[发明专利]三维轮廓取得装置、图案检测装置及三维轮廓取得方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学性测定被测定面之高度分布而取得三维轮廓的三维轮廓取得装置、具备三维轮廓取得装置的图案检测装置、以及三维轮廓取得方法。

背景技术

作为此种三维轮廓取得装置，已知有使用干涉仪之异物检测装置(例如，专利文献1)、使用干涉仪之深度测定装置(例如，专利文献2)、以及使用干涉仪之表面形状测定装置(例如，专利文献3)。

例如，记载于专利文献1的异物检测装置为包含具有激光源之干涉仪，通过激光干涉法检查异物。因此，当有两道相异光程之激光汇合的情况下，不会因为两道激光之光程差有所改变，而是经常性地产生干涉条纹，造成难以实施检查对象面之高度分布的测量。

对此，专利文献2及专利文献3中所记载的测定装置，包含有发出白光光源的干涉仪，利用白光干涉法而测定深度或是表面形状。亦即，在专利文献2所记载的深度测定装置中，分光器为将白光光束区分为：通过物镜，用以投射至试料的测定光束、以及用以反射至参考镜的参考光束。条纹扫描手段系使测定光束与参考光束之间的相对光程长度差值产生变化。通过汇合来自试料之反射光与来自参考镜之反射光而产生干涉光束。光线检测手段(例如，线传感器)为接收干涉光束、产生条纹扫描信号。信号处理回路为依据来自光线检测手段(例如，线传感器)之条纹扫描信号的变位信息、以及物镜与试料间之相对位置信息，产生凹部的深度信息。

此外，于专利文献3所记载的表面形状测定装置中，来自白光光源之白光，通过带通滤波器而被限定在特定频带中，该白光通过驱动部，照射至相对距离呈变动的参照面及测定对象面。合成来自参照面之反射光与来自测定对象面之反射光，根据所合成的两道反射光的光程差而产生干涉条纹。ＣＣＤ摄影机连同干涉条纹，同时进行测定对象面的成像。ＣＰＵ则是以预定的取样间隔，对测定对象面之特定处产生变化的干涉光之强度值进行取样。再者，ＣＰＵ依据其特定频带之频带宽度，推定具有与干涉光之波峰位置一致的波峰位置的特定函数。通过求出该特性函数的波峰位置的高度，ＣＰＵ得以测定对象面的凹凸形状。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本专利特开平10－293100号公报。

【专利文献2】日本专利特开2009－36563号公报。

【专利文献3】日本专利特开2001－66122号公报。

发明内容

【发明要解决的技术问题】

然而，当使用专利文献2所记载之白光干涉法的测定装置时，会因为干涉条纹波长之1/3以下的较短取样频率(扫描距离为100ｎｍ以下)(专利文献2之例中为5ｎｍ)，而造成须利用光线检测手段，在干涉条纹的单一周期之间进行复数次(三次以上)的成像处理。在此情况下，当将沿着与被测定面垂直之方向进行扫描的扫描距离设定成例如50μｍ时，则一次的扫描作业必须要对数百张～1000张的图像进行成像，而具有测定时间变得相当冗长的问题。

此外，在专利文献3中所记载之使用白光干涉法的表面形状测定装置中，由于可以比干涉条纹的周期还长的时间间隔进行取样，故而在一次的扫描作业下，以摄影机所成像的图像张数可较为减少。不过，因为推定特定函数的演算需要时间，所以即便是可减少取样次数，但是却无法使得表面形状测定处理的速度变得更高。

本发明之目的，在于提供一种可通过较简单的处理、较快速地取得表示被测定面高度分布之三维轮廓的三维轮廓取得装置、图案检测装置及三维轮廓取得方法。

本发明的一个方面在于提供一种三维轮廓取得装置，其具有：光源，其所发出的光线具有较宽的频谱宽度；包含扫描部及成像部的干涉仪，所述扫描部构成为可沿着与被测定面交叉的方向进行扫描，所述扫描部将来自所述光源的光线分离成测定光束与参考光束，通过所述被测定面反射所述测定光束，且通过参考镜反射所述参考光束，使来自所述被测定面的第1反射光与来自所述参考镜的第2反射光汇合，而可产生干涉条纹；所述成像部则是以所述干涉条纹的周期以上的曝光时间，拍摄基于所述第1反射光及所述第2反射光的影像的复数个图像；控制部，其控制所述扫描部沿着与被测定面交叉的方向进行扫描，且控制所述光源以与所述干涉条纹的周期相同的周期进行闪烁；以及，图像分析部，其依据所述成像部所生成的所述复数个图像，分别对图像的各个像素检测出在所述扫描部的扫描方向上的干涉条纹的波峰位置，依据所检测到的各个像素的波峰位置，产生三维轮廓。