JP5387962B2 - Measuring apparatus and measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、基板表面よりも反射率が低い被覆膜が形成された基板上に存在する不透明なパターンの三次元形状を測定する三次元形状測定装置及び三次元形状測定方法に関する。 The present invention relates to a three-dimensional shape measuring apparatus and a three-dimensional shape measuring method for measuring a three-dimensional shape of an opaque pattern present on a substrate on which a coating film having a reflectance lower than that of the substrate surface is formed.
半導体デバイスやMEMSなどの三次元構造体を製造する場合、一般的に、SiO2やフォトレジストなどの可視光に対して透明な被覆膜が形成されたSi基板上に、不透明な金属などからなる配線や電極等のパターンが配置される試料が作製される。 When manufacturing a three-dimensional structure such as a semiconductor device or MEMS, generally, an opaque metal or the like is formed on a Si substrate on which a coating film transparent to visible light such as SiO 2 or photoresist is formed. A sample on which patterns such as wiring and electrodes are arranged is produced.
また、太陽電池やFPD(Flat Panel Display)の製造工程では、透明電極(例えば、ITO:Indium Tin Oxide)で被覆された、ガラスやポリカーボネイト(PC:Polycarbonate)或いはPET(Polyethylene Terephthalate)等の基板上に、不透明な有機半導体のパターンが形成された試料が作製される。 In the manufacturing process of solar cells and FPD (Flat Panel Display), on a substrate such as glass, polycarbonate (PC) or PET (Polyethylene Terephthalate) covered with a transparent electrode (for example, ITO: Indium Tin Oxide) In addition, a sample on which an opaque organic semiconductor pattern is formed is produced.
このようなパターンが設計どおりに作製できているかを評価するためには、試料の表面形状を非破壊で測定する技術が必要である。 In order to evaluate whether such a pattern can be produced as designed, a technique for measuring the surface shape of the sample in a nondestructive manner is required.
被覆膜付きの基板上のパターンの三次元形状を測定する方法として、触針式三次元測定器や原子間力顕微鏡を用いる方法がある。しかし、触針式三次元測定器では、試料の表面に針が接触するため、試料の表面が破壊されてしまうおそれがある。原子間力顕微鏡では、カンチレバーにより試料の表面を走査するため、非破壊・非接触ではない。また、カンチレバーによる試料表面の走査では、数十μm四方程度の領域を測定するのに数十分もの膨大な時間がかかる。 As a method for measuring the three-dimensional shape of a pattern on a substrate with a coating film, there is a method using a stylus type three-dimensional measuring instrument or an atomic force microscope. However, in the stylus type three-dimensional measuring instrument, since the needle contacts the surface of the sample, the surface of the sample may be destroyed. In the atomic force microscope, the surface of the sample is scanned by a cantilever, so it is not non-destructive and non-contact. Further, in scanning of the sample surface with a cantilever, it takes an enormous time of several tens of minutes to measure an area of about several tens of μm square.
他の測定方法として、干渉計や共焦点顕微鏡を用いる方法がある。これらは、非破壊・非接触であるが、測定対象となる被覆膜の下層に反射率が高い基板の表面が存在する場合、被覆膜を透過し基板の表面で反射された反射光が最も強い信号として検出される。 Other measurement methods include a method using an interferometer or a confocal microscope. These are non-destructive and non-contact, but when the surface of the substrate having a high reflectivity is present in the lower layer of the coating film to be measured, the reflected light transmitted through the coating film and reflected by the surface of the substrate is It is detected as the strongest signal.
例えば、白色干渉計により測定すると、被覆膜の反射率が低いため、基板表面の反射光による干渉波形が強く検出される。図2に示すように、被覆膜32が形成された基板31に厚さd0の不透明なパターン33が形成された試料30を測定する場合、本来、試料30の表面の物理的(幾何学的)形状として図6のようにd0の段差が測定されなければならない。
For example, when measured with a white interferometer, since the reflectance of the coating film is low, the interference waveform due to the reflected light on the substrate surface is strongly detected. As shown in FIG. 2, when measuring a
しかし、被覆膜32の反射率に比べて基板31の反射率が高い場合には、基板31の光学的な高さを検出してしまう。このため、図7のように段差(h=d0+Δd)が過剰に検出されてしまう。測定される段差の過剰量Δdは、被覆膜32の厚さをd1、その屈折率をn1とし、空気の屈折率をn0=1とするとd1(n1−1)となる。
However, when the reflectance of the
このように被覆膜32の表面は、実際よりも被覆膜32の厚さに依存して沈んで見える。被覆膜32の厚さd1が未知の場合は、この過剰量を見積もることができない。このように、干渉計による測定方法では、物理的な三次元形状ではなく、光学的な三次元形状しか得られない。
Thus, the surface of the
また、白色干渉計による測定方法では、基板材料とパターン材料の吸収の差により反射光の位相ずれが発生するため、段差補正が必要となる。この場合は、被覆膜32上に形成されたパターンの材質も既知でなければなければならず、未知のパターン材質では正確に補正することができない。この解決策として試料全面を金蒸着する方法があるが、これは非破壊測定にはならない。
Further, in the measurement method using the white interferometer, the phase difference of the reflected light occurs due to the difference in absorption between the substrate material and the pattern material, so that a step correction is necessary. In this case, the material of the pattern formed on the
共焦点顕微鏡による場合、白色干渉計の場合と同様に、被覆膜32に比べ基板31の反射率が高い場合には、下層の基板31の光学的な高さを検出してしまう。このため、図7に示すように、段差が過剰に測定されてしまう。なお、Δdの大きさは白色干渉の場合とは異なる。
In the case of the confocal microscope, as in the case of the white interferometer, when the reflectance of the
試料面への入射光は、対物レンズのNA(開口数)に応じてある角度を持って試料に入射し、被覆膜32によって屈折して基板面に到達する。この屈折の効果で、基板面は被覆膜32の厚さd1×αだけ浮き上がって見える。ここで、αは、空気の屈折率をn0、被覆膜32の屈折率をn1すると以下の式で表される。
α={1−(n0/n1)β}
従って、被覆膜32の厚さd1が未知の場合は、屈折により生じる段差の過剰量を見積もることができない
Incident light on the sample surface is incident on the sample at an angle according to the NA (numerical aperture) of the objective lens, and is refracted by the
α = {1- (n 0 / n 1 ) β}
Therefore, when the thickness d 1 of the
分光干渉法では、被覆膜の厚さを測定することができるが、可視光に対して不透明なパターンの膜厚を測定することができない。また、測定スポットが大きいため、直径数十μm程度の領域の平均的な情報しか得られない。また、偏光解析法においても、分光干渉法と同様に、可視光に不透明な部分の表面形状やパターンの厚さを測定することができない。 In the spectral interference method, the thickness of the coating film can be measured, but the film thickness of a pattern that is opaque to visible light cannot be measured. Moreover, since the measurement spot is large, only average information of a region having a diameter of about several tens of μm can be obtained. Also in the ellipsometry, as in the spectral interference method, it is impossible to measure the surface shape or pattern thickness of a portion opaque to visible light.
特許文献1〜4には、対物レンズと試料との距離を変化させ、合焦点位置を検出することにより三次元形状を測定する共焦点顕微鏡が記載されている。また、特許文献5には、平行な光束を試料の表面に形成された膜に照射し、膜の表面及び裏面で反射された反射光束の強度分布に基づいて、膜厚の変動を測定する方法が記載されている。 Patent Documents 1 to 4 describe a confocal microscope that measures a three-dimensional shape by changing the distance between an objective lens and a sample and detecting a focal point position. Further, Patent Document 5 discloses a method of irradiating a film formed on the surface of a sample with a parallel light beam and measuring the variation in film thickness based on the intensity distribution of the reflected light beam reflected on the front and back surfaces of the film. Is described.
しかしながら、特許文献1〜5のいずれにおいても、図2に示すような試料において、被覆膜の厚さと独立して、最表面に形成された不透明なパターンの三次元形状を測定する方法については記載されていない。 However, in any of Patent Documents 1 to 5, a method for measuring the three-dimensional shape of an opaque pattern formed on the outermost surface independently of the thickness of the coating film in a sample as shown in FIG. Not listed.
共焦点顕微鏡を用いて、被覆膜付き基板とパターンの段差を測定することによりパターンの膜厚を測定する場合、被覆膜表面の反射光ではなく、相対的に反射率の高い基板の反射光を検出してしまうため、段差測定結果とパターンの膜厚が一致しないという問題がある。基板からの反射光は、屈折により被覆膜の厚さに依存して浮き上がった高さ位置に測定されるため、被覆膜の厚さが既知であれば被覆膜の表面位置を計算できるが、未知であれば不可能である。 When measuring the film thickness of a pattern by measuring the level difference between the coated film substrate and the pattern using a confocal microscope, the reflected light from the substrate with a relatively high reflectivity is used instead of the reflected light from the coated film surface. Since light is detected, there is a problem that the step measurement result and the film thickness of the pattern do not match. Since the reflected light from the substrate is measured at the height position that is raised due to refraction depending on the thickness of the coating film, the surface position of the coating film can be calculated if the thickness of the coating film is known. But it is impossible if it is unknown.
本発明は、このような事情を背景としてなされたものであり、本発明の目的は、基板よりも反射率の低い被覆膜付きの基板上に存在するパターンの段差を非破壊で測定することができる測定装置及び測定方法を提供することである。 The present invention has such a circumstance was done as a background, an object of the present invention measures the level difference of the pattern than the base plate present on the substrate with low coating reflectivity nondestructively It is to provide a measuring apparatus and a measuring method that can be used .
本発明の第1の態様に係る三次元形状測定装置は、可視光に対して透明な被覆膜付きの基板上に設けられた不透明なパターンの物理的三次元形状を測定する三次元形状測定装置であって、第1波長の照明光と、前記第1波長と異なる第2波長の照明光とを切り替えて照射する光源部と、前記第1波長の照明光を照射したときの前記パターンと前記被覆膜との第1仮想段差と、前記第2波長の照明光を照射したときの前記パターンと前記被覆膜との第2仮想段差とを測定する光検出器と、前記第1仮想段差と前記第2仮想段差とに基づいて、前記パターンの物理的三次元形状を決定する処理部とを備えるものである。これにより、可視光に対して透明な被覆膜付きの基板上に設けられた不透明なパターンの物理的な三次元形状を、被覆膜の膜厚と独立して求めることができる。 The three-dimensional shape measurement apparatus according to the first aspect of the present invention is a three-dimensional shape measurement for measuring a physical three-dimensional shape of an opaque pattern provided on a substrate with a coating film transparent to visible light. A light source unit that switches and irradiates illumination light having a first wavelength and illumination light having a second wavelength different from the first wavelength; and the pattern when the illumination light having the first wavelength is irradiated. A photodetector for measuring a first virtual step between the coating film, a second virtual step between the pattern and the coating film when irradiated with illumination light of the second wavelength, and the first virtual step; And a processing unit that determines a physical three-dimensional shape of the pattern based on the step and the second virtual step. Thereby, the physical three-dimensional shape of the opaque pattern provided on the substrate with the coating film transparent to visible light can be obtained independently of the film thickness of the coating film.
本発明の第2の態様に係る三次元形状測定装置は、上記の装置において、前記パターンの三次元形状の決定と同時に、前記被覆膜の膜厚を決定することを特徴とする。このように、本発明に係る三次元形状測定装置は、被覆膜の膜厚測定装置としても適用することが可能である。 The three-dimensional shape measuring apparatus according to the second aspect of the present invention is characterized in that, in the above apparatus, the film thickness of the coating film is determined simultaneously with the determination of the three-dimensional shape of the pattern. Thus, the three-dimensional shape measuring apparatus according to the present invention can also be applied as a coating film thickness measuring apparatus.
本発明の第4の態様に係る三次元形状測定装置は、上記の装置において、前記光源部からの照明光を前記試料に導くとともに、前記試料からの前記反射光を光検出器まで共焦点光学系を備え、前記共焦点光学系を用いて、前記第1仮想段差と前記第2仮想段差を測定する。共焦点光学系を用いることにより、非破壊・非接触での三次元形状の測定が実現可能である。 A three-dimensional shape measuring apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the above apparatus, wherein the illumination light from the light source unit is guided to the sample, and the reflected light from the sample is confocal optical up to a photodetector. And a first virtual step and the second virtual step are measured using the confocal optical system. By using a confocal optical system, non-destructive and non-contact measurement of a three-dimensional shape can be realized.
本発明の第4の態様に係る三次元形状測定装置は、上記の装置において、前記処理部は、前記第1仮想段差と前記第2仮想段差とに基づいて、前記被覆膜の屈折率を用い、連立方程式を解くことにより、前記パターンの物理的三次元形状を決定することを特徴とする。 In the three-dimensional shape measurement apparatus according to the fourth aspect of the present invention, in the above-described apparatus, the processing unit may change a refractive index of the coating film based on the first virtual step and the second virtual step. The physical three-dimensional shape of the pattern is determined by solving simultaneous equations.
本発明の第5の態様に係る三次元形状測定装置は、上記の装置において、前記光検出器により、前記第1波長及び前記第2波長と異なる第3波長の照明光を照射したときの前記パターンと前記被覆膜との第3仮想段差を測定し、前記処理部は、少なくとも前記第1仮想段差、前記第2仮想段差及び前記第3仮想段差に基づいて、前記被覆膜の屈折率を用い、最小二乗法により前記パターンの物理的三次元形状を決定することを特徴とする。 The three-dimensional shape measuring apparatus according to a fifth aspect of the present invention is the above apparatus, wherein the light detector irradiates illumination light having a third wavelength different from the first wavelength and the second wavelength. A third virtual step between the pattern and the coating film is measured, and the processing unit has a refractive index of the coating film based on at least the first virtual step, the second virtual step, and the third virtual step. And the physical three-dimensional shape of the pattern is determined by the least square method.
本発明の第6の態様に係る三次元形状測定装置は、上記の装置において、前記共焦点光学系は、前記試料に前記照明光を集光する対物レンズを有し、波長λの照明光を照射したときの仮想段差h(λ)は、以下の式により表され、前記処理部は、この式を用いて最小二乗法による直線近似を行って、前記パターンの物理的三次元形状を決定することを特徴とするものである。
h(λ)=d0+d1β*(λ)
ここで、d1は前記被覆膜の膜厚、d0は前記パターンと前記被覆膜の物理的段差、NAは前記対物レンズの開口数(有効開口数)、n0は測定雰囲気の屈折率、n1は被覆膜の屈折率である。
In the three-dimensional shape measurement apparatus according to the sixth aspect of the present invention, in the above apparatus, the confocal optical system includes an objective lens that focuses the illumination light on the sample, and emits illumination light having a wavelength λ. The virtual step h (λ) when irradiated is represented by the following equation, and the processing unit performs a linear approximation by the least square method using this equation to determine the physical three-dimensional shape of the pattern. It is characterized by this.
h (λ) = d 0 + d 1 β * (λ)
Here, d 1 is the film thickness of the coating film, d 0 is the physical step between the pattern and the coating film, NA is the numerical aperture (effective numerical aperture) of the objective lens, and n 0 is the refraction of the measurement atmosphere. The ratio, n 1, is the refractive index of the coating film.
本発明の第7の態様に係る三次元形状測定装置は、上記の装置において、前記第1波長及び前記第2波長は、可視光域の波長であるものである。これにより、試料へのダメージを軽減することができる。 In the three-dimensional shape measuring apparatus according to the seventh aspect of the present invention, in the above apparatus, the first wavelength and the second wavelength are wavelengths in a visible light region. Thereby, the damage to a sample can be reduced.
本発明の第8の態様に係る三次元形状測定装置は、上記の装置において、前記照明光を照射したときの前記試料からの測定光と参照光との干渉により、前記第1仮想段差と前記第2仮想段差を測定する。このように干渉光学系を用いた場合にも、非破壊・非接触での三次元形状の測定が実現可能である。 The three-dimensional shape measuring apparatus according to an eighth aspect of the present invention is the above apparatus, wherein the first virtual step and the three-dimensional shape measuring apparatus are caused by interference between the measuring light from the sample and the reference light when the illumination light is irradiated. The second virtual step is measured. Even when the interference optical system is used as described above, non-destructive and non-contact measurement of a three-dimensional shape can be realized.
本発明の第9の態様に係る三次元形状測定方法は、可視光に対して透明な被覆膜付きの基板上に設けられた不透明なパターンの物理的三次元形状を測定する三次元形状測定方法であって、第1波長の照明光を照射して、前記パターンと前記被覆膜との第1仮想段差を測定し、前記第1波長と異なる第2波長の照明光を照射して、前記パターンと前記被覆膜との第2仮想段差を測定し、前記第1仮想段差と前記第2仮想段差とに基づいて、前記パターンの物理的三次元形状を決定する。これにより、可視光に対して透明な被覆膜付きの基板上に設けられた不透明なパターンの物理的な三次元形状を、被覆膜の膜厚と独立して求めることができる。 The three-dimensional shape measurement method according to the ninth aspect of the present invention is a three-dimensional shape measurement method for measuring a physical three-dimensional shape of an opaque pattern provided on a substrate with a coating film transparent to visible light. A method of irradiating illumination light of a first wavelength, measuring a first virtual step between the pattern and the coating film, irradiating illumination light of a second wavelength different from the first wavelength, A second virtual step between the pattern and the coating film is measured, and a physical three-dimensional shape of the pattern is determined based on the first virtual step and the second virtual step. Thereby, the physical three-dimensional shape of the opaque pattern provided on the substrate with the coating film transparent to visible light can be obtained independently of the film thickness of the coating film.
本発明の第10の態様に係る三次元形状測定方法は、上記の方法において、前記パターンの三次元形状の決定と同時に、前記被覆膜の膜厚を決定する。このように、本発明に係る三次元形状測定方法は、被覆膜の膜厚測定方法としても適用することが可能である。 In the three-dimensional shape measurement method according to the tenth aspect of the present invention, in the above method, the thickness of the coating film is determined simultaneously with the determination of the three-dimensional shape of the pattern. Thus, the three-dimensional shape measuring method according to the present invention can be applied as a film thickness measuring method for a coating film.
本発明の第11の態様に係る三次元形状測定方法は、上記の方法において、前記第1仮想段差と前記第2仮想段差とに基づいて、連立方程式を解くことにより、前記パターンの物理的三次元形状を決定する。 A three-dimensional shape measurement method according to an eleventh aspect of the present invention is the above-described method, wherein the physical cubic of the pattern is obtained by solving simultaneous equations based on the first virtual step and the second virtual step. Determine the original shape.
本発明の第12の態様に係る三次元液状測定方法は、上記の方法において、前記第1波長及び前記第2波長と異なる第3波長の照明光を照射したときの前記パターンと前記被覆膜との第3仮想段差を測定し、少なくとも前記第1仮想段差、前記第2仮想段差及び前記第3仮想段差に基づいて、前記被覆膜の屈折率を用い、最小二乗法により前記パターンの物理的三次元形状を決定する。 The three-dimensional liquid measurement method according to a twelfth aspect of the present invention is the above method, wherein the pattern and the coating film are irradiated with illumination light having a third wavelength different from the first wavelength and the second wavelength. A third virtual step is measured, and based on at least the first virtual step, the second virtual step, and the third virtual step, the refractive index of the coating film is used, and the physical properties of the pattern are obtained by the least square method. Determine the three-dimensional shape.
本発明の第12の態様に係る三次元形状測定装置は、上記の方法において、前記試料に前記照明光を集光する対物レンズを有し、波長λの照明光を照射したときの仮想段差h(λ)は、以下の式により表され、この式を用いて最小二乗法による直線近似を行って、前記パターンの物理的三次元形状を決定する。
h(λ)=d0+d1β*(λ)
ここで、d1は前記被覆膜の膜厚、d0は前記パターンと前記被覆膜の物理的段差、NAは前記対物レンズの開口数(有効開口数)、n0は測定雰囲気の屈折率、n1は被覆膜の屈折率である。
A three-dimensional shape measuring apparatus according to a twelfth aspect of the present invention includes the objective lens for condensing the illumination light on the sample in the above method, and a virtual step h when the illumination light having a wavelength λ is irradiated. (Λ) is expressed by the following equation, and a linear three-dimensional approximation is performed using this equation to determine the physical three-dimensional shape of the pattern.
h (λ) = d 0 + d 1 β * (λ)
Here, d 1 is the film thickness of the coating film, d 0 is the physical step between the pattern and the coating film, NA is the numerical aperture (effective numerical aperture) of the objective lens, and n 0 is the refraction of the measurement atmosphere. The ratio, n 1, is the refractive index of the coating film.
本発明によれば、基板よりも反射率の低い被覆膜付きの基板上に存在するパターンの段差を非破壊で測定することができる測定装置及び測定方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a measuring apparatus and a measuring method capable of measuring the step of the pattern than the base plate present on the substrate with low coating reflectivity in a non-destructive.
実施の形態.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施の形態を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施の形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものを実質的に同様の内容を示している。
Embodiment.
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The following description shows preferred embodiments of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following embodiments. In the following description, the same reference numerals denote the same contents.
本実施の形態に係る三次元形状測定装置は、被覆膜の付いた基板の上に存在するパターンの三次元形状(段差、膜厚)を、被覆膜の膜厚と独立して、可視光線を使い光学的に非破壊・非接触で測定することを実現するものである。また、基板上の被覆膜の膜厚も同時に決定することができる。 The three-dimensional shape measuring apparatus according to the present embodiment makes it possible to visualize the three-dimensional shape (step, film thickness) of a pattern existing on a substrate with a coating film independently of the film thickness of the coating film. It realizes optical non-destructive and non-contact measurement using light rays. In addition, the film thickness of the coating film on the substrate can be determined at the same time.
本発明の実施の形態に係る三次元形状測定装置の構成について、図1を参照して説明する。図1は、本実施の形態に係る三次元形状測定装置100の構成を模式的に示す図である。本発明では、共焦点光学系を備える顕微鏡を用いた例について説明する。
The configuration of the three-dimensional shape measuring apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a three-dimensional
図1に示すように、本実施の形態に係る三次元形状測定装置100は、光源11、干渉フィルター12、レンズ13a、13b、13c、スリット14、ビームスプリッタ15、振動ミラー16、対物レンズ17、ステージ18、光検出器19、処理装置20を備えている。三次元形状測定装置100は、共焦点光学系を用いて試料30の表面形状の測定を行う。
As shown in FIG. 1, the three-dimensional
三次元形状測定装置100では、半導体デバイスやMEMSなどの三次元構造体を製造する際に作成される、SiO2やフォトレジストなどの可視光に対して透明な被覆膜が形成された基板上に、不透明な金属からなる配線や電極等のパターンが配置される試料30を測定対象とする。図2に、このような試料30の構成の一例を示す。
In the three-dimensional
図2に示すように、試料30は、基板31、被覆膜32、不透明なパターン33を備えている。基板31としては、例えば、半導体の製造に用いられるSi基板等を用いることができる。基板31上には、被覆膜32が形成されている。被覆膜32の反射率は、基板31よりも充分に低い。被覆膜32は、例えば、可視光に対して透明なSiO2層やフォトレジスト等である。なお、基板31の反射率が被覆膜32の反射率よりも充分に高ければよく、基板31、被覆膜32はこの例に限定されるものではない。
As shown in FIG. 2, the
被覆膜32の一部の上には、例えばAl、Au、Ag等の金属からなる可視光に対して不透明なパターン33が形成されている。パターン33は、可視光の透過率が低いものである。なお、パターン33は金属に限定されず、樹脂や半導体であってもよい。本発明に係る三次元形状測定装置100では、このパターン33の厚さd0、すなわち、パターン33と被覆膜32との段差を、被覆膜32の膜厚に依存せずに測定する。
On a part of the
なお、図2に示すように、空気とパターン33との界面を界面1、パターン33と被覆膜32との界面を界面2a、空気と被覆膜32との界面を界面2b、被覆膜32と基板31との界面を界面3とする。また、空気の屈折率をn0、被覆膜32の屈折率をn1とする。
2, the interface between the air and the
ここで、被覆膜32の厚さは未知であるものとし、その膜厚をd1とする。なお、本実施の形態においては媒質の一例として空気とした場合について説明するが、これに限定されるものではなく、アルゴンガス等他の気体中で測定してもよい。
Here, it is assumed that the thickness of the
本実施の形態に係る三次元形状測定装置100では、照明光の波長の選択が可能である。光源11としては、水銀キセノンランプのような連続スペクトルに複数の輝線を含む白色光源を用いることができる。なお、紫外から赤外域(185nm〜2000nm)に幅広い連続スペクトルを有するキセノンランプを用いてもよい。もちろん、光源11としては、キセノンランプに限らず、白色ダイオード、白色レーザ等を用いてもよい。後述するように、波長が選択できればどのような光源を用いてもよい。
In the three-dimensional
光源11からの光によって、試料30を観察するための光学系について説明する。光源11から出射した光は、干渉フィルター12を通過し、特定の波長の光に変換される。干渉フィルター12としては、例えば、特定波長の光を選択的に透過させる複数のバンドパスフィルタを備えるものを用いることができる。これにより、複数の単一波長の照明光を選択的に透過させることができる。
An optical system for observing the
照明光の波長としては、可視光域の波長405nm〜630nmの間の複数の任意の波長を選択することができる。これにより、i線やDUVなどによる試料30へのダメージを抑制することができる。照明光の波長として、例えば、水銀キセノンランプの輝線に対応する波長(405nm、436nm、488nm、515nm、546nm、577nm)を選択することができる。
As the wavelength of the illumination light, a plurality of arbitrary wavelengths between wavelengths 405 nm to 630 nm in the visible light region can be selected. Thereby, the damage to the
水銀キセノンランプを用いる場合、輝線に対応する波長以外の波長の光をフィルターで選択することも可能である。輝線の波長以外の光は強度が小さいため、干渉フィルターの半値幅を広くすることによりバランスを取ることができる。なお、照明光による試料30のダメージが許容できるのであれば、照明光の波長は可視光域の波長以外の波長であっても構わない。
When a mercury xenon lamp is used, it is possible to select light having a wavelength other than the wavelength corresponding to the bright line with a filter. Since light other than the wavelength of the emission line has low intensity, it is possible to balance by widening the half-value width of the interference filter. Note that the wavelength of the illumination light may be a wavelength other than the wavelength in the visible light region as long as the
なお、光源11として単波長のレーザ光を出射するレーザ光源を用い、波長変換素子を設けてもよい。例えば、第二高調波発生により、波長変換素子に入射する単波長の光の波長変換を行うことができる。また、光源11として、可変波長レーザを用いることも可能である。さらに、異なる波長のレーザ光を出射する複数のレーザ光源を設けて、所望の波長のレーザ光を選択するようにしてもよい。
Note that a laser light source that emits single-wavelength laser light may be used as the
そして、干渉フィルター12を透過した単一波長の照明光はレンズ13aを透過して、スリット14に入射する。照明光は、スリット14を通してX方向のライン状に整形される。そして、ライン状の照明光は、ビームスプリッタ15に入射する。ビームスプリッタ15は、偏光状態によらずに、反射光と透過光の光量が略1:1になるように光を分岐する。従って、照明光の略半分がビームスプリッタ15を透過する。
The single-wavelength illumination light that has passed through the
その後、図1中右方向に進む光は、振動ミラー16に入射する。振動ミラー16により、X方向のライン状の照明光で試料30上をY方向に走査する。振動ミラー16としては、例えばガルバノミラー、ポリゴンミラー等を用いることができる。
Thereafter, the light traveling in the right direction in FIG. 1 enters the vibrating
振動ミラー16により、下方に反射された照明光は、対物レンズ17により集光され、試料30に照射される。試料30は、ステージ18上に載置されている。試料30からの反射光は、再度対物レンズ17を通過し、振動ミラー16により再び反射され、ビームスプリッタ15へ入射する。その後、入射した光の略半分がビームスプリッタ15で反射され、レンズ13cに入射する。レンズ13cは、光検出器19の受光面に反射光を結像させる。レンズ13cを透過した光は、光検出器19で受光される。
The illumination light reflected downward by the vibrating
本実施の形態では、光検出器19は、試料30のコンフォーカル画像を撮像するCCDラインセンサである。光源11から出射されスリット14を透過した照明光が、試料30で反射して、CCDラインセンサにより検出される。振動ミラー16により、試料30上を走査することにより、スリットコンフォーカル画像が撮像される。
In the present embodiment, the
なお、共焦点光学系が用いられていれば、走査方法等は異なってもよく、スリットや光検出器は方式に適応したものを適宜用いることができる。例えば、X方向とY方向にスキャンするための振動ミラーを用いてもよく、X方向に音響光学素子であるAOD(acousto-optic deflector)を用いることも可能である。 If a confocal optical system is used, the scanning method and the like may be different, and slits and photodetectors that are suitable for the system can be used as appropriate. For example, a vibrating mirror for scanning in the X direction and the Y direction may be used, and an AOD (acousto-optic deflector) that is an acousto-optic element may be used in the X direction.
ステージ18は、図示しないz軸駆動機構を有しており、試料30を図1の上下方向に移動させることができる。このステージ18は、z軸方向に移動することにより、試料面が焦点位置にくるように制御される。なお、ステージ18がz方向に移動するかわりに、対物レンズ17を移動させることも可能である。
The
このように構成された三次元形状測定装置100では、ステージ18と対物レンズ17との相対距離を変化させることによって、光検出器19に入射する試料30からの反射光の強度が変化する。反射光の強度は、試料30の表面に焦点があったときに最大となる。光検出器19の各画素は、試料30の各位置の反射光の強度に対応した出力信号を出力する。画素毎に、最大強度を示すz方向の位置を求めることによって、試料30の三次元形状を求めることができる。
In the three-dimensional
なお、共焦点光学系において、観察波長を変えると合焦点位置が変化することが考えられ、これによる反射光の強度変化が発生する場合がある。この場合には、各波長の合焦点位置のズレ分を予め測定して処理装置20に記憶しておき、波長切り替えの際に、ズレ分だけ自動的に試料30あるいは対物レンズ17のz位置を微調整することでキャンセルするようにしてもよい。
In the confocal optical system, it is conceivable that the in-focus position changes when the observation wavelength is changed, which may cause a change in the intensity of reflected light. In this case, the shift of the focal position of each wavelength is measured in advance and stored in the
処理装置20には、各波長における被覆膜32の屈折率n1が記憶されている。処理装置20は、複数の異なる波長の照明光を照射したときの、光検出器19で得られた試料30のそれぞれの三次元形状から、各波長における被覆膜32の屈折率n1を用いて、パターン33の厚さd0及び被覆膜32の膜厚d1を算出する。
The
すなわち、処理装置20は、ある波長の照明光によるコンフォーカル画像(高さ像)と、それと異なる波長の照明光によるコンフォーカル画像とに基づいて、試料30の光学的な表面形状から物理的な表面形状を求める。つまり、処理装置20による演算処理により、パターン33と被覆膜32との段差が求められる。また、パターン33と被覆膜32との段差の決定と同時に、被覆膜32の膜厚も求められる。
In other words, the
ここで、上述した三次元形状測定装置100を用いた、本実施の形態に係る三次元形状測定方法について詳細に説明する。求めたいパターン33と被覆膜32との段差、すなわち、パターン33の膜厚をd1とする。また、被覆膜32の膜厚をd0とする。なお、ここでは、三次元形状測定装置100の高さ測定の分解能に応じて、d1は1μm以下であるものとし、d0は数百nm程度であるものとする。また、照明光の波長は、λ1〜λ5の5つの波長に切り替え可能であるものとする。
Here, the three-dimensional shape measuring method according to the present embodiment using the above-described three-dimensional
まず、波長λ1の照明光を照射して、被覆膜32と基板31での反射光をそれぞれ検出し、光学的な表面形状である仮想段差hを測定する。ここで、図3を参照して、仮想段差hについて説明する。図3は、試料30に光が入射したときの、被覆膜32による焦点位置の変化を示す図である。
First, illumination light of wavelength λ 1 is irradiated to detect reflected light from the
上述のとおり、共焦点光学系を用いた三次元形状測定装置100では、試料30上で焦点があった位置、すなわち、光検出器19からの出力信号が最大になるzを合焦点高さとする。被覆膜32の表面の反射率が充分に高い場合には、図2において、界面2bと界面1の高さzを検出することができる。このとき、光学的な表面形状と物理的な表面形状とは一致し、段差はd0となる。
As described above, in the three-dimensional
ところが、被覆膜32が可視光を透過する場合には、その下層の光反射率の高い基板31からの反射光が検出される。図3に示すように、開口数NAの対物レンズ17により、入射角θ0で被覆膜32に入射した光線は、以下の式(1)を満たす。
NA=n0×sinθ0・・・(1)
However, when the
NA = n 0 × sin θ 0 (1)
この光線は、空気と被覆膜32との界面2bでスネルの法則に従い、以下の式(2)を満たす。
n0sinθ0=n1sinθ1・・・(2)
This light ray satisfies the following formula (2) according to Snell's law at the interface 2b between the air and the
n 0 sin θ 0 = n 1 sin θ 1 (2)
角度θ1で膜厚d1の被覆膜32中を進む光は、基板31と被覆膜32との界面3で反射される。界面3での反射光は、光軸(図3中一点鎖線で示す)に対して対称な光路を進む。このとき、被覆膜32での屈折により、焦点を結ぶ位置が空気中に比べて対物レンズ17側にd3だけ浮き上がる。
Light at an angle theta 1 advances the
被覆膜32からの反射光は基板31からの反射光よりも十分に弱いため、対物レンズ17又は試料30をz軸方向に移動させるzスキャンを行うと、被覆膜32が形成された基板31での合焦点位置は、界面2b、界面3ではなく界面3'であると測定されることになる。このため、段差測定結果とパターンの膜厚とは一致しない。
Since the reflected light from the
一方、パターン33では、表面反射するので、界面2bから界面3'までの距離をd2
とすると、仮想段差hは以下の式(3)となる。
h=d0+d2・・・(3)
On the other hand, since the
Then, the virtual step h is expressed by the following formula (3).
h = d 0 + d 2 (3)
このように、共焦点顕微鏡で測定される仮想段差hは、最表面の被覆膜32とパターン33との段差(物理段差)とは一致しない。共焦点顕微鏡によって表面形状を測定する場合、1種類の単波長の照明光による測定結果だけでは、段差の過剰量を見積もることができない。
Thus, the virtual step h measured with the confocal microscope does not coincide with the step (physical step) between the
そこで、本発明では、照明光の波長を切り換えて、同一箇所を観察して段差測定を行うことにより、光学的形状の波長依存性を測定する。この波長依存性から段差の過剰量を見積もることができる。つまり、共焦点顕微鏡により得られた試料30の光学的形状から、物理的形状を求めることができる。また、被覆膜32の膜厚d1を分離することができる。
Therefore, in the present invention, the wavelength dependence of the optical shape is measured by switching the wavelength of the illumination light, observing the same portion, and performing the step measurement. An excess amount of the step can be estimated from this wavelength dependency. That is, the physical shape can be obtained from the optical shape of the
ここで、d2は、被覆膜32の膜厚d1に比例する式(4)と表現できる。
Here, d 2 can be expressed as an equation (4) proportional to the film thickness d 1 of the
このとき、空気の屈折率n0=1で一定であるものとする。被覆膜32の屈折率n1は波長依存性があるので、β*は波長により変化する。式(3)、(4)により、仮想段差hと物理段差d0との関係は、式(7)のように書ける。
h=d0+β*d1・・・(7)
さらに、hとβ*を波長λの関数として式(8)のように書ける。
h(λi)=d0+β*(λi)d1・・・(8)
At this time, it is assumed that the refractive index n 0 of air is constant. Since the refractive index n 1 of the
h = d 0 + β * d 1 (7)
Further, h and β * can be written as a function of wavelength λ as shown in equation (8).
h (λ i ) = d 0 + β * (λ i ) d 1 (8)
従って、波長λ1の光を照射したときの仮想段差h(λ1)は、
h(λ1)=d0+d1β*(λ1)
となる。
Therefore, the virtual step h (λ 1 ) when irradiated with light of wavelength λ 1 is
h (λ 1 ) = d 0 + d 1 β * (λ 1 )
It becomes.
次に、照明光の波長をλ1からλ2に切り換えて、同様に仮想段差hの測定を行う。そして、順次、照明光の波長をλ3、λ4、λ5に切り換えて、それぞれの仮想段差hの測定を行う。 Then, by switching the wavelength of the illumination light from lambda 1 to lambda 2, the measurement of similar virtual step h. Then, the wavelength of the illumination light is sequentially switched to λ 3 , λ 4 , and λ 5 to measure each virtual step h.
複数の波長(λi、i=1,2,3、・・・、5)に対して測定したそれぞれの仮想段差hは、以下のようになる。
h(λ2)=d0+d1β*(λ2)
h(λ3)=d0+d1β*(λ3)
h(λ4)=d0+d1β*(λ4)
h(λ5)=d0+d1β*(λ5)
Each virtual step h measured for a plurality of wavelengths (λ i , i = 1, 2, 3,..., 5) is as follows.
h (λ 2 ) = d 0 + d 1 β * (λ 2 )
h (λ 3 ) = d 0 + d 1 β * (λ 3 )
h (λ 4 ) = d 0 + d 1 β * (λ 4 )
h (λ 5 ) = d 0 + d 1 β * (λ 5 )
これらの仮想段差h(λ1)〜h(λ5)を、照明光の波長、各波長における被覆膜32の屈折率、対物レンズ17のNAから計算したβ*(式(6))に対してプロットする。図4に、試料30に照射する照明光の波長を変えて測定した仮想段差hの結果をプロットしたグラフを示す。図4において、横軸はβ*であり、縦軸は仮想段差hである。図4にプロットした測定結果を、式(8)の直線関係式で最小二乗近似式を求めると、y切片からパターン33の厚さd0が得られ、傾きから被覆膜32の膜厚d1が得られる。
These virtual steps h (λ 1 ) to h (λ 5 ) are expressed by β * (formula (6)) calculated from the wavelength of illumination light, the refractive index of the
なお、被覆膜32の屈折率の波長分散が十分に大きい場合には、2種類の波長の仮想段差測定結果を使って、以下の連立方程式(9)を解いて、式(10)からd0とd1を求めてもよい。
When the wavelength dispersion of the refractive index of the
また、被覆膜32の全面をスキャンして、パターン33の任意の点に対する段差を求めることにより、そのパターン33の任意の点に対する被覆膜32の表面の高さ分布を測定することも可能である。
It is also possible to measure the height distribution of the surface of the
以上説明したように、本発明によれば、複数の波長の切り替え可能機構を備えた共焦点顕微鏡を使い、各波長における段差測定値から、被覆膜32の屈折率を用いて、パターン33と被覆膜32との段差と、被覆膜32の膜厚とを同時に算出することができる。すなわち、可視光に対して透明な被覆膜が形成された基板上に不透明なパターンが存在する場合、図2に示すような試料の表面形状を測定するだけでなく、被覆膜の膜厚測定法としても使うことができる。また、被覆膜上にパターンが存在しない場合には、パターンを被覆膜上に配置することにより被覆膜の膜厚の測定を行うことができる。
As described above, according to the present invention, using a confocal microscope equipped with a mechanism capable of switching a plurality of wavelengths, the
本発明では、可視光を用いて被覆膜32上のパターン33の三次元形状を測定するため、試料30へのダメージを抑制することができる。また、試料への金属コーティング等も不要であり、非接触・非破壊で試料の三次元形状を測定することが可能である。
In the present invention, since the three-dimensional shape of the
共焦点顕微鏡の高さ測定分解能は対物レンズのNAで制限されるが、以下の方法により、分解能を上げることができる。すなわち、zスキャンによる輝度変化曲線から、最大値周辺の指定範囲の測定データを使って、2次関数近似を行うことにより、高さ分解能をnmレベルまで上げる方法である。このような方法を用いて、高分解能で段差を測定することにより、波長分散の小さい被覆膜に対して対応することが可能である。 Although the height measurement resolution of the confocal microscope is limited by the NA of the objective lens, the resolution can be increased by the following method. In other words, this is a method of raising the height resolution to the nm level by performing quadratic function approximation using the measurement data in the specified range around the maximum value from the luminance change curve by z scanning. Using such a method, it is possible to cope with a coating film with small wavelength dispersion by measuring the step with high resolution.
本実施の形態においては、共焦点光学系を用いて、zスキャンすることにより被覆膜32とパターン33との段差を求めたが、干渉光学系を用いることも可能である。白色干渉計を用いる場合には、中心波長を変えた複数の白色照明光を照射し、それぞれ照明光を照射した時の測定光と参照光との間に一定の位相差を与えて干渉光の強度変化を測定することにより仮想段差を測定する。この仮想段差に基づいて、パターン33と被覆膜32の物理的は段差を求めることができる。
In the present embodiment, the step between the
また、試料30は、図2に示す構成のものに限定されず、例えば、図5に示すように、基板31上に、被覆膜32と被覆膜32よりも膜厚が厚いパターン33とが形成されたものでもよい。このような試料においても、上記の方法により被覆膜32とパターン33の段差と被覆膜32の膜厚とを同時に求めることができる。なお、この場合、パターン33の膜厚は、被覆膜32とパターン33との段差d0と被覆膜32の膜厚d1との和になる。
Further, the
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記の説明においては、各波長での仮想段差を最小二乗法により直線近似して、被覆膜32とパターン33との段差及び被覆膜32の膜厚を求めたが、これに限定されるものではない。曲線近似を行って、フィッティングパラメータからこれらの値を求めることも可能である。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above description, the virtual step at each wavelength is linearly approximated by the least square method, and the step between the
また、上述の例では、断続的に複数の波長について反射率を測定したが、連続的に波長を切替えるようにしてもよい。連続波長の光源を用いることにより、測定する波長を多数選択することができる。 In the above example, the reflectance is intermittently measured for a plurality of wavelengths, but the wavelengths may be continuously switched. By using a continuous wavelength light source, a large number of wavelengths to be measured can be selected.
11 光源
12 干渉フィルター
13a、13b、13c レンズ
14 スリット
15 ビームスプリッタ
16 振動ミラー
17 対物レンズ
18 ステージ
19 光検出器
20 処理装置
30 試料
31 基板
32 被覆膜
33 パターン
100 三次元形状測定装置
DESCRIPTION OF
Claims (12)
第1波長の照明光と、前記第1波長と異なる第2波長の照明光とを切り替えて照射する光源部と、
前記第1波長の照明光を照射したときの前記基板表面と前記被覆膜との界面に対する前記パターンの段差に対応する第1仮想段差と、前記第2波長の照明光を照射したときの前記基板と前記被覆膜との界面に対する前記パターンの段差に対応する第2仮想段差とを測定する光検出器と、
前記第1仮想段差と前記第2仮想段差とに基づいて、前記被覆膜の屈折率を用い、連立方程式を解くことにより、前記基板又は前記被覆膜に対する前記パターンの段差を決定する処理部と、
を備える測定装置。 A measuring device for measuring a step of an opaque pattern provided on a substrate with a coating film transparent to visible light,
A light source unit that switches and emits illumination light of a first wavelength and illumination light of a second wavelength different from the first wavelength;
Wherein when irradiated with the first virtual step corresponding to the step of the pattern to the interface between the substrate surface and the coating film when irradiated with illumination light of the first wavelength, the illumination light of the second wavelength A photodetector for measuring a second virtual step corresponding to the step of the pattern with respect to the interface between the substrate and the coating film ;
A processing unit that determines the step of the pattern with respect to the substrate or the coating film by solving the simultaneous equations using the refractive index of the coating film based on the first virtual step and the second virtual step. When,
A measuring apparatus comprising:
第1波長の照明光と、前記第1波長と異なる第2波長の照明光とを切り替えて照射する光源部と、
前記第1波長の照明光を照射したときの前記基板表面と前記被覆膜との界面に対する前記パターンの段差に対応する第1仮想段差と、前記第2波長の照明光を照射したときの前記基板と前記被覆膜との界面に対する前記パターンの段差に対応する第2仮想段差とを測定する光検出器と、
前記第1仮想段差と前記第2仮想段差とに基づいて、前記基板又は前記被覆膜に対する前記パターンの段差を決定する処理部と、
を備え、
前記第1波長及び前記第2波長と異なる第3波長の照明光を照射したときの前記基板と前記被覆膜との界面に対する前記パターンの段差に対応する前記パターンの第3仮想段差を、前記光検出器によって測定し、
前記処理部は、少なくとも前記第1仮想段差、前記第2仮想段差及び前記第3仮想段差に基づいて、前記被覆膜の屈折率を用い、最小二乗法により前記基板又は前記被覆膜に対する前記パターンの段差を決定する測定装置。 A measuring device for measuring a step of an opaque pattern provided on a substrate with a coating film transparent to visible light,
A light source unit that switches and emits illumination light of a first wavelength and illumination light of a second wavelength different from the first wavelength;
Wherein when irradiated with the first virtual step corresponding to the step of the pattern to the interface between the substrate surface and the coating film when irradiated with illumination light of the first wavelength, the illumination light of the second wavelength A photodetector for measuring a second virtual step corresponding to the step of the pattern with respect to the interface between the substrate and the coating film ;
A processing unit for determining a step of the pattern with respect to the substrate or the coating film based on the first virtual step and the second virtual step;
With
A third virtual step of the pattern corresponding to the step of the pattern with respect to the interface between the substrate and the coating film when irradiated with illumination light having a third wavelength different from the first wavelength and the second wavelength, Measured by photodetector,
The processing unit uses a refractive index of the coating film based on at least the first virtual step, the second virtual step, and the third virtual step, and applies the refractive index of the coating film to the substrate or the coating film by a least square method. A measuring device that determines the level difference of a pattern .
第1波長の照明光と、前記第1波長と異なる第2波長の照明光とを切り替えて照射する光源部と、
前記第1波長の照明光を照射したときの前記基板表面と前記被覆膜との界面に対する前記パターンの段差に対応する第1仮想段差と、前記第2波長の照明光を照射したときの前記基板と前記被覆膜との界面に対する前記パターンの段差に対応する第2仮想段差とを測定する光検出器と、
前記基板に前記照明光を集光する対物レンズを有し、前記第1仮想段差と前記第2仮想段差を測定するよう、前記光源部からの照明光を基板に導くとともに、前記基板からの反射光を前記光検出器まで導く共焦点光学系と、
前記第1仮想段差と前記第2仮想段差とに基づいて、前記基板又は前記被覆膜に対する前記パターンの段差を決定する処理部と、
を備え、
波長λの照明光を照射したときの仮想段差h(λ)は、以下の式により表され、
前記処理部は、この式を用いて最小二乗法による直線近似を行って、前記パターンの段差を決定する測定装置。
h(λ)=d 0 +d 1 β * (λ)
ここで、d 1 は前記被覆膜の膜厚、d 0 は前記パターンと前記被覆膜の物理的段差、NAは前記対物レンズの開口数、n 0 は測定雰囲気の屈折率、n 1 は被覆膜の屈折率である。 A measuring device for measuring a step of an opaque pattern provided on a substrate with a coating film transparent to visible light,
A light source unit that switches and emits illumination light of a first wavelength and illumination light of a second wavelength different from the first wavelength;
Wherein when irradiated with the first virtual step corresponding to the step of the pattern to the interface between the substrate surface and the coating film when irradiated with illumination light of the first wavelength, the illumination light of the second wavelength A photodetector for measuring a second virtual step corresponding to the step of the pattern with respect to the interface between the substrate and the coating film ;
An objective lens for condensing the illumination light on the substrate, and guiding the illumination light from the light source unit to the substrate and reflecting from the substrate so as to measure the first virtual step and the second virtual step A confocal optical system for guiding light to the photodetector;
A processing unit for determining a step of the pattern with respect to the substrate or the coating film based on the first virtual step and the second virtual step;
With
The virtual step h (λ) when irradiated with the illumination light having the wavelength λ is represented by the following equation:
The processing unit performs a linear approximation by a least square method using this equation to determine a step of the pattern.
h (λ) = d 0 + d 1 β * (λ)
Here, d 1 is the film thickness of the coating film, d 0 is the physical step between the pattern and the coating film, NA is the numerical aperture of the objective lens, n 0 is the refractive index of the measurement atmosphere, and n 1 is The refractive index of the coating film.
前記共焦点光学系を用いて、前記第1仮想段差と前記第2仮想段差を測定する請求項1又は2に記載の測定装置。 A confocal optical system that guides illumination light from the light source unit to the substrate and guides reflected light from the substrate to a photodetector,
The measurement apparatus according to claim 1, wherein the first virtual step and the second virtual step are measured using the confocal optical system.
第1波長の照明光を照射して、前記基板表面と前記被覆膜との界面に対する前記パターンの段差に対応する第1仮想段差を測定し、
前記第1波長と異なる第2波長の照明光を照射して、前記基板表面と前記被覆膜との界面に対する前記パターンの段差に対応する第2仮想段差を測定し、
前記第1仮想段差と前記第2仮想段差とに基づいて、前記被覆膜の屈折率を用い、連立方程式を解くことにより、前記基板又は前記被覆膜に対する前記パターンの段差を決定する測定方法。 A measurement method for measuring a step of an opaque pattern provided on a substrate with a coating film transparent to visible light,
Irradiating illumination light of a first wavelength, and measuring a first virtual step corresponding to the step of the pattern with respect to the interface between the substrate surface and the coating film ,
Irradiating illumination light having a second wavelength different from the first wavelength, and measuring a second virtual step corresponding to the step of the pattern with respect to the interface between the substrate surface and the coating film ,
A measurement method for determining a step of the pattern with respect to the substrate or the coating film by solving a simultaneous equation using a refractive index of the coating film based on the first virtual step and the second virtual step .
第1波長の照明光を照射して、前記基板表面と前記被覆膜との界面に対する前記パターンの段差に対応する第1仮想段差を測定し、
前記第1波長と異なる第2波長の照明光を照射して、前記基板表面と前記被覆膜との界面に対する前記パターンの段差に対応する第2仮想段差を測定し、
前記第1波長及び前記第2波長と異なる第3波長の照明光を照射して、前記基板表面と前記被覆膜との界面に対する前記パターンの段差に対応する第3仮想段差を測定し、
少なくとも前記第1仮想段差、前記第2仮想段差及び前記第3仮想段差に基づいて、前記被覆膜の屈折率を用い、最小二乗法により前記基板又は前記被覆膜に対する前記パターンの段差を決定する測定方法。 A measurement method for measuring a step of an opaque pattern provided on a substrate with a coating film transparent to visible light,
Irradiating illumination light of a first wavelength, and measuring a first virtual step corresponding to the step of the pattern with respect to the interface between the substrate surface and the coating film ,
Irradiating illumination light having a second wavelength different from the first wavelength, and measuring a second virtual step corresponding to the step of the pattern with respect to the interface between the substrate surface and the coating film ,
Irradiating illumination light having a third wavelength different from the first wavelength and the second wavelength, and measuring a third virtual step corresponding to the step of the pattern with respect to the interface between the substrate surface and the coating film,
Using the refractive index of the coating film based on at least the first virtual step, the second virtual step, and the third virtual step, the step of the pattern with respect to the substrate or the coating film is determined by the least square method. Measuring method to do .
対物レンズを介して第1波長の照明光を照射して、前記基板表面と前記被覆膜との界面に対する前記パターンの段差に対応する第1仮想段差を測定し、
前記対物レンズを介して前記第1波長と異なる第2波長の照明光を照射して、前記基板表面と前記被覆膜との界面に対する前記パターンの段差に対応する第2仮想段差を測定し、
前記第1仮想段差と前記第2仮想段差とに基づいて、前記基板又は前記被覆膜に対する前記パターンの段差を決定し、
波長λの照明光を照射したときの仮想段差h(λ)は、以下の式により表され、
この式を用いて最小二乗法による直線近似を行って、前記基板又は前記被覆膜に対する前記パターンの段差を決定する測定方法。
h(λ)=d 0 +d 1 β * (λ)
ここで、d 1 は前記被覆膜の膜厚、d 0 は前記パターンと前記被覆膜の物理的段差、NAは前記対物レンズの開口数、n 0 は測定雰囲気の屈折率、n 1 は被覆膜の屈折率である。 A measurement method for measuring a step of an opaque pattern provided on a substrate with a coating film transparent to visible light,
Irradiating illumination light of a first wavelength through the objective lens, and measuring a first virtual step corresponding to the step of the pattern with respect to the interface between the substrate surface and the coating film ,
Irradiating illumination light having a second wavelength different from the first wavelength through the objective lens, and measuring a second virtual step corresponding to the step of the pattern with respect to the interface between the substrate surface and the coating film ,
Determining a step of the pattern with respect to the substrate or the coating film based on the first virtual step and the second virtual step ;
The virtual step h (λ) when irradiated with the illumination light having the wavelength λ is represented by the following equation:
A measurement method for determining a step of the pattern with respect to the substrate or the coating film by performing linear approximation by a least square method using this equation .
h (λ) = d 0 + d 1 β * (λ)
Here, d 1 is the film thickness of the coating film, d 0 is the physical step between the pattern and the coating film, NA is the numerical aperture of the objective lens, n 0 is the refractive index of the measurement atmosphere, and n 1 is The refractive index of the coating film.
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