JP2012202980A - Inspection method and device - Google Patents

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Toshio Uchikawa
敏男 内川
Fumitomo Hayano
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress defective measurement of line width information of a pattern.SOLUTION: The surface inspection method comprises: a step 128 of irradiating a surface of a wafer, including a substrate and a foundation part which coats a surface of the substrate and where a repeated pattern is formed, with light and detecting light intensity information of reflected light from the surface of the wafer irradiated with the light, by a measurement surface of a light receiving optical system; a step 130 of obtaining a detection signal of first light intensity at a first position, on the measurement surface; and a step 140 of obtaining information of a line width of the repeated pattern using the information of the foundation part and the detection signal of the first light intensity.

Description

本発明は、例えば半導体デバイスの製造工程においてウェハ等の基板に形成されたパターンの線幅の情報を検出可能な検査方法および装置に関する。   The present invention relates to an inspection method and apparatus capable of detecting line width information of a pattern formed on a substrate such as a wafer in a semiconductor device manufacturing process, for example.

半導体デバイス、電子デバイス等のマイクロデバイスの製造工程においては、露光装置などの基板処理装置を用いて基板が処理される。
その製造工程において、例えば、露光し、現像した後の基板上のパターンの線幅を管理している。その製造工程で発生する欠陥の検出性能およびパターンの線幅であるCD値(critical dimension)を管理している。
In the manufacturing process of micro devices such as semiconductor devices and electronic devices, a substrate is processed using a substrate processing apparatus such as an exposure apparatus.
In the manufacturing process, for example, the line width of the pattern on the substrate after exposure and development is managed. It manages the detection performance of defects generated in the manufacturing process and the CD value (critical dimension) which is the line width of the pattern.

下記の特許文献1には、基板に形成されたパターンの線幅を測定する検査装置の一例が開示されている。   Patent Document 1 below discloses an example of an inspection apparatus that measures the line width of a pattern formed on a substrate.

米国特許出願公開第2006/0192953号明細書US Patent Application Publication No. 2006/0192953

例えば、パターンの構造性複屈折効果による偏光の変化量を抽出して、基板に形成されたパターンの線幅を測定する場合、線幅以外の基板に関する状態により、偏光が変化する可能性がある。偏光の変化量に、線幅以外の基板に関する情報が含まれると、測定不良を起こす可能性がある。その結果、CD管理に不具合が生じる可能性がある。   For example, when the amount of change in polarization due to the structural birefringence effect of the pattern is extracted and the line width of the pattern formed on the substrate is measured, the polarization may change depending on the state of the substrate other than the line width. . If information on the substrate other than the line width is included in the amount of change in polarization, measurement failure may occur. As a result, there is a possibility that a problem occurs in CD management.

本発明の態様は、パターンの線幅情報の測定不良を抑制する検査方法および装置を提供することを目的とする。   An object of an aspect of the present invention is to provide an inspection method and apparatus that suppress measurement failure of pattern line width information.

本発明の第1の態様によれば、基材と、その基材の表面を被覆し、かつパターンが形成された被覆材とを含む基板の表面に偏光成分を含む光を照射し、その光が照射されたその基板の表面からの反射光の光強度情報を、受光光学系の測定面で検出することと、その測定面において、第1位置での第1光強度を求めることと、その被覆材の情報とその第1光強度とを用いて、パターンの線幅の情報を求めることと、を含む検査方法が提供される。   According to the first aspect of the present invention, the surface of a substrate that includes a base material and a coating material that covers the surface of the base material and that has a pattern formed thereon is irradiated with light containing a polarization component. Detecting the light intensity information of the reflected light from the surface of the substrate irradiated with light on the measurement surface of the light receiving optical system, obtaining the first light intensity at the first position on the measurement surface, Using the information on the covering material and the first light intensity, obtaining information on the line width of the pattern is provided.

また、第2の態様によれば、パターンが形成された基板の表面に偏光成分を含む光を照射する照射部と、その光が照射されたその基板の表面からの反射光を受光する受光光学系と、その受光光学系の測定面において、その反射光の光強度情報を検出する検出部と、その検出部で検出された光強度情報からそのパターンの線幅の情報を求める演算部とを備え、その基板は、基材と、その基材の表面を被覆し、かつそのパターンが形成された被覆材とを含み、その演算部は、その測定面において、第1位置での第1光強度を求め、その被覆材の情報とその第1光強度とを用いて、そのパターンの線幅の情報を求める検査装置が提供される。   According to the second aspect, the irradiation unit that irradiates the surface of the substrate on which the pattern is formed with the light including the polarization component, and the light receiving optical device that receives the reflected light from the surface of the substrate irradiated with the light. And a detection unit for detecting light intensity information of the reflected light on the measurement surface of the light receiving optical system, and a calculation unit for obtaining line width information of the pattern from the light intensity information detected by the detection unit. And the substrate includes a base material and a coating material that covers the surface of the base material and has the pattern formed thereon, and the calculation unit has the first light at the first position on the measurement surface. There is provided an inspection apparatus that obtains the intensity, and obtains information on the line width of the pattern using the information on the covering material and the first light intensity.

本発明によれば、パターンの線幅の測定不良を抑制することができる。   According to the present invention, it is possible to suppress the measurement failure of the line width of the pattern.

実施形態の一例の表面検査装置の全体構成を示す図である。It is a figure showing the whole surface inspection device composition of an example of an embodiment. (a)は繰り返しパターンを示す拡大斜視図、(b)は繰り返しパターンを示す拡大平面図である。(A) is an enlarged perspective view which shows a repeating pattern, (b) is an enlarged plan view which shows a repeating pattern. 撮像素子で検出した瞳像を示す図である。It is a figure which shows the pupil image detected with the image pick-up element. 瞳像を領域分割した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which divided the pupil image into the area | region. (a)および(b)はそれぞれ繰り返しパターンと入射光の偏光方向との関係を示す図、(c)は瞳座標系内の測定点の一例を示す図である。(A) And (b) is a figure which shows the relationship between a repeating pattern and the polarization direction of incident light, respectively, (c) is a figure which shows an example of the measurement point in a pupil coordinate system. (a)は検量線の一例を示す図、(b)は基準ウェハのCD換算値とCD−SEM値との相関の一例を示す図、(c)は量産ウェハの補正前のCD換算値とCD−SEM値との相関の一例を示す図である。(A) is a figure which shows an example of a calibration curve, (b) is a figure which shows an example of the correlation with CD conversion value of a reference wafer, and CD-SEM value, (c) is CD conversion value before correction | amendment of a mass production wafer, and It is a figure which shows an example of the correlation with CD-SEM value. 繰り返しパターンに入射する光の偏光方向が入射面内にある状態を示す拡大斜視図である。It is an expansion perspective view which shows the state which has the polarization direction of the light which injects into a repeating pattern in an entrance plane. (a)は繰り返しパターンの方位角を示す図、(b)は図8(a)の方位角に対応する瞳像内の測定点の一例を示す図である。(A) is a figure which shows the azimuth | direction angle of a repeating pattern, (b) is a figure which shows an example of the measurement point in the pupil image corresponding to the azimuth | direction angle of Fig.8 (a). (a)および(b)はそれぞれ繰り返しパターンの方位角が0度および90度の場合に瞳像内で補正点がある領域を示す図である。(A) And (b) is a figure which shows the area | region which has a correction point in a pupil image, when the azimuth of a repeating pattern is 0 degree | times and 90 degree | times, respectively. (a)は補正点の階調値とCD−SEM値に対する乖離値との相関の一例を示す図、(b)は乖離値を補正した後のCD換算値とCD−SEM値との相関の一例を示す図である(A) is a figure which shows an example of the correlation with the gradation value of a correction point, and the deviation value with respect to CD-SEM value, (b) is the correlation of CD conversion value after correcting the deviation value, and CD-SEM value. It is a figure which shows an example (a)はCD−SEM値に対する乖離値のばらつきの一例を示す図、(b)は補正後のCD−SEM値に対する乖離値のばらつきの一例を示す図である。(A) is a figure which shows an example of the dispersion | variation in the deviation value with respect to CD-SEM value, (b) is a figure which shows an example of the dispersion | variation in the deviation value with respect to CD-SEM value after correction | amendment. (a)はCD換算値を計算する係数を決定する方法の一例を示すフローチャート、(b)は乖離値を計算する係数を決定する方法の一例を示すフローチャートである。(A) is a flowchart which shows an example of the method of determining the coefficient which calculates CD conversion value, (b) is a flowchart which shows an example of the method of determining the coefficient which calculates deviation value. (a)は測定点を決定する場合の基準ウェハの方位角の一例を示す平面図、(b)は補正点を決定する場合の基準ウェハの方位角の一例を示す平面図である。(A) is a plan view showing an example of the azimuth angle of the reference wafer when determining the measurement point, and (b) is a plan view showing an example of the azimuth angle of the reference wafer when determining the correction point. (a)は乖離値と階調値との相関係数の一例を示す図、(b)は瞳像の座標を示す図である。(A) is a figure which shows an example of the correlation coefficient of a deviation value and a gradation value, (b) is a figure which shows the coordinate of a pupil image. 表面検査方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the surface inspection method. (a)は測定点データを取得するときのウェハの方位角の一例を示す平面図、(b)は補正点データを取得する場合のウェハの方位角の一例を示す平面図である。(A) is a top view which shows an example of the azimuth angle of a wafer when acquiring measurement point data, (b) is a top view which shows an example of the azimuth angle of a wafer when acquiring correction point data.

以下、本発明の実施形態の一例につき図面を参照して説明する。図1は、本実施形態の表面検査装置1を示す。表面検査装置1は、被検査物としての半導体ウェハ5(以下、単にウェハ5と称する。)が載置されるステージ6と、対物レンズ7と、プリズム8と、照明光学系10と、検出光学系15と、演算処理部20と、装置全体の動作を統括的に制御するコンピュータよりなる主制御系3と、その他の駆動部等とを備えている。ウェハ5は、例えば露光装置(不図示)による露光およびコータ・ディベロッパ(不図示)によるフォトレジストの現像後に、またはエッチング装置等(不図示)によりパターンが形成された後に、不図示の搬送系により、パターン(繰り返しパターン)の形成面を上にした状態でステージ6に載置される。   Hereinafter, an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a surface inspection apparatus 1 of the present embodiment. The surface inspection apparatus 1 includes a stage 6 on which a semiconductor wafer 5 (hereinafter simply referred to as a wafer 5) as an object to be inspected is placed, an objective lens 7, a prism 8, an illumination optical system 10, and detection optics. A system 15, an arithmetic processing unit 20, a main control system 3 composed of a computer that comprehensively controls the operation of the entire apparatus, and other driving units are provided. For example, after exposure of the wafer 5 by an exposure apparatus (not shown) and development of a photoresist by a coater / developer (not shown), or after a pattern is formed by an etching apparatus or the like (not shown), the wafer 5 is transferred by a transfer system (not shown). The pattern (repetitive pattern) is placed on the stage 6 with the formation surface facing up.

以下、対物レンズ7の光軸に平行にZ軸を取り、Z軸に垂直な平面内で図1の紙面と垂直な方向にX軸を、図1の紙面に平行な方向にY軸を取って説明する。また、XY平面内でZ軸に平行な軸を中心とした回転角を方位角と称する。
ステージ6は、不図示のベース部材の表面に沿ってX方向、Y方向に移動可能なXYステージ6Aと、XYステージ6Aの上部に固定されて、Z軸に平行な軸の回りに回転可能な回転ステージ6Bとを有する。ウェハ5は、真空吸着等により回転ステージ6Bの表面(XY平面)に保持される。主制御系3が、レーザ干渉計等の位置測定装置(不図示)の測定値に基づいて、駆動部4を介してXYステージ6Aの位置および回転ステージ6Bの回転角を制御する。
Hereinafter, the Z-axis is taken in parallel to the optical axis of the objective lens 7, the X-axis is taken in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1 within a plane perpendicular to the Z-axis, and the Y-axis is taken in a direction parallel to the paper surface of FIG. I will explain. A rotation angle around an axis parallel to the Z axis in the XY plane is referred to as an azimuth angle.
The stage 6 is fixed to the upper part of the XY stage 6A that can move in the X direction and the Y direction along the surface of a base member (not shown), and can be rotated around an axis parallel to the Z axis. And a rotating stage 6B. The wafer 5 is held on the surface (XY plane) of the rotary stage 6B by vacuum suction or the like. The main control system 3 controls the position of the XY stage 6A and the rotation angle of the rotary stage 6B via the drive unit 4 based on the measurement value of a position measuring device (not shown) such as a laser interferometer.

照明光学系10は、図1の右側から左側へ向けて配置順に、光源11と、集光レンズ12と、波長選択フィルター13と、第1の偏光フィルター14とを有する。光源11には、一例として水銀ランプ等が用いられる。水銀ランプは、複数の波長λの光、例えば、e線(λ=546nm)、g線(λ=436nm)、h線(λ=405nm)、j線(λ=313nm)、さらにはλ=250nm付近の光などを発生させる。これら複数の波長の光のうち、特定の波長の光のみを選択するために、波長選択フィルター13を用いる。   The illumination optical system 10 includes a light source 11, a condensing lens 12, a wavelength selection filter 13, and a first polarizing filter 14 in order of arrangement from the right side to the left side in FIG. As the light source 11, a mercury lamp or the like is used as an example. The mercury lamp has a plurality of wavelengths λ, for example, e-line (λ = 546 nm), g-line (λ = 436 nm), h-line (λ = 405 nm), j-line (λ = 313 nm), and λ = 250 nm. Generate nearby light. The wavelength selection filter 13 is used to select only light having a specific wavelength from among the light having a plurality of wavelengths.

なお、光源11は、ハロゲンランプや青色励起型LED等の波長帯域の広い光源であってもよい。このように波長帯域の広い光源が使用される場合には、波長選択フィルター13は、例えば青色(B:λ=436nm)、緑色(G:λ=546nm)、赤色(R:λ=700nm)の光を透過させるようなフィルターであってもよい。したがって、波長選択フィルター13は、透過波長帯域の異なる複数のフィルターとして、光路中に挿脱することで選択的に波長や波長帯域を変更可能な構成とすることが好ましい。   The light source 11 may be a light source having a wide wavelength band such as a halogen lamp or a blue excitation type LED. When a light source having a wide wavelength band is used, the wavelength selection filter 13 is, for example, blue (B: λ = 436 nm), green (G: λ = 546 nm), or red (R: λ = 700 nm). A filter that transmits light may be used. Therefore, it is preferable that the wavelength selection filter 13 has a configuration in which the wavelength and the wavelength band can be selectively changed by inserting and removing from the optical path as a plurality of filters having different transmission wavelength bands.

光源11から放出された光は、集光レンズ12および波長選択フィルター13を透過したのち、第1の偏光フィルター14を透過する。第1の偏光フィルター14は、透過光がX方向に偏光するように、すなわち、第1の偏光フィルター14を透過して得られる直線偏光の光の偏光方向PがX方向となるよう配置する。
第1の偏光フィルター14を透過した光は、プリズム8で下方へ反射される。プリズム8で反射される光は集光レンズ12を通過しているので、ウェハ5に向かう入射光Iは平行光となる。入射光Iは対物レンズ7を通してウェハ5に照射される。
The light emitted from the light source 11 passes through the condenser lens 12 and the wavelength selection filter 13 and then passes through the first polarizing filter 14. The first polarizing filter 14 is arranged so that the transmitted light is polarized in the X direction, that is, the polarization direction P of linearly polarized light obtained by transmitting through the first polarizing filter 14 is the X direction.
The light transmitted through the first polarizing filter 14 is reflected downward by the prism 8. Since the light reflected by the prism 8 passes through the condenser lens 12, the incident light I directed to the wafer 5 becomes parallel light. Incident light I is applied to the wafer 5 through the objective lens 7.

ウェハ5からの反射光は、対物レンズ7を通して平行な反射光Jとなり、プリズム8を透過して検出光学系15に達する。検出光学系15は、+Z方向に向けて配置順に、第2の偏光フィルター16と、リレーレンズ17と、2次元CCD等の撮像素子18とを有する。プリズム8を透過した反射光Jは、第2の偏光フィルター16を透過し、リレーレンズ17によって光路延長・拡大(ないし縮小)された後、撮像素子18に入射する。撮像素子18に入射した反射光は撮像素子18の複数の画素によりそれぞれ光電変換されて検出信号(画素信号)となり、この検出信号がコンピュータよりなる演算処理部20に出力される。演算処理部20は、その検出信号を処理してウェハ5の表面に形成されている繰り返しパターンの線幅を求め、求めた線幅の情報を主制御系3に出力する。   Reflected light from the wafer 5 becomes parallel reflected light J through the objective lens 7, passes through the prism 8, and reaches the detection optical system 15. The detection optical system 15 includes a second polarizing filter 16, a relay lens 17, and an imaging element 18 such as a two-dimensional CCD in the order of arrangement toward the + Z direction. The reflected light J that has passed through the prism 8 passes through the second polarizing filter 16, is extended or enlarged (or reduced) by the relay lens 17, and then enters the image sensor 18. The reflected light incident on the image sensor 18 is photoelectrically converted by a plurality of pixels of the image sensor 18 to become a detection signal (pixel signal), and this detection signal is output to the arithmetic processing unit 20 including a computer. The arithmetic processing unit 20 processes the detection signal to determine the line width of the repetitive pattern formed on the surface of the wafer 5, and outputs the calculated line width information to the main control system 3.

第2の偏光フィルター16は、透過光がY方向に偏光するように、すなわち、第2の偏光フィルター16を透過して得られる直線偏光の光の偏光方向QがY方向となるよう配置する。このように、第1の偏光フィルター14を透過した光の偏光方向と、第2の偏光フィルター16を透過した光の偏光方向とが直交している状態は、クロスニコルと呼ばれている。対物レンズ7およびプリズム8を透過した反射光Jのうち、入射光I(直線偏光)の偏光方向と垂直な偏光成分を撮像素子18(検出光学系15)で検出することになる。なお、入射側の第1の偏光フィルター14をポラライザ(偏光子)と称し、受光側の第2の偏光フィルター16をアナライザ(検光子)と称することもある。   The second polarizing filter 16 is arranged so that the transmitted light is polarized in the Y direction, that is, the polarization direction Q of the linearly polarized light obtained by transmitting through the second polarizing filter 16 is the Y direction. Thus, the state where the polarization direction of the light transmitted through the first polarizing filter 14 and the polarization direction of the light transmitted through the second polarizing filter 16 are orthogonal to each other is called crossed Nicol. Of the reflected light J transmitted through the objective lens 7 and the prism 8, a polarization component perpendicular to the polarization direction of the incident light I (linearly polarized light) is detected by the image sensor 18 (detection optical system 15). The first polarizing filter 14 on the incident side may be referred to as a polarizer (polarizer), and the second polarizing filter 16 on the light receiving side may be referred to as an analyzer (analyzer).

なお、上述の実施形態では第1の偏光フィルター14と第2の偏光フィルター16を用い、偏光成分を含む光を通過させたが、偏光成分を含む光を通過させる方法は、これに限られない。
例えば、直線偏光器を利用し、直線偏光の光をウェハ5に照射しても構わない。直線偏光器としては、例えば、異方性結晶を利用したもの、反射を利用するものがある。このような直線偏光器としては、例えば、米国特許公開第2004−0201889号明細書に記載されているものを使用可能である。また、第1の偏光フィルター14と第2の偏光フィルター16との一方のみを、直線偏光器としても構わない。
In the above-described embodiment, the first polarizing filter 14 and the second polarizing filter 16 are used to pass the light including the polarization component. However, the method of passing the light including the polarization component is not limited to this. .
For example, a linear polarizer may be used to irradiate the wafer 5 with linearly polarized light. Examples of the linear polarizer include those using anisotropic crystals and those using reflection. As such a linear polarizer, for example, one described in US Patent Publication No. 2004-0201889 can be used. Further, only one of the first polarizing filter 14 and the second polarizing filter 16 may be a linear polarizer.

また、第1の偏光フィルター14の配置は、上述の実施形態に限られない。例えば、集光レンズ12よりも光源11側に設けても構わない。もちろん光源11に偏光フィルター14を設け、光源からの光を偏光成分を含む光としても構わない。
なお、偏光フィルター14,16をクロスニコル状態を維持して同じ角度だけ光軸の回りに回転する駆動部14d,16dを設けてもよい。この場合には、駆動部14d,16dを介して偏光フィルター14,16を回転することによって、入射光の偏光方向とウェハ5の方位角との関係を制御できる。
Further, the arrangement of the first polarizing filter 14 is not limited to the above-described embodiment. For example, it may be provided closer to the light source 11 than the condenser lens 12. Of course, the light source 11 may be provided with a polarizing filter 14 and the light from the light source may be converted to light containing a polarization component.
In addition, you may provide the drive parts 14d and 16d which rotate the polarizing filters 14 and 16 around an optical axis by the same angle, maintaining a cross Nicol state. In this case, the relationship between the polarization direction of the incident light and the azimuth angle of the wafer 5 can be controlled by rotating the polarization filters 14 and 16 via the drive units 14d and 16d.

なお、本実施形態では、第1の、第2の偏光フィルター14、16は、それぞれ透過光がX方向、Y方向に偏光するように配置されていたが、クロスニコル状態を維持していれば、方向はこれに限られない。例えば、第1の、第2の偏光フィルター14,16をそれぞれ透過する光の偏光方向が、Y方向、X方向でも構わない。
なお、クロスニコル状態とは異なる条件で測定しても構わない。例えば、偏光フィルター14を透過した光の偏光方向に対して、第2の偏光フィルター16を透過する光の偏光方向が直交とは異なる角度でも構わない。また、一方の偏光フィルターのみを介した光を撮像素子18で検出しても構わない。
In the present embodiment, the first and second polarizing filters 14 and 16 are arranged so that the transmitted light is polarized in the X direction and the Y direction, respectively. However, as long as the crossed Nicols state is maintained. The direction is not limited to this. For example, the polarization direction of the light transmitted through each of the first and second polarizing filters 14 and 16 may be the Y direction and the X direction.
In addition, you may measure on conditions different from a crossed Nicol state. For example, the polarization direction of the light transmitted through the second polarization filter 16 may be different from the orthogonal direction with respect to the polarization direction of the light transmitted through the polarization filter 14. In addition, the image sensor 18 may detect light that passes through only one polarization filter.

検出光学系15のリレーレンズ17の+Z方向側に、対物レンズ7を通過した反射光の光強度分布を測定するための測定面DPが設定されている。撮像素子18の受光面は、測定面DPに配置されている。
対物レンズ7の瞳面は、対物レンズ7の射出瞳である。本実施形態では、測定面DPは、対物レンズ7の瞳面またはこの面と共役な位置に設けられている。測定面DPは、対物レンズ7の瞳面またはこの面と共役な位置の近傍でも構わない。瞳面または共役な位置の近傍には、測定面DPとリレーレンズ17と接触するまでの光軸に沿った位置が含まれる。
On the + Z direction side of the relay lens 17 of the detection optical system 15, a measurement surface DP for measuring the light intensity distribution of the reflected light that has passed through the objective lens 7 is set. The light receiving surface of the image sensor 18 is disposed on the measurement surface DP.
The pupil plane of the objective lens 7 is the exit pupil of the objective lens 7. In the present embodiment, the measurement surface DP is provided at the pupil plane of the objective lens 7 or at a position conjugate with this plane. The measurement plane DP may be near the pupil plane of the objective lens 7 or a position conjugate with this plane. The vicinity of the pupil plane or the conjugate position includes a position along the optical axis until the measurement plane DP comes into contact with the relay lens 17.

また、瞳面または共役な位置の近傍には、測定面DPとリレーレンズ17と接触するまでの光軸に沿った距離と、同じ距離を光軸に沿ってリレーレンズ17から離れる様に沿った位置も含む。また、本実施形態においては、対物レンズ7の瞳面は、対物レンズ7の後側焦点位置である。また、本実施形態においては、対物レンズ7の瞳面は、ウェハ5のパターンに対するフーリエ変換面になっている。したがって、ウェハ5からの反射光の角度成分が、測定面DPで位置情報に変換される。
以下では、ウェハ5からの反射光によって測定面DPに形成される光強度分布を瞳像とも呼ぶ。なお、撮像素子18に赤色、緑色、青色のそれぞれの光の検出信号を出力するカラーCCDを用いることにより、波長選択フィルター13を不要とすることも可能である。
Further, in the vicinity of the pupil plane or the conjugate position, the distance along the optical axis until the measurement surface DP and the relay lens 17 come into contact with each other is the same distance along the optical axis so as to be separated from the relay lens 17. Includes location. In the present embodiment, the pupil plane of the objective lens 7 is the rear focal position of the objective lens 7. In the present embodiment, the pupil plane of the objective lens 7 is a Fourier transform plane for the pattern of the wafer 5. Therefore, the angle component of the reflected light from the wafer 5 is converted into position information on the measurement surface DP.
Hereinafter, the light intensity distribution formed on the measurement surface DP by the reflected light from the wafer 5 is also referred to as a pupil image. Note that it is possible to eliminate the wavelength selection filter 13 by using a color CCD that outputs detection signals of red, green, and blue light for the image sensor 18.

本実施形態においては、図1に示すように、入射光Iのうちの一部の入射光束I1は、入射角Kでウェハ5に入射し、反射光束J1として撮像素子18に達する。撮像素子18上の位置19は、入射光束I1の入射面の方位角および入射角Kによって決定される。
ここで、繰り返しパターンにおける構造性複屈折効果について図2を用いて説明する。なお、構造性複屈折の詳細は、例えばMax Born and Emil Wolf: “Principles of Optics: Sixth Edition”(光学の原理:第6版), (Pergamon Press, 1980)に記載されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a part of the incident light beam I1 of the incident light I is incident on the wafer 5 at an incident angle K and reaches the image sensor 18 as a reflected light beam J1. The position 19 on the image sensor 18 is determined by the azimuth angle and the incident angle K of the incident surface of the incident light beam I1.
Here, the structural birefringence effect in the repeated pattern will be described with reference to FIG. Details of structural birefringence are described, for example, in Max Born and Emil Wolf: “Principles of Optics: Sixth Edition” (Principles of Optics: Sixth Edition), (Pergamon Press, 1980).

図1のウェハ5は、図2(a)に示すように、シリコン等の平板状部材からなる基材34と、この基材34の表面を被覆するように設けられた酸化膜等の単層または複数層の下地部32と、この下地部32の表面に形成された線状パターン(ライン・アンド・スペースパターン。以下、L&Sパターンという。)である繰り返しパターン30とを有する。繰り返しパターン30において、ライン部31Lの線幅をt1、ライン部31Lの屈折率をn1とし、スペース部31Sの線幅をt2、スペース部31Sの下地部32の屈折率をn2とする。そうすると、パターンピッチはt1+t2である。繰り返しパターン30は、互いに異なる第1の物質(ライン部31L)と第2の物質(スペース部31S内の下地部32)を有する一軸性結晶とみなすことができる。図2(b)に示すように、ライン部とスペース部との境界面に平行に振動する光に対する屈折率をno、境界面に垂直に振動する光に対する屈折率をneとして、繰り返しパターン30における複屈折を扱うことができる。 As shown in FIG. 2A, a wafer 5 in FIG. 1 includes a base material 34 made of a flat plate member such as silicon, and a single layer such as an oxide film provided so as to cover the surface of the base material 34. Alternatively, a plurality of base portions 32 and a repetitive pattern 30 which is a linear pattern (line and space pattern; hereinafter referred to as an L & S pattern) formed on the surface of the base portion 32 are provided. In the repeating pattern 30, the line width of the line portion 31L t 1, the refractive index of the line portion 31L and n 1, the line width of the space portion 31S t 2, the refractive index of the base portion 32 of the space portion 31S and n 2 To do. Then, the pattern pitch is t 1 + t 2 . The repeating pattern 30 can be regarded as a uniaxial crystal having a first material (line portion 31L) and a second material (base portion 32 in the space portion 31S) that are different from each other. As shown in FIG. 2 (b), the refractive index n o for light oscillating in parallel to the boundary surface between the line portion and the space portion, the refractive index for light oscillating perpendicularly to the boundary surface as n e, repeating pattern Birefringence at 30 can be handled.

図2(a)の繰り返しパターン30に対して光33が入射するとき、図1の構成に従い、光33の偏光方向(電場の振動方向)が図2(b)において方向R(X方向)である。また、繰り返しパターン30の方位角とは、繰り返しパターン30の周期方向(繰り返し方向)がX軸に対してなす角度であるとする。繰り返しパターン30が方位角θでX軸に対して傾いているとき、方向Rは、境界面に平行な成分Roと境界面に垂直な周期方向の成分Reに分解することができる。そして、屈折率no,neはそれぞれ、光33の入射する方向(繰り返しパターン30の周期方向と光33の入射面とがなす角度)、光33の入射角、屈折率n1,n2および線幅t1,t2の関数になる。 When the light 33 is incident on the repetitive pattern 30 in FIG. 2A, the polarization direction of the light 33 (vibration direction of the electric field) is the direction R (X direction) in FIG. is there. Further, the azimuth angle of the repeated pattern 30 is an angle formed by the periodic direction (repeated direction) of the repeated pattern 30 with respect to the X axis. When repeating pattern 30 is inclined with respect to the X axis in azimuth theta, direction R can be decomposed into components R e perpendicular periodic direction component R o and the boundary surface parallel to the boundary surface. Then, the refractive index n o, n e, respectively, (the angle between the incident surface forms a periodic direction and the light 33 of the repeating pattern 30) incident direction of light 33, the angle of incidence of the light 33, refractive indexes n 1, n 2 And a function of the line widths t 1 and t 2 .

また、構造性複屈折による反射光の境界面に平行な成分と、境界面に垂直な成分との位相差をδとし、ライン部31Lの高さをhとしたとき、位相差δは、高さhおよび屈折率no,neを用いて次式で与えられる。
δ=h(no−ne) …(1)
露光および現像後においては、繰り返しパターン30のライン部31Lはフォトレジストであり、スペース部31Sの下地部32は、例えば金属膜または酸化膜等である。フォトレジストの厚さは、露光波長にもよるが、最先端の露光装置に用いられるArFレーザ光源用のレジストでは、厚さが100nm程度またはそれ以下である。繰り返しパターン30の別の例としては、例えばエッチング後においては、ライン部31Lは例えば金属膜である。
When the phase difference between the component parallel to the boundary surface of the reflected light due to structural birefringence and the component perpendicular to the boundary surface is δ and the height of the line portion 31L is h, the phase difference δ is high. is h and the refractive index n o, using a n e is given by the following equation.
δ = h (n o -n e ) ... (1)
After the exposure and development, the line portion 31L of the repeated pattern 30 is a photoresist, and the base portion 32 of the space portion 31S is, for example, a metal film or an oxide film. Although the thickness of the photoresist depends on the exposure wavelength, the thickness of the resist for ArF laser light source used in the most advanced exposure apparatus is about 100 nm or less. As another example of the repetitive pattern 30, for example, after etching, the line portion 31L is, for example, a metal film.

本実施形態において、図1の入射光束I1の入射面の方位角および入射角Kによって反射光束J1の撮像素子18の受光面(測定面DP)上の位置19(瞳像上の位置)が決定される。光33が繰り返しパターン30に入射する際に、繰り返しパターン30に入射する光33の偏光成分(方向R)が図2(b)に示す2つの偏光成分ReとR0に分かれる。一方の偏光成分Reは繰り返し方向に垂直な成分である。他方の偏光成分R0は繰り返し方向に垂直な成分である。2つの偏光成分R0とReは、それぞれに独立に、異なる振幅変化と位相変化とを受ける。振幅変化と位相変化が異なるのは、繰り返しパターン30の異方性に起因して複素反射率(すなわち複素数の振幅反射率)が異なるからであり、構造性複屈折(form birefringence)と呼ばれる。その結果、2つの偏光成分ReとRoの反射光は互いに振幅と位相が異なり、これらの合成による反射光は楕円偏光となる。すなわち、ウェハ5(繰り返しパターン30)の方位角、入射光の入射面の方向、入射光の偏光方向(入射面に対する偏光角度)、および入射角Kに応じて屈折率no,neが変化して、式(1)の位相差δが変化する。そのため、反射光束J1の偏光状態が変化して、第2の偏光フィルター16を透過する光の強度が変化する。したがって、測定面DP(瞳像)上の位置によって、繰り返しパターン30のライン部31Lの線幅と検出信号との間の相関が高い部分、およびその相関が低い部分が生じるため、その検出信号から線幅を計算することが可能になる。 In the present embodiment, the position 19 (position on the pupil image) of the reflected light beam J1 on the light receiving surface (measurement surface DP) of the reflected light beam J1 is determined by the azimuth angle and the incident angle K of the incident light beam I1 in FIG. Is done. When the light 33 is incident on the repetitive pattern 30, the polarization component (direction R) of the light 33 incident on the repetitive pattern 30 is divided into two polarization components Re and R0 shown in FIG. One polarization component Re is a component perpendicular to the repetition direction. The other polarization component R0 is a component perpendicular to the repetition direction. The two polarization components R0 and Re are independently subjected to different amplitude changes and phase changes. The reason why the amplitude change and the phase change are different is that the complex reflectivity (that is, the complex amplitude reflectivity) is different due to the anisotropy of the repetitive pattern 30 and is called structural birefringence. As a result, the reflected lights of the two polarization components Re and Ro have different amplitudes and phases, and the reflected light obtained by combining these becomes elliptically polarized light. That is, the azimuth angle of the wafer 5 (repeat pattern 30), the direction of the incident surface of the incident light, and the refractive index n o, is n e changed according to the angle of incidence K (polarization angle with respect to the incident plane) polarization direction of the incident light Thus, the phase difference δ in the equation (1) changes. Therefore, the polarization state of the reflected light beam J1 changes, and the intensity of the light that passes through the second polarizing filter 16 changes. Therefore, depending on the position on the measurement surface DP (pupil image), a portion where the correlation between the line width of the line portion 31L of the repetitive pattern 30 and the detection signal is high and a portion where the correlation is low are generated. The line width can be calculated.

図3は、撮像素子18の受光面(測定面DP)に形成される瞳像36を示す。測定面DP上のPx軸は、図1の偏光フィルター14(ポラライザ)を透過した光の偏光方向に平行なX軸に対応しており、Py軸は、偏光フィルター16(アナライザ)を透過した光の偏光方向に平行なY軸に対応している。Px軸とPy軸は直交しており、Px軸とPy軸の原点(交点)Oは対物レンズ7の光軸である。以下、座標(Px,Py)を瞳座標とも称し、瞳座標で表される直交座標系を瞳座標系(Px,Py)とも称する。瞳像36の各部分36cにおいては、階調凡例38にしたがって、光強度の階調値の高い部分(その部分から得られる検出信号の大きい部分)を濃い色(黒色系)で表し、光強度の階調値の低い部分(その部分から得られる検出信号の小さい部分)を淡い色(白色系)で表している。   FIG. 3 shows a pupil image 36 formed on the light receiving surface (measurement surface DP) of the image sensor 18. The Px axis on the measurement surface DP corresponds to the X axis parallel to the polarization direction of the light transmitted through the polarizing filter 14 (polarizer) in FIG. 1, and the Py axis is the light transmitted through the polarizing filter 16 (analyzer). Corresponds to the Y axis parallel to the polarization direction. The Px axis and the Py axis are orthogonal to each other, and the origin (intersection) O between the Px axis and the Py axis is the optical axis of the objective lens 7. Hereinafter, the coordinates (Px, Py) are also referred to as pupil coordinates, and the orthogonal coordinate system represented by the pupil coordinates is also referred to as pupil coordinate system (Px, Py). In each portion 36c of the pupil image 36, a portion having a high light intensity gradation value (a portion having a large detection signal obtained from that portion) is represented by a dark color (black) in accordance with the gradation legend 38. A portion having a low gradation value (a portion having a small detection signal obtained from the portion) is represented by a light color (white color).

本実施形態の演算処理部20は、撮像素子18の画素ごとの信号を、図4に示すように、所定の画素単位でまとめて処理する。図4において、測定面DP上の瞳座標系内の領域(瞳像)は、Px方向にM列でPy方向にN行のM×N個の区画に分割され、そのうちの一つの区画40内の画素信号を合算したものをその区画40に入射する光を光電変換して得られる検出信号とする。検出信号は階調値で表される。MおよびNは自然数で、一例として10〜100程度である。瞳像は円形であることから、一例として区画40が正方形となるように自然数M,Nは決められる。瞳座標系内(瞳像)から任意の位置にある区画を選択することが可能である。また、光源11が白色光源で、撮像素子18がカラーCCDである場合には、各区画において、赤色、緑色、青色(RGB)の3色の光の検出信号を選択的に抽出することが可能である。   The arithmetic processing unit 20 of the present embodiment collectively processes signals for each pixel of the image sensor 18 in predetermined pixel units as shown in FIG. In FIG. 4, a region (pupil image) in the pupil coordinate system on the measurement plane DP is divided into M × N sections of M columns in the Px direction and N rows in the Py direction. The sum of the pixel signals is used as a detection signal obtained by photoelectrically converting light incident on the section 40. The detection signal is represented by a gradation value. M and N are natural numbers, for example, about 10 to 100. Since the pupil image is circular, the natural numbers M and N are determined so that the section 40 is square as an example. It is possible to select a section at an arbitrary position from the pupil coordinate system (pupil image). When the light source 11 is a white light source and the image sensor 18 is a color CCD, it is possible to selectively extract detection signals of light of three colors of red, green, and blue (RGB) in each section. It is.

以下、本実施形態において、撮像素子18からの各区画40の光強度に対応する検出信号を用いて繰り返しパターンの線幅を検出するための原理につき説明する。この検出は演算処理部20で行われる。本実施形態では、図5(a)に示すように、入射光の偏光方向がX軸に平行な方向Rである。この場合には、例えば米国特許出願公開第2006/0192953号明細書に開示されているように、繰り返しパターン30の方位角が45度であるときに、瞳座標系内の所定の区画から得られる検出信号の繰り返しパターン30の線幅に対する感度または相関が最大となり、繰り返しパターン30の方位角が0度および90度であるときに、瞳座標系内の所定の区画から得られる検出信号の線幅に対する感度または相関がほぼ無い。そこで、本実施形態では、繰り返しパターン30の方位角が0度から90度の範囲内の任意の角度であるときに線幅との相関が高い区画の検出信号を取得し、繰り返しパターン30の方位角が0度または90度であるときに線幅との相関がほとんど無い区画の検出信号を取得する。そして、線幅との相関がほとんど無い区画から得られる検出信号のうちで、繰り返しパターン30の下地部32の状態との相関が高い区画から得られる検出信号を用いて下地部32の状態に起因する測定誤差を補正する。   Hereinafter, in this embodiment, the principle for detecting the line width of the repetitive pattern using the detection signal corresponding to the light intensity of each section 40 from the image sensor 18 will be described. This detection is performed by the arithmetic processing unit 20. In this embodiment, as shown in FIG. 5A, the polarization direction of incident light is a direction R parallel to the X axis. In this case, as disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2006/0192953, when the azimuth angle of the repeated pattern 30 is 45 degrees, it is obtained from a predetermined section in the pupil coordinate system. When the sensitivity or correlation of the detection signal with respect to the line width of the repetitive pattern 30 is maximized and the azimuth angles of the repetitive pattern 30 are 0 degrees and 90 degrees, the line width of the detection signal obtained from a predetermined section in the pupil coordinate system There is almost no sensitivity or correlation to. Therefore, in this embodiment, when the azimuth angle of the repetitive pattern 30 is an arbitrary angle within the range of 0 degrees to 90 degrees, a detection signal of a section having a high correlation with the line width is acquired, and the azimuth of the repetitive pattern 30 When the angle is 0 degree or 90 degrees, a detection signal of a section having little correlation with the line width is acquired. Of the detection signals obtained from the sections having little correlation with the line width, the detection signals obtained from the sections having a high correlation with the state of the ground portion 32 of the repetitive pattern 30 are caused by the state of the ground portion 32. Correct measurement error.

この際に、瞳座標系(Px,Py)内で、繰り返しパターン30の線幅と相関のある2つの区画を第1および第2の区画とする。第2の区画は第1の区画と異なる位置であるか、あるいは、第1の区画と同じ位置であっても異なる波長の光を受光する部分である。
この場合、あらかじめ例えばCD−SEM(走査型電子顕微鏡)で線幅が測定されている種々の線幅の繰り返しパターンが形成された線幅基準となるウェハ(以下、基準ウェハという。)を表面検査装置1のステージ6に載置する。そして、基準ウェハからの反射光による瞳像を撮像素子18で撮像することによって、上記の第1および第2の区画での受光量に対応する検出信号(階調値)から繰り返しパターンの線幅を算出するための算出式(以下、検量線という)を決定する。なお、基準ウェハの代わりに、線幅が測定されている量産ウェハを用いてもよい。また、予め、基準ウェハからの反射光による瞳像を撮像素子18で撮像することによって、上記の第1および第2の区画での受光量に対応する検出信号がある場合には、その検出信号を用い、検量線を決定し、繰り返しパターンの線幅を算出しても構わない。
なお、線幅を測定する手法は、CD−SEMに限られず、AFMなどの手法でも構わない。もちろん、CD−SEMのように測長機能に特化してないSEMでも構わない。
At this time, in the pupil coordinate system (Px, Py), two sections having a correlation with the line width of the repetitive pattern 30 are set as the first and second sections. The second section is a position that is different from the first section, or is a portion that receives light of a different wavelength even at the same position as the first section.
In this case, a surface inspection is performed on a wafer serving as a line width reference (hereinafter referred to as a reference wafer) on which a repetitive pattern of various line widths whose line widths are measured in advance by, for example, a CD-SEM (scanning electron microscope). Place on stage 6 of device 1. Then, by picking up the pupil image by the reflected light from the reference wafer with the image pickup device 18, the line width of the repetitive pattern from the detection signal (gradation value) corresponding to the received light amount in the first and second sections. Is calculated (hereinafter referred to as a calibration curve). A mass-produced wafer whose line width is measured may be used instead of the reference wafer. In addition, when there is a detection signal corresponding to the amount of light received in the first and second sections by imaging a pupil image of reflected light from the reference wafer with the image sensor 18 in advance, the detection signal May be used to determine the calibration curve and calculate the line width of the repetitive pattern.
The method for measuring the line width is not limited to the CD-SEM, and a method such as AFM may be used. Of course, an SEM that is not specialized for the length measurement function, such as a CD-SEM, may be used.

その検量線を決定する際には、CD−SEMで実測した値(CD−SEM値)とその2つの区画の検出信号から計算される線幅との乖離(差)が最小になるように、瞳座標系内の2つの区画の位置の組み合わせと検量線の係数とを決定する。その2つの区画からの検出信号をS1,S2として、k1,k2,k3を係数とすると、検出信号を繰り返しパターンの線幅であるCD(critical dimension)に換算した値(以下、CD換算値という)は、次のように表される。   When determining the calibration curve, the deviation (difference) between the value actually measured by the CD-SEM (CD-SEM value) and the line width calculated from the detection signals of the two sections is minimized. The combination of the positions of the two sections in the pupil coordinate system and the coefficient of the calibration curve are determined. When the detection signals from the two sections are S1 and S2, and k1, k2, and k3 are coefficients, the detection signal is converted into a CD (critical dimension) that is the line width of the repeated pattern (hereinafter referred to as a CD conversion value). ) Is expressed as follows.

CD換算値=k1×S1+k2×S2+k3 …(2)
この説明では、瞳像内の2つの区画の組合せを説明したが、検出信号を用いる区画は瞳座標系内で少なくとも1つあればよい。例えば、瞳座標系内の3つの区画からの検出信号を組み合わせる場合には、第3の区画は第1および第2の区画と異なるか、または第1もしくは第2の区画と同じで異なる波長の光を受光する部分である。さらに、瞳座標系内のn個(nは3以上の整数)の区画の組み合わせを用いてもよい。そのn個の区画の検出信号をSi(i=1〜n)として、k1,k2,…,k(n+1)を係数とすると、CD換算値は次の検量線(以下、式αと称する。)で表される。
CD conversion value = k1 × S1 + k2 × S2 + k3 (2)
In this description, the combination of two sections in the pupil image has been described. However, at least one section using the detection signal may be in the pupil coordinate system. For example, when combining detection signals from three sections in the pupil coordinate system, the third section is different from the first and second sections, or is the same as the first or second section and has a different wavelength. This is the part that receives light. Furthermore, a combination of n sections (n is an integer of 3 or more) in the pupil coordinate system may be used. When the detection signals of the n sections are Si (i = 1 to n) and k1, k2,..., K (n + 1) are coefficients, the CD conversion value is referred to as the next calibration curve (hereinafter referred to as Expression α). ).

CD換算値=k1×S1+k2×S2+…+kn×Sn+k(n+1)
=α …(3)
式αで使用した瞳座標系内の位置に対応する検出信号S1〜Sn(階調値)は、少なからず繰り返しパターンの下地部と相関のある成分(下地成分)を含んでいる。そこで、本実施形態では下地成分を抽出するために、繰り返しパターンの方位角を0度または90度に設定した状態で、瞳座標系内の所定の区画の検出信号を用いて先ほど求めた検量線の式αを補正する。すなわち、式αから下地成分を除く。この段階の検量線を式βとする。式αとCD−SEM値との乖離値をΔとすると、式αと式βの関係は下記の式で表すことができる。
CD conversion value = k1 × S1 + k2 × S2 +... + Kn × Sn + k (n + 1)
= Α (3)
The detection signals S1 to Sn (gradation values) corresponding to the positions in the pupil coordinate system used in Expression α include components (background components) correlated with the background portion of the repetitive pattern. Therefore, in this embodiment, in order to extract the background component, the calibration curve obtained earlier using the detection signal of a predetermined section in the pupil coordinate system with the azimuth angle of the repeated pattern set to 0 degree or 90 degrees. Is corrected. That is, the base component is removed from the formula α. The calibration curve at this stage is represented by equation β. If the divergence value between the equation α and the CD-SEM value is Δ, the relationship between the equation α and the equation β can be expressed by the following equation.

β=α−Δ …(4)
乖離値Δは、下地成分を抽出するために所定の方位角(0度または90度)に設定された繰り返しパターンに関して、瞳座標系内の所定の位置の区画で所定の波長の光を受光して得られる検出信号X(階調値)と係数e,fを用いて下記の算出式で表すことができる。
β = α−Δ (4)
The divergence value Δ is obtained by receiving light of a predetermined wavelength in a section at a predetermined position in the pupil coordinate system with respect to a repetitive pattern set to a predetermined azimuth angle (0 degree or 90 degrees) in order to extract a background component. Using the detection signal X (tone value) and the coefficients e and f obtained in this way, the following calculation formula can be used.

Δ=e×X+f …(5)
式(4)と式(5)より次の算出式(検量線)が得られる。
β=α−(e×X+f) …(6)
したがって、式(6)を用いることによって、下地成分の影響を除去して繰り返しパターンの線幅を高精度に求めることができる。なお、式(6)は線形の一次式で表したが、非線形の高次多項式でも良い。また、式(5)の乖離値Δを求める際にも、高次多項式を用いてもよく、さらに瞳座標系内の複数の区画の瞳像の検出信号の一次式または高次多項式を用いてもよい。
Δ = e × X + f (5)
The following calculation formula (calibration curve) is obtained from Formula (4) and Formula (5).
β = α− (e × X + f) (6)
Therefore, by using Expression (6), it is possible to obtain the line width of the repeated pattern with high accuracy by removing the influence of the base component. In addition, although Formula (6) was represented with the linear linear equation, a nonlinear high-order polynomial may be sufficient. Further, when obtaining the divergence value Δ in the equation (5), a high-order polynomial may be used, and further using a linear equation or a high-order polynomial of detection signals of the pupil images of a plurality of sections in the pupil coordinate system. Also good.

次に、具体的に式(6)に対応する算出式を求める方法につき説明する。以下の説明では、簡単のために、CD換算値(式α)を計算するための瞳座標系内の区画を一つであるとする。
図4において、瞳座標系には、Py=Pxと、Py=−Pxという2つの対角線があるが、線幅以外の他の要因の影響を受けずに、線幅変化と最も高い相関のある位置は、これら2つのうちのいずれかの対角線上に存在する。この場合、繰り返しパターン30に入射する各光束の入射角、各光束の入射面の方位角、各光束の入射面に対する偏光方向(偏光角度)は、原点O(光軸)に関して対称であることは光学的に自明である。
Next, a method for obtaining a calculation formula corresponding to formula (6) will be specifically described. In the following description, for the sake of simplicity, it is assumed that there is one section in the pupil coordinate system for calculating the CD conversion value (formula α).
In FIG. 4, the pupil coordinate system has two diagonal lines Py = Px and Py = −Px, but has the highest correlation with the line width change without being influenced by other factors other than the line width. The position exists on the diagonal of either of these two. In this case, the incident angle of each light beam incident on the repetitive pattern 30, the azimuth angle of the incident surface of each light beam, and the polarization direction (polarization angle) with respect to the incident surface of each light beam are symmetric with respect to the origin O (optical axis). Optically obvious.

さらに、入射光の偏光方向はX方向であり、各光束の偏光特性は、対角線Py=PxおよびPy=−Pxに関して対称であることも明らかである。したがって、偏光特性は、光軸Oに関して対称であり、その2つの対角線に関しても対称である。対角線Py=PxおよびPy=−Pxのいずれの対角線を使用するかは、入射光の偏光方向と繰り返しパターン30の周期方向との関係によって決定される。   Furthermore, the polarization direction of the incident light is the X direction, and it is also clear that the polarization characteristics of each light beam are symmetric with respect to the diagonal lines Py = Px and Py = −Px. Therefore, the polarization characteristics are symmetric with respect to the optical axis O, and also with respect to the two diagonal lines. Which of the diagonal lines Py = Px and Py = −Px is used is determined by the relationship between the polarization direction of the incident light and the periodic direction of the repeated pattern 30.

図5(a)のように、繰り返しパターン30の方位角が時計回りに45度である場合には、瞳座標系内でPy=−Pxで示される対角線上に、線幅変化との相関が最も高い位置が存在する。図5(b)のように、繰り返しパターン30の方位角が反時計回りに45度である場合には、瞳座標系内でPy=Pxで示される対角線上に、線幅変化との相関が最も高い位置が存在する。ただし、瞳座標系の原点O(光軸)に近づくと、線幅以外の状態に影響を受けることが分かっており、線幅に対する相関は低下する傾向がある。   As shown in FIG. 5A, when the azimuth angle of the repetitive pattern 30 is 45 degrees clockwise, there is a correlation with the line width change on the diagonal line indicated by Py = −Px in the pupil coordinate system. The highest position exists. As shown in FIG. 5B, when the azimuth angle of the repetitive pattern 30 is 45 degrees counterclockwise, there is a correlation with the line width change on the diagonal line indicated by Py = Px in the pupil coordinate system. The highest position exists. However, it is known that when approaching the origin O (optical axis) of the pupil coordinate system, the state other than the line width is affected, and the correlation with the line width tends to decrease.

まず、式αのCD換算値を算出するための検量線を作成する方法につき説明する。この作成にあたっては、上述のようにあらかじめ例えばCD−SEMで線幅が測定されている基準ウェハを使用する。CD−SEMは、一つの測定点の視野が狭いため、本実施形態の表面検査装置1の広い視野のなかで複数点測定し平均値を求めておくことが好ましい。こうして、CD−SEMで実測した線幅の値(CD−SEM値)と、表面検査装置1によって形成される瞳座標系内の所定位置の区画の検出信号(階調値)との相関関係を、多数の異なる線幅の繰り返しパターンに対して求める。   First, a method for creating a calibration curve for calculating the CD converted value of the equation α will be described. In this creation, a reference wafer whose line width is measured in advance by, for example, a CD-SEM as described above is used. Since the CD-SEM has a narrow field of view at one measurement point, it is preferable to measure a plurality of points in the wide field of view of the surface inspection apparatus 1 of the present embodiment to obtain an average value. Thus, the correlation between the line width value (CD-SEM value) actually measured by the CD-SEM and the detection signal (gradation value) of the section at a predetermined position in the pupil coordinate system formed by the surface inspection apparatus 1 is obtained. Obtained for a large number of repetitive patterns having different line widths.

一例として、繰り返しパターンの方位角は図5(a)のように設定され、CD−SEM値と、例えば図5(c)に示す瞳座標系内の位置の区画42の検出信号S(階調値)から計算される線幅(CD換算値)との乖離が最小になるように、検量線の係数k1,k2を決定する。CD−SEM値と検出信号Sとの関係が図6(a)のようになっている場合、その検量線は、直線39を表す下記の一次式である。下記の式が式(3)(式α)に対応している。   As an example, the azimuth angle of the repetitive pattern is set as shown in FIG. 5A, and the CD-SEM value and, for example, the detection signal S (gradation) of the section 42 at the position in the pupil coordinate system shown in FIG. The coefficients k1 and k2 of the calibration curve are determined so that the deviation from the line width (CD converted value) calculated from the (value) is minimized. When the relationship between the CD-SEM value and the detection signal S is as shown in FIG. 6A, the calibration curve is the following linear expression representing the straight line 39. The following formula corresponds to formula (3) (formula α).

CD換算値=k1×S+k2=α …(7)
また、図6(b)は、基準ウェハに関して、図5(c)の区画42の検出信号Sから式(7)を用いて計算された線幅(CD換算値)(縦軸)と、実測値であるCD−SEM値(横軸)との関係を表している。なお、瞳座標系内の複数の区画の検出信号を用いる場合には式(7)の代わりに式(3)を用いればよい。
CD conversion value = k1 × S + k2 = α (7)
FIG. 6B shows the line width (CD conversion value) (vertical axis) calculated using the equation (7) from the detection signal S of the section 42 in FIG. It represents the relationship with the CD-SEM value (horizontal axis) which is a value. In addition, when using the detection signals of a plurality of sections in the pupil coordinate system, equation (3) may be used instead of equation (7).

なお、構造性複屈折によるクロスニコル透過光量は、繰り返しパターンの線幅に対し、必ずしも1次式で階調変化するとは限らない。とくに、線幅変化範囲が広い場合は、直線からずれる傾向がある。その場合は、式(7)の代わりに2次式等の高次式で換算することが好ましい。
図6(b)において、直線44は、CD換算値がCD−SEM値と同じ値であることを示し、外側の点線の直線45,46は、CD−SEM値に対するCD換算値の許容範囲を示す。したがって、図6(b)は、CD換算値が規格値に入っていることを示している。
Note that the crossed Nicols transmitted light amount due to structural birefringence does not always change in gradation with a linear expression with respect to the line width of the repetitive pattern. In particular, when the line width change range is wide, there is a tendency to deviate from a straight line. In that case, it is preferable to convert by a higher order expression such as a second order expression instead of the expression (7).
In FIG. 6B, a straight line 44 indicates that the CD converted value is the same value as the CD-SEM value, and outer dotted straight lines 45 and 46 indicate the allowable range of the CD converted value with respect to the CD-SEM value. Show. Therefore, FIG. 6B shows that the CD conversion value is within the standard value.

一方、図6(c)のCD換算値(縦軸)は、検量線作成に用いた基準ウェハとは異なる量産ウェハ(ロット1〜6)に関して、瞳座標系内の区画42の検出信号Sから式(7)を用いて計算された線幅である。図6(c)のCD換算値は、いくつかのロットで直線45,46の範囲(規格)から外れている。これはCD−SEM値との乖離誤差(CD換算値からCD−SEM値を引いた後の誤差)が大きくなっているためである。この理由は、線幅以外のウェハの表面状態がウェハ面内で変化しているなかで、その変化の影響の程度が、CD−SEM値とCD換算値とで異なるからである。   On the other hand, the CD converted value (vertical axis) in FIG. 6C is obtained from the detection signal S of the section 42 in the pupil coordinate system for a mass-produced wafer (lots 1 to 6) different from the reference wafer used for creating the calibration curve. It is the line width calculated using the equation (7). The CD conversion value in FIG. 6C is out of the range (standard) of the straight lines 45 and 46 in some lots. This is because a deviation error from the CD-SEM value (an error after subtracting the CD-SEM value from the CD converted value) is large. This is because the degree of influence of the change differs between the CD-SEM value and the CD conversion value while the wafer surface state other than the line width changes in the wafer plane.

すなわち、CD−SEMは電子線を照射走査して、パターンエッジから生じる2次電子を収集し、2次電子の強弱信号から所定の閾値の部分を抽出してパターン線幅としている。CD−SEMでは、2次電子収集部の配置や、閾値の設定を最適化して、パターン断面の幅との相関のよい条件に設定しているものの、パターンの微妙な形状の影響は受ける。なお、基本的に電子線はウェハの繰り返しパターンの下地部(下層)にまでは達しないとしている。   That is, the CD-SEM irradiates and scans an electron beam, collects secondary electrons generated from the pattern edge, extracts a predetermined threshold value portion from the intensity signal of the secondary electrons, and sets the pattern line width. In the CD-SEM, the arrangement of the secondary electron collector and the setting of the threshold value are optimized and set to a condition having a good correlation with the width of the pattern cross section, but is affected by the subtle shape of the pattern. Basically, the electron beam does not reach the base (lower layer) of the repeated pattern of the wafer.

一方、本実施形態のような偏光状態変化量をパターン線幅に置き換える方法の場合は、構造性複屈折による位相変化は、パターン線幅だけではなく、繰り返しパターンのライン部の形状や高さ等の影響を受けるとともに、入射光としての例えば可視光は下層まで達する場合がある。また、反射光の位相変化および反射光に対する下層の影響は波長によっても異なり、さらに、入射角、入射面と繰り返しパターンとの方位角、および偏光方向によっても異なる。このように、構造性複屈折を用いる検出方式は、CD−SEMとは異なる検出原理に基づく方式であるため、線幅以外の状態の影響を受けることはやむを得ない。   On the other hand, in the case of the method of replacing the polarization state change amount with the pattern line width as in this embodiment, the phase change due to structural birefringence is not only the pattern line width but also the shape and height of the line portion of the repetitive pattern, etc. For example, visible light as incident light may reach the lower layer. Further, the phase change of the reflected light and the influence of the lower layer on the reflected light also vary depending on the wavelength, and also vary depending on the incident angle, the azimuth angle between the incident surface and the repetitive pattern, and the polarization direction. Thus, since the detection method using structural birefringence is a method based on a detection principle different from that of CD-SEM, it is inevitable that the detection method is affected by states other than the line width.

しかしながら、CD−SEMで半導体デバイスの製造プロセスの管理をしてきた製造ラインでは、CD−SEM管理にあわせた線幅測定性能が求められるため、CD−SEM値との乖離誤差は小さくする必要がある。そこで、本実施形態では、既述した、入射光の入射角、入射光の入射面と繰り返しパターンとの方位角、入射光の偏光方向、および検出される光の波長等の条件を組み合わせる。すなわち、これらの条件の中で、繰り返しパターンの線幅および/または線幅以外の要素の影響を受ける条件を適切に組み合わせることによって、線幅測定精度を向上させる。   However, in a production line that has managed the manufacturing process of a semiconductor device with a CD-SEM, a line width measurement performance in accordance with the CD-SEM management is required. Therefore, a deviation error from the CD-SEM value needs to be reduced. . Therefore, in the present embodiment, the conditions such as the incident angle of the incident light, the azimuth angle between the incident surface of the incident light and the repetitive pattern, the polarization direction of the incident light, and the wavelength of the detected light described above are combined. That is, among these conditions, the line width measurement accuracy is improved by appropriately combining the line width of the repetitive pattern and / or conditions affected by elements other than the line width.

まず、図7を参照して繰り返しパターンの線幅の影響を受けないための条件を説明する。図7において、入射光33と繰り返しパターン30との関係は以下の方位関係Aである。
(方位関係A):入射光33は、偏光方向49が入射面48と一致しているp偏光。さらに、入射面48は、繰り返しパターン30のライン部と平行。
First, the conditions for not being affected by the line width of the repeated pattern will be described with reference to FIG. In FIG. 7, the relationship between the incident light 33 and the repetitive pattern 30 is the following orientation relationship A.
(Directional relationship A): The incident light 33 is p-polarized light whose polarization direction 49 coincides with the incident surface 48. Further, the incident surface 48 is parallel to the line portion of the repeated pattern 30.

したがって、入射光33の偏光方向49の電気ベクトルは、繰り返しパターン30のライン部に平行な方向の成分のみを有し、繰り返しパターン30の周期方向の成分は0である。構造性複屈折は、繰り返しパターン30の周期方向とそれに垂直な方向との屈折率の差が位相差となり発生するが、入射光の偏光方向が、繰り返しパターンのライン部に平行な方向の成分しか有しない場合は、反射光に2方向間で位相差が生じることはない。すなわち、図7のような偏光方向49と繰り返しパターン30の方向との配置では、繰り返しパターン30の線幅が変化しても、反射光に2方向間での位相差の変化は生じず、わずかに反射率変化が生じるだけである。したがって、反射光は、線幅変化よりむしろ線幅以外の状態、すなわち下地部32の膜厚変動等の情報を多く検出することになるので、その反射光(第2の偏光フィルター16の透過光量)の検出信号を下地情報として用いることが可能である。   Therefore, the electric vector in the polarization direction 49 of the incident light 33 has only a component in the direction parallel to the line portion of the repetitive pattern 30, and the component in the periodic direction of the repetitive pattern 30 is zero. Structural birefringence is caused by the difference in refractive index between the periodic direction of the repeated pattern 30 and the direction perpendicular thereto as a phase difference, but the polarization direction of incident light is only a component in a direction parallel to the line portion of the repeated pattern. If not, there is no phase difference between the two directions in the reflected light. That is, in the arrangement of the polarization direction 49 and the direction of the repetitive pattern 30 as shown in FIG. 7, even if the line width of the repetitive pattern 30 changes, the phase difference between the two directions does not change in the reflected light. Only a change in reflectance occurs. Accordingly, the reflected light detects a lot of information such as a state other than the line width rather than a change in the line width, that is, the film thickness variation of the base portion 32. Therefore, the reflected light (the transmitted light amount of the second polarizing filter 16) is detected. ) Detection signal can be used as background information.

また、以下の方位関係B,C,Dの場合にも、反射光は、線幅変化よりむしろ線幅以外の状態、すなわち下地部32の膜厚変動等の情報を多く検出することになるので、その反射光の検出信号を下地情報として用いることが可能である。
(方位関係B):入射光の偏光方向は入射面と垂直(s偏光状態)。入射面は繰り返しパターンのライン部と平行。
Also in the case of the following azimuth relationships B, C, and D, the reflected light detects a lot of information other than the line width rather than the line width, that is, information such as the film thickness variation of the underlying portion 32. The detection signal of the reflected light can be used as background information.
(Directional relationship B): The polarization direction of incident light is perpendicular to the incident surface (s-polarized state). The incident surface is parallel to the line part of the repeated pattern.

(方位関係C):入射光の偏光方向は入射面と一致(p偏光状態)。入射面は繰り返しパターンのライン部に垂直(周期方向に平行)。
(方位関係D):入射光の偏光方向は入射面と垂直(s偏光状態)。入射面は繰り返しパターンのライン部に垂直。
そこで、下記の式により、下地の影響の補正を行うことができる。
(Orientation relationship C): The polarization direction of incident light coincides with the incident surface (p-polarized state). The incident surface is perpendicular to the line portion of the repetitive pattern (parallel to the periodic direction).
(Directional relationship D): The polarization direction of incident light is perpendicular to the incident surface (s-polarized state). The incident surface is perpendicular to the line part of the repeating pattern.
Therefore, the influence of the background can be corrected by the following equation.

補正CD換算値=測定点のデータ(CD情報と下地情報)−補正点のデータ(下地情報) …(8)
式(8)において、測定点のデータとは、例えば図5(c)の瞳座標系内の区画42を測定点として、この測定点の瞳像から得られる検出信号を式(7)に代入して得られるCD換算値である。また、補正点のデータとは、入射光と繰り返しパターンとの関係が上記の方位関係A〜Dにあるときに、瞳座標系内の所定の区画を補正点として、この補正点の瞳像の検出信号を式(5)に対応する換算式に代入して得られる値である。
Correction CD conversion value = measurement point data (CD information and background information) −correction point data (background information) (8)
In the equation (8), the measurement point data is, for example, the section 42 in the pupil coordinate system of FIG. 5C as the measurement point, and the detection signal obtained from the pupil image at this measurement point is substituted into the equation (7). It is a CD conversion value obtained as described above. The correction point data refers to the pupil image of the correction point with a predetermined section in the pupil coordinate system as the correction point when the relationship between the incident light and the repetitive pattern is in the above azimuth relationships A to D. This is a value obtained by substituting the detection signal into a conversion equation corresponding to equation (5).

その補正点を用いる場合の入射光と繰り返しパターンとの関係は、入射面が繰り返しパターンのライン部に平行または垂直で、かつ入射光の偏光状態がp偏光またはs偏光であるということである。式(8)は式(6)と等価である。
具体的に式(8)を適用する場合には、図8(a)に示すように、繰り返しパターン30の方位角θを0度〜90度間の偏光状態変化量と線幅とが相関を持つ任意の方位角(例えば45度)に設定し、図8(b)に示す瞳座標系内の所定の区画である測定点50から得られる検出信号および対応するCD−SEM値から式(7)の係数k1,k2を決定する。
When the correction point is used, the relationship between the incident light and the repetitive pattern is that the incident surface is parallel or perpendicular to the line portion of the repetitive pattern, and the polarization state of the incident light is p-polarized light or s-polarized light. Equation (8) is equivalent to Equation (6).
Specifically, when Expression (8) is applied, as shown in FIG. 8A, the azimuth angle θ of the repetitive pattern 30 has a correlation between the polarization state change amount between 0 degrees and 90 degrees and the line width. An arbitrary azimuth angle (for example, 45 degrees) is set, and an equation (7) is obtained from a detection signal obtained from a measurement point 50 as a predetermined section in the pupil coordinate system shown in FIG. 8B and a corresponding CD-SEM value. ) K1 and k2 are determined.

次に、繰り返しパターン30を図9(a)の0度または図9(b)の90度の方位角、すなわち下地情報のみを抽出することを目的とした方位角に設定する。そして、図9(a)の方位角では、入射光の入射面48を繰り返しパターン30のライン部に平行または垂直に設定し、入射光の偏光方向49をs偏光(状態0s)またはp偏光(状態0p)に設定する。そして、状態0sでは、瞳像52が形成されている瞳座標系のPy軸に沿った区画領域54内の所定の区画を補正点として、状態0pでは、瞳座標系のPx軸に沿った区画領域56内の所定の区画を補正点として、その補正点の検出信号から下地情報を求める。   Next, the repeated pattern 30 is set to an azimuth angle of 0 degrees in FIG. 9A or 90 degrees in FIG. 9B, that is, an azimuth angle intended to extract only background information. 9A, the incident light incident surface 48 is set parallel or perpendicular to the line portion of the pattern 30, and the incident light polarization direction 49 is set to s-polarized light (state 0s) or p-polarized light (state 0s). Set to state 0p). In state 0s, a predetermined section in the partition area 54 along the Py axis of the pupil coordinate system in which the pupil image 52 is formed is used as a correction point. In state 0p, the section along the Px axis of the pupil coordinate system is used. Using a predetermined section in the region 56 as a correction point, background information is obtained from the detection signal of the correction point.

また、図9(b)の方位角では、入射光の入射面48を繰り返しパターン30のライン部に垂直または平行に設定し、入射光の偏光方向49をs偏光(状態90s)またはp偏光(状態90p)に設定する。そして、状態90sでは、瞳座標系の区画領域54内の所定の区画を補正点として、状態90pでは、瞳座標系の区画領域56内の所定の区画を補正点として、その補正点の検出信号から下地情報を求める。ここでは分かりやすくするために、図8(b)の測定点50(CD情報および下地情報を持つ区画)を決定する際に使用する標本を基準ウェハA、図9(a)および(b)の補正点(下地情報を持つ区画)を決定する際に使用する標本を基準ウェハBとして説明する。   9B, the incident light incident surface 48 is set to be perpendicular or parallel to the line portion of the pattern 30 repeatedly, and the incident light polarization direction 49 is set to s-polarized light (state 90s) or p-polarized light (state 90s). State 90p). In the state 90s, a predetermined section in the partitioned area 54 of the pupil coordinate system is used as a correction point. In the state 90p, a predetermined section in the partitioned area 56 of the pupil coordinate system is used as a correction point, and a detection signal of the correction point is detected. Get ground information from Here, for the sake of easy understanding, the specimen used when determining the measurement point 50 (section having CD information and background information) in FIG. 8B is referred to as the reference wafer A, and those in FIGS. 9A and 9B. A sample used when determining a correction point (section having background information) will be described as a reference wafer B.

図10(a)は、数枚の基準ウェハBから瞳座標系内の補正点の検出信号X(階調値)(下地情報)を求めた結果を表す。図10(a)の横軸は検出信号X、縦軸は上記の測定点での検出信号(階調値)を式(7)に代入して計算したCD換算値とCD−SEM値との乖離値Δである。その補正点は、図9(a)または(b)の区画領域54,56内の複数の区画のうちで、その検出信号Xと乖離値Δとの相関が最も高い位置の区画である。一例として、図9(a)の区画領域54内の一つの区画が補正点59であるとする。図10(a)の検出信号Xと乖離値Δとの誤差が最小になる一次式(式(5))が直線58で表されている。その直線58の傾きおよびオフセットから式(5)の係数e,fが求められる。これ以降は補正点59の検出信号X(階調値)を式(5)に代入することによって乖離値Δが計算される。   FIG. 10A shows the result of obtaining the detection signal X (tone value) (background information) of the correction point in the pupil coordinate system from several reference wafers B. In FIG. 10A, the horizontal axis represents the detection signal X, and the vertical axis represents the CD-converted value and the CD-SEM value calculated by substituting the detection signal (gradation value) at the above measurement point into Equation (7). The deviation value Δ. The correction point is a partition at a position where the correlation between the detection signal X and the deviation value Δ is the highest among the plurality of partitions in the partition regions 54 and 56 in FIG. 9A or 9B. As an example, assume that one section in the section area 54 of FIG. A linear expression (Expression (5)) that minimizes the error between the detection signal X and the deviation value Δ in FIG. From the slope and offset of the straight line 58, the coefficients e and f of the equation (5) are obtained. Thereafter, the deviation value Δ is calculated by substituting the detection signal X (tone value) of the correction point 59 into the equation (5).

したがって、演算処理部20は、測定点50の検出信号Sを用いて式(7)から得られるCD換算値(CD情報および下地情報)から、補正点59の検出信号Xを用いて式(5)から得られる乖離値Δ(下地情報)を差し引くことによって、次のように式(6)および式(8)に対応する補正CD換算値を求めることができる。この補正CD換算値からは下地成分に起因する誤差が除去されている。式(9)(式(6)または式(8))を補正CD換算値を求めるための検量線とも呼ぶ。   Therefore, the arithmetic processing unit 20 uses the detection signal X of the correction point 59 from the CD conversion value (CD information and background information) obtained from the expression (7) using the detection signal S of the measurement point 50. By subtracting the divergence value Δ (background information) obtained from (), the corrected CD conversion value corresponding to the equations (6) and (8) can be obtained as follows. An error caused by the background component is removed from the corrected CD converted value. Expression (9) (Expression (6) or Expression (8)) is also referred to as a calibration curve for obtaining a corrected CD conversion value.

補正CD換算値=CD換算値−乖離値Δ
=(k1×S+k2)−(e×X+f) …(9)
図10(b)は、量産ウェハ(ロット1〜6)に関して、測定点の検出信号Sおよび補正点の検出信号Xを式(9)に代入して求めた補正CD換算値とCD−SEM値との関係を示す。測定点の検出信号(CD情報と下地情報)だけで求めた結果である図6(c)と比較すると、図10(b)は明らかに改善しており、補正CD換算値が直線45,46間の規格内に入ることが分かる。
Correction CD conversion value = CD conversion value−deviation value Δ
= (K1 * S + k2)-(e * X + f) (9)
FIG. 10B shows a corrected CD converted value and a CD-SEM value obtained by substituting the detection signal S at the measurement point and the detection signal X at the correction point into the equation (9) for the mass production wafer (lots 1 to 6). Shows the relationship. Compared with FIG. 6C, which is a result obtained only by the detection signal (CD information and background information) at the measurement point, FIG. 10B is clearly improved, and the corrected CD conversion value is a straight line 45, 46. It can be seen that it falls within the standards.

また、図11(a)は、各ロット1〜6の量産ウェハに関して、測定点の検出信号(CD情報と下地情報)だけで求めたCD換算値とCD−SEM値との乖離値Δを示す。図11(b)は、それらの量産ウェハに関して、測定点の検出信号および補正点の検出信号から求めた補正CD換算値とCD−SEM値との乖離値を示す。図11(a)では全ロットに関する各測定点の乖離値Δの点線で示す平均値が0より大きい値を示しており、各ロット内の乖離値Δのばらつきも大きいことが分かる。一方、図11(b)は全ロットの乖離値の平均値がほぼ0の位置に重なっており、各ロット内の乖離値のばらつきも改善が見られるものが多い。したがって、式(9)によって、下地成分が補正され、より正確に繰り返しパターンの線幅を測定できることが分かる。   FIG. 11A shows a deviation value Δ between the CD converted value and the CD-SEM value obtained from only the measurement point detection signals (CD information and ground information) for the mass-produced wafers of the lots 1 to 6. . FIG. 11B shows the deviation value between the corrected CD conversion value and the CD-SEM value obtained from the measurement point detection signal and the correction point detection signal for these mass-produced wafers. In FIG. 11A, the average value indicated by the dotted line of the deviation value Δ of each measurement point for all lots is greater than 0, and it can be seen that the variation of the deviation value Δ within each lot is also large. On the other hand, in FIG. 11B, the average value of the divergence values of all the lots overlaps with the position of almost 0, and there are many cases where the variation of the divergence values in each lot is improved. Therefore, it can be seen from Equation (9) that the background component is corrected and the line width of the repeated pattern can be measured more accurately.

次に、本実施形態において瞳座標系内の測定点および式(9)(式(6)または式(8))の係数k1,k2を決定する方法の一例につき図12(a)のフローチャートを参照して説明する。また、瞳座標系内の補正点および式(9)の係数e,fを決定し、式(9)(検量線)を決定する方法の一例につき図12(b)のフローチャートを参照して説明する。なお、測定点および補正点が1点の場合につき説明するが、測定点および補正点は複数でもよい。   Next, in the present embodiment, a flowchart of FIG. 12A is shown for an example of a method for determining the measurement points in the pupil coordinate system and the coefficients k1 and k2 of Expression (9) (Expression (6) or Expression (8)). The description will be given with reference. An example of a method of determining the correction point in the pupil coordinate system and the coefficients e and f of the equation (9) and determining the equation (9) (calibration curve) will be described with reference to the flowchart of FIG. To do. In addition, although the case where there is one measurement point and correction point will be described, a plurality of measurement points and correction points may be provided.

まず、図12(a)のステップ102において、瞳座標系内の測定点(CD情報および下地情報を持つ区画)を決定するための標本である1枚または複数枚の基準ウェハAを決定する。具体的に、表面検査装置1で測定対象となる繰り返しパターンの線幅の範囲を含む種々の線幅の繰り返しパターンが形成されるとともに、それら繰り返しパターンの線幅(CD−SEM値)がCD−SEMによって測定されている図13(a)の基準ウェハ5Aが基準ウェハAである。図13(a)において、基準ウェハ5Aの多数のショット領域SAi(i=1〜N:Nは例えば数10から数100の整数)のうちの複数のショット領域に、互いに異なる線幅のL&Sパターンよりなる繰り返しパターンLSiが形成されている。基準ウェハ5Aは図1のステージ6に載置される。   First, in step 102 in FIG. 12A, one or a plurality of reference wafers A which are samples for determining measurement points (sections having CD information and background information) in the pupil coordinate system are determined. Specifically, the surface inspection apparatus 1 forms a repeated pattern having various line widths including the range of the repeated pattern line width to be measured, and the repeated pattern line width (CD-SEM value) is CD−. The reference wafer 5A in FIG. 13A measured by the SEM is the reference wafer A. In FIG. 13A, L & S patterns having different line widths in a plurality of shot areas in a number of shot areas SAi (i = 1 to N: N is an integer of several tens to several hundreds) of the reference wafer 5A. A repetitive pattern LSi is formed. The reference wafer 5A is placed on the stage 6 in FIG.

次いで、ステップ104において、回転ステージ6Bを駆動して、図13(a)の基準ウェハ5Aの方位角θを0度〜90度内の任意の値に設定し、光源11からの光をX方向(方向R)に直線偏光した状態で基準ウェハ5Aに照射し、基準ウェハ5Aからの反射光の瞳像を撮像素子18で撮像する。そして、測定面DP上の瞳座標系内の複数の区画(図4の区画40)ごとに、異なる線幅の繰り返しパターンから得られる検出信号S(階調値)を用いて計算式(CD換算値=k1×S+k2)から得られるCD換算値と、対応するCD−SEM値との誤差の二乗和(乖離誤差)が最小になるように、最小二乗法で係数k1,k2を決定する。さらに、その複数の区画のうちで、その乖離誤差が最小になる区画を測定点MP1(たとえば図8(a)の測定点50)とする。   Next, in step 104, the rotary stage 6B is driven, the azimuth angle θ of the reference wafer 5A in FIG. 13A is set to an arbitrary value within 0 to 90 degrees, and the light from the light source 11 is directed in the X direction. The reference wafer 5A is irradiated in a state of being linearly polarized in (direction R), and a pupil image of reflected light from the reference wafer 5A is picked up by the image pickup device 18. Then, for each of a plurality of sections (section 40 in FIG. 4) in the pupil coordinate system on the measurement surface DP, a calculation formula (CD conversion) using a detection signal S (tone value) obtained from a repeated pattern having a different line width. The coefficients k1 and k2 are determined by the least square method so that the square sum (deviation error) of the error between the CD converted value obtained from the value = k1 × S + k2) and the corresponding CD-SEM value is minimized. Further, among the plurality of sections, a section having the smallest deviation error is set as a measurement point MP1 (for example, the measurement point 50 in FIG. 8A).

なお、その乖離誤差が最小になる位置は、波長によっても変わるため、複数の波長の光の検出信号を用いてCD換算値および乖離誤差を計算し、乖離誤差が最小になる光の波長を測定点MP1の検出信号を得るときの光の波長とする。さらに、必要に応じて、基準ウェハ5Aの方位角θを0度〜90度の範囲内で変化させて、乖離誤差が最小となるときの方位角を決定してもよい。   Since the position where the deviation error is minimized also varies depending on the wavelength, the CD converted value and the deviation error are calculated using the detection signals of the light having a plurality of wavelengths, and the wavelength of the light where the deviation error is minimized is measured. The wavelength of light used when obtaining the detection signal at the point MP1 is used. Furthermore, if necessary, the azimuth angle θ when the deviation error is minimized may be determined by changing the azimuth angle θ of the reference wafer 5A within a range of 0 degrees to 90 degrees.

次いでステップ106において、瞳座標系内で乖離値が最小であった測定点MP1の座標を決定し、その測定点MP1で使用された光の波長、および係数k1,k2を式(9)の計算に際して使用する光の波長および係数として決定する。これらの基準ウェハ5Aの方位角、測定点MP1の座標、波長、および係数k1,k2は演算処理部20内の記憶部に記憶される。さらに、基準ウェハ5Aにおいて線幅情報が測定された繰り返しパターンごとに、CD−SEM値と係数k1,k2を用いて計算されるCD換算値との乖離値Δを計算し、計算結果を記憶部に記憶する。   Next, at step 106, the coordinates of the measurement point MP1 having the smallest deviation value in the pupil coordinate system are determined, and the wavelength of the light used at the measurement point MP1 and the coefficients k1 and k2 are calculated by the equation (9). It is determined as the wavelength and coefficient of light used at the time. The azimuth angle of the reference wafer 5A, the coordinates of the measurement point MP1, the wavelength, and the coefficients k1 and k2 are stored in a storage unit in the arithmetic processing unit 20. Further, for each repetitive pattern whose line width information is measured on the reference wafer 5A, a deviation value Δ between the CD-SEM value and the CD conversion value calculated using the coefficients k1 and k2 is calculated, and the calculation result is stored in the storage unit. To remember.

次に、図12(b)のステップ112において、瞳座標系内の補正点(下地情報を持つ区画)を決定するための標本である1枚または複数枚の基準ウェハBを決定する。基準ウェハ5Bは、例えば表面検査装置1で測定対象となる量産ウェハの下地と同じ下地の上に基準ウェハ5Aと同じ種々の線幅の繰り返しパターンが形成されたものである。なお、基準ウェハ5Bは基準ウェハ5Aと同じでもよい。図13(b)の基準ウェハ5Bが基準ウェハBであるとする。基準ウェハ5Bも図1のステージ6に載置される。   Next, in step 112 of FIG. 12B, one or a plurality of reference wafers B which are samples for determining correction points (sections having background information) in the pupil coordinate system are determined. In the reference wafer 5B, for example, a repeated pattern having the same various line width as that of the reference wafer 5A is formed on the same base as the base of the mass production wafer to be measured by the surface inspection apparatus 1. The reference wafer 5B may be the same as the reference wafer 5A. Assume that the reference wafer 5B in FIG. The reference wafer 5B is also placed on the stage 6 in FIG.

次いで、ステップ114において、回転ステージ6Bを駆動して、図13(b)の基準ウェハ5Bの方位角θを0度または90度に設定し、光源11からの光をX方向(方向R)に直線偏光した状態で基準ウェハ5Bに照射し、基準ウェハ5Bからの反射光の瞳像を撮像素子18で撮像する。そして、図9(a)または(b)の測定面DP上の瞳座標系内の区画領域54(s偏光領域)および区画領域56(p偏光領域)内の複数の区画ごとに、繰り返しパターンの反射光から得られる検出信号X(階調値)を用いて計算式(e×X+f)から計算される乖離値と、これに対応するステップ106で記憶された乖離値Δとの誤差の二乗和が最小になるように、最小二乗法で係数e,fを決定する。さらに、その複数の区画のうちで、その誤差の二乗和が最小になる区画を補正点AP1(たとえば図9(a)の補正点59)とする。なお、ステップ114で設定する基準ウェハ5Bの方位角θは略0度または略90度でもよい。略0度または略90度とは、その係数e,fを決定できる範囲であれば、0度または90度からずれてもよいことを意味している。   Next, in step 114, the rotary stage 6B is driven to set the azimuth angle θ of the reference wafer 5B in FIG. 13B to 0 degree or 90 degrees, and the light from the light source 11 is directed in the X direction (direction R). The reference wafer 5B is irradiated in a linearly polarized state, and a pupil image of the reflected light from the reference wafer 5B is picked up by the image sensor 18. Then, for each of a plurality of sections in the partitioned area 54 (s-polarized area) and the partitioned area 56 (p-polarized area) in the pupil coordinate system on the measurement plane DP in FIG. The sum of squares of errors between the deviation value calculated from the calculation formula (e × X + f) using the detection signal X (tone value) obtained from the reflected light and the corresponding deviation value Δ stored in step 106. The coefficients e and f are determined by the least square method so that is minimized. Further, among the plurality of sections, a section where the sum of squares of the error is minimum is set as a correction point AP1 (for example, a correction point 59 in FIG. 9A). The azimuth angle θ of the reference wafer 5B set in step 114 may be approximately 0 degrees or approximately 90 degrees. Substantially 0 degrees or 90 degrees means that the coefficients e and f may deviate from 0 degrees or 90 degrees as long as the coefficients e and f can be determined.

なお、その誤差の二乗和が最小になる位置は、波長によっても変わるため、複数の波長の光の検出信号を用いて乖離誤差を計算し、その誤差の二乗和が最小になる波長の光を補正点AP1の検出信号を得るときの光とする。さらに、基準ウェハ5Bの方位角を0度または90度に設定し、その誤差の二乗和がより小さくなるときの方位角を下地情報を取得する際のウェハの方位角とする。   Since the position where the sum of squares of the error is minimized also varies depending on the wavelength, a divergence error is calculated using detection signals of light of a plurality of wavelengths, and the light of the wavelength where the sum of squares of the error is minimized. It is assumed that the light for obtaining the detection signal of the correction point AP1. Further, the azimuth angle of the reference wafer 5B is set to 0 degree or 90 degrees, and the azimuth angle when the sum of squares of the error becomes smaller is set as the azimuth angle of the wafer when acquiring the base information.

そして、瞳座標系内でその誤差の二乗和が最小であった補正点AP1の座標を決定し、その補正点AP1で使用された光の波長、および係数e,fを式(9)の計算に際して使用する光の波長および係数として決定する。これらの基準ウェハ5Bの方位角、補正点AP1の座標、波長、および係数e,fは演算処理部20内の記憶部に記憶される。
次のステップ116において、ステップ106で求められた係数k1,k2を用いてCD換算値を計算する式αから、ステップ114で求められた係数e,fを用いて計算されるCD換算値とCD−SEM値との乖離値Δを差し引く形の式β(式(6)または式(9))が、下地の影響を補正して繰り返しパターンの線幅を求めるための検量線として演算処理部20内の記憶部に記憶される。
Then, the coordinates of the correction point AP1 where the sum of squares of the error is the smallest in the pupil coordinate system are determined, and the wavelength of the light used at the correction point AP1 and the coefficients e and f are calculated by Equation (9). It is determined as the wavelength and coefficient of light used at the time. The azimuth angle of the reference wafer 5B, the coordinates of the correction point AP1, the wavelength, and the coefficients e and f are stored in the storage unit in the arithmetic processing unit 20.
In the next step 116, the CD converted value calculated using the coefficients e and f obtained in step 114 and the CD are calculated from the equation α for calculating the CD converted value using the coefficients k1 and k2 obtained in step 106. The arithmetic processing unit 20 uses the equation β (the equation (6) or the equation (9)) in the form of subtracting the deviation value Δ from the SEM value as a calibration curve for correcting the influence of the background and obtaining the line width of the repeated pattern. Is stored in the storage unit.

ここで、ステップ114において、瞳座標系内の補正点を決定する方法の別の例につき図14(a),(b)を参照して説明する。この例は、図4の第2象限の瞳座標に着目して、測定点と補正点の瞳座標を求めたものである。
図14(a)の横軸は、図9(a)および(b)で説明した入射光の偏光方向(p偏光、s偏光)と、基準ウェハの方位角(0度、90度)と、検出する光の波長(赤色R、緑色G、青色B)とを表している。図14(a)の横軸の(PxPy)は、瞳座標系のPx軸の値とPy軸の値とを連続表記したものである。ここでは測定面DP上の瞳座標系(Px,Py)を図14(b)に示すように設定している。
Here, another example of a method for determining a correction point in the pupil coordinate system in step 114 will be described with reference to FIGS. 14 (a) and 14 (b). In this example, paying attention to the pupil coordinates in the second quadrant of FIG. 4, the pupil coordinates of the measurement point and the correction point are obtained.
The horizontal axis of FIG. 14A represents the polarization direction of incident light (p-polarized light and s-polarized light) described in FIGS. 9A and 9B, the azimuth angle (0 degree, 90 degrees) of the reference wafer, It represents the wavelengths of light to be detected (red R, green G, blue B). (PxPy) on the horizontal axis in FIG. 14A is a continuous notation of the value of the Px axis and the value of the Py axis in the pupil coordinate system. Here, the pupil coordinate system (Px, Py) on the measurement surface DP is set as shown in FIG.

図14(b)において、瞳座標系はPx方向に45列で、Py方向に45行の45×45個の区画に分割され、測定点64がある象限および光軸を通る区画領域60,62のみが使用される。入射光がp偏光時に使用される区画領域60の(PxPy)は(123)〜(2323)であり、入射光がs偏光時に使用される区画領域62の(PxPy)は(2301)〜(2323)であり、(2323)は光軸上にある。本実施形態では、補正点は区画領域60,62内にある。   In FIG. 14B, the pupil coordinate system is divided into 45 × 45 sections having 45 columns in the Px direction and 45 rows in the Py direction, and partitioned areas 60 and 62 passing through the quadrant and the optical axis where the measurement point 64 is located. Only used. (PxPy) of the partition region 60 used when the incident light is p-polarized is (123) to (2323), and (PxPy) of the partition region 62 used when the incident light is s-polarized is (2301) to (2323). ) And (2323) is on the optical axis. In the present embodiment, the correction points are in the partitioned areas 60 and 62.

また、図14(a)の縦軸は、図14(b)の区画領域60,64内の各区画の検出信号Xと、図12(a)のステップ106で決定された係数k1,k2と瞳座標系内の測定点64の検出信号Sとを用いて計算されたCD換算値とCD−SEM値との乖離値Δとの相関係数を示している。この例では、入射光がp偏光、基準ウェハ5Bの方位角が90度、使用する光の波長が赤色(R)のときの領域66で、相関が高くなっている。したがって、領域66に対応する図14(b)の区画領域60内の補正点68が図12(b)のステップ114における補正点AP1として決定される。   Further, the vertical axis of FIG. 14A represents the detection signal X of each partition in the partition regions 60 and 64 of FIG. 14B and the coefficients k1 and k2 determined in step 106 of FIG. A correlation coefficient between a CD conversion value calculated using the detection signal S of the measurement point 64 in the pupil coordinate system and a deviation value Δ between the CD-SEM value is shown. In this example, the correlation is high in the region 66 when the incident light is p-polarized light, the azimuth angle of the reference wafer 5B is 90 degrees, and the wavelength of the light to be used is red (R). Therefore, the correction point 68 in the partitioned area 60 in FIG. 14B corresponding to the area 66 is determined as the correction point AP1 in step 114 in FIG.

この例では、測定点64で使用する光の波長は緑色(G)および/または青色(B)が、線幅との相関が赤色よりも高い傾向があった。
したがって、補正点68で使用する乖離値Δとの相関が高い光の波長(ここでは赤色)は、測定点64で使用する光の波長よりも長い傾向がある。これは、測定点で使用する光は、繰り返しパターンの下地情報を含むため、下地をある程度透過する波長域、すなわち青色および緑色よりも長い赤色等の波長域の光の方が好ましいためであると考えられる。したがって、この場合には、測定点64で使用する光の波長を緑色および/又は青色として、補正点68で使用する光の波長を赤色とすることが好ましい。これによって、繰り返しパターンのピッチの測定精度を向上できる。
In this example, the wavelength of light used at the measurement point 64 tends to be higher in green (G) and / or blue (B) than in red, with a correlation with the line width.
Therefore, the wavelength of light having a high correlation with the deviation value Δ used at the correction point 68 (here, red) tends to be longer than the wavelength of light used at the measurement point 64. This is because the light used at the measurement point includes ground information of a repetitive pattern, and therefore, light in a wavelength range that transmits the ground to some extent, that is, light in a wavelength range such as red longer than blue and green is preferable. Conceivable. Therefore, in this case, it is preferable that the wavelength of light used at the measurement point 64 is green and / or blue, and the wavelength of light used at the correction point 68 is red. Thereby, the measurement accuracy of the pitch of the repetitive pattern can be improved.

次に、本実施形態の表面検査装置1において、図12(b)のステップ116で決定した検量線を用いて、量産ウェハの繰り返しパターンの線幅を測定する方法の一例につき図15のフローチャートを参照して説明する。この測定動作は主制御系3によって制御される。また、この測定方法は、たとえば露光および現像工程の後で、またはエッチング工程後に繰り返しパターンの線幅が許容範囲内に入っているかどうかを確認するために実行される。また、この測定方法は、たとえばウェハの下地部の状態がそれまでのロットとは変化した所定のロットの先頭の量産ウェハ等に対して実行される。   Next, in the surface inspection apparatus 1 of the present embodiment, the flowchart of FIG. 15 is shown for one example of a method for measuring the line width of the repetitive pattern of the mass production wafer using the calibration curve determined in step 116 of FIG. The description will be given with reference. This measurement operation is controlled by the main control system 3. This measuring method is performed, for example, to check whether the line width of the repeated pattern is within an allowable range after the exposure and development steps or after the etching step. Further, this measurement method is executed, for example, on a mass production wafer at the head of a predetermined lot in which the state of the base portion of the wafer has changed from the previous lot.

まず、図15のステップ122において、被検物としての量産ウェハを表面検査装置1のステージ6に載置する。量産ウェハは図16(a)のウェハ5であるとする。ウェハ5の表面の多数のショット領域SBj(j=1〜M:Mは数10〜数100の整数)には互いに設計上では同じ線幅のL&Sパターンよりなる繰り返しパターン30が形成されている。なお、ショット領域SBjには、互いに異なる線幅の繰り返しパターンが形成されていてもよい。また、実際にはショット領域SBjには、種々の線幅のパターンが形成されており、繰り返しパターン30はそのうちの測定対象のパターンを示している。   First, in step 122 of FIG. 15, a mass production wafer as a test object is placed on the stage 6 of the surface inspection apparatus 1. Assume that the mass-produced wafer is the wafer 5 in FIG. In many shot regions SBj (j = 1 to M: M is an integer of several 10 to several 100) on the surface of the wafer 5, a repetitive pattern 30 composed of an L & S pattern having the same line width is formed. Note that repeated patterns having different line widths may be formed in the shot region SBj. Actually, patterns having various line widths are formed in the shot area SBj, and the repetitive pattern 30 indicates a pattern to be measured.

次のステップ124において、回転ステージ6Bを介してウェハ5の方位角θを図12(a)のステップ104で決定された基準ウェハAの方位角に設定する。次のステップ126において、光源11からの光をX方向(方向R)に直線偏光した状態でウェハ5の測定対象のショット領域SBjの複数の測定領域MAに順次照射する。次のステップ128で、ウェハ5からの反射光の瞳像を撮像素子18で撮像する。瞳像は複数の測定領域MAにつきそれぞれ撮像される。   In the next step 124, the azimuth angle θ of the wafer 5 is set to the azimuth angle of the reference wafer A determined in step 104 in FIG. 12A via the rotary stage 6B. In the next step 126, the light from the light source 11 is sequentially irradiated onto the plurality of measurement areas MA of the shot area SBj to be measured on the wafer 5 in a state of being linearly polarized in the X direction (direction R). In the next step 128, a pupil image of the reflected light from the wafer 5 is imaged by the image sensor 18. The pupil image is captured for each of the plurality of measurement areas MA.

次のステップ130において、演算処理部20は、ステップ104で決定された瞳座標系内の測定点MP1において、各瞳像から決定された波長の光の検出信号S(階調値)を取得する。なお、この際に、検出信号Sを用いて式(9)のCD換算値(測定点データ)を算出しておいてもよい。
次のステップ132において、回転ステージ6Bを介してウェハ5の方位角を図12(b)のステップ114で決定された基準ウェハBの方位角(0度または90度)に設定する。なお、ステップ114で、方位角が略0度または略90度の角度に設定された場合には、このステップ132でも、基準ウェハBの方位角はその略0度または略90度の角度に設定される。一例として、ウェハ5の方位角は図16(b)に示すように設定される。次のステップ134において、光源11からの光をX方向(方向R)に直線偏光した状態でウェハ5の測定対象のショット領域SBjの複数の測定領域MBに順次照射する。次のステップ136で、ウェハ5からの反射光の瞳像を撮像素子18で撮像する。瞳像は複数の測定領域MBに対してそれぞれ撮像される。
In the next step 130, the arithmetic processing unit 20 acquires the detection signal S (tone value) of the light having the wavelength determined from each pupil image at the measurement point MP1 in the pupil coordinate system determined in step 104. . At this time, the CD conversion value (measurement point data) of Expression (9) may be calculated using the detection signal S.
In the next step 132, the azimuth angle of the wafer 5 is set to the azimuth angle (0 degree or 90 degrees) of the reference wafer B determined in step 114 of FIG. 12B via the rotary stage 6B. If the azimuth angle is set to approximately 0 degrees or approximately 90 degrees in step 114, the azimuth angle of the reference wafer B is also set to approximately 0 degrees or approximately 90 degrees in step 132. Is done. As an example, the azimuth angle of the wafer 5 is set as shown in FIG. In the next step 134, the light from the light source 11 is sequentially irradiated onto the plurality of measurement areas MB of the shot area SBj to be measured on the wafer 5 in a state where the light is linearly polarized in the X direction (direction R). In the next step 136, a pupil image of reflected light from the wafer 5 is picked up by the image pickup device 18. The pupil image is captured for each of the plurality of measurement areas MB.

次のステップ138において、演算処理部20は、ステップ114で決定された瞳座標系内の補正点AP1において、各瞳像から決定された波長の光の検出信号X(階調値)を取得する。なお、この際に、検出信号Xを用いて式(9)の乖離値Δ(補正点データ)を算出しておいてもよい。
次のステップ140において、演算処理部20は、測定点MP1の検出信号Sおよび補正点AP1の検出信号Xを用いて、ステップ116で決定した検量線(式(9))より、ウェハ5の繰り返しパターン30の線幅である補正CD換算値を算出する。次のステップ142において、演算処理部20は計算された補正CD換算値を主制御系3に出力する。主制御系3は、補正CD換算値(線幅の測定値)が許容範囲内かどうかを判定し、許容範囲内である場合には、ステップ146に移行して、次の被検物の検査を行う。一方、ステップ142で線幅の測定値が許容範囲外である場合には、ステップ144の対策工程に移行する。例えば量産ウェハで測定された線幅がレジストパターンの線幅である場合には、量産ウェハはリワーク工程に戻される。リワーク工程とは、例えば、レジストパターンを取り除き再度、レジストを塗布し、露光する工程である。また、線幅の測定値が許容範囲外であるならば、そのウェハを廃棄する場合もある。また、許容範囲外となった原因(例えば、露光装置の露光条件)を改善し、許容範囲内になるように、デバイスの製造工程におけるウェハ処理を補正しても構わない。
In the next step 138, the arithmetic processing unit 20 acquires the detection signal X (tone value) of the light having the wavelength determined from each pupil image at the correction point AP1 in the pupil coordinate system determined in step 114. . At this time, the deviation value Δ (correction point data) of Expression (9) may be calculated using the detection signal X.
In the next step 140, the arithmetic processing unit 20 repeats the wafer 5 from the calibration curve (formula (9)) determined in step 116 using the detection signal S of the measurement point MP1 and the detection signal X of the correction point AP1. A corrected CD conversion value that is the line width of the pattern 30 is calculated. In the next step 142, the arithmetic processing unit 20 outputs the calculated corrected CD converted value to the main control system 3. The main control system 3 determines whether or not the corrected CD conversion value (measured value of the line width) is within the allowable range. If it is within the allowable range, the main control system 3 proceeds to step 146 and inspects the next specimen. I do. On the other hand, if the measured value of the line width is outside the allowable range in step 142, the process proceeds to the countermeasure process in step 144. For example, when the line width measured on the mass production wafer is the line width of the resist pattern, the mass production wafer is returned to the rework process. The rework process is, for example, a process in which a resist pattern is removed and a resist is applied again and exposed. In addition, if the measured value of the line width is outside the allowable range, the wafer may be discarded. Further, the wafer processing in the device manufacturing process may be corrected so as to improve the cause (for example, the exposure conditions of the exposure apparatus) outside the allowable range and to be within the allowable range.

このようにして、表面検査装置1を用いて、測定対象の量産ウェハに対して測定対象の任意のショット領域の任意の測定領域内の繰り返しパターンの線幅を効率的に測定できる。
上記の測定点MP1と補正点AP1を取得する際に、ウェハ5のショット領域内の測定領域MAの個数と測定領域MBの個数とを同じ数に設定すれば測定精度は向上する。しかしながら、取得する瞳像(データ量)が多くなるため測定のスループットは低下する。そこで、補正点AP1に関しては、測定点MP1に1対1で対応した測定領域MBで瞳像を取得することなく、たとえば図16(b)のショット領域SBj内の中心の一つの測定領域MBCのみで瞳像を取得し、この瞳像の補正点AP1の検出信号から計算される乖離値Δを、図16(a)の複数の測定領域MAに関して取得されるCD換算値に対して共通に使用してもよい。
In this way, it is possible to efficiently measure the line width of the repetitive pattern in an arbitrary measurement region of an arbitrary shot region of the measurement target with respect to the mass-produced wafer to be measured using the surface inspection apparatus 1.
When acquiring the measurement point MP1 and the correction point AP1, the measurement accuracy is improved if the number of measurement areas MA and the number of measurement areas MB in the shot area of the wafer 5 are set to the same number. However, since the acquired pupil image (data amount) increases, the measurement throughput decreases. Accordingly, for the correction point AP1, for example, only one measurement region MBC at the center in the shot region SBj in FIG. 16B is obtained without acquiring a pupil image in the measurement region MB corresponding one-to-one with the measurement point MP1. The pupil image is acquired by using the divergence value Δ calculated from the detection signal of the correction point AP1 of the pupil image in common with respect to the CD conversion values acquired for the plurality of measurement areas MA in FIG. May be.

さらに、ショット領域SBj内の一部の複数の測定領域MBに関して取得される乖離値Δの平均値を共通に使用するなどして、取得する瞳像の数を減少することで、測定のスループットを向上できる。
上述のように本実施形態の表面検査装置1は、繰り返しパターンLSBが形成されたウェハ5(基板)の表面に直線偏光の光を照射する照明光学系10と、ウェハ5の表面からの反射光を受光する対物レンズ7と、対物レンズ7を介した反射光の光強度分布を測定する測定面DPにおいて、その直線偏光の方向と垂直な偏光成分(略垂直でもよい)の光強度情報を検出する検出光学系15と、検出光学系15内の撮像素子18で検出された光強度情報の検出信号から繰り返しパターンLSBの線幅の情報を求める演算処理部20とを備えている。そして、演算処理部20は、測定面DPにおいて、その線幅との相関がある測定点MP1での光強度に対応する検出信号Sを求め、測定面DPにおいて、その線幅との相関が測定点MP1よりも低い補正点AP1での光強度に対応する検出信号Xを求め、検出信号S,Xを用いて繰り返しパターンLSBの線幅の情報(式(9)の補正CD換算値)を求めている(ステップ130,138,140)。
In addition, the average value of the divergence values Δ acquired with respect to some of the plurality of measurement areas MB in the shot area SBj is commonly used to reduce the number of pupil images to be acquired, thereby reducing the measurement throughput. It can be improved.
As described above, the surface inspection apparatus 1 according to this embodiment includes the illumination optical system 10 that irradiates the surface of the wafer 5 (substrate) on which the repetitive pattern LSB is formed with linearly polarized light, and the reflected light from the surface of the wafer 5. Light intensity information of a polarization component perpendicular to the direction of the linearly polarized light (which may be substantially perpendicular) is detected on the objective lens 7 that receives light and the measurement surface DP that measures the light intensity distribution of the reflected light that passes through the objective lens 7. And an arithmetic processing unit 20 that obtains information on the line width of the repetitive pattern LSB from the detection signal of the light intensity information detected by the image sensor 18 in the detection optical system 15. Then, the arithmetic processing unit 20 obtains a detection signal S corresponding to the light intensity at the measurement point MP1 having a correlation with the line width on the measurement surface DP, and the correlation with the line width is measured on the measurement surface DP. A detection signal X corresponding to the light intensity at the correction point AP1 lower than the point MP1 is obtained, and information on the line width of the repetitive pattern LSB (corrected CD converted value of Expression (9)) is obtained using the detection signals S and X. (Steps 130, 138, 140).

以上、本実施形態によれば、繰り返しパターンの線幅との相関が高い測定点の光強度と、その線幅との相関が測定点よりも低い補正点の光強度とを用いることによって、繰り返しパターンの線幅以外の要因(例えば下地の状態)に起因する誤差を低減できるため、線幅情報の測定精度を向上できる。したがって、線幅情報の測定の不良を抑制することができる。
また、本実施形態によれば、ステップ130において、瞳座標系内の測定点の瞳像から検出信号S(CD情報及び下地情報)を求め、ステップ138において、補正点の瞳像から検出信号X(下地情報)を求めている。そして、ステップ140で、その検出信号Sから算出されるCD換算値からその検出信号Xから算出される乖離値Δを差し引くことによって、下地情報が除かれたCD情報を求めている。
As described above, according to the present embodiment, the light intensity at the measurement point having a high correlation with the line width of the repetitive pattern and the light intensity at the correction point having a correlation with the line width lower than the measurement point are used for repetition. Since errors due to factors other than the line width of the pattern (for example, the background state) can be reduced, the measurement accuracy of the line width information can be improved. Therefore, it is possible to suppress the measurement failure of the line width information.
Further, according to the present embodiment, in step 130, the detection signal S (CD information and background information) is obtained from the pupil image of the measurement point in the pupil coordinate system, and in step 138, the detection signal X is calculated from the pupil image of the correction point. (Background information). In step 140, the CD information from which the background information is removed is obtained by subtracting the deviation value Δ calculated from the detection signal X from the CD conversion value calculated from the detection signal S.

この結果、CD−SEM等の別の線幅測定装置(表面検査装置)で測定した繰り返しパターンの線幅値との乖離誤差を大幅に低減することができる。
また、本実施形態によれば、基準ウェハの面内の位置によって、換算式から計算した線幅値とあらかじめCD−SEM等によって測定してある線幅値との乖離が異なることに基づく誤差であるウェハ面内誤差を低減できる。
As a result, the deviation error from the line width value of the repetitive pattern measured by another line width measuring apparatus (surface inspection apparatus) such as a CD-SEM can be greatly reduced.
Further, according to the present embodiment, the error is based on the difference between the line width value calculated from the conversion formula and the line width value measured in advance by a CD-SEM or the like depending on the position in the plane of the reference wafer. A certain in-plane error can be reduced.

さらに、基準ウェハで決定した換算式を使って、例えば半導体デバイスの製造工程で使用される量産ウェハ等の別のウェハを測定したときに換算される線幅値と、CD−SEM等で実測した線幅値との間に生じる乖離に基づく誤差であるウェハ間誤差を低減できる。
また、CD−SEMでは、測定精度を上げようと電子線の加速電圧を上げるほど、被検物としてのウェハのダメージは大きくなる。本実施形態の表面検査装置1では、電子線を用いず、例えば可視光(紫外光または赤外光でもよい)を使っているので、ウェハへのダメージが少ない。ウェハのダメージとは、例えば、ウェハ上のパターンが破壊され、所定の性能を有しないことをいう。
Furthermore, using the conversion formula determined by the reference wafer, for example, a line width value converted when measuring another wafer such as a mass production wafer used in the manufacturing process of a semiconductor device, and an actual measurement using a CD-SEM or the like It is possible to reduce an inter-wafer error, which is an error based on a deviation generated between the line width value.
Further, in the CD-SEM, as the acceleration voltage of the electron beam is increased to increase the measurement accuracy, the damage to the wafer as the test object increases. In the surface inspection apparatus 1 according to the present embodiment, since an electron beam is not used and, for example, visible light (which may be ultraviolet light or infrared light) is used, damage to the wafer is small. Wafer damage means, for example, that a pattern on a wafer is destroyed and does not have a predetermined performance.

また、表面検査装置1の測定視野は、CD−SEMに比べて数万倍大きく設定することが可能であり、かつ一つの測定領域をほぼ1秒以内で測定可能である。したがって、ウェハの広範囲を高速に測定することができる。
また、上記の実施形態では、被検ウェハからの反射光の光強度分布を測定する測定面DPは、対物レンズ7の瞳面またはこの共役面に設けられている。しかしながら、測定面DPは、対物レンズ7の瞳面の近傍、またはその瞳面と共役な面の近傍に配置してもよい。その近傍の面とは、ウェハに入射する光の入射角Kが異なるときに、ウェハからの反射光が通過する位置が互いにほぼ異なる位置になるような面である。
Moreover, the measurement visual field of the surface inspection apparatus 1 can be set tens of thousands of times larger than that of the CD-SEM, and one measurement area can be measured within approximately one second. Therefore, a wide range of the wafer can be measured at high speed.
In the above-described embodiment, the measurement surface DP for measuring the light intensity distribution of the reflected light from the test wafer is provided on the pupil plane of the objective lens 7 or this conjugate plane. However, the measurement plane DP may be arranged in the vicinity of the pupil plane of the objective lens 7 or in the vicinity of a plane conjugate with the pupil plane. The surface in the vicinity thereof is a surface where the positions where the reflected light from the wafer passes are substantially different from each other when the incident angle K of the light incident on the wafer is different.

また、CD情報および下地情報を求める測定点は複数点でもよく、下地情報を求める補正点も複数点でもよい。さらに、式(9)の代わりに高次多項式または指数関数等を用いてもよい。
また、上記の実施形態では、ステップ132,134,136で検出した瞳座標系内の補正点の検出信号から繰り返しパターンの下地情報を求めている。しかしながら、たとえばあらかじめウェハの種々の下地の状態(半導体デバイスの製造プロセスに応じた状態)と、式(5)の乖離値Δとの関係を求めて記憶しておいてもよい。この場合、ウェハの繰り返しパターンの線幅を測定する際に、ステップ132,134,136の代わりに、記憶してある種々の乖離値からその下地の状態に応じた乖離値Δを読み出してきてもよい。これによって、ウェハの方位角を変えて瞳座標系内の所定の補正点の検出信号を取得する工程を省略できる。
Further, the measurement points for obtaining the CD information and the background information may be a plurality of points, and the correction points for obtaining the background information may be a plurality of points. Furthermore, a high-order polynomial, an exponential function, or the like may be used instead of the equation (9).
In the above embodiment, the ground information of the repetitive pattern is obtained from the detection signal of the correction point in the pupil coordinate system detected in steps 132, 134, and 136. However, for example, the relationship between the various underlayer states of the wafer (in accordance with the semiconductor device manufacturing process) and the deviation value Δ in the equation (5) may be obtained and stored. In this case, when measuring the line width of the repetitive pattern of the wafer, the divergence value Δ corresponding to the state of the ground is read out from various stored divergence values instead of steps 132, 134, and 136. Good. This eliminates the step of changing the azimuth angle of the wafer and acquiring a detection signal of a predetermined correction point in the pupil coordinate system.

また、本実施形態では、ウェハ上の繰り返しパターンを測定したが、ウェハとは異なる物体でも構わない。例えば、プリント基板でも構わない。さらに、本実施形態では繰り返しパターンを測定対象としたが、測定対象はパターンが繰り返していない孤立線でも構わない。また、繰り返しパターンの間隔は単一でなく、繰り返しのそれぞれで異なっていても構わない。また、パターンの形状は、ライン形状以外の例えばL字形状、またコンタクトホールの形状でも構わない。   In this embodiment, the repeated pattern on the wafer is measured, but an object different from the wafer may be used. For example, a printed board may be used. Furthermore, in the present embodiment, the repeated pattern is the measurement target, but the measurement target may be an isolated line in which the pattern is not repeated. Further, the interval between the repeated patterns is not single and may be different for each repetition. Further, the pattern shape may be, for example, an L shape other than the line shape, or a contact hole shape.

また、本実施形態では、直線偏光の光をウェハ5に照射したが、偏光成分を含む光であれば直線偏光に限られず、楕円偏光、円偏光でも構わない。また、ウェハ5に照射される光は、特定の偏光だけを含む完全偏光ではなく、特定以外の偏光を含む非偏光との混合状態である部分偏光でも構わない。
また、表面検査装置1によれば、偏光成分を含む光が、ウェハ上のパターンにより変化する場合に、下地状態に起因する誤差を低減することが可能である。この場合には、偏光成分を含む光を波長毎に分けて照射し、波長毎のパターンによる偏光の変化を検出しても構わない。また、複数の波長を含む光を、ウェハ上に照射し、パターンによる偏光の変化を波長毎に検出しても構わない。この場合においても、下地の状態に起因する誤差を低減することが可能である。これらの方法としては、スキャトロメトリ法、もしくはスキャトロメータがある。これらの方法を記載した文献としては、例えば、米国特許出願公開第2008/0074666号明細書、米国特許出願公開第2008/259343号、米国特許出願公開第2006/0274310号明細書が挙げられる。
In the present embodiment, the linearly polarized light is irradiated onto the wafer 5. However, the light is not limited to linearly polarized light as long as it includes a polarized light component, and may be elliptically polarized light or circularly polarized light. Moreover, the light irradiated to the wafer 5 may not be completely polarized light including only specific polarized light but may be partially polarized light in a mixed state with non-polarized light including polarized light other than specific light.
Moreover, according to the surface inspection apparatus 1, when the light containing a polarization component changes with the patterns on a wafer, it is possible to reduce the error caused by the ground state. In this case, it is possible to irradiate light including a polarization component separately for each wavelength, and detect a change in polarization due to a pattern for each wavelength. Further, light including a plurality of wavelengths may be irradiated on the wafer, and a change in polarization due to the pattern may be detected for each wavelength. Even in this case, it is possible to reduce errors caused by the state of the ground. These methods include a scatterometry method or a scatterometer. References describing these methods include, for example, US Patent Application Publication No. 2008/0074666, US Patent Application Publication No. 2008/259343, and US Patent Application Publication No. 2006/0274310.

また、表面検査装置1としては、例えば、ウェハ5に照射した光の回折された光を検出する方式の検査装置も使用できる。なお、表面検査装置1としては、例えば、米国特許出願公開第2006/0192953号明細書に記載されているように、直線偏光の光をウェハに照射して、ウェハから正反射方向に発生した光を抽出し、ウェハの繰り返しパターンの欠陥を検出する方式の検査装置も使用できる。上述の検査装置においても、下地の状態に起因する誤差を低減することができる。   Moreover, as the surface inspection apparatus 1, for example, an inspection apparatus that detects the diffracted light of the light irradiated on the wafer 5 can be used. As the surface inspection apparatus 1, for example, as described in U.S. Patent Application Publication No. 2006/0192953, light generated by irradiating a wafer with linearly polarized light in a regular reflection direction from the wafer. It is also possible to use an inspection apparatus that extracts defects and detects defects in the repeated pattern of the wafer. Even in the inspection apparatus described above, errors due to the state of the ground can be reduced.

このように、本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
なお、上述の各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態及び変形例で引用した検査装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。
As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can have various configurations without departing from the gist of the present invention.
Note that the requirements of the above-described embodiments can be combined as appropriate. Some components may not be used. In addition, as long as it is permitted by law, the disclosures of all published publications and US patents related to the inspection devices and the like cited in the above embodiments and modifications are incorporated herein by reference.

1…表面検査装置、5…ウェハ、5A,5B…基準ウェハ、7…対物レンズ、8…プリズム、10…照明光学系、14…第1の偏光フィルター、15…検出光学系、16…第2の偏光フィルター、18…撮像素子、20…演算処理部、50…測定点、59…補正点   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Surface inspection apparatus, 5 ... Wafer, 5A, 5B ... Reference wafer, 7 ... Objective lens, 8 ... Prism, 10 ... Illumination optical system, 14 ... 1st polarizing filter, 15 ... Detection optical system, 16 ... 2nd Polarizing filter, 18 ... image sensor, 20 ... arithmetic processing unit, 50 ... measurement point, 59 ... correction point

Claims (17)

基材と、前記基材の表面を被覆し、かつパターンが形成された被覆材とを含む基板の表面に偏光成分を含む光を照射し、前記光が照射された前記基板の表面からの反射光の光強度情報を、受光光学系の測定面で検出することと、
前記測定面において、第1位置での第1光強度を求めることと、
前記被覆材の情報と前記第1光強度とを用いて、前記パターンの線幅の情報を求めることと、
を含む検査方法。
Reflecting from the surface of the substrate irradiated with the light, irradiating the surface of the substrate including the base material and the coating material covering the surface of the base material and having a pattern formed thereon with light containing a polarization component Detecting the light intensity information of the light on the measurement surface of the light receiving optical system;
Obtaining a first light intensity at a first position on the measurement surface;
Using the information on the covering material and the first light intensity to obtain line width information of the pattern;
Including inspection methods.
前記反射光の光強度情報を前記受光光学系の前記測定面で検出することは、
前記基板の表面に直線偏光の光を照射し、前記光が照射された前記基板の表面からの反射光のうち、前記直線偏光の方向と略垂直な偏光成分の光強度情報を、前記受光光学系の前記測定面で検出することを含む請求項1に記載の検査方法。
Detecting light intensity information of the reflected light on the measurement surface of the light receiving optical system,
Irradiating the surface of the substrate with linearly polarized light, and out of the reflected light from the surface of the substrate irradiated with the light, information on the light intensity of the polarization component substantially perpendicular to the direction of the linearly polarized light is used as the light receiving optics. The inspection method according to claim 1, comprising detecting on the measurement surface of a system.
前記測定面において、第2位置での第2光強度を求めることを、さらに含み、
前記第2光強度を用いて、前記被覆材の情報を求める請求項2に記載の検査方法。
Determining a second light intensity at a second position on the measurement surface;
The inspection method according to claim 2, wherein information on the covering material is obtained using the second light intensity.
前記被覆材の状態の変化に基づいて、前記第2位置での測定を行う請求項3に記載の検査方法。   The inspection method according to claim 3, wherein measurement at the second position is performed based on a change in the state of the covering material. 前記測定面において、前記第2位置での光強度と前記被覆材の状態との相関が、前記第1位置での光強度と前記線幅との相関よりも高い請求項3または4に記載の検査方法。   The said measurement surface WHEREIN: The correlation with the light intensity in the said 2nd position and the state of the said coating | covering material is higher than the correlation with the light intensity in the said 1st position, and the said line | wire width. Inspection method. 前記測定面において、前記第1位置は、前記直線偏光の光の偏光方向に対して0度〜90度の範囲内の任意の角度で交差する方向に対応する位置にあり、前記第2位置は、前記直線偏光の光の偏光方向に対して0度または90度の近傍に対応する位置にある請求項3から5のいずれか一項に記載の検査方法。   In the measurement surface, the first position is a position corresponding to a direction intersecting with an arbitrary angle within a range of 0 degrees to 90 degrees with respect to a polarization direction of the linearly polarized light, and the second position is The inspection method according to claim 3, wherein the inspection method is located at a position corresponding to a vicinity of 0 degree or 90 degrees with respect to a polarization direction of the linearly polarized light. 前記基板の表面に照射される光は、青色光、緑色光および赤色光を含み、
前記第1位置で求められる前記第1光強度は、青色光および緑色光の少なくとも一方の光強度であり、
前記第2位置で求められる前記第2光強度は、赤色光の光強度である請求項3から6のいずれか一項に記載の検査方法。
The light applied to the surface of the substrate includes blue light, green light and red light,
The first light intensity obtained at the first position is light intensity of at least one of blue light and green light,
The inspection method according to claim 3, wherein the second light intensity obtained at the second position is a light intensity of red light.
前記測定面において、前記第1位置および前記第2位置の少なくとも一方は複数箇所に設定される請求項3から7のいずれか一項に記載の検査方法。   The inspection method according to any one of claims 3 to 7, wherein at least one of the first position and the second position is set at a plurality of locations on the measurement surface. 前記測定面は、設定された複数の位置を含み、
前記複数の位置の中から、
前記第1位置を特定するために、
既知の線幅を持つパターンが形成された第1基準基板を用いて、前記複数の位置での、前記偏光成分の光強度と前記既知の線幅との相関情報をそれぞれ求めることと、
前記複数の位置において前記光強度から求められる線幅と前記既知の線幅との乖離情報を求めることと、
前記複数の位置の中から前記第2位置を特定するために、
既知の線幅を持つパターンが形成された第2基準基板を用いて、前記複数の位置での、前記偏光成分の光強度と前記乖離情報との相関情報をそれぞれ求めることと、
前記複数の位置から、前記偏光成分の光強度と前記乖離情報との相関が高い位置を特定することと、を含む請求項3から8のいずれか一項に記載の検査方法。
The measurement surface includes a plurality of set positions,
From the plurality of positions,
In order to identify the first position,
Using a first reference substrate on which a pattern having a known line width is formed, obtaining correlation information between the light intensity of the polarization component and the known line width at each of the plurality of positions;
Obtaining deviation information between the line width obtained from the light intensity at the plurality of positions and the known line width;
In order to identify the second position from the plurality of positions,
Using a second reference substrate on which a pattern having a known line width is formed to obtain correlation information between the light intensity of the polarization component and the deviation information at the plurality of positions,
The inspection method according to any one of claims 3 to 8, further comprising: identifying a position having a high correlation between the light intensity of the polarization component and the deviation information from the plurality of positions.
前記受光光学系の前記測定面は、前記受光光学系の瞳面もしくはこの共役面、またはこれらの面の近傍の面である請求項1から9のいずれか一項に記載の検査方法。   The inspection method according to any one of claims 1 to 9, wherein the measurement surface of the light receiving optical system is a pupil surface of the light receiving optical system or a conjugate surface thereof, or a surface in the vicinity of these surfaces. パターンが形成された基板の表面に偏光成分を含む光を照射する照射部と、
前記光が照射された前記基板の表面からの反射光を受光する受光光学系と、
前記受光光学系の測定面において、前記反射光の光強度情報を検出する検出部と、
前記検出部で検出された光強度情報から前記パターンの線幅の情報を求める演算部とを備え、
前記基板は、基材と、前記基材の表面を被覆し、かつ前記パターンが形成された被覆材とを含み、
前記演算部は、前記測定面において、第1位置での第1光強度を求め、前記被覆材の情報と前記第1光強度とを用いて、前記パターンの線幅の情報を求める検査装置。
An irradiation unit for irradiating the surface of the substrate on which the pattern is formed with light containing a polarization component;
A light receiving optical system for receiving reflected light from the surface of the substrate irradiated with the light;
On the measurement surface of the light receiving optical system, a detection unit that detects light intensity information of the reflected light;
A calculation unit for obtaining line width information of the pattern from the light intensity information detected by the detection unit,
The substrate includes a base material, and a coating material that covers the surface of the base material and on which the pattern is formed,
The said calculating part is a test | inspection apparatus which calculates | requires the 1st light intensity in a 1st position in the said measurement surface, and calculates | requires the information of the line width of the said pattern using the information of the said covering material, and the said 1st light intensity.
前記照射部は、前記基板の表面に直線偏光の光を照射し、前記検出部は、前記直線偏光の方向と略垂直な偏光成分の光強度情報を検出する請求項11に記載の検査装置。   The inspection apparatus according to claim 11, wherein the irradiation unit irradiates the surface of the substrate with linearly polarized light, and the detection unit detects light intensity information of a polarization component substantially perpendicular to the direction of the linearly polarized light. 前記基板に照射される前記直線偏光の光の偏光方向と前記基板の前記パターンの周期方向との相対角度を制御する相対回転機構を備える請求項12に記載の検査装置。   The inspection apparatus according to claim 12, further comprising a relative rotation mechanism that controls a relative angle between a polarization direction of the linearly polarized light applied to the substrate and a periodic direction of the pattern of the substrate. 前記演算部は、前記測定面において、第2位置での第2光強度を求め、前記第2光強度を用いて、前記被覆材の情報を求める請求項11から13のいずれか一項に記載の検査装置。   The said calculating part calculates | requires the 2nd light intensity in a 2nd position in the said measurement surface, and calculates | requires the information of the said covering material using the said 2nd light intensity. Inspection equipment. 前記検出部は、前記測定面に受光面が配置された撮像素子を備える請求項11から14のいずれか一項に記載の検査装置。   The inspection device according to any one of claims 11 to 14, wherein the detection unit includes an imaging device having a light receiving surface disposed on the measurement surface. 前記照射部は、前記基板の表面に青色光、緑色光および赤色光を含む光を照射し、
前記第1位置で求められる前記第1光強度は、青色光および緑色光の少なくとも一方の光強度であり、
前記第2位置で求められる前記第2光強度は、赤色光の光強度である請求項14に記載の検査装置。
The irradiation unit irradiates the surface of the substrate with light including blue light, green light, and red light,
The first light intensity obtained at the first position is light intensity of at least one of blue light and green light,
The inspection apparatus according to claim 14, wherein the second light intensity obtained at the second position is a light intensity of red light.
前記受光光学系の前記測定面は、前記受光光学系の瞳面もしくはこの共役面、またはこれらの面の近傍の面である請求項11から16のいずれか一項に記載の検査装置。   The inspection apparatus according to any one of claims 11 to 16, wherein the measurement surface of the light receiving optical system is a pupil surface of the light receiving optical system or a conjugate surface thereof, or a surface in the vicinity of these surfaces.
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