JP2010197300A - Duv−uv帯域の分光光学系およびそれを用いた分光測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光源100、折り返しミラー110、視野絞り120、及び試料上に集光させる物体側集光レンズ系130と、該物体側集光レンズ系の結像面に配置される像側集光レンズ系140と、前記試料からの正反射光を分光する分光器150とを有し、前記物体側集光レンズ系130と、前記像側集光レンズ系140は、波長190〜400nmのブロードな帯域で色補正され、かつ垂直照明可能な屈折型レンズのみで構成される分光光学系であって、レンズのワーキングディスタンス(WD)が、所定の距離以下で設定され、かつ各接合レンズ間隔Dが、所定の距離以上で設定されている。
【選択図】図1
Description
反射型光学系では、シュヴァルツシルド型の色補正レンズ系を備えた紫外領域を対象とした分光光学系が、特開2005−127830号公報(特許文献1)に記載されている。
屈折・回折型光学系では、回折光学素子を用いて、紫外域波長λとその2倍の波長2λに対して色補正されることを特徴とする光学系が、特開2008−90051号公報(特許文献2)に記載されている。
屈折型光学系では、近紫外光での高解像観察や紫外蛍光共焦点を可能とするように、350nm以上の近紫外から可視領域にわたって色補正され、焦点位置が一致していることを特徴とする近紫外対物レンズが、特許第3288441号公報(特許文献3)に記載されている。また、蛍石と石英をレンズ材料とし、波長200nm程度の紫外から赤外領域に対して広帯域に色補正されていることを特徴とする結像用対物レンズが、特開昭61−90115号公報(特許文献4)に記載されている。
一方、特許文献2乃至4に記載されている、屈折・回折型光学系および屈折型光学系は、垂直照明が可能な構成である。図4は、垂直照明の場合に試料面の上下震動による位置ずれが低減される状況を示す図である。図4において、垂直照明812の場合、連続走査のため試料面が上下に震動しても(試料面1、1’)、走査対象位置のずれは小さくなる(走査対象位置822、832)。しかし、特許文献2に記載されている屈折・回折型光学系は、紫外域波長λとその2倍の波長2λのみの2波長色補正であり、広帯域色補正に対応していないという課題があった。
特許文献3に記載されている屈折型光学系は、試料面構造の欠陥検出において、感度の高い350nm以下の深紫外を含んだ色補正がなされていないという課題があった。
特許文献4に記載されている屈折型光学系は、紫外領域で問題となる接合レンズの接着について対応していないという課題があった。接合レンズ間の接着には、一般的にUV硬化剤(接着剤)が使用され、そこに紫外光を照射することでUV硬化剤が固められている。従って、UV硬化剤を使用した接合レンズで構成される屈折型光学系に対し、紫外光を照射しつづけると、UV硬化剤部が劣化する。このとき発生したガスがレンズ面に再付着することで、透過率が低下する。一方、レンズの接合部にUV硬化剤を使用せず、貼り合わせることで性能劣化を防ぐ方法もある。しかし、貼り合わせの場合、空気間隔が狭くなり、干渉による明暗のムラ(光量のムラ)が発生する。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本発明の分光光学系は、光源、折り返しミラー、視野絞り、及び試料上を照明する物体側対物レンズ系からなる照明光学系と、該物体側対物レンズ系、該視野絞り、該折り返しミラー、及び該物体側の結像面に配置される像側集光レンズ系からなる検出光学系と、前記試料からの正反射光を分光する分光器とを有し、前記物体側対物レンズ系と、前記像側集光レンズ系は、波長190〜400nmのブロードな帯域で色補正され、かつ屈折型レンズのみで構成される分光光学系であって、レンズのワーキングディスタンス(WD)が、 WD≦10.0mm を満たすように設定されるものである。これにより、DUV−UV領域で色補正を行うことができる。
本発明の分光光学系では、さらに、各接合レンズ間隔Dを、1回反射を考慮して、 (λ1・λ2)/(4nγ)≦D に設定している。
ここで、nは空気の屈折率、γは分光器分解能である。また、λ2は検討波長であり、検討する帯域波長の中で一番長波長を選択する。λ1は検討波長λ2の波長に分光器分解能γ分を足したものである。
これにより、干渉による明暗のムラ(光量のムラ)を発生させないようにすることができる。なお、多重反射を考慮する場合は、接合レンズ間隔Dを1.5倍する。
本発明の分光光学系は、さらに、照射光学系は試料を垂直に照射するものである。そのため、高速・連続検査時のデフォーカスによる位置ずれが低減される。
本発明の分光測定装置は、さらに、前記データ処理部は、前記試料における異なるパターン形状に対して予め算出した分光反射率の波長依存性のグラフを格納するデータベースを有し、前記分光器において検出した分光強度分布に基づいて、前記試料について測定した分光反射率の波長依存性のグラフを取得し、前記データベースに格納されている分光反射率の波長依存性のグラフから、前記試料について測定した分光反射率の波長依存性のグラフと一致するものを、分光反射率の波形の比較により選定することによって、前記試料に形成されたパターン形状を特定するものである。なお、パターン形状には、膜厚も含まれる。
本発明によれば、DUV−UV(190nm〜400nm)広帯域の色補正を行うことができる。また、干渉による明暗のムラ(光量のムラ)の発生を防止することができる。また、垂直照明が可能となり、従来の反射型光学系の斜入射照明において課題であった、高速・連続検査時のデフォーカスによる位置ずれが低減される。これらにより、試料面構造の欠陥検出において、感度の高いDUV−UV(190nm〜400nm)領域において、高速かつ高精度な分光測定(構造および膜厚測定等)が可能となる。
図1は、本発明の一実施の形態である分光光学系の構成例を示した図である。分光光学系は、照明光学系と検出光学系とから構成される。
照明光学系は、照明光を照射する光源100と、折り返し部材110と、視野絞り120と、物体側対物レンズ系130を介して、ステージ上の試料1に垂直照明する構造である。
同様に、検出光学系は、物体側対物レンズ系130と、視野絞り120と、折り返しミラー110と、物体側の結像面に配置される像側集光レンズ系140を介し、試料面1からの正反射光を分光する分光器150に垂直照明する構造である。尚、試料面1と分光器150の入射面は、共役関係にある。
図2(b)は、図2(a)のパターンドメディア2000におけるデータ部2100とサーボ部2200のパターンの例を拡大して示した平面図である。図2(b)のサーボ部2210では、凹凸加工を施した基板の凸部上の磁性薄膜パターンが、パターンドメディア2000のサーボパターンに対応している。また、サーボ部2210には、トラッキング制御を行うためのバースト信号2220が含まれている。一方、データ部2110には、周方向に連続したトラックを形成する磁性薄膜が凹部によって分離された状態で形成されている。このタイプのパターンドメディア2000は、ディスクリートトラックメディアと呼ばれている。
図2(c)も同様に、図2(a)のパターンドメディア2000におけるデータ部2100とサーボ部2200のパターンの例を拡大して示した平面図である。図2(c)のデータ部2120では、データビットを形成する磁性薄膜が凹部によって分離された状態で形成されている。このタイプのパターンドメディア2000はビットパターンドメディアと呼ばれている。
データ部2100とサーボ部2200は分離する必要がある。理由は、データ部2100に照明光を照射し、分光波形を検出して試料面を検査するような場合、サーボ部2200に照明光スポットがかかると正確な分光波形が検出できなくなるためである。特に、図3で示すような斜入射照明の場合、パターンドメディア2000のデータ部2100の全面を連続走査する場合には、試料1の試料面が上下に震動し、その結果、走査対象位置821、831がずれ、サーボ部2200にかかる可能性が高くなる。
まず、図5を用いて、色収差を補正する光学系の原理について説明する。レンズ系で異なる色の光を一点に収斂させるような物点の色消しは、式(1)で表すことができる。
さらに、各レンズの周縁光線の高さhiは最終レンズの周縁光線の高さhNとほぼ等しく、概略平行光となる。これにより、式(1)は以下の式(2)で表される。
色ずれとは、光軸に垂直な面S0における各波長の照明幅854差である。図5と6に示すように、面S0における各波長の照明幅854差の算出方法は、以下である。
先ず、光線追跡で光軸に垂直な面S0における最外結像スポット851の位置852とRMS値853を算出する。
次に、照明幅854は、結像スポット851の位置852とRMS値853をもとに、以下の式(3)で表される。
以上を、各波長に対して行う。
最後、色ずれは、各波長の照明幅854をもとに,以下の式(4)で表される。
面間隔(WD)を減少させ、上記で算出した各波長の色ずれをプロットしたものが図6(b)のシミュレーション結果である。その結果、WD≦10.0mmにすることで、色ずれを10%以下にすることができる。このとき、WD≦10.0mmの下限は、鏡筒920など、実装による制限値となる。また、WD≧10.0mmの場合、色ずれが極端に大きくなる。
図8に示すように、第一レンズ930の表面に対し、入射角θで入射する光線960には、第二レンズ950を透過する光961と反射する光970がある。特に、反射する光970は、第一レンズ930を透過した後、第二レンズ950と、第一レンズ930の表面で反射し、第二レンズ950を透過する。従って、透過する光961と反射する光970では空気間隔D980に応じて光路長差が生じる。このとき、干渉により生じる明暗のムラ(光量のムラ)は、多重反射の場合、式(5)により表される。
2光束の干渉について考える場合、第二レンズ950を透過する光961と反射する光970は式(6)で示す光路長差Δを持つ。
また、第二レンズ950を透過する光961と反射する光970の間にはπの位相差δが生じ、式(7)で表すことができる。
式(5)、式(7)を用いて、2光束干渉の式(8)を求めることが出来る。
式(6)で示す光路長差Δは、πの位相差をもつことから、干渉により生じる明暗を、式(9)のように表せる。
式(9)より、式(10)、式(11)、式(12)を導くことができる。
式(12)を式(9)に代入し、空気間隔Dを求める式(13)が導かれる。
例えば、分光器分解能γが1.0nmである場合の空気間隔Dを検討する。波長帯域は200〜400nmとする。また、分光器分解能γが1.0nmであることから、検討波長を(1)200±0.25、0.50nm、(2)300±0.25、0.50nm、(3)400±0.25、0.50nmとし、各波長の空気間隔Dにおける透過光率を検討する。
図9(b)は、波長(1)200nmに対し、空気間隔D980を0〜0.5μm変化させたときの透過光率のシミュレーション結果である。図9(b)に示される、透過光率波形の波長は、それぞれ199.50nm、199.75nm、200.00nm、200.25nm、200.50nmとそれぞれの平均990である。その結果、空気間隔D980が0〜0.5μmと小さい場合、全ての波長の波形位相が一致し、平均990すると明暗のムラ(光量のムラ)が発生することがわかる。これは、空気間隔D980が小さく、透過する光960と反射を経て透過する光970との間に光路長差がほとんど生じず、お互いに打ち消しあう作用が働かないためである。
図10(b)は、波長(1)200nmに対し、空気間隔D980’を30μmに拡げ、 30〜30.1μm変化させたときの透過光率のシミュレーション結果である。図10(b)に示される、透過光率波形の波長は、それぞれ199.50nm、199.75nm、200.00nm、200.25nm、200.50nmとそれぞれの平均990’である。その結果、空気間隔D980’が30〜30.1μmと大きい場合、各波長の波形位相がずれ、平均990’すると明暗のムラ(光量のムラ)が均一化されていることがわかる。これは、空気間隔D980’が大きく、透過する光960’と反射を経て透過する光970’との間に光路長差が生じ、お互いに打ち消しあう作用が働くためである。
波長λ1=401nm、波長λ2=400nm、分光器分解能γ=1.0nm、入射角度θ=0°(垂直入射)、空気の屈折率nがほぼ1に等しい、とした場合、式(13)から空気間隔Dは、D≧40.1μmを満たす必要がある。一方、D≧40.1μmを満たさない場合、透過する光960と反射を経て透過する光970との間に光路長差がほとんど生じず、お互いに打ち消しあう作用が働かないため、明暗のムラ(光量のムラ)が発生する。
図11(b)は、分光器分解能γ=1.0nm、波長400nmの場合の透過光率波形に対するPeak to Valley値999’を、空気間隔Dごとにプロットしたグラフである。
分光器分解能γが0.3nmの場合、空気間隔Dは、式(13)からD≧133.4μmを満たす必要がある。一方、D≧133.4μmを満たさない場合、透過する光960と反射を経て透過する光970との間に光路長差がほとんど生じず、お互いに打ち消しあう作用が働かないため、明暗のムラ(光量のムラ)が発生する。
図11に示すシミュレーション結果1040、1040’と、式(13)による結果1050,1050’に不一致が生じる。これは、実際、多重反射しているのに対し、式(13)が1回反射のみしか考慮していないためである。式(13)で算出される空気間隔Dを1.5倍1060,1060’する必要がある。
ハードディスク検査装置は、試料1に照明光を照射し、試料1からの正反射光を分光検出する分光光学系200と、検査対象である試料1を搭載し、試料1上の任意の位置で分光検出できるように、試料1の位置を分光光学系200に対して相対的に移動させることができるステージ部300と、分光器150やステージ部300の動作を制御する制御部400と、分光器150において検出した分光波形のデータに基づいて試料1に形成されたパターンの形状または形状異常を検出するデータ処理部500とで構成される。
分光光学系200は、図1に示した分光光学系と同様の構成である。このとき、分光器150の入射口位置を結像位置としておくと、入射口の大きさによって試料1において分光検出する領域の大きさを制御することができる。例えば、入射口の大きさをφ400μmとし、結像面での倍率を8倍とすると、分光検出領域の大きさは検査対象ディスク(試料1)上でφ50μmとなる。
上述したように、400nm付近の波長を利用しようとする場合、適用できる光学素子等は限られたものとなる。光源100には、波長190nm付近以上の光を射出するキセノンランプや重水素ランプ等を用いることができる。ただし、試料1によっては波長400nm程度以上でも十分性能を発揮できる場合もあり、その場合はハロゲンランプ等の可視光から赤外光の光を射出する光源100を用いてもよい。
最後に、本実施の形態のハードディスク検査装置におけるステージ部300、制御部400、データ処理部500について説明する。図12において、ステージ部300は、試料1の試料面と平行な方向に移動するXステージ301と、試料101の試料面に垂直な方向に移動するZステージ302および試料1のディスク(パターンドメディア2000)を回転させるθステージ303によって構成される。Zステージ302は、分光光学系200のフォーカス位置に試料1を移動させるためのものであり、Xステージ301とθステージ303は、試料1の任意の位置に分光光学系200を移動させるためのものである。
試料1の任意の位置に分光光学系200を移動させる方法として、XYステージを用いてもよい。試料1がディスクであり試料面におけるパターンも同心円状または同心円上に形成されている場合、Xθステージの方が適している。さらに、ディスク表面全面を高速に検査することを目的とした場合、XYステージよりもXθステージの方が単純な動作となるためより適している。よって、本実施の形態のハードディスク検査装置では、Xステージ301とθステージ303によるXθステージの構成をとっている。
分光光学系200で検出が可能なのは、試料1表面の分光強度分布である。そこで、予め異なるパターン形状510を有する試料1に対して光学シミュレーションを行い、算出された分光反射率の波長依存性のグラフ511をデータベース513に格納しておく。次に、パターンが繰り返し形成された試料1に光源100からの照明光を、分光光学系200を通して照射し、試料面からの正反射光を分光器150で受光する。
データ処理部500では、分光器150で検出された分光強度分布に基づいて分光反射率の波長依存性のグラフ512を得る。最後に、データベース513に格納されている、光学シミュレーションによって算出された分光反射率の波長依存性のグラフ511から、測定によって得られた分光反射率の波長依存性のグラフ512と近似するものを、分光反射率の波形比較514によって選定することで、試料1の形状を特定することができる。
そして、レンズのワーキングディスタンス(WD)を WD≦10.0mm で設定することにより、色ずれ低減が可能になる。
また、各接合レンズ間隔Dを (λ1・λ2)/(4nγ)≦D で設定することにより、干渉による明暗のムラ(光量のムラ)の発生抑制が可能になる。
また、垂直落射照明とすることで、反射型光学系の斜入射照明において課題であった、デフォーカスによる位置ずれが低減される。さらに、広帯域色補正により、波長毎の照明位置が一致し、高精度な分光測定(構造や膜厚測定等)が可能となる。
例えば、本実施の形態の分光光学系200および分光測定装置では、分光測定により、パターンドメディア2000の表面のパターン形状・欠陥を検出する構成となっているが、試料1はパターンドメディア2000に限られず、表面に構造やパターンを有する試料1であれば、その構造をデータ処理部500での分光反射率のマッチングによって検出することが可能である。また、試料1の表面の構造に限らず、分光測定による薄膜の膜厚測定等にも用いることができる。
990’・・・波長199.50〜200.50nmの透過光率波形の平均、991’・・・波長199.50nmの透過光率波形、992’・・・波長199.75nmの透過光率波形、993’・・・波長200.00nmの透過光率波形、994’・・・波長200.25nmの透過光率波形、995’・・・波長200.50nmの透過光率波形、1040・・・波長399.85〜400.1nmの透過光率波形の平均に対するPeak to Valley値の空気間隔ごとのプロット、1040’・・・波長399.50〜400.50nmの透過光率波形の平均に対するPeak to Valley値の空気間隔ごとのプロット、2000・・・パターンドメディア、2100〜2120・・・データ部、2200〜2210・・・サーボ部、2220・・・バースト信号用パターン。
Claims (10)
- 光源、折り返しミラー、視野絞り、及び試料上を照明する物体側対物レンズ系からなる照明光学系と、該物体側対物レンズ系、該視野絞り、該折り返しミラー、及び該物体側の結像面に配置される像側集光レンズ系からなる検出光学系と、前記試料からの正反射光を分光する分光器とを有し、
前記物体側対物レンズ系と、前記像側集光レンズ系は、波長190〜400nmのブロードな帯域で色補正され、かつ屈折型レンズのみで構成される分光光学系であって、
レンズのワーキングディスタンス(WD)が、次の式(1)を満たすように設定されることを特徴とする分光光学系。
(1) WD≦10.0mm - 請求項1に記載の分光光学系において、さらに、
各接合レンズ間隔Dが、次の式(2)を満たすように設定されることを特徴とする分光光学系。
(2) (λ1・λ2)/(4nγ)≦D
ただし、nは空気の屈折率、γは分光器分解能である。また、λ2は検討波長であり、検討する帯域波長の中で一番長波長を選択する。λ1は検討波長λ2の波長に分光器分解能γ分を足したものである。 - 請求項1に記載の分光光学系において、
前記光源は、深紫外から可視光の光を射出するものであることを特徴とする分光光学系。 - 請求項1に記載の分光光学系において、
前記照明光学系は、試料を垂直に照射するものであることを特徴とする分光光学系。 - 請求項1に記載の分光光学系において、
前記物体側照明光学系と、前記像側検出光学系は、蛍石と石英からなる屈折型レンズのみで構成されることを特徴とする分光光学系。 - 請求項2記載の分光光学系において、
各接合レンズ間隔Dは、多重反射を考慮して、次の式(3)を満たすように設定されていることを特徴とする分光光学系。
(3) 1.5・(λ1・λ2)/(4nγ)≦D - 請求項1に記載の分光光学系と、
前記試料を搭載し、前記試料の位置を前記分光光学系に対して相対的に移動させることができるステージ部と、
前記分光器および前記ステージ部の動作を制御する制御部と、
前記分光器において検出した分光強度分布に基づいて前記試料に形成されたパターンの形状または形状異常を検出するデータ処理部とを有する構成であることを特徴とする分光測定装置。 - 請求項7に記載の分光測定装置において、
前記ステージ部は、前記分光光学系によって前記試料の全面が連続走査されるように、前記試料を移動させることを特徴とする分光測定装置。 - 請求項7に記載の分光測定装置において、
前記データ処理部は、前記試料における異なるパターン形状に対して予め算出した分光反射率の波長依存性のグラフを格納するデータベースを有し、
前記分光器において検出した分光強度分布に基づいて、前記試料について測定した分光反射率の波長依存性のグラフを取得し、
前記データベースに格納されている分光反射率の波長依存性のグラフから、前記試料について測定した分光反射率の波長依存性のグラフと一致するものを、分光反射率の波形の比較により選定することによって、前記試料に形成されたパターン形状を特定することを特徴とする分光測定装置。 - 請求項9記載の分光測定装置において、
前記パターン形状に膜厚を含むことを特徴とする分光測定装置。
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Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108592814B (zh) * | 2017-11-22 | 2020-05-15 | 华侨大学 | 用于彩色共焦测量的颜色标定方法 |
CN110455501A (zh) * | 2019-08-14 | 2019-11-15 | 南京茂莱光学科技股份有限公司 | 一种高反射镜面形的测量装置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003527636A (ja) * | 2000-03-10 | 2003-09-16 | ケーエルエー−テンカー テクノロジィース コーポレイション | 顕微検査のための改良レンズ |
JP2004354556A (ja) * | 2003-05-28 | 2004-12-16 | Nikon Corp | 観察装置 |
JP2005127830A (ja) * | 2003-10-23 | 2005-05-19 | Hitachi Ltd | 形状プロファイル測定装置およびそれを用いた半導体デバイスの製造方法 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3573456A (en) * | 1967-07-26 | 1971-04-06 | Opto Mechanisms Inc | High resolution projection means for printing micro circuits on photoresist material |
JPH0629897B2 (ja) | 1984-10-09 | 1994-04-20 | 株式会社ニコン | 結像用対物レンズ |
US4999495A (en) * | 1988-08-31 | 1991-03-12 | Seiko Instruments Inc. | Scanning tunneling microscope |
JPH088262B2 (ja) | 1990-04-03 | 1996-01-29 | 関西日本電気株式会社 | 半導体装置 |
JP3288441B2 (ja) | 1991-09-12 | 2002-06-04 | オリンパス光学工業株式会社 | 近紫外対物レンズ |
KR970067591A (ko) * | 1996-03-04 | 1997-10-13 | 오노 시게오 | 투영노광장치 |
US6639739B1 (en) * | 2002-09-04 | 2003-10-28 | The Regents Of The University Of California | Optic for an endoscope/borescope having high resolution and narrow field of view |
US7324274B2 (en) * | 2003-12-24 | 2008-01-29 | Nikon Corporation | Microscope and immersion objective lens |
US7286207B2 (en) * | 2005-04-28 | 2007-10-23 | Infineon Technologies, Ag | Exposing a semiconductor wafer using two different spectral wavelengths and adjusting for chromatic aberration |
JP2008090051A (ja) | 2006-10-03 | 2008-04-17 | Topcon Corp | 顕微鏡対物レンズ |
US8120781B2 (en) * | 2008-11-26 | 2012-02-21 | Zygo Corporation | Interferometric systems and methods featuring spectral analysis of unevenly sampled data |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003527636A (ja) * | 2000-03-10 | 2003-09-16 | ケーエルエー−テンカー テクノロジィース コーポレイション | 顕微検査のための改良レンズ |
JP2004354556A (ja) * | 2003-05-28 | 2004-12-16 | Nikon Corp | 観察装置 |
JP2005127830A (ja) * | 2003-10-23 | 2005-05-19 | Hitachi Ltd | 形状プロファイル測定装置およびそれを用いた半導体デバイスの製造方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021246540A1 (ko) * | 2020-06-01 | 2021-12-09 | 엘지전자 주식회사 | 박막 특성 측정장치 |
Also Published As
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