JPH0217050B2 - - Google Patents
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- JPH0217050B2 JPH0217050B2 JP58070649A JP7064983A JPH0217050B2 JP H0217050 B2 JPH0217050 B2 JP H0217050B2 JP 58070649 A JP58070649 A JP 58070649A JP 7064983 A JP7064983 A JP 7064983A JP H0217050 B2 JPH0217050 B2 JP H0217050B2
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- Japan
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- particle beam
- charged particle
- detector
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
- G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
- G03F9/7026—Focusing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B15/00—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons
- G01B15/02—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons for measuring thickness
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は試料の高さ、例えば荷電粒子線露光装
置におけるマスクブランクやウエハ表面の高さを
極めて正確に検知することの可能な装置に関する
ものである。
置におけるマスクブランクやウエハ表面の高さを
極めて正確に検知することの可能な装置に関する
ものである。
例えば、電子線露光装置により半導体ウエハ等
上に微細回路パターンを描画する際、該ウエハ表
面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つてしま
い、特に半導体ウエハ上（表面）に何種類もの微
細回路パターンを重ねて露光する直接露光におい
ては、描画精度は著しく低下してしまう。従つ
て、被露光材料の高さを正確に測定することは高
精度な描画のために極めて重要である。
上に微細回路パターンを描画する際、該ウエハ表
面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つてしま
い、特に半導体ウエハ上（表面）に何種類もの微
細回路パターンを重ねて露光する直接露光におい
ては、描画精度は著しく低下してしまう。従つ
て、被露光材料の高さを正確に測定することは高
精度な描画のために極めて重要である。
従来の高さ測定装置としては、被露光材料の表
面に対向して電極を配置し、この表面と電極との
間に形成されるコンデンサの静電容量が該表面の
上下動に伴つて変化することを利用するものが多
く使用されているが、この様な装置では電極によ
る静電界の発生があるので、測定時電子線に悪影
響を与えることになる。従つて、高さ測定点に最
も重要な電子線照射点から著しく離れた点になら
ざるを得ず、高い測定精度は望めない。
面に対向して電極を配置し、この表面と電極との
間に形成されるコンデンサの静電容量が該表面の
上下動に伴つて変化することを利用するものが多
く使用されているが、この様な装置では電極によ
る静電界の発生があるので、測定時電子線に悪影
響を与えることになる。従つて、高さ測定点に最
も重要な電子線照射点から著しく離れた点になら
ざるを得ず、高い測定精度は望めない。
これに対し、被露光材料表面にレーザ光を照射
し、その表面での反射光と照射光との干渉縞を利
用するもの、或いは任意光源からの光をエツジ部
材に照射し、そのエツジの像を材料面で反射さ
せ、これをイメージデイセクター管の結像面に投
影して該材料の高さ変位をエツジ像の位置ずれと
して検出するもの等も提案されている。これらは
光学的測定であるので、電子線照射点と測定点と
を一致させることができ、従つて前記静電容量を
利用するものに比し高い精度で高さ測定が可能で
ある。
し、その表面での反射光と照射光との干渉縞を利
用するもの、或いは任意光源からの光をエツジ部
材に照射し、そのエツジの像を材料面で反射さ
せ、これをイメージデイセクター管の結像面に投
影して該材料の高さ変位をエツジ像の位置ずれと
して検出するもの等も提案されている。これらは
光学的測定であるので、電子線照射点と測定点と
を一致させることができ、従つて前記静電容量を
利用するものに比し高い精度で高さ測定が可能で
ある。
しかし乍ら、該測定は検出系の他に光照射系を
狭隘な試料室空間に設置しなければならず、構造
が複雑になり、且つ高価である他設置が不可能に
なる場合も生ずる。
狭隘な試料室空間に設置しなければならず、構造
が複雑になり、且つ高価である他設置が不可能に
なる場合も生ずる。
本発明は上記欠点を解消することを目的とする
もので、加工を分析のために用いる一次荷電粒子
ビーム自体を高さ測定のツールとして利用するも
のである。
もので、加工を分析のために用いる一次荷電粒子
ビーム自体を高さ測定のツールとして利用するも
のである。
本発明の構成は荷電粒子ビームを試料面に照射
し、該試料を加工、分析或いは観察する装置にお
いて、前記荷電粒子ビームの軸に対し、試料面付
近で一定の角度をなして交叉する軸に沿つて少な
くとも一個の結像レンズを設け、前記試料から散
乱した荷電粒子を該レンズによつて結像せしめ、
その結像面に少なくとも一次元的な位置検出機能
をもつ検出器を設置し、該検出器の出力信号によ
り前記試料の高さ位置を検知する如く構成した荷
電粒子線装置の試料表面高さ測定装置に特徴を有
している。
し、該試料を加工、分析或いは観察する装置にお
いて、前記荷電粒子ビームの軸に対し、試料面付
近で一定の角度をなして交叉する軸に沿つて少な
くとも一個の結像レンズを設け、前記試料から散
乱した荷電粒子を該レンズによつて結像せしめ、
その結像面に少なくとも一次元的な位置検出機能
をもつ検出器を設置し、該検出器の出力信号によ
り前記試料の高さ位置を検知する如く構成した荷
電粒子線装置の試料表面高さ測定装置に特徴を有
している。
以下本発明の一実施例を添付図面に基づき詳述
する。
する。
第１図は本発明の一実施例のブロツク図であ
り、１は荷電粒子源、例えば電子銃を示す。この
電子銃より出た電子は集束レンズ２により集束さ
れ、断面整形スリツト３上に投射される。該整形
スリツトを通過した電子は結像レンズ４により結
像されスリツト３の縮小像を試料（ウエハ）５上
に投影する。電子線の通路に沿つてＸ，Ｙの偏向
器（図では一方向のみ示す）６が置かれ、前記整
形された電子ビームを試料５上で走査できる。こ
の偏向器には増幅器７を介してコンピユータ８よ
りパターン信号を印加されており、試料としての
半導体ウエハ５上に所望のICパターンが描画さ
れる。９は電子銃１と集束レンズ２との間に置か
れたブランキング用の偏向器であり、スリツト１
０との組み合せにより電子ビームをパルス状に通
過させる。該偏向器９には増幅器１１を介してコ
ンピユータ８よりパターンに応じてオン−オフ信
号が印加される。１２は円筒型静電レンズであ
り、２つの円筒１３ａ，１３ｂを僅かに離間して
構成したもので、一次電子線の軸Ｚに対し試料面
付近で一定角度で交叉する軸Z′にそつて配置され
ている。両円筒１３ａ，１３ｂには直流電源１４
より相互に異つて直流電圧が印加され、それによ
つて両円筒の間隙部に湾曲電界を発生せしめ、試
料５から散乱する反射電子を集束し、反射電子散
乱点（一次電子照射点）の像を結像する。その結
像面には位置検出器１５が置かれ、前記反射電子
の結像スポツトの位置を検出する。該位置検出器
としては半導体位置検出器（PSD）、フオトダイ
オードアレイセンサ、固体イメージセンサ
（CCD等）或いはイメージデイセクター管等が利
用できる。該検出器からの信号は検出回路１６に
送られ、試料の高さ位置に関する信号に変換さ
れ、表示装置１７に送られる。その結果、表示装
置上には試料５の表面の基準位置からのずれ量が
表示される。又、検出回路１６の出力の一部は偏
向器６の増幅器７にも送られ、該増幅器のゲイン
を制御する。即ち、試料５の高さずれにより生ず
る描画パターンの誤差を補正するわけである。こ
の場合点線で示す如く、検出回路１６からの信号
をコンピユータ８に送り、該コンピユータ内に記
憶されている描画パターンをソフト的に補正する
ようにしても良い。尚図示はしないが、結像レン
ズ４の電源にも検出回路１６の出力を供給し、試
料５の高さずれに応じて電子ビームのフオーカス
位置を制御することは望ましい。
り、１は荷電粒子源、例えば電子銃を示す。この
電子銃より出た電子は集束レンズ２により集束さ
れ、断面整形スリツト３上に投射される。該整形
スリツトを通過した電子は結像レンズ４により結
像されスリツト３の縮小像を試料（ウエハ）５上
に投影する。電子線の通路に沿つてＸ，Ｙの偏向
器（図では一方向のみ示す）６が置かれ、前記整
形された電子ビームを試料５上で走査できる。こ
の偏向器には増幅器７を介してコンピユータ８よ
りパターン信号を印加されており、試料としての
半導体ウエハ５上に所望のICパターンが描画さ
れる。９は電子銃１と集束レンズ２との間に置か
れたブランキング用の偏向器であり、スリツト１
０との組み合せにより電子ビームをパルス状に通
過させる。該偏向器９には増幅器１１を介してコ
ンピユータ８よりパターンに応じてオン−オフ信
号が印加される。１２は円筒型静電レンズであ
り、２つの円筒１３ａ，１３ｂを僅かに離間して
構成したもので、一次電子線の軸Ｚに対し試料面
付近で一定角度で交叉する軸Z′にそつて配置され
ている。両円筒１３ａ，１３ｂには直流電源１４
より相互に異つて直流電圧が印加され、それによ
つて両円筒の間隙部に湾曲電界を発生せしめ、試
料５から散乱する反射電子を集束し、反射電子散
乱点（一次電子照射点）の像を結像する。その結
像面には位置検出器１５が置かれ、前記反射電子
の結像スポツトの位置を検出する。該位置検出器
としては半導体位置検出器（PSD）、フオトダイ
オードアレイセンサ、固体イメージセンサ
（CCD等）或いはイメージデイセクター管等が利
用できる。該検出器からの信号は検出回路１６に
送られ、試料の高さ位置に関する信号に変換さ
れ、表示装置１７に送られる。その結果、表示装
置上には試料５の表面の基準位置からのずれ量が
表示される。又、検出回路１６の出力の一部は偏
向器６の増幅器７にも送られ、該増幅器のゲイン
を制御する。即ち、試料５の高さずれにより生ず
る描画パターンの誤差を補正するわけである。こ
の場合点線で示す如く、検出回路１６からの信号
をコンピユータ８に送り、該コンピユータ内に記
憶されている描画パターンをソフト的に補正する
ようにしても良い。尚図示はしないが、結像レン
ズ４の電源にも検出回路１６の出力を供給し、試
料５の高さずれに応じて電子ビームのフオーカス
位置を制御することは望ましい。
第２図は本発明における高さ測定の原理を示す
光学図であり、試料５が５′で示すするにｈだけ
高さが変つた場合を示している。試料が５の状態
での一次電子線の照射点ｐは検出器１５上でp′に
結像されていたものが、試料が５′になると照射
点は仮想的にｑとなり、その像はq′に結ばれるこ
とになる。而して、ｐとｑの距離ｌはｈ cosθで
あり、（但し、θは試料面と軸Z′とのなす角）
p′とq′の距離Ｌはレンズ１２の倍率をＭとすると
Ｌ＝Ｍ・ｌ＝Ｍ・hcosθとなる。ここで、Ｍとθ
は既知であり、一定であるので検出器１５上にお
いてＬが判れば試料の高さｈは容易に判るわけで
ある。
光学図であり、試料５が５′で示すするにｈだけ
高さが変つた場合を示している。試料が５の状態
での一次電子線の照射点ｐは検出器１５上でp′に
結像されていたものが、試料が５′になると照射
点は仮想的にｑとなり、その像はq′に結ばれるこ
とになる。而して、ｐとｑの距離ｌはｈ cosθで
あり、（但し、θは試料面と軸Z′とのなす角）
p′とq′の距離Ｌはレンズ１２の倍率をＭとすると
Ｌ＝Ｍ・ｌ＝Ｍ・hcosθとなる。ここで、Ｍとθ
は既知であり、一定であるので検出器１５上にお
いてＬが判れば試料の高さｈは容易に判るわけで
ある。
さて、電子線露光を行なうには、先ず一次電子
線を試料５上のある点（描画領域でない点）に照
射する。この照射により、試料５より反射する電
子はレンズ１２により検出器１５上に結像され、
その結像位置が検出される。該結像位置に関する
信号は回路１６より高さ信号として表示装置１７
に送られ、試料５の高さ位置が表示される。この
表示値に基づき手動により試料の高さを調整した
り、偏向器６の増幅器７のゲインを制御するよう
にしても良いが、実際上は第１図に示す如く、回
路１６からの信号により増幅器７を自動的に調整
したり、コンピユータ８に記載された描画パター
ンを直接補正するようにすると便利である。
線を試料５上のある点（描画領域でない点）に照
射する。この照射により、試料５より反射する電
子はレンズ１２により検出器１５上に結像され、
その結像位置が検出される。該結像位置に関する
信号は回路１６より高さ信号として表示装置１７
に送られ、試料５の高さ位置が表示される。この
表示値に基づき手動により試料の高さを調整した
り、偏向器６の増幅器７のゲインを制御するよう
にしても良いが、実際上は第１図に示す如く、回
路１６からの信号により増幅器７を自動的に調整
したり、コンピユータ８に記載された描画パター
ンを直接補正するようにすると便利である。
上記高さ測定が終了した後、コンピユータ８か
ら各部に描画パターン等の信号を送ると、試料５
上に所望のパターンが所望の寸法で露光できるわ
けである。
ら各部に描画パターン等の信号を送ると、試料５
上に所望のパターンが所望の寸法で露光できるわ
けである。
尚、上記は電子ビーム露光装置について述べた
が、これに限らずイオンビーム露光装置や測長装
置、分析装置、その他の粒子線装置にも同様に適
用できるものである。又、これら装置において、
描画に用いる荷電粒子線以外に別の荷電粒子線源
がある場合には、それを用いても良い。更に、前
記は反射粒子線の結像レンズとして円筒型静電レ
ンズを用いたが、他のタイプや電磁型レンズも使
用できる。
が、これに限らずイオンビーム露光装置や測長装
置、分析装置、その他の粒子線装置にも同様に適
用できるものである。又、これら装置において、
描画に用いる荷電粒子線以外に別の荷電粒子線源
がある場合には、それを用いても良い。更に、前
記は反射粒子線の結像レンズとして円筒型静電レ
ンズを用いたが、他のタイプや電磁型レンズも使
用できる。
以上詳述した如く、本発明は荷電粒子線を試料
面に照射し、その反射粒子線をとらえ、電子レン
ズにより前記照射点の像を検出器上に結像し、検
出器上の像位置から試料の高さを知るようになし
てあるので、荷電粒子線照射点そのものの高さを
測定でき、従来の静電容量型等に比べ極めて高い
精度の測定が可能となり、又露光室にはレンズ１
２のみを備えれば良いので、従来の光学式変位側
定装置に比べ装置は小型、簡易となり、且つ低コ
ストですみ、露光室への設置ができないという心
配は殆んどなくなる。
面に照射し、その反射粒子線をとらえ、電子レン
ズにより前記照射点の像を検出器上に結像し、検
出器上の像位置から試料の高さを知るようになし
てあるので、荷電粒子線照射点そのものの高さを
測定でき、従来の静電容量型等に比べ極めて高い
精度の測定が可能となり、又露光室にはレンズ１
２のみを備えれば良いので、従来の光学式変位側
定装置に比べ装置は小型、簡易となり、且つ低コ
ストですみ、露光室への設置ができないという心
配は殆んどなくなる。
第１図は本発明の一実施例を示すブロツク線
図、第２図は本発明の原理を説明する図である。 １：電子銃、２：集束レンズ、３：整形スリツ
ト、４：結像レンズ、５：試料、６，９：偏向
器、７，１１：増幅器、８：コンピユータ、１
０：スリツト、１２：静電レンズ、１３ａ，１３
ｂ：円筒、１４：直流電源、１５：位置検出器、
１６：検出回路、１７：表示装置。
図、第２図は本発明の原理を説明する図である。 １：電子銃、２：集束レンズ、３：整形スリツ
ト、４：結像レンズ、５：試料、６，９：偏向
器、７，１１：増幅器、８：コンピユータ、１
０：スリツト、１２：静電レンズ、１３ａ，１３
ｂ：円筒、１４：直流電源、１５：位置検出器、
１６：検出回路、１７：表示装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 荷電粒子ビームを試料面に照射し、該試料を
加工、分析或いは観察する装置において、前記荷
電粒子ビームの軸に対し、試料面付近で一定の角
度をなして交叉する軸に沿つて少なくとも一個の
結像レンズを設け、前記試料から散乱した荷電粒
子を該レンズによつて結像せしめ、その結像面に
少なくとも一次元的な位置検出機能をもつ検出器
を設置し、該検出器の出力信号により前記試料の
高さ位置を検知する如く構成したことを特徴とす
る荷電粒子線装置の試料表面高さ測定装置。 ２ 前記検出器の出力に基づき試料の高さを表示
する手段を備えている特許請求の範囲第１項記載
の荷電粒子線装置の試料表面高さ測定装置。 ３ 前記検出器の出力に基づき荷電粒子ビームの
偏向信号を補正する特許請求の範囲第１項記載の
荷電粒子線装置の試料表面高さ測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58070649A JPS59195112A (ja) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | 荷電粒子線装置の試料表面高さ測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58070649A JPS59195112A (ja) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | 荷電粒子線装置の試料表面高さ測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59195112A JPS59195112A (ja) | 1984-11-06 |
| JPH0217050B2 true JPH0217050B2 (ja) | 1990-04-19 |
Family
ID=13437703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58070649A Granted JPS59195112A (ja) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | 荷電粒子線装置の試料表面高さ測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59195112A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4788431A (en) * | 1987-04-10 | 1988-11-29 | The Perkin-Elmer Corporation | Specimen distance measuring system |
-
1983
- 1983-04-21 JP JP58070649A patent/JPS59195112A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59195112A (ja) | 1984-11-06 |
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