JPS58124905A - パタ−ン測定方法 - Google Patents

パタ−ン測定方法

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JPS58124905A
JPS58124905A JP815982A JP815982A JPS58124905A JP S58124905 A JPS58124905 A JP S58124905A JP 815982 A JP815982 A JP 815982A JP 815982 A JP815982 A JP 815982A JP S58124905 A JPS58124905 A JP S58124905A
Authority
JP
Japan
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light
pattern
transmitted
measured
measurement
Prior art date
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Pending
Application number
JP815982A
Other languages
English (en)
Inventor
Takao Nishiguchi
隆男 西口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
Priority to JP815982A priority Critical patent/JPS58124905A/ja
Publication of JPS58124905A publication Critical patent/JPS58124905A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956Inspecting patterns on the surface of objects
    • G01N21/95607Inspecting patterns on the surface of objects using a comparative method

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はパターンの測定方法にかがシ、特に半導体装置
用のホトマスクの微細パターン寸法の測定方法に関する
半導体装置特に集積回路は小型化側密度化が進むと共に
ウェーハは大型となってきている。従ってこれに使用す
るホトマスクのパターンの寸法精度の要求は塘すまずき
びしくなってきておシ、作成したホトマスクパターン精
度の測定が困難になってきている。
従来ホトマスク上のパターンの測定は第1図(a)に示
すように基準パターンを透過した光又はレーザー光を上
部よりパターン1を有するホトマスク基板2上にあてホ
トマスク2を透過した光をホトセンサーによシ感知する
。然るときは第1図tb+に示すように透過照度曲線5
が得られる。なお図中3はホトマスクのないときの透過
照度で、6はホトセンサーに光が当らない時のレベルで
ある。
透過照度曲線5よりわかるとおシ、透過光は回折現象に
よシ透過光の信号の立ち上り立ち下Qは傾斜を持ってい
る。従って測定にあたってはスライスレベル4でトリガ
パルス7を発生させ、そのトリガパルスの間隔よりパタ
ーン寸法+ m++定していた。(第1図(C1参照)
しかしながらホトマスクパターン幅が第2図(alのよ
うに極めて小さくなると透過照度曲線はダのように急峻
となる。これをスライスレベル4′で切るとトリガパル
スτハ第2図(C1のように2つの山が重なシ正確な測
定が困難になる。々お第2図(a)(bHc)に示す他
の符号は第1図(al(bHclに対応させて付されて
いる。
またこの方法によるときはスライスレベルの変動により
測定値が変って来るという問題点も含んでいる。
捷た従来の他の測定方法としては第3図に示すように平
行光線とした光10を反射鏡12で集光レンズ13に導
き、こ\でスポットとし、この光をマスクパターン14
にあてる方法がある。
すなわちマスクパターンの平面においては光は直上に反
射し散乱しない。従ってパターンの側面上方に設けられ
た受光素子16および17は受光しない。ところがマス
クパターンを基台15と共に右方向に移動式せてビーム
がパターンエッチP。
にあたると光は図示のように散乱し受光素子16にあた
り受光素子の端子Bより受光信号を出しPlのエッヂが
確認できる。その後マスクを右方向に移動させ、P2の
位置がビーム下に来ると再ひビームは散乱し受光素子1
7にあたりその受光素子の端子Aより受光信号が出てh
が確認でき、この間の移動距離よシバターン幅が測定で
きる。
しかしながらパターンが微細、例えは1μm以下になる
と第3図に示すパターンエッチPIとパターンエッヂ1
1の散乱光が負なシ合って検出が困難になるという問題
が発生する。
従って本発明(弓、以上の問題点に対処してなされたも
ので微細パターンを正確に測定する方法を提供するにあ
る。
すなわち本発明の要旨は、ホトマスクのパターン寸法測
定において、基準パターンを透過した光を前記ホトマス
クの被測定パターン部分と、遮光材が存在しない部分と
、遮光材が存在する部分にそれぞれ当て、それぞれのb
分の透過光蓋よシバターン寸法を測定することを%徴と
するパターン測定方法にある。
以下図面全参照し本発明の粁細につき説明する。
第4図(at(b)は本発明の一実施例によるパターン
測定方法の説明図である。図において8は光源で、例え
ばキセノンランプが使用できる。光はレンズ9により平
行光線10に変換され、基準パターンプレート19に設
けられた基準パターン18を透過させる。この透過した
光20を@接ホトセンサー23にあてるとホトマスクが
ないときの基準光針が得られる。次にホトマスク21を
基準パターンプレート19とホトセンサー23の間に位
置させ、そのマスクの遮光材のない部分、すなわち明部
りを基準パターン18の下に移動させ、それを透過した
光量を同じくホトセンサー23により測定する。この光
量はホトマスク基板で吸収された分だけ少ない光量とな
る。次に再びホトマスク21を移動させ遮光材の付着し
ている部分、すなわち暗部りに基準パターン18を透過
した光20をあて、その透過光量をホトセンサー23で
測定する。
すなわち光の照射のないときのレベルから僅かであるが
あがった迦光材のめるときの透過光量が得られる。
5− 次にホトマスク21を移動させ測定パターンM。
M、 M、 M4を基準パターン18の下におき基準パ
ターンを通った光20を測定パターンを通過させ、その
光22の光量をホトセンサー23で測定する。
第5図は本発明の信号レベル図である。図において光の
全くないときのレベルを29とし、基準パターンを通過
した光がそのままホトセンサーにあたった、すなわちホ
トマスクのないときのレベルを25とし、また遮光材の
ない透明なホトマスク部、すなわち明部を通過した光の
レベルを26とし、また基準パターンを透過した光がホ
トマスクの遮光材のある部分、すなわち暗部を透過した
元のレベルを28とすると、30はフォトマスク基板明
部の吸収光量となシ、31は基準マスクを透過した光2
0が遮光材のないホトマスクの明部を通過した光量とな
る。また35は辿九拐があるときの透過光量である。ま
た33はフォトマスクの測定パターンを透過した光量と
なる。
このような数値が得られるときはパターン寸法の明確で
ある基準パターンを透過しホトマスクの−6= 明部を透過した光量と、基準パターンを透過し、ホトマ
スクの測定パターン部を透過した光量から暗部に相当す
るレベルの光景を差し引いた32と34を比較演ηする
ことにより測定パターン幅を測定することができる。
次に測定の詳細につき説明する。壕ず基準パターンによ
り測定ホトマスクの暗部透過量と明部透過光量を測定し
、明部測定値より暗部測定値を引いた値を基準信号とす
る。第5図の32がこれに相当する。次に測定しようと
するパターンが第4図(al(b)に示すようにfVl
、 M、 M、 M。の矩形の明部パターンとし、測定
はM、 Iνj4とへ41M3  の間隔を測定するも
のとする。街11定に先立ち基準パターン寸法は正確に
測定しておく、すなわちホトマスクの基準パターンの投
影パターンS+ St Ss S4の寸法は公知である
。測定にあたシ基準パターンの高さ81 F)4は測定
しようとするパターンの高さI病N4よシ小さいものと
する。また基準パターンの幅S。
S2は測定しようとするパターン幅M、 M6より2〜
5倍の大きさにしておくのがよい。また基準パターンと
測定パターンは直交させる。
このようにするときは測定パターンの測定部分は基準パ
ターン透過部分s、 s2s、 s、と重なる部分hl
、 M、 M7M、である。このパターンの高さM。
M8は基準パターンのS、 S、  と同じであるので
基準パターンと測定パターンの寸法比兜は81S2とM
、 M、の比率となる。従ってさきに測定した基準信号
32に対し上記関係位置にある測定パターンの叱責を第
5図の33とすれば、この光景よシ暗部測定値35を引
いた値は測定信号となる。この2つの信号の比較よりM
、 M4とM2M3の間隔が測定できる。なお逆に第3
図の測定パターンM、 M2M、 M、が暗部パターン
であるとき、そのパターン幅を求める場合は上記測定結
果は明部の割合であるから演算結果を1よシ引いた値が
暗部パターンの占める割合となる。
値化部、37は暗部測定値数値化部、38は被測定値数
値化部、39は基準匍゛号演算(ロ)路部、40は被測
定信号演算回路、41は測定値演算回路部、42は表示
装置である。
すなわち明部測定直よび暗部測定品それぞれ36および
37の測定値数値化部で数値化されたあと基準信号演算
回路に入り基準信号化される。
され、さきに測定された暗部測定ヒ瞥共に入力し、演算
し、測定信号として測定値演算回路41に送出する。ま
たさきに演算された基準信号も同様に測定値演算回路に
送られる。この2つの信号はこ\で演算処理されその結
果は測定値として表示装置42に表示される。なお本測
定において基準パターン幅を被測定パターン幅の2〜5
倍にしたのは被測鉦パターン幅の占める割合が小さくな
ると測定誤差が大きくなジ、またあまシ接近すると位置
合せが大変である。しかし精度をあげたいときは基準パ
ターン寸法と測定しようとするパターン寸法を近づける
ことによシ達成できる。
すなわち本−実施例によれば透過光量により寸=9− 法測定するのでトリガ発生は不要であり、従ってスライ
スレベルによる誤差は発生しない。壕だ基準パターンの
透過光量に対し測定しようとするパターンの透過光量の
比率によシ測定するため回折現象による影響も受けない
。また1μm以下の微細パターンでも測定できる特徴が
ある。それに加え測定は透過光量であるから測定中の光
源さえ一定にしておけばよく光源の糧類に左右されない
という特徴もある。
以上説明したように本発明方法によれば微細パターンを
測定粂件の影響に左右されることなく正確に測定するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(al(b)(C1〜第3図は従来のパターンの
測定方法を示す説明図、第4図(alは本発明の一実施
例の詩明図、第4図(bJは第4図(alの測定パター
ン部の拡大図、第5図は本発明の一実施例の信号レベル
図、第6図は本発明の一実施例による測定結果の演算を
示すブロック図。 10− 1.1′・・・・・・遮光材、2.2′・・・・・・ホ
トマスク基板、3.3′・・・・・・ホトマスクのない
ときの透過照度、4.4′・・・・・・スライスレベル
、5.5’・・・・・・透過照度信号、6.6′・・・
・・・ホトセンサーに光が当らない時の透過照度、7.
7′・・・・・・トリガパルス信号、8・・・・・・光
源、9・・・・・・レンズ、10・・・・・・レンズを
透過した平行光、12・・・・・・反射鏡、13・・・
・・・集光レンズ、14・・・・・・マスクパターン、
15・旧・・基台、16.17・・・・・・受光素子、
18・・・・・・基準パターン、19・・・・・・基準
パターンプレート、20・・・・・・基準パターンを透
過した光、21・・・・・・ホトマスク、22・・・・
・・ホトマスクを透過した光、23・・印・ホトセンサ
ー、25・・・・・・ホトマスクのないときの透過li
tレベル、26・・・・・・遮光材のないときの透過光
量レベル、27・・・・・・測定パターンの透過光量レ
ベル、28・・・・・・遮光材のあるときの透過光量レ
ベル、29・・・・・・光の照射のないときのレベル、
3o・・・・・・ホトマスク基板の吸収光量、31・・
・・・・遮光材のないホトマスクの透過光量、32・・
・・・・基準信号、33・・・・・・測定パターンの透
過光量、34・・・・・・被測定信号、35・・・・・
・遮光材のあるホトマスクの透過光量、36・・・・・
・明部測定価数値化部、37・・・・・・暗部測定値数
値化部、38・・・・・・被測定パターン測定値数値化
部、39・・・・・・基準信号演算回路部、4o・・・
・・・被測定信号演算回路部、41・・・・・・測定値
演算回路部、42・・川・表(C)7 第 1 図 第2図 始3図 (a、) 第5図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  ホトマスクのパターン寸法測定において、基
    準パターンを透過した光を前記ホトマスクの被測定パタ
    ーン部分と、連光材が存在しない部分と、連光材が存在
    する部分にそれぞれ当て、それぞれの部分の透過光量よ
    シバターン寸法を測定することを特徴とするパターン測
    定方法。
  2. (2)  基準パターン寸法を被測定パターン寸法よシ
    長さは短かく幅は大きくしたことを特徴とする特許請求
    の範囲第(1)項記載のパターン測定方法。
JP815982A 1982-01-21 1982-01-21 パタ−ン測定方法 Pending JPS58124905A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1696271A1 (en) * 2005-02-25 2006-08-30 ASML Netherlands B.V. Lithography measurements using scatterometry

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1696271A1 (en) * 2005-02-25 2006-08-30 ASML Netherlands B.V. Lithography measurements using scatterometry
US7443486B2 (en) 2005-02-25 2008-10-28 Asml Netherlands B.V. Method for predicting a critical dimension of a feature imaged by a lithographic apparatus

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