WO2014075350A1 - 一种线宽量测装置 - Google Patents

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林勇佑
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TCL China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
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Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness

Definitions

  • the invention relates to a priority of a Chinese patent application filed on November 15, 2012 by the Chinese Patent Office, the application number is 201210459757.8, and the invention is entitled "a line width measuring device", the above patents The entire contents are incorporated herein by reference.
  • Technical field
  • the present invention relates to a line width measuring device, and more particularly to a line width measuring device for projecting back-illumination on a pattern to be tested to avoid shadowing of an edge of a pattern to be measured and affecting image taking. Background technique
  • CD Critical Dimension
  • FIG. 1 is a schematic diagram of line width measurement in the prior art.
  • an image capturing device 91 such as a CCD lens
  • the image capturing device is usually assembled with a light source device 90, and the light source device 90 provides a forward illumination light source directly above the pattern to be tested 92, so that the image capturing device can be taken out clearly. image.
  • the line width error that can be tolerated in the process is more and more 90 is projected perpendicularly on the pattern to be tested in a radial manner, so the edge of the pattern 92 to be tested may be Because of the thickness relationship, it cannot be irradiated by the light source device 90, thereby generating a shadow.
  • the line width measurement needs to be converted from a color picture to a gray level picture, which will be converted by the computer in the integral calculation mode.
  • a diagonal line is displayed, that is, the edge of the pattern to be tested is subject to shadow interference and cannot be accurately captured and bounded.
  • the generation of the shadow affects the accuracy of the image capturing, so that the line width measurement produces an error.
  • another prior art can avoid shadows on the edges of the pattern to be tested, but it needs to provide more and more positive illumination sources for image capture of other shapes to be tested except for a square cross section. It is possible to avoid shadows on the edges of the pattern to be tested.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide a line width measuring device, which can effectively reduce the generation of shadows and improve the accuracy of image taking by the image taking device, further reduce the number of light sources used, and reduce the line width. Modification and maintenance costs of the test equipment.
  • a line width measuring device for capturing an image of a pattern to be tested, wherein the line width measuring device includes at least:
  • first back light source and a second back light source are respectively disposed under the bottom side of the pattern to be tested, and projecting the back illumination in the pattern to be tested
  • An image capturing device is disposed above the top side of the pattern to be tested for capturing an image of the pattern to be tested; and the back illumination of the first back light source and the second back light source respectively The incident directions are at an angle to each other.
  • the width of the underside of the pattern to be tested is greater than the width of the top side of the pattern to be tested.
  • the cross section of the pattern to be tested is trapezoidal.
  • the incident direction of the back illumination is perpendicular to the bottom side of the pattern to be tested.
  • the image capturing device captures an image on a bottom side of the pattern to be tested.
  • the line width measuring device further comprises a computer, the computer is connected to the image capturing device, and receives an image captured by the image capturing device.
  • the first back light source is a light emitting diode component, a cold cathode lamp or an incandescent lamp.
  • the second back light source is a light emitting diode component, a cold cathode lamp or an incandescent lamp.
  • the pattern to be tested is a transparent electrode layer of a liquid crystal glass or a black matrix layer of a color filter.
  • the image capturing device captures an image on a bottom side of the pattern to be tested.
  • a line width measuring device for capturing an image of a pattern to be tested, wherein the line width measuring device includes at least:
  • first back light source and a second back light source are respectively disposed under the bottom side of the pattern to be tested, and projecting the back illumination in the pattern to be tested
  • the image capturing device is disposed above the top side of the pattern to be tested for capturing an image of the pattern to be tested.
  • the image capturing device captures an image on a bottom side of the pattern to be tested.
  • the incident directions of the back illumination respectively projected by the first back light source and the second back light source are at an angle to each other.
  • the width of the underside of the pattern to be tested is greater than the width of the top side of the pattern to be tested.
  • the cross section of the pattern to be tested is trapezoidal.
  • the incident direction of the back illumination is perpendicular to the bottom side of the pattern to be tested.
  • the line width measuring device further comprises a computer, the computer is connected to the image capturing device, and receives an image captured by the image capturing device.
  • the first back light source is a light emitting diode component, a cold cathode lamp or an incandescent lamp.
  • the second back light source is a light emitting diode component, a cold cathode lamp or an incandescent lamp.
  • the pattern to be tested is a transparent electrode layer of a liquid crystal glass or a black matrix layer of a color filter.
  • the line width measuring device provided by the invention has the following beneficial effects: by providing a first backing light source and a second backing light source facing away from the illumination, a larger illumination range is provided, and the edge of the pattern to be tested is provided No shadow is generated; on the basis of effectively avoiding the generation of shadows and improving the image capturing accuracy of the image device to be tested, the number of light sources used is further reduced, and the modification and maintenance cost of the line width measuring device is reduced.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of performing line width measurement in the prior art.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of an existing line width measuring device for taking an image integration edge of a measured image.
  • FIG 3 is a schematic structural view of a line width measuring device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic structural view of a line width measuring device according to a second embodiment of the present invention. detailed description
  • FIG. 3 it is a first embodiment of the line width measuring device of the present invention.
  • the line width measuring device in this embodiment includes: a component pattern 10 to be tested, a first back light source 20, a second back light source 30, and an image capturing device 40. among them:
  • the component pattern 10 to be tested mainly refers to a related component in the field of liquid crystal display (LCD), such as a tin-tin oxide (ITO) transparent electrode layer of a liquid crystal glass or a black matrix layer (BM) of a color filter (CF). But it is not limited to this.
  • LCD liquid crystal display
  • ITO tin-tin oxide
  • BM black matrix layer
  • CF color filter
  • the cross section of the pattern to be tested 10 is trapezoidal, and the width of the underside 10b is projected more than the width of the top side 10a.
  • the cross-sectional shape of the pattern to be tested 10 is long because of the length of the bottom side 10b. If a light source is used to capture an image, at least one illumination area can cover the main light source of the bottom side 10b, and at least two compensations are required. The light source can be accurately captured. In this embodiment, at most two light sources are required to perform accurate capture.
  • the first back light source 20 and the second back light source 30 are respectively disposed under the bottom side of the pattern to be tested 10, and the two light sources can respectively project the back illumination on the pattern to be tested 10, wherein: the first back light source 20 and The second backs 30 are respectively located on both sides of the pattern to be tested 10 and have a certain distance from the pattern to be tested 10, and the two light sources respectively project the incident directions of the back illumination to each other at an angle to make the illumination of the back illumination
  • the area can cover the bottom side 10b of the entire pattern 10 to be tested.
  • the first back light source 20 may be a light emitting diode assembly, a cold cathode fluorescent lamp (CCFL) or an incandescent lamp;
  • the second backward light source 30 may be a light emitting diode assembly, a cold cathode light (Cold Cathode Fluorescent Lamp) , CCFL) or incandescent.
  • the first back light source 20 and the second back light source 30 provide an oblique direction of the incident direction of the illumination toward the bottom side 10b of the pattern to be tested 10, and the oblique angle is preferably between 30 and 60 degrees. Between, especially 45 degrees.
  • the image taking device 40 is mounted above the top side 10a of the pattern to be tested 10, which is being measured on the top side 10a of the pattern 10.
  • the angles of the incident light of the two light sources can cover the bottom side 10b and the side of the entire pattern 10 to be tested (top side 10a and bottom) The area between the sides 10b), and therefore, the image capturing device 40 can perform image capturing on the top side 10a and the bottom side 10b of the element pattern 10 to be tested, respectively.
  • the line width measuring device further comprises a computer 50.
  • the computer 50 is connected to the image capturing device 40 and receives the image captured by the image capturing device 40.
  • FIG. 4 it is a second embodiment of the line width measuring device of the present invention.
  • the line width measuring device of the second embodiment of the present invention is similar to the line width measuring device of the first embodiment of the present invention, and therefore the same component symbols and names are used, but the difference is that the first back light source 20 and The incident direction of the back-illumination provided by the second back-illuminated light source 30 is perpendicular to the bottom side 10b of the pattern to be tested 10, which still functions to illuminate the edge of the bottom side 10b of the pattern to be tested 10.
  • the line width measuring device of the present invention provides a large illumination range by providing a light source facing away from illumination, and causes no shadow at the edge of the element pattern 10 to be measured.
  • the line width measurement of the present invention is compared with the prior art line width measuring device by installing a main light source and a plurality of compensation illumination sources to capture images of the pattern to be tested to improve the precision of the extraction.
  • the device provides a large illumination range by setting the light source facing away from the illumination, and causes no shadow at the edge of the component pattern to be tested; effectively avoiding the generation of shadows, and improving the image capturing accuracy of the image device to be tested by the image capturing device.
  • the number of units using the light source is further reduced, and the modification and maintenance cost of the line width measuring device is reduced.

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Abstract

一种线宽量测装置，用于撷取待测图案（10）的影像，该装置至少包括：第一背向光源（20）和第二背向光源（30），第一背向光源（20）和第二背向光源（30）分别装设在待测图案（10）底侧的下方，并投射背向照明在待测图案（10）上；取像装置（40），装设在待测图案（10）顶侧的上方，用以撷取待测图案（10）的影像。该线宽量测装置，在提高取像精准性的基础上，进一步减少了使用光源的台数，降低线宽量测装置的改装及维护成本。

Description

一种线宽量测装置 本申请要求于 2012 年 11 月 15 日提交中国专利局、 申请号为 201210459757.8、 发明名称为 "一种线宽量测装置" 的中国专利申请的优先 权， 上述专利的全部内容通过引用结合在本申请中。 技术领域
本发明涉及一种线宽量测装置， 尤其涉及一种投射背向照明在待测图案 上， 以避免待测图案的边缘产生阴影而影响取像的线宽量测装置。 背景技术
随着半导体制程的发展， 积体电路元件越来越精密。 因此在半导体制程 中， 光罩或晶圆的细微线路图案的线宽、线距等关键尺寸 (Critical Dimension, CD)的控制是一个很重要的环节。 一般而言， 制造商会使用线宽量测装置对 线路图案进行关键尺寸的检测， 其可以用来量测线宽、 线距是否准确而没有 偏移。
请参考图 1所示， 图 1为现有技术进行线宽量测的示意图。 现有技术是 使用一取像装置 91(如 CCD镜头)对一待测图案 92进行撷取影像，再通过计 算机处理进行线宽量测。 而所述取像装置通常会跟一光源装置 90组装在一 起， 由所述光源装置 90于所述待测图案 92的正上方提供正向照明光源， 让 所述取像装置得以撷取出清晰的影像。
然而随着半导体尺寸缩小时， 其制程上所能容忍的线宽误差也越来越 置 90是以放射状的方式垂直投射于所述待测图案上，故所述待测图案 92的 边缘可能会因为厚度关系而无法被所述光源装置 90照射到， 进而产生阴影。 请参考图 2所示， 由于线宽量测需先由彩色画面转换成灰阶画面， 其中会通 过计算机以积分演算方式来进行转换。 而所述阴影经过转换成灰阶数值时， 会呈现斜线， 亦即所述待测图案的边缘会受到阴影干扰无法被精确撷取及界 定。 因此所述阴影的产生会影响取像的精准度， 使得线宽量测产生误差。 此外， 另有一现有技术可避免待测图案的边缘产生阴影， 但其对除截面 呈正方形外的其他形状待测图案的影像獺取， 需要提供越来越多的正向照明 光源， 这样才能够避免待测图案的边缘产生阴影。 例如， 在现有技术中， 就 存在有通过装设一台主光源和多台补偿照明光源的方案以精确撷取待测图 案的影像。
该技术方案存在的问题是： 对于一些上下端面投影长度不同的待测图案 而言， 需要额外增加补偿照明光源的数量越来越多， 需要投入较高的成本用 于购买或改装设备， 且维护成本高。
故， 有必要提供一种线宽量测装置， 以解决现有技术所存在的问题。 发明内容
本发明所要解决的技术问题在于， 提供一种线宽量测装置， 在有效避免 阴影产生， 提高取像装置对待测图案取像精准性的基础上， 进一步减少使用 光源的数量， 降低线宽量测装置的改装及维护成本。
为了解决上述技术问题， 本发明采用的一种技术方案： 一种线宽量测装 置， 用于撷取待测图案的影像， 其中， 所述线宽量测装置至少包括：
第一背向光源和第二背向光源，所述第一背向光源和所述第二背向光源 分别装设在待测图案底侧的下方， 并投射背向照明在所述待测图案上；
取像装置，装设在待测图案顶侧的上方，用以撷取所述待测图案的影像； 所述第一背向光源和所述第二背向光源分别投射的所述背向照明的入 射方向互成一定的角度。
其中，所述待测图案底侧正投影的宽度大于所述待测图案顶侧正投影的 宽度。
其中， 所述待测图案的截面呈梯形。
其中， 所述背向照明的入射方向垂直于所述待测图案的底侧。
其中， 所述取像装置撷取所述待测图案底侧的影像。
其中，所述线宽量测装置还包括计算机，所述计算机连接所述取像装置， 并接收由所述取像装置所撷取的影像。 其中， 所述第一背向光源是发光二极管组件、 冷阴极灯或白炽灯。
其中， 所述第二背向光源是发光二极管组件、 冷阴极灯或白炽灯。
其中，所述待测图案是液晶玻璃的透明电极层或彩色滤光片的黑色矩阵 层。
其中， 所述取像装置撷取所述待测图案底侧的影像。
为解决上述技术问题， 本发明采用的另一种技术方案： 一种线宽量测装 置， 用于撷取待测图案的影像， 其中， 所述线宽量测装置至少包括：
第一背向光源和第二背向光源，所述第一背向光源和所述第二背向光源 分别装设在待测图案底侧的下方， 并投射背向照明在所述待测图案上；
取像装置，装设在待测图案顶侧的上方，用以撷取所述待测图案的影像。 其中， 所述取像装置撷取所述待测图案底侧的影像。
其中，所述第一背向光源和所述第二背向光源分别投射的所述背向照明 的入射方向互成一定的角度。
其中，所述待测图案底侧正投影的宽度大于所述待测图案顶侧正投影的 宽度。
其中， 所述待测图案的截面呈梯形。
其中， 所述背向照明的入射方向垂直于所述待测图案的底侧。
其中，所述线宽量测装置还包括计算机，所述计算机连接所述取像装置， 并接收由所述取像装置所撷取的影像。
其中， 所述第一背向光源是发光二极管组件、 冷阴极灯或白炽灯。
其中， 所述第二背向光源是发光二极管组件、 冷阴极灯或白炽灯。
其中，所述待测图案是液晶玻璃的透明电极层或彩色滤光片的黑色矩阵 层
本发明所提供的线宽量测装置， 具有如下有益效果： 通过设置背向照明 的第一背向光源和第二背向光源， 提供了较大的照射范围， 并使待测图案的 边缘处无阴影产生； 在有效避免阴影产生， 提高取像装置对待测的元件图案 取像精准性的基础上， 进一步减少使用光源的台数， 降低线宽量测装置的改 装及维护成本。 附图说明
图 1是现有技术中进行线宽量测的示意图。
图 2是现有线宽量测装置对受测图形边缘进行取像积分的示意图。
图 3是本发明第一实施例线宽量测装置的结构示意图。
图 4是本发明第二实施例线宽量测装置的结构示意图。 具体实施方式
下面参考附图对本发明的优选实施例进行描述。
请参照图 3所示， 为本发明线宽量测装置的第一实施例。
本实施例中的线宽量测装置包括： 待测的元件图案 10、 第一背向光源 20、 第二背向光源 30以及取像装置 40。 其中：
待测的元件图案 10主要是指液晶显示器 (LCD)领域的相关组件，例如是 液晶玻璃的锢锡氧化物 (ITO)透明电极层或彩色滤光片（CF)的黑色矩阵层 (BM), 但并不限于此。
本实施例中， 待测图案 10的截面呈梯形， 其底侧 10b正投影的宽度大 于其顶侧 10a正投影的宽度。 该截面形状的待测图案 10因其底侧 10b的长 度较长， 若使用正向照明的光源撷取影像， 至少需要一台照射区域能够覆盖 其底侧 10b的主光源， 以及至少两台补偿光源才能完成精确撷取。 而本实施 例至多需要如下两台光源便可完成精确撷取。
第一背向光源 20和第二背向光源 30分别装设在待测图案 10底侧的下 方， 两光源能分别投射背向照明在待测图案 10上， 其中： 第一背向光源 20 和第二背向 30分别位于待测图案 10的两侧且距离待测图案 10具有一定的 距离， 且两光源分别投射背向照明的入射方向互成一定的角度， 以使上述背 向照明的照射区域能够覆盖整个待测图案 10的底侧 10b。
进一步的， 第一背向光源 20 可以是发光二极管组件、 冷阴极灯 (Cold Cathode Fluorescent Lamp , CCFL)或白炽灯； 第二背向光源 30可以是发光二 极管组件、 冷阴极灯 (Cold Cathode Fluorescent Lamp , CCFL)或白炽灯。
优选的， 第一背向光源 20和第二背向光源 30提供背向照明的入射方向 与待测图案 10的底侧 10b呈一斜角度， 所述斜角度优选介于 30至 60度之 间， 特别是 45度。
取像装置 40装设在待测图案 10顶侧 10a的上方， 其正对待测图案 10 的顶侧 10a。
本实施例中， 由于第一背向光源 20和第二背向光源 30提供背向照明， 两光源入射光的角度能够覆盖整个待测图案 10的底侧 10b及侧边（顶侧 10a 和底侧 10b之间的区域）， 也因此， 取像装置 40能够对待测的元件图案 10 的顶侧 10a和底侧 10b分别进行影像獺取。
优选的， 线宽量测装置更包含一计算机 50。 所述计算机 50连接取像装 置 40, 而接收取像装置 40所撷取的影像。
请参照图 4所示， 为本发明线宽量测装置的第二实施例。
本发明第二实施例的线宽量测装置相似于本发明第一实施例的线宽量 测装置， 因此沿用相同的元件符号与名称， 但其不同之处在于， 第一背向光 源 20和第二背向光源 30提供的背向照明的入射方向垂直于待测图案 10的 底侧 10b, 其仍能够起到为待测图案 10底侧 10b的边缘提供照明的作用。
本发明的线宽量测装置通过设置背向照明的光源， 提供较大的照射范 围， 并使待测的元件图案 10的边缘处无阴影产生。
综上所述，相较于现有线宽量测装置通过装设一台主光源和多台补偿照 明光源以撷取待测图案的影像， 以提高撷取精度的技术， 本发明线宽量测装 置通过设置背向照明的光源， 提供了较大的照射范围， 并使待测的元件图案 的边缘处无阴影产生； 在有效避免阴影产生， 提高取像装置对待测的元件图 案取像精准性的基础上， 进一步减少了使用光源的台数， 降低线宽量测装置 改装及维护成本。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已， 当然不能以此来限定本发明 之权利范围， 因此等同变化， 仍属本发明所涵盖的范围。

Claims

权 利 要 求
1、 一种线宽量测装置， 用于撷取待测图案的影像， 其中， 所述线宽量 测装置至少包括：
第一背向光源和第二背向光源，所述第一背向光源和所述第二背向光源 分别装设在待测图案底侧的下方， 并投射背向照明在所述待测图案上；
取像装置，装设在待测图案顶侧的上方，用以撷取所述待测图案的影像； 所述第一背向光源和所述第二背向光源分别投射的所述背向照明的入 射方向互成一定的角度。
2、 如权利要求 1所述的线宽量测装置， 其中， 所述待测图案底侧正投 影的宽度大于所述待测图案顶侧正投影的宽度。
3、 如权利要求 2所述的线宽量测装置， 其中， 所述待测图案的截面呈 梯形。
4、 如权利要求 1所述的线宽量测装置， 其中， 所述背向照明的入射方 向垂直于所述待测图案的底侧。
5、 如权利要求 4所述的线宽量测装置， 其中， 所述取像装置撷取所述 待测图案底侧的影像。
6、 如权利要求 1所述的线宽量测装置， 其中， 所述线宽量测装置还包 括计算机， 所述计算机连接所述取像装置， 并接收由所述取像装置所撷取的 影像。
7、 如权利要求 1所述的线宽量测装置， 其中， 所述第一背向光源是发 光二极管组件、 冷阴极灯或白炽灯。
8、 如权利要求 1所述的线宽量测装置， 其中， 所述第二背向光源是发 光二极管组件、 冷阴极灯或白炽灯。
9、 如权利要求 1所述的线宽量测装置， 其中， 所述待测图案是液晶玻 璃的透明电极层或彩色滤光片的黑色矩阵层。
10、 如权利要求 9所述的线宽量测装置， 其中， 所述取像装置撷取所述 待测图案底侧的影像。
11、 一种线宽量测装置， 用于撷取待测图案的影像， 其中， 所述线宽量 测装置至少包括： 第一背向光源和第二背向光源，所述第一背向光源和所述第二背向光源 分别装设在待测图案底侧的下方， 并投射背向照明在所述待测图案上；
取像装置，装设在待测图案顶侧的上方，用以撷取所述待测图案的影像。
12、 如权利要求 11所述的线宽量测装置， 其中， 所述取像装置撷取所 述待测图案底侧的影像。
13、 如权利要求 12所述的线宽量测装置， 其中， 所述第一背向光源和 所述第二背向光源分别投射的所述背向照明的入射方向互成一定的角度。
14、 如权利要求 13所述的线宽量测装置， 其中， 所述待测图案底侧正 投影的宽度大于所述待测图案顶侧正投影的宽度。
15、 如权利要求 14所述的线宽量测装置， 其中， 所述待测图案的截面 呈梯形。
16、 如权利要求 11所述的线宽量测装置， 其中， 所述背向照明的入射 方向垂直于所述待测图案的底侧。
17、 如权利要求 11所述的线宽量测装置， 其中， 所述线宽量测装置还 包括计算机， 所述计算机连接所述取像装置， 并接收由所述取像装置所撷取 的影像。
18、 如权利要求 11所述的线宽量测装置， 其中， 所述第一背向光源是 发光二极管组件、 冷阴极灯或白炽灯。
19、 如权利要求 11所述的线宽量测装置， 其中， 所述第二背向光源是 发光二极管组件、 冷阴极灯或白炽灯。
20、 如权利要求 11所述的线宽量测装置， 其中， 所述待测图案是液晶 玻璃的透明电极层或彩色滤光片的黑色矩阵层。
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