JPS6197508A - 紫外線パタ−ン検出法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ＬＳＩ等微細なパターンを精度良く検出する
ための光学的手段を提供するものである。

〔発明の背景〕

従来レーザ光を小さく絞り、対象物に集光し、対象物あ
るいは、レーザ光を走査することによって対象物の寸法
あるいはパターン形状を測定する試みは多くなされてい
た。従来の方式では、レーザ光として可視域の光を用い
るために、解情力は光の波長により制限されることから
、測定精度向上が困難であった。また、ＬＳＩのパター
ン測定に適用すると、ＬＳＩは多層パターンであり、か
つ、各層の多くは透明であるために下層パターンの影響
をうけ、最上層のパターンを正確だ測定することが困難
であった。

〔発明の目的〕

本発明は、光学的手段によってパターン幅測定精度およ
びパターン形状検出精度を著しく向上させ、かつ、ＬＳ
Ｉ等の多　層パターンにおいて下層パターンに影響され
ず、最上層のパターンのみを測定あるいは検出する手段
を提供するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、以下知述べる手法により、上述問題点を解決
したものであるー。

洸学的測定・検出手段の解像力を向上させるために、あ
る波長領域のレーザ光を用いることによって著しい効果
を得ることができる。

第１図は、種々の光学材料の分光透過率を示したもので
ある。

ガラス１は約０，２２μｍ以下の光を透過しない。

水晶２は約０．１６μｍ以下の光を通過しない。一方Ｌ
ＳＩの各層（第２図３）はＡｊ、Ｓｉ等より成るが主な
成分は５ｉＯ１である。ガラス、水晶とも主成分はＳ　
ｔｏｗであることから、１１６μｍ〜α２２μｍ以下の
波長の光をＬＳＩに照射すれば、第２図に示すように光
は下層にまで透過せずに、最上層のパターン面４によっ
てのみ反射されるので最上層パターンを正確に検出する
ことができる。

Ｑ、２２μｍ以上の波長の光を用いると、光が下層にま
で透過するために第３図に示すように、下層のパターン
５の各所で光が反射（Ｉｌ、ＩＩＩ、ＩＶ）されるため
に最上層パターン１のみを他の層のパターンと区別して
検出することが困難である。

とくに下層５に反射率の高い層があると、反射率の低い
最上層１のパターンの検出は極めて困難なものとなる。

本発明は、主に可視波長域において光学的に透明なパタ
ーンの形状を検知する目的のために、照明光の波長を短
くし、光学的に不透明になる光の波長領域においてパタ
ーンを検知することにより、透明なパターンの表面パタ
ーンの形状を検知することを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

第４図は、光学材料の分光透過率および、エキシマレー
ザによる光の発振波長を記したものである。エキシマレ
ーザは、使用するガスの種類により、Ｑ、１５７μｍ（
Ｆｚガラス　、　０．１９３μｍ　（ＡｒＦガス）等の
波長の光を放出する。従って０．１５７μｍの波長のエ
キシマレーザ光を使用すれば水晶およびガラスを透過し
ないので確実にウェハの最上層のパターン１のみを検出
することができる。

もし、ＬＳＩウェハの最上層のバター７の分光透過率が
ガラスのよ５１Ｃ０，２２μｍ以下で不透明になれば、
０．１９３μｍのエキシマレーザの波長の光を　　　　
□使用することができる。

レーザ光を小さく絞り込むには、レンズが必要である。

このためには、第４図に示したよりに、ＬｉＦ、ＣａＦ
ｚ　ｅ　ＢａＦｚ　、サファイヤなどの光学材料でレン
ズを製作すれば良い。

第５図は、実施例を示すものである。

エキシマレーザ７からの出力レーザ光８はレンズ■によ
り絞り込まれピンホール９を通る。ピンホール９の働き
によって、レーザ光８のうち平行な光の成分のみが次の
レンズ■に進む。し７ズｆＪによってコリメイトされた
光はレンズ■に入射し、ＬＳＩウェハ６に、光点として
絞り込まれる。ウェハ６からの反射光はレンズ■を逆ニ
進み、半透鏡１０によって反射さ・れ、レンズ■を介し
て、光電子増倍管等の光検出器１１によって検出される
。ウェハ６を支えるステージ１２を移動させれば、ウェ
ハパターンの各場所における光の反射の状態を検出する
ことができるので、ステージ１２の移動をレーザ測長機
等のステージ移動料測定機１５により測定しつつ、光検
出器の出力を測定することによって、パターン情報を検
出し、これを記憶１４することができる。ステージ１２
を１軸方向（Ｘ）　　に送れば、パターンの寸法測定の
ための情報を得ることができる。また、ステージを２軸
（Ｘ、Ｙ）方向に送ることにより、２次元的なパターン
の情報が得られるので、パターンの形状の検査に適用す
ることができる。

な右、０．１５７μｍ　、　０．１９５μｍ等の波長の
光は、空気により吸収されるので装置の全体を容器１４
に入れて容器の内部を真空に保つ必要がある。

以上の発明で、測定拳検出の対象物をＬＳＩウェハと記
したが、磁気バブルメモリウェハ等信の微細構造を持つ
対象物に適用できることは言うまでもない。また、使用
するレーザにはエキシマレーザをあげたが、この波長領
域の光を発生する光源およびレーザ光であれば全て使用
することができる。レンズ材質についても同様に、この
波長領域を透過する他の材料を使用することができる。

ま、た、透過型レンズではなく楕円球面反射型レンズ、
フレネル反射型レンズ等によってレーザ光を絞ることが
できる。

〔発明の効果〕

本発明によって、光の波長を短くすることにより従来の
光学的手段で得られる解倫力を大幅に向上させることが
できる。

また、従来はＬＳＩウェハの下層のパターンの存在によ
って、正しく最上層のパターン情報のみを検出すること
ができなかったが、本発明によってこれが可能になった
。

今後のＬＳＩ等の微細パターンの計測會検査・観察に有
力な手段が得られたことにより、ＬＳＩ等の製造をより
能率的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は光学材料の分光透過率の線図、第２゜第３図は
ウェハ断面図、第４図は本発明の一実施例による光学材
料の分光透過率の線図、第５図は本発明の一実施例の構
成図である。 １・・・ウェハ最上層パターン、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、主に可視波長域において、光学的に透明なパターン
   の形状を検知する目的のために、照明光の波長を短くし
   、光学的に不透明になる光の波長領域において、パター
   ンを検知することにより、透明なパターンの表面パター
   ンの形状を検知することを特徴とする紫外線パターン検
   出法。