JP2011118269A - Method for adjusting objective lens, objective lens unit, and surface inspection device - Google Patents
Method for adjusting objective lens, objective lens unit, and surface inspection device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011118269A JP2011118269A JP2009277408A JP2009277408A JP2011118269A JP 2011118269 A JP2011118269 A JP 2011118269A JP 2009277408 A JP2009277408 A JP 2009277408A JP 2009277408 A JP2009277408 A JP 2009277408A JP 2011118269 A JP2011118269 A JP 2011118269A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- objective lens
- change
- light
- amount
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Lens Barrels (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
Description
本発明は、半導体ウェハや液晶基板等の表面を検査する表面検査装置に関し、さらに詳しくは、このような表面検査装置に用いられる対物レンズおよびその調整方法に関する。 The present invention relates to a surface inspection apparatus for inspecting the surface of a semiconductor wafer, a liquid crystal substrate or the like, and more particularly to an objective lens used in such a surface inspection apparatus and an adjustment method thereof.
半導体ウェハ(以下、ウェハと称する)の表面に形成されたパターンの良否を判定する方法として、走査型電子顕微鏡(以下、SEMと称する)を用いた観察により断面形状を検査する方法が種々提案されている。SEMによる断面形状の検査は、被検査基板(試料)上のパターンに照射した電子線を当該パターンの断面方向に走査し、パターンからの反射電子や二次電子を検出、解析して、走査した部分の断面形状を求める方法で行われる。上記の走査をパターン上の何点かで行うことにより、パターン全体の形状の良否を判定する。 Various methods for inspecting the cross-sectional shape by observation using a scanning electron microscope (hereinafter referred to as SEM) have been proposed as methods for determining the quality of a pattern formed on the surface of a semiconductor wafer (hereinafter referred to as wafer). ing. The cross-sectional shape inspection by the SEM was performed by scanning an electron beam applied to the pattern on the substrate to be inspected (sample) in the cross-sectional direction of the pattern, and detecting, analyzing, and analyzing reflected electrons and secondary electrons from the pattern. This is performed by a method for obtaining the cross-sectional shape of the portion. By performing the above scanning at several points on the pattern, the quality of the entire pattern is determined.
SEMによる検査方法は、パターン上に電子線を照射して走査する作業を何回も繰り返し行うため、パターンの形状を求めるのに膨大な時間を要してしまう。また、観察倍率が高いため、上述のように、ウェハ上の全てのパターン形状を求めるのは困難であり、何点かをサンプリングしてウェハ全体の良否を判定する。その結果、サンプリングされたパターン以外の部分に欠陥があっても見逃されてしまう。また、レジストパターンでは、電子線を照射すると加速電圧によって電子線がレジストに吸収、チャージされてパターンの目減りが起こる。場合によっては、放電が発生してパターンが倒れてしまい、その後の工程で不都合が生じるため、加速電圧や観察倍率を色々と変えながら最適な観察条件を求める必要がある。それゆえ、さらに計測に時間を要してしまう。 In the inspection method using SEM, an operation of irradiating and scanning an electron beam on a pattern is repeated many times, so that it takes a long time to obtain the shape of the pattern. Further, since the observation magnification is high, as described above, it is difficult to obtain all pattern shapes on the wafer, and the quality of the entire wafer is determined by sampling some points. As a result, even if there is a defect in a portion other than the sampled pattern, it is overlooked. In the resist pattern, when the electron beam is irradiated, the electron beam is absorbed and charged by the resist by the acceleration voltage, and the pattern is lost. In some cases, discharge occurs and the pattern collapses, resulting in inconvenience in the subsequent process. Therefore, it is necessary to obtain optimum observation conditions while changing the acceleration voltage and the observation magnification in various ways. Therefore, more time is required for measurement.
また、パターンの良否を判定するその他の方法として、スキャトロメータによるCD計測やオーバーレイのインライン検査技術等がある。分光スキャトロメータは、波長の関数として固定角度にて散乱光の特性を調べる。なお通常は、キセノン、重水素、またはキセノンアーク灯のようなハロゲン系光源である広帯域光源を使用する。また、固定角度は、垂直入射か斜め入射でよい。角度分解スキャトロメータは、入射角の関数として固定波長にて散乱光の特性を調べる。なお通常は、単一波長の光源としてレーザーを使用する。 Other methods for determining the quality of the pattern include CD measurement using a scatterometer, in-line inspection technology for overlay, and the like. A spectroscopic scatterometer examines the properties of scattered light at a fixed angle as a function of wavelength. Normally, a broadband light source that is a halogen-based light source such as xenon, deuterium, or a xenon arc lamp is used. The fixed angle may be normal incidence or oblique incidence. Angle-resolved scatterometers characterize scattered light at a fixed wavelength as a function of incident angle. Normally, a laser is used as a single wavelength light source.
角度分解スキャトロメータでの問題は、1回に1つの波長しか検出しないことである。したがって、複数の波長があるスペクトルは、その波長を時間分割多重化して検出しなければならず、スペクトルの検出および処理に時間を要するため、データの全取得時間が増加してしまう。また、分光スキャトロメータでは、小さい格子を入射角の小さい広がりで照明しなければならないので、拡張光源からの光量が無駄になる。その結果、光検出器に達する光のレベルが低くなって、データの取得時間が長くなり、スループットにマイナスの影響を及ぼす。また、データの取得時間を短くすると、検査結果が安定しないことがある。 The problem with angle resolved scatterometers is that they only detect one wavelength at a time. Therefore, a spectrum having a plurality of wavelengths must be detected by time-division multiplexing of the wavelengths, and it takes time to detect and process the spectrum, increasing the total data acquisition time. Further, in the spectroscopic scatterometer, since a small grating must be illuminated with a small incident angle, the amount of light from the extended light source is wasted. As a result, the level of light reaching the photodetector is lowered, the data acquisition time is lengthened, and the throughput is negatively affected. In addition, if the data acquisition time is shortened, the test result may not be stable.
このような事情に鑑みて、微細パターンの線幅変化を構造性複屈折量変化として検出する方法(以下、APM‐PER検査法と称する)が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。この方法では、微細パターンを直線偏光で集光照明すると、その反射光が微細パターンでの構造性複屈折によって楕円偏光となる。これにより、(偏光子と)クロスニコル状態の検光子を通過する光量がパターンの線幅に応じて変化するので、その変化量を瞳像観察により計測する。この方法であれば、線幅と階調値(瞳像における光量)との関係を図13に示すように検出することができる。すなわち、瞳像における階調値を計測して、図13に基づくデータテーブルを参照することで、微細パターンの線幅換算値を求めることができる。 In view of such circumstances, a method for detecting a change in the line width of a fine pattern as a change in structural birefringence amount (hereinafter referred to as an APM-PER inspection method) has been proposed (see, for example, Patent Document 1). . In this method, when a fine pattern is condensed and illuminated with linearly polarized light, the reflected light becomes elliptically polarized light due to structural birefringence in the fine pattern. As a result, the amount of light passing through the analyzer in the crossed Nicols state (with the polarizer) changes in accordance with the line width of the pattern, and the amount of change is measured by pupil image observation. With this method, the relationship between the line width and the gradation value (the amount of light in the pupil image) can be detected as shown in FIG. That is, by measuring the gradation value in the pupil image and referring to the data table based on FIG. 13, the line width converted value of the fine pattern can be obtained.
しかしながら、このようなAPM‐PER検査法による計測では、環境温度が変化すると、対物レンズを介して検光子を通過する光量が変化するため、検査精度が低下するおそれがあった。 However, in such measurement by the APM-PER inspection method, when the environmental temperature changes, the amount of light passing through the analyzer through the objective lens changes, which may reduce the inspection accuracy.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、環境温度の変化に伴う誤検出を防止した対物レンズの調整方法、対物レンズユニット、および表面検査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 problems, and an object of the present invention is to provide an objective lens adjustment method, an objective lens unit, and a surface inspection apparatus that prevent erroneous detection accompanying changes in environmental temperature. .
このような目的達成のため、本発明に係る対物レンズの調整方法は、結晶質の材料を用いたレンズを含む複数のレンズからなる対物レンズの調整方法であって、環境温度の変化によって前記対物レンズに生じる熱応力を求め、前記求めた熱応力から、前記熱応力により生じる前記対物レンズを通る光の状態変化を求める変化量算出ステップと、前記対物レンズを通る光の状態が前記環境温度の変化に拘わらず一定となるように、前記求めた光の状態変化を打ち消すような前記結晶質の材料を用いたレンズの結晶方位を算出する調整量算出ステップと、前記算出した結晶方位が得られるように前記結晶質の材料を用いたレンズを光軸回りに回転させる調整ステップとを有している。 In order to achieve such an object, an objective lens adjustment method according to the present invention is an objective lens adjustment method including a plurality of lenses including a lens using a crystalline material, and the objective lens is adjusted according to a change in environmental temperature. A thermal stress generated in the lens, a change amount calculating step for determining a change in the state of light passing through the objective lens caused by the thermal stress from the determined thermal stress, and a state of the light passing through the objective lens is the environmental temperature An adjustment amount calculating step for calculating the crystal orientation of the lens using the crystalline material so as to cancel the change in the obtained light state so as to be constant regardless of the change, and the calculated crystal orientation are obtained. An adjustment step of rotating the lens using the crystalline material around the optical axis.
なお、上述の調整方法において、前記光の状態は、前記対物レンズを通る偏光の位相であり、前記変化量算出ステップにおいて、前記複数のレンズのうち前記結晶質の材料を用いたレンズを除くレンズについてそれぞれ、前記熱応力により生じる前記レンズを通る偏光の位相変化量を個別に求めるとともに、前記個別に求めた位相変化量の合計を算出し、前記調整量算出ステップにおいて、前記対物レンズを通る偏光の位相が前記環境温度の変化に拘わらず一定となるように、前記算出した前記位相変化量の合計を打ち消すような前記結晶質の材料を用いたレンズの結晶方位を算出することが好ましい。 In the adjustment method described above, the state of the light is a phase of polarized light passing through the objective lens, and in the change amount calculation step, a lens excluding a lens using the crystalline material among the plurality of lenses. In each of the above, the phase change amount of the polarized light passing through the lens caused by the thermal stress is obtained individually, and the sum of the individually obtained phase change amounts is calculated, and in the adjustment amount calculating step, the polarized light passing through the objective lens is calculated. It is preferable to calculate the crystal orientation of the lens using the crystalline material so as to cancel the total of the calculated phase change amounts so that the phase of the lens becomes constant regardless of the change in the environmental temperature.
なお、上述の調整方法において、前記光の状態は、前記対物レンズを通る偏光の偏光状態であり、前記変化量算出ステップにおいて、前記複数のレンズのうち前記結晶質の材料を用いたレンズを除くレンズについてそれぞれ、前記熱応力により生じる前記レンズを通る偏光の偏光状態変化量を個別に求めるとともに、前記個別に求めた偏光状態変化量の合計を算出し、前記調整量算出ステップにおいて、前記対物レンズを通る偏光の偏光状態が前記環境温度の変化に拘わらず一定となるように、前記算出した前記偏光状態変化量の合計を打ち消すような前記結晶質の材料を用いたレンズの結晶方位を算出するようにしてもよい。 In the adjustment method described above, the light state is a polarization state of polarized light passing through the objective lens, and the change amount calculating step excludes a lens using the crystalline material from the plurality of lenses. For each lens, the polarization state change amount of the polarized light passing through the lens caused by the thermal stress is obtained individually, and the sum of the individually obtained polarization state change amounts is calculated, and in the adjustment amount calculating step, the objective lens The crystal orientation of the lens using the crystalline material is calculated so as to cancel the total of the calculated amount of change in the polarization state so that the polarization state of the polarized light passing through is constant regardless of the change in the environmental temperature. You may do it.
また、本発明に係る対物レンズユニットは、結晶質のレンズを含む複数のレンズからなる対物レンズと、前記対物レンズを保持する保持部とを備え、前記保持部は、前記結晶質のレンズを光軸中心に回転させる回転機構を有し、前記回転機構により前記結晶質のレンズを回転させることで、本発明に係る対物レンズの調整方法を用いた前記対物レンズの調整を行うようになっている。 In addition, an objective lens unit according to the present invention includes an objective lens including a plurality of lenses including a crystalline lens, and a holding unit that holds the objective lens, and the holding unit emits light to the crystalline lens. The objective lens is adjusted using the objective lens adjustment method according to the present invention by having a rotation mechanism that rotates about an axis, and rotating the crystalline lens by the rotation mechanism. .
また、本発明に係る表面検査装置は、表面に所定の繰り返しパターンが形成された基板を支持するステージと、対物レンズおよび前記対物レンズを前記ステージと対向するように保持する保持部を有した対物レンズユニットと、前記ステージに支持された前記基板の表面に、落射照明により前記対物レンズを介して直線偏光を照射する照明部と、前記照明光が照射された前記基板の表面からの反射光を、前記対物レンズを介して受光し、前記対物レンズの瞳面もしくは瞳面と共役な面において、前記対物レンズに受光された前記反射光のうち前記直線偏光の偏光方向と略垂直な偏光成分を検出する検出部と、前記検出部に検出された前記偏光成分の情報に基づいて、前記繰り返しパターンにおける欠陥の有無を検査する検査部とを備え、前記対物レンズユニットが本発明に係る対物レンズユニットになっている。 Further, the surface inspection apparatus according to the present invention includes an objective having a stage for supporting a substrate having a predetermined repetitive pattern formed on the surface, and an objective lens and a holding portion for holding the objective lens so as to face the stage. A lens unit; an illumination unit that irradiates linearly polarized light on the surface of the substrate supported by the stage via the objective lens by epi-illumination; and reflected light from the surface of the substrate irradiated with the illumination light. A polarization component substantially perpendicular to the polarization direction of the linearly polarized light in the reflected light received by the objective lens on the pupil plane of the objective lens or a plane conjugate with the pupil plane. A detection unit for detecting, and an inspection unit for inspecting the presence or absence of a defect in the repetitive pattern based on information on the polarization component detected by the detection unit, Object lens unit is in an objective lens unit according to the present invention.
本発明によれば、環境温度の変化に伴う誤検出を防止することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent erroneous detection associated with a change in environmental temperature.
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。本実施形態に係る表面検査装置1を図3に示している。この表面検査装置1は、ウェハ5を支持するステージ10と、対物レンズユニット50およびハーフミラー12と、ステージ10に支持されたウェハ5の表面にハーフミラー12および対物レンズユニット50を介して照明光を照射する照明部20と、照明光が照射されてウェハ5の表面で反射した反射光を対物レンズユニット50およびハーフミラー12を介して検出する検出部30と、データ処理部45とを備えて構成される。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 shows a surface inspection apparatus 1 according to this embodiment. The surface inspection apparatus 1 includes a
対物レンズユニット50は、対物レンズ51と、この対物レンズ51をステージ10と対向するように保持する保持部52とを有して構成される。また、保持部52には、対物レンズ51の一部(後述の第9レンズG9)を光軸中心に回転させる回転機構53が内蔵されている。
The
対物レンズ51は、図6に示すように、ウェハ5側から順に並んだ、像側に凸のメニスカスレンズである第1レンズG1と、像側に凸のメニスカスレンズである第2レンズG2と、凹レンズである第3レンズG3と、凸レンズである第4レンズG4と、凸レンズである第5レンズG5と、凹レンズである第6レンズG6と、凸レンズである第7レンズG7と、物体側(ウェハ5側)に凸のメニスカスレンズである第8レンズG8と、凸レンズである第9レンズG9と、凸レンズである第10レンズG10と、凹レンズである第11レンズG11と、凸レンズである第12レンズG12と、凹レンズである第13レンズG13とから構成される。なお、第1〜第13レンズG1〜G13のうち、第5レンズG5および第9レンズG9の材料は結晶質の蛍石であり、残りのレンズの材料は非晶質のガラス材となっている。また、図3において、対物レンズ51の記載は簡略化している。
As shown in FIG. 6, the
図3に示すように、照明部20は、光源側から順に、例えば白色LEDやハロゲンランプ等の光源21と、コンデンサレンズ22と、干渉フィルタを含む均一化照明ユニット23と、開口絞り24と、第1視野絞り25と、リレーレンズ26と、偏光子27とを有して構成され、光軸上にこの順に並んで配置されている。このような照明部20において、光源21から射出された光は、コンデンサレンズ22および均一化照明ユニット23を介して、開口絞り24および第1視野絞り25を通過し、リレーレンズ26によってコリメートされる。リレーレンズ26によりコリメートされた光は、偏光子27を透過し、ハーフミラー12で下方へ反射した後、対物レンズ51を介してステージ10上に載置されたウェハ5の表面に導かれる。
As shown in FIG. 3, the
なお、開口絞り24および第1視野絞り25はそれぞれ、開口部の形状(特に、光軸と開口部とを結ぶ直線方向の径の大きさ)および光軸と直交する面内での開口部の位置を変化させることが可能な構造となっている。そのため、開口絞り24の開口部の形状および位置を変化させると、ウェハ5の表面に照射される照明光の開口角が変化し、第1視野絞り25の開口部の形状および位置を変化させると、ウェハ5の表面における照明領域の大きさ(照明の範囲)を変化させることができる。
The
また、開口絞り24および対物レンズ51の瞳面は、リレーレンズ26を挟んで、それぞれこのリレーレンズ26の焦点距離の略2倍の位置に配置されている。そのため、開口絞り24の開口部の像が対物レンズ51の瞳面上もしくはその近傍に結像され、さらに、対物レンズ51で集光されてウェハ5の表面に照射される。すなわち、開口絞り24と対物レンズ51の瞳面とは共役関係になっている。また、照明部20の光軸は、ハーフミラー12で検出部30の光軸と略一致するように配置され、ステージ10上のウェハ5を同軸落射照明するように構成されている。
The pupil planes of the
ここで、同軸落射照明の光軸をZ軸とし、Z軸と垂直な面内において当該Z軸を通り互いに直交する軸をそれぞれX軸およびY軸とすると、ステージ10は、X軸、Y軸、Z軸方向に移動可能で、かつZ軸と平行な軸の回りに回転可能に構成されている。また、偏光子27は、図3の紙面と垂直な方向(X軸方向)に振動する直線偏光を出射させるように設定されている。同軸落射照明によりウェハ5の表面に照射された照明光(直線偏光)は、ウェハ5の表面で反射して再び対物レンズ51に戻り、ハーフミラー12を透過して検出部30に入射することができる。
Here, assuming that the optical axis of the coaxial epi-illumination is the Z-axis, and the axes that pass through the Z-axis and are orthogonal to each other in a plane perpendicular to the Z-axis are the X-axis and the Y-axis, respectively, , Movable in the Z-axis direction and rotatable about an axis parallel to the Z-axis. The
検出部30は、ウェハ5側から順に、検光子31と、第1結像レンズ32と、ハーフプリズム33と、第2結像レンズ34と、第2視野絞り35と、2つの撮像素子41,42とを有して構成され、光軸上にこの順に並んで配置されている。このような検出部30において、ハーフミラー12を透過したウェハ5からの反射光は、検光子31を透過して第1結像レンズ32で集光され、ハーフプリズム33に入射する。ハーフプリズム33は、一部の光を透過させ、残りの光を反射させるものであり、このハーフプリズム33で反射した光は、第2撮像素子42に達してウェハ5の像が結像される。一方、ハーフプリズム33を透過した光は、さらに第2結像レンズ34で集光され、第2視野絞り35に達してウェハ5の像が結像されるとともに、第1撮像素子41に達して対物レンズ51の瞳像が結像される。
The
第1撮像素子41は、対物レンズ51の瞳面の像(瞳像)を検出する位置、すなわち対物レンズ51の瞳面と共役な位置に配置されており、対物レンズ51の瞳面の像を撮像(検出)して、検出信号をデータ処理部45に出力する。第2撮像素子42は、ウェハ5の像を検出する位置、すなわちウェハ5の表面と共役な位置に配置されており、ウェハ5の像を撮像(検出)して、検出信号をデータ処理部45に出力する。なお、第2視野絞り35は、ウェハ5の表面と共役な位置に配置されており、光軸(Z軸)に対してX軸およびY軸方向に移動可能な開口形状を有している。第1撮像素子41および第2撮像素子42でそれぞれ検出された像は、データ処理部45を介して画像表示装置46で観察することができる。したがって、第2撮像素子42により検出された像を画像表示装置46で観察すると、ウェハ5上のどの位置に照明光が照射されているかを確認することができる。また、データ処理部45には、後述するデータテーブルが記憶された記憶部47が電気的に接続されている。
The
また、偏光子27と検光子31とは、クロスニコルの条件を満足するように設定されている。このため、ウェハ5表面の繰り返しパターン6(図5を参照)で偏光主軸が回転しない限り、検出される光量がほぼ零となる。
The
以上のように、本実施形態の表面検査装置1は、ウェハ5表面の微細な繰り返しパターン6(図5を参照)の線幅変化を構造性複屈折量変化として検出するように構成される。構造性複屈折を有するパターンからの反射光は、ウェハ5表面のパターン形状および下層構造に応じて、入射光(直線偏光)の振動面に平行な成分と垂直な成分との間で位相差と振幅が変化し、楕円偏光になる。このため、本実施形態の表面検査装置1では、偏光子27による直線偏光でウェハ5表面の微細な繰り返しパターン6を集光照明し、この微細な繰り返しパターン6で楕円偏光化した反射光がクロスニコル状態の検光子31を透過する光量の変化を、瞳像を用いて計測する。すなわち、ウェハ5の表面に照射された直線偏光は、楕円偏光となり反射して検光子31を透過し、第1撮像素子41の撮像面に結像される瞳像内に輝度および色相の変化が生じるので、これを計測してウェハ5の表面検査を行う。
As described above, the surface inspection apparatus 1 of the present embodiment is configured to detect a change in the line width of the fine repetitive pattern 6 (see FIG. 5) on the surface of the
具体的な検査方法としては、例えば、本実施形態の表面検査装置1により正常なパターンを有するウェハ(基準となるウェハであって、以下「基準ウェハ」と称する)の瞳像(基準像)を撮像取得し、次に検査対象となるウェハ5の瞳像(検出像)を撮像取得して、データ処理部45で基準像と検出像との画素毎の輝度(階調値)の差を比較し、ある画素においてその差が所定の閾値を超えたときに欠陥があると判定するようにしてもよい。なお、比較する画素は、全画素でなくてもよく、光軸を通る所定の線上(放射方向)の画素のみを比較対象としてもよい。また、欠陥があると、反射光の対称性が崩れ、瞳像の光軸に対して対称な部分同士の輝度または色相に差が出てくるので、この差を検出することにより欠陥を検出することができる。
As a specific inspection method, for example, a pupil image (reference image) of a wafer (a reference wafer, hereinafter referred to as “reference wafer”) having a normal pattern by the surface inspection apparatus 1 of the present embodiment is used. Image acquisition is performed, and then a pupil image (detection image) of the
また、本実施形態の表面検査装置1は、前述したように、開口絞り24の開口部の位置を変化させることにより、ウェハ5に照射される照明光の開口角を変化させることができる。すなわち、第1撮像素子41で撮像される瞳像において、光軸上が開口角0°に相当し、瞳像の周辺部に行くほどこの開口角が大きくなる。そのため、瞳像を、ウェハ5への入射角が45°である場合に対応する円の内側と外側の領域に分け、この各領域における基準像と検出像との差を検出して、その結果に基づいて欠陥の有無を検査するようにしてもよい。
Further, as described above, the surface inspection apparatus 1 of the present embodiment can change the opening angle of the illumination light irradiated on the
また例えば、図4(a)に示すように、瞳像60を、中心部の円状の領域Eと、その周りの領域を中心から放射状に広がる4つの領域A,B,C,Dとに分割して、これら5つの各領域A〜Eにおける基準像と検出像との差を検出して、その結果に基づいて欠陥を検出するようにしてもよい。あるいは、図4(b)に示すように、瞳像60を、中心部の円状の領域Iと、その周辺部分に中心部の領域Iを囲むように同心円状に配置される8つの円状の領域A〜Hとに分割して、これら9つの各領域A〜Iにおける基準像と検出像との差を検出して、その結果に基づいて欠陥を検出するようにしてもよい。
Also, for example, as shown in FIG. 4A, the
なお、このような欠陥の検出方法として、対物レンズ51の瞳面の像の比較を用いているのは、単なるウェハ5の表面の画像では、繰り返しパターン6(図5を参照)のピッチが表面検査装置1の分解能以下となり、欠陥があっても光学的に検出できないからである。また、第2視野絞り35の開口部の位置や形状が可変に構成されているのは、ウェハ5における適当な位置および大きさの領域の情報を検出可能とするためである。さらに、開口絞り24により照明σ(照明のNA/対物レンズのNA)が可変とされており、適当な明るさでウェハ5を照明することができる。
Note that, as a method for detecting such a defect, the comparison of the image of the pupil plane of the
以上に説明したように、基準像と検出像との階調値を比較することにより検査対象のウェハ5の欠陥を検出することができるが、図13に示すような関係を有する階調値と線幅とを対応付けたデータテーブルを記憶部47に記憶しておけば、検出像の階調値からウェハ5の表面に形成された繰り返しパターン6(図5を参照)の線幅を算出することができる。これにより、ウェハ5毎の線幅の数値管理を行うことができる。
As described above, the defect of the
ところで、図5に示すように、ウェハ5の表面には、複数の半導体チップのための繰り返しパターン6が焼き付けられている。そのため、本実施形態の表面検査装置1によるウェハ5の検査は、ウェハ5表面の複数の検査点に対して行われる。例えば図5の場合、検査開始点P1から検査を開始し、順次隣接する検査点P2,P3,…で検査を行いながら検査終了点Peまで繰り返し検査が行われる。そのため、前述したように、検査開始前に基準ウェハを用いて当該基準ウェハの表面に形成された基準パターンの瞳像(基準像)を撮像取得し、次にウェハ5表面の各検査点において検出像を撮像取得して、各検査点での検出像と基準像とをそれぞれ比較するという手順をとると、その間に環境温度が変化した場合に、各像の階調値が変化して正確な検査ができないおそれがある。例えば、図13に示すようなデータテーブルを使用する場合、環境温度が基準温度から+1℃上昇すると、階調値と線幅との相関に約12階調の差が生じて、線幅換算で約0.8nmの誤差が発生してしまう。
By the way, as shown in FIG. 5, a repeated
原因は、環境温度の変化によって対物レンズ51内のレンズ膨張により応力歪が発生することで、対物レンズ51内部を通過する光にリタデーション(retardation:位相差)が生じることにある。これにより、対物レンズ51に入射した直線偏光(照明光)は、ウェハ5に到達する前に楕円偏光に変化し、クロスニコル状態になっている検光子31を透過する光量が変化することになる。そのため、ウェハ5の検査開始時点と検査終了時点での温度差や、基準ウェハの撮像時の環境温度とウェハ5の検査時の環境温度の差等によって、検査の信頼性が低下してしまう。
The cause is that retardation (retardation) occurs in light passing through the
これに対し、本実施形態においては、対物レンズ51を通る光が環境温度変化による影響を受けないように、対物レンズ51の調整を行っている。そこで、第1実施形態に係る対物レンズ51の調整方法について、図1に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、対物レンズ51における熱応力発生量を、構造解析ソフトを用いたシミュレーションにより算出する(ステップS101)。具体的には、対物レンズ51について、構造解析ソフト(I‐DEAS等)を用いて有限要素モデルを作成し、各レンズG1〜G13の材料と保持部52の材料の熱膨張率の違いにより、例えば環境温度が1℃上昇したときに発生する各レンズG1〜G13の応力分布データを算出する。なお、対物レンズ51を保持する保持部52の材料は、本実施形態では真鍮である。
On the other hand, in the present embodiment, the
対物レンズ51における熱応力発生量を算出すると、材料が蛍石であるレンズG5,G9の中から一つ(応力に対するリタデーション変化量の大きい蛍石レンズが好ましい)を選択し、ある瞳位置を通過する光線についての、例えば環境温度が1℃上昇したときに生じる蛍石レンズ(本実施形態では、第9レンズG9)の熱応力歪によるリタデーション変化量を、選択した蛍石レンズ(第9レンズG9)の結晶軸の方向を(光軸回りに)変えながら調べる(ステップS102)。なお、蛍石レンズの結晶軸の方向(結晶方位)は、対物レンズ51に入射する直線偏光の偏光方向を基準とした結晶軸の光軸回りの回転方向であり、光軸と垂直な蛍石の結晶面方位を(1,1,1)面に設定する。これにより、光軸中心に蛍石レンズを回転させると、120°の周期で蛍石レンズの結晶軸の方向が変化する。
When the amount of thermal stress generated in the
リタデーション変化量を求めるには、まず、ステップS101で算出した応力分布データ、各レンズG1〜G13の屈折率、および各レンズG1〜G13の光弾性定数(材料が蛍石の場合、ピエゾ光学係数)から、各レンズG1〜G13の逆誘電率テンソルをそれぞれ算出する。なお、通常の硝材を用いたレンズの場合、主応力をそれぞれσ1,σ2,σ3とし、主応力方向の電場が感じる屈折率をそれぞれn1,n2,n3とし、応力を受けていない状態での屈折率をn0とし、直接応力光定数をc1とし、横応力光定数をc2としたとき、応力による屈折率変化は、次の(1)式のように表わすことができる。 In order to obtain the retardation change amount, first, the stress distribution data calculated in step S101, the refractive indexes of the lenses G1 to G13, and the photoelastic constants of the lenses G1 to G13 (when the material is fluorite, the piezo optical coefficient) From the above, the inverse dielectric constant tensor of each of the lenses G1 to G13 is calculated. In the case of a lens using a normal glass material, the principal stresses are σ1, σ2, and σ3, respectively, and the refractive indexes felt by the electric field in the principal stress direction are n1, n2, and n3, respectively. When the rate is n0, the direct stress light constant is c1, and the lateral stress light constant is c2, the refractive index change due to stress can be expressed as the following equation (1).
σ3方向に光が進む場合、電場の向きはσ1方向とσ2方向となる。レンズにσ1方向の応力がかかった場合、次の(2)式のようになる。 When light travels in the σ3 direction, the electric field directions are the σ1 direction and the σ2 direction. When stress in the σ1 direction is applied to the lens, the following equation (2) is obtained.
ここで、比例係数cは光弾性定数であり、一般にカタログ等に記載されているのはこの数字である。 Here, the proportional coefficient c is a photoelastic constant, and this number is generally described in catalogs and the like.
蛍石を用いたレンズの場合、ピエゾ光学係数をπijklとし、逆誘電率をβijとし、応力をTklとし、真空の誘電率をε0としたとき、応力と逆誘電率の微小変化との関係は、次の(3)式のように表わされる(この関係についての詳細は、小川智哉著、「結晶工学の基礎」(裳華房)等に記載されており、詳細な説明を省略する)。ここで、添え字i,jは電束密度ベクトルの成分を指定し、添え字k,lは応力テンソルの成分を指定する。 In the case of a lens using fluorite, when the piezo optical coefficient is π ijkl , the reverse dielectric constant is β ij , the stress is T kl , and the vacuum dielectric constant is ε 0 , the stress and the reverse dielectric constant change slightly (The details of this relationship are described in Tomoya Ogawa, “Fundamentals of Crystal Engineering”, etc.) (Omitted). Here, subscripts i and j designate components of the electric flux density vector, and subscripts k and l designate components of the stress tensor.
なお、吸収がない材料であれば、逆誘電率βは、屈折率nを用いて次の(4)式のように表わされる。 If the material has no absorption, the reverse dielectric constant β is expressed as the following equation (4) using the refractive index n.
すなわち、逆誘電率テンソルは屈折率の応力方向ごとの違いを示している。 That is, the inverse dielectric constant tensor shows the difference in refractive index for each stress direction.
次に、直線偏光が対物レンズ51に入射したときに、NA=0.58となる瞳上(45°方向)を通過する光の進相固有ベクトルと遅延固有ベクトルとの位相差(リタデーション)を、偏光方向による屈折率差を考慮した光線追跡シミュレーションを行うことで算出する。なお、偏光方向による屈折率差をΔnとし、レンズ内光路長をdとし、基準波長をλ0としたとき、リタデーションΔφは、次の(5)式のように表わされる。
Next, when linearly polarized light is incident on the
次に、選択した蛍石レンズである第9レンズG9のパラメータとして、(3)式を用いて求めた逆誘電率テンソルを入力することにより、第9レンズG9について環境温度が1℃上昇したときのリタデーションを、上述の光線追跡シミュレーションを行うことで算出する。 Next, when the reverse dielectric constant tensor obtained by using the equation (3) is input as a parameter of the ninth lens G9 that is the selected fluorite lens, the environmental temperature of the ninth lens G9 increases by 1 ° C. Is calculated by performing the ray tracing simulation described above.
そして、先に求めた通常のリタデーションと、第9レンズG9について環境温度が1℃上昇したときのリタデーションとの差分をとることで、第9レンズG9の温度変動によるリタデーション変化量を求める。なおこのとき、第9レンズG9を光軸回りに回転させながら、第9レンズG9の結晶軸の方向(結晶方位)が所定角度(例えば、1°や5°等)回転する毎のリタデーション変化量をそれぞれ求める。なお、このようにして求めたリタデーション変化量の一例を図7に示す。 Then, by taking the difference between the normal retardation obtained earlier and the retardation when the environmental temperature rises by 1 ° C. for the ninth lens G9, the amount of change in retardation due to the temperature fluctuation of the ninth lens G9 is obtained. At this time, the amount of retardation change every time the crystal axis direction (crystal orientation) of the ninth lens G9 rotates by a predetermined angle (for example, 1 °, 5 °, etc.) while rotating the ninth lens G9 around the optical axis. For each. An example of the retardation change amount thus obtained is shown in FIG.
第9レンズG9の熱応力歪によるリタデーション変化量を求めると、環境温度が1℃上昇したときに生じる第9レンズG9以外の各レンズの熱応力歪によるリタデーション変化量をそれぞれ調べ、そのトータルの変化量を求める(ステップS103)。具体的には、第9レンズG9以外のレンズの温度変動によるリタデーション変化量をそれぞれ先のステップS102と同様に算出し、第9レンズG9以外のレンズの温度変動によるリタデーション変化量の合計を算出する。すなわち、第9レンズG9以外のレンズの温度変動によるリタデーション変化量を足し合わせることにより、第9レンズG9を除いた温度変動によるトータルのリタデーション変化量を得る。なおこのとき、第5レンズG5等の各レンズの回転は行わない。なお、このようにして求めたトータルのリタデーション変化量の一例を図8に示す。 When the amount of retardation change due to the thermal stress strain of the ninth lens G9 is obtained, the amount of retardation change due to the thermal stress strain of each lens other than the ninth lens G9 that occurs when the environmental temperature rises by 1 ° C. is investigated, respectively, and the total change The amount is obtained (step S103). Specifically, the retardation change amount due to the temperature fluctuation of the lens other than the ninth lens G9 is calculated in the same manner as in the previous step S102, and the total retardation change amount due to the temperature fluctuation of the lens other than the ninth lens G9 is calculated. . That is, the total retardation change amount due to the temperature fluctuation excluding the ninth lens G9 is obtained by adding the retardation change amount due to the temperature fluctuation of the lenses other than the ninth lens G9. At this time, the rotation of each lens such as the fifth lens G5 is not performed. An example of the total retardation change obtained in this way is shown in FIG.
第9レンズG9以外の各レンズによるトータルのリタデーション変化量を求めると、第9レンズG9の結晶軸の方向を変えながら求めたリタデーション変化量のうち、ステップS103で求めたトータルのリタデーション変化量を打ち消すような第9レンズG9の結晶軸の方向(結晶方位)を算出する(ステップS104)。具体的には、第9レンズG9以外のレンズの温度変動によるリタデーション変化量の合計に、第9レンズG9の温度変動によるリタデーション変化量を加えた結果、リタデーション変化量が最も小さくなる第9レンズG9の結晶軸の方向(結晶方位)を算出する。 When the total retardation change amount by each lens other than the ninth lens G9 is obtained, the total retardation change amount obtained in step S103 is canceled out of the retardation change amounts obtained while changing the direction of the crystal axis of the ninth lens G9. The direction (crystal orientation) of the crystal axis of the ninth lens G9 is calculated (step S104). Specifically, as a result of adding the retardation variation due to the temperature variation of the ninth lens G9 to the total retardation variation due to the temperature variation of the lenses other than the ninth lens G9, the ninth lens G9 having the smallest retardation variation. The direction of the crystal axis (crystal orientation) is calculated.
本実施形態においては、第9レンズG9の結晶軸の方向を105°回転させると、加え合わせたトータルのリタデーション変化量が最も小さくなる。一方、第9レンズG9の結晶軸の方向を30°あるいは60°回転させると、トータルのリタデーション変化量が大きくなる。また、第9レンズG9の結晶軸の方向を15°あるいは75°回転させると、トータルのリタデーション変化量はあまり変化せず、リタデーション変化に対する第9レンズG9の寄与はなくなる。なお、第9レンズG9以外のレンズの温度変動によるリタデーション変化量の合計に、第9レンズG9の温度変動によるリタデーション変化量を加えた結果を、第9レンズG9の結晶軸の方向を30°、75°、および105°回転させた場合についてそれぞれ図9に示す。図9から、第9レンズG9の結晶軸の方向(結晶方位)により、温度変動によるリタデーション変化量をコントロールできることがわかる。 In the present embodiment, when the direction of the crystal axis of the ninth lens G9 is rotated by 105 °, the added total retardation change amount becomes the smallest. On the other hand, when the direction of the crystal axis of the ninth lens G9 is rotated by 30 ° or 60 °, the total retardation change amount increases. Further, when the direction of the crystal axis of the ninth lens G9 is rotated by 15 ° or 75 °, the total retardation change amount does not change so much and the ninth lens G9 does not contribute to the retardation change. The result of adding the retardation change amount due to the temperature variation of the ninth lens G9 to the total retardation change amount due to the temperature variation of the lenses other than the ninth lens G9 is 30 ° in the direction of the crystal axis of the ninth lens G9. FIG. 9 shows the cases of rotation by 75 ° and 105 °. FIG. 9 shows that the amount of retardation change due to temperature fluctuation can be controlled by the direction (crystal orientation) of the crystal axis of the ninth lens G9.
そして、トータルのリタデーション変化量を打ち消すような第9レンズG9の結晶軸の方向(結晶方位)を求めると、回転機構53により、求めた結晶軸の方向(結晶方位)が得られるように第9レンズG9を光軸回りに回転させる(ステップS105)。本実施形態においては、第9レンズG9の結晶軸の方向(結晶方位)が105°となるように第9レンズG9を回転させる。なお、回転機構53は、電気モータ等により第9レンズG9を回転駆動する構成として、データ処理部45等からの駆動信号を受けて第9レンズG9を回転させるようにしてもよく、また、手動で第9レンズG9を回転させる構成であってもよい。
Then, when the crystal axis direction (crystal orientation) of the ninth lens G9 that cancels the total retardation change amount is obtained, the
この結果、本実施形態によれば、温度変動によるリタデーション変化量が少ないレンズ系を実現することができる。したがって、環境温度の変化に伴う誤検出を防止することができ、高精度な検査が可能となる。 As a result, according to the present embodiment, it is possible to realize a lens system in which the amount of retardation change due to temperature fluctuation is small. Therefore, it is possible to prevent erroneous detection accompanying changes in the environmental temperature, and high-precision inspection is possible.
なお、リタデーション変化量は、クロスニコル状態の検光子31を透過する漏れ光量の変化にも対応している。この漏れ光量は、ストークスパラメータの変化量から算出することができる。X軸方向の偏光方向の光量をIxとし、Y軸方向の偏光方向の光量をIyとしたとき、ストークスパラメータS0は、次の(6)式のように表わされる。
The retardation change amount also corresponds to a change in the amount of leakage light that passes through the
また、ストークスパラメータS1は、次の(7)式のように表わされる。 The Stokes parameter S1 is expressed as the following equation (7).
偏光子27からの直線偏光がX軸方向に偏光した光であるとすると、クロスニコル状態の検光子31を透過する光はY軸方向に偏光した光のみである。すなわち、クロスニコル状態の検光子31を透過する漏れ光量は、Y軸方向の偏光方向の光量Iyとなり、次の(8)式のように表わされる。
Assuming that the linearly polarized light from the
そのため、応力を加えたときの漏れ光量が応力を加えないときの漏れ光量に対してどれだけ変化したか、その変化率の大小を評価することでも、環境温度変化に起因する対物レンズ51を通る光の光量変化を第1実施形態の場合と同様に評価することができる。そこで、第2実施形態に係る対物レンズ51の調整方法について、図2に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、対物レンズ51における熱応力発生量を、構造解析ソフトを用いたシミュレーションにより算出する(ステップS201)。すなわち、第1実施形態の場合と同様にして、各レンズG1〜G13の応力分布データを算出する。
Therefore, it is possible to pass through the
対物レンズ51における熱応力発生量を算出すると、応力に対する漏れ光変化量の大きい蛍石の第9レンズG9を選択し、ある瞳位置を通過する光線についての、環境温度が1℃上昇したときに生じる第9レンズG9の熱応力歪による漏れ光変化量を、第9レンズG9の結晶軸の方向を(光軸回りに)変えながら調べる(ステップS202)。漏れ光変化量を求めるには、まず、第1実施形態の場合と同様にして、各レンズG1〜G13の逆誘電率テンソルをそれぞれ算出する。
When the amount of thermal stress generated in the
次に、偏光方向がX軸方向である直線偏光が対物レンズ51に入射したときに、NA=0.58となる瞳上(45°方向)を通過する光のY軸方向の偏光成分、すなわちクロスニコル状態の検光子31を透過する漏れ光量を、偏光を考慮した光線追跡シミュレーションを行うことで算出する。次に、第9レンズG9のパラメータとして、先に求めた逆誘電率テンソルを入力することにより、第9レンズG9について環境温度が1℃上昇したときの漏れ光量を、上述の光線追跡シミュレーションを行うことで算出する。
Next, when linearly polarized light whose polarization direction is the X-axis direction is incident on the
そして、先に求めた通常の漏れ光量と、第9レンズG9について環境温度が1℃上昇したときの漏れ光量との差分をとることで、第9レンズG9の温度変動による漏れ光変化量を求める。なおこのとき、第9レンズG9を光軸回りに回転させながら、第9レンズG9の結晶軸の方向(結晶方位)が所定角度(例えば、1°や5°等)回転する毎の漏れ光変化量をそれぞれ求める。なお、このようにして求めた漏れ光変化量の一例を図10に示す。 Then, the amount of leakage light change due to temperature fluctuation of the ninth lens G9 is obtained by taking the difference between the normal amount of leakage light obtained previously and the amount of leakage light when the environmental temperature rises by 1 ° C. for the ninth lens G9. . At this time, the leakage light changes each time the direction of the crystal axis (crystal orientation) of the ninth lens G9 rotates by a predetermined angle (for example, 1 °, 5 °, etc.) while rotating the ninth lens G9 around the optical axis. Find each quantity. An example of the amount of change in leakage light obtained in this way is shown in FIG.
第9レンズG9の熱応力歪による漏れ光変化量を求めると、環境温度が1℃上昇したときに生じる第9レンズG9以外の各レンズの熱応力歪による漏れ光変化量をそれぞれ調べ、そのトータルの変化量を求める(ステップS203)。具体的には、第9レンズG9以外のレンズの温度変動による漏れ光変化量をそれぞれ先のステップS202と同様に算出し、第9レンズG9以外のレンズの温度変動による漏れ光変化量の合計を算出する。すなわち、第9レンズG9以外のレンズの温度変動による漏れ光変化量を足し合わせることにより、第9レンズG9を除いた温度変動によるトータルの漏れ光変化量を得る。なおこのとき、第5レンズG5等の各レンズの回転は行わない。なお、このようにして求めたトータルの漏れ光変化量の一例を図11に示す。 When the amount of change in leakage light due to the thermal stress strain of the ninth lens G9 is obtained, the amount of change in leakage light due to the thermal stress strain of each lens other than the ninth lens G9 that occurs when the environmental temperature rises by 1 ° C. is investigated, respectively, Is obtained (step S203). Specifically, the amount of change in leakage light due to temperature fluctuations of lenses other than the ninth lens G9 is calculated in the same manner as in the previous step S202, and the total amount of change in light leakage due to temperature fluctuations of lenses other than the ninth lens G9 is calculated. calculate. That is, the total amount of change in leaked light due to temperature fluctuations excluding the ninth lens G9 is obtained by adding the amount of change in leaked light due to temperature fluctuations of lenses other than the ninth lens G9. At this time, the rotation of each lens such as the fifth lens G5 is not performed. An example of the total amount of change in leakage light obtained in this way is shown in FIG.
第9レンズG9以外の各レンズによるトータルの漏れ光変化量を求めると、第9レンズG9の結晶軸の方向を変えながら求めた漏れ光変化量のうち、ステップS203で求めたトータルの漏れ光変化量を打ち消すような第9レンズG9の結晶軸の方向(結晶方位)を算出する(ステップS204)。具体的には、第9レンズG9以外のレンズの温度変動による漏れ光変化量の合計に、第9レンズG9の温度変動による漏れ光変化量を加えた結果、漏れ光変化量が最も小さくなる第9レンズG9の結晶軸の方向(結晶方位)を算出する。 When the total amount of leakage light change by each lens other than the ninth lens G9 is obtained, the total amount of leakage light change obtained in step S203 out of the amount of leakage light change obtained while changing the direction of the crystal axis of the ninth lens G9. The direction (crystal orientation) of the crystal axis of the ninth lens G9 that cancels the amount is calculated (step S204). Specifically, as a result of adding the leakage light change amount due to the temperature fluctuation of the ninth lens G9 to the total leakage light change amount due to the temperature fluctuation of the lenses other than the ninth lens G9, the leakage light change amount is the smallest. The direction (crystal orientation) of the crystal axis of the 9 lens G9 is calculated.
本実施形態においては、第9レンズG9の結晶軸の方向を95°回転させると、加え合わせたトータルの漏れ光変化量が最も小さくなる。一方、第9レンズG9の結晶軸の方向を30°あるいは60°回転させると、トータルの漏れ光変化量が大きくなる。なお、第9レンズG9以外のレンズの温度変動による漏れ光変化量の合計に、第9レンズG9の温度変動による漏れ光変化量を加えた結果を、第9レンズG9の結晶軸の方向を30°、95°、および105°回転させた場合についてそれぞれ図12に示す。図12から、第9レンズG9の結晶軸の方向(結晶方位)により、温度変動によるリタデーション変化量をコントロールできることがわかる。 In the present embodiment, when the direction of the crystal axis of the ninth lens G9 is rotated by 95 °, the added total leakage light change amount becomes the smallest. On the other hand, if the direction of the crystal axis of the ninth lens G9 is rotated by 30 ° or 60 °, the total amount of change in leakage light becomes large. Note that the result of adding the amount of leakage light change due to the temperature variation of the ninth lens G9 to the total amount of leakage light variation due to the temperature variation of the lens other than the ninth lens G9 is 30 directions of the crystal axis direction of the ninth lens G9. FIG. 12 shows the case where the angle is rotated by °, 95 °, and 105 °. From FIG. 12, it can be seen that the amount of change in retardation due to temperature fluctuation can be controlled by the direction (crystal orientation) of the crystal axis of the ninth lens G9.
そして、トータルの漏れ光変化量を打ち消すような第9レンズG9の結晶軸の方向(結晶方位)を求めると、回転機構53により、求めた結晶軸の方向(結晶方位)が得られるように第9レンズG9を光軸回りに回転させる(ステップS205)。本実施形態においては、第9レンズG9の結晶軸の方向(結晶方位)が95°となるように第9レンズG9を回転させる。なお、回転機構53は、電気モータ等により第9レンズG9を回転駆動する構成として、データ処理部45等からの駆動信号を受けて第9レンズG9を回転させるようにしてもよく、また、手動で第9レンズG9を回転させる構成であってもよい。
Then, when the direction of the crystal axis (crystal orientation) of the ninth lens G9 that cancels the total amount of leakage light change is obtained, the
この結果、本実施形態によれば、温度変動による漏れ光変化量が少ないレンズ系を実現することができる。したがって、環境温度の変化に伴う誤検出を防止することができ、高精度な検査が可能となる。 As a result, according to the present embodiment, it is possible to realize a lens system in which the amount of change in leakage light due to temperature fluctuation is small. Therefore, it is possible to prevent erroneous detection accompanying changes in the environmental temperature, and high-precision inspection is possible.
なお、上述の各実施形態において、結晶軸の方向(結晶方位)を調整する蛍石レンズとして第9レンズG9を選択した理由は、第5レンズG5と比べて、環境温度変化に対するリタデーション変化量(および漏れ光変化量)が大きく、リタデーション変化量(および漏れ光量変化)のコントロールを簡便な演算で効果的に行えるからである。そこで、結晶軸の方向(結晶方位)を調整する蛍石レンズとして、第9レンズG9に加えて第5レンズG5を選択することで、演算は複雑になるが、リタデーション変化量(および漏れ光量変化)のコントロールの幅を広げることが可能になる。すなわち、回転機構53は、第9レンズG9に限らず、第9レンズG9および第5レンズG5をそれぞれ独立して回転させることが可能な構成であってもよい。
In each of the above-described embodiments, the reason why the ninth lens G9 is selected as the fluorite lens for adjusting the direction of the crystal axis (crystal orientation) is that the retardation change amount with respect to the environmental temperature change (in comparison with the fifth lens G5) And the amount of change in leakage light) is large, and the amount of change in retardation (and change in the amount of leaked light) can be controlled effectively with a simple calculation. Therefore, by selecting the fifth lens G5 in addition to the ninth lens G9 as the fluorite lens for adjusting the crystal axis direction (crystal orientation), the calculation becomes complicated, but the retardation change amount (and the leakage light amount change) ) Can be expanded. That is, the
また、上述の各実施形態において、環境温度の変化として1℃の上昇を例に演算を行っているが、これに限られるものではなく、例えば、2℃の上昇や3℃の上昇であってもよく、1℃の下降や2℃の下降であってもよい。また、環境温度の変化は、対物レンズ51を構成する各レンズG1〜G13で異なるように設定してもよい。
Further, in each of the above-described embodiments, the calculation is performed by taking an increase of 1 ° C. as an example of a change in the environmental temperature, but the present invention is not limited to this. For example, the increase is 2 ° C. or 3 ° C. It may be 1 ° C. or 2 ° C. The change in the environmental temperature may be set so as to be different for each of the lenses G1 to G13 constituting the
また、上述の各実施形態において、ウェハ5の表面を検査しているが、これに限られるものではなく、例えば、ガラス基板の表面を検査することも可能である。
In each of the above-described embodiments, the surface of the
また、上述の各実施形態において、表面検査装置1に取り付けられた対物レンズ51(対物レンズユニット50)を例に説明を行っているが、これに限られるものではなく、例えば偏光顕微鏡等、偏光を取り扱う光学機器に取り付けられる対物レンズにおいても適用可能である。 In each of the above-described embodiments, the objective lens 51 (objective lens unit 50) attached to the surface inspection apparatus 1 is described as an example. However, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to an objective lens that is attached to an optical apparatus that handles the above.
また、上述の各実施形態において、結晶軸の方向(結晶方位)を調整するレンズとして蛍石のレンズを使用しているが、これに限られるものではなく、結晶質の材料を用いたレンズであればよい。また、対物レンズ51が13枚のレンズG1〜G13から構成されているが、これに限られるものではなく、装置によって例えば10枚や15枚等でもよく、結晶質の材料を用いたレンズを含む複数のレンズから構成されていればよい。
In each of the above embodiments, a fluorite lens is used as a lens for adjusting the direction of the crystal axis (crystal orientation). However, the present invention is not limited to this, and a lens using a crystalline material is used. I just need it. Further, the
1 表面検査装置
5 ウェハ 6 繰り返しパターン
10 ステージ 20 照明部
30 検出部 45 データ処理部(検査部)
50 対物レンズユニット 51 対物レンズ
52 保持部 53 回転機構
G1 第1レンズ G2 第2レンズ
G3 第3レンズ G4 第4レンズ
G5 第5レンズ G6 第6レンズ
G7 第7レンズ G8 第8レンズ
G9 第9レンズ G10 第10レンズ
G11 第11レンズ G12 第12レンズ
G13 第13レンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
50
Claims (5)
環境温度の変化によって前記対物レンズに生じる熱応力を求め、前記求めた熱応力から、前記熱応力により生じる前記対物レンズを通る光の状態変化を求める変化量算出ステップと、
前記対物レンズを通る光の状態が前記環境温度の変化に拘わらず一定となるように、前記求めた光の状態変化を打ち消すような前記結晶質の材料を用いたレンズの結晶方位を算出する調整量算出ステップと、
前記算出した結晶方位が得られるように前記結晶質の材料を用いたレンズを光軸回りに回転させる調整ステップとを有することを特徴とする対物レンズの調整方法。 A method for adjusting an objective lens including a plurality of lenses including a lens using a crystalline material,
A change amount calculating step for obtaining a thermal stress generated in the objective lens due to a change in environmental temperature, and obtaining a change in the state of light passing through the objective lens caused by the thermal stress from the obtained thermal stress;
Adjustment for calculating the crystal orientation of the lens using the crystalline material so as to cancel the obtained change in the state of the light so that the state of the light passing through the objective lens is constant regardless of the change in the environmental temperature. A quantity calculating step;
An adjustment step of rotating a lens using the crystalline material around an optical axis so as to obtain the calculated crystal orientation.
前記変化量算出ステップにおいて、前記複数のレンズのうち前記結晶質の材料を用いたレンズを除くレンズについてそれぞれ、前記熱応力により生じる前記レンズを通る偏光の位相変化量を個別に求めるとともに、前記個別に求めた位相変化量の合計を算出し、
前記調整量算出ステップにおいて、前記対物レンズを通る偏光の位相が前記環境温度の変化に拘わらず一定となるように、前記算出した前記位相変化量の合計を打ち消すような前記結晶質の材料を用いたレンズの結晶方位を算出することを特徴とする請求項1に記載の対物レンズの調整方法。 The light state is a phase of polarized light passing through the objective lens,
In the change amount calculating step, for each of the lenses other than the lens using the crystalline material among the plurality of lenses, the phase change amount of polarized light passing through the lens caused by the thermal stress is individually obtained, and the individual Calculate the total amount of phase change found in
In the adjustment amount calculating step, the crystalline material that cancels the calculated total amount of phase change is used so that the phase of polarized light passing through the objective lens is constant regardless of the change in the environmental temperature. 2. The method for adjusting an objective lens according to claim 1, wherein the crystal orientation of the lens is calculated.
前記変化量算出ステップにおいて、前記複数のレンズのうち前記結晶質の材料を用いたレンズを除くレンズについてそれぞれ、前記熱応力により生じる前記レンズを通る偏光の偏光状態変化量を個別に求めるとともに、前記個別に求めた偏光状態変化量の合計を算出し、
前記調整量算出ステップにおいて、前記対物レンズを通る偏光の偏光状態が前記環境温度の変化に拘わらず一定となるように、前記算出した前記偏光状態変化量の合計を打ち消すような前記結晶質の材料を用いたレンズの結晶方位を算出することを特徴とする請求項1に記載の対物レンズの調整方法。 The light state is a polarization state of polarized light passing through the objective lens,
In the change amount calculating step, for each of the lenses excluding the lens using the crystalline material among the plurality of lenses, the polarization state change amount of the polarized light passing through the lens caused by the thermal stress is obtained individually, and Calculate the total amount of polarization state change obtained individually,
In the adjustment amount calculating step, the crystalline material that cancels the calculated total amount of change in the polarization state so that the polarization state of the polarized light passing through the objective lens is constant regardless of the change in the environmental temperature. The method for adjusting an objective lens according to claim 1, wherein the crystal orientation of the lens using the lens is calculated.
前記対物レンズを保持する保持部とを備え、
前記保持部は、前記結晶質のレンズを光軸中心に回転させる回転機構を有し、
前記回転機構により前記結晶質のレンズを回転させることで、請求項1から3のいずれか一項に記載の対物レンズの調整方法を用いた前記対物レンズの調整を行うことを特徴とする対物レンズユニット。 An objective lens composed of a plurality of lenses including a crystalline lens;
A holding unit for holding the objective lens,
The holding portion has a rotation mechanism that rotates the crystalline lens about the optical axis,
The objective lens, wherein the objective lens is adjusted using the objective lens adjustment method according to claim 1 by rotating the crystalline lens by the rotating mechanism. unit.
対物レンズおよび前記対物レンズを前記ステージと対向するように保持する保持部を有した対物レンズユニットと、
前記ステージに支持された前記基板の表面に、落射照明により前記対物レンズを介して直線偏光を照射する照明部と、
前記照明光が照射された前記基板の表面からの反射光を、前記対物レンズを介して受光し、前記対物レンズの瞳面もしくは瞳面と共役な面において、前記対物レンズに受光された前記反射光のうち前記直線偏光の偏光方向と略垂直な偏光成分を検出する検出部と、
前記検出部に検出された前記偏光成分の情報に基づいて、前記繰り返しパターンにおける欠陥の有無を検査する検査部とを備え、
前記対物レンズユニットが請求項4に記載の対物レンズユニットであることを特徴とする表面検査装置。 A stage for supporting a substrate having a predetermined repeating pattern formed on the surface;
An objective lens unit having an objective lens and a holding portion that holds the objective lens so as to face the stage;
An illumination unit that irradiates the surface of the substrate supported by the stage with linearly polarized light through the objective lens by epi-illumination;
The reflected light from the surface of the substrate irradiated with the illumination light is received through the objective lens, and the reflected light received by the objective lens on the pupil plane of the objective lens or a plane conjugate with the pupil plane. A detection unit for detecting a polarization component substantially perpendicular to the polarization direction of the linearly polarized light in the light;
An inspection unit that inspects the presence or absence of defects in the repetitive pattern based on the information of the polarization component detected by the detection unit;
5. The surface inspection apparatus according to claim 4, wherein the objective lens unit is the objective lens unit according to claim 4.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009277408A JP2011118269A (en) | 2009-12-07 | 2009-12-07 | Method for adjusting objective lens, objective lens unit, and surface inspection device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009277408A JP2011118269A (en) | 2009-12-07 | 2009-12-07 | Method for adjusting objective lens, objective lens unit, and surface inspection device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011118269A true JP2011118269A (en) | 2011-06-16 |
Family
ID=44283659
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009277408A Pending JP2011118269A (en) | 2009-12-07 | 2009-12-07 | Method for adjusting objective lens, objective lens unit, and surface inspection device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011118269A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020507810A (en) * | 2017-02-02 | 2020-03-12 | コーニング インコーポレイテッド | Method of assembling optical system and method of minimizing distortion due to retardance in optical assembly |
CN112326652A (en) * | 2017-09-20 | 2021-02-05 | 深圳市真迈生物科技有限公司 | Imaging method, device and system for controlling sequence determination reaction |
-
2009
- 2009-12-07 JP JP2009277408A patent/JP2011118269A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020507810A (en) * | 2017-02-02 | 2020-03-12 | コーニング インコーポレイテッド | Method of assembling optical system and method of minimizing distortion due to retardance in optical assembly |
JP7240321B2 (en) | 2017-02-02 | 2023-03-15 | コーニング インコーポレイテッド | Methods of assembling optical systems and minimizing distortion due to retardance in optical assemblies |
CN112326652A (en) * | 2017-09-20 | 2021-02-05 | 深圳市真迈生物科技有限公司 | Imaging method, device and system for controlling sequence determination reaction |
CN112326652B (en) * | 2017-09-20 | 2021-09-03 | 深圳市真迈生物科技有限公司 | Imaging method, device and system for controlling sequence determination reaction |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10365163B2 (en) | Optical critical dimension metrology | |
US10495446B2 (en) | Methods and apparatus for measuring height on a semiconductor wafer | |
KR101427433B1 (en) | Defect detecting apparatus and defect detecting method | |
TWI436051B (en) | A pattern inspection apparatus, a pattern inspection method, and a recording medium in which a program is recorded | |
JP2021521443A (en) | Overlay measurement system and method | |
TWI746863B (en) | System and method of controlling and measuring polarization for inspection of a sample | |
TW201346213A (en) | Calibration of an optical metrology system for critical dimension application matching | |
JPWO2010050488A1 (en) | Defect inspection apparatus and defect inspection method | |
KR20140108651A (en) | Spectral matching based calibration | |
JP2008249386A (en) | Defect inspection device and defect inspection method | |
KR20200071563A (en) | Inspecting apparatus based on hyper HSI(Hyper Spectral Imaging) | |
KR20180058005A (en) | Optical inspection apparatus and method, and method for fabricating semiconductor using the inspection apparatus | |
KR20160040737A (en) | Overlay metrology using the near infra-red spectral range | |
KR20210110897A (en) | Scaling metrics to quantify instrumentation sensitivity to process variations | |
JP2011118269A (en) | Method for adjusting objective lens, objective lens unit, and surface inspection device | |
JP2011123397A (en) | Objective lens unit and surface inspection device | |
KR102220731B1 (en) | Method for measuring fine change of thin film surface | |
JP2010230356A (en) | Surface inspection apparatus and method of inspecting surface | |
US20230205095A1 (en) | Method and system for determining one or more dimensions of one or more structures on a sample surface | |
US20240192144A1 (en) | Substrate inspecting apparatus and operating method thereof | |
Quintanilha et al. | Sub-50-nm measurements using a 193-nm angle-resolved scatterfield microscope | |
JP2011013131A (en) | Surface inspection method | |
KR20200053714A (en) | System for Detecting Error of Patterns of Semiconductor Device and Method of Detecting The Error Using The Same | |
KR20100062654A (en) | Apparatus for inspecting pattern and method thereof | |
JP2009068892A (en) | Inspection device |