(57)【要約】      （修正有）【課題】オフセット手法を用いずにレーザー光自動焦点システムを用いた焦点調整機能を具備した撮像系を用いて、基板状に段差を有する微細な配線状パターンの幅を簡便に測定する方法を提供する。【解決手段】基板上に設けた段差を有する微細な配線状パターンの表面と同じ高さを有する焦点合わせ用パターン２を基板上に予め設けておき、前記焦点合わせ用パターン２表面に撮像系の焦点を合わせることにより、従来焦点を合わせることができず、オフセット手法によっても十分に検査できなかった配線状パターンの幅を検査する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられた、前記基板表面から段差を有する配線状パターンを焦点調整機能を具備した撮像系を用いて検査する方法であって、前記配線状パターンと同じ高さを有する、前記基板上に設けられた焦点合わせ用パターン表面に前記撮像系の焦点を合わせ、前記焦点位置を利用して前記配線状パターンを検査することを特徴とする方法。
【請求項２】
該段差が５μｍ〜５０μｍである、請求項１記載の方法。
【請求項３】
該配線状パターンの幅が１〜８０μｍである、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
該撮像系が自動焦点システムを有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
該焦点合わせ用パターンと該配線状パターンが同一材料で形成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
該配線状パターンが光導波路のコアである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に設けられた、基板表面から段差を有する配線状パターンを焦点調整機能を具備した撮像系を用いて検査する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、微少な表面の表面状態や幅等を検査する方法として、光学式顕微鏡等の撮像系を用いた方法が知られている。このような光学式顕微鏡で検査表面に焦点を合わせる方法として、自動焦点システムを用いたものが知られており、特にレーザー光の反射を利用して対象物までの距離を測定することにより自動的に焦点を合わせるレーザー反射式自動焦点システムを用いると焦点を合わせるまでの時間が非常に短時間であり好ましい。しかし、光導波路や半導体のような基板上に設けられた配線状パターンのように微少な検査表面の幅を測定する場合、反射光を用いた自動焦点システムを用いると、反射光の波形がノイズとなってしまって検査表面と認識できず、その結果検査表面に焦点を合わせることができない。また、倍率を大きくすれば微少な検査表面でも手動で焦点を合わせることができるが、焦点深度が浅くなるため、完全に平面ではなく、例えば切欠きがあるような端部には焦点があわず、特に幅検査では精度よく測定することができない。
【０００３】
このような問題を解決するために予め設定した段差に相当する高さを基準面よりオフセットすることにより、検査表面に焦点を合わせるという手法があるが、配線状パターンの形成方法によってはパターンの段差にばらつきがでるため、オフセットを用いた手法によっても、配線状パターン表面に焦点を十分に合わせることができない。すなわち、例えばポリマー光導波路の場合には、クラッド上にコアとなる樹脂層を設けた後、樹脂層をコアパターン状にＲＩＥによりエッチングを行って、３〜５０μｍ程度の段差のあるコアを形成するが、ＲＩＥによるエッチングで形成された段差の高さ（コアの高さ）は、同じウエハ内においても大きなばらつきが見られる。したがって、このような高さにばらつきを有する多数のコアパターンの幅を検査する場合、下部クラッドに焦点位置を合わせて一定値のオフセットを行っても、コア表面に焦点があわず、検査そのものができなかったり、検査精度が落ちるという問題がある。
従来、オフセット手法を用いずに、段差を有する微細パターンの表面の検査を行う方法については報告されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の目的は、焦点調整機能を具備した撮像系により、オフセット手法を用いずに、基板上に段差を有する配線状パターン表面に焦点を合わせて、配線状パターンの検査を簡便に行う方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板上に設けられた、前記基板表面から段差を有する配線状パターンを焦点調整機能を具備した撮像系を用いて検査する方法であって、前記配線状パターンと同じ高さを有する、前記基板上に設けられた焦点合わせ用パターン表面に前記撮像系の焦点を合わせ、前記焦点位置を利用して前記配線状パターンを検査することを特徴とする方法に関する。
基板表面から段差を有する配線状パターンを光学式顕微鏡等の焦点調整機能を具備した撮像系で検査する場合、段差のばらつきによりオフセットによる焦点合わせができない場合にも、焦点合わせ用パターンを利用して配線状パターン表面に焦点をあわせることができ、簡便に且つ精度よく配線状パターンを検査することができる。
上記方法において該段差は５μｍ〜５０μｍであることが好ましい。また、該配線状パターンの幅が１〜８０μｍであることが好ましい。
上記方法は、該撮像系が自動焦点システムを有する方法において特に効果を奏するため、好ましい。
上記方法は、特に配線状パターンが光導波路のコアである場合に、効果を奏する。また、該マークと該配線状パターンが同一材料で形成されていることが好ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の配線状パターンの幅を検査する方法について以下説明する。本発明の方法は、基板上に設けられた、前記基板から段差を有する配線状パターンを焦点調整機能を具備した撮像系を用いて検査する方法であって、前記配線状パターン表面と同じ高さを有する、前記基板上に設けられた焦点合わせ用パターン表面に前記撮像系の焦点を合わせ、前記焦点位置を利用して前記配線状パターンを検査することを特徴とする。
【０００７】
［焦点合わせ用パターン］
本明細書において、焦点合わせ用パターンとは、検査対象物である配線状パターン表面に焦点調整機能を具備した撮像系の焦点を合わせるために、前記配線状パターンと同じ高さに予め形成しておくパターンである。焦点合わせ用パターンは、基板上から前記配線状パターンと同じ高さを有し、焦点合わせ用パターンの表面は基板と平行でありかつ平面であることが好ましい。焦点合わせ用パターンは、一定の検査精度を得るために十分な面積を有するものであれば、基板上方向からみた場合の形状は特に限定されない。例えば円形、楕円形、三角形、四角形等の多角形、十字、Ｌ字、口の字、田の字のように中央部を欠失させたもの等任意の形状で良い。
【０００８】
焦点合わせ用パターンは、一定の検査精度を得るための撮像系倍率において表面に焦点があうように十分な面積を有することが必要である。焦点合わせ用パターンの焦点合わせに必要な面積は、検査精度、撮像系の倍率、配線状パターンの段差及び測定する項目等により異なる。
【０００９】
例えば、光導波路の６．５μｍコア幅を測定する場合には、検査精度は通常±０．１μｍ必要である。この場合顕微鏡の倍率は５０倍以上必要となるが、倍率をあげすぎると、焦点深度が浅くなり、コア端部の切欠き部分に焦点があわなくなるため、倍率は５０〜８０倍程度が好ましい。顕微鏡の倍率が５０倍程度の場合には、焦点合わせ用パターンの大きさは４０μｍ×６０μｍより大きいことが好ましい。ただし、光導波路におけるコア検査に使用する場合には、焦点合わせ用パターンが大きくなりすぎると、はがれたり、クラックが入りやすくなるため好ましくない。
【００１０】
上述したように本発明の方法では、焦点合わせ用パターンは配線状パターンと同じ高さを有することが必要であることから、製造において、配線状パターンを形成する際に焦点合わせ用パターンも配線状パターンと同様に形成することが好ましい。例えば、配線状パターンを有するマスクを介してエッチング等の食刻技術で配線状パターンを形成する場合には、焦点合わせ用パターンのマスクも同時に作成し、同時にエッチングすることにより、同じ高さを有する配線状パターンと焦点合わせ用パターンを作成することができ、好ましい。
また、焦点合わせ用パターンと配線状パターンを同時に作成するという観点からは、焦点合わせ用パターンは配線状パターンと同じ材料から製造されることが好ましい。しかし、配線状パターンと同じ高さに製造できる限り、焦点合わせ用パターンの形成材料は限定されない。
【００１１】
［配線状パターン］
本明細書において配線状パターンとは、光導波路におけるコアや半導体の配線のように１００μｍ程度以下の一定の幅を有する配線状のものをいう。本発明の方法は、特に１〜８０μｍの微細な幅を有する配線状パターンの幅検査や焦点調整を必要とする外観検査において効果を奏する。
また本発明の方法は、焦点調整機能を具備した撮像系等によりその配線状パターンを検査する必要があるもので、段差の存在により自動焦点が合わせにくいものにおいて特に効果を奏する。本発明における配線状パターンの段差（例えば図２におけるｈ）は、例えば３〜５０μｍ程度のものである。本発明の段差を有する配線状パターンの配線方向に対して垂直方向に切断した断面がほぼ矩形である場合、その高さ（ｈ）に対する幅（ｗ）（アスペクト比：ｈ／ｗ）は例えば０．１〜１０程度である。
本明細書において配線状パターンは基板等に設けられたものであってもよい。基板上に設けられた配線状パターンとは、例えば、光導波路（基板上に設けられたもの）、半導体基板等が挙げられる。
【００１２】
［焦点調整機能を具備した撮像系］
焦点調整機能を具備した撮像系とは、光学式顕微鏡等の撮像系をいう。
［自動焦点システム］
焦点調整機能を具備した撮像系における自動焦点システムとは、一般に、焦点があう位置からの差異量を自動的に検出し、この差異量に応じて対物レンズまたは被検体を搭載したステージを移動して焦点を合わせるように自動的に調整するシステムをいう。このような自動焦点システムとしては、画像処理式またはレーザー反射式等の自動焦点システムが知られている。レーザー反射式自動焦点システムはレーザー光を被検体に照射し、その反射光を受光して焦点ずれを検出し、調整するシステムである。使用されるレーザーの種類は特に限定されないが、例えば７８０ｎｍのレーザー等が使用されている。
【００１３】
本発明の検査方法を、光導波路におけるコア幅の検査に用いることにより、従来精度よく検査できなかったコア幅を容易に検査でき好ましい。
以下光導波路のコア幅を検査する方法を簡単に説明する。
後述するようにコア及び焦点合わせ用パターンを多数形成したウエハについて各コア幅を検査する。まず、レーザー反射式自動焦点システムを有する撮像系、例えば光学式顕微鏡（倍率５０倍）にて、一つの焦点合わせ用パターン上に焦点を合わせた後、顕微鏡の焦点位置を保持したまま、焦点合わせ用パターンに最も近いコア表面に視野を移し、コア幅を検査する。焦点合わせ用パターンは各コアに近い場所にそれぞれ設けられていることが好ましく、各焦点合わせ用パターン上に焦点を合わせ、各焦点合わせ用パターンに最も近いコア表面に視野を移し、ウエハ上の全てのコアについて検査を行う。
【００１４】
次に光導波路にコアと同じ高さの焦点合わせ用パターンを設ける方法について簡単に述べる。
例として、ガラス、石英、シリコン、酸化シリコン、窒化シリコン、アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化タンタル、ガリウムヒ素等の無機材料基板上にポリマー材料からなるコア及びクラッドを設けた光導波路について説明する。
【００１５】
例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）の被膜を形成したシリコン基板上に、下部クラッドを設ける工程、下部クラッドの上にコア層となるポリマーを層状（ポリマー層）に設ける。得られたコア層の上に、フォトレジストを乾燥し、コア及び焦点合わせ用パターンを有するマスクを介して露光、現像し、レジストパターン層を形成する。このレジストパターン層をマスクとして、上述したポリマー層をエッチングすることにより、コア及び焦点合わせ用パターンを作成することができる。
【００１６】
焦点合わせ用パターンは、コアを形成する際に使用するコア作成用マスクに形成されており、コアのパターニングの際にコアと同一の材料を用いて同時に形成することにより、コアと同じ高さの段差を基板上に有する焦点合わせ用パターンを作成することができ、望ましい。
【００１７】
【実施例】
本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。
（実施例１）
焦点合わせ用パターンを有する光導波路の製造
基板として直径１２５ｍｍのシリコンウエハを用意し、この基板の上に下部クラッド、コア及び焦点合わせ用パターンを形成した。
（１）下部クラッドの形成工程
シリコン基板の上面全体にフッ素含有ポリイミド樹脂をスピン塗布して材料溶液膜を形成した。その後、乾燥器を用い１００℃で３０分間、次いで２００℃で３０分間加熱することにより溶媒を蒸発させ、続けて３７０℃で６０分加熱することにより樹脂を硬化させて、厚さ６μｍの下部クラッドを形成した。
【００１８】
（２）コア１及び焦点合わせ用パターン２の形成工程
この下部クラッドの上に、下部クラッドよりも高い屈折率を有するフッ素含有ポリイミド樹脂をスピン塗布して材料溶液膜を形成した。その後、乾燥器を用い１００℃で３０分間、次いで２００℃で３０分間加熱することにより溶媒を蒸発させ、続けて３５０℃で６０分加熱することにより樹脂を硬化させて、厚さ６μｍのポリイミド膜を形成した。
【００１９】
得られたポリイミド膜を、フォトリソグラフィによりコア１及び焦点合わせ用パターン２の形状にパターニングした。具体的には、上述したように形成したポリイミド膜の上にポジシリコン含有フォトレジストを乾燥膜厚２μｍとなるようにスピン塗布し、１００℃で乾燥後、コア１及び焦点合わせ用パターン２の形状（８０μｍ×１００μｍの矩形）のパターンを有するマスクを介して水銀ランプで露光、現像して、レジストパターン層を形成した。このレジストパターン層をマスクとして前述のポリイミド膜を酸素でリアクティブイオンエッチング（Ｏ２−ＲＩＥ）することにより、基板上にコア１及び焦点合わせ用パターン２を多数配列して形成した。その後、レジストパターン層を剥離した。
【００２０】
（３）検査工程
下記検査工程の説明については図１及び図２が参照される。上述したようにコア１及び焦点合わせ用パターン２を多数形成したウエハについて、以下のように各コア幅を検査した。まず、レーザー反射式自動焦点システムを有する光学式顕微鏡（倍率５０倍）（ニコン製光学式顕微鏡）にて、焦点合わせ用パターン（２）上に焦点を合わせた後、顕微鏡の焦点位置を保持したまま、コア１表面に視野を移し、コア幅を検査した。
コア表面に焦点が合い、検査精度±０．１μｍでコア幅を検査することができた。
【００２１】
（比較例１）
焦点合わせ用パターンを設けない他は、実施例と全く同様にして基板上にコアを多数設け、コア幅の検査を行った。実施例１と同じ顕微鏡を用い、下部クラッド上に焦点を合わせ、次に一つのコア表面にマニュアルで焦点を合わせ、対物レンズの移動距離を求めたところ、６μｍであった。この６μｍをオフセット値として顕微鏡を設定し、他のコアの検査を行ったところ、焦点があわないコアが５０個あった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の方法により、段差を有する配線状パターンの幅を焦点調整機能を具備した撮像系で検査する場合において、段差のばらつきなどによりオフセットによる焦点合わせがうまくできない場合にも、配線状パターンの表面に確実に焦点を合わせることができ、簡便にかつ精度よく配線状パターンの幅を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】焦点合わせ用パターンを有する光導波路の一例を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’における断面図である。
【符号の説明】
１：コア
２：焦点合わせ用パターン
【図１】
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【図２】
2005003600.tif 000004