇所51がある場合にも、局所的に存在する不良領域51を見逃し易いという問題があった。   However, when the number of measurement points is small, as shown in FIG. 7A, there is a problem that even when there is a defective portion 51 in a part of the sample 41, it is easy to miss a locally present defective region 51. It was.

したがって、本発明は、エリプソメーターやスキャトロメーター等の偏光解析装置を使用して、試料の広範囲の平均的な膜厚、形状、物理特性を短時間、かつ精度よく計測することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to accurately measure a wide range of average film thickness, shape, and physical properties of a sample in a short time using an ellipsometer, a scatterometer, or the like. .

本発明の一観点からは、試料上の分光光学特性を計測する計測機構と、前記計測機構からの計測光が前記試料に当たる位置を調整できるステージ機構と、前記計測光の前記試料上での照射位置を検出するためのステージ位置検出機構と、前記試料を移動させながら前記計測光が前記試料上の予め設定した所定の領域にある時のみ所定の波長の光学特性を加算して取得および記録する受光記録機構と、前記受光記録機構における記録を基に前記試料の表面の構造を解析するエリプソメーター或いはスキャトロメーターのいずれかの解析機能を有する偏光解析機構とを有する偏光解析装置が提供される。   From one aspect of the present invention, a measurement mechanism that measures spectroscopic optical characteristics on a sample, a stage mechanism that can adjust a position where measurement light from the measurement mechanism hits the sample, and irradiation of the measurement light on the sample A stage position detection mechanism for detecting a position, and acquiring and recording an optical characteristic of a predetermined wavelength only when the measurement light is in a predetermined area on the sample while moving the sample Provided is a polarization analysis device having a light reception recording mechanism and a polarization analysis mechanism having an analysis function of either an ellipsometer or a scatterometer for analyzing the structure of the surface of the sample based on the recording in the light reception recording mechanism. .

また、本発明の別の観点からは、試料上の分光光学特性を前記試料を移動させながら計測光を照射する工程と、前記試料上の予め設定した所定の領域にある時のみ所定の波長の光学特性を加算して取得および記録する工程と、前記記録を基に前記試料の表面の構造を偏光解析することにより前記試料の表面の構造異常を検出する工程とを有する偏光解析による異常検出方法が提供される。   Further, from another aspect of the present invention, the step of irradiating the measurement light while moving the sample with respect to the spectroscopic optical characteristics on the sample, and a predetermined wavelength only when the sample is in a predetermined region on the sample An anomaly detection method by ellipsometry comprising the steps of acquiring and recording by adding optical characteristics and detecting an anomaly of the surface of the sample by analyzing the structure of the surface of the sample based on the recording Is provided.

また、本発明の別の観点からは、磁気記録媒体からなる試料上の分光光学特性を前記試料を移動させながら計測光を照射する工程と、前記試料上の予め設定した所定の領域にある時のみ所定の波長の光学特性を加算して取得および記録する工程と、前記記録を基に前記試料の表面の構造を偏光解析することにより前記試料の表面の構造異常を検出する工程と、前記検出工程において異常が検出されない試料を合格品と判定する工程とを有する磁気記録媒体の製造方法が提供される。   Further, from another aspect of the present invention, the step of irradiating the measurement light while moving the sample with the spectroscopic characteristics on the sample made of a magnetic recording medium, and when the sample is in a predetermined region on the sample Acquiring and recording only by adding optical characteristics of a predetermined wavelength, detecting a structural abnormality of the surface of the sample by analyzing the structure of the surface of the sample based on the recording, and detecting the detection There is provided a method of manufacturing a magnetic recording medium, which includes a step of determining a sample in which no abnormality is detected in the process as an acceptable product.

また、本発明のさらに別の観点からは、半導体ウェーハからなる試料上の分光光学特性を前記試料を移動させながら計測光を照射する工程と、前記試料上の予め設定した所定の領域にある時のみ所定の波長の光学特性を加算して取得および記録する工程と、前記記録を基に前記試料の表面の構造を偏光解析することにより前記試料の表面の構造異常を検出する工程と、前記検出工程において異常が検出されない試料を合格品と判定する工程とを有する半導体ウェーハの製造方法が提供される。   Further, according to still another aspect of the present invention, the step of irradiating the measurement light while moving the sample with the spectral optical characteristics on the sample made of a semiconductor wafer, and when the sample is in a predetermined region on the sample Acquiring and recording only by adding optical characteristics of a predetermined wavelength, detecting a structural abnormality of the surface of the sample by analyzing the structure of the surface of the sample based on the recording, and detecting the detection There is provided a method of manufacturing a semiconductor wafer, which includes a step of determining a sample in which no abnormality is detected in the process as an acceptable product.

開示の偏光解析装置、偏光解析による異常検出方法、磁気記録媒体の製造方法、及び、半導体ウェーハの製造方法によれば、エリプソメーターやスキャトロメーター等の偏光解析装置を用いて通常の間引き計測を行うことにより、短時間でかつ広範囲に試料の表面状態の計測を行うことができ、試料内の局所的な不良箇所の見逃しを低減することが可能となる。   According to the disclosed ellipsometer, the anomaly detection method by ellipsometry, the method for manufacturing a magnetic recording medium, and the method for manufacturing a semiconductor wafer, normal decimation measurement is performed using an ellipsometer, scatterometer, or other ellipsometer. By doing so, it is possible to measure the surface state of the sample in a short time and in a wide range, and it is possible to reduce oversight of local defective portions in the sample.

ここで、図1乃至図3を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明の実施の形態の偏光解析装置の概念的構成図であり、基本的には従来の偏光解析装置にシャッター、シャッター制御部及び同期制御部を設けたものである。   Here, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a conceptual configuration diagram of an ellipsometer according to an embodiment of the present invention. Basically, a conventional ellipsometer is provided with a shutter, a shutter controller, and a synchronization controller.

図1に示すように、本発明の実施の形態の偏光解析装置は、サンプル11を載置するとともに回転させるスピンドルモータを備えたステージ12、サンプル11に計測光15を照射するための白色光源13、白色光源13からの光を所定の偏光状態に偏光するポラライザー14、サンプル11からの反射光16の偏光状態を調整するアナライザー17、アナライザー17で偏光状態が調整された反射光16を所定のタイミングでのみ通過させるシャッター18、シャッター18を通過した反射光16を受光する分光器19、シャッター18の開閉を制御するシャッター制御部20、ステージ12の移動とシャッター18の開閉を同期させる同期制御部21、ステージ12の移動を制御するステージ制御部22、サンプル11の移動位置を検出する位置検出センサ23、ステージ制御部22及び同期制御部21を制御するとともに、分光器19からの偏光情報を解析する制御・解析用PC24から構成される。   As shown in FIG. 1, the ellipsometer of the embodiment of the present invention includes a stage 12 having a spindle motor for placing and rotating a sample 11, and a white light source 13 for irradiating the sample 11 with measurement light 15. A polarizer 14 that polarizes light from the white light source 13 into a predetermined polarization state, an analyzer 17 that adjusts the polarization state of the reflected light 16 from the sample 11, and a reflected light 16 whose polarization state has been adjusted by the analyzer 17 at a predetermined timing. A shutter 18 that passes only through the light, a spectroscope 19 that receives the reflected light 16 that has passed through the shutter 18, a shutter control unit 20 that controls the opening and closing of the shutter 18, and a synchronization control unit 21 that synchronizes the movement of the stage 12 and the opening and closing of the shutter 18. , Stage control unit 22 for controlling the movement of the stage 12, detecting the movement position of the sample 11 That the position detecting sensor 23, controls the stage controller 22 and the synchronization control unit 21, a control and analysis for PC24 to analyze the polarization information from the spectrometer 19.

この場合、制御・解析用PC24におけるサンプル11をモデル化して理論的に計算した偏光状態と比較する手法において、平坦な表面からの反射光を対象としたモデルに対応する機能を備えたものがエリプソメーターとなる。一方、凹凸のある表面からの散乱光を対象としたモデルに対応する機能を備えたものがスキャトロメーターとなる。   In this case, in the method of modeling the sample 11 in the control / analysis PC 24 and comparing it with a theoretically calculated polarization state, an ellipso having a function corresponding to a model for reflected light from a flat surface is used. Become a meter. On the other hand, a scatterometer is provided with a function corresponding to a model for scattered light from an uneven surface.

本発明の実施の形態の偏光解析装置において、ステージ制御部22を備えたステージ12が計測光15がサンプル11に当たる位置を調整するサンプル移動機構となる。また、ステージ12には、計測光15がサンプル11のどこに照射されているかを検出するための位置検出センサ23がステージ位置検出機構として備えられている。   In the ellipsometer of the embodiment of the present invention, the stage 12 including the stage controller 22 serves as a sample moving mechanism that adjusts the position where the measurement light 15 strikes the sample 11. Further, the stage 12 is provided with a position detection sensor 23 as a stage position detection mechanism for detecting where the measurement light 15 is irradiated on the sample 11.

なお、図においては、シャッター18を受光側に設けているが、白色光源13とポラライザー14との間に設けても良く、その場合には、計測光15は所定のタイミングでのみサンプルに照射されることになる。これらのタイミングはステージ12に設けられた位置検出センサ23の検出出力により制御される。   In the figure, the shutter 18 is provided on the light receiving side. However, the shutter 18 may be provided between the white light source 13 and the polarizer 14, and in this case, the measurement light 15 is applied to the sample only at a predetermined timing. Will be. These timings are controlled by the detection output of the position detection sensor 23 provided on the stage 12.

次に、図1乃至図3を併せて参照して、本発明の実施の形態における偏光解析による異常検出方法を説明する。図1に示すように、白色光源13からの計測光15を、ポラライザー14で偏光状態を調整した後、スピンドルモータを備えたステージ12からなるサンプル移動機構により移動中あるいは静止中のサンプル11の表面に計測光15を照射する。サンプル11からの反射光16をアナライザー17により偏光状態を調整した後、分光器19で波長毎の偏光状態を検出する。   Next, an abnormality detection method based on polarization analysis in the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, after the polarization state of measurement light 15 from a white light source 13 is adjusted by a polarizer 14, the surface of the sample 11 being moved or stationary by a sample moving mechanism comprising a stage 12 having a spindle motor. Is irradiated with measurement light 15. After adjusting the polarization state of the reflected light 16 from the sample 11 with the analyzer 17, the spectroscope 19 detects the polarization state for each wavelength.

この時、図2(a)に示すように、サンプル移動機構に設置した位置検出センサ23の信号を元に計測光15がサンプル11のどこに照射されているかを検出する。検出結果に基づいて、サンプル11の所定の位置に計測光15が当たっているときのみシャッター18を開いてサンプル11からの反射光16を分光器19に入射させる。なお、図においては、4つの領域25〜28に区分して計測を行う例を示している。   At this time, as shown in FIG. 2A, it is detected where the measurement light 15 is irradiated on the sample 11 based on the signal of the position detection sensor 23 installed in the sample moving mechanism. Based on the detection result, the shutter 18 is opened only when the measurement light 15 hits a predetermined position of the sample 11 and the reflected light 16 from the sample 11 is incident on the spectroscope 19. In addition, in the figure, the example which divides into four area | regions 25-28 and performs a measurement is shown.

分光器19で取得した計測光15がサンプル11上の所定の領域にあるときの平均的な分光偏光特性に基づいて、制御・解析用PC24において、図2(b)に例示するように、各波長における偏光情報Ψ(λ)、Δ(λ)として記録する。この偏光情報Ψ(λ)、Δ(λ)からサンプル11の平均した領域における膜厚、形状、物理特性を検出する。   Based on the average spectral polarization characteristics when the measurement light 15 acquired by the spectroscope 19 is in a predetermined region on the sample 11, as illustrated in FIG. Recorded as polarization information Ψ (λ) and Δ (λ) at the wavelength. From the polarization information Ψ (λ), Δ (λ), the film thickness, shape, and physical characteristics in the averaged region of the sample 11 are detected.

この時、領域26に不良領域29を検出した場合には、図2(c)に示すように、領域25を更に細分化して再び同様の測定を行う。ここでは、領域26をサブ領域26,26に二分した例を示している。このように、領域を限定して詳細計測を繰り返すことにより不良領域29の詳細位置を特定できる。 At this time, when a defective area 29 is detected in the area 26, as shown in FIG. 2C, the area 25 is further subdivided and the same measurement is performed again. Here, an example is shown in which the area 26 is divided into sub-areas 26 1 and 26 2 . As described above, the detailed position of the defective area 29 can be specified by repeating the detailed measurement while limiting the area.

図3は、このような一連のフローを纏めた本発明の実施の形態における偏光解析による異常検出方法のフローチャートである。このように、単なる間引きではなく、サンプル11を回転させながら予め設定した所定の領域25〜28のそれぞれの平均的な計測を行うことで、領域26の不良領域29を見逃すことなく効率よく検出することが可能となる。   FIG. 3 is a flowchart of the abnormality detection method by polarization analysis in the embodiment of the present invention, which summarizes such a series of flows. In this way, instead of simply thinning out, the average measurement of each of the predetermined areas 25 to 28 set in advance while rotating the sample 11 is performed, so that the defective area 29 in the area 26 is efficiently detected without missing it. It becomes possible.

なお、特定の波長における光量が1回の走査で足りない場合は所定の領域25〜28を複数回走査し、必要な光量を加算して偏光情報を検出・記録したのち、別の波長におけるΨ(λ)、Δ(λ)の検出・記録に移行する。   If the amount of light at a specific wavelength is insufficient for one scan, the predetermined regions 25 to 28 are scanned a plurality of times, and the necessary amount of light is added to detect and record polarization information. The process proceeds to detection and recording of (λ) and Δ (λ).

また、図においては、1周を4分割しているが分割数は任意である。但し、分割数が多すぎると測定に要する時間が増加し、一方、分割数が少なすぎると不良領域29からの情報が平均値の中で薄められて見逃される虞がある。   In the figure, one round is divided into four, but the number of divisions is arbitrary. However, if the number of divisions is too large, the time required for measurement increases. On the other hand, if the number of divisions is too small, information from the defective area 29 may be thinned out in the average value and overlooked.

以上を前提として、次に、図4を参照して、本発明の実施例1の偏光解析による異常検出方法を説明する。図4は、サンプル11となる磁気ディスク31上のa−b間の領域32のデータを取得する場合の同期計測の説明図である。この例では、計測光33は図の白丸の位置にあり、磁気ディスク31を時計方向に一定方向に回転させている。回転を検出する原点センサ34は図4の3時の方向に設置されているとする。   Based on the above, the anomaly detection method by polarization analysis according to the first embodiment of the present invention will be described next with reference to FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram of the synchronous measurement when acquiring the data in the area 32 between a and b on the magnetic disk 31 to be the sample 11. In this example, the measurement light 33 is at the position of the white circle in the figure, and the magnetic disk 31 is rotated clockwise in a certain direction. It is assumed that the origin sensor 34 for detecting rotation is installed in the direction of 3 o'clock in FIG.

磁気ディスク31の回転中に原点センサ34の検出信号を元に原点位置を検出し、原点位置の検出タイミングと磁気ディスク31の回転速度を基に、磁気ディスク3lのa−b間の領域32が計測光位置にある位置でシャッターを開けて波長λ1における偏光情報を記録する。なお、光量が足りない場合には複数回数ディスクを回転させてa−b間の領域32での偏光情報を加算し、次の波長λ2の記録に移行する。これを必要とする波長の分を繰り返す。   While the magnetic disk 31 is rotating, the origin position is detected based on the detection signal of the origin sensor 34. Based on the detection timing of the origin position and the rotation speed of the magnetic disk 31, an area 32 between a and b of the magnetic disk 31 is formed. The shutter is opened at a position at the measurement light position to record the polarization information at the wavelength λ1. If the amount of light is insufficient, the disk is rotated a plurality of times to add the polarization information in the area 32 between a and b, and the process proceeds to the recording of the next wavelength λ2. This is repeated for the wavelengths that require this.

次に、図5を参照して、本発明の実施例2の偏光解析による異常検出方法を説明する。
図5は、本発明の実施例2の偏光解析による異常検出方法における計測領域の設定方法の説明図であり、計測光33をトラック幅方向、即ち、磁気ディスク31の半径方向に移動させてデータを取得する。
Next, with reference to FIG. 5, the abnormality detection method by the polarization analysis of Example 2 of this invention is demonstrated.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a measurement area setting method in the anomaly detection method based on polarization analysis according to the second embodiment of the present invention. To get.

このように、磁気ディスク31の半径方向にも平均計測領域35を拡大することによって、不良領域を見逃す確率が大幅に低減することになる。なお、図では計測光を動かしているが、ディスクの回転機構のほかにステージに水平方向の移動機構を備えることで、磁気ディスク31を水平方向に動かしてデータ取得範囲の拡大を行っても良い。   As described above, by enlarging the average measurement area 35 in the radial direction of the magnetic disk 31, the probability of missing a defective area is greatly reduced. Although the measurement light is moved in the figure, the data acquisition range may be expanded by moving the magnetic disk 31 in the horizontal direction by providing a horizontal movement mechanism on the stage in addition to the disk rotation mechanism. .

以上、本発明の実施の形態及び各実施例を説明してきたが、本発明は実施の形態及び各実施例に記載した構成・条件に限られるものではなく、各種の変更が可能である。例えば、上記の各実施例においては、計測光がサンプル上の予め設定した所定の領域にある時のみ分光器内に計測光が入射するようにシャッターにより調整しているが、必須ではない。   Although the embodiments and examples of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the configurations and conditions described in the embodiments and examples, and various modifications can be made. For example, in each of the above-described embodiments, the measurement light is adjusted by the shutter so that the measurement light is incident on the spectroscope only when the measurement light is in a predetermined region on the sample, but this is not essential.

例えば、サンプル上の全ての領域からの反射光を分光器内に間欠的に取込んで、所定の時間区分にある所定の波長の光学特性を加算するように構成しても良い。この場合に、時間区分は原点センサの原点位置から距離により適宜決定すれば良く、それによって、シャッター機構が不要になる。   For example, reflected light from all regions on the sample may be intermittently taken into the spectrometer, and optical characteristics of a predetermined wavelength in a predetermined time segment may be added. In this case, the time segment may be determined as appropriate based on the distance from the origin position of the origin sensor, thereby eliminating the need for a shutter mechanism.

以上、本発明の各実施例を説明してきたが、上記の実施例1或いは実施例2の偏光解析による異常検出方法は、磁気記録媒体や半導体ウェーハの製造工程に適用されるものである。この場合、磁気記録媒体或いは半導体ウェーハを試料として上述の偏光解析による異常検出を行い、異常が検出されなかった磁気記録媒体或いは半導体ウェーハを合格品と判定して出荷することになる。   As described above, each embodiment of the present invention has been described. However, the abnormality detection method based on the polarization analysis of the first embodiment or the second embodiment is applied to a manufacturing process of a magnetic recording medium or a semiconductor wafer. In this case, the magnetic recording medium or the semiconductor wafer is used as a sample, the abnormality is detected by the above-described polarization analysis, and the magnetic recording medium or the semiconductor wafer in which no abnormality is detected is determined to be an acceptable product and shipped.

本発明の実施の形態の偏光解析装置の概念的構成図である。It is a notional block diagram of the ellipsometer of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の偏光解析による異常検出方法の説明図である。It is explanatory drawing of the abnormality detection method by the polarization analysis of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における偏光解析による異常検出方法のフローチャートである。It is a flowchart of the abnormality detection method by the polarization analysis in embodiment of this invention. 本発明の実施例1における同期計測の説明図である。It is explanatory drawing of the synchronous measurement in Example 1 of this invention. 本発明の実施例2の偏光解析による異常検出方法における計測領域の設定方法の説明図である。It is explanatory drawing of the setting method of the measurement area | region in the abnormality detection method by the polarization analysis of Example 2 of this invention. 従来のエリプソメーター或いはスキャトロメーターの基本的な装置構成図である。It is a basic apparatus block diagram of the conventional ellipsometer or scatterometer. 間引き計測の状況の概念的説明図である。It is a conceptual explanatory drawing of the situation of thinning measurement.

符号の説明Explanation of symbols

11 サンプル
12 ステージ
13 白色光源
14 ポラライザー
15 計測光
16 反射光
17 アナライザー
18 シャッター
19 分光器
20 シャッター制御部
21 同期制御部
22 ステージ制御部
23 位置検出センサ
24 制御・解析用PC
25〜28 領域
26,26 サブ領域
29 不良領域
31 磁気ディスク
32 領域
33 計測光
34 原点センサ
35 平均計測領域
41 サンプル
42 ステージ
43 光源
44 ポラライザー
45 計測光
46 反射光
47 アナライザー
48 光検出器
49 ステージ制御部
50 制御・解析用PC
51 不良領域
11 Sample 12 Stage 13 White light source 14 Polarizer 15 Measurement light 16 Reflected light 17 Analyzer 18 Shutter 19 Spectrometer 20 Shutter control unit 21 Synchronization control unit 22 Stage control unit 23 Position detection sensor 24 PC for control and analysis
25 to 28 areas 26 1 and 26 2 sub areas 29 defective area 31 magnetic disk 32 area 33 measuring light 34 origin sensor 35 average measuring area 41 sample 42 stage 43 light source 44 polarizer 45 measuring light 46 reflected light 47 analyzer 48 photodetector 49 Stage control unit 50 PC for control and analysis
51 Defect area

Claims (7)

試料上の分光光学特性を計測する計測機構と、
前記計測機構からの計測光が前記試料に当たる位置を調整できるステージ機構と、
前記計測光の前記試料上での照射位置を検出するためのステージ位置検出機構と、
前記試料を移動させながら前記計測光が前記試料上の予め設定した所定の領域にある時のみ所定の波長の光学特性を加算して取得および記録する受光記録機構と、
前記受光記録機構における記録を基に前記試料の表面の構造を解析するエリプソメーター或いはスキャトロメーターのいずれかの解析機能を有する偏光解析機構と
を有する偏光解析装置。
A measurement mechanism for measuring the spectroscopic characteristics on the sample;
A stage mechanism capable of adjusting the position where the measurement light from the measurement mechanism hits the sample;
A stage position detection mechanism for detecting an irradiation position of the measurement light on the sample;
A light receiving recording mechanism that acquires and records an optical characteristic of a predetermined wavelength only when the measurement light is in a predetermined region set in advance on the sample while moving the sample;
An ellipsometer having an ellipsometer or scatterometer analyzing function that analyzes the structure of the surface of the sample based on recording in the light receiving recording mechanism.
前記受光記録機構が、分光器と、
前記計測光が前記試料上の予め設定した所定の領域にある時のみ前記分光器内に前記計測光が入射するように調整するためのシャッターを有する請求項1に記載の偏光解析装置。
The light receiving and recording mechanism includes a spectroscope,
The ellipsometer according to claim 1, further comprising a shutter for adjusting the measurement light so that the measurement light enters the spectroscope only when the measurement light is in a predetermined region on the sample.
前記受光記録機構が、前記分光器及びシャッターを前記ステージ機構と同期制御する同期制御機構を有する請求項2記載の偏光解析装置。 The ellipsometer according to claim 2, wherein the light receiving and recording mechanism includes a synchronization control mechanism that controls the spectroscope and the shutter in synchronization with the stage mechanism. 試料上の分光光学特性を前記試料を移動させながら計測光を照射する工程と、
前記試料上の予め設定した所定の領域にある時のみ所定の波長の光学特性を加算して取得および記録する工程と、
前記記録を基に前記試料の表面の構造を偏光解析することにより前記試料の表面の構造異常を検出する工程と
を有する偏光解析による異常検出方法。
Irradiating measurement light while moving the sample with respect to the spectroscopic characteristics on the sample; and
Obtaining and recording by adding optical characteristics of a predetermined wavelength only when in a predetermined area on the sample; and
And detecting the structural abnormality of the surface of the sample by analyzing the structure of the surface of the sample based on the recording.
前記試料を所定の領域に分割して、分割したそれぞれの領域における平均的な計測を行った結果を基にして、構造異常がある可能性の高いと判定した領域をさらに小さな領域に分割して詳細計測を行う工程を有する請求項4に記載の偏光解析による異常検出方法。 Divide the sample into predetermined areas, and divide the area determined to have a high possibility of structural abnormality into smaller areas based on the results of average measurement in each divided area. The abnormality detection method by polarization analysis according to claim 4, further comprising a step of performing detailed measurement. 磁気記録媒体からなる試料上の分光光学特性を前記試料を移動させながら計測光を照射する工程と、
前記試料上の予め設定した所定の領域にある時のみ所定の波長の光学特性を加算して取得および記録する工程と、
前記記録を基に前記試料の表面の構造を偏光解析することにより前記試料の表面の構造異常を検出する工程と、
前記検出工程において異常を検出しない試料を合格品と判定する工程と
を有する磁気記録媒体の製造方法。
Irradiating measurement light while moving the sample with respect to spectroscopic characteristics on the sample made of a magnetic recording medium; and
Obtaining and recording by adding optical characteristics of a predetermined wavelength only when in a predetermined area on the sample; and
Detecting structural abnormality of the surface of the sample by analyzing the structure of the surface of the sample based on the recording; and
A method of manufacturing a magnetic recording medium, comprising: determining a sample that does not detect an abnormality in the detection step as an acceptable product.
半導体ウェーハからなる試料上の分光光学特性を前記試料を移動させながら計測光を照射する工程と、
前記試料上の予め設定した所定の領域にある時のみ所定の波長の光学特性を加算して取得および記録する工程と、
前記記録を基に前記試料の表面の構造を偏光解析することにより前記試料の表面の構造異常を検出する工程と、
前記検出工程において異常を検出しない試料を合格品と判定する工程と
を有する半導体ウェーハの製造方法。
Irradiating measurement light while moving the sample with the spectroscopic characteristics on the sample made of a semiconductor wafer; and
Obtaining and recording by adding optical characteristics of a predetermined wavelength only when in a predetermined area on the sample; and
Detecting structural abnormality of the surface of the sample by analyzing the structure of the surface of the sample based on the recording; and
A method of manufacturing a semiconductor wafer, comprising: determining a sample that does not detect abnormality in the detection step as an acceptable product.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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