JPH0474644B2 - - Google Patents
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- JPH0474644B2 JPH0474644B2 JP57051624A JP5162482A JPH0474644B2 JP H0474644 B2 JPH0474644 B2 JP H0474644B2 JP 57051624 A JP57051624 A JP 57051624A JP 5162482 A JP5162482 A JP 5162482A JP H0474644 B2 JPH0474644 B2 JP H0474644B2
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
- G01B11/0608—Height gauges
-
- 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
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/304—Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals
- H01J37/3045—Object or beam position registration
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は鏡面（反射率１）に近い面を持つ物
体、例えば、荷電粒子線露光装置におけるマスク
ブランクやウエハの表面の高さを極めて正確に検
知することの可能な物体の表面高さ測定方法に関
する。
体、例えば、荷電粒子線露光装置におけるマスク
ブランクやウエハの表面の高さを極めて正確に検
知することの可能な物体の表面高さ測定方法に関
する。
［従来の技術］
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、特に半導体ウエハに多重露光をするときには
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、特に半導体ウエハに多重露光をするときには
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。
従来の高さ測定方法としては、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方法及び
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方法があ
る。
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方法及び
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方法があ
る。
しかし乍ら、前者では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、高さ測定点は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。又、後者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は
できるが、干渉パルスの数の積算を利用している
ので、被露光材料表面の凹凸を横切つたりして光
の中断があると、その後の測定は全く信頼のない
ものとなる。
で、測定時電子線に悪影響を与えることになる。
従つて、高さ測定点は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。又、後者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は
できるが、干渉パルスの数の積算を利用している
ので、被露光材料表面の凹凸を横切つたりして光
の中断があると、その後の測定は全く信頼のない
ものとなる。
本発明者は、この様な欠点を解決し得る新規な
方法を先に提案した。この方法は、光源よりの光
を被露光材料表面に対して斜め方向から投射し、
この投射光をアパーチヤを有する部材に照射して
その通過した光をレンズによつて前記被露光材料
表面近傍に結像せしめ、該材料表面で反射された
光の進行方向に配置されたレンズにより、前記像
をイメージデイセクター管の光電検出面上に結像
し、該像の位置に応じた信号を発生し、該信号に
基づいて高さ変位を求めるようにした方法であ
る。この方法は非接触、光学式であり電子線に何
等の影響を与えることなく該電子線の照射点にお
ける表面高さを測定でき、且つ干渉パルスの積算
は用いないので、凹凸等の光中断部があつても正
確な高さ測定が可能であるという効果を有してい
る。
方法を先に提案した。この方法は、光源よりの光
を被露光材料表面に対して斜め方向から投射し、
この投射光をアパーチヤを有する部材に照射して
その通過した光をレンズによつて前記被露光材料
表面近傍に結像せしめ、該材料表面で反射された
光の進行方向に配置されたレンズにより、前記像
をイメージデイセクター管の光電検出面上に結像
し、該像の位置に応じた信号を発生し、該信号に
基づいて高さ変位を求めるようにした方法であ
る。この方法は非接触、光学式であり電子線に何
等の影響を与えることなく該電子線の照射点にお
ける表面高さを測定でき、且つ干渉パルスの積算
は用いないので、凹凸等の光中断部があつても正
確な高さ測定が可能であるという効果を有してい
る。
［発明が解決しようとする問題点］
しかし、該測定方法においては、イメージデイ
セクター管を使用していることから次の様な問題
がある。即ち、該イメージデイセクター管は、光
電変換面、アパーチヤ板、２次電子像倍管、コレ
クター電極、静電レンズ、偏向コイル及び各部の
電源等から構成されるので、構造が複雑で大型で
あり、且つ非常に高価であるという問題がある。
特に、この様な新規な測定方法を実施する為の装
置が大型であることは狭隘な露光室への設置が困
難となり折角の利点を持つ該新規な測定方法の活
用が難しくなる。
セクター管を使用していることから次の様な問題
がある。即ち、該イメージデイセクター管は、光
電変換面、アパーチヤ板、２次電子像倍管、コレ
クター電極、静電レンズ、偏向コイル及び各部の
電源等から構成されるので、構造が複雑で大型で
あり、且つ非常に高価であるという問題がある。
特に、この様な新規な測定方法を実施する為の装
置が大型であることは狭隘な露光室への設置が困
難となり折角の利点を持つ該新規な測定方法の活
用が難しくなる。
本発明は上記問題点を全て解消し、鏡面（反射
率１）に近い面を持つ物体、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の表面
の高さを極めて正確に検知することが可能で、費
用の余り掛らない簡単な測定方法を提供すること
を目的としている。
率１）に近い面を持つ物体、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の表面
の高さを極めて正確に検知することが可能で、費
用の余り掛らない簡単な測定方法を提供すること
を目的としている。
［問題を解決するための手段］
そこで、本発明の物体の表面高さを測定する方
法は、鏡面物体表面に一定角度θで光を照射し、
該鏡面物体表面から離れた位置に該光をフオーカ
スさせることにより微小スポツトを結ばせ、該鏡
面物体表面から反射する光を集光し、前記微小ス
ポツトの像をその検出面が光起電効果を有し、均
一な抵抗層によつて形成され、且つ両端に出力取
り出し用電極を備えた半導体位置検出器の検出面
に結像し、該検出器の両電極から取り出した信号
によつて、前記検出面上のスポツト像位置を求
め、その位置に基づいて物体の表面高さを求める
様にした。
法は、鏡面物体表面に一定角度θで光を照射し、
該鏡面物体表面から離れた位置に該光をフオーカ
スさせることにより微小スポツトを結ばせ、該鏡
面物体表面から反射する光を集光し、前記微小ス
ポツトの像をその検出面が光起電効果を有し、均
一な抵抗層によつて形成され、且つ両端に出力取
り出し用電極を備えた半導体位置検出器の検出面
に結像し、該検出器の両電極から取り出した信号
によつて、前記検出面上のスポツト像位置を求
め、その位置に基づいて物体の表面高さを求める
様にした。
［実施例］
以下本発明の一実施例を図面に基づき説明す
る。第１図において、１はマスクブランクや半導
体ウエハの如き鏡面（反射率１）に近い露光面を
持つ被露光材料、２は電子線発生源を示し、該電
子線発生源より出た電子線３は電子レンズ系４に
より集束されて被露光材料１上に投射される。５
は偏向器であり、電子線３を偏向し、被露光材料
１上で移動させてパターンを描くためのもので、
増幅器６を介してコンピユータ７よりパターン信
号が送られる。８は光源、９はレンズ（照射光学
系）で、該光源からの光を被露光材料面から離れ
た位置、例えば、該材料面から手前に離れた、例
えば、点Ｐに集光させて微小スポツト（光源８、
又はその後方に挿入したアパーチヤの像）を結ば
せ、該材料面上には該光源のデフオーカス像を結
ばせるものである。１０は結像系レンズで、該ス
ポツトの虚像又は実像（この場合、照射系レンズ
９により材料面から手前に離れた点Ｐにスポツト
が結像されているので、該材料面後方の点P′に出
来る虚像）の拡大像を半導体位置検出器１１の検
出面上に集光して結像させるものである。尚、材
料面から後方に離れた点にスポツトを結像した場
合には該材料面の手前に出来る実像の拡大像を半
導体検出器の検出面上に集光して結像させる。
る。第１図において、１はマスクブランクや半導
体ウエハの如き鏡面（反射率１）に近い露光面を
持つ被露光材料、２は電子線発生源を示し、該電
子線発生源より出た電子線３は電子レンズ系４に
より集束されて被露光材料１上に投射される。５
は偏向器であり、電子線３を偏向し、被露光材料
１上で移動させてパターンを描くためのもので、
増幅器６を介してコンピユータ７よりパターン信
号が送られる。８は光源、９はレンズ（照射光学
系）で、該光源からの光を被露光材料面から離れ
た位置、例えば、該材料面から手前に離れた、例
えば、点Ｐに集光させて微小スポツト（光源８、
又はその後方に挿入したアパーチヤの像）を結ば
せ、該材料面上には該光源のデフオーカス像を結
ばせるものである。１０は結像系レンズで、該ス
ポツトの虚像又は実像（この場合、照射系レンズ
９により材料面から手前に離れた点Ｐにスポツト
が結像されているので、該材料面後方の点P′に出
来る虚像）の拡大像を半導体位置検出器１１の検
出面上に集光して結像させるものである。尚、材
料面から後方に離れた点にスポツトを結像した場
合には該材料面の手前に出来る実像の拡大像を半
導体検出器の検出面上に集光して結像させる。
この位置検出器は、第２図に断面を示す如く、
表面Ｐ型層１２と裏面Ｎ型層１３と両者間の絶縁
層１４とより成り、表面層１２或いは両面１２及
び１３は均一な抵抗層に形成されており、その両
端に電極１５ａ，１５ｂを設けてこの電極より信
号を取り出す構成になつている。前記表面層１２
又は該層と次の層との接合面は光起電効果を有
し、光束の照射により、その入射位置で光量に応
じた数のフオトキヤリアを発生する。このフオト
キヤリアによる電流は電極１５ａ及び１５ｂ方向
へ移動し、該電極から出力電流Ia，Ibとなつて取
り出されるわけであるが、前記表面層１２は均一
な抵抗層であるので、各電極に到達する電流の量
は光束の照射点から電極１５ａ，１５ｂまでの距
離に夫々応じたものとなり、従つて出力IaとIbを
演算すれば、入射光の位置が分かる。実際の測定
においては、入射光は第３図に斜線で示す如く有
限な大きさを有しており、従つて、前記演算によ
つて光量分布の重心Ｇを求めることになる。
表面Ｐ型層１２と裏面Ｎ型層１３と両者間の絶縁
層１４とより成り、表面層１２或いは両面１２及
び１３は均一な抵抗層に形成されており、その両
端に電極１５ａ，１５ｂを設けてこの電極より信
号を取り出す構成になつている。前記表面層１２
又は該層と次の層との接合面は光起電効果を有
し、光束の照射により、その入射位置で光量に応
じた数のフオトキヤリアを発生する。このフオト
キヤリアによる電流は電極１５ａ及び１５ｂ方向
へ移動し、該電極から出力電流Ia，Ibとなつて取
り出されるわけであるが、前記表面層１２は均一
な抵抗層であるので、各電極に到達する電流の量
は光束の照射点から電極１５ａ，１５ｂまでの距
離に夫々応じたものとなり、従つて出力IaとIbを
演算すれば、入射光の位置が分かる。実際の測定
においては、入射光は第３図に斜線で示す如く有
限な大きさを有しており、従つて、前記演算によ
つて光量分布の重心Ｇを求めることになる。
第１図に戻つて、上記検出器１１からの信号
Ia，Ibは夫々増幅器１６ａ，１６ｂにより増幅さ
れた後、演算回路１７に送られ、前記重心Ｇの位
置が算出され、更にその重心位置から材料表面の
高さが求められる。
Ia，Ibは夫々増幅器１６ａ，１６ｂにより増幅さ
れた後、演算回路１７に送られ、前記重心Ｇの位
置が算出され、更にその重心位置から材料表面の
高さが求められる。
例えば、第４図に示す様に、被露光材料１の露
光面が１′になる迄距離ｈ丈移動したとすると、
前記虚像点はP′からP″迄移動する。今、結像レ
ンズの倍率をＭ、材料面の基準高さからのずれ
（即ち、上記移動距離）をｈ、光の波長を入、反
射角をθとしたとき、前記重心Ｇの検出面中心か
らのずれ量Δは Δ＝Ｍ・2h cosθ で与えられる。上記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ｈは求まるわけであ
る。
光面が１′になる迄距離ｈ丈移動したとすると、
前記虚像点はP′からP″迄移動する。今、結像レ
ンズの倍率をＭ、材料面の基準高さからのずれ
（即ち、上記移動距離）をｈ、光の波長を入、反
射角をθとしたとき、前記重心Ｇの検出面中心か
らのずれ量Δは Δ＝Ｍ・2h cosθ で与えられる。上記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ｈは求まるわけであ
る。
この得られたｈの値の信号は表示装置１８に送
られ表示される。又、該信号は前記偏向器の増幅
器６や対物レンズ付近に設置されたフオーカス補
正レンズ、ビームシフト用偏向器又はフイールド
回転レンズ等に送られ、被露光材料の高さ変位に
拘わらず描画パターンの描画位置や露光フイール
ドの大きさやフオーカシングが一定になるように
それらを制御する。
られ表示される。又、該信号は前記偏向器の増幅
器６や対物レンズ付近に設置されたフオーカス補
正レンズ、ビームシフト用偏向器又はフイールド
回転レンズ等に送られ、被露光材料の高さ変位に
拘わらず描画パターンの描画位置や露光フイール
ドの大きさやフオーカシングが一定になるように
それらを制御する。
［発明の効果］
本発明は、高さを測定すべき鏡面物体表面から
離れた位置にスポツトを結ばせて該鏡面物体上に
はデフオーカス像が出来る様にし、そのスポツト
の像（虚像又は実像）を検出器の検出面上に結像
させ、鏡面物体表面像は検出面上にデフオーカス
させているので、該鏡面物体表面に汚れ等の斑が
あつても、検出器の検出面上には斑の影響を殆ど
受けない一様なスポツト像が結像されるので、鏡
面（反射率１）に近い面を持つ物体、例えば、荷
電粒子線露光装置におけるマスクブランやウエハ
の表面の高さ（変位）を極めて正確に検知するこ
とが出来る。又、本発明の測定方法では、位置検
出器として極く小さく作ることが出来、且つそれ
は付属する回路が簡単な半導体位置検出器を使用
しているので、露光室に容易に設置出来、その
為、本発明により小スペース且つ低コストで実施
出来る物体の表面高さ測定方法が提供される。
離れた位置にスポツトを結ばせて該鏡面物体上に
はデフオーカス像が出来る様にし、そのスポツト
の像（虚像又は実像）を検出器の検出面上に結像
させ、鏡面物体表面像は検出面上にデフオーカス
させているので、該鏡面物体表面に汚れ等の斑が
あつても、検出器の検出面上には斑の影響を殆ど
受けない一様なスポツト像が結像されるので、鏡
面（反射率１）に近い面を持つ物体、例えば、荷
電粒子線露光装置におけるマスクブランやウエハ
の表面の高さ（変位）を極めて正確に検知するこ
とが出来る。又、本発明の測定方法では、位置検
出器として極く小さく作ることが出来、且つそれ
は付属する回路が簡単な半導体位置検出器を使用
しているので、露光室に容易に設置出来、その
為、本発明により小スペース且つ低コストで実施
出来る物体の表面高さ測定方法が提供される。
尚、本発明は上記の電子線露光装置の材料表面
高さの測定にその使用が限定されるものではな
い。
高さの測定にその使用が限定されるものではな
い。
第１図は本発明の一実施例を示すブロツク線
図、第２図はその一部の構造を示す拡大断面図、
第３図は実際の使用時の測定位置を説明する図、
第４図は被露光材料の上下移動に伴なう虚像の移
動を説明する為の図である。 １：被露光材料、３：電子線、５：偏向器、
６：増幅器、７：コンピユータ、８：光源、９：
レンズ、１０：結像レンズ、１１：半導体位置検
出器、１２：表面Ｐ型層、１３：裏面Ｎ型層、１
４：絶縁層、１５ａ，１５ｂ：電極、１７：演算
回路、１８：表示装置。
図、第２図はその一部の構造を示す拡大断面図、
第３図は実際の使用時の測定位置を説明する図、
第４図は被露光材料の上下移動に伴なう虚像の移
動を説明する為の図である。 １：被露光材料、３：電子線、５：偏向器、
６：増幅器、７：コンピユータ、８：光源、９：
レンズ、１０：結像レンズ、１１：半導体位置検
出器、１２：表面Ｐ型層、１３：裏面Ｎ型層、１
４：絶縁層、１５ａ，１５ｂ：電極、１７：演算
回路、１８：表示装置。
Claims (1)
- １ 鏡面物体表面に一定角度θで光を照射し、該
鏡面物体表面から離れた位置に該光をフオーカス
させることにより微小スポツトを結ばせ、該鏡面
物体表面から反射する光を集光し、前記微小スポ
ツトの像をその検出面が光起電効果を有し、均一
な抵抗層によつて形成され、且つ両端に出力取り
出し用電極を備えた半導体位置検出器の検出面に
結像し、該検出器の両電極から取り出した信号に
よつて、前記検出面上のスポツト像位置を求め、
その位置に基づいて物体の表面高さを求める様に
した物体の表面高さ測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5162482A JPS58168906A (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | 物体の表面高さ測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5162482A JPS58168906A (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | 物体の表面高さ測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58168906A JPS58168906A (ja) | 1983-10-05 |
| JPH0474644B2 true JPH0474644B2 (ja) | 1992-11-26 |
Family
ID=12892014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5162482A Granted JPS58168906A (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | 物体の表面高さ測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58168906A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6107637A (en) | 1997-08-11 | 2000-08-22 | Hitachi, Ltd. | Electron beam exposure or system inspection or measurement apparatus and its method and height detection apparatus |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59762B2 (ja) * | 1979-03-09 | 1984-01-09 | 安立電気株式会社 | 変位測定装置 |
| JPS56141505A (en) * | 1980-04-04 | 1981-11-05 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Position detector |
-
1982
- 1982-03-30 JP JP5162482A patent/JPS58168906A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58168906A (ja) | 1983-10-05 |
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