JPS5999215A - 物体の表面高さ測定装置 - Google Patents
物体の表面高さ測定装置Info
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- JPS5999215A JPS5999215A JP20828782A JP20828782A JPS5999215A JP S5999215 A JPS5999215 A JP S5999215A JP 20828782 A JP20828782 A JP 20828782A JP 20828782 A JP20828782 A JP 20828782A JP S5999215 A JPS5999215 A JP S5999215A
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は物体の高さ、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ェ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。
るマスクブランクやウェ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ェハ等上に微細
回路パターンを描画する際、該ウェハ表面が設定した高
さからずれているど、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おけ
る多重露光をするとぎには描画精度は著しく低下してし
まう。従って、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。
回路パターンを描画する際、該ウェハ表面が設定した高
さからずれているど、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おけ
る多重露光をするとぎには描画精度は著しく低下してし
まう。従って、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って変化す
ることを利用するもの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
するものが使用されている。
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って変化す
ることを利用するもの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
するものが使用されている。
しかし乍ら、前者では静電界の発生があるので、測定特
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頗れた点になら
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、被露光月利表面の凹凸を横切ったりして光の中
断があると、その後の測定は全く信頼性のないものとな
る。
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頗れた点になら
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、被露光月利表面の凹凸を横切ったりして光の中
断があると、その後の測定は全く信頼性のないものとな
る。
この様な欠点を解決し1qる装置が近時提案されている
。この装置は、第1図に示す如く光源1よりの光を被露
光月利2の表面に対して斜め方向から投射し、この投射
光をアパーチャを右する部材3に照射してその通過した
光をレンズ4によっ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レンズ5
を置いて前記像をイメージディセクタ−管6の光電検出
面−1ニに結像するようになし、該像の位置に応じた信
号を発生し、それより高さ変位を演算するようになした
ものである。
。この装置は、第1図に示す如く光源1よりの光を被露
光月利2の表面に対して斜め方向から投射し、この投射
光をアパーチャを右する部材3に照射してその通過した
光をレンズ4によっ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レンズ5
を置いて前記像をイメージディセクタ−管6の光電検出
面−1ニに結像するようになし、該像の位置に応じた信
号を発生し、それより高さ変位を演算するようになした
ものである。
斯かる装置において、今月料2が第2図に示J如く、2
aから211こ高さhだけ変化した場合、アパーチャ像
ρのramp’ とp ″との間隔を1−、レンズ50
倍率をM、光の人1反則角をθとしたとき、検出面での
アパーチャ像のズレΦ△は△−M・1−cosθ−M・
2 hcosθ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りが求まること
になる。
aから211こ高さhだけ変化した場合、アパーチャ像
ρのramp’ とp ″との間隔を1−、レンズ50
倍率をM、光の人1反則角をθとしたとき、検出面での
アパーチャ像のズレΦ△は△−M・1−cosθ−M・
2 hcosθ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りが求まること
になる。
この装置は非接触、光学式であり電子線に何等の影響を
与えることなく該電子線の照射点にお(プる表面高さを
測定でき、且つ干渉パルスの積算は用いないので、凹凸
等の光中断部があっ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。
与えることなく該電子線の照射点にお(プる表面高さを
測定でき、且つ干渉パルスの積算は用いないので、凹凸
等の光中断部があっ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。
しかし、前記イメージディセクタ−管は光電変換面、ア
パーヂャ板、2次電子増倍管、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、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もつ装置の活用が
できなくなる。ぞこで、イメージディセクタ−管に代え
て半導体アレイセンサを使用すれば−に記構進向問題は
解決覆るが、新たな問題が生ずる。即ち、半導体アレイ
センサは半導体光検出素子を10〜3Q p%のピッチ
間隔で多数配列し1ζものであるが、現在市販の最も多
い配列数は2oz+8滴である。
パーヂャ板、2次電子増倍管、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、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もつ装置の活用が
できなくなる。ぞこで、イメージディセクタ−管に代え
て半導体アレイセンサを使用すれば−に記構進向問題は
解決覆るが、新たな問題が生ずる。即ち、半導体アレイ
センサは半導体光検出素子を10〜3Q p%のピッチ
間隔で多数配列し1ζものであるが、現在市販の最も多
い配列数は2oz+8滴である。
今、配列素子のピッチPを251111とすると素子の
長さは約50mm程度である。第1図において結像レン
ズ5の倍率Mを10倍とし、θが小さく COSθを略
1とみなすど前述の式から最大の高さ変位tiihma
xは約2.5mmとなる。つまり、測定可能高さ範囲は
2mm〜3mm程度しかないことになる。
長さは約50mm程度である。第1図において結像レン
ズ5の倍率Mを10倍とし、θが小さく COSθを略
1とみなすど前述の式から最大の高さ変位tiihma
xは約2.5mmとなる。つまり、測定可能高さ範囲は
2mm〜3mm程度しかないことになる。
又、測定精度向上のためMを100倍どすると高さ範囲
は0.25mmにしかならない。
は0.25mmにしかならない。
而して本発明は半導体アレイセンサを用いて測定範囲を
拡大することを目的とJ−るもので、その構成は物体の
表面に一定角度θで光を照q・1シ、且つその照射点近
傍に複数の明暗像を結ばせる光照射光学系と、前記照射
点から反射する光を集光し前記複数の明暗像を結像づ−
る光学系と、該明暗像の結像面に置かれた多数の半導体
光検出素子からなる半導体アレイセンザと、該半導体ア
レイセンサ上にお【プる明暗像の基準位置からの距離を
求める回路とを備え、前記半導体アレイセン晋す上での
複数の明暗像の配列長さは該センサの長さよりはるかに
長くなし、且つ明暗像の間隔は最低−個の明暗像がセン
サ上に存在する如き大きざとなし、更に各明暗像の幅は
相互に異なった値をもつように形成してなる物体の表面
高さ測定装置を特徴とするものである。
拡大することを目的とJ−るもので、その構成は物体の
表面に一定角度θで光を照q・1シ、且つその照射点近
傍に複数の明暗像を結ばせる光照射光学系と、前記照射
点から反射する光を集光し前記複数の明暗像を結像づ−
る光学系と、該明暗像の結像面に置かれた多数の半導体
光検出素子からなる半導体アレイセンザと、該半導体ア
レイセンサ上にお【プる明暗像の基準位置からの距離を
求める回路とを備え、前記半導体アレイセン晋す上での
複数の明暗像の配列長さは該センサの長さよりはるかに
長くなし、且つ明暗像の間隔は最低−個の明暗像がセン
サ上に存在する如き大きざとなし、更に各明暗像の幅は
相互に異なった値をもつように形成してなる物体の表面
高さ測定装置を特徴とするものである。
以F本発明の一実施例を図面に基づき説明する。
第3図において、7は電子銃を示し、該電子銃より出た
電子線8は電子レンズ系9により集束されて被露光材料
2上に投射される。10は偏向器であり、電子線8を偏
向し、被露光材Y312上で移動させてパターンを描く
ためのもので、増幅器11を介してコンピュータ12よ
りパターン信号が送られる。光源1と照射光学系のレン
ズ4との間には後述するような微小間隔と配列長さを有
する複数スリットを穿ったスリット板3′が首かれてお
り、践スリット板を通過した光はレンズ4で結像ハれ、
p点にその明暗像を結/υだ後、月利2上に角Oで投射
される。該材料2で反則した光は結像レンズ5により結
像され、多数の半導体光検出素子を配列した半導体アレ
イセンサ13」二に拡大・結像される。つまり、点pの
虚像1)′ がセンサ上に投射されることになる。尚、
レンズ4によるスリン1〜板3′の結像位置は図の如き
祠別照用点の前方に限られるものではなく、該照射点又
は、それJ:り後方であっても良い。半導体アレイセン
リ゛13からの信号は増幅器14により増幅され、演脚
回路15に送られる。この演算回路において、スリット
像である明暗像の基準位置からの距−1を求め、それを
高さ(i号として表示装置16に送り、表示する。又、
該信号は前記偏向器の増幅器11や対物レンズ、ビーム
シフ1〜用偏向器、更にはフィールド回転レンズ等に送
られ、被露光月利の高さ変位に拘わらず描画パターンの
描画位置や露光フィールドの大ぎざ、フォーカシング等
が一定に′/【るようにそれらを刺部する。
電子線8は電子レンズ系9により集束されて被露光材料
2上に投射される。10は偏向器であり、電子線8を偏
向し、被露光材Y312上で移動させてパターンを描く
ためのもので、増幅器11を介してコンピュータ12よ
りパターン信号が送られる。光源1と照射光学系のレン
ズ4との間には後述するような微小間隔と配列長さを有
する複数スリットを穿ったスリット板3′が首かれてお
り、践スリット板を通過した光はレンズ4で結像ハれ、
p点にその明暗像を結/υだ後、月利2上に角Oで投射
される。該材料2で反則した光は結像レンズ5により結
像され、多数の半導体光検出素子を配列した半導体アレ
イセンサ13」二に拡大・結像される。つまり、点pの
虚像1)′ がセンサ上に投射されることになる。尚、
レンズ4によるスリン1〜板3′の結像位置は図の如き
祠別照用点の前方に限られるものではなく、該照射点又
は、それJ:り後方であっても良い。半導体アレイセン
リ゛13からの信号は増幅器14により増幅され、演脚
回路15に送られる。この演算回路において、スリット
像である明暗像の基準位置からの距−1を求め、それを
高さ(i号として表示装置16に送り、表示する。又、
該信号は前記偏向器の増幅器11や対物レンズ、ビーム
シフ1〜用偏向器、更にはフィールド回転レンズ等に送
られ、被露光月利の高さ変位に拘わらず描画パターンの
描画位置や露光フィールドの大ぎざ、フォーカシング等
が一定に′/【るようにそれらを刺部する。
第4図は本発明の詳細な説明する図であり、(a )図
は半導体アレイセンザ13の検出面を示し、半導体光検
出素子が一定間隔で多数配列されている。又(b)図は
半導体アレイセン′v13表面にお【Jるスリット像の
光強度分布を示すものでA、B、C,D・・・Nは各ス
リット像(光像)に対応する。図かられかる様に、スリ
ツ1〜像の配列長さく△からNまでの長さ)はアレイセ
ンザ13の検出面の長さに比し、はるかに長く(数倍〜
十倍位)されており、又、各光像△、B、C・・・Nの
間隔は一定であり、前記検出面の長さと同一か、又はそ
れより小さくされている。図では検出面の長さの1/2
の場合であり、従って常に2つの光像が検出面に投影さ
れている。更に、各光像Δ、B、C・・・Nの幅は相方
に異なっており、どの光像が検出面上に投影されている
かが識別できるように4丁っている。つまり、各光像の
幅を異にしておくことにより光検出素子中の出力を生ず
る素子数が異なるため、それによりどの光像が投影され
ているかを識別できるにうになしである。
は半導体アレイセンザ13の検出面を示し、半導体光検
出素子が一定間隔で多数配列されている。又(b)図は
半導体アレイセン′v13表面にお【Jるスリット像の
光強度分布を示すものでA、B、C,D・・・Nは各ス
リット像(光像)に対応する。図かられかる様に、スリ
ツ1〜像の配列長さく△からNまでの長さ)はアレイセ
ンザ13の検出面の長さに比し、はるかに長く(数倍〜
十倍位)されており、又、各光像△、B、C・・・Nの
間隔は一定であり、前記検出面の長さと同一か、又はそ
れより小さくされている。図では検出面の長さの1/2
の場合であり、従って常に2つの光像が検出面に投影さ
れている。更に、各光像Δ、B、C・・・Nの幅は相方
に異なっており、どの光像が検出面上に投影されている
かが識別できるように4丁っている。つまり、各光像の
幅を異にしておくことにより光検出素子中の出力を生ず
る素子数が異なるため、それによりどの光像が投影され
ているかを識別できるにうになしである。
図ではDとEの光像が投影されており、該光像の2Ht
卑イQ置(例えば検出素子の左端)からの距IWld及
びeが求められ、これらの距ば(信号から高さく相対高
さ)が求められ、表示装置16及び例えば偏向器10の
増幅器11に制御信号として送り込まれる。
卑イQ置(例えば検出素子の左端)からの距IWld及
びeが求められ、これらの距ば(信号から高さく相対高
さ)が求められ、表示装置16及び例えば偏向器10の
増幅器11に制御信号として送り込まれる。
前記被露光月利の高さが変化した場合には、光像り、E
が検出面上で右方、又は左方に移動し、卑準怜胃からの
距離(j及びeが変化する。従って、表示も変り、更に
制御信号も変化する。前記高さ変位が著しく大きい場合
には、半導体アレイセンサ13の検出面上に前記光像り
、Eとは異なった光像、例えばAやB等が投影されるこ
とになり、それに応じた高さ値が表示される。尚、上記
基準位置からの距1flld及びeはいずれか一方のみ
を使用しても良いが、両者を加算し、その平均値を求め
るようにすると測定精麻が向上する。この場合、各光像
の一方のエツジだけでなく、両エツジを検出し、基準位
置からの距離を求めて平均化すると更に良い。
が検出面上で右方、又は左方に移動し、卑準怜胃からの
距離(j及びeが変化する。従って、表示も変り、更に
制御信号も変化する。前記高さ変位が著しく大きい場合
には、半導体アレイセンサ13の検出面上に前記光像り
、Eとは異なった光像、例えばAやB等が投影されるこ
とになり、それに応じた高さ値が表示される。尚、上記
基準位置からの距1flld及びeはいずれか一方のみ
を使用しても良いが、両者を加算し、その平均値を求め
るようにすると測定精麻が向上する。この場合、各光像
の一方のエツジだけでなく、両エツジを検出し、基準位
置からの距離を求めて平均化すると更に良い。
以上詳述した如き構成となせば限られた艮ざの半導体ア
レイセンサを用いて、その数倍の長さに匹敵する範囲の
高さ測定が可能となり、広汎に利用できる。
レイセンサを用いて、その数倍の長さに匹敵する範囲の
高さ測定が可能となり、広汎に利用できる。
尚、上記は本発明の一実施例であり、実施に当っては幾
多の変形が可能である。例えば、半導体アレイセンザの
検出面に投影されるスリット像は図では2個示したが、
最低1個あれば良い。又、第4図では明るい部分、つま
り光の照射された部分の素子の位置を検出する様にした
が、逆に1合い部分、つまり光の当らない部分の素子の
位置を検出する様にしても良い。従って、スリット板3
′に代えて複数本のワイヤや帯状体を並置しても良い。
多の変形が可能である。例えば、半導体アレイセンザの
検出面に投影されるスリット像は図では2個示したが、
最低1個あれば良い。又、第4図では明るい部分、つま
り光の照射された部分の素子の位置を検出する様にした
が、逆に1合い部分、つまり光の当らない部分の素子の
位置を検出する様にしても良い。従って、スリット板3
′に代えて複数本のワイヤや帯状体を並置しても良い。
更に、第百図は電子ビーム露光装置に適用した場合であ
るが、適用装置に特別な制限はない。
るが、適用装置に特別な制限はない。
第1図及び第2図は従来の高さ測定を説明するだめの図
、第3図は本発明の一実施例を示ずブロック線図、第4
図は本発明の詳細な説明する図である。 1:光源、2:被露光月利、3′ ニスリット板、4.
5:光学レンズ、7:電子銃、8:電子線、9:電子レ
ンズ系、10:偏向器、11:増幅器、12:コンピュ
ータ、13:半導体アレイセンナ、14:増幅器、15
:演算回路、16二表示装置。 特許出願人 日本電子株式会社 代表者 伊藤 −夫 日本電信電話公社 代表者 真藤 恒 第1図 −11− の 憾 θコ N才 = (nq −区9 qコ −h 区7 寸 へ t ゛〜
、第3図は本発明の一実施例を示ずブロック線図、第4
図は本発明の詳細な説明する図である。 1:光源、2:被露光月利、3′ ニスリット板、4.
5:光学レンズ、7:電子銃、8:電子線、9:電子レ
ンズ系、10:偏向器、11:増幅器、12:コンピュ
ータ、13:半導体アレイセンナ、14:増幅器、15
:演算回路、16二表示装置。 特許出願人 日本電子株式会社 代表者 伊藤 −夫 日本電信電話公社 代表者 真藤 恒 第1図 −11− の 憾 θコ N才 = (nq −区9 qコ −h 区7 寸 へ t ゛〜
Claims (1)
- 物体の表面に一定角度θで光を照射し・、且つその照射
点近傍に複数の明暗像を結ばせる光照射光学系と、前記
照射点から反射する光を集光し前記複数の明暗像を結像
する光学系と、該明暗像の結像面に置かれた多数の半導
体光検出素子からなる半導体アレイセンサと、該半導体
アレイセンサ上における明暗像の基準位置からの距離を
求める回路とを備え、前記半導体アレイセンサ上での複
数の明暗像の配列長さは該センサの長さよりはるかに長
くなし、且つ明暗像の間隔は最低−個の明暗像がセンサ
上に存在する如き大きさとなし、更に各明暗像の幅は相
互に異なった値をもつように形成しであることを特徴と
する物体の表面高さ測定装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20828782A JPS5999215A (ja) | 1982-11-27 | 1982-11-27 | 物体の表面高さ測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20828782A JPS5999215A (ja) | 1982-11-27 | 1982-11-27 | 物体の表面高さ測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5999215A true JPS5999215A (ja) | 1984-06-07 |
| JPS6253049B2 JPS6253049B2 (ja) | 1987-11-09 |
Family
ID=16553745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20828782A Granted JPS5999215A (ja) | 1982-11-27 | 1982-11-27 | 物体の表面高さ測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5999215A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6174338A (ja) * | 1984-09-20 | 1986-04-16 | Hitachi Ltd | 縮小投影露光装置およびその方法 |
| JPS6266112A (ja) * | 1985-09-19 | 1987-03-25 | Tokyo Optical Co Ltd | 位置検出装置 |
-
1982
- 1982-11-27 JP JP20828782A patent/JPS5999215A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6174338A (ja) * | 1984-09-20 | 1986-04-16 | Hitachi Ltd | 縮小投影露光装置およびその方法 |
| JPS6266112A (ja) * | 1985-09-19 | 1987-03-25 | Tokyo Optical Co Ltd | 位置検出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6253049B2 (ja) | 1987-11-09 |
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