JPH11325843A - 形状測定方法 - Google Patents
形状測定方法Info
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- JPH11325843A JPH11325843A JP12743698A JP12743698A JPH11325843A JP H11325843 A JPH11325843 A JP H11325843A JP 12743698 A JP12743698 A JP 12743698A JP 12743698 A JP12743698 A JP 12743698A JP H11325843 A JPH11325843 A JP H11325843A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多層膜からなる被測定試料に対して正確な形
状評価を行う。 【解決手段】 被測定試料１１，１２に光学系を介して
照射した光の被測定試料での反射光に基づく光の高さ方
向の強度分布を取得する工程と、取得された光の強度が
所定の値よりも大きいときのピーク値に対応した高さ方
向の位置情報を抽出する工程と、抽出された高さ方向の
位置情報を被測定試料の構成物質の光学定数を用いた補
正情報によって補正する工程とを有する。
状評価を行う。 【解決手段】 被測定試料１１，１２に光学系を介して
照射した光の被測定試料での反射光に基づく光の高さ方
向の強度分布を取得する工程と、取得された光の強度が
所定の値よりも大きいときのピーク値に対応した高さ方
向の位置情報を抽出する工程と、抽出された高さ方向の
位置情報を被測定試料の構成物質の光学定数を用いた補
正情報によって補正する工程とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、形状測定方法、特
に多層膜における界面を正確に認識することのできる測
定方法に関する。
に多層膜における界面を正確に認識することのできる測
定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光学顕微鏡におけるコンフォーカ
ル（共焦点）モードでの３次元画像解析では、図１２に
示すように、ｚ方向のセクショニングで反射強度が最も
高い値（フォーカスが合ったところ）を示したｚ座標を
被測定試料の表面或いは界面とみなしていた。この方法
は、高い反射率を有する単一の物質より成る表面状態の
３次元形状の再生には適しているが、反射強度が最も高
い界面しか認識することができないため、半導体デバイ
スのように透光性多層膜より成るパタンに対しては、反
射率の低い界面を認識することができないという問題が
あった。
ル（共焦点）モードでの３次元画像解析では、図１２に
示すように、ｚ方向のセクショニングで反射強度が最も
高い値（フォーカスが合ったところ）を示したｚ座標を
被測定試料の表面或いは界面とみなしていた。この方法
は、高い反射率を有する単一の物質より成る表面状態の
３次元形状の再生には適しているが、反射強度が最も高
い界面しか認識することができないため、半導体デバイ
スのように透光性多層膜より成るパタンに対しては、反
射率の低い界面を認識することができないという問題が
あった。
【０００３】また、図１３に示すように、多層膜を構成
する各物質の屈折率の違いにより、測定される膜厚が実
際の膜厚と異なって認識されるという問題もあった。す
なわち、基板上に形成された膜の屈折率ｎ３がその上の
膜の屈折率ｎ１よりも大きい場合には屈折率ｎ３の膜が
実際の膜厚よりも薄く認識され（同図ｂ）、反対に基板
上に形成された膜の屈折率ｎ２がその上の膜の屈折率ｎ
１よりも小さい場合には屈折率ｎ２の膜が実際の膜厚よ
りも厚く認識されてしまうという問題があった（同図
ｃ）。
する各物質の屈折率の違いにより、測定される膜厚が実
際の膜厚と異なって認識されるという問題もあった。す
なわち、基板上に形成された膜の屈折率ｎ３がその上の
膜の屈折率ｎ１よりも大きい場合には屈折率ｎ３の膜が
実際の膜厚よりも薄く認識され（同図ｂ）、反対に基板
上に形成された膜の屈折率ｎ２がその上の膜の屈折率ｎ
１よりも小さい場合には屈折率ｎ２の膜が実際の膜厚よ
りも厚く認識されてしまうという問題があった（同図
ｃ）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の方
法で多層膜の形状評価を行おうとすると、反射率の低い
界面を認識できないといった問題や、屈折率の変化によ
り膜厚を実際とは異なって認識してしまうといった問題
があった。
法で多層膜の形状評価を行おうとすると、反射率の低い
界面を認識できないといった問題や、屈折率の変化によ
り膜厚を実際とは異なって認識してしまうといった問題
があった。
【０００５】本発明は上記従来の課題に対してなされた
ものであり、半導体デバイスのように多層膜からなるパ
タンに対しても正確な形状評価を行うことが可能な測定
方法を提供することを目的としている。
ものであり、半導体デバイスのように多層膜からなるパ
タンに対しても正確な形状評価を行うことが可能な測定
方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る形状測定方
法は、被測定試料に光学系を介して照射した光の被測定
試料での反射光に基づく光の高さ方向の強度分布を取得
する工程と、取得された光の強度が所定の値よりも大き
いときのピーク値に対応した高さ方向の位置情報を抽出
する工程と、抽出された高さ方向の位置情報を被測定試
料の構成物質の光学定数を用いた補正情報によって補正
する工程とを含むことを特徴とする（請求項１）。
法は、被測定試料に光学系を介して照射した光の被測定
試料での反射光に基づく光の高さ方向の強度分布を取得
する工程と、取得された光の強度が所定の値よりも大き
いときのピーク値に対応した高さ方向の位置情報を抽出
する工程と、抽出された高さ方向の位置情報を被測定試
料の構成物質の光学定数を用いた補正情報によって補正
する工程とを含むことを特徴とする（請求項１）。
【０００７】本発明によれば、光の強度が所定の値より
も大きいときのピーク値がすべて抽出され、そのピーク
値に対応した高さ方向の位置情報が得られるので、例え
ば半導体デバイスのように多層膜の形状評価を行う場合
に、反射率の最も高い界面のみならず、反射率の低い界
面も認識することができる。また、抽出された高さ方向
の位置情報を被測定試料の構成物質の光学定数（屈折率
等）を用いて補正するので、構成物質の屈折率が変化す
る多層膜であっても正確な膜厚等を得ることができる。
したがって、補正によって得られた位置情報に基づいて
３次元画像を構築することにより、非破壊かつ高スルー
プットで正確な形状評価を行うことができる。
も大きいときのピーク値がすべて抽出され、そのピーク
値に対応した高さ方向の位置情報が得られるので、例え
ば半導体デバイスのように多層膜の形状評価を行う場合
に、反射率の最も高い界面のみならず、反射率の低い界
面も認識することができる。また、抽出された高さ方向
の位置情報を被測定試料の構成物質の光学定数（屈折率
等）を用いて補正するので、構成物質の屈折率が変化す
る多層膜であっても正確な膜厚等を得ることができる。
したがって、補正によって得られた位置情報に基づいて
３次元画像を構築することにより、非破壊かつ高スルー
プットで正確な形状評価を行うことができる。
【０００８】高さ方向の強度分布の取得には単色光或い
は狭帯域化された光を用いることが好ましく、これによ
り色収差や被測定試料の構成物質の光学定数の波長分散
による解析誤差を小さくすることができる。具体的に
は、被測定試料からの反射光を狭帯域化する場合（請求
項２）、被測定試料に照射する光に単色光又は狭帯域化
された光を用いる場合（請求項３）があげられる。
は狭帯域化された光を用いることが好ましく、これによ
り色収差や被測定試料の構成物質の光学定数の波長分散
による解析誤差を小さくすることができる。具体的に
は、被測定試料からの反射光を狭帯域化する場合（請求
項２）、被測定試料に照射する光に単色光又は狭帯域化
された光を用いる場合（請求項３）があげられる。
【０００９】前記発明において、前記補正情報として、
光学系を構成する対物レンズの開口（ＮＡ）を複数に分
割し、被測定試料の構成物質の光学定数を用いて各開口
毎に得られるサブ補正情報を平均化したものを用いるこ
とができる（請求項４）。一般的に、対物レンズを通し
た光は球面収差の影響を受けることになるが、このよう
に開口を複数に分割して各開口毎に得られるサブ補正情
報を平均化することにより、球面収差の影響を低減して
より正確な補正を行うことができる。
光学系を構成する対物レンズの開口（ＮＡ）を複数に分
割し、被測定試料の構成物質の光学定数を用いて各開口
毎に得られるサブ補正情報を平均化したものを用いるこ
とができる（請求項４）。一般的に、対物レンズを通し
た光は球面収差の影響を受けることになるが、このよう
に開口を複数に分割して各開口毎に得られるサブ補正情
報を平均化することにより、球面収差の影響を低減して
より正確な補正を行うことができる。
【００１０】また、前記発明において、被測定試料に照
射される光には、輪帯照明によって開口を制限した光を
用いることができる（請求項５）。このように、輪帯照
明によって開口を制限された光を用いることにより、球
面収差の影響を低減することができ、より正確な形状測
定を行うことができる。
射される光には、輪帯照明によって開口を制限した光を
用いることができる（請求項５）。このように、輪帯照
明によって開口を制限された光を用いることにより、球
面収差の影響を低減することができ、より正確な形状測
定を行うことができる。
【００１１】また、前記発明において、前記位置情報を
抽出する工程では、取得された光の強度が所定の値より
も大きいときのピーク値に対応した高さ方向（ｚ方向）
の位置情報及びこの高さ方向の位置における水平方向
（高さ方向に垂直な平面、ｘｙ方向）の位置情報を抽出
するようにしてもよい（請求項６）。
抽出する工程では、取得された光の強度が所定の値より
も大きいときのピーク値に対応した高さ方向（ｚ方向）
の位置情報及びこの高さ方向の位置における水平方向
（高さ方向に垂直な平面、ｘｙ方向）の位置情報を抽出
するようにしてもよい（請求項６）。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。 （実施形態１）まず、本発明の第１の実施形態について
説明する。
参照して説明する。 （実施形態１）まず、本発明の第１の実施形態について
説明する。
【００１３】測定装置については特に図示していない
が、主として光学顕微鏡と光学顕微鏡で得られた画像を
処理する画像解析部から構成されている。本実施形態で
は、光学顕微鏡の光源として白色光（キセノンランプ）
を使用している（光源はこれに限るものではなく、例え
ば紫外光であってもよい。）。顕微鏡本体には、通常の
明視野法に加えてコンフォーカル法で測定が行えるよう
に、コンフォーカルモジュールが備えられている。顕微
鏡像の取得は、狭帯域化フィルター（波長５００±１０
ｎｍ）を装着したＣＣＤカメラによって行う（測定波長
はこれに限るものではなく、ＣＣＤカメラの検出できる
波長と顕微鏡の収差補正が為されている域に一致してい
れば必要に応じて変更可能である。例えば、紫外光の場
合には紫外用のＣＣＤカメラを用いればよい。）。取得
波長を狭帯域化することにより、観察光の色収差とパタ
ン構成物質の光学定数の波長分散により生じる解析誤差
を小さくしている。
が、主として光学顕微鏡と光学顕微鏡で得られた画像を
処理する画像解析部から構成されている。本実施形態で
は、光学顕微鏡の光源として白色光（キセノンランプ）
を使用している（光源はこれに限るものではなく、例え
ば紫外光であってもよい。）。顕微鏡本体には、通常の
明視野法に加えてコンフォーカル法で測定が行えるよう
に、コンフォーカルモジュールが備えられている。顕微
鏡像の取得は、狭帯域化フィルター（波長５００±１０
ｎｍ）を装着したＣＣＤカメラによって行う（測定波長
はこれに限るものではなく、ＣＣＤカメラの検出できる
波長と顕微鏡の収差補正が為されている域に一致してい
れば必要に応じて変更可能である。例えば、紫外光の場
合には紫外用のＣＣＤカメラを用いればよい。）。取得
波長を狭帯域化することにより、観察光の色収差とパタ
ン構成物質の光学定数の波長分散により生じる解析誤差
を小さくしている。
【００１４】以下、測定方法について説明する。ここで
は、被測定試料として図１に示すようなものを用いるも
のとする。すなわち、基板１１上に複数の被測定膜１２
（膜ａｂ及び膜ｂｃ）が形成されているものを被測定試
料として用い、膜ａｂの表面（界面ａ）、膜ａｂと膜ｂ
ｃとの界面ｂ、基板と膜ｂｃとの界面ｃ、基板と膜ａｂ
との界面ｄを測定する。
は、被測定試料として図１に示すようなものを用いるも
のとする。すなわち、基板１１上に複数の被測定膜１２
（膜ａｂ及び膜ｂｃ）が形成されているものを被測定試
料として用い、膜ａｂの表面（界面ａ）、膜ａｂと膜ｂ
ｃとの界面ｂ、基板と膜ｂｃとの界面ｃ、基板と膜ａｂ
との界面ｄを測定する。
【００１５】まず、被測定試料に白色光（これに限るも
のではなく、例えば紫外光でもよい。）を照射し、図２
に示すように、高さｚ１からｚ２まで設定されたステッ
プ（例えば０．１μｍ）で段階的にコンフォーカル像Ｃ
（ｘ，ｙ，ｚ）をＣＣＤカメラで取得する。または、連
続的にステージを動かしながら特定のタイミングでコン
フォーカル像Ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）を取得する。このとき、
図１に示した座標（ｘ１，ｙ１）及び（ｘ２，ｙ２）に
おけるフォーカス位置（ｚ）と像強度Ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）
との関係は図３（ａ）に示すようになる。すなわち、図
１に示した界面ａ，ｂ，ｃ及びｄは、図３（ａ）に示し
たピークＺａ，Ｚｂ，Ｚｃ及びＺｄとして観察される
（ステップ１）。
のではなく、例えば紫外光でもよい。）を照射し、図２
に示すように、高さｚ１からｚ２まで設定されたステッ
プ（例えば０．１μｍ）で段階的にコンフォーカル像Ｃ
（ｘ，ｙ，ｚ）をＣＣＤカメラで取得する。または、連
続的にステージを動かしながら特定のタイミングでコン
フォーカル像Ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）を取得する。このとき、
図１に示した座標（ｘ１，ｙ１）及び（ｘ２，ｙ２）に
おけるフォーカス位置（ｚ）と像強度Ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）
との関係は図３（ａ）に示すようになる。すなわち、図
１に示した界面ａ，ｂ，ｃ及びｄは、図３（ａ）に示し
たピークＺａ，Ｚｂ，Ｚｃ及びＺｄとして観察される
（ステップ１）。
【００１６】次に、各（ｘ，ｙ）について（実線（ｘ
１，ｙ１）、点線（ｘ２，ｙ２））、像強度Ｃ（ｘ，
ｙ，ｚ）が予め決められたしきい値Ｉ0 （例えば、ベー
スライン強度×１．３）より大きいｚ領域において極値
（ピーク値）を示すｚ位置を界面（界面Ｚａ，Ｚｂ，Ｚ
ｃ，Ｚｄ）としてすべて抽出する。また、抽出された各
界面（ｚ位置）におけるｘｙ方向の情報も同時に抽出す
る。図１の例でいえば、例えば界面ｂを構成する長方形
の四つの頂点の位置情報、或いは長方形の各辺の長さの
情報などを抽出する。このようにして得られた各界面の
ｚ位置情報、ｘｙ方向の情報及びそれらの像強度Ｃ
（ｘ，ｙ，ｚ）は画像解析部に蓄えられる。この段階で
得られたデータをｚ方向に積み上げて３次元化した場合
には、図４に示すように、本来の界面からずれた位置に
界面が得られることになる（ステップ２）。
１，ｙ１）、点線（ｘ２，ｙ２））、像強度Ｃ（ｘ，
ｙ，ｚ）が予め決められたしきい値Ｉ0 （例えば、ベー
スライン強度×１．３）より大きいｚ領域において極値
（ピーク値）を示すｚ位置を界面（界面Ｚａ，Ｚｂ，Ｚ
ｃ，Ｚｄ）としてすべて抽出する。また、抽出された各
界面（ｚ位置）におけるｘｙ方向の情報も同時に抽出す
る。図１の例でいえば、例えば界面ｂを構成する長方形
の四つの頂点の位置情報、或いは長方形の各辺の長さの
情報などを抽出する。このようにして得られた各界面の
ｚ位置情報、ｘｙ方向の情報及びそれらの像強度Ｃ
（ｘ，ｙ，ｚ）は画像解析部に蓄えられる。この段階で
得られたデータをｚ方向に積み上げて３次元化した場合
には、図４に示すように、本来の界面からずれた位置に
界面が得られることになる（ステップ２）。
【００１７】したがって、このようにずれた界面位置を
本来の界面位置に修正する必要がある。そこで、被測定
試料のパタン構成物質の光学定数（屈折率に関する定
数）を用いて界面位置の補正を以下のようにして行う。
本来の界面位置に修正する必要がある。そこで、被測定
試料のパタン構成物質の光学定数（屈折率に関する定
数）を用いて界面位置の補正を以下のようにして行う。
【００１８】まず、あらかじめ画像処理部にパタン構成
物質の取得波長λにおける光学定数を各レイヤ（ｌａｙ
ｅｒ）の各（ｘ，ｙ）位置毎に与えておく。すなわち、
図５に示すように、ｌａｙｅｒ１の（ｘ１，ｙ１）位置
における光学定数ｎ（ｘ１，ｙ１，ｌａｙｅｒ１）をｎ
bc、ｌａｙｅｒ２の（ｘ１，ｙ１）位置における光学定
数ｎ（ｘ１，ｙ１，ｌａｙｅｒ２）をｎab、ｌａｙｅｒ
１の（ｘ２，ｙ２）位置における光学定数ｎ（ｘ２，ｙ
２，ｌａｙｅｒ１）をｎabとして、予め画像処理部に与
えておく。このようにして画像処理部に与えられている
値を用いてコンフォーカル像Ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）のｚを補
正する。補正膜厚の計算は、以下の式（１）
物質の取得波長λにおける光学定数を各レイヤ（ｌａｙ
ｅｒ）の各（ｘ，ｙ）位置毎に与えておく。すなわち、
図５に示すように、ｌａｙｅｒ１の（ｘ１，ｙ１）位置
における光学定数ｎ（ｘ１，ｙ１，ｌａｙｅｒ１）をｎ
bc、ｌａｙｅｒ２の（ｘ１，ｙ１）位置における光学定
数ｎ（ｘ１，ｙ１，ｌａｙｅｒ２）をｎab、ｌａｙｅｒ
１の（ｘ２，ｙ２）位置における光学定数ｎ（ｘ２，ｙ
２，ｌａｙｅｒ１）をｎabとして、予め画像処理部に与
えておく。このようにして画像処理部に与えられている
値を用いてコンフォーカル像Ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）のｚを補
正する。補正膜厚の計算は、以下の式（１）
【００１９】
【数１】 に基づいて行う（図６参照）。ここで、ｈ1 は光学定数
ｎ2 膜の見かけ上の厚さ、ｈ2 は光学定数ｎ2 膜の本来
の厚さ、ＮＡは対物レンズの開口（ＮＡ）にほぼ相当す
る。
ｎ2 膜の見かけ上の厚さ、ｈ2 は光学定数ｎ2 膜の本来
の厚さ、ＮＡは対物レンズの開口（ＮＡ）にほぼ相当す
る。
【００２０】本例では、観察光のＮＡは対物レンズのＮ
Ａ範囲内すべてを含むため、図７に示すように、対物レ
ンズ１３のＮＡをｎ分割し、それぞれのＮＡk （ｋ＝
１，２，３，・・・，ｎ）における補正膜厚を求め、そ
れらの和をｎで割った平均値を補正膜厚としている。具
体的には、以下の式（２）〜（４）
Ａ範囲内すべてを含むため、図７に示すように、対物レ
ンズ１３のＮＡをｎ分割し、それぞれのＮＡk （ｋ＝
１，２，３，・・・，ｎ）における補正膜厚を求め、そ
れらの和をｎで割った平均値を補正膜厚としている。具
体的には、以下の式（２）〜（４）
【００２１】
【数２】
【００２２】
【数３】
【００２３】
【数４】 により補正膜厚ｈab，ｈbc，ｈadを求める。なお、Ｚ
a ，Ｚb ，Ｚc ，Ｚd は各界面の位置（補正前の位置）
であり、ｎ0 は空気の光学定数である。このように、Ｎ
Ａをｎ分割して平均化することにより、対物レンズの球
面収差による影響を小さくすることができる。図３
（ｂ）に補正後の光の強度分布を示す（ステップ３）。
a ，Ｚb ，Ｚc ，Ｚd は各界面の位置（補正前の位置）
であり、ｎ0 は空気の光学定数である。このように、Ｎ
Ａをｎ分割して平均化することにより、対物レンズの球
面収差による影響を小さくすることができる。図３
（ｂ）に補正後の光の強度分布を示す（ステップ３）。
【００２４】このようにして得られたコンフォーカル像
Ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）を画像処理部に蓄え、これらをｚ方向
に積み上げることによって３次元化することにより、図
８に示すように、補正された本来の界面が得られること
になる（ステップ４）。
Ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）を画像処理部に蓄え、これらをｚ方向
に積み上げることによって３次元化することにより、図
８に示すように、補正された本来の界面が得られること
になる（ステップ４）。
【００２５】以上のように、本実施形態では、ステップ
２において透明性の高い膜を無視することなく認識し、
ステップ３において構成物質内の屈折による界面の高さ
の誤認が正しく補正されることにより、透明性多層膜の
３次元画像構築を正確に行うことができる。
２において透明性の高い膜を無視することなく認識し、
ステップ３において構成物質内の屈折による界面の高さ
の誤認が正しく補正されることにより、透明性多層膜の
３次元画像構築を正確に行うことができる。
【００２６】（実施形態２）先に説明した第１の実施形
態は、被測定試料からの反射光をＣＣＤカメラで取得す
る前にフィルターを用いて狭帯化する方法の例である
が、本実施形態はＣＣＤカメラ自体の機能を利用して反
射光をＲＧＢで取得するものである。基本的な構成及び
基本的なステップ（ステップ１〜ステップ４）は先に説
明した第１の実施形態と同様であり、これらについての
詳細な説明は省略する。
態は、被測定試料からの反射光をＣＣＤカメラで取得す
る前にフィルターを用いて狭帯化する方法の例である
が、本実施形態はＣＣＤカメラ自体の機能を利用して反
射光をＲＧＢで取得するものである。基本的な構成及び
基本的なステップ（ステップ１〜ステップ４）は先に説
明した第１の実施形態と同様であり、これらについての
詳細な説明は省略する。
【００２７】この場合には、第１の実施形態で説明した
ステップ１において、被測定試料からの反射光（顕微鏡
像）をＣＣＤカメラによりＲＧＢで取得し、さらにステ
ップ３において、あらかじめ画像処理部にパタン構成物
質のＲＧＢにおける光学定数を各レイヤ（ｌａｙｅｒ）
の各（ｘ，ｙ）位置毎に与えておき、これを用いてコン
フォーカル像Ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）のｚを補正する。その他
の点については、第１の実施形態と基本的に同様であ
る。
ステップ１において、被測定試料からの反射光（顕微鏡
像）をＣＣＤカメラによりＲＧＢで取得し、さらにステ
ップ３において、あらかじめ画像処理部にパタン構成物
質のＲＧＢにおける光学定数を各レイヤ（ｌａｙｅｒ）
の各（ｘ，ｙ）位置毎に与えておき、これを用いてコン
フォーカル像Ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）のｚを補正する。その他
の点については、第１の実施形態と基本的に同様であ
る。
【００２８】本実施形態においても、第１の実施形態と
同様、透明性の高い膜を無視することなく認識し、構成
物質内の屈折による界面の高さの誤認が正しく補正され
ることにより、透明性多層膜の３次元画像構築を行うこ
とができる。また、ＲＧＢを使用することにより、パタ
ンのサイズ・構造・材質に対する測定守備範囲を広げる
ことができる。また、膜質の光学定数のＲＧＢ域での分
散が大きい場合には、ＲＧＢ像を独立に解析して境界面
を求めてもよい。
同様、透明性の高い膜を無視することなく認識し、構成
物質内の屈折による界面の高さの誤認が正しく補正され
ることにより、透明性多層膜の３次元画像構築を行うこ
とができる。また、ＲＧＢを使用することにより、パタ
ンのサイズ・構造・材質に対する測定守備範囲を広げる
ことができる。また、膜質の光学定数のＲＧＢ域での分
散が大きい場合には、ＲＧＢ像を独立に解析して境界面
を求めてもよい。
【００２９】（実施形態３）先に説明した第１の実施形
態では、被測定試料にある任意の波長域の光を照射する
ようにしたが、本実施形態では、光学顕微鏡の光源に限
定された波長、すなわち単色光（Ｈｅ−Ｃｄレーザー：
３２５ｎｍ、Ａｒイオンレーザー：４８８ｎｍ、Ｈｅ−
Ｎｅレーザー：６３２ｎｍ等が考えられるが、これらに
限るものではない。）を用いている。顕微鏡像の取得
は、第１の実施形態と同様にＣＣＤカメラで行い、使用
レーザーの波長λを狭帯域化（±１０ｎｍ）して測定で
きるようなフィルターを用いている。なお、基本的な構
成及び基本的なステップ（ステップ１〜ステップ４）
は、先に説明した第１の実施形態と同様であり、これら
については詳細な説明は省略するものとする。
態では、被測定試料にある任意の波長域の光を照射する
ようにしたが、本実施形態では、光学顕微鏡の光源に限
定された波長、すなわち単色光（Ｈｅ−Ｃｄレーザー：
３２５ｎｍ、Ａｒイオンレーザー：４８８ｎｍ、Ｈｅ−
Ｎｅレーザー：６３２ｎｍ等が考えられるが、これらに
限るものではない。）を用いている。顕微鏡像の取得
は、第１の実施形態と同様にＣＣＤカメラで行い、使用
レーザーの波長λを狭帯域化（±１０ｎｍ）して測定で
きるようなフィルターを用いている。なお、基本的な構
成及び基本的なステップ（ステップ１〜ステップ４）
は、先に説明した第１の実施形態と同様であり、これら
については詳細な説明は省略するものとする。
【００３０】本実施形態においても、第１の実施形態と
同様、透明性の高い膜を無視することなく認識し、構成
物質内の屈折による界面の高さの誤認が正しく補正され
ることにより、透明性多層膜の３次元画像構築を行うこ
とができる。また、本例はレーザーコンフォーカルであ
るため、白色光コンフォーカルに比べて高輝度で高品質
な画像を得ることができる。
同様、透明性の高い膜を無視することなく認識し、構成
物質内の屈折による界面の高さの誤認が正しく補正され
ることにより、透明性多層膜の３次元画像構築を行うこ
とができる。また、本例はレーザーコンフォーカルであ
るため、白色光コンフォーカルに比べて高輝度で高品質
な画像を得ることができる。
【００３１】（実施形態４）先に説明した第１の実施形
態等では、ＮＡをｎ分割して平均化することにより対物
レンズの球面収差による影響を小さくするようにした
が、本実施形態では、輪帯照明によって開口を制限した
光を用いることにより対物レンズの球面収差による影響
を小さくするようにしている。基本的な構成及び基本的
なステップ（ステップ１〜ステップ４）は先に説明した
第１の実施形態と同様であるため、以下主として第１の
実施形態と異なる点について説明する。
態等では、ＮＡをｎ分割して平均化することにより対物
レンズの球面収差による影響を小さくするようにした
が、本実施形態では、輪帯照明によって開口を制限した
光を用いることにより対物レンズの球面収差による影響
を小さくするようにしている。基本的な構成及び基本的
なステップ（ステップ１〜ステップ４）は先に説明した
第１の実施形態と同様であるため、以下主として第１の
実施形態と異なる点について説明する。
【００３２】本実施形態では、光学顕微鏡の光源に単色
光（Ｈｅ−Ｃｄレーザー：３２５ｎｍ、Ａｒイオンレー
ザー：４８８ｎｍ、Ｈｅ−Ｎｅレーザー：６３２ｎｍ等
が考えられるが、これらに限るものではない。）を用い
ている。顕微鏡には、通常の明視野法に加えてコンフォ
ーカル法で測定が行えるようにコンフォーカルモジュー
ルが備えられている。また、観察光のＮＡを制限するた
め、瞳面上に輪帯アパチャーを挿入して輪帯照明として
いる。その概念構成を図９に示す。２１が輪帯アパチャ
ーであり、２２はピンホール板、２３は対物レンズ、２
４は被測定試料である。顕微鏡像の取得はＣＣＤカメラ
で行い、使用レーザーの波長λを狭帯域化（±１０ｎ
ｍ）して測定できるようなフィルターを用いている。
光（Ｈｅ−Ｃｄレーザー：３２５ｎｍ、Ａｒイオンレー
ザー：４８８ｎｍ、Ｈｅ−Ｎｅレーザー：６３２ｎｍ等
が考えられるが、これらに限るものではない。）を用い
ている。顕微鏡には、通常の明視野法に加えてコンフォ
ーカル法で測定が行えるようにコンフォーカルモジュー
ルが備えられている。また、観察光のＮＡを制限するた
め、瞳面上に輪帯アパチャーを挿入して輪帯照明として
いる。その概念構成を図９に示す。２１が輪帯アパチャ
ーであり、２２はピンホール板、２３は対物レンズ、２
４は被測定試料である。顕微鏡像の取得はＣＣＤカメラ
で行い、使用レーザーの波長λを狭帯域化（±１０ｎ
ｍ）して測定できるようなフィルターを用いている。
【００３３】以下、第１の実施形態において説明した図
１に示すサンプルの測定方法について説明する。ステッ
プ１及びステップ２については、光源としてレーザーを
用いる他は基本的には第１の実施形態と同様である。
１に示すサンプルの測定方法について説明する。ステッ
プ１及びステップ２については、光源としてレーザーを
用いる他は基本的には第１の実施形態と同様である。
【００３４】ステップ３については以下の通りである。
第１の実施形態と同様、あらかじめ画像処理部にパタン
構成物質の測定波長λにおける光学定数を各レイヤ（ｌ
ａｙｅｒ）の各（ｘ，ｙ）位置毎に与えておく。このよ
うにして画像処理部に与えられている値を用いてコンフ
ォーカル像Ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）のｚを補正する。補正膜厚
の計算は、先に示した式（１）に基づいて行う。本例で
は、図１０に示すように、観察光のＮＡは輪帯照明によ
るＮＡただ一つしか存在しないと近似して計算を行う。
具体的には、以下の式（５）〜（７）
第１の実施形態と同様、あらかじめ画像処理部にパタン
構成物質の測定波長λにおける光学定数を各レイヤ（ｌ
ａｙｅｒ）の各（ｘ，ｙ）位置毎に与えておく。このよ
うにして画像処理部に与えられている値を用いてコンフ
ォーカル像Ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）のｚを補正する。補正膜厚
の計算は、先に示した式（１）に基づいて行う。本例で
は、図１０に示すように、観察光のＮＡは輪帯照明によ
るＮＡただ一つしか存在しないと近似して計算を行う。
具体的には、以下の式（５）〜（７）
【００３５】
【数５】
【００３６】
【数６】
【００３７】
【数７】 により補正膜厚ｈab，ｈbc，ｈadを求める。
【００３８】ステップ４については第１の実施形態と同
様であり、得られたコンフォーカル像Ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）
を画像処理部に蓄え、これらをｚ方向に積み上げること
によって３次元化することにより、補正された本来の界
面が得られる。
様であり、得られたコンフォーカル像Ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）
を画像処理部に蓄え、これらをｚ方向に積み上げること
によって３次元化することにより、補正された本来の界
面が得られる。
【００３９】本実施形態においても、第１の実施形態等
と同様、透明性の高い膜を無視することなく認識し、構
成物質内の屈折による界面の高さの誤認が正しく補正さ
れることにより、透明性多層膜の３次元画像構築を行う
ことができる。また、試料に入射する観察光のＮＡを制
限することで対物レンズ球面収差の影響が小さくなるた
め、ＮＡが制限されていない場合と比べてより正確な界
面の高さ情報を得ることができる。
と同様、透明性の高い膜を無視することなく認識し、構
成物質内の屈折による界面の高さの誤認が正しく補正さ
れることにより、透明性多層膜の３次元画像構築を行う
ことができる。また、試料に入射する観察光のＮＡを制
限することで対物レンズ球面収差の影響が小さくなるた
め、ＮＡが制限されていない場合と比べてより正確な界
面の高さ情報を得ることができる。
【００４０】（実施形態５）本実施形態も第４の実施形
態と同様、輪帯照明によって開口を制限した光を用いる
ことにより、対物レンズの球面収差による影響を小さく
するようにしている。したがって、基本的な構成及び基
本的なステップ（ステップ１〜ステップ４）は先に説明
した第４の実施形態と同様である。
態と同様、輪帯照明によって開口を制限した光を用いる
ことにより、対物レンズの球面収差による影響を小さく
するようにしている。したがって、基本的な構成及び基
本的なステップ（ステップ１〜ステップ４）は先に説明
した第４の実施形態と同様である。
【００４１】本実施形態では、図１１に示すように、対
物レンズ２３の下面を（周囲の領域を除いて）測定波長
λに対する光吸収膜或いはＣｒ等の遮光膜２５で覆い、
これにより被測定試料を輪帯照明している。顕微鏡像の
取得は、第４の実施形態と同様ＣＣＤカメラで行い、使
用レーザーの波長λを狭帯域化（±１０ｎｍ）して測定
できるようなフィルターを用いている。
物レンズ２３の下面を（周囲の領域を除いて）測定波長
λに対する光吸収膜或いはＣｒ等の遮光膜２５で覆い、
これにより被測定試料を輪帯照明している。顕微鏡像の
取得は、第４の実施形態と同様ＣＣＤカメラで行い、使
用レーザーの波長λを狭帯域化（±１０ｎｍ）して測定
できるようなフィルターを用いている。
【００４２】本実施形態においても、第４の実施形態等
と同様、透明性の高い膜を無視することなく認識し、構
成物質内の屈折による界面の高さの誤認が正しく補正さ
れることにより、透明性多層膜の３次元画像構築を行う
ことができる。また、試料に入射する観察光のＮＡを制
限することで対物レンズ球面収差の影響が小さくなるた
め、ＮＡが制限されていない場合と比べてより正確な界
面の高さ情報を得ることができる。
と同様、透明性の高い膜を無視することなく認識し、構
成物質内の屈折による界面の高さの誤認が正しく補正さ
れることにより、透明性多層膜の３次元画像構築を行う
ことができる。また、試料に入射する観察光のＮＡを制
限することで対物レンズ球面収差の影響が小さくなるた
め、ＮＡが制限されていない場合と比べてより正確な界
面の高さ情報を得ることができる。
【００４３】以上、本発明の各実施形態について説明し
たが、本発明はこれらの各実施形態に限定されるもので
はなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形
して実施することが可能である。
たが、本発明はこれらの各実施形態に限定されるもので
はなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形
して実施することが可能である。
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば、反射率の低い界面も認
識することができ、また構成物質間で屈折率が異なって
いても正確な膜厚等を得ることができるので、多層膜か
らなる被測定試料に対しても正確な形状評価を行うこと
が可能となる。
識することができ、また構成物質間で屈折率が異なって
いても正確な膜厚等を得ることができるので、多層膜か
らなる被測定試料に対しても正確な形状評価を行うこと
が可能となる。
【図１】本発明の実施形態に係る被測定試料の構成例に
ついて示した図。
ついて示した図。
【図２】本発明の実施形態に係るＺ方向のセクショニン
グについて示した図。
グについて示した図。
【図３】本発明の実施形態に係るＺ方向のフォーカス位
置と像強度との関係について示した図。
置と像強度との関係について示した図。
【図４】本発明の実施形態に係る界面抽出後の被測定試
料の３次元形状を示した図。
料の３次元形状を示した図。
【図５】本発明の実施形態において画像解析部に蓄えら
れる被測定試料の各領域の光学定数を示した図。
れる被測定試料の各領域の光学定数を示した図。
【図６】本発明の実施形態に係る被測定試料の見かけ上
の膜厚と実際の膜厚との関係について示した図。
の膜厚と実際の膜厚との関係について示した図。
【図７】本発明の実施形態においてＮＡが制限されてい
ない通常照明の場合の解析方法について示した図。
ない通常照明の場合の解析方法について示した図。
【図８】本発明の実施形態に係る補正後の被測定試料の
３次元形状を示した図。
３次元形状を示した図。
【図９】本発明の実施形態においてＮＡが制限されてい
る輪帯照明の場合の一例について示した図。
る輪帯照明の場合の一例について示した図。
【図１０】本発明の実施形態においてＮＡが制限されて
いる輪帯照明の場合の解析方法について示した図。
いる輪帯照明の場合の解析方法について示した図。
【図１１】本発明の実施形態においてＮＡが制限されて
いる輪帯照明の場合の他の例について示した図。
いる輪帯照明の場合の他の例について示した図。
【図１２】従来技術の問題点について示した図。
【図１３】従来技術の問題点について示した図。
１１…基板 １２…被測定膜 １３…対物レンズ ２１…輪帯アパチャー ２２…ピンホール板 ２３…対物レンズ ２４…被測定試料 ２５…遮光膜
Claims (6)
- 【請求項１】被測定試料に光学系を介して照射した光の
被測定試料での反射光に基づく光の高さ方向の強度分布
を取得する工程と、取得された光の強度が所定の値より
も大きいときのピーク値に対応した高さ方向の位置情報
を抽出する工程と、抽出された高さ方向の位置情報を被
測定試料の構成物質の光学定数を用いた補正情報によっ
て補正する工程とを含むことを特徴とする形状測定方
法。 - 【請求項２】前記反射光に基づく光は、被測定試料から
の反射光を狭帯域化したものであることを特徴とする請
求項１に記載の形状測定方法。 - 【請求項３】前記被測定試料に照射される光は、単色光
又は狭帯域化された光であることを特徴とする請求項１
に記載の形状測定方法。 - 【請求項４】前記補正情報は、前記光学系を構成する対
物レンズの開口を複数に分割したときに被測定試料の構
成物質の光学定数を用いて各開口毎に得られるサブ補正
情報を平均化したものであることを特徴とする請求項１
乃至３のいずれかに記載の形状測定方法。 - 【請求項５】前記被測定試料に照射される光は、輪帯照
明によって開口を制限された光であることを特徴とする
請求項１乃至３のいずれかに記載の形状測定方法。 - 【請求項６】前記位置情報を抽出する工程は、取得され
た光の強度が所定の値よりも大きいときのピーク値に対
応した高さ方向の位置及びこの高さ方向の位置における
水平方向の位置に関する情報を抽出するものであること
を特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の形状測
定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12743698A JPH11325843A (ja) | 1998-05-11 | 1998-05-11 | 形状測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12743698A JPH11325843A (ja) | 1998-05-11 | 1998-05-11 | 形状測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11325843A true JPH11325843A (ja) | 1999-11-26 |
Family
ID=14959913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12743698A Abandoned JPH11325843A (ja) | 1998-05-11 | 1998-05-11 | 形状測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11325843A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006350078A (ja) * | 2005-06-17 | 2006-12-28 | Lasertec Corp | ３次元形状測定装置及び３次元形状測定方法 |
-
1998
- 1998-05-11 JP JP12743698A patent/JPH11325843A/ja not_active Abandoned
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006350078A (ja) * | 2005-06-17 | 2006-12-28 | Lasertec Corp | ３次元形状測定装置及び３次元形状測定方法 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20040402 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040831 |
|
| A762 | Written abandonment of application |
Effective date: 20041101 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762 |