JPH0317282B2 - - Google Patents
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- JPH0317282B2 JPH0317282B2 JP25678584A JP25678584A JPH0317282B2 JP H0317282 B2 JPH0317282 B2 JP H0317282B2 JP 25678584 A JP25678584 A JP 25678584A JP 25678584 A JP25678584 A JP 25678584A JP H0317282 B2 JPH0317282 B2 JP H0317282B2
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- optical system
- light irradiation
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- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 13
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 26
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- G01B11/026—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring distance between sensor and object
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (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。
［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おける多重露光をすると
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おける多重露光をすると
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。
本発明者は先に上記要求を満足する新規な高さ
測定装置（特開昭57−60205号公報）を提案した。
この装置は、第３図に示す如く光源１よりの光を
被露光材料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ヤを有する部材３に照
射してその通過した光をレンズ４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レンズ５を置いて前記像
をイメージデイセクター管や半導体アレイセンサ
ー等の光検出器６の光電検出面上に結像するよう
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。
測定装置（特開昭57−60205号公報）を提案した。
この装置は、第３図に示す如く光源１よりの光を
被露光材料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ヤを有する部材３に照
射してその通過した光をレンズ４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レンズ５を置いて前記像
をイメージデイセクター管や半導体アレイセンサ
ー等の光検出器６の光電検出面上に結像するよう
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、今材料２が第４図に示す
如く、２ａから２ｂに高さｈだけ変化した場合、
アパーチヤ像ｐの虚像p′とp″との間隔をＬ、レン
ズ５の倍率をＭ、光の入、反射角をθとしたと
き、検出面でのアパーチヤ像のズレ量Δは Δ＝Ｍ・Lcosθ＝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が求まることにな
る。
如く、２ａから２ｂに高さｈだけ変化した場合、
アパーチヤ像ｐの虚像p′とp″との間隔をＬ、レン
ズ５の倍率をＭ、光の入、反射角をθとしたと
き、検出面でのアパーチヤ像のズレ量Δは Δ＝Ｍ・Lcosθ＝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け
る表面高さを正確に測定できるという効果を有し
ている。
の影響を与えることなく該電子線の照射点におけ
る表面高さを正確に測定でき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、近年直接描画においては何度も露光−
処理を行なつたウエハ上に更にパターンを描画す
ることが多く、このような場合、材料表面には凹
凸があり、光の反射率に大きなムラを生ずること
になる。上記従来の装置では、観測対象であるア
パーチヤ像Ｐが材料表面の近傍に結像されている
ため、前記光検出器の検出面上に光量のムラを生
起し、該検出器出力に基づく高さ測定値に誤差が
混入することになる。
処理を行なつたウエハ上に更にパターンを描画す
ることが多く、このような場合、材料表面には凹
凸があり、光の反射率に大きなムラを生ずること
になる。上記従来の装置では、観測対象であるア
パーチヤ像Ｐが材料表面の近傍に結像されている
ため、前記光検出器の検出面上に光量のムラを生
起し、該検出器出力に基づく高さ測定値に誤差が
混入することになる。
この問題を解決するには観測対象であるアパー
チヤ像を材料の表面から遠くに離しておけば良い
が、像Ｐを照射点から離すと第５図から解るよう
に材料表面が僅かに傾斜した場合でも虚像P′はＰ
の位置に移動する。その量はアパーチヤ像と照
射点の距離ｌと材料の傾斜角Δθとの積に略等し
く、前述のように像Ｐを照射点から大きく離した
場合には虚像P′とＰの距離が大きくずれること
になり、僅かの材料面の傾きが材料の高さのずれ
として検知されることになる。
チヤ像を材料の表面から遠くに離しておけば良い
が、像Ｐを照射点から離すと第５図から解るよう
に材料表面が僅かに傾斜した場合でも虚像P′はＰ
の位置に移動する。その量はアパーチヤ像と照
射点の距離ｌと材料の傾斜角Δθとの積に略等し
く、前述のように像Ｐを照射点から大きく離した
場合には虚像P′とＰの距離が大きくずれること
になり、僅かの材料面の傾きが材料の高さのずれ
として検知されることになる。
本発明の目的は上記従来の欠点に鑑みて、凹凸
のある材料でも正確にその高さ位置を検知するこ
との可能な装置を提案することにある。
のある材料でも正確にその高さ位置を検知するこ
との可能な装置を提案することにある。
［問題点を解決するための手段］
上記目的を達成するためになされた本発明の構
成の特徴は物体の表面に一定角度で光を照射し且
つその照射点よりできるだけ離れた前方位置に対
象物を設置するか又はその像を形成する光照射光
学系と、前記光照射点から反射する光を集光し前
記対象物又はその像を結像する結像光学系と、該
結像光学系の結像面に置かれた像の位置に応じた
信号を発生する光検出器とを有し、前記検出器の
出力値から前記物体の高さを求めるようになした
装置において、前記光照射光学系、結像光学系及
び光検出器を各２組用意すると共に夫々の組を光
照射点における物体の法線に関し対称的に配置
し、前記２個の検出器の出力値から前記物体の傾
斜に起因する誤差情報を除去して高さ情報のみを
得る信号処理回路を備えた物体の表面高さ測定装
置に存する。
成の特徴は物体の表面に一定角度で光を照射し且
つその照射点よりできるだけ離れた前方位置に対
象物を設置するか又はその像を形成する光照射光
学系と、前記光照射点から反射する光を集光し前
記対象物又はその像を結像する結像光学系と、該
結像光学系の結像面に置かれた像の位置に応じた
信号を発生する光検出器とを有し、前記検出器の
出力値から前記物体の高さを求めるようになした
装置において、前記光照射光学系、結像光学系及
び光検出器を各２組用意すると共に夫々の組を光
照射点における物体の法線に関し対称的に配置
し、前記２個の検出器の出力値から前記物体の傾
斜に起因する誤差情報を除去して高さ情報のみを
得る信号処理回路を備えた物体の表面高さ測定装
置に存する。
［実施例］
以下本発明の一実施例を第１図及び第２図に基
づき説明する。
づき説明する。
図中１１ａ，１１ｂは光源、１２ａ，１２ｂは
対物レンズ、１３ａ，１３ｂは半透明鏡、１４
ａ，１４ｂは材料２上での光の照射領域を制限す
るためのアパーチヤ、１５ａ，１５ｂは対物レン
ズ付近に置かれたスリツト、１６ａ，１６ｂは結
像レンズ、１７ａ，１７ｂは像の位置に応じた信
号を発生する光検出器である。本発明においては
測定系が２組使用され、夫々は材料２の法線に対
して対称的に配置されている。即ち、１１ａ，１
２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ及び１７
ａで示す要素が一方の組の測定系であり、１１
ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ及
び１７ｂで示す組が他の測定系である。両組は全
く同様に構成されており、同時に測定が行なわ
れ、両検出器１７ａ，１７ｂの出力信号は信号処
理回路１８に供給され、所望の演算が行なわれた
後その結果が表示装置１９に表示される。
対物レンズ、１３ａ，１３ｂは半透明鏡、１４
ａ，１４ｂは材料２上での光の照射領域を制限す
るためのアパーチヤ、１５ａ，１５ｂは対物レン
ズ付近に置かれたスリツト、１６ａ，１６ｂは結
像レンズ、１７ａ，１７ｂは像の位置に応じた信
号を発生する光検出器である。本発明においては
測定系が２組使用され、夫々は材料２の法線に対
して対称的に配置されている。即ち、１１ａ，１
２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ及び１７
ａで示す要素が一方の組の測定系であり、１１
ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ及
び１７ｂで示す組が他の測定系である。両組は全
く同様に構成されており、同時に測定が行なわ
れ、両検出器１７ａ，１７ｂの出力信号は信号処
理回路１８に供給され、所望の演算が行なわれた
後その結果が表示装置１９に表示される。
光源１１ａから発生した光はアパーチヤ１４ａ
により領域の制限を受け、半透明鏡１３ａを介し
て対物レンズ１２ａ上に置かれたスリツト１５ａ
を照明する。このスリツト１５ａを通過した光は
対物レンズ１２ａで集束され、材料２上に照射さ
れる。該材料から反射した光は他方の組の対物レ
ンズ１２ｂにより結像され、更に結像レンズ１６
ａによつて拡大され、検出器１７ａ上にスリツト
１５ａの像を結ぶ。同様に光源１１ｂから出た光
は半透明鏡１３ｂを介してスリツト１５ｂ上に照
射され、その透過光が材料２で反射され、対物レ
ンズ１２ａで結像され、更に結像レンズ１６ｂで
拡大されて検出器１７ｂ上にスリツト１５ｂの像
を結ぶ。
により領域の制限を受け、半透明鏡１３ａを介し
て対物レンズ１２ａ上に置かれたスリツト１５ａ
を照明する。このスリツト１５ａを通過した光は
対物レンズ１２ａで集束され、材料２上に照射さ
れる。該材料から反射した光は他方の組の対物レ
ンズ１２ｂにより結像され、更に結像レンズ１６
ａによつて拡大され、検出器１７ａ上にスリツト
１５ａの像を結ぶ。同様に光源１１ｂから出た光
は半透明鏡１３ｂを介してスリツト１５ｂ上に照
射され、その透過光が材料２で反射され、対物レ
ンズ１２ａで結像され、更に結像レンズ１６ｂで
拡大されて検出器１７ｂ上にスリツト１５ｂの像
を結ぶ。
今、材料２が第２図に点線で示すように左方向
に傾斜したとすると、検出器１７ａでは第２図ａ
に示すようにスリツト１５ａ又はその像Ｐの虚像
P′がｌ・Δθだけ下がつたように観測される。一
方、材料２がｈだけ上つた場合には2h cosθだけ
虚像Ｐが上つたように観測されるので、前記検
出器１７ａでは結果として、 2h cosθ−ｌ・Δθ (1) だけ虚像P′が上つたように観測され、その信号が
処理回路１８に供給される。
に傾斜したとすると、検出器１７ａでは第２図ａ
に示すようにスリツト１５ａ又はその像Ｐの虚像
P′がｌ・Δθだけ下がつたように観測される。一
方、材料２がｈだけ上つた場合には2h cosθだけ
虚像Ｐが上つたように観測されるので、前記検
出器１７ａでは結果として、 2h cosθ−ｌ・Δθ (1) だけ虚像P′が上つたように観測され、その信号が
処理回路１８に供給される。
又、他方の検出器１７ｂには第２図ｂに示すよ
うに、スリツト１５ｂ又はその像P1の虚像P1′が
P1までｌ・Δθだけ上つたように観測され、結
果として 2h cosθ＋ｌ・Δθ (2) だけ虚像P1′が上つたように観測される。
うに、スリツト１５ｂ又はその像P1の虚像P1′が
P1までｌ・Δθだけ上つたように観測され、結
果として 2h cosθ＋ｌ・Δθ (2) だけ虚像P1′が上つたように観測される。
上記(1)、(2)式に対応する信号は検出器１７ａ，
１７ｂから信号処理回路１８に供給され、上記両
式中のｌ・Δθの項を消去するような演算（即ち、
両式の加算）がなされる。その結果、信号処理回
路からは材料の高さｈに関する情報のみが取出さ
れ、その値が表示装置１９上に表示される。即
ち、材料のわずかな傾斜による誤差を含まない正
確な高さ変位量を知ることができる。
１７ｂから信号処理回路１８に供給され、上記両
式中のｌ・Δθの項を消去するような演算（即ち、
両式の加算）がなされる。その結果、信号処理回
路からは材料の高さｈに関する情報のみが取出さ
れ、その値が表示装置１９上に表示される。即
ち、材料のわずかな傾斜による誤差を含まない正
確な高さ変位量を知ることができる。
尚、上記は本発明の一例であつて、実際には
種々の変更が可能である。例えば、半透明鏡は対
物レンズと結像レンズの間に設置したが、この位
置に限定されるものではなく、結像レンズと検出
器の間であつても良い。又、光源と検出器の位置
を逆に配置することも可能である。更に、スリツ
ト１５ａ，１５ｂは対物レンズ１２ａ，１２ｂの
中に設置したが、この位置に限られず、光の照射
点から離れており、光反射のムラが発生しない位
置であればどこでも良い。
種々の変更が可能である。例えば、半透明鏡は対
物レンズと結像レンズの間に設置したが、この位
置に限定されるものではなく、結像レンズと検出
器の間であつても良い。又、光源と検出器の位置
を逆に配置することも可能である。更に、スリツ
ト１５ａ，１５ｂは対物レンズ１２ａ，１２ｂの
中に設置したが、この位置に限られず、光の照射
点から離れており、光反射のムラが発生しない位
置であればどこでも良い。
［効果］
以上説明したように本発明では２個の測定系を
材料の法線に対して対称的に配置し、両測定系の
検出信号から材料の傾斜に関する項を消去してい
るので、スリツト又はその像Ｐ（又はP1）を光照
射点から遠くに離すことができ、光量ムラによる
測定誤差の影響のない、正確な材料の高さ測定が
可能となる。
材料の法線に対して対称的に配置し、両測定系の
検出信号から材料の傾斜に関する項を消去してい
るので、スリツト又はその像Ｐ（又はP1）を光照
射点から遠くに離すことができ、光量ムラによる
測定誤差の影響のない、正確な材料の高さ測定が
可能となる。
第１図は本発明の一実施例を示す概略図、第２
図は第１図の作用を説明する図、第３図は従来の
装置を示す概略図、第４図及び第５図は第３図の
作用説明図である。 ２：材料、１１ａ，１１ｂ：光源、１２ａ，１
２ｂ：対物レンズ、１３ａ，１３ｂ：半透明鏡、
１４ａ，１４ｂ：アパーチヤ、１５ａ，１５ｂ：
スリツト、１６ａ，１６ｂ：結像レンズ、１７
ａ，１７ｂ：光検出器、１８：信号処理回路、１
９：表示装置。
図は第１図の作用を説明する図、第３図は従来の
装置を示す概略図、第４図及び第５図は第３図の
作用説明図である。 ２：材料、１１ａ，１１ｂ：光源、１２ａ，１
２ｂ：対物レンズ、１３ａ，１３ｂ：半透明鏡、
１４ａ，１４ｂ：アパーチヤ、１５ａ，１５ｂ：
スリツト、１６ａ，１６ｂ：結像レンズ、１７
ａ，１７ｂ：光検出器、１８：信号処理回路、１
９：表示装置。
Claims (1)
- １ 物体の表面に一定角度で光を照射し且つその
照射点よりできるだけ離れた前方位置に対象物を
設置するか又はその像を形成する光照射光学系
と、前記光照射点から反射する光を集光し前記対
象物又はその像を結像する結像光学系と、該結像
光学系の結像面に置かれた像の位置に応じた信号
を発生する光検出器とを有し、前記検出器の出力
値から前記物体の高さを求めるようになした装置
において、前記光照射光学系、結像光学系及び光
検出器を各２組用意すると共に夫々の組を光照射
点における物体の法線に関し対称的に配置し、前
記２個の検出器の出力値から前記物体の傾斜に起
因する誤差情報を除去して高さ情報のみを得る信
号処理回路を備えてい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 |
|---|---|---|---|
| JP25678584A JPS61134605A (ja) | 1984-12-05 | 1984-12-05 | 物体の表面高さ測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25678584A JPS61134605A (ja) | 1984-12-05 | 1984-12-05 | 物体の表面高さ測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61134605A JPS61134605A (ja) | 1986-06-21 |
| JPH0317282B2 true JPH0317282B2 (ja) | 1991-03-07 |
Family
ID=17297411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25678584A Granted JPS61134605A (ja) | 1984-12-05 | 1984-12-05 | 物体の表面高さ測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61134605A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2764399B2 (ja) * | 1987-09-22 | 1998-06-11 | 東芝メカトロニクス株式会社 | 絵柄面積率測定装置 |
| JP2578519B2 (ja) * | 1990-06-01 | 1997-02-05 | 株式会社日立製作所 | 光線による位置検出機能付き荷電粒子線露光装置 |
-
1984
- 1984-12-05 JP JP25678584A patent/JPS61134605A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61134605A (ja) | 1986-06-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |