JP2020076649A - 分光光学系、分光計測システム、及び、半導体検査方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、図面を参照して本発明の実施の形態1について説明する。以下、分光計測システムとして、半導体検査装置300を例示して、本発明の実施の形態1を説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る半導体検査装置300の一例を示す図である。
本発明の実施の形態1に係る半導体検査装置300は、例えば、多色光を計測対象物である半導体ウエハWの表面に照射して、半導体ウエハWから反射された当該多色光のスペクトルに基づいて、半導体ウエハWの表面上に形成された構造の寸法誤差を確認する半導体検査方法において用いられる。
また、半導体検査装置300は、図示しないCPU(Central Processing Unit)及び図示しない記憶部等を備える。そして、CPUが記憶部に格納されたプログラムを実行することにより、半導体検査装置300の各部が制御される。例えば、CPUが記憶部に格納されたプログラムを実行することにより、半導体検査装置300において、半導体ウエハWから反射された当該多色光のスペクトルに基づいて、半導体ウエハWの表面上に形成された構造の寸法誤差を確認する処理が実現する。すなわち、CPUが記憶部に格納されたプログラムを実行することにより、半導体検査装置300は、本発明に係る半導体検査方法を実施することができる。
照射部200は、図1に示すように、広帯域光源201、ファイバ202、第1の偏光板203、コンデンサレンズ204、ミラー205、ハーフプリズム206、開口絞り207、対物レンズ208、結像レンズ209、第2の偏光板210等を備える。
ハーフプリズム206は、ミラー205から反射された多色光Lの一部を反射する。例えば、ハーフプリズム206は、ミラー205から反射された平行光の多色光Lの一部を対物レンズ208に向かって反射する。
対物レンズ208は、開口絞り207を透過した多色光Lを半導体ウエハWの表面上に集光する。対物レンズ208は、半導体ウエハWの表面に、多色光Lの焦点が形成されるように配置されている。
開口絞り207は、対物レンズ208から出射された平行光の多色光Lの光束径を絞る。また、開口絞り207を透過した多色光Lはハーフプリズム206へ入射する。
結像レンズ209は、開口絞り207を透過した多色光Lを分光光学系100のスリット101(後述)の貫通孔の位置に集光する。結像レンズ209は、分光光学系100のスリット101の貫通孔の位置に、多色光Lの焦点が形成されるように配置されている。
第2の偏光板210は、結像レンズ209から出射された多色光Lを偏光する。
また、スリット101は、照射部200の結像レンズ209によって集光される多色光Lの焦点位置(像面位置)に配置されている。
そして、スリット101を透過した多色光Lは、第1の球面鏡102に入射する。
第2の球面鏡103は、第1の球面鏡102から反射された多色光Lを平行光に変換して、回折格子104に向かって反射する。
第1の球面鏡102は、第2の球面鏡103から反射された多色光Lを画像センサ106の検出面に集光する。
画像センサ106は、検出面に、多色光Lの焦点が形成されるように配置されている。すなわち、画像センサ106の検出面には、多色光Lに含まれる波長毎にスポットが形成される。そして、画像センサ106は、回折格子104によって波長毎に分散された多色光Lを検出する。
次に、図4を参照しながら、本発明の実施の形態2について説明する。図4は、実施の形態2に係る分光光学系100Aの一例を示す図である。実施の形態2に係る分光光学系100Aは、図4に示すように、分散素子としてグリズム107を備え、更に平面鏡108を備える点が、実施の形態1に係る分光光学系100と異なる。以下、実施の形態2に係る分光光学系100Aにおいて、実施の形態1に係る分光光学系100と同様の構成については、同一の符号を付すとともに、その説明を省略する。
次に、図5を参照しながら、本発明の実施の形態3について説明する。図5は、実施の形態3に係る分光光学系100Bの一例を示す図である。実施の形態3に係る分光光学系100Bは、図5に示すように、分散素子としてプリズム109を備え、更に平面鏡110を備え、オーダーソーティングフィルタ105を備えない点が、実施の形態1に係る分光光学系100と異なる。以下、実施の形態3に係る分光光学系100Bにおいて、実施の形態1に係る分光光学系100と同様の構成については、同一の符号を付すとともに、その説明を省略する。
また、分散素子としてプリズム109を用いることにより、オーダーソーティングフィルタ105を省略することができる。これにより、分光光学系100Bの製造コストをさらに低減することができる。
次に、図6を参照しながら、本発明の実施の形態4について説明する。図6は、実施の形態4に係る分光光学系100Cの一例を示す図である。実施の形態4に係る分光光学系100Cは、図6に示すように、第1の球面鏡111の中央部に孔部111Aを備える点、及び、回折格子112が配置される位置が、実施の形態1に係る分光光学系100と異なる。以下、実施の形態4に係る分光光学系100Cにおいて、実施の形態1に係る分光光学系100と同様の構成については、同一の符号を付すとともに、その説明を省略する。
101 スリット
102、111 第1の球面鏡
111A 孔部
103 第2の球面鏡
104、112 回折格子(分散素子)
105 オーダーソーティングフィルタ
106 画像センサ
107 グリズム(分散素子)
108、110 平面鏡
109 プリズム(分散素子)
200 照射部
201 広帯域光源
202 ファイバ
203 第1の偏光板
204 コンデンサレンズ
205 ミラー
206 ハーフプリズム
207 開口絞り
208 対物レンズ
209 結像レンズ
210 第2の偏光板
500 誘電体多層膜
501 低屈折率膜
502 高屈折率膜
W 半導体ウエハ
Claims (16)
- 所定の形状の貫通孔を有するスリットと、前記スリットを透過した光が入射する第1の球面鏡と、前記第1の球面鏡から反射された光が入射する第2の球面鏡と、前記第2の球面鏡から反射された光が入射する分散素子と、前記分散素子によって波長毎に分散された光を検出する画像センサと、を備え、
前記第1の球面鏡の曲率中心と前記第2の球面鏡の曲率中心とは光軸と平行に並んでおり、
前記第2の球面鏡から反射された前記光は少なくとも絞り位置において光線が平行となっており、
前記分散素子は、前記第2の球面鏡から反射された前記光の前記絞り位置に配置されている、分光光学系。 - 前記スリットの前記貫通孔は線状の貫通孔である、請求項1に記載の分光光学系。
- 前記スリットは、複数の前記線状の貫通孔を有する、請求項2に記載の分光光学系。
- 前記第1の球面鏡及び前記第2の球面鏡の反射膜は誘電体多層膜である、請求項1乃至3の何れか一項に記載の分光光学系。
- 前記第1の球面鏡の反射面及び前記第2の球面鏡の反射面は非球面形状である、請求項1乃至4の何れか一項に記載の分光光学系。
- 前記第1の球面鏡及び前記第2の球面鏡の少なくとも一方は、前記光が入射する側の面と反対側の面において、前記光を反射するマンジンミラーである、請求項1乃至5の何れか一項に記載の分光光学系。
- 前記第1の球面鏡は、2枚の反射鏡に分割されている、請求項1乃至6の何れか一項に記載の分光光学系。
- 前記第1の球面鏡は、前記第1の球面鏡の中央部を貫通する孔部を有し、前記分散素子は、前記孔部の内部、又は、前記第1の球面鏡の前記第2の球面鏡側とは反対側に配置されている、請求項1乃至7の何れか一項に記載の分光光学系。
- 前記分散素子は、回折格子である、請求項1乃至8の何れか一項に記載の分光光学系。
- 前記分散素子は、プリズムである、請求項1乃至8の何れか一項に記載の分光光学系。
- 前記画像センサの前記光の入射側には、オーダーソーティングフィルタ(Order Sorting Filter)が配置されている、請求項9に記載の分光光学系。
- 前記回折格子の溝は、主光線が含まれる面に対して垂直方向に延在している、請求項9又は11に記載の分光光学系。
- 計測対象物の表面に多色光を照射し、前記計測対象物から反射された前記多色光を請求項1乃至12の何れか一項に記載された分光光学系の前記スリットへ入射させる照射部を備える、分光計測システム。
- 前記照射部は、入射瞳位置又は射出瞳位置の何れか一方若しくは両方に、開口絞りを備え、
前記開口絞りは、瞳内の特定位置のみの光を透過する、請求項13に記載の分光計測システム。 - 前記開口絞りは空間光変調器である、請求項14に記載の分光計測システム。
- 前記請求項13乃至15の何れか一項に記載の分光計測システムを用いて、半導体ウエハの表面に前記多色光を照射し、前記半導体ウエハから反射された前記多色光のスペクトルに基づいて、前記半導体ウエハの表面上の構造の寸法誤差を確認する、半導体検査方法。
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