KR100521016B1 - 선폭 측정 방법 및 선폭 측정 장치 - Google Patents

Abstract

측정 시료의 패턴 단면의 형상에 의하지 않고, 패턴의 바닥 측의 길이를 직접 정확하게 측정하는 것이 가능한 선폭 측정 장치를 제공한다.

투명 기판 상의 피측정물을 투영하는 광학현미경과, 투영된 피측정물을 촬영하여 영상 신호로 변환하는 촬영부와, 영상 신호를 연산 처리하여 피측정물의 선폭을 측정하는 측정 제어부를 포함하는 선폭 측정 장치에 있어서, 상기 투명 기판을 대략 수직으로 유지하는 고정대를 구비하고, 상기 광학현미경이 상기 투명 기판의 이면측에서 피측정물을 투영한다.

Description

선폭 측정 방법 및 선폭 측정 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING A LINE WIDTH}

본 발명은 광학현미경과 촬영 장치를 이용하여, 투명 유리 상에 형성한 패턴의 선폭을 측정하는 선폭 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

광학현미경과 CCD 카메라 등의 이차원 이미지 센서(image sensor)를 이용하여, 반도체 웨이퍼와 유리 기판 상에 형성된 배선 패턴 등의 선폭을 측정하는 장치에 있어서, 특히 투명 기판 위에 형성된 배선 등의 성막 패턴(예컨대, 박막 패턴)의 라인의 선폭과 패턴 간격을 측정 검사하는 선폭 측정 장치가 종래부터 사용되고 있다. 투명 기판이란, 예컨대 측정 검사시에 측정 대상 기판에 조사하는 빛(예컨대, 가시광, 적외선, 자외선, X선 등)이 측정 가능한 투과율 이상으로 투과하는 유리 등의 기판(이하, 유리 기판이라고 칭함)을 말한다.

최근, 이러한 유리 기판은 플라즈마 디스플레이와 LCD의 표시 기판으로 사용되고, 그 유리 기판의 크기는 예컨대 1m×1m이며, 더욱 대형화되고 있다. 예컨대, 유리 기판 상에 형성된 박막 패턴은 도 2에 도시하는 바와 같은 단면 구조로 되어 있다. 유리 기판(200)의 두께는 0.3mm 내지 0.7mm 정도로, 박막 패턴(A), 패턴(B)의 두께(e)는 예컨대 1㎛ 정도, 박막 패턴 B의 TNab는 8㎛, BNab는 10㎛와 같이 매우 미세한 패턴을 형성하고 있다.

종래의 선폭 측정 장치를 도 3에 의거하여 설명한다. 도 3은 기본적인 선폭 측정 장치의 구성을 도시하는 블럭도이다. 참조부호 1은 측정 시료, 참조부호 2는 기판 지지 가이드, 참조부호 3은 흡착판, 참조부호 4는 Z축 방향 기구부(Z 스테이지), 참조부호 5는 X축 방향 기구부(X 스테이지), 참조부호 6은 Y축 방향 기구부(Y 스테이지), 참조부호 7은 광학현미경, 참조부호 8은 촬영부, 참조부호 9는 광원, 참조부호 10은 측정 제어부, 참조부호 11은 X 스테이지(5)와 Y 스테이지(6)를 구동시키기 위해서 X 스테이지(5)와 Y 스테이지(6)에 제어신호를 부여하는 XY 스테이지 제어부, 참조부호 15는 Z 스테이지(4)를 구동시켜 초점 위치를 조정하기 위해서 Z 스테이지(4)에 제어신호를 부여하는 Z 스테이지 제어부, 참조부호 12는 모니터, 참조부호 71은 대물 렌즈, 참조부호 72는 중간 렌즈, 참조부호 73은 집광 렌즈, 참조부호 74는 빔스플리터(beam splitter)이다.

측정 시료(1)는 유리 기판과 그 표면에 형성된 금속박막 등의 배선(또는 박막) 패턴으로 구성되어 있다. 또한, 촬영부(8)는 CCD 카메라 등의 ITV 카메라 이며, 모니터(12)는 CRT, TFT, LCD 등으로 구성된 표시 장치이다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 광원(9)으로부터 출력된 빛은 집광 렌즈(73), 빔스플리터(74), 대물 렌즈(71)를 통하여 흡착판(3)에 탑재된 측정 시료(1)의 소망하는 부분에 조사된다. 광학현미경(7)은 이 조사된 빛에 의해서 반사되는 측정 시료(1)의 소망하는 부분의 반사광을 대물 렌즈(71)와 중간 렌즈(72)를 거쳐서 촬영부(8) 상에 결상(結像)한다. 촬영부(8)는 그 상을 취득하여 전기 신호로 변환함으로써, 측정물 시료(1) 상의 소망하는 부분, 예컨대 박막 패턴을 촬영하여, 영상 신호로서 측정 제어부(10)로 출력한다. 측정 제어부(10)는 인가된 영상 신호를 연산 처리하고 소망 부분의 선폭의 치수를 전기적으로 측정하여, 모니터(12)로 출력한다. 모니터(12)는 측정물 시료(1)의 화상과 선폭의 측정값을 표시한다. 측정 제어부(10)는 또한 XY 스테이지 제어부(11)와 Z 스테이지 제어부(15)를 제어한다.

X축 방향 기구부(5)와 Y축 방향 기구부(6)는 흡착판(3) 상의 기판 지지 가이드(2)로 고정된 측정 시료(1)의 소망 부분을 촬영하기 위해서, XY 스테이지 제어부(11)의 제어에 따라 구동된다. 흡착판(3)은 예컨대 진공 장치에 결합되어, 유리 기판을 흡착판(3)에 흡착하여 고정하는 것이다. 또한, Z축 방향 기구부(4)는 측정물 시료(1)에 대하여 수직으로 설치되어, 마찬가지로 수직이 되도록 설치된 광학현미경(7)의 초점 위치를 Z 스테이지 제어부(15)의 제어에 따라 조정한다.

이와 같이, 도 3의 선폭 측정 장치는 일반적으로 유리 기판 상에 형성된 성막 패턴, 예컨대 증착막을 소정 형상으로 에칭한 박막 패턴의 선폭과 패턴 간격을 측정하여, 유리 기판 상에 형성된 성막 패턴의 양부(良否)검사를 실행하기 위해서 이용된다.

도 4에 의해서, 기본적인 치수 측정 처리의 원리를 간단히 설명한다.

도 4a는 모니터(12)에 표시된 촬영부(8)가 촬영한 측정 시료(1)의 화상의 일례이다. 도 4b는 도 4a의 화상에 대한 휘도-화소 특성(휘도 파형)의 일례를 도시하는 도면이다.

도 4a에 있어서, 주사선(Li)은 측정 시료(1) 상에 형성된 패턴(500)을 가로 지르고 있다.

도 4a와 4b에 도시하는 바와 같이, 촬영부(8)가 촬영한 측정 시료(1)의 소망하는 부분 예컨대 수평 주사선(Li) 상의 휘도 분포가 주사선(Li)에 대응하는 영상 신호를 N 분해한 각 화소 위치와 각각의 휘도에 대한 휘도-화소 특성으로서 얻어진다. 여기서, N은 수평 주사선 방향의 화소의 수이다.

기본적인 치수 측정의 처리 방법으로서는 휘도-화소 특성(휘도 파형)에 의해서 치수를 구한다. 도 4의 예에서는 휘도 분포에 있어서의 최대 휘도 레벨(51)을 100%로 하고, 최소 휘도 레벨(52)을 0%로 하고, 중간의 휘도 레벨 50%의 휘도 레벨(53)에 상당하는 a번째의 화소와 b번째의 화소 사이의 위치 차이를 Nab로 한다. 또한, 촬영에 이용된 현미경(7)의 측정 배율과 촬영부(8)로부터 측정 시료(1)까지의 피사체 거리에 의해 결정되는 계수를 k라고 하면, 패턴(500)의 선폭(X)은 식(1)으로 구할 수 있다.

X=k×Nab ‥‥‥ (1)

여기서, 도 4a의 패턴(500) 이외의 부분은 유리 기판 그 자체이며, 그 반사율은 낮아 약 4% 정도이다.

종래의 선폭 측정 장치에서는 조명 램프 등의 광원(9)으로부터의 빛이 집광 렌즈(73)를 통해서 빔스플리터(74)로 투하되고, 대물 렌즈(71)를 거쳐 피사체인 측정 시료(1)로 조사된다.

측정 시료(1)의 반사광은 대물 렌즈(71)로 확대되고, 중간 렌즈(72)를 거쳐서 촬영부(8)로 입사한다. 촬영부(8)는 입사된 빛을 영상 신호로 변환하여 측정 제어부(10)에 출력한다. 측정 제어부(10)는 입력된 영상 신호를 화상 처리하고, 측정 시료(1)의 소망하는 부분의 화상, 측정 조건, XYZ 위치 정보와 선폭 측정 결과 등을 산출하여, 모니터(12)가 표시할 수 있는 포맷으로 변환하여 모니터(12)로 출력한다.

모니터(12)는 측정 시료(1)의 측정 대상인 소망하는 부분의 화상, 측정 조건, XYZ 위치 정보와 선폭 측정 결과 등을 표시한다.

측정 시료(1)는 X축 방향 기구부(5), Y축 방향 기구부(6), 흡착판(3)으로 구성되는 XY 스테이지에 탑재되고, 기판 지지 가이드(2)로 위치 결정되고, 흡착판(3)으로 흡착되어 고정된다.

XY 스테이지는 X축 방향 기구부(5)에 의해서 수평 X 축 방향으로 이동되고, Y축 방향 기구부(6)에 의해서 Y 축 방향으로 이동되어, 측정 시료(1)의 소망하는 부분을 광학현미경(7)의 광축선 상에 맞추어 위치 결정한다. Z축 방향 기구부(4)는 수직 Z 축(광축) 방향으로 이동될 수 있어, 광학현미경(7)의 초점 위치에 측정 대상(1)의 측정 대상 개소를 위치 결정한다.

측정 제어부(10)는 도시하지 않지만 CPU를 갖고, 선폭 측정 장치의 제어를 한다. 예컨대, 측정 제어부(10)는 XY 스테이지 제어부(11)에 제어 신호를 보내어 흡착판(3)을 이동시켜, 측정 시료(1)의 소망 부분을 광학현미경(7)의 광축과 일치시킨다. 그것에 의해, XY 스테이지 제어부(11)는 흡착판(3)의 위치를 제어한다. 또한, 예컨대 측정 제어부(10)는 Z 스테이지 제어부 (15)로 제어 신호를 보내어, Z축 방향 기구부(4)의 위치를 제어한다.

측정 시료(1)의 패턴의 단면형상에 의해, 촬영부(8)가 촬영하는 영상의 휘도 파형은 도 2와 같이 된다. 도 2의 휘도 파형(201)은 유리 기판(200)의 박막 패턴을 형성한 측(상측)으로부터의 빛(L1)이 유리 기판(200)과 그 유리 기판(200) 상에 형성된 두 가지의 패턴[패턴(A), 패턴(B)]에 조사된 경우의 반사광의 휘도 파형을 나타낸다.

선폭의 측정을 위해선 유리 기판(200)에 형성된 패턴(A) 및 패턴(B)의 단면, 특히 유리 기판(200)과 패턴(A) 및 패턴(B)의 유리 기판(200)과 접촉하는 부분의 폭, 길이 등의 치수 또는 면적을 측정해야 한다.

그런데, 패턴(B)에서는 빛(L1)의 조사에 의해, 윗변 길이 치수 TNab의 휘도 파형(201)의 볼록부(ab) 사이의 길이를 식(1)으로 측정할 수 있다. 그러나, 밑변[유리 기판(200)과 접촉하고 있는 바닥위치] 부분의 길이 BNab에 대해서는 휘도 파형(201)의 휘도 차이가 작아 검출이 곤란하다.

마찬가지로, 패턴(A)에서는 윗변의 길이 TNab에 대해서는 휘도 파형(201)의 오목부(a,b)를 검출함으로써 식(1)으로 측정할 수 있지만, 밑변에 상당하는 부분(바닥 위치)의 길이 BNab를 휘도 파형(201)으로부터 얻을 수 없어 측정할 수 없다.

또한, 패턴(A, B) 모두 그 상부에 별도의 패턴이나 구조물이 있는 경우에는 정확한 측정을 할 수 없다.

이와 같이, 박막 패턴의 치수와 면적을 측정하는 이유는 도 2에서도 설명한 바와 같이, 박막 패턴의 치수가 개략 5㎛ 내지 15㎛ 정도, 두께가 1㎛ 내지 5㎛ 정도로 매우 작기 때문에, 유리 기판과의 접착강도의 문제와, 전극과 같은 배선의 경우에는 그 전기 저항이 치수와 면적에 크게 좌우되기 때문에, 될 수 있는 한 정확한 치수나 면적을 계측하는 것이 요구된다.

예컨대, 액정 표시기는 액정 기판과 컬러 필터로 구성되고, 그것들은 모두 투명한 유리 기판 상에 만들어진다. 이 유리 기판 위에 집적 회로를 형성하는 과정에서 선폭 측정 검사를 한다. 그리고, 집적 회로의 선폭의 평가는 전술한 바와 같이 접착강도와 저항치 등의 영향으로 액정 표시기의 성능이 좌우되기 때문에, 유리 기판에 접촉하는 쪽의 박막 패턴폭이 중요하다.

전술한 종래 기술에서는 측정 시료(유리 기판)(1)의 패턴(A)의 유리 기판(200) 과 접촉하는 부분의 선폭을 측정하는 경우에는, 윗변의 길이 TNab를 휘도 파형의 오목부(a, b) 검출로 측정하여, 측정된 TNab의 값으로부터 밑변의 길이 BNab를 예컨대 경험적 또는 실험적인 데이터로부터 예상하여 산출하고 있다. 따라서, 밑변의 길이 BNab는 실제로 측정된 값이 아니기 때문에, 정확한 측정을 할 수 없는 결점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기 한 바와 같은 결점을 제거하여, 측정 시료의 패턴 단면의 형상에 의하지 않고, 기판에 접촉하는 쪽의 성막 패턴의 치수를 직접 측정하는 것이 가능한 선폭 측정 장치를 제공하는 것에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 선폭 측정 장치는 투명한 유리 기판 상에 형성되는 성막 패턴을 XY 스테이지에 탑재하여, 성막 패턴이 형성되어 있는 유리 기판측의 이면에서 패턴의 측정을 실행하도록 한 것이다.

즉, 본 발명의 선폭 측정 방법은 피측정물이 형성된 측정 기판을 지지하는 고정대, 상기 피측정물을 조명하는 조명 수단과, 상기 측정 기판을 광학현미경을 거쳐서 촬영하는 촬영 장치와, 상기 촬영 장치로부터의 영상 신호를 처리하여, 상기 피측정물의 치수를 계측하는 신호 처리부로 이루어지는 선폭 측정 장치에 있어서, 상기 촬영 장치를 상기 측정 기판의 상기 피측정물이 형성된 측과는 반대측에 배치하고, 상기 피측정물을 상기 조명 수단에 의해 상기 측정 기판측에서 조명하여, 그 반사광을 상기 측정 기판을 거쳐서 상기 촬영 장치로 촬영하는 것이다.

또한, 본 발명의 선폭 측정 방법은 상기 피측정물이 형성된 측정 기판이 컬러 필터가 형성된 액정 기판 및 TFT 기판의 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 선폭 측정 장치는 피측정물이 형성된 측정 기판을 지지하는 기구부와, 상기 피측정물을 조명하는 조명 수단과, 상기 측정 기판을 광학현미경을 거쳐서 촬영하는 촬영 장치와, 상기 촬영 장치로부터의 영상 신호를 처리하여, 상기 피측정물의 치수를 계측하는 신호 처리부로 이루어지는 선폭 측정 장치에 있어서, 상기 촬영 장치 및 상기 조명 수단을 상기 측정 기판의 상기 피측정물이 형성된 측과는 반대측에 배치하고, 상기 피측정물을 상기 측정 기판을 거쳐서 상기 촬영 장치로 촬영하는 것이다.

또한, 본 발명의 선폭 측정 장치는 또한 상기 측정 기판을 지지하는 고정대 또는 상기 촬영 장치의 어느 하나를 구동하는 기구부를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 선폭 측정 장치는 상기 측정 기판을 지지하는 기구부를 상기 측정 기판이 거의 수직 방향이 되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 선폭 측정 장치는 상기 피측정물이 형성된 측정 기판이 컬러 필터가 형성된 액정 기판 및 TFT 기판의 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명의 선폭 측정 방법은 광학현미경과 촬영 장치에 의하여 투명한 유리 기판 상의 피측정물의 미소치수를 측정하는 선폭 측정 장치에 있어서, 상기 피측정물을 상기 유리 기판의 이면측에서 측정하는 것이다.

또한, 본 발명의 선폭 측정 방법은 상기 투명한 유리 기판을 대략 수직으로 설치하여, 상기 피측정물을 상기 유리 기판의 이면측에서 측정하는 것이다.

또한, 본 발명의 선폭 측정 장치는 투명 기판 상의 피측정물을 투영하는 광학현미경과, 해당 투영된 피측정물을 촬영하여 영상 신호로 변환하는 촬영부와, 해당 영상 신호를 연산 처리하여 상기 피측정물의 선폭을 측정하는 선폭 측정 장치에 있어서, 상기 투명 기판을 대략 수직으로 유지하는 스테이지를 구비하고, 상기 광학현미경이 상기 투명 기판의 이면측에서 피측정물을 투영하는 것이다.

본 발명의 1실시예는 박막 패턴이 형성된 유리 기판을 XY 스테이지에 탑재하고, 기판 표면측에 박막 패턴이 형성된 기판의 박막 기판이 형성되어 있지 않은 기판측(기판 이면측)으로부터 조명광을 조사하여 측정하도록 한다. 도 3에 도시하는 종래 장치를 사용하여 기판 이면측으로부터 측정하는 경우, 기판 표면측(박막 패턴이 형성된 측)과 흡착판(3)이 접촉하여 집적 회로의 패턴이 깨져 버리기 때문에, 기판의 표면측과 흡착판(3)을 비접촉으로 유지할 필요가 있다.

따라서, 본 발명의 1실시예에서는 측정 시료(1)를 거의 수직 방향으로 설치하여, 측정 시료(1)의 기판 이면측(박막 패턴이 형성되어 있지 않은 측)의 주변을 흡착 클램프하고, 측정 시료(1)의 이면측에 광학현미경을 배치하여, 기판 이면측에서 측정을 실행한다. 이것에 의해서, 도 5에 도시하는 바와 같이 사다리꼴의 밑변(바닥 위치)의 폭을 측정할 수 있다.

도 3의 종래 장치와 같이, 기판을 뒤집어 계측하는 것도 고려할 수 있지만, 주변부를 흡착 고정하여 유리 기판(200)을 평면 배치한 경우, 유리 기판(200)의 크기가 1m×1m, 두께가 0.3m 내지 0.7m 정도이기 때문에, 유리 기판(200)의 중앙 부분은 수십 내지 수백㎛ 정도 만곡(변형)한다. 그 변형의 비율(휘어짐의 크기)이 측정하는 박막 패턴의 치수와 같은 정도 또는 그것보다 크거나, 또는 광학현미경(7)의 초점 심도보다 크면 정확한 측정이 곤란해진다. 따라서, 본 발명의 1실시예에서는 기판을 고정하는 XY 스테이지를 세로 방향으로 설치한다.

도 1은 본 발명의 1실시예의 선폭 측정 장치의 기본적인 구성을 도시하는 블럭도이다.

측정 시료(1)를 흡착판(3′)과 기판 지지 가이드(2′)로 구성되는 XY 스테이지에 탑재한다. 측정 시료(1)는 기판지지 가이드(2′)로 위치 결정되고, 흡착판(3′)으로 측정 시료(1)의 주변부를 흡착하여, XY 스테이지에 고정한다. XY 스테이지는 고정대(13)에 설치되고, 측정 시료(1)가 거의 수직이 되도록 설치되어 있다.

측정 시료(1)의 기판은 도 1의 좌측이 측정하기 위한 박막 패턴이 형성되어 있는 면(표면측)이며, 우측이 측정하기 위한 박막 패턴이 없는 면(이면측)이다. 그 밖의 구성, 측정 및 연산 처리, 표시 등은 도 3에 도시하는 종래 장치와 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.

광원(9)으로부터 출력된 빛이 집광 렌즈(73), 빔스플리터(74), 대물 렌즈(71)를 통하여, 흡착판(3′)에 탑재된 측정 시료(유리 기판)(1)의 박막 패턴이 형성되어 있지 않은 면측의 소망하는 부분에 조사된다. 조사된 빛은 유리 기판(200)과 박막 패턴(A, B)에서 반사하여, 광학현미경(7)을 통하여 촬영부(8)에서 촬영된다.

측정 시료(1)의 박막 패턴의 측정하고자 하는 부분(측정 패턴)의 단면형상에 의해서, 촬영부(8)가 촬영하는 측정 패턴의 영상의 휘도 파형(501)은 도 5에 도시하는 바와 같이 된다.

측정 패턴의 선폭의 측정은 측정 시료(1)의 패턴(A 및 B)의 단면, 즉 사다리꼴의 형상의 밑변(바닥부)을 측정해야 한다.

패턴(B)에서는 종래 기술과 같이 밑변의 길이 BNab를 도 4에서와 같이 휘도 파형 처리하여, 식(1)에 따라서 측정할 수 있다.

그리고, 패턴(A)에 있어서도 마찬가지로, 밑변의 길이 BNab를 도 4에서와 같이 휘도 파형 처리하여, 식(1)에 따라서 측정할 수 있다.

도 6 내지 도 9는 표면측과 이면측에서 측정 시료를 촬영한 경우의 화상의 일 예로, 종래 기술과 본 발명의 차이를 도시하는 도면이다. 도 6 내지 도 9의 화상은 주식회사 히타치고쿠사이전기의 ITV 카메라(1/3" CCD 카메라){흑백사진(화소수 768(H)×492(V)), 프레임 레이트 30Hz(2:1 비율)}로 이루어지는 촬영부(8)에 의해서 취득했다. 도 6은 MX 50 현미경(대물 렌즈 10배)으로 TFT 기판의 일부를 표면측(상측)에서 촬영하고, 도 7은 이면측(아래)에서 촬영한 화상을 도시하는 도면이다. 또한, 도 8은 MX 50 현미경(대물 렌즈 20 배)으로 TFT 기판의 일부를 표면측에서 촬영하고, 도 9는 이면측에서 촬영한 화상을 도시하는 도면이다.

도 6에 도시하는 패턴은 그 사진의 화상으로부터 분명한 바와 같이, 패턴(601)에서는 그 패턴(601)의 위에 추가로 별도의 패턴막이 피복되어 있기 때문에, 패턴의 폭을 명확하게 판독할 수 없어, 패턴폭의 측정이 곤란한 것을 알 수 있다.

이에 대하여, 본 실시예에 따른 도 7의 사진의 화상에서는 같은 패턴(602) 은 명확히 판독할 수 있기 때문에, 패턴(602)의 치수를 계측하는 것이 가능해진다.

도 8과 도 9는 종래의 기술과 본 발명의 기술에서 동일한 유리 기판의 동일한 패턴에 대하여, 복수회 측정했을 때의 측정 격차를 비교하기 위한 도면이다. 종래의 기술에 따른 도 8에서는 재현성을 표준편차의 3배로 나타내면 0.03㎛이며, 본 발명의 기술에 따른 도 9에서는 재현성을 표준편차의 3배로 나타내면 0.015㎛이다. 즉, 재현성에 대해서도 대폭 개선되어, 본 발명을 실시함으로써 미세치수의 측정이 재현성이 좋고, 또한 종래 기술의 측정 방법보다 정확히 계측할 수 있는 것을 알 수 있다.

본 발명의 또다른 실시예로서 도 10에서와 같이, 기판 지지 가이드(2′)와 흡착판(3′)으로 구성되는 카세트 구성으로 하고, 고정대(13)로부터 탈착 가능하게 하여, 별도의 측정 시료(1)를 장착한 기판 지지 가이드(2′)와 흡착판(3′)으로 구성된 카세트(14)로 교환함으로써, 용이하게 측정 시료의 교환이 가능해진다.

또한, 상기 실시예에서는 측정 시료(1)를 거의 세로 방향에 위치하는 구성으로 했지만, 수직 방향으로 위치하는 것도 초점거리 범위내이면 어느 정도의 각도를 주고 설치해도 무방한 것은 물론이다.

또한, 도 10은 본 발명의 다른 실시예의 선폭 측정 장치의 구성을 도시하는 블럭도이다. 도 10의 실시예에서는 XY 스테이지 제어부(11)의 제어에 따라 구동되는 X축 방향 기구부(5)와 Y축 방향 기구부(6)가 광학 현미경(7)를 탑재하고 있는 Z축 방향 기구부(4)를 움직여 측정 시료(1)의 소망 부분을 촬영한다. 이 경우에도 도 1의 예와 같이, XY 스테이지 제어부(11)의 제어에 따라서, X축 방향 기구부(5)와 Y축 방향 기구부(6)를 구동한다. 이 경우는 측정 시료(1)를 별도의 시료로 교환하는 경우 측정 시료측을 움직이는 경우에 유효하다.

이상 서술한 바와 같이, 측정 시료의 소망하는 부분을 측정하기 위해서, 측정 시료측과 촬영부측의 어느 한쪽 또는 양쪽을 움직이는가는 어느 쪽이라도 무방한 것은 분명하다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면,

(1)기판 이면측에서의 현미경 관찰을 가능하게 함으로써, 미세한 박막 패턴 등의 기판과의 접촉 부분의 선폭을 측정할 수 있어, 액정 기판과 컬러 필터 기판 상의 라인 패턴 등의 투명 기판 상에 형성된 성막 패턴에 대하여, 정확히 소망하는 선폭 측정 검사를 할 수 있어, 제조 후 공정에서의 양품률이 향상했다.

(2)0.3 내지 0.7mm의 두께의 투명 기판을 수직으로 배치함으로써, 광학현미경과의 초점거리가 항상 일정해져, XY 스테이지를 자유롭게 움직이더라도 광학 현미경이 투명 기판에 접촉하는 일이 없기 때문에, 패턴에 상처를 내는 일이 없어 양품률이 향상했다. (3)1m×1m로 대형화하는 액정 기판, 컬러 필터 기판, TFT 기판 등의 투명 기판 상에 형성된 성막 패턴의 검사 장치로서, 기판을 수직으로 세워 측정하는 방식의 채용으로 장치의 소형화를 실현했다.

도 1은 본 발명의 1실시예의 선폭 측정 장치의 기본적인 구성을 나타내는 블럭도,

도 2는 종래의 측정 방법을 설명하기 위한 도면,

도 3은 종래의 기본적인 선폭 측정 장치의 구성을 도시하는 블럭도,

도 4는 치수 측정 처리의 원리를 간단히 설명하기 위한 도면,

도 5는 본 발명의 측정 방법을 설명하기 위한 도면,

도 6은 종래 방법으로 촬영한 화상의 일례를 도시하는 도면,

도 7은 본 발명의 방법으로 촬영한 화상의 일례를 도시하는 도면,

도 8은 종래 방법으로 촬영한 화상의 일례를 도시하는 도면,

도 9는 본 발명의 방법으로 촬영한 화상의 일례를 도시하는 도면,

도 10은 본 발명의 2실시예의 선폭 측정 장치의 기본적인 구성을 도시하는 블럭도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 측정 시료 2, 2′: 기판 지지 가이드

3, 3′: 흡착판 4 : Z축 방향 기구부

5 : X축 방향 기구부 6 : Y축 방향 기구부

7 : 광학현미경 8 : 촬영부

9 : 광원 10 : 측정 제어부

11 : XY 스테이지 제어부 12 : 모니터

13 : 고정대 14 : 카세트

15 : Z축 제어부 71 : 대물 렌즈

72 : 중간 렌즈 73 : 집광 렌즈

74 : 빔스플리터 200 : 유리 기판

201 : 휘도 파형

Claims (7)

1. 피측정물이 형성된 투명 기판을 지지하는 고정대와, 상기 피측정물을 조명하는 조명 수단과, 상기 투명 기판을 광학현미경을 거쳐서 촬영하는 촬영 장치와, 상기 촬영 장치로부터의 영상 신호를 처리하여, 상기 피측정물의 치수를 계측하는 신호 처리부로 이루어지는 선폭 측정 장치에 의한 선폭 측정 방법에 있어서, 상기 촬영 장치를 상기 투명 기판의 상기 피측정물이 형성된 측과는 반대측에 배치하고, 상기 피측정물을 상기 투명 기판의 피측정물이 형성된 측의 반대측에서 조명하여, 그 반사광을 상기 투명 기판을 거쳐서 상기 촬영 장치로 촬영하는 것을 특징으로 하는

   선폭 측정 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 피측정물이 형성된 투명 기판은 컬러 필터가 형성된 액정 기판 및 TFT 기판의 어느 하나인 것을 특징으로 하는

   선폭 측정 방법.
3. 피측정물이 형성된 투명 기판을 지지하는 고정대와, 상기 피측정물을 조명하는 조명 수단과, 상기 투명 기판을 광학현미경을 거쳐서 촬영하는 촬영 장치와, 상기 촬영 장치로부터의 영상 신호를 처리하여, 상기 피측정물의 치수를 계측하는 신호 처리부로 이루어지는 선폭 측정 장치에 있어서, 상기 촬영 장치 및 상기 조명 수단을 상기 투명 기판의 상기 피측정물이 형성된 측과는 반대측에 배치하여, 상기 피측정물을 상기 투명 기판을 거쳐서 상기 촬영 장치로 촬영하는 것을 특징으로 하는

   선폭 측정 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 투명 기판을 지지하는 고정대 또는 상기 촬영 장치의 어느 하나를 구동하는 기구부를 갖는 것을 특징으로 하는

   선폭 측정 장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 투명 기판을 지지하는 고정대를 상기 투명 기판이 거의 세로 방향이 되도록 구성한 것을 특징으로 하는

   선폭 측정 장치.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 피측정물이 형성된 투명 기판은 컬러 필터가 형성된 액정 기판 및 TFT 기판의 어느 하나인 것을 특징으로 하는

   선폭 측정 장치.
7. 광학현미경과 촬영 장치에 의하여 투명 기판 상의 피측정물의 미소치수를 측정하는 선폭 측정 방법에 있어서, 상기 광학현미경과 촬영 장치를 상기 투명 기판의 피측정물이 형성된 측과는 반대측에 배치하고, 상기 광학현미경과 촬영 장치를 이용하여 상기 피측정물을 상기 투명 기판의 피측정물이 형성된 측의 반대측에서 측정하는 것을 특징으로 하는

   선폭 측정 방법.