JPH07225195A

JPH07225195A - 微細パターンの欠陥測定方法

Info

Publication number: JPH07225195A
Application number: JP1763394A
Authority: JP
Inventors: Hiroo Fujita; 宏夫藤田
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1994-02-14
Filing date: 1994-02-14
Publication date: 1995-08-22

Abstract

(57)【要約】【目的】透明電極のごとき微細パターンの断線、ショー
トなどの形状欠陥を、光学的手段で高精度に検出する測
定方法を提供すること。【構成】二つの強度ピークを有するレーザ光をパターン
面上で２次元走査し、反射光強度を走査定点位置で２分
割受光器で検出し、差動信号と合成信号を作成する。差
動信号にピークが発生したとき、ピーク幅、ピーク強
度、ピーク発生位置を検出すると共に、合成信号の強度
値を検出して、これらの検出値と、合成信号の最大強度
と最小強度に基づいて設定したスライスレベルから、パ
ターン欠陥の種類、大きさ求める。【効果】２ビーム光を用いることで、２次元走査の高速
化と高感度化が可能になると共に、簡素な信号処理でリ
アルタイムでの欠陥検出ができるため、生産ラインでの
インライン計測に適する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示素子の画像表示
に用いられる透明電極のような微細パターンの断線、欠
け、ショート等のパターン欠陥を光学的に測定する方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】高密度画素の液晶表示素子（ＬＣＤ）が
広く用いられてきたが、パッシブ型のＬＣＤではガラス
基板上に画素となる透明電極（ＩＴＯ膜）を１０００本
程度形成して画像表示を行っている。この場合は電極の
パターン線幅も２０μｍピッチ程度に微細化されるた
め、透明電極パターンの形状欠陥、特に断線、欠け、シ
ョート等の検査が必要になっている。この欠陥検査で
は、数μｍという大きさの欠陥をその欠陥種類、欠陥の
大きさ、欠陥位置と共に検出する必要があるが、測定の
分解能を高めるために最近ではレーザ走査顕微鏡（ＬＳ
Ｍ）が用いられるようになってきた。ＬＳＭは微小なス
ポットに集光したレーザ光をパターン面上で２次元走査
し、パターンからの反射光強度変化を検出してパターン
像を得る光学装置で、パターン検出のコントラスト特性
が良い、Ｓ／Ｎ比が高いなどの特徴を有する。このＬＳ
Ｍをパターン欠陥測定に応用するときは、パターン面上
を２次元走査するときの走査効率の向上のためのハード
ウエアーが重要である。また、検出した反射光強度の変
化から数μｍ程度の微細な欠陥を精度よく判定するソフ
トウエアーも重要である。

【０００３】図２にＬＳＭを用いた従来のパターン欠陥
測定における、パターン面上でのレーザ光の走査を表
す。２０は照射レーザ光で、ガウス強度分布を持った単
一のスポットを持つビームである。２１は画像表示を行
う透明電極（ＩＴＯ）パターン膜で、その幅は数１０μ
ｍである。２２はＩＴＯ膜の下地となるガラス基板で、
その幅は数μｍである。欠陥測定にはレーザ光２０を２
次元的にラスター走査する必要があるが、Ｘ方向にレー
ザ光２０を連続走査したとき、Ｙ方向にはレーザ光２０
のビーム直径に相当するステップ距離でステップ走査を
行うのが一般的に用いられていた。図３の波形３５はＸ
方向への走査を行ったときに検出された反射光強度信号
例である。ＩＴＯ膜２１の反射率はガラス基板２２の反
射率よりも高いため、レーザ光２０が欠陥のないＩＴＯ
膜上に照射されているときの反射光強度はＶｕで、ガラ
ス基板２２の面上に照射されているときの反射光強度は
Ｖｄである。ここで、ＩＴＯ膜２１の位置３５２に断線
欠陥がある場合は、反射光強度はＶｕからＶｃに低下す
る。このときの反射光強度は断線の大きさで決まる。ガ
ラス基板２２の位置３５４にショート欠陥がある場合
は、反射光強度はＶｄからＶｓに増加する。このときの
反射光強度もショートの大きさで決まる。従来の欠陥検
出では、反射光強度信号３５の強度ＶｕとＶｄの中間強
度となる単一の強度レベル（スライスレベル）Ｖｍを設
定して２値化処理を行う方法が用いられてきた。この２
値化法では、走査の各点の反射光強度がＶｍよりも大き
ければＨレベル、低ければＬレベルと判断して、２値化
信号３６を作成する。このとき、２値化信号３６のＨレ
ベル、Ｌレベルの期間、及びＨからＬ、ＬからＨへ変化
する数を計測して欠陥の有無を判定する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の２値化法は、反
射光強度信号の２値化処理を行うのに、各ラインの走査
で得られた反射光強度信号の各点の強度レベルをスライ
スレベルと比較して２値化幅を全画素について演算する
必要がある。そのため、演算処理のためのメモリー回路
の規模が大きくなり、また演算時間が長くなってリアル
タイムでの測定が困難になるという問題点がある。さら
には、精度的な問題点もある。単一のスライスレベルを
用いた判定による２値化処理の場合、欠陥が大きければ
反射光強度変化も大きくなって安定した検出ができる
が、欠陥が小さくて反射光強度変化が少ない場合に欠陥
の判定が困難になる。例えば、図３の波形３５の断線の
ある位置３５２の場合、断線幅が小さくて反射光強度Ｖ
ｃがスライスレベルＶｍよりも大きくなれば、正常パタ
ーンであると判断されて誤測定となる。さらには、レー
ザ光の走査の面からみれば、従来方法では、図２に示し
たようにＹ軸方向には照射ビームスポット径に相当する
ステップ距離でステップ走査する必要がある。そのため
にＹ軸方向への走査回数が多くなり、測定時間が長くな
るという問題点も生じる。本発明は上記問題点を解消
し、簡素な構成で高速度、高精度にパターン欠陥を測定
することが可能な欠陥測定方法を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明は以下に示す方法からなる。すなわち、レー
ザ光源から放射されたレーザ光の光強度分布を強度分布
変換手段により変換し、該変換された光強度分布のレー
ザ光を２次元ビーム走査手段により２次元的に走査し、
対物レンズで微小スポットに集光して断線、欠け、ショ
ート欠陥が測定されるパターン面上に照射し、２次元ビ
ーム走査の定点位置に設けた２分割受光器を用いて、前
記パターン面からの反射光強度を、該反射光強度プロフ
ァイルの中央位置を中心にして対称な領域に２分割して
検出し、該２分割受光器の各受光素子からの出力信号の
差動信号と合成信号を作成し、前記差動信号がピーク強
度を示す走査位置、該走査位置における差動信号のピー
ク強度、差動信号のピーク幅、合成信号の強度値、およ
び合成信号の強度に基づいて設定した少なくとも２つの
スライスレベルから、パターン面上の断線、欠け、ショ
ート欠陥の種類と大きさを求めることを特徴としてい
る。ここで、スライスレベルとして、合成信号の最大強
度と最小強度の２つのレベルを用いる方法、あるいは、
合成信号の最大強度と最小強度の中間強度と、該中間強
度と最大強度との間の強度、および該中間強度と最小強
度との間の強度の３つのレベルを用いる方法等がある。

【０００６】

【作用】レーザ光源から放射されるレーザ光は円形で、
各方向へはガウス型の強度分布を持つ。この単一の強度
ピークを有するレーザ光の強度分布を音響光学素子のよ
うな強度分布変換手段を用い、電気信号のスペクトル制
御により、二つのガウス分布が合成され、二つの強度ピ
ークを持つ強度分布のビーム（２ビーム光）に変換して
パターン面上に照射する。このとき、連続走査を行う方
向（Ｘ）と直交する方向（Ｙ）に二つのピークの発生す
る方向を設定すると、Ｙ方向へはビーム径が広がるた
め、Ｙ方向へのステップ走査の回数が少なくなり走査の
高速化が計れる。また、二つのピーク強度を持たせるこ
とにより、光強度の大きい領域がＹ方向に拡大され、欠
陥の生じている場所からの反射光強度変化を大きくする
ことができ、欠陥検出感度が高められる。パターンから
の反射光を走査の定点位置で検出することにより、照射
ビームが２次元面のどの位置を走査していても反射光が
常に受光器の一定位置に入射するため、２分割受光器に
よる反射光検出が可能になる。２分割受光器の各受光素
子からの出力信号の差動信号は、２ビーム光が照射され
た位置のパターン形状の微分的変化を測定する。照射さ
れた位置に欠陥が無い場合は、２ビーム光を構成する各
ビームは互いに反射強度が等しいために差動信号の出力
は０である。しかし、照射された位置に断線、欠け、シ
ョート等の欠陥があれば、２ビーム光の各ビームの間で
反射強度に差が生じ、差動信号にピークが発生する。こ
のピークの発生位置は、照射レーザ光を駆動する走査ド
ライバーの駆動信号から検出する。

【０００７】このとき、欠陥の種類、大きさに応じてピ
ーク強度、ピーク幅が異なる。例えば、パターンの画素
部の幅が広く、画素間のすきま部の幅が狭いような場合
は、断線欠陥ではピーク幅が広く、ショート欠陥ではピ
ーク幅が狭い。また、欠陥が大きいほどピーク強度が大
きくなる。この２分割差動検出法はパターン欠陥の微分
的な変化を検出するため、主として欠陥が生じ始めた位
置を検出する。そのため、欠陥が大きくて次のラインま
で続いているような場合は、ピークが発生した次のライ
ンには差動信号にピークが発生せず、差動信号だけから
は欠陥の大きさが測定できない。そこで、差動信号にピ
ークが発生したとき、２分割受光器の各受光素子からの
出力信号の合成信号を検出して、ステップ走査方向への
欠陥の大きさを検出する。合成信号は反射光の全体強度
であるが、ピークが発生したラインでの反射光強度と、
次の走査ラインでの反射光強度を比較すれば、Ｙ方向の
欠陥の大きさが判定できる。例えば、断線欠陥の場合
に、次のライン走査で合成強度がまだ小さければ断線欠
陥が続いていると判断できる。さらには、欠陥が微小な
場合の欠陥検出精度を高めるために、合成信号の最大強
度と最小強度の中間強度、中間強度よりも高い強度、中
間強度よりも低い強度という３種類の判定強度に対し
て、少なくとも２種類のスライスレベルを設定し、スラ
イスレベルに対する合成強度の大小を比較する。例え
ば、断線欠陥の場合、合成信号の強度が、中間強度より
も低い強度に設定したスライスレベルより小さければ欠
陥は大きいと判断し、中間強度に設定したスライスレベ
ルを超え、中間強度より高い強度に設定したスライスレ
ベルよりも小さければ欠陥は小さいと判断する。このよ
うにして、２ビーム光の２次元走査を行い、差動信号の
ピーク情報と合成信号の強度情報とから、欠陥の種類、
大きさを高精度に検出する。

【０００８】

【実施例】以下に図面を用いて本発明のパターン欠陥測
定方法の詳細を説明する。図１は本発明の動作を説明す
るシステムブロック図である。１０はレーザ光源で、例
えばＨｅ−Ｎｅレーザ、半導体レーザから成り、レーザ
光１００を放射する。１１はレーザ光１００の光強度分
布を変換すると共に走査を制御する光学系で、強度分布
変換手段１２、ビームスプリッター１１２、２次元ビー
ム走査手段１３、対物レンズ１１４、反射光の集光レン
ズ１１６、及び図示していないが各種のレンズ、反射ミ
ラー等の光学素子から構成される。円形でガウス強度分
布を有するレーザ光１００は強度分布変換手段１２に入
射してその強度分布が変換される。強度分布変換手段１
２は、例えば音響光学素子（以下にＡＯＤと略記する）
からなり、強度分布変換駆動部１２０から供給される電
気信号１２５のスペクトル制御により強度分布変換を行
う。ＡＯＤは２周波数成分の電気信号で駆動したとき、
単一の強度ピークを持つ入射ビームから二つの強度ピー
クを持つ２ビーム光を発生することができるデバイスで
ある。この２ビーム光はガウス分布が重ね合わせられた
強度分布を持ち、二つのピーク強度間距離は周波数で可
変できるため、２ビーム光の発生により強度分布変換が
可能になる。ＡＯＤによる２ビーム光の発生は、本願発
明者による特許公報の平３−４４２４３号“光ヘテロダ
イン干渉法による表面形状測定装置”に詳細に述べてい
るので本願明細書では省略する。

【０００９】強度分布が変換されたレーザ光はビームス
プリッター１１２を透過し、Ｘ方向走査器１３２とＹ方
向走査器１３６からなる２次元ビーム走査手段１３によ
り２次元走査される。このとき、Ｘ方向走査器１３２は
Ｘ走査ドライバー１３４、Ｙ方向走査器１３６はＹ方向
ドライバー１３８で走査が制御され、ラスター走査を行
う。２次元走査されるレーザ光は対物レンズ１１４で微
小スポットに集光されて欠陥が測定されるパターン１４
に照射される。パターン１４で反射したレーザ光はビー
ムスプリッター１１２で光路が変換され、集光レンズ１
１６を介して２分割受光器１５で検出される。このと
き、反射光１１８は照射レーザ光がパターン１４の２次
元面内のどの位置を走査していても常に２分割受光器１
５の一定位置に入射する。すなわち、２次元走査の定点
位置での反射光検出が可能になる。２分割受光器１５は
第一の受光素子１５２と第二の受光素子１５４の二つの
受光素子から構成され、反射光強度プロファイルの中央
部を中心として対称な領域の反射光強度を２分割して個
別に検出する。パターン１４に照射するレーザ光の強度
分布が二つの強度ピークを持つ場合、一方の強度ピーク
からの反射光強度を第一の受光素子１５２で検出し、他
方の強度ピークからの反射光強度を第二の受光素子１５
４で検出する。

【００１０】１６は２分割受光器１５の各受光素子から
の出力信号の間の強度差である差動信号を出力する差動
信号作成部、１７は合成信号を出力する合成信号作成部
である。これらの出力信号は２ビーム光が照射されたパ
ターン１４の欠陥に応じて強度が変化する。１８はピー
ク発生検出部で、差動信号のピーク発生を検出する。差
動信号は、欠陥が存在しない場合は出力は０であるが、
一般的には欠陥が存在すればピークが発生する。１８５
はピーク情報検出部で、差動信号にピークが発生したと
き、そのピーク強度、ピーク幅、及びピークが発生した
ときの走査位置を検出する。ピークの発生位置は２次元
走査を制御するＸ走査ドライバー１３４とＹ走査ドライ
バー１３８の走査制御電圧から決定する。欠陥がある場
合の差動信号のピーク強度、ピーク幅は欠陥の種類、大
きさに応じて変化する。例えば、図２に示したように、
照射ビームをＸ方向に連続走査するとき、２ビーム光の
発生する方向をＹ方向に設定すれば、断線欠陥の場合は
ピーク幅が長く、欠け、ショート欠陥の場合はピーク幅
が短い。さらには、欠陥が大きい場合にはピーク強度が
高く、欠陥が小さい場合にはピーク強度が低い。このよ
うに、２分割受光器１５を用いての２分割差動検出法
は、Ｙ方向の２点間での反射光の強度差を検出するた
め、パターン欠陥のＹ方向に対する微分情報を検出する
ことになり、欠陥が生じ始めた位置が検出できる。

【００１１】１９はパターン欠陥判定部で、一般には差
動信号にピークが無ければ欠陥がないと判定し、差動信
号にピークが生じた場合は、ピーク情報検出部１８５か
らのピーク情報と合成信号の強度データから、欠陥の種
類、大きさを判断する。２分割差動検出は微分検出であ
るため、差動信号だけでは欠陥の大きさについての充分
な情報が得られないという問題がある。それは、パター
ン欠陥が大きくて次の走査ラインでも欠陥があるような
場合、２ビーム光が共に欠陥のある位置に照射されてい
れば、２ビーム光の間の強度差が０となり、差動信号の
出力が０となって欠陥が無いと判断するためである。そ
こで、差動信号にピークが発生した場合には、合成信号
の強度を同時に検出して欠陥の大きさを検出する。一般
には、欠陥がある場合の合成信号の強度レベルは、断
線、欠け欠陥では強度が低く、ショート欠陥では強度が
高くなる。そこで、合成信号の最大強度、あるいは最小
強度に対して、検出した合成信号の強度値から欠陥の大
きさが判定できる。また、欠陥の大きさの判定には、ピ
ークが発生した走査ラインの次の走査ラインでの合成信
号の検出が必要である。例えば、差動信号のピーク幅か
ら断線欠陥と判断した場合、次の走査ラインでの合成信
号の強度が本来の予想される強度と等しければそのライ
ンには断線欠陥がなく、前の走査ラインだけに存在する
微小欠陥であると判断する。逆に、合成信号の強度が本
来の予想される強度よりも低ければまだ断線欠陥がある
と判断する。このとき、走査を順次続けてゆき、ある走
査ラインで合成強度が高くなった位置で断線欠陥が終わ
るため、Ｙ方向への走査信号の駆動電圧の変化から断線
の大きさを測定する。

【００１２】上記の合成信号の強度値の変化から欠陥の
大きさを検出する場合に、さらに検出精度を高める実施
例を示す。パターン欠陥判定部１９には、合成信号の最
大強度と最小強度に対して、中間強度、及び中間強度よ
りも高い強度、中間強度よりも低い強度という３種類の
判定強度に対して、少なくとも２種類のスライスレベル
を設定し、スライスレベルに対する合成強度の大小を比
較する。このスライスレベルは欠陥の大きさを判定する
ときの基準になるもので、例えば、断線欠陥の場合に、
合成信号の強度が中間強度よりも低い強度に設定したス
ライスレベルよりも小さければ欠陥は大きいと判断す
る。また、中間強度に設定したスライスレベルを超え、
中間強度より高い強度に設定したスライスレベルよりも
小さければ欠陥は小さいと判断する。このように、複数
のスライスレベルを設定して反射光強度を比較すること
で、欠陥の大きさを精度よく検出することができる。

【００１３】図４（ａ）に光強度分布が変換された照射
ビーム（２ビーム光）の強度分布の例を示す。４１、４
２は比較のために示した従来のビーム形状の例で、いず
れもガウス型の単一の強度ピークを持った分布である。
４１は円形のレーザ光による場合、４２はシリンドリカ
ルレンズを用いてＹ方向への直径を広げたシート状ビー
ムの場合である。４２の強度分布では、ビーム径は広が
ってもピーク強度から離れるにしたがって強度が減少す
るため、強度の低い領域にある微細欠陥の検出感度が低
下するという問題がある。４３、４４は本発明に適用す
る強度分布の例で、いずれもガウス型分布が合成され、
二つの強度ピークを持った分布である。４３は４４に対
してピーク強度間の幅が短い例である。この強度分布設
定は前述したように、ＡＯＤを用いれば電気信号の周波
数で任意の分布に設定できる特徴がある。欠陥が大きい
場合は、４４のようにピーク強度間距離が個々のビーム
スポット径以上になるような強度分布でもよい。しか
し、この場合は微小欠陥に対する感度が低下する。それ
は、４４の分布の中央部付近に微小欠陥がある場合、欠
陥領域からの反射光強度変化が少なくなり、差動信号の
ピークが小さくなるためである。このように、強度分布
は検出する欠陥の大きさに応じて設定する必要がある
が、一般には４３のようなピーク強度間距離が個々のビ
ームスポット径以下になるような強度分布が適してい
る。それは、４３の分布の場合は、強度分布の中央部付
近の強度が強いため、欠陥が微小であっても欠陥領域か
らの反射光強度変化が大きくなり、結果として差動信号
のピークが大きくなるためである。

【００１４】図４（ｂ）に前述の２ビーム光をパターン
面上で走査するときの状態を示す。２ビーム光の強度ピ
ークが生じる方向をＹ軸方向に設定し、Ｘ軸方向に２ビ
ーム光を連続的に走査する。このとき、Ｙ軸方向へはス
テップ走査を行って２次元のラスター走査を行うが、Ｙ
方向へは２ビーム光のビーム直径にほぼ等しいステップ
距離で走査する。したがって、Ｙ軸方向への走査回数が
少なくなり、パターン全体としては走査時間の短縮が可
能になる。このように、強度ピークが二つ存在する２ビ
ーム光を用いることにより、走査の高速化と共に、欠陥
検出の感度を向上させることができる。

【００１５】このようなラスター走査を行うとき、Ｘ方
向への走査を双方向走査とするのが効率的である。すな
わち、走査４５２はＸ方向に行ったとき、次の走査４５
４は−Ｘ方向に行う。Ｘ方向走査器１３２、Ｙ方向走査
器１３６にガルバノミラーを用いた２次元走査の走査駆
動信号波形例を図４（ｃ）に示す。信号４６はＸ方向の
走査信号で、三角波が変調された電圧信号、信号４７は
Ｙ方向の走査信号で、ステップ電圧信号である。三角波
信号４６において、電圧が正方向に変化する期間４６７
は図４（ｂ）に示したように２ビーム光を右側に走査
し、電圧が負方向へ変化する期間４６８では左側に走査
する。一般には、ガルバノミラーは走査電圧変化に対し
て時間的な応答遅れがあり、特に、電圧変化率の大きい
ところで顕著になる。そのため、三角波電圧の最大点４
６１及び、最小点４６３において、電圧が一定となる休
止期間４６５を設け、走査電圧が正方向から負方向、あ
るいはその逆の方向へ変化するときの応答遅れを補正す
る。同時に、上記の休止期間４６５の中間位置でステッ
プ電圧信号４７の電圧を変化させてＹ方向へ走査を行
う。このときも、休止期間４６５により、Ｙ方向への応
答遅れが補正される。このような走査制御信号を用いる
ことにより、応答遅れの無いリニアーな２次元走査が可
能になる。

【００１６】図５に欠陥が存在する場合の差動信号、合
成信号の波形例を示して欠陥検出例を説明する。図５
（ａ）はパターン欠陥を示す図で、パターン位置５００
に断線欠陥、位置５１０にショート欠陥が存在する場合
で、ｎ番目の走査では欠陥が無く、ｎ＋１番目の走査で
断線、ショートがあり、断線はｎ＋３番目の走査まで続
き、ショートはｎ＋１番目の走査で終わるとする。図５
（ｂ）の信号５１〜５４は差動信号、図５（ｃ）の信号
５５〜５７は合成信号である。ｎ番目の走査では欠陥が
ないため、差動信号５１にはピークが発生せず、合成信
号も検出しない。しかし、ｎ＋１番目の走査では、差動
信号５２に二つのピーク５２２、５２４が発生する。ピ
ーク５２２は幅が広いため断線であると判断し、ピーク
５２４は幅が狭いためにショート欠陥であると判断す
る。このとき同時に、ピーク強度値及びピークが発生す
るときの合成信号５５の強度を検出して欠陥の大きさを
判定する。合成信号５５において、断線による強度低下
が起こる位置５５２の強度が、信号５５の最大強度Ｖ
ｍ、最小強度Ｖｎに対して半分程度変化すればＹ方向の
断線幅は照射２ビーム光のビームスポット径の少なくと
も半分程度はあると判断する。また、差動信号５２のピ
ーク５２４の強度が小さく、合成信号５５の強度増加が
起こる位置５５４の強度が、最小強度Ｖｎに対して大き
く変化し、最大強度Ｖｍとの差が小さければ、Ｙ方向へ
のショート欠陥幅は短いと判断できる。これはｎ＋２番
目の走査で、差動信号５３にピークが発生しないこと、
合成信号５６の強度低下が大きい位置５６２での強度が
最小になること、及び位置５６４の強度が最小強度とな
ることから判断できる。ｎ＋３番目の走査では差動信号
５４にピークが発生（極性が反転）すると共に、合成信
号５７の強度低下が生じる位置５７２での強度が前の走
査の場合よりも小さくなる。次のｎ＋４番目の走査では
差動信号にピークが発生しなければ、断線欠陥はｎ＋３
番目の走査で終わっていると判断する。なお、欠け欠陥
の場合は、差動信号のピーク発生期間が短く、合成信号
の強度レベルも通常の強度から低下することで、上記の
断線欠陥検出と同様にして検出できる。

【００１７】図６に欠陥の大きさの判定に複数のスライ
スレベルを用いる場合の方法を説明する。図６（ａ）は
判定スライスレベルの設定を示すもので、合成信号の最
大強度Ｖｍと最小強度Ｖｎに対して、中間強度レベル６
１（強度Ｖｃ）、中間強度よりも高い強度レベル６２
（強度Ｖｕ）、中間強度よりも低い強度レベル６３（強
度Ｖｄ）の３種類の判定レベルを設けた例である。例え
ば、中間強度Ｖｃが５０％の強度レベルであるとき、強
度Ｖｕは７５％、強度Ｖｄは２５％というレベルに設定
する。図６（ｂ）に断線幅が小さいときの合成信号の強
度を示す。この場合は、最大強度Ｖｍからの低下が小さ
く、判定レベル６２よりは強度が低く、判定レベル６
１、６３よりは強度が高い。したがって、断線幅は短い
と判定する。図６（ｃ）は断線幅が中間の場合の合成信
号で、判定レベル６２、６１よりも強度が低く、判定レ
ベル６３よりも強度が高い。そこで、中間程度の欠陥で
あると判定する。図６（ｄ）は断線幅が広い場合の合成
信号で、判定レベル６２、６１及び６３のいずれよりも
強度が低いため、大きな欠陥であると判定する。以上の
欠陥の大きさの基準は、２ビーム光のビームスポット径
の半分の大きさを基準としており、中間程度の欠陥とは
ビームスポット径の半分程度の大きさである。以上の例
では三種類の判定スライスレベルの例を示したが、例え
ば、レベルとして中間強度よりも大きい、小さいという
二つの判定レベル値６２、６３を採用してもよい。この
ように、複数の判定レベルを採用することにより、従来
の単一の判定レベルを用いる方法よりも欠陥の大きさの
検出精度が向上する。

【００１８】図７に本発明の測定方法を実現するときに
用いる、２ビーム光を発生させて２次元走査を行うとき
の走査光学系の構成例を示す。レンズ７１〜７４までの
光路はＡＯＤによる２ビーム光発生を行う光学系、レン
ズ７５から７８までの光路は２ビーム光を２次元走査す
る光学系である。２ビーム光発生光学系において、レン
ズ７１と７４はシリンドリカルレンズで、各々の屈折作
用面は直交する方向に設定する。レーザ光源１０から放
射されたレーザ光１００をレンズ７１、７２の組み合わ
せで、例えば紙面に平行な面内に広がり、垂直な面内に
は集光するシート状ビームに変換してＡＯＤ１２に入射
させる。ＡＯＤでは前述した２ビーム光が発生する。こ
の２ビームに分離したシート状ビームをレンズ７３、７
４の組み合わせにより再び円形状のビームに変換する。
位置７４０が円形ビームへの変換点である。この位置か
ら円形発散光となるビームをレンズ７５でコリメートし
て平行光に変換する。ここで、シリンドリカルレンズ７
４とレンズ７５の間にビームスプリッター１１２を配置
して、反射光検出の際の光路変換を行う。

【００１９】コリメートされたビームはＸ方向走査器１
３２で走査されると共に、リレーレンズ７６、７７を介
してＹ方向走査器１３６で走査される。ここでＸ、Ｙ走
査器１３２、１３６はガルバノミラーからなり、図４
（ｃ）に示した走査信号で駆動すれば、駆動電圧に応じ
た角度方向に反射角度を変えて２ビーム光を２次元走査
する。レンズ７８は対物レンズで、入射光を微小スポッ
トに集光して欠陥が測定されるパターン１４の面上に照
射する。パターン１４からの反射光は、元の光路を逆進
し、ビームスプリッター１１２で反射され、集光レンズ
１１６を介して２分割受光器１５で検出される。この検
出位置はＸ、Ｙ走査についての定点位置である。以上の
構成において、レンズ７６、７７及び７８はｆ−θレン
ズにする必要がある。それは、広い面積を走査するとき
に互いに光軸に平行に走査を行うためである。以上に示
した構成の光学系により、２ビーム光が容易に得られ、
安定な２次元走査が可能になる。

【００２０】

【発明の効果】上記のごとく本発明によれば、二つの強
度ピークを有する２ビーム光を発生させて２次元走査す
ることにより、欠陥検出の感度を高めると共に、走査の
高速化が可能になる。また、反射光を走査定点位置で２
分割検出し、差動信号、合成信号を作成し、差動信号の
ピーク情報と合成信号の強度情報から欠陥の種類とその
大きさが簡易に測定できる。さらには、欠陥の大きさの
判定に複数の判定レベルを設けることで、判定精度が向
上する。この結果、簡素なソフトウエアー、ハードウエ
アーでリアルタイム的に高精度に欠陥検出が可能とな
り、生産ラインでのインライン計測に大きな効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を説明するシステムブロック図で
ある。

【図２】パターン形状例と従来の方法によるレーザ光の
走査を示す図である。

【図３】反射光強度信号の２値化処理法による従来の欠
陥測定法を示す図である。

【図４】本発明によるレーザ光の走査を説明する図で、
（ａ）は２ビーム光の強度分布の例を示す図、（ｂ）は
２ビーム光の走査を示す図、（ｃ）は２ビーム光の走査
を行う駆動信号波形例である。

【図５】本発明によるパターン欠陥測定法を説明する図
で、（ａ）はパターン欠陥を示す図、（ｂ）は差動信号
の波形例、（ｃ）は合成信号の波形例である。

【図６】本発明による欠陥の大きさを判定する例で、
（ａ）は判定用のスライスレベルを示す図、（ｂ）から
（ｄ）は欠陥が順次大きくなるときの合成信号の強度と
判定レベルの関係を示す図である。

【図７】本発明による２ビーム光の発生と走査を行う光
学系の構成を示す図である。

【符号の説明】

１０レーザ光源１２強度分布変換手段１３２次元ビーム走査手段１５２分割受光器１６差動信号作成部１７合成信号作成部１８ピーク発生検出部１９パターン欠陥判定部４３２ビーム光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光源から放射されたレーザ光の光
強度分布を強度分布変換手段により変換し、該変換され
た光強度分布のレーザ光を２次元ビーム走査手段により
２次元的に走査し、対物レンズで微小スポットに集光し
て断線、欠け、ショート欠陥が測定されるパターン面上
に照射し、２次元ビーム走査の定点位置に設けた２分割
受光器を用いて、前記パターン面からの反射光強度を、
該反射光強度プロファイルの中央位置を中心にして対称
な領域に２分割して検出し、該２分割受光器の各受光素
子からの出力信号の差動信号と合成信号を作成し、前記
差動信号がピーク強度を示す走査位置、該走査位置にお
ける差動信号のピーク強度、差動信号のピーク幅、合成
信号の強度値、および合成信号の強度に基づいて設定し
た少なくとも２つのスライスレベルから、前記断線、欠
け、ショート欠陥の種類と大きさを求めることを特徴と
する微細パターンの欠陥測定方法。
【請求項２】スライスレベルとして、合成信号の最大
強度と最小強度の２つのレベルを用いることを特徴とす
る請求項１に記載の微細パターンの欠陥測定方法。
【請求項３】スライスレベルとして、合成信号の最大
強度と最小強度の中間強度と、該中間強度と最大強度と
の間の強度、および該中間強度と最小強度との間の強度
の３つのレベルを用いることを特徴とする請求項１に記
載の微細パターンの欠陥測定方法。