JPH0690010B2 - 線幅又は線間隔の測定方法およびその装置 - Google Patents
線幅又は線間隔の測定方法およびその装置Info
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- JPH0690010B2 JPH0690010B2 JP8852686A JP8852686A JPH0690010B2 JP H0690010 B2 JPH0690010 B2 JP H0690010B2 JP 8852686 A JP8852686 A JP 8852686A JP 8852686 A JP8852686 A JP 8852686A JP H0690010 B2 JPH0690010 B2 JP H0690010B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、微細パターンの線幅又は線間隔の測定方法及
びその装置に関するものである。
びその装置に関するものである。
従来の技術 近年、半導体素子のパターンや磁気ヘッドギャップの微
細化に伴い、微細パターンの寸法管理が非常に重要とな
っている。ところがサブミクロン寸法を非破壊で高速か
つ安価に測定する方法は確立されていない。
細化に伴い、微細パターンの寸法管理が非常に重要とな
っている。ところがサブミクロン寸法を非破壊で高速か
つ安価に測定する方法は確立されていない。
従来の線幅測定法の一例を第５図に示す。被測定物11に
集光スポット52を照射し、その反射光量を光検出器53で
受光する。集光スポット52が被測定物11上を走査すると
第５図（Ｃ）のような反射光量分布55が得られる。被測
定物11の線幅がサブミクロンの場合は反射光量分布55は
なめらかな曲線となり、エッジを明確に識別できない。
そのためあるしきい値レベル56を設定して線幅Ｓを測定
している。しきい値レベル56の値は、たとえば反射光量
分布55のピーク値の半値とする。
集光スポット52を照射し、その反射光量を光検出器53で
受光する。集光スポット52が被測定物11上を走査すると
第５図（Ｃ）のような反射光量分布55が得られる。被測
定物11の線幅がサブミクロンの場合は反射光量分布55は
なめらかな曲線となり、エッジを明確に識別できない。
そのためあるしきい値レベル56を設定して線幅Ｓを測定
している。しきい値レベル56の値は、たとえば反射光量
分布55のピーク値の半値とする。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、しきい値レベル56
の設定が経験的であり、被測定物の反射率や形状の遠い
により測定値に誤差が生じる。そのため被測定物の種類
ごとに基準品により測定値の較正が必要であり、絶対寸
法測定ができないという問題点を有していた。
の設定が経験的であり、被測定物の反射率や形状の遠い
により測定値に誤差が生じる。そのため被測定物の種類
ごとに基準品により測定値の較正が必要であり、絶対寸
法測定ができないという問題点を有していた。
本発明は上記問題点に鑑み、被測定物の種類が変わって
も測定値の較正が不要な絶対線幅測定方法を提供するも
のである。
も測定値の較正が不要な絶対線幅測定方法を提供するも
のである。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の線幅又は線間隔の
測定方法は、少なくとも２個の互いに干渉しない集光ス
ポットを被測定物上に照射すると共に上記集光スポット
の相対位置を変化させずに被測定物上を走査させ、各集
光スポットからの反射光強度を別々に検出し、各反射光
強度変化の時間ずれが集光スポット間隔に相当すること
を利用して線幅又は線間隔を測定することを特徴とする
ものである。
測定方法は、少なくとも２個の互いに干渉しない集光ス
ポットを被測定物上に照射すると共に上記集光スポット
の相対位置を変化させずに被測定物上を走査させ、各集
光スポットからの反射光強度を別々に検出し、各反射光
強度変化の時間ずれが集光スポット間隔に相当すること
を利用して線幅又は線間隔を測定することを特徴とする
ものである。
又上記方法を実施するための装置である本発明の線幅又
は線間隔の測定装置は、少なくとも２個の異なった偏光
面をもち互いに微小量傾いた光束を出射する光源部と、
その光束を被測定物上に集光する対物レンズと、集光さ
れたスポットを相対位置を変化させずに走査するための
走査手段と、被測定物からの反射光を異なった偏光面を
もつ光束に分割する偏光素子と、分割された光束を受光
する少なくとも２個の光検出器と、光検出器出力とスポ
ット走査量から線幅又は線間隔の寸法を計算する処理部
とを有するものである。
は線間隔の測定装置は、少なくとも２個の異なった偏光
面をもち互いに微小量傾いた光束を出射する光源部と、
その光束を被測定物上に集光する対物レンズと、集光さ
れたスポットを相対位置を変化させずに走査するための
走査手段と、被測定物からの反射光を異なった偏光面を
もつ光束に分割する偏光素子と、分割された光束を受光
する少なくとも２個の光検出器と、光検出器出力とスポ
ット走査量から線幅又は線間隔の寸法を計算する処理部
とを有するものである。
更に上記方法を実施するためのもう１つの装置である本
発明の線幅又は線間隔の測定装置は、少なくとも２個の
異なった波長をもち互いに微小量傾いた光束を出射する
光源部と、その光束を被測定物上に集光する対物レンズ
と、集光されたスポットを相対位置を変化させずに走査
するための走査手段と、被測定物からの反射光を異なっ
た波長をもつ光束に分割するフィルターと、分割された
光束を受光する少なくとも２個の光検出器と、光検出器
出力とスポット走査量から線幅又は線間隔の寸法を計算
する処理部とを有するものである。
発明の線幅又は線間隔の測定装置は、少なくとも２個の
異なった波長をもち互いに微小量傾いた光束を出射する
光源部と、その光束を被測定物上に集光する対物レンズ
と、集光されたスポットを相対位置を変化させずに走査
するための走査手段と、被測定物からの反射光を異なっ
た波長をもつ光束に分割するフィルターと、分割された
光束を受光する少なくとも２個の光検出器と、光検出器
出力とスポット走査量から線幅又は線間隔の寸法を計算
する処理部とを有するものである。
作用 本発明は上記構成によって、第２図に示すように少なく
とも２個の互いに干渉しない集光スポットが被測定物上
を走査すると、各スポットに相当する反射光量分布がそ
れぞれの光検出器から出力される。それらの反射光量分
布の時間的ずれは各集光スポット間隔に相当し、スポッ
ト間隔は既知であるのでこの寸法を用いて絶対線幅又は
絶対線間隔の測定が可能となる。
とも２個の互いに干渉しない集光スポットが被測定物上
を走査すると、各スポットに相当する反射光量分布がそ
れぞれの光検出器から出力される。それらの反射光量分
布の時間的ずれは各集光スポット間隔に相当し、スポッ
ト間隔は既知であるのでこの寸法を用いて絶対線幅又は
絶対線間隔の測定が可能となる。
実施例 以下、本発明の方法および装置の第１の実施例を図面に
もとづいて説明する。第１図において、直線偏光のHe-N
eレーザ光源１を出射した光は、ビームエクスパンダー
２で光束を広げ、第１のビームスプリッター３で透過光
４と反射光５に分割される。透過光４は第１の反射面６
を反射し、再び第１のビームスプリッター３に入射し反
射する。反射光５はλ/4板７を透過後、第２の反射面８
を反射し、再びλ/4板７、第１のビームスプリッター３
を透過して偏光面が90゜変化した光束が出射される。こ
のとき、第１の反射面６あるいは第２の反射面８の少な
くとも一方を光軸に対してわずかに傾け、第１のビーム
スプリッター３の出射光を相対的に傾ける。２つの偏光
面の90゜異なる光束は第２のビームスプリッター９を透
過し、対物レンズ10で集光され、被測定物11上にわずか
に横ずらしされた２つのスポットを形成する（第２図
（ａ））。２つのスポットの反射光は再び対物レンズ10
を透過後、第２のビームスプリッター９を反射し、偏光
ビームスプリッター12に入射し、２つの光束に分離され
る。すなわち偏光ビームスプリッター12の偏光方向を２
つの光束のうちの一方の偏光方向に一致させておけば、
90゜偏光面のずれた光束は完全に反射される。分離され
た２つの光束はそれぞれ第１の光検出器13及び第２の光
検出器14に入射し、電気信号に変換され、処理部15に入
力される。このとき、被測定物11を等速走査すると２つ
の光検出器13,14からは第２図（ｂ），（ｃ）に示した
ように第１スポット21,第２スポット22に対応して反射
光量分布23,24が得られる。２つの反射光量分布23,24の
ピーク値をI1,I2そのときの時間をt1,t2とするとき、し
きい値レベル25,26をたとえばI1/2,I2/2に設定し反射光
量分布23,24と交わるときの時間をm1n1,m3n2とし、走査
速度をｖとしたとき、ｖ・（m2-m1）,v・（t2-t1）,v・
（n2-n1）はスポット位置ずれｌに相当するので、ノイ
ズの影響を除くため平均すると、 と表わされる。また線幅測定値Ｓを、第１スポットの測
定値S1と第２スポットの測定値S2の平均値で与えれば となる。すなわち、線幅測定値Ｓが既知のスポット間隔
ｌの比例式で求めることができる。
もとづいて説明する。第１図において、直線偏光のHe-N
eレーザ光源１を出射した光は、ビームエクスパンダー
２で光束を広げ、第１のビームスプリッター３で透過光
４と反射光５に分割される。透過光４は第１の反射面６
を反射し、再び第１のビームスプリッター３に入射し反
射する。反射光５はλ/4板７を透過後、第２の反射面８
を反射し、再びλ/4板７、第１のビームスプリッター３
を透過して偏光面が90゜変化した光束が出射される。こ
のとき、第１の反射面６あるいは第２の反射面８の少な
くとも一方を光軸に対してわずかに傾け、第１のビーム
スプリッター３の出射光を相対的に傾ける。２つの偏光
面の90゜異なる光束は第２のビームスプリッター９を透
過し、対物レンズ10で集光され、被測定物11上にわずか
に横ずらしされた２つのスポットを形成する（第２図
（ａ））。２つのスポットの反射光は再び対物レンズ10
を透過後、第２のビームスプリッター９を反射し、偏光
ビームスプリッター12に入射し、２つの光束に分離され
る。すなわち偏光ビームスプリッター12の偏光方向を２
つの光束のうちの一方の偏光方向に一致させておけば、
90゜偏光面のずれた光束は完全に反射される。分離され
た２つの光束はそれぞれ第１の光検出器13及び第２の光
検出器14に入射し、電気信号に変換され、処理部15に入
力される。このとき、被測定物11を等速走査すると２つ
の光検出器13,14からは第２図（ｂ），（ｃ）に示した
ように第１スポット21,第２スポット22に対応して反射
光量分布23,24が得られる。２つの反射光量分布23,24の
ピーク値をI1,I2そのときの時間をt1,t2とするとき、し
きい値レベル25,26をたとえばI1/2,I2/2に設定し反射光
量分布23,24と交わるときの時間をm1n1,m3n2とし、走査
速度をｖとしたとき、ｖ・（m2-m1）,v・（t2-t1）,v・
（n2-n1）はスポット位置ずれｌに相当するので、ノイ
ズの影響を除くため平均すると、 と表わされる。また線幅測定値Ｓを、第１スポットの測
定値S1と第２スポットの測定値S2の平均値で与えれば となる。すなわち、線幅測定値Ｓが既知のスポット間隔
ｌの比例式で求めることができる。
以上のように本実施例によれば、直線偏光のHe-Neレー
ザーとλ/4板を使用して互いに干渉しない２つの集光ス
ポットを得、偏光ビームスプリッターを使用して再び分
離しているため、複数の光源を必要とせず安価な装置を
構成することができる。
ザーとλ/4板を使用して互いに干渉しない２つの集光ス
ポットを得、偏光ビームスプリッターを使用して再び分
離しているため、複数の光源を必要とせず安価な装置を
構成することができる。
以下本発明方法および装置の第２の実施例について図面
にもとづいて説明する。第３図において、１はHe-Neレ
ーザー、２はビームエクスパンダー、３は第１のビーム
スプリッター、９は第２のビームスプリッター、10は対
物レンズ、11は被測定物、13は第１の光検出器、14は第
２の光検出器、15は処理部であり、以上は第１図の構成
と同様なものである。第１図の構成と異なるのは、第２
の光源31と、第２のビームエクスパンダー32、フィルタ
ー33を設けた点である。
にもとづいて説明する。第３図において、１はHe-Neレ
ーザー、２はビームエクスパンダー、３は第１のビーム
スプリッター、９は第２のビームスプリッター、10は対
物レンズ、11は被測定物、13は第１の光検出器、14は第
２の光検出器、15は処理部であり、以上は第１図の構成
と同様なものである。第１図の構成と異なるのは、第２
の光源31と、第２のビームエクスパンダー32、フィルタ
ー33を設けた点である。
以上のような構成において、第２の光源31はHe-Neレー
ザー１とは異なった波長を持ち、第２のビームエクスパ
ンダー32で光束を広げ、第１のビームスプリッター３を
透過する。第１図と同様に波長の異なる２つの集光スポ
ットがわずかに横ずらしされて被測定物11上に照射さ
れ、その反射光はフィルター33で２つに分離され、それ
ぞれの光検出器13,14に入射する。フィルター33は一定
波長の光を反射し、他の波長の光は透過するものとす
る。このとき被測定物11を等速走査すると第２図に示し
たような反射光量分布23,24が得られる。以降の演算処
理は第１の実施例と同様であり、線幅測定値Ｓが既知の
スポット間隔ｌの比例式で求めることができる。
ザー１とは異なった波長を持ち、第２のビームエクスパ
ンダー32で光束を広げ、第１のビームスプリッター３を
透過する。第１図と同様に波長の異なる２つの集光スポ
ットがわずかに横ずらしされて被測定物11上に照射さ
れ、その反射光はフィルター33で２つに分離され、それ
ぞれの光検出器13,14に入射する。フィルター33は一定
波長の光を反射し、他の波長の光は透過するものとす
る。このとき被測定物11を等速走査すると第２図に示し
たような反射光量分布23,24が得られる。以降の演算処
理は第１の実施例と同様であり、線幅測定値Ｓが既知の
スポット間隔ｌの比例式で求めることができる。
以上のように本実施例では、光源を２個設けたことによ
りλ/4板のような余分な光学部品が不要であり、光学系
調整が要易である。
りλ/4板のような余分な光学部品が不要であり、光学系
調整が要易である。
以上は集光スポットが２個の場合について述べてきた
が、たとえば第４図（ｂ）のような構成をとると、３個
の集光スポットをもつ構成も容易に実現できる。なお、
41は第３の光源、42は第３のビームエクスパンダー、43
は第３のビームスプリッター、44はフィルター、45は第
３の光検出器である。第４図（ａ）は、線幅と集光スポ
ットの関係を図示したものである。このような構成にす
れば、２方向の線幅を絶対値測定できることが明らかで
ある。４個以上のスポットの場合も同様に構成できる。
が、たとえば第４図（ｂ）のような構成をとると、３個
の集光スポットをもつ構成も容易に実現できる。なお、
41は第３の光源、42は第３のビームエクスパンダー、43
は第３のビームスプリッター、44はフィルター、45は第
３の光検出器である。第４図（ａ）は、線幅と集光スポ
ットの関係を図示したものである。このような構成にす
れば、２方向の線幅を絶対値測定できることが明らかで
ある。４個以上のスポットの場合も同様に構成できる。
なお、以上の実施例においては被測定物11を走査してい
るが、集光スポットの位置関係を固定した状態で第１の
ビームスプリッター３の出射光をガルバノミラー、A-O
変調器等で走査しても良い。又本発明の方法及び装置を
線間隔の測定に適用することができる。
るが、集光スポットの位置関係を固定した状態で第１の
ビームスプリッター３の出射光をガルバノミラー、A-O
変調器等で走査しても良い。又本発明の方法及び装置を
線間隔の測定に適用することができる。
発明の効果 以上のように本発明は、少なくても２個の互いに干渉し
ない集光スポットで被測定物上を走査し、別々の光検出
器でその反射光を受光するので、集光スポット間の距離
ｌを用いてサブミクロンの絶対線幅又は絶対線間隔を測
定ができる。そのため、従来のように測定値を基準品で
較正する必要がない。
ない集光スポットで被測定物上を走査し、別々の光検出
器でその反射光を受光するので、集光スポット間の距離
ｌを用いてサブミクロンの絶対線幅又は絶対線間隔を測
定ができる。そのため、従来のように測定値を基準品で
較正する必要がない。
第１図は本発明の第１の実施例における測定方法及びそ
の装置の構成図、第２図は動作説明図、第３図は本発明
の第２の実施例の構成図、第４図はスポットが３個の実
施例の構成図、第５図は従来の線幅測定方法の説明図で
ある。 １……He-Neレーザー、３……第１のビームスプリッタ
ー、７……λ/4板、10……対物レンズ、11……被測定
物、12……偏光ビームスプリッター、13,14……光検出
器、15……処理部、31……第２の光源、33……フィルタ
ー。
の装置の構成図、第２図は動作説明図、第３図は本発明
の第２の実施例の構成図、第４図はスポットが３個の実
施例の構成図、第５図は従来の線幅測定方法の説明図で
ある。 １……He-Neレーザー、３……第１のビームスプリッタ
ー、７……λ/4板、10……対物レンズ、11……被測定
物、12……偏光ビームスプリッター、13,14……光検出
器、15……処理部、31……第２の光源、33……フィルタ
ー。
Claims (3)
- 【請求項１】少なくとも２個の互いに干渉しない集光ス
ポットを被測定物上に照射すると共に上記集光スポット
の相対位置を変化させずに被測定物上を走査させ、各集
光スポットからの反射光強度を別々に検出し、各反射光
強度変化の時間ずれが集光スポット間隔に相当すること
を利用して線幅又は線間隔を測定することを特徴とする
線幅又は線間隔の測定方法。 - 【請求項２】少なくとも２個の異なった偏光面をもち互
いに微小量傾いた光束を出射する光源部と、その光束を
被測定物上に集光する対物レンズと、集光されたスポッ
トを相対位置を変化させずに走査するための走査手段
と、被測定物からの反射光を異なった偏光面をもつ光束
に分割する偏光素子と、分割された光束を受光する少な
くとも２個の光検出部と、光検出器出力とスポット走査
量から線幅又は線間隔の寸法を計算する処理部とを有す
る線幅又は線間隔の測定装置。 - 【請求項３】少なくとも２個の異なった波長をもち互い
に微小量傾いた光束を出射する光源部と、その光束を被
測定物上に集光する対物レンズと、集光されたスポット
を相対位置を変化させずに走査するための走査手段と、
被測定物からの反射光を異なった波長をもつ光束に分割
するフィルターと、分割された光束を受光する少なくと
も２個の光検出器と、光検出器出力とスポット走査量か
ら線幅又は線間隔の寸法を計算する処理部とを有する線
幅又は線間隔の測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8852686A JPH0690010B2 (ja) | 1986-04-17 | 1986-04-17 | 線幅又は線間隔の測定方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8852686A JPH0690010B2 (ja) | 1986-04-17 | 1986-04-17 | 線幅又は線間隔の測定方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62245106A JPS62245106A (ja) | 1987-10-26 |
| JPH0690010B2 true JPH0690010B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=13945281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8852686A Expired - Fee Related JPH0690010B2 (ja) | 1986-04-17 | 1986-04-17 | 線幅又は線間隔の測定方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0690010B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5523758B2 (ja) * | 2009-07-31 | 2014-06-18 | 三菱マテリアル株式会社 | 突出形状測定装置および突出形状測定方法およびプログラム |
-
1986
- 1986-04-17 JP JP8852686A patent/JPH0690010B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62245106A (ja) | 1987-10-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |