JPH063115A - 試料高さ計測装置 - Google Patents
試料高さ計測装置Info
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- JPH063115A JPH063115A JP16061592A JP16061592A JPH063115A JP H063115 A JPH063115 A JP H063115A JP 16061592 A JP16061592 A JP 16061592A JP 16061592 A JP16061592 A JP 16061592A JP H063115 A JPH063115 A JP H063115A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】校正においては斜面を持つ標準段差５０１、あ
るいは、３面以上の基準面を用意し、標準段差５０１を
用いて位置検出器出力と試料高さとの関係を求め、これ
を複数の一次式、あるいは二次以上の多項式で近似す
る。 【効果】高さ計測装置の非直線性を考慮した校正方法で
あるので、高精度な高さ計測が可能となる。
るいは、３面以上の基準面を用意し、標準段差５０１を
用いて位置検出器出力と試料高さとの関係を求め、これ
を複数の一次式、あるいは二次以上の多項式で近似す
る。 【効果】高さ計測装置の非直線性を考慮した校正方法で
あるので、高精度な高さ計測が可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、試料の高さ変化を計測
する高さ計測装置、及び、高さ計測装置を有する電子線
描画装置に関する。
する高さ計測装置、及び、高さ計測装置を有する電子線
描画装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子線描画装置では、試料の高さ変化、
即ち、電子線偏向器から試料表面までの距離の変化が描
画精度に大きく影響する。図１は、電子線描画における
試料高さ変化と、描画精度との関係の説明図である。同
図を用いて試料１０３上に長さｓ１のパターンを描画す
るために、電子線１０１を偏向器１０２によって、２θ
の角度だけ偏向した場合を例として示す。描画時に試料
が高さΔｈだけ下がった１０３′の位置にずれたとする
と、描画されるパターンの長さはｓ２となり、その結
果、描画誤差は２＊Δｘとなる。高さのずれΔｈと描画
誤差との関係は、電子線が偏向される点から試料までの
距離をｄとすると、
即ち、電子線偏向器から試料表面までの距離の変化が描
画精度に大きく影響する。図１は、電子線描画における
試料高さ変化と、描画精度との関係の説明図である。同
図を用いて試料１０３上に長さｓ１のパターンを描画す
るために、電子線１０１を偏向器１０２によって、２θ
の角度だけ偏向した場合を例として示す。描画時に試料
が高さΔｈだけ下がった１０３′の位置にずれたとする
と、描画されるパターンの長さはｓ２となり、その結
果、描画誤差は２＊Δｘとなる。高さのずれΔｈと描画
誤差との関係は、電子線が偏向される点から試料までの
距離をｄとすると、
【０００３】
【数１】Δｘ＝Δｈ＊tanθ ＝Δｈ＊ｓ１／（２＊ｄ） となる。
【０００４】この様な、試料の位置変化に起因する描画
誤差を防ぐために、電子線描画装置では試料の高さを計
測し、その結果を電子線を偏向する制御回路の出力に反
映させている。通常用いられている高さ計測装置は、図
２に示すような構造になっている。即ち、試料１０３に
たいして斜め方向からレーザダイオード等の発光素子か
らの光を入射させ、その反射光を位置検出器２０２に入
射させる。位置検出器２０２からは、反射面の位置に依
存した信号が得られるので、信号を演算回路で処理して
試料の高さを求めている。
誤差を防ぐために、電子線描画装置では試料の高さを計
測し、その結果を電子線を偏向する制御回路の出力に反
映させている。通常用いられている高さ計測装置は、図
２に示すような構造になっている。即ち、試料１０３に
たいして斜め方向からレーザダイオード等の発光素子か
らの光を入射させ、その反射光を位置検出器２０２に入
射させる。位置検出器２０２からは、反射面の位置に依
存した信号が得られるので、信号を演算回路で処理して
試料の高さを求めている。
【０００５】この高さ計測装置では位置検出器２０２の
信号強度、及び、同信号を処理する処理回路に含まれる
増幅器，割算器等の諸特性を一定にするために、定期的
に校正する必要があった。
信号強度、及び、同信号を処理する処理回路に含まれる
増幅器，割算器等の諸特性を一定にするために、定期的
に校正する必要があった。
【０００６】図３を用いて従来の校正方法を説明する。
同図は、電子線描画装置の試料台の概略構成を示したも
ので、試料台３０１上に試料３０３を搭載した試料カセ
ット３０２がある。更に、試料台の一部に基準となる標
準段差３０４を用意する。標準段差は、高さの異なる２
面（Ｌ面，Ｈ面）を持ち、その内のＬ面は基準となる高
さ、即ち、高さが０μｍの位置を示している。高さ計測
装置の校正は、標準段差のＬ面とＨ面の高さを高さ計測
装置で計測し、その結果、図４に一点鎖線で示した検出
器出力と試料高さの関係を得ることである。
同図は、電子線描画装置の試料台の概略構成を示したも
ので、試料台３０１上に試料３０３を搭載した試料カセ
ット３０２がある。更に、試料台の一部に基準となる標
準段差３０４を用意する。標準段差は、高さの異なる２
面（Ｌ面，Ｈ面）を持ち、その内のＬ面は基準となる高
さ、即ち、高さが０μｍの位置を示している。高さ計測
装置の校正は、標準段差のＬ面とＨ面の高さを高さ計測
装置で計測し、その結果、図４に一点鎖線で示した検出
器出力と試料高さの関係を得ることである。
【０００７】試料３０３の高さを計測する際には、試料
３０３を計測した際の検出器出力を、図４に示した関係
を内挿、あるいは、外挿することによって、試料高さを
求めている。例えば、試料高さを計測した結果、出力ａ
を得た場合には試料高さをｋ１μｍとみなして電子線偏
向器の出力を制御していた。
３０３を計測した際の検出器出力を、図４に示した関係
を内挿、あるいは、外挿することによって、試料高さを
求めている。例えば、試料高さを計測した結果、出力ａ
を得た場合には試料高さをｋ１μｍとみなして電子線偏
向器の出力を制御していた。
【０００８】このような高さ計測装置の例は、特公平2
−6216号公報に開示されている。
−6216号公報に開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年の半導体
デバイスの微細化により、電子線描画装置に要求される
描画精度は、ますます高くなってきた。その結果、図１
のΔｘで示される描画位置の誤差量の許容値も０.１μ
ｍ 以下となり、その結果、高さ計測に対する精度の要
求も厳しくなってきた。このため、従来の高さ計測装置
の校正方法では、充分な精度が得られない場合がでてき
た。即ち、試料の高さ変化と検出器出力の関係は厳密に
は直線的ではなく、例えば、図４の実線で示すような特
性を有している。従って、検出器出力がａの場合には、
実際の試料高さはｋ２であり、これに応じた偏向器出力
の制御をしなければならない。特に、反射光が位置検出
器202の中心から離れた個所を照射した場合には、ｋ
１，ｋ２の誤差は０.５μｍ 以上にもなるため、高精度
な描画を実現するには、従来は無視されてきたｋ１，ｋ
２の誤差も無視できなくなってきた。この計測誤差の原
因は、発光素子２０１から位置検出器２０２までの光学
系の特性や、位置検出器２０２自身の性能に因ってい
る。このように、従来から用いられてきた２種の基準面
を用いる校正方法では、満足できる描画結果を得ること
が困難となってきた。
デバイスの微細化により、電子線描画装置に要求される
描画精度は、ますます高くなってきた。その結果、図１
のΔｘで示される描画位置の誤差量の許容値も０.１μ
ｍ 以下となり、その結果、高さ計測に対する精度の要
求も厳しくなってきた。このため、従来の高さ計測装置
の校正方法では、充分な精度が得られない場合がでてき
た。即ち、試料の高さ変化と検出器出力の関係は厳密に
は直線的ではなく、例えば、図４の実線で示すような特
性を有している。従って、検出器出力がａの場合には、
実際の試料高さはｋ２であり、これに応じた偏向器出力
の制御をしなければならない。特に、反射光が位置検出
器202の中心から離れた個所を照射した場合には、ｋ
１，ｋ２の誤差は０.５μｍ 以上にもなるため、高精度
な描画を実現するには、従来は無視されてきたｋ１，ｋ
２の誤差も無視できなくなってきた。この計測誤差の原
因は、発光素子２０１から位置検出器２０２までの光学
系の特性や、位置検出器２０２自身の性能に因ってい
る。このように、従来から用いられてきた２種の基準面
を用いる校正方法では、満足できる描画結果を得ること
が困難となってきた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の校正では斜面を有する標準段差、あるい
は、３面以上の基準面を用意し、標準段差を用いて位置
検出器出力と試料高さとの関係を求め、これを複数の一
次式、あるいは二次以上の多項式で近似する。
に、本発明の校正では斜面を有する標準段差、あるい
は、３面以上の基準面を用意し、標準段差を用いて位置
検出器出力と試料高さとの関係を求め、これを複数の一
次式、あるいは二次以上の多項式で近似する。
【００１１】
【作用】位置検出器出力と試料高さとの関係を、単なる
一次式ではなく、高次の多項式で近似するので高精度な
計測が可能である。
一次式ではなく、高次の多項式で近似するので高精度な
計測が可能である。
【００１２】
【実施例】図５は、本発明に基づく高さ計測装置を電子
線描画装置に適用した例である。以下、同図を用いて本
発明を説明する。試料面の高さ計測は、レーザダイオー
ド２０１からの光を、試料３０３上に照射し、試料表面
で反射された光を位置検出器２０２で検出することによ
って行なった。試料の高さが変化した際の位置検出器２
０２上の光の位置から試料高さを求める演算は、高さ検
出器制御回路５０２で行なうようにした。
線描画装置に適用した例である。以下、同図を用いて本
発明を説明する。試料面の高さ計測は、レーザダイオー
ド２０１からの光を、試料３０３上に照射し、試料表面
で反射された光を位置検出器２０２で検出することによ
って行なった。試料の高さが変化した際の位置検出器２
０２上の光の位置から試料高さを求める演算は、高さ検
出器制御回路５０２で行なうようにした。
【００１３】高さ計測装置の校正は以下の様にして行な
った。先ず、高さ校正用の標準段差として構造の詳細を
図６に示す。高さの異なるＬ面，Ｈ面の２面と、その間
を斜面で結んだ構造５０１を用意した。この構造の標準
段差の高さを、試料台を移動させつつ連続的に計測した
結果を下半部に示す。得られた結果では、計測用レーザ
光の照射位置が標準段差の平面から斜面に移動する点
ｗ，ｘ，ｙ，ｚで反射光の向きが変化するため、検出器
の出力はその時点で不連続になっている。一方、ｗｘ間
は、一定の勾配を持った斜面であるが、計測装置の非直
線性から、高さに対して検出器出力は比例していない。
これは、逆の勾配ｙｚ間でも同様である。標準段差５０
１の斜面部分の高さは、その勾配と試料台の位置とから
求めることが出来る。本実施例では、ｈ＝２００μｍ，
ｓ＝３０mmの構造の標準段差を使用した。従来の標準段
差では、Ｌ面，Ｈ面の範囲であるＮＯ間，ＱＲ間が校正
されるだけであるが、図６に示す構造の標準段差を用い
ると、より広い範囲、即ち、ＭＮ、及び、ＰＯ間も校正
することが可能である。制御回路５０２では、ＭＯ間，
ＰＲ間を検出器出力を三次曲線で近似し、図４に示した
ような検出器出力と試料高さとの関係を求めた。
った。先ず、高さ校正用の標準段差として構造の詳細を
図６に示す。高さの異なるＬ面，Ｈ面の２面と、その間
を斜面で結んだ構造５０１を用意した。この構造の標準
段差の高さを、試料台を移動させつつ連続的に計測した
結果を下半部に示す。得られた結果では、計測用レーザ
光の照射位置が標準段差の平面から斜面に移動する点
ｗ，ｘ，ｙ，ｚで反射光の向きが変化するため、検出器
の出力はその時点で不連続になっている。一方、ｗｘ間
は、一定の勾配を持った斜面であるが、計測装置の非直
線性から、高さに対して検出器出力は比例していない。
これは、逆の勾配ｙｚ間でも同様である。標準段差５０
１の斜面部分の高さは、その勾配と試料台の位置とから
求めることが出来る。本実施例では、ｈ＝２００μｍ，
ｓ＝３０mmの構造の標準段差を使用した。従来の標準段
差では、Ｌ面，Ｈ面の範囲であるＮＯ間，ＱＲ間が校正
されるだけであるが、図６に示す構造の標準段差を用い
ると、より広い範囲、即ち、ＭＮ、及び、ＰＯ間も校正
することが可能である。制御回路５０２では、ＭＯ間，
ＰＲ間を検出器出力を三次曲線で近似し、図４に示した
ような検出器出力と試料高さとの関係を求めた。
【００１４】描画における高さ補正は、以下のようにし
て行なった。すなわち、描画対象であるシリコンウェハ
３０３の表面を計測したところ、図４に示した出力ａを
位置検出器から得たので、これを同図に示した関係から
正しい試料高さｋ２を求めた。計測結果を用いて制御計
算機５０３で電子線の偏向量，レンズ電流値等の値の補
正量を計算し、その結果を偏向制御回路５０４，レンズ
制御回路５０５に送って、最適条件での描画が行なえる
ように調整し、その後、描画を実施した。
て行なった。すなわち、描画対象であるシリコンウェハ
３０３の表面を計測したところ、図４に示した出力ａを
位置検出器から得たので、これを同図に示した関係から
正しい試料高さｋ２を求めた。計測結果を用いて制御計
算機５０３で電子線の偏向量，レンズ電流値等の値の補
正量を計算し、その結果を偏向制御回路５０４，レンズ
制御回路５０５に送って、最適条件での描画が行なえる
ように調整し、その後、描画を実施した。
【００１５】本発明の他の実施例として、５種類の異な
った高さを有する標準段差７０１を用いた例を図７に示
す。校正処理は、同図（ａ）に示した標準段差７０１に
おける各面での高さ検出器出力を求め、同図（ｂ）に示
すようにａ〜ｅの各段差に対応した５種類の出力を得
た。その後、高さ検出器制御回路５０２で各計測点間を
一次式で近似した。その後、先の実施例と同様に試料高
さを基に偏向量、及び、レンズ電流の補正を行ない描画
を実行した。
った高さを有する標準段差７０１を用いた例を図７に示
す。校正処理は、同図（ａ）に示した標準段差７０１に
おける各面での高さ検出器出力を求め、同図（ｂ）に示
すようにａ〜ｅの各段差に対応した５種類の出力を得
た。その後、高さ検出器制御回路５０２で各計測点間を
一次式で近似した。その後、先の実施例と同様に試料高
さを基に偏向量、及び、レンズ電流の補正を行ない描画
を実行した。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、高さ計測装置の非直線
性を考慮した校正方法であるので、従来装置にない高精
度な高さ計測が可能となる。
性を考慮した校正方法であるので、従来装置にない高精
度な高さ計測が可能となる。
【図１】試料高さと描画誤差との関係の説明図。
【図２】試料高さ計測装置の原理の説明図。
【図３】従来の試料高さ計測装置の校正方法の説明図。
【図４】従来、及び、本発明の試料高さ計測装置の校正
方法の説明図。
方法の説明図。
【図５】本発明の試料高さ計測装置の一実施例の説明
図。
図。
【図６】本発明の試料高さ計測装置の他の実施例の説明
図。
図。
【図７】本発明の他の実施例の説明図。
５０１…標準段差、５０２…高さ計測装置制御回路、５
０３…制御用計算機、５０４…偏向制御回路、５０５…
レンズ制御回路。
０３…制御用計算機、５０４…偏向制御回路、５０５…
レンズ制御回路。
Claims (3)
- 【請求項１】光を試料に照射し、その反射光の位置から
前記試料の高さを求める高さ計測装置において、高さの
異なる２組の基準面と斜面を用いて校正することを特徴
とする試料高さ計測装置。 - 【請求項２】請求項１において、３面以上の異なった高
さの基準面を用いて校正する試料高さ計測装置。 - 【請求項３】請求項１または２に記載した前記試料高さ
計測装置を有する電子線描画装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16061592A JPH063115A (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 試料高さ計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16061592A JPH063115A (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 試料高さ計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH063115A true JPH063115A (ja) | 1994-01-11 |
Family
ID=15718766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16061592A Pending JPH063115A (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 試料高さ計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH063115A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003014660A1 (en) * | 2001-08-08 | 2003-02-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Displacement detecting method, displacement detecting device and calibrating method thereof, and recording device of information recording medium original disk |
| US7436489B2 (en) | 2004-02-27 | 2008-10-14 | Powerchip Semiconductor Corp. | Device for testing an exposure apparatus |
| JP2009253038A (ja) * | 2008-04-07 | 2009-10-29 | Fuji Mach Mfg Co Ltd | 基板高度測定システムおよび電子部品実装機および基板高度測定方法 |
| JP2010219283A (ja) * | 2009-03-17 | 2010-09-30 | Nuflare Technology Inc | 校正ブロックの製造方法及び荷電粒子ビーム描画装置 |
| JP2019060700A (ja) * | 2017-09-26 | 2019-04-18 | オムロン株式会社 | 変位計測装置、計測システム、および変位計測方法 |
-
1992
- 1992-06-19 JP JP16061592A patent/JPH063115A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003014660A1 (en) * | 2001-08-08 | 2003-02-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Displacement detecting method, displacement detecting device and calibrating method thereof, and recording device of information recording medium original disk |
| US7053394B2 (en) | 2001-08-08 | 2006-05-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Recording device of master disk for information recording medium |
| CN1296925C (zh) * | 2001-08-08 | 2007-01-24 | 松下电器产业株式会社 | 位移检测方法、位移检测装置及其校正方法、及信息记录媒体母盘的记录装置 |
| US7436489B2 (en) | 2004-02-27 | 2008-10-14 | Powerchip Semiconductor Corp. | Device for testing an exposure apparatus |
| JP2009253038A (ja) * | 2008-04-07 | 2009-10-29 | Fuji Mach Mfg Co Ltd | 基板高度測定システムおよび電子部品実装機および基板高度測定方法 |
| JP2010219283A (ja) * | 2009-03-17 | 2010-09-30 | Nuflare Technology Inc | 校正ブロックの製造方法及び荷電粒子ビーム描画装置 |
| JP2019060700A (ja) * | 2017-09-26 | 2019-04-18 | オムロン株式会社 | 変位計測装置、計測システム、および変位計測方法 |
| KR20190069362A (ko) * | 2017-09-26 | 2019-06-19 | 오므론 가부시키가이샤 | 변위 계측 장치, 계측 시스템, 및 변위 계측 방법 |
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