[go: up one dir, main page]

JP2008241506A - Surface shape measurement apparatus and surface shape measurement method - Google Patents

Surface shape measurement apparatus and surface shape measurement method Download PDF

Info

Publication number
JP2008241506A
JP2008241506A JP2007083531A JP2007083531A JP2008241506A JP 2008241506 A JP2008241506 A JP 2008241506A JP 2007083531 A JP2007083531 A JP 2007083531A JP 2007083531 A JP2007083531 A JP 2007083531A JP 2008241506 A JP2008241506 A JP 2008241506A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sample
surface shape
sensor head
reflected light
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2007083531A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4253773B2 (en
Inventor
Hiromoto Miyai
博基 宮井
Haruhiko Kususe
治彦 楠瀬
Naoki Awamura
直樹 粟村
Hideyuki Koike
秀幸 小池
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lasertec Corp
Original Assignee
Lasertec Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lasertec Corp filed Critical Lasertec Corp
Priority to JP2007083531A priority Critical patent/JP4253773B2/en
Publication of JP2008241506A publication Critical patent/JP2008241506A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4253773B2 publication Critical patent/JP4253773B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface shape measurement apparatus and a surface shape measurement method for accurately measuring a surface shape. <P>SOLUTION: The surface shape measurement apparatus of the invention comprises a sensor head 12 provided with a light source 21, and an optical sensor 25 for receiving a reflection light reflected by a sample 11; an X-drive mechanism 17 for changing a relative position between the sensor head 12 and the sample 11; a position extracting section 31 for extracting the incident position of the reflection light on the optical sensor 25; a transform section 32 for transforming position data for mapping the relative position to the incident position of the reflection light into frequency domain data; a filter section 33 for filtering a component of the frequency domain data at a fixed frequency or higher, or in a predetermined frequency band; and an inverse transform section 34 for inverse-transforming the filtered frequency domain data into spatial domain data. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は表面形状測定装置、及び表面形状測定方法に関し、特に詳しくは、試料の表面の形状を測定する表面形状測定装置、及び表面形状測定方法に関する。   The present invention relates to a surface shape measuring device and a surface shape measuring method, and more particularly to a surface shape measuring device and a surface shape measuring method for measuring the shape of the surface of a sample.

半導体製造工程では、ウエハの変形に起因する搬送等の不具合が発生することがある。この不具合を未然に含むために、ウエハの反り(撓み)を評価することが望まれている。ウエハの反りを評価するため、ウエハの表面形状が測定されることがある。ウエハの表面形状を測定するため、ウエハ表面で反射した反射光の光センサ上における入射位置に応じて測長する技術が開示されている(特許文献1〜3)。   In the semiconductor manufacturing process, defects such as conveyance due to wafer deformation may occur. In order to include this defect, it is desired to evaluate the warpage (deflection) of the wafer. In order to evaluate the warpage of the wafer, the surface shape of the wafer may be measured. In order to measure the surface shape of the wafer, a technique for measuring the length of the reflected light reflected from the wafer surface according to the incident position on the optical sensor is disclosed (Patent Documents 1 to 3).

例えば、特許文献2では、試料に対して光を斜めから入射させている。従って、センサと試料表面との距離に応じて、位置検出センサ上での反射光の入射位置が変化する。よって、位置検出センサ上での反射光の入射位置を求めることによって、試料との距離を測定することができる。   For example, in Patent Document 2, light is incident on the sample from an oblique direction. Therefore, the incident position of the reflected light on the position detection sensor changes according to the distance between the sensor and the sample surface. Therefore, the distance from the sample can be measured by obtaining the incident position of the reflected light on the position detection sensor.

また、ウエハの表面と裏面との形状を測定して、ウエハを評価する方法が開示されている(特許文献4)。この評価方法では、表面、及び裏面の形状を測定し、そのプロファイルを周波数解析している。具体的には周波数解析によって、振幅あるいパワースペクトル密度を求め、これをパラメータとして定量評価している。さらに、オートフォーカス機能により、高さ方向の変動を測定したデータをフーリエ変換して、低次スペクトル成分を反り量として抽出する欠陥検査装置が開示されている(特許文献5)。
特開昭59−164910号公報 特開昭63−7626号公報 特開昭63−85311号公報 特開平9−311108号公報 特開平5−249655号公報
Further, a method for evaluating the wafer by measuring the shape of the front and back surfaces of the wafer is disclosed (Patent Document 4). In this evaluation method, the shape of the front surface and the back surface is measured, and the profile is subjected to frequency analysis. Specifically, amplitude or power spectral density is obtained by frequency analysis, and quantitative evaluation is performed using this as a parameter. Furthermore, a defect inspection apparatus is disclosed in which data obtained by measuring fluctuations in the height direction is subjected to Fourier transform using an autofocus function, and a low-order spectral component is extracted as a warp amount (Patent Document 5).
JP 59-164910 A JP 63-7626 A JP-A 63-85311 JP-A-9-311108 JP-A-5-249655

上記の技術では、例えば、反射光のプロファイルのピーク位置や中心位置に基づいて、測長している。しかしながら、センサ上の受光位置に応じて測長する場合、以下に示す問題点がある。半導体ウエハの上には、各種のパターンが形成される。従って、パターンの有無、あるいはパターンの種類によって光の反射率が異なる。このため、例えば、パターンの境界部分に光が入射すると、光センサでの反射光プロファイルが変化してしまう。   In the above technique, for example, the length is measured based on the peak position and the center position of the profile of the reflected light. However, when measuring length according to the light receiving position on the sensor, there are the following problems. Various patterns are formed on the semiconductor wafer. Accordingly, the reflectance of light varies depending on the presence or absence of a pattern or the type of pattern. For this reason, for example, when light enters the boundary portion of the pattern, the reflected light profile at the optical sensor changes.

すなわち、反射率が高い部分では、反射光量が大きくなり、反射率が低い部分では、反射光量が小さくなる。そのため、試料表面での反射率での違いに応じて、反射光プロファイルのピーク位置や中心位置が変化してしまう。具体的には、反射率の高い部分にピーク位置や中心位置がシフトしてしまう。このため、光センサ上における反射光の入射位置がずれて判断されてしまう。よって、上記の技術では、正確に表面形状を測定することが困難であるという問題点があった。半導体ウエハに限らず、半導体製造工程に用いられるフォトマスクでも同様の問題点が生じている。   That is, the amount of reflected light increases at a portion where the reflectance is high, and the amount of reflected light decreases at a portion where the reflectance is low. Therefore, the peak position and center position of the reflected light profile change according to the difference in the reflectance on the sample surface. Specifically, the peak position and the center position are shifted to a portion with high reflectivity. For this reason, the incident position of the reflected light on the optical sensor is shifted and determined. Therefore, the above technique has a problem that it is difficult to accurately measure the surface shape. Similar problems occur not only in semiconductor wafers but also in photomasks used in semiconductor manufacturing processes.

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、正確に試料の表面形状を測定することができる表面形状測定装置、及び表面形状測定方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such problems, and an object thereof is to provide a surface shape measuring device and a surface shape measuring method capable of accurately measuring the surface shape of a sample. .

本発明の第1の態様にかかる表面形状測定装置は、試料の表面形状を測定する表面形状測定装置であって、前記試料に光を照射する光源と、前記光源からの光のうち前記試料で反射した反射光を受光する光センサとが設けられたセンサヘッドと、前記センサヘッドと前記試料との相対位置を変化させる駆動機構と、前記光センサ上での前記反射光の入射位置を抽出する位置抽出部と、前記反射光の入射位置に前記相対位置が対応付けられた位置データを周波数領域のデータに変換する変換部と、前記周波数領域のデータに対して、一定周波数以上の成分、又は前記所定の周波数帯の成分を遮断するようフィルタリングするフィルタ部と、前記フィルタリングされた周波数領域のデータを、空間領域のデータに逆変換する逆変換部と、を備えるものである。これにより、正確に測定することができる。   A surface shape measuring apparatus according to a first aspect of the present invention is a surface shape measuring apparatus for measuring a surface shape of a sample, and includes a light source that irradiates light to the sample, and the sample out of light from the light source. A sensor head provided with an optical sensor for receiving reflected reflected light, a drive mechanism for changing a relative position between the sensor head and the sample, and an incident position of the reflected light on the optical sensor are extracted. A position extraction unit, a conversion unit that converts position data in which the relative position is associated with the incident position of the reflected light into frequency domain data, and a component having a frequency equal to or higher than a certain frequency with respect to the frequency domain data A filter unit configured to perform filtering so as to cut off a component of the predetermined frequency band; and an inverse conversion unit configured to perform inverse conversion on the filtered frequency domain data into spatial domain data. Than is. Thereby, it can measure correctly.

本発明の第2の態様にかかる表面形状測定装置は、上述の測定装置であって、前記フィルタ部でフィルタリングされた成分の周波数が前記試料に設けられているパターンの周期に基づいて設定されているものである。これにより、パターン境界での影響を低減することができ、正確な測定が可能となる。   The surface shape measuring apparatus according to the second aspect of the present invention is the above-described measuring apparatus, wherein the frequency of the component filtered by the filter unit is set based on the period of the pattern provided in the sample. It is what. As a result, the influence on the pattern boundary can be reduced, and accurate measurement can be performed.

本発明の第3の態様にかかる表面形状測定装置は、上述の測定装置であって、前記位置抽出部が前記光センサ上での前記受光強度のピーク位置を前記入射位置として抽出し、任意の前記相対位置での検出結果に対して、ピーク位置が複数存在する場合に、隣の相対位置でのピーク位置に最も近いピーク位置を入射位置として抽出するものである。これにより、より正確に測定することができる。   A surface shape measuring apparatus according to a third aspect of the present invention is the above-described measuring apparatus, wherein the position extracting unit extracts the peak position of the received light intensity on the optical sensor as the incident position, When a plurality of peak positions exist with respect to the detection result at the relative position, the peak position closest to the peak position at the adjacent relative position is extracted as the incident position. Thereby, it can measure more correctly.

本発明の第4の態様にかかる表面形状測定装置は、上述の測定装置であって、前記試料表面と前記センサヘッドとの距離に応じて、前記光センサ上での前記反射光の入射位置が変化する方向に前記反射光の通過を制限するスリットが前記センサヘッドに設けられていることを特徴とするものである。これにより、迷光を除去することができるため、正確に測定することができる。   A surface shape measurement apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the above-described measurement apparatus, wherein an incident position of the reflected light on the optical sensor is determined according to a distance between the sample surface and the sensor head. The sensor head is provided with a slit for restricting the passage of the reflected light in a changing direction. Thereby, since stray light can be removed, it can measure correctly.

本発明の第5の態様にかかる表面形状測定装置は、上述の測定装置であって、前記試料の端部において前記試料を支持するステージをさらに備え、前記試料の裏面、及び表面に対して、算出された表面形状に基づいて、前記試料の自重による反り量を含んだ試料の変形量を求めることを特徴とするものである。これにより、自重による反り量を含んだ試料の変形量を正確に測定することができる。
本発明の第6の態様にかかる表面形状測定装置は、上述の測定装置であって、前記試料の自重による反り量を求め、自重による反り量を除いた前記試料の変形量を求めるものである。これにより、自重による反り量を除いた試料の変形量を正確に求めることができる。
The surface shape measurement apparatus according to the fifth aspect of the present invention is the above-described measurement apparatus, further comprising a stage that supports the sample at an end portion of the sample, and with respect to the back surface and the surface of the sample, Based on the calculated surface shape, a deformation amount of the sample including a warp amount due to the weight of the sample is obtained. Thereby, the deformation amount of the sample including the warp amount due to its own weight can be accurately measured.
A surface shape measuring apparatus according to a sixth aspect of the present invention is the above-described measuring apparatus, which obtains the amount of warpage due to the weight of the sample and obtains the amount of deformation of the sample excluding the amount of warpage due to the weight. . Thereby, the deformation amount of the sample excluding the warp amount due to its own weight can be obtained accurately.

本発明の第7の態様にかかる表面形状測定方法は、試料に光を照射する光源と、前記光源からの光のうち前記試料で反射した反射光を受光する光センサとが設けられたセンサヘッドと、前記センサヘッドと前記試料との相対位置を変化させる駆動機構と、を備えた表面形状測定装置による表面形状測定方法であって、前記センサヘッドと前記試料との相対位置を変化させるステップと、前記光センサ上での前記反射光の入射位置を抽出するステップと、前記反射光の入射位置に前記相対位置が対応付けられた位置データを周波数領域のデータに変換するステップと、前記周波数領域のデータに対して、一定周波数以上の成分、又は前記所定の周波数帯の成分を遮断するようフィルタリングするステップと、前記フィルタリングされた周波数領域のデータを、空間領域のデータに逆変換するステップと、を備えるものである。これにより、正確に測定することができる。   A surface shape measuring method according to a seventh aspect of the present invention is a sensor head provided with a light source that irradiates a sample with light and an optical sensor that receives reflected light reflected by the sample out of light from the light source. And a surface shape measuring method by a surface shape measuring device comprising a drive mechanism for changing a relative position between the sensor head and the sample, the step changing the relative position between the sensor head and the sample; Extracting the incident position of the reflected light on the optical sensor; converting position data in which the relative position is associated with the incident position of the reflected light into frequency domain data; and Filtering the data having a predetermined frequency or higher or the predetermined frequency band so as to block the filtered frequency region, The data are those comprising the steps of: inverse transforming the data in the spatial domain. Thereby, it can measure correctly.

本発明の第8の態様にかかる表面形状測定方法は、上述の測定方法であって、前記フィルタリングされた成分の周波数が前記試料に設けられているパターンの周期に基づいて設定されているものである。これにより、パターン境界での影響を低減することができ、正確な測定が可能となる。   A surface shape measuring method according to an eighth aspect of the present invention is the above-described measuring method, wherein the frequency of the filtered component is set based on a period of a pattern provided in the sample. is there. As a result, the influence on the pattern boundary can be reduced, and accurate measurement can be performed.

本発明の第9の態様にかかる表面形状測定方法は、上述の測定方法であって、前記位置抽出部が前記光センサ上での前記受光強度のピーク位置を前記入射位置として抽出し、任意の前記相対位置での検出結果に対して、ピーク位置が複数存在する場合に、隣の相対位置でのピーク位置に最も近いピーク位置を入射位置として抽出するものである。これにより、より正確に測定することができる。   A surface shape measurement method according to a ninth aspect of the present invention is the above-described measurement method, wherein the position extraction unit extracts the peak position of the received light intensity on the optical sensor as the incident position, and When a plurality of peak positions exist with respect to the detection result at the relative position, the peak position closest to the peak position at the adjacent relative position is extracted as the incident position. Thereby, it can measure more correctly.

本発明の第10の態様にかかる表面形状測定方法は、上述の測定方法であって、前記試料表面と前記センサヘッドとの距離に応じて、前記光センサ上での前記反射光の入射位置が変化する方向に前記反射光の通過を制限するスリットが前記センサヘッドに設けられていることを特徴とするものである。これにより、自重による反り量を正確に測定することができる。   A surface shape measurement method according to a tenth aspect of the present invention is the above-described measurement method, wherein an incident position of the reflected light on the photosensor is determined according to a distance between the sample surface and the sensor head. The sensor head is provided with a slit for restricting the passage of the reflected light in a changing direction. Thereby, the amount of warpage due to its own weight can be accurately measured.

本発明の第11の態様にかかる表面形状測定方法は、上述の測定方法であって、前記試料の端部において前記試料を支持するステージに前記試料が載置され、前記試料の裏面、及び表面に対して、算出された表面形状に基づいて、前記試料の自重による反り量を求めることを特徴とするものである。これにより、迷光を除去することができるため、正確に測定することができる。
本発明の第12の態様にかかる表面形状測定方法は、上述の測定方法であって、前記試料の自重による反り量を求め、自重による反り量を除いた前記試料の変形量を求めるものである。これにより、自重による反り量を除いた試料の変形量を正確に求めることができる。
A surface shape measurement method according to an eleventh aspect of the present invention is the above-described measurement method, wherein the sample is placed on a stage that supports the sample at an end portion of the sample, and the back surface and the surface of the sample On the other hand, the amount of warpage due to the weight of the sample is obtained based on the calculated surface shape. Thereby, since stray light can be removed, it can measure correctly.
A surface shape measuring method according to a twelfth aspect of the present invention is the above-described measuring method, wherein the amount of warpage due to the weight of the sample is obtained, and the amount of deformation of the sample excluding the amount of warpage due to the own weight is obtained. . Thereby, the deformation amount of the sample excluding the warp amount due to its own weight can be obtained accurately.

本発明によれば、正確に試料の表面形状を測定することができる表面形状測定装置、及び表面形状測定方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the surface shape measuring apparatus and surface shape measuring method which can measure the surface shape of a sample correctly can be provided.

本実施の形態では、試料に光を照射し、その反射光を検出することによって、試料の表面形状を測定する。これにより、試料の反り(撓み)を評価することができる。典型的な試料としては、半導体ウエハやフォトマスクなどがある。   In the present embodiment, the surface shape of the sample is measured by irradiating the sample with light and detecting the reflected light. Thereby, the curvature (deflection) of a sample can be evaluated. Typical samples include semiconductor wafers and photomasks.

本実施の形態にかかる表面形状測定装置の構成について、図1を用いて説明する。図1(a)は、表面形状測定装置の構成を示す平面図であり、図1(b)はその側面図である。図1に示すように、表面形状測定装置10は、センサヘッド12、ステージ13、処理装置15、Y駆動機構16、及びX駆動機構17を有している。表面形状測定装置10は、試料11の表面形状を測定する。図1では、鉛直方向をZ方向とし、Z方向と垂直な方向をX方向としている。さらに、Z方向、及びX方向と垂直な方向をY方向としている。よって、XY面は水平面となる。試料11は、XY平面と略平行に配置されている。   The structure of the surface shape measuring apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIG. Fig.1 (a) is a top view which shows the structure of a surface shape measuring apparatus, FIG.1 (b) is the side view. As shown in FIG. 1, the surface shape measuring device 10 includes a sensor head 12, a stage 13, a processing device 15, a Y drive mechanism 16, and an X drive mechanism 17. The surface shape measuring apparatus 10 measures the surface shape of the sample 11. In FIG. 1, the vertical direction is the Z direction, and the direction perpendicular to the Z direction is the X direction. Furthermore, the Z direction and the direction perpendicular to the X direction are defined as the Y direction. Therefore, the XY plane is a horizontal plane. The sample 11 is disposed substantially parallel to the XY plane.

試料11は、ステージ13上に載置されている。試料11の下面には、所定のパターン膜11cが形成されている。すなわち、試料11には、パターン膜11cが形成されている領域と、パターン膜11cが形成されていない領域とが存在する。ステージ13は3点で試料11を支持している。すなわち、ステージ13は試料11端部の3点で試料11下面と接触する。従って、試料11の略全体において下側が開放している。すなわち、ステージ13が設けられて3点以外では、試料11の下側が空間になっている。ステージ13としては、例えば、3本の支柱が設けられた中空ステージを用いることができる。ステージ13は、Y駆動機構16に接続されている。Y駆動機構16はステージ13をY方向に移動する。従って、ステージ13上の試料11は、Y駆動機構16によって、Y方向に走査される。   The sample 11 is placed on the stage 13. A predetermined pattern film 11 c is formed on the lower surface of the sample 11. That is, the sample 11 includes a region where the pattern film 11c is formed and a region where the pattern film 11c is not formed. The stage 13 supports the sample 11 at three points. That is, the stage 13 contacts the lower surface of the sample 11 at three points at the end of the sample 11. Accordingly, the lower side of the entire sample 11 is open. That is, the lower side of the sample 11 is a space except for three points where the stage 13 is provided. As the stage 13, for example, a hollow stage provided with three support columns can be used. The stage 13 is connected to the Y drive mechanism 16. The Y drive mechanism 16 moves the stage 13 in the Y direction. Accordingly, the sample 11 on the stage 13 is scanned in the Y direction by the Y drive mechanism 16.

センサヘッド12は、試料11の下側に配置される。すなわち、センサヘッド12は、試料11のパターン面側に配置される。センサヘッド12による検出に基づいて、試料11の表面形状が測定される。センサヘッド12は、検出結果に応じた検出信号を処理装置15に出力する。センサヘッド12は、三角測量の原理を応用して検出を行なっている。センサヘッド12の構成については、後述する。センサヘッド12は、X駆動機構17に接続されている。X駆動機構17は、センサヘッド12をX方向に移動する。従って、ステージ13上の試料11に対するセンサヘッド12の位置がX方向に変化する。このように、X駆動機構17によって、センサヘッド12は、X方向に走査される。X駆動機構17は、例えば、一定速度でセンサヘッド12を往復させる。すなわち、走査領域の両端近傍以外で、センサヘッド12が一定速度でX方向に移動する。   The sensor head 12 is disposed below the sample 11. That is, the sensor head 12 is arranged on the pattern surface side of the sample 11. Based on the detection by the sensor head 12, the surface shape of the sample 11 is measured. The sensor head 12 outputs a detection signal corresponding to the detection result to the processing device 15. The sensor head 12 performs detection by applying the principle of triangulation. The configuration of the sensor head 12 will be described later. The sensor head 12 is connected to the X drive mechanism 17. The X drive mechanism 17 moves the sensor head 12 in the X direction. Therefore, the position of the sensor head 12 with respect to the sample 11 on the stage 13 changes in the X direction. Thus, the sensor head 12 is scanned in the X direction by the X drive mechanism 17. For example, the X drive mechanism 17 reciprocates the sensor head 12 at a constant speed. That is, the sensor head 12 moves in the X direction at a constant speed except in the vicinity of both ends of the scanning region.

X駆動機構17、及びY駆動機構16は、モータなどのアクチュエータと、リニアガイドなどを有している。これにより、直進性よく移動させることができる。X駆動機構17、及びY駆動機構16は、処理装置15に接続されている。処理装置15は、X駆動機構17、及びY駆動機構16の駆動を制御する。すなわち、処理装置15からの駆動信号によって、X駆動機構17、及びY駆動機構16が駆動される。   The X drive mechanism 17 and the Y drive mechanism 16 include an actuator such as a motor, a linear guide, and the like. Thereby, it can move with sufficient straightness. The X drive mechanism 17 and the Y drive mechanism 16 are connected to the processing device 15. The processing device 15 controls driving of the X drive mechanism 17 and the Y drive mechanism 16. That is, the X drive mechanism 17 and the Y drive mechanism 16 are driven by the drive signal from the processing device 15.

センサヘッド12は、ステージ13よりも高速で移動する。そして、センサヘッド12をX方向に移動しながら、ステージ13をY方向に送り出していく。これによって、試料全面に対して測定を行うことができる。すなわち、測定位置をラスタ走査や、ジグザグ走査することによって、試料11の全体に対して測定を行うことができる。具体的には、X駆動機構17は、試料11の一端から他端まで、センサヘッド12を+X方向に移動させる。これにより、試料11の1ライン分の測定が行なわれる。そして、X方向の1ライン分の移動が終了したら、X駆動機構17は、移動方向を反転させる。また、移動方向を反転させている間に、Y駆動機構16が所定の間隔だけY方向にステージを送り出す。そして、2ライン目の測定を行なう。よって、2ライン目の測定では、逆方向(−X方向)にセンサヘッド12が移動する。なお、センサヘッド12が反転している間以外、センサヘッド12は略同じ速さで移動する。すなわち、1ライン分の測定を行っている間は、センサヘッド12が等速で移動する。   The sensor head 12 moves at a higher speed than the stage 13. Then, the stage 13 is sent out in the Y direction while moving the sensor head 12 in the X direction. Thus, measurement can be performed on the entire sample surface. That is, the entire sample 11 can be measured by raster scanning or zigzag scanning of the measurement position. Specifically, the X drive mechanism 17 moves the sensor head 12 in the + X direction from one end of the sample 11 to the other end. Thereby, the measurement for one line of the sample 11 is performed. When the movement for one line in the X direction is completed, the X drive mechanism 17 reverses the movement direction. Further, while the moving direction is reversed, the Y drive mechanism 16 sends the stage in the Y direction by a predetermined interval. Then, the second line is measured. Therefore, in the measurement of the second line, the sensor head 12 moves in the reverse direction (−X direction). The sensor head 12 moves at substantially the same speed except when the sensor head 12 is reversed. That is, the sensor head 12 moves at a constant speed while measuring one line.

処理装置15には、センサヘッド12からの検出信号が入力される。処理装置15は、センサヘッド12からの検出信号を記憶する。また、Y駆動機構16はステージ13のY方向の位置を示す位置信号を処理装置15に出力する。また、X駆動機構17はセンサヘッド12のX方向の位置を示す位置信号を処理装置15に出力する。これにより、試料11においてセンサヘッド12が検出を行なっている検出位置の座標を特定することができる。処理装置15は、センサヘッド12からの検出信号に検出位置の座標を対応付けて記憶する。これにより、試料11の各座標での検出信号が記憶される。   A detection signal from the sensor head 12 is input to the processing device 15. The processing device 15 stores a detection signal from the sensor head 12. In addition, the Y drive mechanism 16 outputs a position signal indicating the position of the stage 13 in the Y direction to the processing device 15. Further, the X drive mechanism 17 outputs a position signal indicating the position of the sensor head 12 in the X direction to the processing device 15. Thereby, the coordinate of the detection position which the sensor head 12 is detecting in the sample 11 can be specified. The processing device 15 stores the coordinates of the detection position in association with the detection signal from the sensor head 12. Thereby, the detection signal at each coordinate of the sample 11 is stored.

処理装置15は、パーソナルコンピュータなどの情報処理装置であり、検出信号に対して所定の演算処理を行なう。すなわち、処理装置15は、CPUやメモリ等の記憶領域を備えるコンピュータである。例えば、処理装置15は、演算処理部であるCPU(Central Processing Unit)、記憶領域であるROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)、通信用のインターフェースなどを有し、表明形状を測定するために必要な処理を実行する。例えば、ROMには、演算処理するための演算処理プログラムや、各種の設定データ等が記憶されている。そして、CPUは、このROMに記憶されている演算処理プログラムを読み出し、RAMに展開する。そして、設定データや、センサヘッド等からの出力に応じてプログラムを実行する。さらに、処理装置15は、演算処理結果を表示させるためのモニター等を有している。処理装置15による処理については、後述する。   The processing device 15 is an information processing device such as a personal computer, and performs predetermined arithmetic processing on the detection signal. That is, the processing device 15 is a computer having a storage area such as a CPU or a memory. For example, the processing device 15 includes a CPU (Central Processing Unit) that is an arithmetic processing unit, a ROM (Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory) that are storage areas, a communication interface, and the like, and measures an asserted shape. Execute the processing necessary to For example, the ROM stores an arithmetic processing program for performing arithmetic processing, various setting data, and the like. Then, the CPU reads out the arithmetic processing program stored in the ROM and develops it in the RAM. Then, the program is executed in accordance with the setting data and the output from the sensor head or the like. Further, the processing device 15 has a monitor or the like for displaying the calculation processing result. The processing by the processing device 15 will be described later.

次に、センサヘッド12の構成について図2を用いて説明する。図2は、センサヘッド12の光学系の構成を示す図である。センサヘッド12には、光源21、レンズ22、スリット23、レンズ24、及び光センサ25が設けられている。なお、図2では、図1に示す構成と上下を反転して図示している。図2では、試料11の表面を試料表面11a、11bとして示している。なお、試料表面11aと試料表面11bとは、センサヘッド12からの距離が変化している。すなわち、試料表面11bは、試料表面11aよりもセンサヘッド12からの距離が離れている。   Next, the configuration of the sensor head 12 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the optical system of the sensor head 12. The sensor head 12 is provided with a light source 21, a lens 22, a slit 23, a lens 24, and an optical sensor 25. In FIG. 2, the configuration shown in FIG. 1 is shown upside down. In FIG. 2, the surface of the sample 11 is shown as sample surfaces 11a and 11b. Note that the distance from the sensor head 12 varies between the sample surface 11a and the sample surface 11b. That is, the sample surface 11b is more distant from the sensor head 12 than the sample surface 11a.

光源21は、レーザ光源等あり、試料11に対してレーザ光を照射する。従って、光源21からの光は、試料11の表面11aに入射する。試料11の表面11aが、光源21からの光は所定のスポットで照明される。また、光源21からのレーザ光は、試料11に対して斜めに入射する。すなわち、レーザ光は、試料11の表面11aに垂直な方向から傾いた方向に伝播し、所定の入射角度で試料11に入射する。光源21から試料11に入射した光の一部は、試料表面11aで反射される。光源21から試料11に入射した光のうち、試料表面11aで反射した反射光は、レンズ22に入射する。レンズ22は反射光を屈折して、集光する。これにより、反射光は、平行光束となる。   The light source 21 is a laser light source or the like, and irradiates the sample 11 with laser light. Therefore, the light from the light source 21 enters the surface 11 a of the sample 11. The surface 11a of the sample 11 is illuminated with light from the light source 21 at a predetermined spot. Further, the laser light from the light source 21 is incident on the sample 11 at an angle. That is, the laser light propagates in a direction inclined from a direction perpendicular to the surface 11a of the sample 11 and enters the sample 11 at a predetermined incident angle. Part of the light incident on the sample 11 from the light source 21 is reflected by the sample surface 11a. Of the light incident on the sample 11 from the light source 21, the reflected light reflected on the sample surface 11 a enters the lens 22. The lens 22 refracts the reflected light and collects it. Thereby, the reflected light becomes a parallel light flux.

レンズ22で屈折された反射光は、スリット23に入射する。スリット23は、レンズ22の瞳位置に配置されている。スリット23は、所定の幅が開口しており、その外側に入射した反射光を遮光する。すなわち、スリット23に設けられたライン状の開口部内に入射した反射光がスリット23を通過し、開口部外に入射した反射光は、遮光される。これにより、光学系内の迷光を遮光することができる。よって、パターン付き試料11からの回折光による誤差を低減することができ、正確な検出が可能になる。スリット23の中央は、反射光の中央になるように配置されている。スリット23を通過した反射光は、レンズ24に入射する。レンズ24は、反射光を屈折して、光センサ25の受光面に集光する。   The reflected light refracted by the lens 22 enters the slit 23. The slit 23 is disposed at the pupil position of the lens 22. The slit 23 has a predetermined width and shields reflected light incident on the outside thereof. That is, the reflected light that enters the line-shaped opening provided in the slit 23 passes through the slit 23, and the reflected light that enters the outside of the opening is shielded. Thereby, stray light in the optical system can be shielded. Therefore, an error due to diffracted light from the patterned sample 11 can be reduced, and accurate detection becomes possible. The center of the slit 23 is arranged to be the center of the reflected light. The reflected light that has passed through the slit 23 enters the lens 24. The lens 24 refracts the reflected light and collects it on the light receiving surface of the optical sensor 25.

光センサ25は、例えば、ラインセンサである。具体的には、光センサ25として1次元CCDを用いることができる。よって、光センサ25の受光面には、受光画素が1列に配置されている。光センサ25は、各受光画素が受光した反射光に応じた検出信号を処理装置15に出力する。すなわち、光センサ上での受光強度のプロファイルが検出信号として出力される。ここで、センサヘッド12と試料11の表面との距離が変化すると、光センサ25での受光位置が変化する。光センサ25の受光画素は、試料表面とセンサヘッド12との距離によって受光位置がずれる方向に、配列されている。例えば、試料表面11aからの反射光は、光センサ25の受光面の略中央の画素に入射するが、試料表面11bからの反射光は、光センサ25の受光面の中央からずれた画素に入射する。ここでは、試料11bからの反射光は、中央の画素から左側にずれた画素に入射している。このように、光源11からの光を試料11に対して斜めに照射しているため、試料11の表面の高さに応じて、試料11の表面上における光の入射位置が変わる。従って、試料11の表面上において、光が反射される位置が変化する。光センサ25と試料11との距離が変わると、光センサ25上での受光位置が変化する。よって、光センサ25の受光面上での反射光の入射位置に基づいて、光センサ25と試料11の表面との距離を求めることができる。   The optical sensor 25 is, for example, a line sensor. Specifically, a one-dimensional CCD can be used as the optical sensor 25. Therefore, the light receiving pixels are arranged in one row on the light receiving surface of the optical sensor 25. The optical sensor 25 outputs a detection signal corresponding to the reflected light received by each light receiving pixel to the processing device 15. That is, the profile of the received light intensity on the optical sensor is output as a detection signal. Here, when the distance between the sensor head 12 and the surface of the sample 11 changes, the light receiving position of the optical sensor 25 changes. The light receiving pixels of the optical sensor 25 are arranged in a direction in which the light receiving position is shifted depending on the distance between the sample surface and the sensor head 12. For example, the reflected light from the sample surface 11 a is incident on the pixel at the substantially center of the light receiving surface of the optical sensor 25, but the reflected light from the sample surface 11 b is incident on a pixel that is shifted from the center of the light receiving surface of the optical sensor 25. To do. Here, the reflected light from the sample 11b is incident on a pixel shifted to the left from the center pixel. As described above, since the light from the light source 11 is obliquely applied to the sample 11, the incident position of the light on the surface of the sample 11 changes according to the height of the surface of the sample 11. Therefore, the position where the light is reflected on the surface of the sample 11 changes. When the distance between the optical sensor 25 and the sample 11 changes, the light receiving position on the optical sensor 25 changes. Therefore, the distance between the optical sensor 25 and the surface of the sample 11 can be obtained based on the incident position of the reflected light on the light receiving surface of the optical sensor 25.

また、スリット23は、試料表面とセンサヘッド12との距離に応じて、光センサ25上での反射光の入射位置が変化する方向に反射光の通過を制限している。具体的には、光学系内の中心から両側にずれた光が遮断されるため、反射光が光学系の中心を通過する。従って、光センサ25で検出されたプロファイルの対称性を維持することができる。よって、光センサ25上での入射位置を正確に抽出することができる。   Further, the slit 23 restricts the passage of the reflected light in the direction in which the incident position of the reflected light on the optical sensor 25 changes according to the distance between the sample surface and the sensor head 12. Specifically, light that is shifted to both sides from the center in the optical system is blocked, so that the reflected light passes through the center of the optical system. Therefore, the symmetry of the profile detected by the optical sensor 25 can be maintained. Therefore, the incident position on the optical sensor 25 can be accurately extracted.

そして、X駆動機構17、及びY駆動機構16によって、センサヘッド12と試料11との相対位置を変化させる。これにより、試料11に対するセンサヘッド12の位置が水平方向に変化し、試料11上における測定位置が変化する。そして、相対位置を変化させながら、試料11の表面からセンサヘッド12までの距離を測定する。複数の相対位置における試料11の表面からセンサヘッド12までの距離をつなぎ合わせる。こうすることによって、試料11の表面形状を測定することができる。すなわち、光センサ25の中央の受光画素を基準とする入射位置のずれ量が、試料11とセンサヘッド12との距離に対応する。この入射位置のずれ量に応じて、試料11と光センサ25との距離が測定される。そして、試料11の全体に対して、光センサ25から試料11の表面までの距離を測定することで、試料11の凹凸、反り、撓み、うねり等を求めることができる。ここで、センサヘッド12からの検出信号によって、表面形状を測定する処理は、処理装置15において実行させる。   Then, the relative position between the sensor head 12 and the sample 11 is changed by the X drive mechanism 17 and the Y drive mechanism 16. Thereby, the position of the sensor head 12 with respect to the sample 11 changes in the horizontal direction, and the measurement position on the sample 11 changes. Then, the distance from the surface of the sample 11 to the sensor head 12 is measured while changing the relative position. The distances from the surface of the sample 11 to the sensor head 12 at a plurality of relative positions are joined together. By doing so, the surface shape of the sample 11 can be measured. That is, the amount of deviation of the incident position with reference to the light receiving pixel at the center of the optical sensor 25 corresponds to the distance between the sample 11 and the sensor head 12. The distance between the sample 11 and the optical sensor 25 is measured according to the amount of deviation of the incident position. Then, by measuring the distance from the optical sensor 25 to the surface of the sample 11 with respect to the entire sample 11, the unevenness, warpage, bending, undulation, etc. of the sample 11 can be obtained. Here, processing for measuring the surface shape by the detection signal from the sensor head 12 is executed in the processing device 15.

次に、処理装置15の構成について図3〜図6を用いて説明する。図3は、処理装置15の構成を示すブロック図である。図4、及び図5は、試料11上の任意の座標における光センサ25の検出結果を示すプロファイルである。図4、及び図5では、横軸が光センサ25上での位置を示し、縦軸が受光量を示している。なお、図4は、パターン膜11cがない箇所でのプロファイルを示し、図5は、パターン膜11cの境界でのプロファイルを示している。図6は、処理装置15で処理を説明するための示す図である。処理装置15では、正確に表面形状を測定するため、第1の表面形状測定処理と、第2の表面形状測定処理とを実行している。まず、第1の表面形状測定処理について、以下に説明する。   Next, the structure of the processing apparatus 15 is demonstrated using FIGS. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the processing device 15. 4 and 5 are profiles showing the detection results of the optical sensor 25 at arbitrary coordinates on the sample 11. 4 and 5, the horizontal axis indicates the position on the optical sensor 25, and the vertical axis indicates the amount of received light. FIG. 4 shows a profile at a location where the pattern film 11c is not present, and FIG. 5 shows a profile at the boundary of the pattern film 11c. FIG. 6 is a diagram for explaining the processing by the processing device 15. In the processing apparatus 15, in order to measure a surface shape correctly, the 1st surface shape measurement process and the 2nd surface shape measurement process are performed. First, the first surface shape measurement process will be described below.

図3に示すように、処理装置15は、位置抽出部31、変換部、フィルタ部33、逆変換部34、形状測定部35、反り量算出部36、センサヘッド制御部41、記憶部42、ステージ制御部43を有している。センサヘッド制御部41は、駆動信号を出力して、X駆動機構17によるセンサヘッド12の駆動を制御する。ステージ制御部43は、駆動信号を出力して、Y駆動機構16によるステージ13の駆動を制御する。これにより、試料11の任意の座標での検出を行なうことができる。記憶部42は、センサヘッド12からの検出信号を試料11上での座標に対応付けて記憶する。   As illustrated in FIG. 3, the processing device 15 includes a position extraction unit 31, a conversion unit, a filter unit 33, an inverse conversion unit 34, a shape measurement unit 35, a warp amount calculation unit 36, a sensor head control unit 41, a storage unit 42, A stage control unit 43 is provided. The sensor head control unit 41 outputs a drive signal and controls the driving of the sensor head 12 by the X drive mechanism 17. The stage control unit 43 outputs a drive signal and controls the drive of the stage 13 by the Y drive mechanism 16. Thereby, the detection of the sample 11 at an arbitrary coordinate can be performed. The storage unit 42 stores the detection signal from the sensor head 12 in association with the coordinates on the sample 11.

位置抽出部31は、センサヘッド12からの検出信号に基づいて、検出信号のプロファイルのピーク位置を抽出する。すなわち、位置抽出部31は、プロファイルのピーク位置を反射光の入射位置として抽出する。例えば、位置抽出部31は、受光強度が高い受光画素近傍のデータに対して、二次曲線でのカーブフィッティングを行なう。これにより、光センサ25の受光面上におけるプロファイルのピーク位置を正確に抽出することができる。このように、位置抽出部31が光センサ25上での受光強度プロファイルのピーク位置を入射位置として抽出する。もちろん、ピーク位置の抽出方法は、これに限るものではない。   The position extraction unit 31 extracts the peak position of the detection signal profile based on the detection signal from the sensor head 12. That is, the position extraction unit 31 extracts the peak position of the profile as the incident position of the reflected light. For example, the position extraction unit 31 performs curve fitting with a quadratic curve on data in the vicinity of a light receiving pixel having a high light receiving intensity. Thereby, the peak position of the profile on the light receiving surface of the optical sensor 25 can be accurately extracted. Thus, the position extraction unit 31 extracts the peak position of the received light intensity profile on the optical sensor 25 as the incident position. Of course, the peak position extraction method is not limited to this.

例えば、パターン膜11cがない箇所でのプロファイルは、図4に示すようになる。パターン膜11cがない箇所では、光センサ25でのプロファイルのピーク位置がL0となる。しかしながら、パターン膜11cの境界では、パターン膜11cの有無によって、試料表面の反射率が異なる。例えば、パターン膜11cが存在する箇所は、反射率が高くなり、パターン膜11cが存在する箇所は、反射率が低くなる。よって、パターン膜11cの境界では、図4に示すプロファイルがくずれてしまう。例えば、図5に示すように、プロファイルがブロードになるとともに、反射率が高い方の受光画素に、ピーク位置がシフトする。従って、光源11からのレーザ光のスポットが、パターン膜11cの端部をまたいでいると、ピーク位置がずれてしまう。この場合、検出されたピーク位置に対して、実際のレーザ光のスポット中心での試料表面の高さからの誤差が生じてしまう。すなわち、パターン膜11cがない箇所の高さが同じであっても、パターン膜11cの境界では、ピーク位置が大きくシフトとする。なお、レーザ光のスポット全体がパターン膜11c上に入射する場合、例えば、図4と同様のプロファイルとなり、そのピーク高さが変化する。   For example, a profile in a place where the pattern film 11c is not shown is as shown in FIG. In a place where the pattern film 11c is not present, the peak position of the profile in the optical sensor 25 is L0. However, at the boundary of the pattern film 11c, the reflectance of the sample surface varies depending on the presence or absence of the pattern film 11c. For example, the portion where the pattern film 11c exists has a high reflectance, and the portion where the pattern film 11c exists has a low reflectance. Therefore, the profile shown in FIG. 4 is broken at the boundary of the pattern film 11c. For example, as shown in FIG. 5, the profile is broad and the peak position is shifted to the light receiving pixel having the higher reflectance. Therefore, when the spot of the laser beam from the light source 11 straddles the end of the pattern film 11c, the peak position is shifted. In this case, an error from the height of the sample surface at the actual spot center of the laser beam occurs with respect to the detected peak position. That is, even if the height of the portion where the pattern film 11c is not present is the same, the peak position is largely shifted at the boundary of the pattern film 11c. When the entire spot of the laser beam is incident on the pattern film 11c, for example, the profile is the same as that in FIG. 4, and the peak height changes.

従って、パターン膜11cの境界では、ピーク位置が急激に変化することになる。例えば、図6(a)に示すように、試料11上にパターン膜11cが一定のピッチで形成されているとする。なお、図6(a)は、試料11の表面の構成を示す平面図である。この場合、図6(a)の矢印方向にセンサヘッド12を移動していくと、一定の時間毎にパターン膜11cの境界にレーザ光が入射する。すなわち、一定の周期でパターン膜11cの境界が、測定位置となる。   Therefore, the peak position changes abruptly at the boundary of the pattern film 11c. For example, as shown in FIG. 6A, it is assumed that the pattern film 11c is formed on the sample 11 at a constant pitch. FIG. 6A is a plan view showing the configuration of the surface of the sample 11. In this case, when the sensor head 12 is moved in the direction of the arrow in FIG. 6A, laser light is incident on the boundary of the pattern film 11c at regular intervals. That is, the boundary of the pattern film 11c becomes a measurement position at a constant period.

従って、センサヘッド12を移動したときのピーク位置の変化は図6(b)に示すようになる。図6(b)では、測定座標に対するピーク位置のデータを示している。すなわち、図6(b)は、横軸が試料11上での測定位置を示し、縦軸が位置抽出部31によって抽出されたピーク位置を示している。このピーク位置の変化を示すデータを位置データとする。従って、位置データには、複数の測定位置において抽出された反射光の入射位置(ピーク位置)から構成されている。そして、位置データでは、入射位置に試料11に対するセンサヘッド12の相対位置(測定位置)が対応付けられている。なお、図6では、横軸を、試料上の測定位置をX座標で示している。また、センサヘッド12が一定速度でX方向に移動しているとすると、横軸を時間軸として捉えることも可能である。よって、図6(b)に示す位置データは、空間領域、又は時間領域のデータである。   Therefore, the change in the peak position when the sensor head 12 is moved is as shown in FIG. FIG. 6B shows peak position data with respect to the measurement coordinates. That is, in FIG. 6B, the horizontal axis indicates the measurement position on the sample 11, and the vertical axis indicates the peak position extracted by the position extraction unit 31. Data indicating this change in peak position is defined as position data. Therefore, the position data is composed of incident positions (peak positions) of reflected light extracted at a plurality of measurement positions. In the position data, the relative position (measurement position) of the sensor head 12 with respect to the sample 11 is associated with the incident position. In FIG. 6, the horizontal axis represents the measurement position on the sample with the X coordinate. If the sensor head 12 is moving in the X direction at a constant speed, the horizontal axis can be taken as the time axis. Therefore, the position data shown in FIG. 6B is data in the space domain or the time domain.

図6(b)に示すように、パターン膜11cのエッジ部分では、ピーク位置が急激に変化する。これは、上述の通り、パターン膜11cの有無によって、反射率が変化することに起因している。従って、図6(b)に示す位置データに基づいて、表面形状を測定すると、パターン膜11cの境界での測定誤差が大きくなってしまう。すなわち、パターン膜11cの境界では、ピーク位置が大きく突出している。そこで、本実施の形態では、変換部32が、図6(b)に示す空間領域の位置データを周波数領域のデータに変換する。   As shown in FIG. 6B, the peak position changes abruptly at the edge portion of the pattern film 11c. As described above, this is because the reflectance changes depending on the presence or absence of the pattern film 11c. Therefore, if the surface shape is measured based on the position data shown in FIG. 6B, the measurement error at the boundary of the pattern film 11c increases. That is, the peak position protrudes greatly at the boundary of the pattern film 11c. Therefore, in the present embodiment, the conversion unit 32 converts the position data in the spatial domain illustrated in FIG. 6B into frequency domain data.

ここで、変換部32によって変換された周波数領域のデータを図6(c)に示す。図6(c)において、横軸が周波数を示し、縦軸が信号強度を示している。変換部32は、例えば、離散的なフーリエ変換(DFT)を実行する。具体的には、高速フーリエ変換(FFT)を実行して、図6(b)に示す空間領域のデータを周波数領域のデータに変換する。フーリエ変換は、数式1によって実施される。   Here, the frequency domain data converted by the conversion unit 32 is shown in FIG. In FIG. 6C, the horizontal axis indicates the frequency, and the vertical axis indicates the signal intensity. The converting unit 32 performs, for example, discrete Fourier transform (DFT). Specifically, Fast Fourier Transform (FFT) is executed to convert the spatial domain data shown in FIG. 6B into frequency domain data. The Fourier transform is performed by Equation 1.

Figure 2008241506
Figure 2008241506

なお、図6(b)の横軸を時間軸として捉えると、変換部32は、時間領域の位置データを周波数領域のデータに変換する。このように、変換部32は、フーリエ変換を用いて反射光の入射位置に応じた位置データを周波数領域のデータに変換する。ここで、周波数領域のデータには、fdにおいてピークが表れる。このfdは、パターン膜11cの境界が表れる時間間隔(空間距離)に対応している。すなわち、パターン膜11cの境界が測定位置となる周波数が、fdとなる。もちろん、パターン膜11cの配置によっては、2箇所以上にピークが表れることもある。   If the horizontal axis in FIG. 6B is taken as a time axis, the conversion unit 32 converts time-domain position data into frequency-domain data. As described above, the conversion unit 32 converts the position data corresponding to the incident position of the reflected light into frequency domain data using Fourier transform. Here, a peak appears at fd in the frequency domain data. This fd corresponds to the time interval (spatial distance) at which the boundary of the pattern film 11c appears. That is, the frequency at which the boundary of the pattern film 11c is the measurement position is fd. Of course, depending on the arrangement of the pattern film 11c, peaks may appear at two or more locations.

フィルタ部33は、一定周波数(f)以上の成分をフィルタリングする。これにより、周波数領域のデータは、図6(d)に示すようになる。ここでfはfdよりも低い周波数になっている。よって、フィルタ部33は、fdを含む高周波数成分をフィルタリングする。例えば、フィルタ部33は、f以上の成分をカットする。よって、fよりも大きい周波数では信号強度が0となる。これにより、fdを含む高周波数帯の成分が除去され、パターン膜11cの境界による影響を除去することができる。このように、フィルタ部33は低域周波数の信号を通過させるローパスフィルタとして機能する。従って、fよりも低い周波数では、信号強度が変化しない。 The filter unit 33 filters components having a certain frequency (f 0 ) or higher. As a result, the frequency domain data is as shown in FIG. Here, f 0 is made to a frequency lower than the fd. Therefore, the filter unit 33 filters high frequency components including fd. For example, the filter unit 33 cuts the f 0 or more components. Therefore, the signal intensity becomes zero at a frequency greater than f 0. Thereby, the component of the high frequency band including fd is removed, and the influence due to the boundary of the pattern film 11c can be removed. In this way, the filter unit 33 functions as a low-pass filter that passes a low-frequency signal. Therefore, at frequencies lower than f 0, the signal strength does not change.

そして、逆変換部34は、フィルタリングされた周波数領域のデータに対して逆変換を行なう。これにより、周波数領域のデータが空間領域(時間領域)のデータに逆変換される。具体的には、逆フーリエ変換を行い、空間領域のデータを算出する。空間領域に逆変換されたデータは、図6(e)に示すようになる。このようにして、パターン膜11cによる影響が低減される。従って、図6(e)に示すように、パターン膜11cの境界においても、ピーク位置は滑らかに変化する。すなわち、パターン膜11cの境界において突出しているデータが削除される。よって、パターン膜11cの境界における測定誤差を低減することができる。   Then, the inverse transformer 34 performs inverse transformation on the filtered frequency domain data. As a result, the data in the frequency domain is inversely transformed into data in the spatial domain (time domain). Specifically, inverse Fourier transform is performed to calculate spatial domain data. The data inversely transformed into the space domain is as shown in FIG. In this way, the influence of the pattern film 11c is reduced. Accordingly, as shown in FIG. 6E, the peak position smoothly changes even at the boundary of the pattern film 11c. That is, the data protruding at the boundary of the pattern film 11c is deleted. Therefore, the measurement error at the boundary of the pattern film 11c can be reduced.

パターン膜11cによる影響は、試料11であるウエハの反りに対して短い周期である。このため、逆フーリエ変換を行なう際に、通常用いられる数式2の代わりに数式3を用いて、逆フーリエ変換を行なう。   The influence of the pattern film 11c is a short period with respect to the warp of the wafer as the sample 11. For this reason, when performing inverse Fourier transform, inverse Fourier transform is performed using equation 3 instead of the commonly used equation 2.

Figure 2008241506
Figure 2008241506
Figure 2008241506
Figure 2008241506

なお、数式3においてMはパターンの影響による信号周期以下の値である。これにより、高周波成分がカットされる。fは試料11に設けられているパターンの周期に基づいて設定されている。従って、換言すると、f以下の帯域では、試料11の反りの情報が含まれている。fをカット周波数とすることで、ウエハの反り(撓み)と比べて短い周期のパターンによる影響を低減することができる。このようにすることによって、フィルタ部33による処理と、逆変換部34による処理を一度に行うことができる。よって、容易に、パターンの影響による測定誤差を低減することができる。もちろん、試料11に応じて、カット周波数であるfを可変としてもよい。fは、パターンの幅や、パターン間のギャップに応じて設定してもよい。 In Equation 3, M is a value not longer than the signal period due to the influence of the pattern. Thereby, a high frequency component is cut. f 0 is set based on the period of the pattern provided on the sample 11. Therefore, in other words, information on the warp of the sample 11 is included in the band of f 0 or less. f 0 to be to cut frequencies, it is possible to reduce the influence by the pattern of the short period in comparison with the warp of the wafer (deflection). By doing in this way, the process by the filter part 33 and the process by the inverse transformation part 34 can be performed at once. Therefore, the measurement error due to the influence of the pattern can be easily reduced. Of course, the cut frequency f 0 may be variable according to the sample 11. f 0 may be set according to the width of the pattern and the gap between the patterns.

そして、形状測定部35は、逆変換されたデータにおける入射位置に基づいて、表面形状を測定する。具体的には、形状測定部35は、光センサ25上での反射光の入射位置に基づいて測長する。すなわち、形状測定部35は、逆変換されたデータにおける入射位置に基づいて、試料11とセンサヘッド12との距離を測長する。入射位置のずれ量に基づいて、試料表面の高さが算出される。この試料表面の高さは、試料11の表面のZ方向における変位量に相当する。そして、試料11に対するセンサヘッド12の相対位置、すなわち、測定位置を変えて測定を行なう。形状測定部35は、それぞれの測定位置での、試料11の表面のZ方向における変位量をつなぎ合わせる。これにより、測長結果に基づいて、試料11の表面形状を測定することができる。また、高周波成分をカットすることで、パターン膜11cの境界部分の影響を低減することができる。このため、正確な表面形状の測定が可能になる。なお、形状測定部35は、変換部32で変換する前の位置データに基づいて、測長してもよい。すなわち、変換部32でフーリエ変換する前に、試料表面と光センサ25との距離を算出してもよい。この場合、測定位置を変えたときの試料表面の変位量が位置データとなる。そして、各測定位置での変位量に応じた位置データが周波数領域にフーリエ変換される。   Then, the shape measuring unit 35 measures the surface shape based on the incident position in the inversely converted data. Specifically, the shape measuring unit 35 measures the length based on the incident position of the reflected light on the optical sensor 25. That is, the shape measuring unit 35 measures the distance between the sample 11 and the sensor head 12 based on the incident position in the inversely converted data. Based on the amount of deviation of the incident position, the height of the sample surface is calculated. The height of the sample surface corresponds to the amount of displacement of the surface of the sample 11 in the Z direction. Then, measurement is performed by changing the relative position of the sensor head 12 with respect to the sample 11, that is, the measurement position. The shape measuring unit 35 connects the displacement amounts in the Z direction of the surface of the sample 11 at the respective measurement positions. Thereby, the surface shape of the sample 11 can be measured based on the length measurement result. Moreover, the influence of the boundary part of the pattern film 11c can be reduced by cutting the high frequency component. For this reason, accurate surface shape measurement is possible. The shape measuring unit 35 may measure the length based on the position data before being converted by the converting unit 32. That is, the distance between the sample surface and the optical sensor 25 may be calculated before the Fourier transform is performed by the conversion unit 32. In this case, the displacement amount of the sample surface when the measurement position is changed becomes the position data. Then, position data corresponding to the amount of displacement at each measurement position is Fourier transformed to the frequency domain.

次に、上記の演算処理結果について図7、及び図8を用いて説明する。図7は、パターン膜11cの境界部分の影響を低減する前の測定結果を示している。図8は、パターン膜11cの境界部分の影響を低減した後の、測定結果を示している。すなわち、図7は、フーリエ変換前の位置データの波形を示し、図8は、逆フーリエ変換後のデータの波形を示している。換言すると、図7は、数式2によって逆変換した測定結果を示し、図8は数式3によって逆変換した測定結果を示している。図7、及び図8は、横軸が時間を示しており、縦軸が入射位置に基づく試料表面の変位量を示している。なお、横軸の時間をX方向におけるセンサヘッド12の移動速度から試料11上の空間距離に換算すると、25msecが1.56mmとなる。   Next, the calculation processing result will be described with reference to FIGS. FIG. 7 shows a measurement result before the influence of the boundary portion of the pattern film 11c is reduced. FIG. 8 shows the measurement result after reducing the influence of the boundary portion of the pattern film 11c. That is, FIG. 7 shows a waveform of position data before Fourier transform, and FIG. 8 shows a waveform of data after inverse Fourier transform. In other words, FIG. 7 shows the measurement result inversely converted by Equation 2, and FIG. 8 shows the measurement result inversely converted by Equation 3. 7 and 8, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the amount of displacement of the sample surface based on the incident position. When the time on the horizontal axis is converted from the moving speed of the sensor head 12 in the X direction to the spatial distance on the sample 11, 25 msec is 1.56 mm.

パターン膜11cの影響を除去しないと、図7に示すように、パターン膜11cのエッジ部分での測定結果が突出したノイズとして現れる。一方、パターン膜11cの影響を除去すると、図8に示すように、パターン膜11cのエッジ部分での測定結果がノイズとして現れない。よって、パターンの影響による測定誤差を低減することができる。   If the influence of the pattern film 11c is not removed, the measurement result at the edge portion of the pattern film 11c appears as a protruding noise as shown in FIG. On the other hand, when the influence of the pattern film 11c is removed, the measurement result at the edge portion of the pattern film 11c does not appear as noise as shown in FIG. Therefore, measurement errors due to the influence of the pattern can be reduced.

次に、第2の表面形状測定処理について、図9、図10を用いて説明する。図9は、試料11上の任意の座標における光センサ25の検出結果を示すプロファイルである。図9では、横軸が光センサ25上での位置を示し、縦軸が受光量を示している。図10は、処理装置15で処理を説明するための示す図である。   Next, the second surface shape measurement process will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a profile showing a detection result of the optical sensor 25 at an arbitrary coordinate on the sample 11. In FIG. 9, the horizontal axis indicates the position on the optical sensor 25, and the vertical axis indicates the amount of received light. FIG. 10 is a diagram for explaining the processing by the processing device 15.

試料11にパターン膜11cが形成されている場合、パターン膜11cによっては、図9に示すようなプロファイルとなることがある。すなわち、パターン膜11cが存在する箇所では、レーザ光の干渉によって、複数のピークが表れることがある。このような場合、通常、高いピークの両側に、低いピークが存在する。すなわち、プロファイルに現れた3つのピークの位置、中央のピークが最も高いピークとなる。このように、パターン11cが存在する箇所では、ピーク位置が複数算出されてしまう。   When the pattern film 11c is formed on the sample 11, the profile as shown in FIG. 9 may be obtained depending on the pattern film 11c. That is, in the place where the pattern film 11c exists, a plurality of peaks may appear due to the interference of the laser light. In such cases, there are usually low peaks on either side of the high peak. That is, the position of the three peaks appearing in the profile, the peak at the center is the highest peak. As described above, a plurality of peak positions are calculated at a location where the pattern 11c exists.

図10(a)に示すようなパターン膜11cが一定間隔で設けられている領域に対して測定を行なうとする。すると、この領域での位置データは図10(b)に示すようになる。すなわち、パターン膜11cが形成されている箇所では、ピーク位置の値が3つ存在する。従ってパターン膜11cが形成されている箇所では、ある任意の測定位置において、中央のピークに対応するピーク位置の値の上下にも、ピーク位置の値が算出される。一方、パターン膜11cがない箇所では1つのピーク位置のみ算出されている。なお、図10(b)は、横軸が試料11上での測定位置を示し、縦軸が位置抽出部31によって抽出されたピーク位置を示している。   Assume that measurement is performed on a region where pattern films 11c as shown in FIG. 10A are provided at regular intervals. Then, the position data in this area is as shown in FIG. That is, there are three values of the peak position at the location where the pattern film 11c is formed. Accordingly, at the position where the pattern film 11c is formed, the peak position value is calculated above and below the peak position value corresponding to the central peak at a certain arbitrary measurement position. On the other hand, only one peak position is calculated at a location where there is no pattern film 11c. In FIG. 10B, the horizontal axis indicates the measurement position on the sample 11, and the vertical axis indicates the peak position extracted by the position extraction unit 31.

そのため、本測定処理では、隣の測定位置から連続するピーク位置の値を真の入射位置として抽出する。すなわち、3つのピーク位置に対して、隣の測定位置でのピーク位置と最も近い値のピーク位置を入射位置として抽出する。これにより、1つのピーク位置のみ算出されている測定位置と隣の測定位置では、1つのピーク位置のみ抽出される。よって、パターン膜11cが形成されていない測定位置と隣の測定位置で3つのピーク位置が算出されたとしても、中央のピークに対応するピーク位置のみ抽出することができる。そして、測定位置を順番にずらして、上記の処理を実行すれば、各測定位置で1つのピーク位置のみが抽出される。   Therefore, in this measurement process, the value of the peak position continuous from the adjacent measurement position is extracted as the true incident position. That is, for the three peak positions, the peak position having a value closest to the peak position at the adjacent measurement position is extracted as the incident position. Accordingly, only one peak position is extracted from the measurement position where only one peak position is calculated and the adjacent measurement position. Therefore, even if three peak positions are calculated at the measurement position where the pattern film 11c is not formed and the adjacent measurement position, only the peak position corresponding to the central peak can be extracted. Then, by shifting the measurement position in order and executing the above processing, only one peak position is extracted at each measurement position.

すなわち、中央のピークに対応するピーク位置以外は、入射位置として認識されなくなる。このため、それぞれの測定位置で入射位置が1つに特定される。従って、パターン膜11cが存在する測定位置でも、正確に1つのピーク位置を抽出することができる。このように、隣の測定位置から連続するピーク位置の値を真のピーク位置として抽出すると、位置データは、図10(c)に示すようになる。なお、図10(c)は、横軸が試料11上での測定位置を示し、縦軸が位置抽出部31によって抽出されたピーク位置を示している。   That is, the positions other than the peak position corresponding to the central peak are not recognized as the incident positions. For this reason, one incident position is specified at each measurement position. Therefore, one peak position can be accurately extracted even at the measurement position where the pattern film 11c exists. Thus, when the value of the continuous peak position from the adjacent measurement position is extracted as the true peak position, the position data is as shown in FIG. In FIG. 10C, the horizontal axis indicates the measurement position on the sample 11, and the vertical axis indicates the peak position extracted by the position extraction unit 31.

このように、隣の測定位置でのピーク位置と連続するピーク位置を順番に選択していく。パターン膜11cがない箇所からピーク位置を選択すると、パターン膜11cがある箇所でも入射位置が1つに特定される。よって、正確に入射位置を抽出することができる。このため、正確な表面形状測定が可能になる。   In this way, the peak position that is continuous with the peak position at the adjacent measurement position is selected in order. When a peak position is selected from a place where the pattern film 11c is not present, one incident position is specified even in a place where the pattern film 11c is present. Therefore, the incident position can be accurately extracted. For this reason, accurate surface shape measurement becomes possible.

もちろん、第1の表面形状測定処理と、第2の表面形状測定処理との処理を行ってもよい。この場合、空間領域の位置データに対して、第2の表面形状測定処理を行なった後、第1の表面形状測定処理を行う。これにより、空間領域の波形が連続したものとなった状態で、パターン膜11cの境界部分での影響を低減することができる。よって、より正確な形状測定が可能になり、試料11の反り(たわみ)を正確に評価することができる。   Of course, you may perform the process of a 1st surface shape measurement process and a 2nd surface shape measurement process. In this case, after the second surface shape measurement process is performed on the position data of the spatial region, the first surface shape measurement process is performed. As a result, it is possible to reduce the influence at the boundary portion of the pattern film 11c in a state where the waveform of the space region is continuous. Therefore, more accurate shape measurement is possible, and the warp (deflection) of the sample 11 can be accurately evaluated.

さらに、反り量算出部36は、試料11の自重による反り量(撓み量)を算出する。上記の表面形状測定を試料11の両面に対して行なうことによって、自重による反り量を算出することができる。例えば、試料11の表側の面(パターン面)に対して表面形状を測定した後、試料11を反転させて、ステージ13上に載置する。そして、試料11の裏側の面に対して表面形状を測定する。これにより、試料11の両面(表面、及び裏面)の表面形状を測定することができる。そして、測定位置毎に、表面の測長距離と裏面の測長距離との差を取り、2で割る。ここでは、同じ測定位置における測長距離の差を取り、2で割る。このデータが自重による試料11の反り量となる。なお、表面と裏面との形状測定の順番は反対でもよい。   Further, the warpage amount calculation unit 36 calculates the warpage amount (deflection amount) due to the weight of the sample 11. By performing the above surface shape measurement on both surfaces of the sample 11, the amount of warpage due to its own weight can be calculated. For example, after measuring the surface shape with respect to the front surface (pattern surface) of the sample 11, the sample 11 is inverted and placed on the stage 13. Then, the surface shape of the back surface of the sample 11 is measured. Thereby, the surface shape of both surfaces (front surface and back surface) of the sample 11 can be measured. Then, for each measurement position, the difference between the front surface measurement distance and the back surface measurement distance is taken and divided by two. Here, the difference in the measurement distance at the same measurement position is taken and divided by two. This data is the amount of warpage of the sample 11 due to its own weight. In addition, the order of the shape measurement on the front surface and the back surface may be reversed.

反り量算出部36によって算出された反り量に基づいて、自重がかからない状態での表面形状を推測することができる。これにより、例えば、試料11を鉛直方向に配置した状態での、表面形状が推測される。すなわち、試料である半導体ウエハを縦置きにしたときの、表面形状が推測される。一方の面では、測定された表面形状に反り量を足し、他方の面では、測定された表面形状から反り量を引く。そして、測定された表面形状に対して反り量を足したもの、あるいは引いたものが、自重がかからない状態での表面形状として推測される。なお、半導体ウエハの厚さのムラは、数μm程度であり、自重による反り量は、70〜100μm程度である。よって、自重による反り量の変化は、厚さのムラに比べて十分大きい。従って、自重による反り量に基づいて、自重がかからない状態での表面形状を推測することができる。このように、試料11の自重による反り量を測定値、又は推測値から求めることができる。そして、求められた自重による反り量を除いた試料11の変形量を求めることができる。   Based on the amount of warpage calculated by the amount of warpage calculator 36, the surface shape in a state where no self-weight is applied can be estimated. Thereby, for example, the surface shape in the state where the sample 11 is arranged in the vertical direction is estimated. That is, the surface shape when a semiconductor wafer as a sample is placed vertically is estimated. On one side, the amount of warpage is added to the measured surface shape, and on the other side, the amount of warpage is subtracted from the measured surface shape. Then, a surface shape obtained by adding or subtracting the amount of warpage to the measured surface shape is estimated as a surface shape in a state where no weight is applied. The unevenness of the thickness of the semiconductor wafer is about several μm, and the amount of warpage due to its own weight is about 70 to 100 μm. Therefore, the change in the amount of warp due to its own weight is sufficiently larger than the thickness unevenness. Therefore, based on the amount of warpage due to its own weight, it is possible to estimate the surface shape in a state where no own weight is applied. Thus, the amount of warpage due to the weight of the sample 11 can be obtained from the measured value or the estimated value. Then, the deformation amount of the sample 11 excluding the warpage amount due to the determined weight can be obtained.

なお、上記の説明では、光センサ25をラインセンサとして説明したが、受光画素がマトリクス状に配列されたエリアセンサや、PSD(Positon Sensitive Detector)センサであってもよい。すなわち、反射光の入射位置を検出することができるものであればよい。また、反射光の入射位置をプロファイルのピーク位置として説明したが、プロファイルの重心位置であってもよい。また、フィルタ部33によって、一定周波数以上の成分がフィルタリングされるとして説明したが、これに限るものではない。例えば、フィルタ部33が所定の周波数帯の成分をフィルタリングしてもよい。すなわち、フィルタ部33が特定の周波数近傍の成分を遮断するようにしてもよい。この場合も、フィルタリングする成分の周波数は、パターンの周期によって決めることが好ましい。この場合、フィルタ部33は、バンドパスフィルタとして機能する。   In the above description, the optical sensor 25 is described as a line sensor, but it may be an area sensor in which light receiving pixels are arranged in a matrix or a PSD (Positive Sensitive Detector) sensor. In other words, any device that can detect the incident position of the reflected light may be used. Further, although the incident position of the reflected light has been described as the peak position of the profile, it may be the center of gravity position of the profile. Moreover, although the filter part 33 demonstrated that the component more than fixed frequency was filtered, it does not restrict to this. For example, the filter unit 33 may filter a component in a predetermined frequency band. That is, the filter unit 33 may block a component near a specific frequency. Also in this case, the frequency of the component to be filtered is preferably determined by the period of the pattern. In this case, the filter unit 33 functions as a bandpass filter.

なお、処理装置15は、物理的に単一な装置にかぎるものではない。位置抽出部31、変換部32、フィルタ部33、逆変換部34、形状測定部35、及び反り量算出部36のうちの一部が異なる装置に組み込まれていても良い。例えば、位置抽出部31による入射位置の検出は、光センサ25のコントローラによって実施されてもよい。すなわち、位置抽出部31が光センサ25に設けられていてもよい。この場合、各測定位置でのピーク位置が処理装置15に入力される。そして、処理装置15は、変換部32以降の処理を実行する。また、第2の形状測定処理が光センサ25のコントローラで実施されていてもよい。   Note that the processing device 15 is not limited to a physically single device. Some of the position extraction unit 31, the conversion unit 32, the filter unit 33, the inverse conversion unit 34, the shape measurement unit 35, and the warp amount calculation unit 36 may be incorporated in different apparatuses. For example, the detection of the incident position by the position extraction unit 31 may be performed by the controller of the optical sensor 25. That is, the position extraction unit 31 may be provided in the optical sensor 25. In this case, the peak position at each measurement position is input to the processing device 15. And the processing apparatus 15 performs the process after the conversion part 32. FIG. Further, the second shape measurement process may be performed by the controller of the optical sensor 25.

上記の表面形状測定方法によって、表面形状を正確に求めることができる。特にパターン付き基板に対する表面形状の測定に好適である。よって、半導体のシリコンウエハや、半導体製造工程で用いられるフォトマスクの反り、撓み、うねり等を正確に評価することができる。よって、不良となるウエハやフォトマスクを取り除くことができ、半導体の生産性を向上することができる。   The surface shape can be accurately determined by the above surface shape measuring method. It is particularly suitable for measuring the surface shape of a patterned substrate. Therefore, it is possible to accurately evaluate warpage, deflection, waviness, etc. of a semiconductor silicon wafer or a photomask used in a semiconductor manufacturing process. Therefore, defective wafers and photomasks can be removed, and semiconductor productivity can be improved.

本実施の形態にかかる表面形状測定装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the surface shape measuring apparatus concerning this Embodiment. 本実施の形態にかかる表面形状測定装置に用いられるセンサヘッドの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the sensor head used for the surface shape measuring apparatus concerning this Embodiment. 本実施の形態にかかる表面形状測定装置の処理装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the processing apparatus of the surface shape measuring apparatus concerning this Embodiment. パターン膜がない箇所での検出結果のプロファイルを示す図である。It is a figure which shows the profile of the detection result in the location without a pattern film | membrane. パターン膜が存在する試料での検出結果のプロファイルを示す図である。It is a figure which shows the profile of the detection result in the sample in which a pattern film | membrane exists. 本実施の形態にかかる表面形状測定装置の処理装置での第1の処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 1st process with the processing apparatus of the surface shape measuring apparatus concerning this Embodiment. 第1の形状測定処理を行なう前の位置データを示す図である。It is a figure which shows the position data before performing a 1st shape measurement process. 第1の形状測定処理を行った後のデータを示す図である。It is a figure which shows the data after performing a 1st shape measurement process. パターン膜が存在する試料での別の検出結果のプロファイルを示す図である。It is a figure which shows the profile of another detection result in the sample in which a pattern film | membrane exists. 本実施の形態にかかる表面形状測定装置の処理装置での第2の処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 2nd process with the processing apparatus of the surface shape measuring apparatus concerning this Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

11 ウエハ、11a 試料面、11b 試料面、11c パターン膜、
12 センサヘッド、13 ステージ、15 処理装置、
16 Y駆動機構、17 X駆動機構、
21 光源、22 レンズ、23 スリット、24 レンズ、25 光センサ、
31 位置抽出部、32 変換部、33 フィルタ部、34 逆変換部、
35 形状測定部、36 反り量算出部、
41 センサヘッド制御部、42 記憶部、43 ステージ制御部、
11 Wafer, 11a Sample surface, 11b Sample surface, 11c Pattern film,
12 sensor heads, 13 stages, 15 processing equipment,
16 Y drive mechanism, 17 X drive mechanism,
21 light source, 22 lens, 23 slit, 24 lens, 25 optical sensor,
31 position extraction unit, 32 conversion unit, 33 filter unit, 34 inverse conversion unit,
35 shape measurement unit, 36 warpage amount calculation unit,
41 sensor head control unit, 42 storage unit, 43 stage control unit,

Claims (12)

試料の表面形状を測定する表面形状測定装置であって、
前記試料に光を照射する光源と、前記光源からの光のうち前記試料で反射した反射光を受光する光センサとが設けられたセンサヘッドと、
前記センサヘッドと前記試料との相対位置を変化させる駆動機構と、
前記光センサ上での前記反射光の入射位置を抽出する位置抽出部と、
前記反射光の入射位置に前記相対位置が対応付けられた位置データを周波数領域のデータに変換する変換部と、
前記周波数領域のデータに対して、一定周波数以上の成分、又は所定の周波数帯の成分を遮断するようフィルタリングするフィルタ部と、
前記フィルタリングされた周波数領域のデータを、空間領域のデータに逆変換する逆変換部と、を備える表面形状測定装置。
A surface shape measuring device for measuring the surface shape of a sample,
A sensor head provided with a light source for irradiating the sample with light, and an optical sensor for receiving reflected light reflected by the sample among the light from the light source;
A drive mechanism for changing a relative position between the sensor head and the sample;
A position extraction unit for extracting an incident position of the reflected light on the optical sensor;
A conversion unit that converts position data in which the relative position is associated with the incident position of the reflected light into frequency domain data;
A filter unit for filtering the frequency domain data so as to block a component of a predetermined frequency or higher, or a component of a predetermined frequency band;
A surface shape measurement apparatus comprising: an inverse transform unit configured to inversely transform the filtered frequency domain data into spatial domain data.
前記フィルタ部でフィルタリングされる成分の周波数が前記試料に設けられているパターンの周期に基づいて設定されている請求項1に記載の表面形状測定装置。   The surface shape measuring apparatus according to claim 1, wherein a frequency of a component filtered by the filter unit is set based on a period of a pattern provided in the sample. 前記位置抽出部が前記光センサ上での前記受光強度のピーク位置を前記入射位置として抽出し、
任意の前記相対位置での検出結果に対して、ピーク位置が複数存在する場合に、隣の相対位置でのピーク位置に最も近いピーク位置を入射位置として抽出する請求項1、又は2に記載の表面形状測定装置。
The position extraction unit extracts the peak position of the received light intensity on the optical sensor as the incident position,
The peak position closest to the peak position at the adjacent relative position is extracted as the incident position when there are a plurality of peak positions with respect to the detection result at the arbitrary relative position. Surface shape measuring device.
前記試料表面と前記センサヘッドとの距離に応じて、前記光センサ上での前記反射光の入射位置が変化する方向に前記反射光の通過を制限するスリットが前記センサヘッドに設けられてい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表面形状測定装置。   The sensor head is provided with a slit that restricts the passage of the reflected light in a direction in which the incident position of the reflected light on the optical sensor changes according to the distance between the sample surface and the sensor head. The surface shape measuring device according to any one of claims 1 to 3. 前記試料の端部において前記試料を支持するステージをさらに備え、
前記試料の裏面、及び表面に対して、算出された表面形状に基づいて、前記試料の自重による反り量を含んだ試料の変形量を求めることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の表面形状測定装置。
A stage for supporting the sample at an end of the sample;
5. The deformation amount of the sample including the amount of warpage due to the weight of the sample is obtained based on the calculated surface shape with respect to the back surface and the front surface of the sample. The surface shape measuring apparatus as described.
前記試料の自重による反り量を求め、自重による反り量を除いた前記試料の変形量を求める請求項5に記載の表面形状測定装置。   The surface shape measuring apparatus according to claim 5, wherein the amount of warpage due to the weight of the sample is obtained and the amount of deformation of the sample excluding the amount of warpage due to the own weight is obtained. 試料に光を照射する光源と、前記光源からの光のうち前記試料で反射した反射光を受光する光センサとが設けられたセンサヘッドと、
前記センサヘッドと前記試料との相対位置を変化させる駆動機構と、を備えた表面形状測定装置による表面形状測定方法であって、
前記センサヘッドと前記試料との相対位置を変化させるステップと、
前記光センサ上での前記反射光の入射位置を抽出するステップと、
前記反射光の入射位置に前記相対位置が対応付けられた位置データを周波数領域のデータに変換するステップと、
前記周波数領域のデータに対して、一定周波数以上の成分、又は所定の周波数帯の成分を遮断するようフィルタリングするステップと、
前記フィルタリングされた周波数領域のデータを、空間領域のデータに逆変換するステップと、を備える表面形状測定方法。
A sensor head provided with a light source for irradiating the sample with light, and an optical sensor for receiving reflected light reflected by the sample among the light from the light source;
A surface shape measuring method using a surface shape measuring device comprising: a drive mechanism that changes a relative position between the sensor head and the sample;
Changing the relative position of the sensor head and the sample;
Extracting an incident position of the reflected light on the optical sensor;
Converting position data in which the relative position is associated with the incident position of the reflected light into frequency domain data;
Filtering the frequency domain data so as to cut off a component of a predetermined frequency or higher or a component of a predetermined frequency band;
Back-converting the filtered frequency domain data into spatial domain data.
前記フィルタリングされる成分の周波数が前記試料に設けられているパターンの周期に基づいて設定されている請求項7に記載の表面形状測定方法。   The surface shape measurement method according to claim 7, wherein the frequency of the component to be filtered is set based on a period of a pattern provided in the sample. 前記位置抽出部が前記光センサ上での前記受光強度のピーク位置を前記入射位置として抽出し、
任意の前記相対位置での検出結果に対して、ピーク位置が複数存在する場合に、隣の相対位置でのピーク位置に最も近いピーク位置を入射位置として抽出する請求項7、又は8に記載の表面形状測定方法。
The position extraction unit extracts the peak position of the received light intensity on the optical sensor as the incident position,
The peak position closest to the peak position at the adjacent relative position is extracted as the incident position when there are a plurality of peak positions with respect to the detection result at the arbitrary relative position. Surface shape measurement method.
前記試料表面と前記センサヘッドとの距離に応じて、前記光センサ上での前記反射光の入射位置が変化する方向に前記反射光の通過を制限するスリットが前記センサヘッドに設けられていることを特徴とする請求項6乃至9のいずれかに記載の表面形状測定方法。   The sensor head is provided with a slit that restricts the passage of the reflected light in a direction in which the incident position of the reflected light on the optical sensor changes according to the distance between the sample surface and the sensor head. The surface shape measuring method according to claim 6, wherein: 前記試料の端部において前記試料を支持するステージに前記試料が載置され、
前記試料の裏面、及び表面に対して、算出された表面形状に基づいて、前記試料の自重による反り量を求めることを特徴とする請求項7乃至10のいずれかに記載の表面形状測定方法。
The sample is placed on a stage that supports the sample at an end of the sample,
The surface shape measuring method according to any one of claims 7 to 10, wherein the amount of warpage due to the weight of the sample is obtained based on the calculated surface shape with respect to the back surface and the surface of the sample.
前記試料の自重による反り量を求め、自重による反り量を除いた前記試料の変形量を求める請求項11に記載の表面形状測定方法。   The surface shape measuring method according to claim 11, wherein the amount of warpage due to the weight of the sample is obtained and the amount of deformation of the sample excluding the amount of warpage due to the weight of the sample is obtained.
JP2007083531A 2007-03-28 2007-03-28 Surface shape measuring apparatus and surface shape measuring method Expired - Fee Related JP4253773B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007083531A JP4253773B2 (en) 2007-03-28 2007-03-28 Surface shape measuring apparatus and surface shape measuring method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007083531A JP4253773B2 (en) 2007-03-28 2007-03-28 Surface shape measuring apparatus and surface shape measuring method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008241506A true JP2008241506A (en) 2008-10-09
JP4253773B2 JP4253773B2 (en) 2009-04-15

Family

ID=39913036

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007083531A Expired - Fee Related JP4253773B2 (en) 2007-03-28 2007-03-28 Surface shape measuring apparatus and surface shape measuring method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4253773B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011123053A (en) * 2009-11-12 2011-06-23 Canon Inc Measuring method and measuring apparatus
US8868366B2 (en) 2009-10-15 2014-10-21 Canon Kabushiki Kaisha Calculation method and calculation apparatus
CN105241396A (en) * 2015-10-20 2016-01-13 北京航空航天大学 Digital hologram-based high-precision spherical surface sub-aperture splicing fusion method
JP2018081064A (en) * 2016-11-19 2018-05-24 スミックス株式会社 Pattern height inspection device and inspection method

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9459093B2 (en) 2014-02-20 2016-10-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Deflection measuring device and deflection measuring method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8868366B2 (en) 2009-10-15 2014-10-21 Canon Kabushiki Kaisha Calculation method and calculation apparatus
JP2011123053A (en) * 2009-11-12 2011-06-23 Canon Inc Measuring method and measuring apparatus
US9719773B2 (en) 2009-11-12 2017-08-01 Canon Kabushiki Kaisha Measuring method and measuring apparatus
CN105241396A (en) * 2015-10-20 2016-01-13 北京航空航天大学 Digital hologram-based high-precision spherical surface sub-aperture splicing fusion method
JP2018081064A (en) * 2016-11-19 2018-05-24 スミックス株式会社 Pattern height inspection device and inspection method

Also Published As

Publication number Publication date
JP4253773B2 (en) 2009-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7494892B2 (en) Method of measuring warpage of rear surface of substrate
US8416491B2 (en) Method and system for three-dimensional polarization-based confocal microscopy
KR20100033476A (en) Method and apparatus for mura detection and metrology
US20130329039A1 (en) Defect inspection method and device thereof
JP4253773B2 (en) Surface shape measuring apparatus and surface shape measuring method
JP5826707B2 (en) Substrate inspection apparatus and substrate inspection method
JP2009139248A (en) Surface defect inspection system equipped with defect detection optical system and defect detection image processing
CN111638226B (en) Detection method, image processor and detection system
EP3443363B1 (en) Method of tuning parameter settings for performing acoustic scanning probe microscopy for subsurface imaging, scanning probe microscopy system, and computer program product
JP5347661B2 (en) Belt surface inspection apparatus, surface inspection method, and program
JP5322841B2 (en) Mask defect shape measurement method and mask quality determination method
JP6482137B2 (en) Method and device for automatic determination of alignment mark reference points on a substrate of a photolithographic mask
US20120075625A1 (en) Optical surface defect inspection apparatus and optical surface defect inspection method
JP2016024067A (en) Measurement method and measurement device
JP2009014579A (en) Flatness evaluation method and manufacturing method of pattern substrate
KR102559191B1 (en) Mask inspection method and device
JP4594833B2 (en) Defect inspection equipment
KR101031835B1 (en) High speed automatic approach device and method of probe surface inspector
JP3711892B2 (en) 3D surface shape measurement method
US20130286386A1 (en) Optical surface defect inspection apparatus and optical surface defect inspection method
JPH10253320A (en) Position shift amount measuring device
JP2758844B2 (en) Semiconductor wafer slip line inspection method and semiconductor wafer evaluation method
JP2006105748A (en) Analysis method with beam injection
JP2018091801A (en) Method and device for surface shape inspection
JP2005337856A (en) Visual inspection apparatus and visual inspection method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080708

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20080708

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20080822

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080924

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081112

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090113

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090114

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120206

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4253773

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130206

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130206

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140206

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees