JP7083856B2

JP7083856B2 - 高さ測定装置、荷電粒子線装置、および高さ測定方法

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Publication number: JP7083856B2
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Inventors: 征▲徳▼ 會田
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Description

本発明は、高さ測定装置、荷電粒子線装置、および高さ測定方法に関する。

電子ビーム描画装置では、高精度な描画を実現するために、描画を行う前に、材料の表面の高さを測定する。

例えば、特許文献１には、光源と、光源からの光を受けるスリットと、スリットを通過した光を投光する投光レンズと、投光レンズからの光を受光する受光レンズと、受光レンズの光を電気信号に変換する光電変換手段を備えた電子ビーム描画装置における高さ測定方法が開示されている。

特許文献１に開示された高さ測定方法では、まず、投光レンズによってスリット像を材料面上に結像し、受光レンズによって光電変換手段上にスリット像を結像して、該スリット像を画像化する。次に、画像からスリット像の重心位置を検出し、スリット像の位置の変化に基づいて材料面の高さを求める。

特開２００６－２１６８３４号公報

上記のような電子ビーム描画装置において、光源からの光を透過する透明な材料の表面の高さを測定する場合、材料の表面で反射された反射光によるスリット像と、材料の裏面で反射された反射光によるスリット像と、が検出される。この場合、２つのスリット像を区別することができずに、材料の裏面で反射された反射光によるスリット像の位置に基づいて材料の表面の高さを求めてしまうと、材料の表面の高さを正確に測定できない。

本発明に係る高さ測定装置の一態様は、
試料の表面に対して斜め方向から光を照射する光源と、
前記光源からの光を成形して、前記試料にスリット像を形成するスリットと、
前記試料で反射した反射光を検出する撮像素子と、
前記撮像素子におけるスリット像の検出結果に基づいて、前記試料の表面の高さを求める演算部と、
を含み、
前記演算部は、前記撮像素子において検出された、基準マーカーの表面で反射した反射光による第１スリット像の位置の情報が記憶された記憶部を含み、
前記撮像素子において、検出されたスリット像の所定方向の座標が大きくなるほど、前記試料の表面の高さが大きく、
前記演算部は、
前記撮像素子において複数のスリット像が検出されたか否かを判定する処理と、
前記撮像素子において複数のスリット像が検出された場合に、前記撮像素子で検出された複数のスリット像のうち、最も前記所定方向の座標が大きい第２スリット像を、前記試料の表面で反射した反射光によるスリット像と特定する処理と、
前記第１スリット像と前記第２スリット像との間の前記所定方向の距離から、前記試料の表面の高さを求める処理と、
前記撮像素子において複数のスリット像が検出されていないと判定された場合に、検出された１つのスリット像と前記第１スリット像との間の前記所定方向の距離から、前記試料の表面の高さを求める処理と、
を行う。

このような高さ測定装置では、撮像素子において複数のスリット像が検出された場合に、試料の表面で反射した反射光によるスリット像を特定できるため、試料の裏面で反射し
た光によるスリット像に基づいて高さを求めてしまうことがなく、試料の表面の高さを正確に測定できる。

本発明に係る荷電粒子線装置の一態様は、
前記高さ測定装置を含む。

このような荷電粒子線装置では、試料の表面の高さを正確に測定できる。

本発明に係る高さ測定方法の一態様は、
撮像素子において検出された、基準マーカーの表面で反射した反射光による第１スリット像の位置の情報を取得する工程と、
試料の表面に対して斜め方向から光を照射する光源、および前記光源からの光を成形するスリットを用いて、前記試料の表面にスリット像を形成する工程と、
前記試料で反射した反射光を前記撮像素子で検出する工程と、
前記撮像素子において複数のスリット像が検出されたか否かを判定する工程と、
前記撮像素子において複数のスリット像が検出された場合に、前記撮像素子で検出された複数のスリット像のうち、最も所定方向の座標が大きい第２スリット像を、前記試料の表面で反射した反射光によるスリット像と特定する工程と、
前記第１スリット像と前記第２スリット像との間の前記所定方向の距離から、前記試料の表面の高さを求める工程と、
前記撮像素子において複数のスリット像が検出されていないと判定された場合に、検出された１つのスリット像と前記第１スリット像との間の前記所定方向の距離から、前記試料の表面の高さを求める工程と、
を含み、
前記撮像素子において、検出されたスリット像の前記所定方向の座標が大きくなるほど、前記試料の表面の高さが大きい。

このような高さ測定方法では、撮像素子において複数のスリット像が検出された場合に、試料の表面で反射した反射光によるスリット像を特定できるため、試料の裏面で反射した光によるスリット像に基づいて高さを求めてしまうことがなく、試料の表面の高さを正確に測定できる。

実施形態に係る電子ビーム描画装置の構成を示す図。高さ測定装置の構成を模式的に示す図。高さ測定の原理を説明するための図。変位量ΔＳを測定する手法を説明するための図。試料が透明な材料からなる場合に、試料の表面で反射された反射光によるスリット像を特定する手法を説明するための図。試料が透明な材料からなる場合に、試料の表面で反射された反射光によるスリット像を特定する手法を説明するための図。演算部の処理の一例を示すフローチャート。２値化された画像を模式的に示す図。２値化された画像を模式的に示す図。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

以下では、本発明に係る荷電粒子線装置として、電子ビーム描画装置を例に挙げて説明するが、本発明に係る荷電粒子線装置は電子ビーム描画装置に限定されない。

１．電子ビーム描画装置の構成
まず、本発明の一実施形態に係る電子ビーム描画装置について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る電子ビーム描画装置１０００の構成を示す図である。

電子ビーム描画装置１０００は、電子ビームを試料２に照射して、試料２上にパターン
を描画する装置である。電子ビーム描画装置１０００は、例えば、半導体基板やマスクブランクス等の基板に半導体集積回路パターンなどの微細パターンを描画する装置である。ここでは、試料２は、例えば、半導体基板やマスクブランクス等の基板である。

電子ビーム描画装置１０００は、電子光学系１００と、高さ測定装置２００と、制御部３００と、を含む。

１．１．電子光学系
電子光学系１００は、電子銃１０２と、ブランカー１０４と、照射レンズ１０６と、第１スリット１０８と、成形偏向器１１０と、成形レンズ１１２と、第２スリット１１４と、縮小レンズ１１６と、対物レンズ１１８と、位置決め偏向器１２０と、を含む。

電子銃１０２は、電子ビームを発生させる。ブランカー１０４は、電子銃１０２から放出された電子ビームを偏向して、電子ビームが第１スリット１０８を通過する時間を調整する。すなわち、ブランカー１０４によって、試料２に照射される電子ビームの照射量を調整できる。ブランカー１０４を通過した電子ビームは、照射レンズ１０６を介して、第１スリット１０８に照射される。

第１スリット１０８、成形偏向器１１０、成形レンズ１１２、および第２スリット１１４は、電子ビームを成形する。電子ビームが第１スリット１０８を通過することで形成された像は、成形レンズ１１２によって、第２スリット１１４上に結像される。このとき、成形偏向器１１０で電子ビームを偏向させることによって、第１スリット１０８で形成された像の第２スリット１１４上での位置を変えることができる。これにより、電子ビームを成形できる。成形偏向器１１０において、電子ビームの偏向方向および偏向量を制御することによって、電子ビームを任意の形状に成形できる。

縮小レンズ１１６は、第１スリット１０８、成形偏向器１１０、成形レンズ１１２、および第２スリット１１４で形成された像を縮小する。対物レンズ１１８は、縮小レンズ１１６で縮小された像を試料２上に結像する。位置決め偏向器１２０は、対物レンズ１１８を通過した電子ビームを偏向させる。これにより、試料２に対する電子ビームの照射位置を変えることができる。すなわち、位置決め偏向器１２０によって、第１スリット１０８等で形成された像の試料２上での位置を決めることができる。

電子ビーム描画装置１０００は、試料２を支持する試料ステージ１３０を有している。試料ステージ１３０は、試料２を移動させるための移動機構を備えている。

電子ビーム描画装置１０００では、第１スリット１０８、成形偏向器１１０、成形レンズ１１２、および第２スリット１１４によって、電子ビームを成形し、試料２に照射される電子ビームの断面形状、すなわち、ショット形状およびショットサイズを制御できる。また、ブランカー１０４によって、電子ビームが試料２に照射される時間、すなわち、ショット時間を制御できる。また、位置決め偏向器１２０によって、試料２上に照射される電子ビームの位置、すなわち、ショット位置を制御できる。

１．２．高さ測定装置
図２は、高さ測定装置２００の構成を模式的に示す図である。

高さ測定装置２００は、図１および図２に示すように、光源２１０と、スリット２２２が設けられたスリット部材２２０と、撮像素子２３０と、演算部２４０と、を含む。

光源２１０は、試料２の表面２ａに対して斜め方向から光を照射する。光源２１０は、
スリット部材２２０を照明する。光源２１０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。光源２１０は、例えば、赤外発光ダイオードである。光源２１０は、例えば、波長範囲が８５０ｎｍ以上９５０ｎｍ以下であり、ピーク波長が８７０ｎｍである発光ダイオードである。

スリット部材２２０には、光源２１０からの光を通過させるスリット２２２が形成されている。スリット２２２を通過した光は、試料２の表面２ａを照射する。これにより、試料２の表面２ａにはスリット像が形成される。なお、図示はしないが、スリット部材２２０と試料２との間には、照明光学系を構成するレンズが配置されていてもよい。照明光学系によって、スリット２２２によって形成されたスリット像を試料２の表面２ａに結像させることができる。

撮像素子２３０は、試料２で反射した反射光を検出する。撮像素子２３０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラやＣＭＯＳ（Complementary metal oxide semiconductor）カメラなどのデジタルカメラである。なお、図示はしないが、試料２と撮像素子２３０との間には、結像光学系が配置されていてもよい。結像光学系によって、試料２上のスリット像を、撮像素子２３０の検出面２３２に結像することができる。

撮像素子２３０では、スリット像の検出結果として、スリット像を含む画像が得られる。撮像素子２３０で撮影された画像は、スリット像の輝度が、他の部分の輝度に比べて、高い画像となる。

演算部２４０は、撮像素子２３０におけるスリット像の検出結果に基づいて、試料２の表面２ａの高さを求める処理を行う。演算部２４０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサと、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）などを含む記憶装置と、を含む。記憶装置には、各種計算処理を行うためのプログラム、およびデータが記憶されている。演算部２４０の機能は、プロセッサでプログラムを実行することにより実現できる。

図３は、高さ測定の原理を説明するための図である。

図３に示すように、試料の表面に対する入射光の光軸Ｌ１の入射角をθとする。試料の表面が位置Ａにある場合、試料の表面による正反射の光軸は、図３に示す光軸Ｌ２となり、試料の表面が位置Ｂにある場合、試料の表面による正反射の光軸は、光軸Ｌ４となる。試料の表面が位置Ａにある場合、試料の表面上のスリット像Ｓ１が、結像光学系によって拡大されて撮像素子の検出面に結像される。試料の表面が位置Ｂにある場合、スリット像Ｓ２が、結像光学系によって拡大されて撮像素子の検出面に結像される。スリット像Ｓ２は、試料の表面に対するスリット像Ｓ１の鏡像である。

位置Ａから位置Ｂへの高さの変化量をΔＨとし、結像光学系の倍率をＭとした場合、撮像素子の検出面におけるスリット像の位置の変位量ΔＳは、次式（１）で表される。

ΔＳ＝２Ｍ・ΔＨ・ｃｏｓθ ・・・（１）

よって、試料の表面の高さの変化量ΔＨは、次式（２）で表される。

ΔＨ＝ΔＳ／（２Ｍ・ｃｏｓθ）・・・（２）

したがって、撮像素子の検出面におけるスリット像の位置の変位量ΔＳを測定することによって、上記式（２）を用いて試料の表面の高さの変化量ΔＨを求めることができる。

図４は、変位量ΔＳを測定する手法を説明するための図である。

図４に示すように、撮像素子２３０の検出面２３２におけるスリット像Ｓ１の位置およびスリット像Ｓ２の位置から変位量ΔＳを測定できる。図示の例では、撮像素子２３０の検出面２３２において、Ｙ軸方向が試料２の表面２ａの高さ方向に対応し、Ｘ軸方向がスリット像の幅方向に対応している。そのため、例えば、スリット像Ｓ１の中心（重心）の位置と、スリット像Ｓ２の中心（重心）の位置と、の間のＹ軸方向の距離を測定することによって、変位量ΔＳを測定できる。

ここで、上述したように、撮像素子２３０の検出面２３２において、Ｙ軸方向は試料２の表面２ａの高さに対応している。具体的には、検出面２３２において、Ｙ座標が大きいほど、試料２の表面２ａの高さが大きい。スリット像Ｓ１の中心のＹ座標は、スリット像Ｓ２の中心のＹ座標よりも大きいため、スリット像Ｓ１が検出されたときの試料２の表面２ａは、スリット像Ｓ２が検出されたときの試料２の表面２ａよりも高い。

図５および図６は、試料２が透明な材料からなる場合に、試料２の表面２ａで反射された反射光によるスリット像を特定する手法を説明するための図である。

図５に示すように、試料２が、ガラス基板など、光源２１０から照射される光を透過する透明な材料からなる場合、光源２１０からの光は、試料２の表面２ａで反射されるとともに、試料２を透過して試料２の裏面２ｂでも反射される。そのため、撮像素子２３０では、試料２の表面２ａで反射された反射光によるスリット像Ｓ１と、試料２の裏面２ｂで反射された反射光によるスリット像Ｓ３と、が検出される。したがって、この２つのスリット像（スリット像Ｓ１およびスリット像Ｓ３）から、試料２の表面２ａで反射された反射光によるスリット像Ｓ１を特定しなければならない。

ここで、図５に示すように、試料２の表面２ａで反射された反射光の光軸は、光軸Ｌ２となり、試料２の表面２ａで反射された反射光の光軸は、光軸Ｌ６となる。図５および図６に示すように、撮像素子２３０の検出面２３２において、試料２の表面２ａで反射された反射光によるスリット像Ｓ１は、常に、試料２の裏面２ｂで反射された反射光によるスリット像Ｓ３よりも＋Ｙ軸方向に位置する。すなわち、スリット像Ｓ１の中心のＹ座標は、スリット像Ｓ３の中心のＹ座標よりも大きい。したがって、撮像素子２３０において、２つのスリット像が検出された場合、２つのスリット像のうち、Ｙ座標が大きいスリット像が、試料２の表面２ａで反射された反射光によるスリット像Ｓ１である。

図７は、演算部２４０の処理の一例を示すフローチャートである。

演算部２４０は、撮像素子２３０で撮影された画像を取得する（Ｓ１０）。次に、演算部２４０は、２値化処理のための閾値を設定する（Ｓ１２）。閾値は、スリット像Ｓ１とスリット像Ｓ３とを分離できる値に設定される。閾値の設定する処理では、例えば、あらかじめ設定された値に閾値を設定してもよいし、公知の閾値の決定方法を用いて閾値を設定してもよい。

次に、演算部２４０は、設定された閾値に基づいて、取得した画像を２値化処理する（Ｓ１４）。なお、演算部２４０は、２値化処理の後に、２値化処理された画像を強調するためのフィルタ処理を行ってもよい。

次に、演算部２４０は、２値化処理された画像からブロブを検出し（Ｓ１６）、あらかじめ設定された所定の面積以上のブロブをスリット像として抽出する（Ｓ１８）。これに
より、スリット像を検出できる。

次に、演算部２４０は、複数のスリット像が検出されたか否かを判定する（Ｓ２０）。

図８は、２値化された画像Ｉ２を模式的に示す図である。図８に示すように、画像Ｉ２は、２つのブロブ、すなわち、２つのスリット像Ｓを含む。そのため、演算部２４０は、複数のスリット像Ｓが検出されたと判断する。

演算部２４０は、複数のスリット像が検出されたと判断した場合（Ｓ２０のＹｅｓ）、撮像素子２３０の検出面２３２における複数のスリット像の位置に基づいて、複数のスリット像Ｓのうち試料２の表面２ａで反射した反射光によるスリット像Ｓ１を特定する（Ｓ２２）。

具体的には、図９に示すように、画像Ｉ２上の２つのスリット像ＳのうちＹ座標の大きいスリット像Ｓを、試料２の表面２ａで反射した反射光によるスリット像Ｓ１とする。

次に、演算部２４０は、画像Ｉ２において、試料２の表面２ａで反射した反射光によるスリット像Ｓ１の中心（重心）の位置を検出する（Ｓ２４）。

次に、演算部２４０は、撮像素子２３０の検出面２３２における試料２の表面２ａで反射した反射光によるスリット像Ｓ１の位置に基づいて、試料２の表面２ａの高さを求める（Ｓ２６）。試料２の表面２ａの高さは、上述した式（２）を用いて求めることができる。

なお、スリット像の位置の変位量ΔＳは、例えば、試料ステージ１３０上に設けられた高さの基準位置を示す基準マーカーの高さに対する試料２の表面２ａの高さの変位量とする。そのため、例えば、あらかじめ、撮像素子２３０の検出面２３２における基準マーカーの表面で反射した反射光によるスリット像の中心（重心）の位置を測定し、当該スリット像の重心の座標を演算部２４０の記憶装置に記憶しておく。

試料２の表面２ａの高さを求める処理では、ステップＳ２４で求めたスリット像Ｓ１の中心の位置と、基準マーカーの表面で反射した反射光によるスリット像の中心の位置と、の間のＹ軸方向の距離を求めることによって、変位量ΔＳを求める。そして、求めた変位量ΔＳを式（２）に代入することによって、高さの変化量ΔＨを求める。

演算部２４０は、複数のスリット像が検出されていない、すなわち、１つのスリット像が検出されたと判断した場合（Ｓ２０のＮｏ）、スリット像の中心の位置を検出し（Ｓ２４）、試料２の表面２ａの高さを求める（Ｓ２６）。

以上の処理により、試料２の表面２ａの高さを求めることができる。

１．３．制御部
制御部３００は、電子光学系１００を構成する各部を制御する処理や、試料ステージ１３０を制御する処理などの処理を行う。制御部３００は、例えば、ＣＰＵなどのプロセッサと、ＲＡＭおよびＲＯＭなどを含む記憶装置と、を含む。記憶装置には、各種制御処理を行うためのプログラム、およびデータが記憶されている。制御部３００の機能は、プロセッサでプログラムを実行することにより実現できる。

制御部３００で生成された対物レンズ１１８を制御するための制御信号は、Ｄ／Ａ変換器３２０でアナログ信号に変換されて、対物レンズ１１８に供給される。制御部３００で
生成された位置決め偏向器１２０を制御するための制御信号は、Ｄ／Ａ変換器３２２でアナログ信号に変換されて、位置決め偏向器１２０に供給される。

２．電子ビーム描画装置の動作
電子ビーム描画装置１０００では、電子ビームの偏向と、試料２の移動と、を組み合わせて、試料２の表面２ａに図形を描画する。すなわち、制御部３００は、電子ビームの偏向範囲（フィールド）内の描画と、次のフィールドへの試料２の移動を繰り返すことによって試料２の表面２ａに図形を描画する。

ここで、試料２の表面２ａの高さに変化がある場合、図形を正確に描画するためには、フィールドを移動するごとに、試料２の表面２ａの高さを測定し、試料２の表面２ａの高さの変化に応じて、対物レンズ１１８のフォーカス、および位置決め偏向器１２０における電子ビームの偏向角を調整する必要がある。

そのため、電子ビーム描画装置１０００では、フィールドを移動するごとに、高さ測定装置２００が試料２の表面２ａの高さを測定し、制御部３００は、フィールドに移動するごとに、高さ測定装置２００から試料２の表面２ａの高さの情報を取得し、対物レンズ１１８のフォーカス、および位置決め偏向器１２０における電子ビームの偏向角を補正する。

具体的には、制御部３００が試料ステージ１３０を動作させて試料２を移動させると、高さ測定装置２００が試料２の表面２ａの高さを測定する。制御部３００は、高さ測定装置２００から試料２の表面２ａの高さの情報を取得して、対物レンズ１１８のフォーカス、および位置決め偏向器１２０における電子ビームの偏向角を補正する。そして、制御部３００は、試料２の表面２ａに電子ビームによる描画を実行する。

次に、制御部３００が試料ステージ１３０を動作させて試料２を移動させると、同様に、高さ測定装置２００が試料２の表面２ａの高さを測定し、制御部３００は対物レンズ１１８のフォーカス、および位置決め偏向器１２０における電子ビームの偏向角を補正し、描画を実行する。

電子ビーム描画装置１０００では、制御部３００および高さ測定装置２００が上記の処理を繰り返すことによって、試料２の表面２ａにパターンを描画する。

３．作用効果
高さ測定装置２００では、演算部２４０は、撮像素子２３０において複数のスリット像が検出された場合に、撮像素子２３０の検出面２３２における複数のスリット像の位置に基づいて、複数のスリット像のうち試料２の表面２ａで反射した反射光によるスリット像を特定する処理と、検出面２３２における試料２の表面２ａで反射した反射光によるスリット像の位置に基づいて、試料２の表面２ａの高さを求める処理と、を行う。このように、高さ測定装置２００では、試料２の表面２ａで反射した反射光によるスリット像を特定できるため、試料２の裏面２ｂで反射した光によるスリット像に基づいて高さを求めてしまうことがなく、試料２の表面２ａの高さを正確に測定できる。

高さ測定装置２００では、撮像素子２３０の検出面２３２において、スリット像の所定方向（Ｙ軸方向）の座標（Ｙ座標）が大きくなるほど、試料２の表面２ａの高さが大きくなる場合に、試料２の表面２ａで反射した反射光によるスリット像を特定する処理では、撮像素子２３０で検出された複数のスリット像のうち、最も所定方向の座標（Ｙ座標）が大きいスリット像を、試料２の表面２ａで反射した反射光によるスリット像とする。そのため、高さ測定装置２００では、撮像素子２３０で撮影された画像中の複数のスリット像
から、試料２の表面２ａで反射した反射光によるスリット像を容易に特定できる。

高さ測定装置２００では、光源２１０は、発光ダイオードである。そのため、高さ測定装置２００では、光源２１０から射出されて、試料２の表面２ａで反射した反射光と、試料２の裏面２ｂで反射した反射光が干渉することを防ぐことができる。

例えば、光源２１０がレーザーダイオードである場合、試料２の表面２ａで反射した反射光と、試料２の裏面２ｂで反射した反射光とが、干渉する場合がある。反射光が干渉すると、干渉縞が生じ、撮像素子２３０においてスリット像を明瞭に撮影できない。これに対して、光源２１０が発光ダイオードである場合、反射光の干渉が生じない。したがって、高さ測定装置２００では、干渉縞の影響を受けずに、スリット像を明瞭に撮影できる。

また、高さ測定装置２００では、光源２１０が発光ダイオードであるため、ハロゲンランプなどと比べて、安定性が高いため、応答が速い。そのため、高さ測定装置２００では、例えば、撮像素子２３０でスリット像を撮影するときのみ、光源２１０をＯＮにすることができる。

例えば、光源２１０が応答速度が遅いハロゲンランプなどである場合、高さ測定するごとに光源２１０をＯＮ、ＯＦＦすると、高さの測定に時間がかかってしまう。また、光源２１０を常にＯＮにした状態では、電子ビーム描画装置１０００において、反射電子検出器などを用いて、試料像を観察する場合に、光源２１０の光を反射電子検出器が検出してしまうおそれがある。これに対して、高さ測定装置２００では、光源２１０が応答速度が速い発光ダイオードであるため、このような問題が生じない。

本実施形態に係る高さ測定方法は、試料２の表面２ａに対して斜め方向から光を照射する光源２１０、および光源２１０からの光を成形するスリット２２２を用いて、試料２の表面２ａにスリット像を形成する工程と、試料２で反射した反射光を撮像素子２３０で検出する工程と、撮像素子２３０において複数のスリット像が検出された場合に、撮像素子２３０の検出面２３２における複数のスリット像の位置に基づいて、複数のスリット像のうち試料２の表面２ａで反射した反射光によるスリット像を特定する工程と、検出面２３２における試料２の表面２ａで反射した反射光によるスリット像の位置に基づいて、試料２の表面２ａの高さを求める工程と、を含む。そのため、試料２の表面２ａの高さを正確に求めることができる。

４．変形例
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

上述した実施形態では、本発明に係る荷電粒子線装置として、電子ビーム描画装置１０００を例に挙げて説明したが、本発明に係る荷電粒子線装置は、電子ビーム描画装置１０００に限定されず、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）や集束イオンビーム装置（ＦＩＢ）などであってもよい。例えば、高さ測定装置２００を含む走査電子顕微鏡では、高さ測定装置２００で測定された試料の表面の高さに基づいて、対物レンズのフォーカスを正確に調整できる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成である。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する
構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

２…試料、２ａ…表面、２ｂ…裏面、１００…電子光学系、１０２…電子銃、１０４…ブランカー、１０６…照射レンズ、１０８…第１スリット、１１０…成形偏向器、１１２…成形レンズ、１１４…第２スリット、１１６…縮小レンズ、１１８…対物レンズ、１２０…位置決め偏向器、１３０…試料ステージ、２００…高さ測定装置、２１０…光源、２２０…スリット部材、２２２…スリット、２３０…撮像素子、２３２…検出面、２４０…演算部、３００…制御部、３２０…Ｄ／Ａ変換器、３２２…Ｄ／Ａ変換器、１０００…電子ビーム描画装置

Claims

試料の表面に対して斜め方向から光を照射する光源と、
前記光源からの光を成形して、前記試料にスリット像を形成するスリットと、
前記試料で反射した反射光を検出する撮像素子と、
前記撮像素子におけるスリット像の検出結果に基づいて、前記試料の表面の高さを求める演算部と、
を含み、
前記演算部は、前記撮像素子において検出された、基準マーカーの表面で反射した反射光による第１スリット像の位置の情報が記憶された記憶部を含み、
前記撮像素子において、検出されたスリット像の所定方向の座標が大きくなるほど、前記試料の表面の高さが大きく、
前記演算部は、
前記撮像素子において複数のスリット像が検出されたか否かを判定する処理と、
前記撮像素子において複数のスリット像が検出された場合に、前記撮像素子で検出された複数のスリット像のうち、最も前記所定方向の座標が大きい第２スリット像を、前記試料の表面で反射した反射光によるスリット像と特定する処理と、
前記第１スリット像と前記第２スリット像との間の前記所定方向の距離から、前記試料の表面の高さを求める処理と、
前記撮像素子において複数のスリット像が検出されていないと判定された場合に、検出された１つのスリット像と前記第１スリット像との間の前記所定方向の距離から、前記試料の表面の高さを求める処理と、
を行う、高さ測定装置。
請求項１において、
前記光源は、発光ダイオードである、高さ測定装置。
請求項１または２に記載の高さ測定装置を含む、荷電粒子線装置。
撮像素子において検出された、基準マーカーの表面で反射した反射光による第１スリッ
ト像の位置の情報を取得する工程と、
試料の表面に対して斜め方向から光を照射する光源、および前記光源からの光を成形するスリットを用いて、前記試料の表面にスリット像を形成する工程と、
前記試料で反射した反射光を前記撮像素子で検出する工程と、
前記撮像素子において複数のスリット像が検出されたか否かを判定する工程と、
前記撮像素子において複数のスリット像が検出された場合に、前記撮像素子で検出された複数のスリット像のうち、最も所定方向の座標が大きい第２スリット像を、前記試料の表面で反射した反射光によるスリット像と特定する工程と、
前記第１スリット像と前記第２スリット像との間の前記所定方向の距離から、前記試料の表面の高さを求める工程と、
前記撮像素子において複数のスリット像が検出されていないと判定された場合に、検出された１つのスリット像と前記第１スリット像との間の前記所定方向の距離から、前記試料の表面の高さを求める工程と、
を含み、
前記撮像素子において、検出されたスリット像の前記所定方向の座標が大きくなるほど、前記試料の表面の高さが大きい、高さ測定方法。