JPH01140007A - 高さ測定装置 - Google Patents

高さ測定装置

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JPH01140007A
JPH01140007A JP62299294A JP29929487A JPH01140007A JP H01140007 A JPH01140007 A JP H01140007A JP 62299294 A JP62299294 A JP 62299294A JP 29929487 A JP29929487 A JP 29929487A JP H01140007 A JPH01140007 A JP H01140007A
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JP
Japan
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deflector
deflection
height
scanning
electron beam
Prior art date
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Pending
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JP62299294A
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English (en)
Inventor
Toshihiro Asari
浅利 敏弘
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Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、電子ビーム露光装置などの被露光材料面の高
さの測定に用いられる高さ測定装置に関するものである
。
し従来の技術] 例えば、電子ビーム露光装置により半導体ウェハに微細
回路パターンを描画するにあたって、該ウェハ表面の高
さが設定した高さからずれていると、露光された回路の
位置や大きさが所定のものと異なってしまい、特に、半
導体ウェハに多重露光を行う場合には描画精度は著しく
低下してしまう。従って、半導体ウェハの高さを正確に
測定することは高精度な描画を行うために極めて重要で
ある。
第5図はこのような材料面の高さの測定に用いられる従
来の高さ測定装置の一例を示す構成図である。図におい
て、1は材料2の表面を斜め方向から照射するための光
源である。該光源1の光は部材3に形成されているアパ
ーチャを介してレンズ4に入射され、材料2の表面近傍
に結像される。
5は材料2の表面で反射された光の進行方向に配置され
たレンズであり、反射像をイメージディセクタ管6の光
電検出面上に結像するように′#l1m!されている。
イメージディセクタ管6は該像の位置に応じた信号を発
生し、該信号に基づいて材料2の表面の高さ変位が演算
される。
このような装置において、材料2が第6図に示すように
2aから2bに高さhだけ変化したものとする。アパー
チャaPの虚像P′とP“との間隔をLルンズ5の倍率
をM1光の入、反射角をθとすると、検出面でのアパー
チャ像のズレ伍Δは、 Δ−M・l cosθ!M・2 hcosθで与えられ
る。ここで、M及びθは既知であるので、Δが求まれば
容易に高さ変位りを求めることができる。
このように構成される装置は、非接触、光学式であり、
電子線に何等の影響を与えることなく電子線の照射点に
おける材料の表面高さを測定することができる。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、このような装置で用いるイメージディセ
クタ管6は、光電変換面、アパーチャ板、2次1子増倍
管、コレクター電極、静電レンズ、偏向コイル及び各部
の電源などから構成されるので、構造が複雑で大型であ
り、スペースの小さな露光室等への設置は困難である。
また、このような装置では、材料2に対して斜め方向か
ら光を照射するとともに斜め方向に反射させていること
から、第7図に示すようにカセット7に収納された材料
2の表面高さを測定する場合には材料2の端はカセット
7の死角になって測定できない。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、
その目的は、比較的小型の簡単な構成で、材料のほぼ全
表面にわたって死角を生じることなくの高さ測定が行え
る高さ測定装置を提供することにある。
[問題点を解決するための手段] 上記問題点を解決する本発明は、材料に照射される電子
ビームの光軸をシフトさせるように偏向する第1のデフ
レクタと、第1のデフレクタを通過した電子ビームを偏
向して材料に照射する第2のデフレクタと、所定の角度
幅で走査するための走査電圧を第2のデフレクタに出力
する走査回路と、フラグ信号に従って極性の異なる第1
の偏向電圧を第1のデフレクタに出力する第1の偏向回
路と、フラグ信号に従って極性の異なる第2の偏向電圧
を第2のデフレクタに出力する第2の偏向回路と、第1
のデフレクタと第2のデフレクタの距離をji’ t 
、第1の偏向電圧による偏向角度をθ1、材料の走査画
像がフラグ信号の切り換えに拘らず一致するように第2
の偏向電圧を調整した時の傾向角度をθ2として、次式
により第2のデフレクタと材料面までの距mloを演算
する演忰手段、とで構成されたことを特徴とする。
12o=11−tan  θ t/1an(θ 2− 
θ 1 )[作用] 本発明の高さ測定装置では、電子ビームを偏向する2個
のデフレクタを用いて2つの光軸方向から材料の位置を
測定することにより、デフレクタから材料までの距離、
すなわち材料面の高さを求める。
[実施例] 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。
第1図は本発明の一実施例の構成図、第2図は第1図の
駆動系のブロック図である。図において、8は材料2に
照射される電子ビームである。9は電子ビーム8の光軸
をシフトさせるように偏向する第1のデフレクタ、10
は第1のデフレクタ9を通過した電子ビーム8を偏向し
て材料に照射する描画用の第2のデフレクタである。1
1は対吻レンズ、12は反射電子検出器、13は2次電
子検出器である。14は所定の角度幅θ0を任意の周期
でリニアに走査するための走査電圧を第2のデフレクタ
10に出力する走査回路であり、その出力信号は加算器
15の一方の入力端子に加えられている。16はフラグ
信号の°11”、0”に従って電子ビームを角度±θ1
偏向するための極性の異なる第1の偏向電圧を第1のデ
フレクタ9に出力する第1の偏向回路、17はフラグ信
号の“1” 11 Q ITに従って電子ビームを角度
±θ2偏向するための極性の異なる第2の偏向電圧を第
2のデフレクタ10に出力する第2の偏向回路である。
例えば第1の偏向回路16の場合、フラグ1の時に−θ
1をフラグ0の時に十〇1を出力し、第2の偏向回路1
7の場合、フラグ1の時に+θ2をフラグ0の時に一θ
2を出力する。なお、第2の偏向回路17の出力信号は
加算器15の他方の入力端子に加えられている。また、
偏向形式は、静電偏向であっても′rBIaII向であ
ってもよい。
このように構成された装置の動作を、(A)材料2の走
査像を観察しながら高さの測定を行う場合と、(B)予
め設けられているマークを検出して高さの測定を行う場
合について説明する。
(A)材料2の走査像をI!察しながら高さの測定を行
う場合 まず、走査回路14の出力信号のみで第2のデフレクタ
10を駆動して走査像の対象物を探す。
この時の走査状態は第゛3図(b)のようになる。
d3はこの時の走査幅である。そして、第4図(b)の
ような対象物が見つかったら、第1の偏向回路16と第
2の偏向回路17も駆動する。なお、第3図(a )は
第1のデフレクタ9のみを駆動した場合のビーム軌跡を
示している。dlはこの時の走査幅である。第4図のよ
うなX走査像の11合において、y方向のスクリーン上
半分を°O″とし下半分を“1”とすると、フラグが“
O″の場合の走査状態は第3図(C)の実線に示すよう
になり、フラグが“1”の場合の走査状態は第3図(C
)の破線に示すようになる。従って、観察対蒙物の像は
第4図(a)に示すように上下で左右にズレを生じるこ
とになる。
しかしながら、このような像のズレは、第2の偏向回路
17の出力信号を調整して第2のデフレクタ10の偏向
角度θ2を大きくすることにより小さくでき、最終的に
は第3図(d)及び第4図(b)に示すように一致させ
ることができる。このようにして像を一致させた状態に
おける偏向角度θ!、θ2を求めることにより、以下の
手順に従って第2のデフレクタ10から材料面2までの
距離、すなわち材料面の高さ10が求められる。
なお、第1のデフレクタ9と第2のデフレクタ10の距
離を!!1とする。第3図(d)において、ΔPABよ
り、d2−2A’tjanθt”(1)次に、線分AB
とPOの交点をQとしてΔPAQが直角3角形であるこ
とより 1PAB−乙R−θ1        ・・・(2)但
し、乙R−90’を表わしている。また、θ2は本来光
軸シフト用デフレクタ9で偏向された光軸方向線分PA
C及びPBDをそれぞれ内側に補正する内炭なので、次
式が成り立つ。
乙PAC−θ2+乙OAB+乙PAB −2ZR−180°     ・・・(3)これより 乙0AB=2乙R−θ2−乙PAB ここで、乙PABの(2)式を代入すると乙0AB−2
ZR−02(乙R−θ1)−ZR+θ1−θ2    
 ・・・(4)また、ΔOABが二等辺3角形であるの
で、本来の光軸上にある点P、0を結ぶ線分POで分割
すると、へ〇AQLt直角3角形となる。
そこで、 tanLOAB−線分OQ/線分A Q   ・(5)
が成り立つ。また、線分OQ、Ifit分AQは次のよ
うに表わされる。
線分0Q−10・・・(6) 線分AQ−62/2          ・<7>そこ
で、(5)式を変形して(6)、(7)を代入すると 線分OQ−線分AQ−tanZOAB これから do = (d z /2) ・tanLOAB  −
(8)次に、ΔPABは二等辺3角形であることより、
線分PQで垂直2等分することにより、△PAQは直角
3角形になる。従って、 tan乙APQ=線分AQ/線分PQ コレから tanθt −(d 2 /2>/Vt −
(9)(9)式を変形して d 2 /2 =1!+−tanθr  −(10)こ
こで、(8)式により(4)式と(10)式を代入する
と 10=/1−tanθ1 −tan(,4R−)  θ 1 − θ 2   )
         ・=   (11)(11〉式を変
形すると 10=/s ・tanθ1 −tan  (ZR−(θ2−θ1))=71−tan
θ+/1an(θ2−θり・・・(12) (12)式によって材料面の高さIloを求めることが
できる。
この場合の測定精度を上げるのにあたっては、θ0の値
を小さくして観察倍率を低倍から高倍にすればよい。
(B)予め設けられているマークを検出して高さの測定
を行う場合 まず、第3図[1>のように、走査回路14の出力信号
のみで第2のデフレクタ10を駆動して光軸の真下にマ
ークが位置するようにステージを移動させる。そして、
光軸の真下にマークを位置させた状態で、第1の偏向回
路16と第2の偏向回路17も駆動する。これにより、
前述の(A>の場合と同様に、フラグが0″の場合の走
査状態は第3図(C)の実線に示すようになり、フラグ
が1″の場合の走査状態は第3図(C)の破線に示すよ
うになる。そこで、第2の偏向回路17の出力信号を調
整して第2のデフレクタ10の偏向角度θ2を大きくす
ることにより、このような見掛は上のマーク位置のズレ
S* 、S2を小さくでき、R柊的には第3図(d)に
示すように一致させることができる。このようにして像
を一致させた状態における偏向角度θ11θ2を求める
ことにより、前述の<A)と同様の手順に従って第2の
デフレクタ10から材料面2までの距離、すなわち材料
面の高さ10が求められる。
このように構成することにより、材料のほぼ垂直方向か
ら電子ビームを照射することによって材料面の高さを測
定することができ、カセットに収納された材料の表面高
さを測定する場合にも従来のような死角を生じることは
ない。
また、走査電子顕微鏡観察の場合のような一般的な材料
であってもその高さを測定できる。すなわら、電子ビー
ムが照射でき、目印となるマークや観察対染物があれば
かなり細かい部分の高さ測定が行える。
また、高さ測定時には材料位置を固定してステージを動
かさないことから、高速処理が行える。
[発明の効果] 以上詳細に説明したように、本発明によれば、比較的小
型の簡単な構成で、材料のほぼ全表面にわたって死角を
生じることなくの高さ測定が行える高さ測定装置を提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成図、第2図は第1図の
駆動系のブロック図、第3図及び第4図は動作説明図、
第5図は従来の高さ測定装置の一例を示す構成図、第6
図は第5図の動作説明図、第7図はカセットに収納され
た材料の具体例を示す構成図である。 8・・・電子ビーム    9・・・第1のデフレクタ
10・・・第2のデフレクタ 14・・・走査回路    15・・・加算器1G・・
・第1の偏向回路 17・・・第2の偏向回路特許出願
人  日  本  電  子  株  式  会  社
代  理  人   弁  理  士   井  島 
 藤  冶外1名 (c) 2−可一 (d)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 材料に照射される電子ビームの光軸をシフトさせるよう
    に偏向する第1のデフレクタと、第1のデフレクタを通
    過した電子ビームを偏向して材料に照射する第2のデフ
    レクタと、所定の角度幅で走査するための走査電圧を第
    2のデフレクタに出力する走査回路と、フラグ信号に従
    つて極性の異なる第1の偏向電圧を第1のデフレクタに
    出力する第1の偏向回路と、フラグ信号に従つて極性の
    異なる第2の偏向電圧を第2のデフレクタに出力する第
    2の偏向回路と、第1のデフレクタと第2のデフレクタ
    の距離をl_1、第1の偏向電圧による偏向角度をθ_
    1、材料の走査画像がフラグ信号の切り換えに拘らず一
    致するように第2の偏向電圧を調整した時の偏向角度を
    θ_2として、次式により第2のデフレクタと材料面ま
    での距離l_0を演算する演算手段、とで構成されたこ
    とを特徴とする高さ測定装置。 l_0=l_1・tanθ_1/tan(θ_2−θ_
    1)
JP62299294A 1987-11-26 1987-11-26 高さ測定装置 Pending JPH01140007A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH056311U (ja) * 1991-02-27 1993-01-29 サンユー電子株式会社 高さ測定装置
JP2002313275A (ja) * 2001-04-12 2002-10-25 Seiko Instruments Inc 試料の高さ出し機能を備えた集束イオンビーム装置
JP2008121844A (ja) * 2006-11-15 2008-05-29 Kokuyo Co Ltd 係合装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH056311U (ja) * 1991-02-27 1993-01-29 サンユー電子株式会社 高さ測定装置
JP2002313275A (ja) * 2001-04-12 2002-10-25 Seiko Instruments Inc 試料の高さ出し機能を備えた集束イオンビーム装置
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