JP4663334B2 - Line width measurement method - Google Patents
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Description
本発明は、透明基板上に不透明パターンを形成し透明基板と不透明パターンにまたがって半透明膜を形成してなる測定試料の両側を反射光と透過光で同時に照明して半透明膜の線幅を測定する線幅測定装置における線幅測定方法に関する。 In the present invention, a line width of a translucent film is formed by simultaneously illuminating both sides of a measurement sample formed with an opaque pattern on a transparent substrate and forming a translucent film across the transparent substrate and the opaque pattern with reflected light and transmitted light. The present invention relates to a line width measuring method in a line width measuring apparatus that measures the above.
測定試料の線幅を反射光と透過光を用いて測定する線幅測定装置はすでに市販売りされている。 A line width measuring device for measuring the line width of a measurement sample using reflected light and transmitted light is already on the market.
まず図3により、測定試料を反射光と透過光で照明した場合に得られる輝度波形について説明する。 First, referring to FIG. 3, the luminance waveform obtained when the measurement sample is illuminated with reflected light and transmitted light will be described.
図3において、測定試料はガラス31上に形成されたメタルパターン(無透過)32からなる。実際にメタルパターン(無透過)32の線幅を反射照明および透過照明を同時に点灯して測定する際は、反射照明および透過照明を同時に点灯して行うが、原理説明のため、反射照明のみにより得られる輝度波形と、透過照明のみにより得られる輝度波形とに分けて説明する。また、実際にも、反射照明だけで測定するケースや透過照明だけで測定するケースもある。
In FIG. 3, the measurement sample is composed of a metal pattern (non-transparent) 32 formed on a
反射照明のみの場合、(a)に図示のように、メタルパターン(無透過)32側を、図示していない反射光源からの反射光33で照明すると、測定試料で反射した反射光が,測定試料の上方に位置する,図示していない自動調光アダプタ内のNDフィルタ(連続的に透過率が変わるフィルタ)を経由して,図示していないカメラに入射する。該カメラの出力として得られる輝度波形34は(b)となり、その輝度波形34のピークが規定値(映像信号0.7V)となるように、上記自動調光アダプタ内のNDフィルタを調整する。
In the case of only reflected illumination, when the metal pattern (non-transparent) 32 side is illuminated with
また透過照明のみの場合、(c)に図示のように、ガラス31上のメタルパターン(無透過)32が形成された側と反対側を、図示していない透過光源からの透過光35で照明すると、測定試料を透過した透過光が,測定試料の上方に位置する上記自動調光アダプタ内のNDフィルタ(連続的に透過率が変わるフィルタ)を経由して上記カメラに入射する。上記カメラの出力として得られる輝度波形36は(d)で、その輝度波形36のピークが規定値(映像信号0.7V)になるように、上記透過光源からの透過光35を調整する。
In the case of only transmitted illumination, as shown in FIG. 5C, the side opposite to the side where the metal pattern (non-transmitted) 32 is formed on the
したがって、(e)に図示のように、反射光33および透過光35を同時に点灯の場合は、上記カメラの出力として得られる同時点灯時輝度波形37は、(f)に図示のようになる。すなわち、(b)と(d)の合成で、反射光33によるピークと透過光35によるピークが同じ規定値(映像信号0.7V)で、反射光によるピークとメタルパターン(無透過)32の傾斜部分に基づく溝のボトムとの間のコントラスト、および該溝のボトムと透過光によるピークとの間のコントラストは同じで、メタルパターン(無透過)32の傾斜部分の形状に応じた輝度波形を得ることができる。
Accordingly, when the
線幅測定装置に関する特許文献として弊社出願の特許文献1を挙げる。ただし特許文献1は反射光のみの記載であり、本発明の前提となる反射光と透過光で同時に照明する線幅測定装置ではない。
しかしながら、実際には、測定試料における反射光の反射率および透過光の透過率がサンプルにより異なる場合が多く、その場合には上記カメラの出力として得られる同時点灯時輝度波形が異なってくる。 However, in practice, the reflectance of the reflected light and the transmittance of the transmitted light in the measurement sample are often different depending on the sample, and in this case, the simultaneous lighting luminance waveform obtained as the output of the camera differs.
図4により、測定試料における反射光の反射率および透過光の透過率が異なる場合に、得られる同時点灯時輝度波形を説明する。 With reference to FIG. 4, the luminance waveform at the time of simultaneous lighting obtained when the reflectance of the reflected light and the transmittance of the transmitted light in the measurement sample are different will be described.
(a)は、反射光33の反射率が透過光35の透過率に比べ高い場合であり、その場合、(b)に図示の同時点灯時輝度波形37aのピークに、自動調光アダプタ内のNDフィルタを調整すると、透過光35の部分の輝度波形は極端に小さくなる。
(A) is a case where the reflectance of the
(c)は、逆に透過光35の透過率が反射光33の反射率に比べ高い場合であり、その場合、(d)に図示の同時点灯時輝度波形37bのピークに、透過光源からの透過光35を調整すると、反射光33の部分の輝度波形は極端に小さくなる。
(C) is a case where the transmittance of the transmitted
したがってこのような場合は、反射光によるピークとメタルパターン(無透過)32の傾斜部分に基づく溝のボトムとの間のコントラスト、および該溝のボトムと透過光によるピークとの間のコントラストは同じでなく、メタルパターン(無透過)32の傾斜部分の形状に応じた輝度波形を得ることができない。 Therefore, in such a case, the contrast between the peak due to the reflected light and the bottom of the groove based on the inclined portion of the metal pattern (non-transmissive) 32 and the contrast between the bottom of the groove and the peak due to the transmitted light are the same. In addition, a luminance waveform corresponding to the shape of the inclined portion of the metal pattern (non-transparent) 32 cannot be obtained.
次に図5により、測定試料の線幅の測定の原理を説明する。(a)は測定試料であり、ガラス基板上にパターン50が形成されている。(b)はカメラによる走査線Liで測定試料のガラス基板およびパターン50を横切った場合に得られる輝度波形である。輝度分布における最大輝度レベル51を100%とし、最小輝度レベル52を0%とし、中間の輝度レベル50%の輝度レベル53に相当するa番目の画素とb番目の画素間の位置差をNabとする。またカメラの測定倍率とカメラから測定試料までの被写体距離により決まる係数をkとする。このとき測定試料のパターン50の線幅Xは、次式(1)で求めることができる。
X=k×Nab ……… (1)
したがって、測定試料のパターン50の線幅を測定するためには、輝度波形の中間の輝度レベルを正しく得る必要がある。
Next, the principle of measuring the line width of the measurement sample will be described with reference to FIG. (A) is a measurement sample, and the
X = k × Nab (1)
Therefore, in order to measure the line width of the
しかしながら、測定試料における反射光の反射率および透過光の透過率が異なるサンプルがあると、図4で説明したように、反射光によるピークとメタルパターン(無透過)32の傾斜部分に基づく溝のボトムとの間のコントラスト、および該溝のボトムと透過光によるピークとの間のコントラストは同じでなく、メタルパターン(無透過)32の傾斜部分の形状に応じた輝度波形を得ることができない。このことで、得られる輝度波形の中間の輝度レベルが正しい位置よりずれているため、パターンの正確な線幅を測定することができない。 However, if there are samples with different reflectivity and transmitted light transmittance in the measurement sample, as described with reference to FIG. 4, the peak of the reflected light and the groove based on the inclined portion of the metal pattern (non-transmitted) 32 The contrast between the bottom and the contrast between the bottom of the groove and the peak due to the transmitted light are not the same, and a luminance waveform corresponding to the shape of the inclined portion of the metal pattern (non-transmissive) 32 cannot be obtained. Thus, since the intermediate luminance level of the obtained luminance waveform is shifted from the correct position, the accurate line width of the pattern cannot be measured.
図6は、実際の測定対象である測定試料と、従来の線幅測定装置で得られる輝度波形を示す図である。(a)は実際の測定対象である測定試料の平面図、(b)はその断面図である。(a),(b)に図示のように、実際の測定対象である測定試料は、LCD基板で代表される透明基板21上に不透明パターン22を形成し透明基板21と不透明パターン22にまたがって半透明膜(ITO)23を形成した試料である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a measurement waveform that is an actual measurement target and a luminance waveform obtained by a conventional line width measurement apparatus. (A) is a top view of the measurement sample which is an actual measurement object, (b) is the sectional drawing. As shown in FIGS. 4A and 4B, a measurement sample that is an actual measurement target forms an
この測定試料の両側を反射光と透過光で同時に照明して半透明膜(ITO)23の線幅を測定する場合、従来では、反射光の出力および透過光の出力比率を固定して測定していた。出力の比率は、測定試料のサンプルの反射率および透過率にあわせて作業者の勘に頼って決定していたため、人によって個人差があるのと、反射光源や透過光源の劣化により出力比率に変化が生じることもあり、この場合は図4で説明したように常に同じ輝度波形が得られず、したがって同じコントラストの状態を保つことが難しかった。 When the line width of the translucent film (ITO) 23 is measured by illuminating both sides of the measurement sample simultaneously with the reflected light and the transmitted light, conventionally, the output ratio of the reflected light and the output ratio of the transmitted light are fixed. It was. Since the output ratio was determined by relying on the operator's intuition according to the reflectance and transmittance of the sample to be measured, the output ratio may be different due to individual differences and the deterioration of the reflected light source or transmitted light source. In this case, the same luminance waveform cannot always be obtained as described with reference to FIG. 4, and it is therefore difficult to maintain the same contrast state.
(c)は得られる輝度波形25の例であり、透過率が悪いサンプルの場合透過光により得られる輝度波形のピークが下がり、その結果コントラストが、反射光により得られる輝度波形のコントラストと同じでなく悪くなってしまう。
(C) is an example of the
したがって測定試料のサンプルによって線幅データがばらつき、測定の再現が困難で、且つ線幅の正確な測定をすることができない。 Therefore, the line width data varies depending on the sample of the measurement sample, it is difficult to reproduce the measurement, and the line width cannot be measured accurately.
本発明の目的は、安定なコントラストの状態を保つことが可能な線幅測定方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a line width measuring method capable of maintaining a stable contrast state.
本発明は、透明基板上に不透明パターンを形成し前記透明基板と前記不透明パターンにまたがって半透明膜を形成してなる測定試料の両側を反射光と透過光で同時に照明して前記半透明膜の線幅を測定する線幅測定装置において、前記半透明膜の線幅を測定する際に、前記透明基板と前記不透明パターンにそれぞれ調光エリアを指定して個別に調光し、その後前記半透明膜の線幅を測定することを特徴とする。 In the present invention, an opaque pattern is formed on a transparent substrate, and a semi-transparent film is formed across the transparent substrate and the opaque pattern. In the line width measuring apparatus for measuring the line width of the translucent film, when measuring the line width of the semi-transparent film, the transparent substrate and the opaque pattern are individually dimmed by specifying dimming areas, and then the semi-transparent film is measured. The line width of the transparent film is measured.
また本発明は、透明基板上に不透明パターンを形成し前記透明基板と前記不透明パターンにまたがって半透明膜を形成してなる測定試料の前記半透明膜を反射光源からの反射光で照明し、前記測定試料の前記半透明膜と反対側を透過光源からの透過光で同時に照明して、前記半透明膜の線幅を測定する線幅測定装置において、前記半透明膜の線幅を測定する際に、前記透明基板と前記不透明パターンにそれぞれ透過光の調光エリアと反射光の調光エリアを指定し、前記反射光の調光エリアから得られる輝度波形に対してはそのピークが所定値となるように調光アダプタ内のフィルタを調光し、前記透過光の調光エリアから得られる輝度波形に対してはそのピークが所定値となるように前記透過光源からの透過光で調光し、その後前記半透明膜の線幅を測定することを特徴とする。 Further, the present invention illuminates the translucent film of a measurement sample formed by forming an opaque pattern on a transparent substrate and forming a translucent film across the transparent substrate and the opaque pattern with reflected light from a reflected light source, In the line width measuring device that measures the line width of the translucent film by simultaneously illuminating the side of the measurement sample opposite to the translucent film with transmitted light from a transmission light source, the line width of the translucent film is measured. In this case, a dimming area for transmitted light and a dimming area for reflected light are designated for the transparent substrate and the opaque pattern, respectively, and the peak is a predetermined value for the luminance waveform obtained from the dimming area for the reflected light. The filter in the dimming adapter is dimmed so that the luminance waveform obtained from the dimming area of the transmitted light is dimmed with the transmitted light from the transmitted light source so that the peak is a predetermined value. And then the translucent film And measuring the line width.
本発明によれば、安定なコントラストの状態を保つことが可能な線幅測定方法を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a line width measuring method capable of maintaining a stable contrast state.
図1は、本発明による線幅測定方法を用いた線幅測定装置の実施の形態の構成図である。図1において、1は測定用のCCTVカメラで、顕微鏡で拡大された測定試料のサンプルの画像を撮像する。2はCCTVカメラの前に配置された自動調光アダプタであり、1の撮像素子(CCD)1に届く光量が規定量の値になるよう調整するためのものである。
FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of a line width measuring apparatus using a line width measuring method according to the present invention. In FIG. 1,
3〜6は顕微鏡の構成部品で、3は直筒、4は投光管、5はレボルバ、6は対物レンズである。7はライトガイド、11は顕微鏡の反射照明光源ユニットで、該反射照明光源ユニット11の射出口から出力される光は、ライトガイド7および投光管4、対物レンズ6を通り、試料台8上の図示していない測定試料を照射し、反射照明として用いる。
3 to 6 are components of the microscope, 3 is a straight tube, 4 is a light projecting tube, 5 is a revolver, and 6 is an objective lens. 7 is a light guide, and 11 is a reflected illumination light source unit of a microscope. Light output from the exit of the reflected illumination
また、9は透過照明ヘッド、10はライトガイド、12は透過照明光源ユニットで、該透過照明光源ユニット12の射出口から出力される光は、ライトガイド10、透過照明ヘッド9を通り、試料台8上の図示していない測定試料を裏面から照射することにより、透過照明として用いる。
Reference numeral 9 denotes a transmission illumination head, 10 denotes a light guide, and 12 denotes a transmission illumination light source unit. Light output from the exit of the transmission illumination
測定試料で反射した光および透過した光は、自動調光アダプタ3内のNDフィルタを経由してCCTVカメラ1に入射され、撮像されて映像信号に変換される。
The light reflected by the measurement sample and the transmitted light are incident on the
CCTVカメラ1で得られた映像信号は、画像処理装置13に入力され、ビデオモニタ14で表示可能なフォーマットに変換され、その画像がビデオモニタ14で表示される。
The video signal obtained by the
15はマウスやキーボードなどの操作器で、ビデオモニタ14で表示された画像をみて、画像処理装置13を制御し調光エリアを指定して表示する操作を行う。
図2は、本発明での線幅測定方法を説明するための,図1の試料台8上の置かれる測定試料と、本発明の実施の形態で得られる輝度波形を示す図である。(a)は実際の測定対象である測定試料の平面図、(b)はその断面図、(c)は得られる輝度波形の例である。 FIG. 2 is a diagram showing a measurement sample placed on the sample stage 8 in FIG. 1 and a luminance waveform obtained in the embodiment of the present invention for explaining the line width measurement method in the present invention. (A) is a plan view of a measurement sample that is an actual measurement object, (b) is a sectional view thereof, and (c) is an example of a luminance waveform to be obtained.
(a),(b)に図示のように、測定試料は、LCD基板で代表される透明基板21上に不透明パターン22を形成し透明基板21と不透明パターン22にまたがって半透明膜(ITO)23を形成してなる。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the measurement sample is formed by forming an
この測定試料の両側を反射光と透過光で同時に照明すると、測定試料の平面図(a)と輝度波形(c)の画像がビデオモニタ14に表示される(ただしこの段階では(a)の符号26と27のエリアは表示されない。また(c)では透過光により得られる輝度波形のピークが下がった波形である)。
When both sides of the measurement sample are illuminated simultaneously with reflected light and transmitted light, a plan view (a) and an image of the luminance waveform (c) of the measurement sample are displayed on the video monitor 14 (however, at this stage, the sign of (a) is displayed)
この測定試料の半透明膜(ITO)23の線幅を測定する際、本発明の実施の形態では図1の操作器15を使って、(a)に図示のように、透明基板21上に透過光の調光エリア26を指定して表示し、不透明パターン22上に反射光の調光エリア27を指定して表示する。
When measuring the line width of the semi-transparent film (ITO) 23 of the measurement sample, in the embodiment of the present invention, using the
次に、輝度波形(c)において、反射光の調光エリア27から得られる輝度波形に対してはそのピークが所定の規定値(映像信号0.7V)となるように図1の自動調光アダプタ2内のNDフィルタ(連続的に透過率が変わるフィルタ)を調光し、透過光の調光エリア26から得られる輝度波形に対してはそのピークが所定の規定値(映像信号0.7V)値となるように図1の透過照明光源ユニット12内で透過光源からの透過光を調光する。
Next, in the luminance waveform (c), the automatic dimming of FIG. 1 is performed so that the peak of the luminance waveform obtained from the dimming
その調光の結果、反射光によるピークと透過光によるピークが同じ規定値(映像信号0.7V)となる。 As a result of the dimming, the peak due to the reflected light and the peak due to the transmitted light have the same specified value (video signal 0.7V).
その後、図5で説明したような線幅の測定を行うことにより、半透明膜(ITO)23の線幅を測定する。 Thereafter, the line width of the translucent film (ITO) 23 is measured by measuring the line width as described in FIG.
したがって本実施の形態では、安定なコントラストの状態を保つことが可能な線幅測定方法を得ることができる。このことにより半透明膜(ITO)23の線幅を正確に測定することができる。また測定試料のサンプルによって線幅データがばらつくことがなく、測定の再現も容易である。 Therefore, in this embodiment, a line width measurement method capable of maintaining a stable contrast state can be obtained. As a result, the line width of the translucent film (ITO) 23 can be accurately measured. Moreover, the line width data does not vary depending on the sample of the measurement sample, and the measurement can be easily reproduced.
また本実施の形態では、測定試料のサンプルにより反射光の反射率および透過光の透過率が異なっても、図1の画像処理装置13で制御信号を発生させ、該制御信号を自動調光アダプタ2内のNDフィルタ(連続的に透過率が変わるフィルタ)および透過照明光源ユニット12にフィードバックさせているので、常に同じ規定値(映像信号0.7V)を自動的に保持することができる。またこのことにより、半透明膜(ITO)23の線幅を常に正確に測定することができる。
In the present embodiment, even if the reflectance of the reflected light and the transmittance of the transmitted light are different depending on the sample of the measurement sample, the control signal is generated by the
1:CCTVカメラ、2:自動調光ユニット、3:直筒、4:投光管、5:レボルバ、6:対物レンズ、7:ライトガイド、8:試料台、9:透過照明ヘッド、10:ライトガイド、11:反射照明光源ユニット、12:透過照明光源ユニット、13:画像処理装置、14:ビデオモニタ、15:操作器、21:透明基板、22:不透明パターン、23:半透明膜(ITO)、24,25:輝度波形、26:透過光の調光エリア、27:反射光の調光エリア、31:ガラス、32:メタルパターン(無透過)、33:反射光、35:透過光、34,36,37,37a,37b:輝度波形、50:パターン。
1: CCTV camera, 2: automatic dimming unit, 3: straight tube, 4: projector tube, 5: revolver, 6: objective lens, 7: light guide, 8: sample stage, 9: transmission illumination head, 10: light Guide: 11: Reflection illumination light source unit, 12: Transmission illumination light source unit, 13: Image processing device, 14: Video monitor, 15: Controller, 21: Transparent substrate, 22: Opaque pattern, 23: Translucent film (ITO) 24, 25: luminance waveform, 26: dimming area for transmitted light, 27: dimming area for reflected light, 31: glass, 32: metal pattern (non-transmissive), 33: reflected light, 35: transmitted light, 34 , 36, 37, 37a, 37b: luminance waveform, 50: pattern.
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