JPS6250603A - 位置測定装置 - Google Patents
位置測定装置Info
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- JPS6250603A JPS6250603A JP18970885A JP18970885A JPS6250603A JP S6250603 A JPS6250603 A JP S6250603A JP 18970885 A JP18970885 A JP 18970885A JP 18970885 A JP18970885 A JP 18970885A JP S6250603 A JPS6250603 A JP S6250603A
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- Japan
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- light
- sample
- output
- divider
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- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は被測定物の位置を光学的に測定する位置測定装
置に係わり、特に被測定物面の高さを測定するのに適し
た位置測定装置に関する。
置に係わり、特に被測定物面の高さを測定するのに適し
た位置測定装置に関する。
ＬＳＩ製造装置、例えば電子ビーム露光装置において、
半導体ウェハやマスク基板等の試料にパターンを描画形
成する場合、試料の反りその他の要因により試料表面の
高さく光学系に対する距離）が変動すると、描画パター
ンに誤差が生じる。そこで従来、試料の高さ方向の変動
量を測定し、該変動量に応じてその補正を行う方法を採
用している。
半導体ウェハやマスク基板等の試料にパターンを描画形
成する場合、試料の反りその他の要因により試料表面の
高さく光学系に対する距離）が変動すると、描画パター
ンに誤差が生じる。そこで従来、試料の高さ方向の変動
量を測定し、該変動量に応じてその補正を行う方法を採
用している。
被測定物としての試料表面の高さ測定装置としては、第
２図に示す如く光学的手法を利用したものがある（％開
昭５６−２６３２号公報）。この装置では、レーザ光源
りから放射された光をレンズＬ１によりスポット状に集
束して試料面上に照射し、その反射光をレンズＬ！によ
ってラテラル光効果を用いた半導体装置検出器り上に結
像させる。そして、この検出器りの検出出力を演算処理
することによって、試料表面の高さ位置を測定している
。
２図に示す如く光学的手法を利用したものがある（％開
昭５６−２６３２号公報）。この装置では、レーザ光源
りから放射された光をレンズＬ１によりスポット状に集
束して試料面上に照射し、その反射光をレンズＬ！によ
ってラテラル光効果を用いた半導体装置検出器り上に結
像させる。そして、この検出器りの検出出力を演算処理
することによって、試料表面の高さ位置を測定している
。
この検出器りには２つの電極が設けられており、試料面
からの反射光が入射したときに流れる電流をそれぞれ”
ａｌＴｂとすると、検出器の素子長ｔ、素子上での入射
光の位置Ｘを用いて次のように表わされる。
からの反射光が入射したときに流れる電流をそれぞれ”
ａｌＴｂとすると、検出器の素子長ｔ、素子上での入射
光の位置Ｘを用いて次のように表わされる。
（工。＝入射エネルギー）
したがって、この−と−の和と差の比を計算することに
より入射エネルギーｌこ無関係に光の入射位置すなわち
試料面の位置を測定することができる。
より入射エネルギーｌこ無関係に光の入射位置すなわち
試料面の位置を測定することができる。
しかしながらこの方法では次に述べる問題があった。こ
の検出器の精度は上記演算回路の精度に左右されるため
、演算回路には高い精度が要求されるが特に割算回路に
ついていえば、入力信号レベルのダイナミックレンジの
広い範囲で高い精度を保証することは難しい。一方、反
射率の変化に伴う光量変化を考えると、試料面上のパタ
ーン部の影響や、レジスト等の各種薄膜の影響により、
極端に反射光量が異なる場合が発生する。したがって上
述した演算方法では、検出器に入射する光量の変化をキ
ャンセルすることは完全にはできなかった。また、反射
光量を一定にするために光源への供給電力を変化させ、
一定にする方法があったが、例えば半導体レーザを用い
た場合、反射率に応じて供給電力を変化させると、ＬＤ
領領域ＬＥＤ領域とにまたがって使用することが生じる
。
の検出器の精度は上記演算回路の精度に左右されるため
、演算回路には高い精度が要求されるが特に割算回路に
ついていえば、入力信号レベルのダイナミックレンジの
広い範囲で高い精度を保証することは難しい。一方、反
射率の変化に伴う光量変化を考えると、試料面上のパタ
ーン部の影響や、レジスト等の各種薄膜の影響により、
極端に反射光量が異なる場合が発生する。したがって上
述した演算方法では、検出器に入射する光量の変化をキ
ャンセルすることは完全にはできなかった。また、反射
光量を一定にするために光源への供給電力を変化させ、
一定にする方法があったが、例えば半導体レーザを用い
た場合、反射率に応じて供給電力を変化させると、ＬＤ
領領域ＬＥＤ領域とにまたがって使用することが生じる
。
この場合、照射光軸が大幅に移動し、光源の移動が起る
ために測定精度が劣化する現象が生じ問題であった。
ために測定精度が劣化する現象が生じ問題であった。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、被測定面の反射率が大きく異なる場合
が生じても精度よく被測定面の位置を測定することがで
きる位置測定装置を提供することにある。
とするところは、被測定面の反射率が大きく異なる場合
が生じても精度よく被測定面の位置を測定することがで
きる位置測定装置を提供することにある。
本発明の骨子は、被測定面の反射率が大きく異なる場合
が生じても、位置検出において反射光量の変化をキャン
セルできるようにするために、検出器の出力を割算器で
規格化することに加え、光照射部に印加する電力を反射
光量に応じて制御するようにしたことにある。
が生じても、位置検出において反射光量の変化をキャン
セルできるようにするために、検出器の出力を割算器で
規格化することに加え、光照射部に印加する電力を反射
光量に応じて制御するようにしたことにある。
すなわち本発明は、被測定物の表面で反射された反射光
を光検出器で検出して前記表面の位置を測定する位置測
定装置において、上記反射光の光量が特定の範囲内に入
るように光照射部に印加する電力を制御する手段と、上
記検出器の出力を割算器で規格化する手段とを設けるよ
うにしたものである。
を光検出器で検出して前記表面の位置を測定する位置測
定装置において、上記反射光の光量が特定の範囲内に入
るように光照射部に印加する電力を制御する手段と、上
記検出器の出力を割算器で規格化する手段とを設けるよ
うにしたものである。
本発明によれば、被測定面の反射率が大きく異なる場合
でも、光照射部に印加する電力を制御することで反射光
量は常に特定範囲内に入っており、検出器の出力を割算
器で規格化する際の割算器の光量に対するダイナミック
レンジを広くする必要がないため、高い精度でこの規格
化のための割算をすることができ、測定精度を低下する
ことなく被測定面の位置測定が可能となる。また、この
光照射部に印加する電力の制御は、反射光量が割算器の
精度保証範囲内に入るようにするだけでよいため、従来
装置の簡単な改造で容易に実現できる等の利点がある。
でも、光照射部に印加する電力を制御することで反射光
量は常に特定範囲内に入っており、検出器の出力を割算
器で規格化する際の割算器の光量に対するダイナミック
レンジを広くする必要がないため、高い精度でこの規格
化のための割算をすることができ、測定精度を低下する
ことなく被測定面の位置測定が可能となる。また、この
光照射部に印加する電力の制御は、反射光量が割算器の
精度保証範囲内に入るようにするだけでよいため、従来
装置の簡単な改造で容易に実現できる等の利点がある。
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第１図は本発明の一実施例に係わる試料面高さ測定装置
を示す概略構成図である。なお、この実施例では電子ビ
ーム露光装置の試料室に配置され、試料室内の試料面の
高さを測定するものとした。
を示す概略構成図である。なお、この実施例では電子ビ
ーム露光装置の試料室に配置され、試料室内の試料面の
高さを測定するものとした。
図中１０は電子ビーム露光装置の試料室を形成する真空
容器であり、この容器１０の土壁には電子ビーム光学鏡
筒（以下ＥＯ８と略記する）２０が取付けられている。
容器であり、この容器１０の土壁には電子ビーム光学鏡
筒（以下ＥＯ８と略記する）２０が取付けられている。
ＥＯ８２０は電子銃、各種しンズ及び各種偏向系等から
なるもので、このＥＯ８２０からの電子ビームは容器１
０内に配置された被測定物としての試料３０上に照射さ
−れるものとなっている。
なるもので、このＥＯ８２０からの電子ビームは容器１
０内に配置された被測定物としての試料３０上に照射さ
−れるものとなっている。
ＥＯ８２０の左右には、本実施例に係わる試料面高さ測
定装置を構成する照射系４Ｃ及び受光系５０がそれぞれ
設けられている。照射系４０は、光源４１．スリット４
２２反射ミラー４３ 、４４、集束レンズ４５２反射ミ
ラー４６．光源駆動回路４７及び制御回路４８等から構
成されている。光源４１から放射された光はスリット４
２を通過し、反射ミラー４３．４４で反射され、集束レ
ンズ４５により集束されてミラー４６に照射される。
定装置を構成する照射系４Ｃ及び受光系５０がそれぞれ
設けられている。照射系４０は、光源４１．スリット４
２２反射ミラー４３ 、４４、集束レンズ４５２反射ミ
ラー４６．光源駆動回路４７及び制御回路４８等から構
成されている。光源４１から放射された光はスリット４
２を通過し、反射ミラー４３．４４で反射され、集束レ
ンズ４５により集束されてミラー４６に照射される。
そして、ミラー４６で反射された集束光４９が前記試料
３０の表面に照射されるものとなっている。
３０の表面に照射されるものとなっている。
ここで、上記集束光４９が試料３０に対する入射光とな
る。
る。
一方、受光系５０は、反射ミラー５１．集束レンズ５２
．光検出器として公知のラテラル光効果を用いた半導体
装置検出器（Ｐ８Ｄ）５３ 、加算器５４、減算器５５
．除算器５６及び位置測定回路５８等から構成されてい
る。前記試料３０の表面への入射光４９の照射による反
射光５９は、反射ミラー５１で反射され集束レンズ５２
を介してＰＳＤ５３の受光面に結像される。ＰＳＤ５３
は半導体基板上に抵抗性薄膜を形成すると共に、該薄膜
の両端に出力端子を設け、半導体基板を接地したもので
、光スポットの抵抗性薄膜照射位置の変位により一対の
出力端子からアンバランスな信号が出力される。ＰＳＤ
５３の検出信号は、加算器５４．減算器５５及び除算器
５６等からなる信号処理回路により信号処理されて位置
測定回路５８に入力され試料面の位置に応じた出力が得
られる。
．光検出器として公知のラテラル光効果を用いた半導体
装置検出器（Ｐ８Ｄ）５３ 、加算器５４、減算器５５
．除算器５６及び位置測定回路５８等から構成されてい
る。前記試料３０の表面への入射光４９の照射による反
射光５９は、反射ミラー５１で反射され集束レンズ５２
を介してＰＳＤ５３の受光面に結像される。ＰＳＤ５３
は半導体基板上に抵抗性薄膜を形成すると共に、該薄膜
の両端に出力端子を設け、半導体基板を接地したもので
、光スポットの抵抗性薄膜照射位置の変位により一対の
出力端子からアンバランスな信号が出力される。ＰＳＤ
５３の検出信号は、加算器５４．減算器５５及び除算器
５６等からなる信号処理回路により信号処理されて位置
測定回路５８に入力され試料面の位置に応じた出力が得
られる。
又、加算器５４からの出力は比較回路５７にも送られ、
あらかじめ設定した値との比較を行い、その結果が制御
回路４８に送られる。そして加算器出力が設定値以下あ
るいは以上の場合には光源駆動回路４７で発生する電力
を調節し光源４１からの光量を制御するものとなってい
る。
あらかじめ設定した値との比較を行い、その結果が制御
回路４８に送られる。そして加算器出力が設定値以下あ
るいは以上の場合には光源駆動回路４７で発生する電力
を調節し光源４１からの光量を制御するものとなってい
る。
このような構成であれば、例えば試料３０の表面反射率
が極端に低い場合には検出器５３に入射する光量は少な
いため加算器５４から得られる出力は小さく、設定値以
下となり光源４１からの光量を増加させるよう制御され
る。また、試料３０の反射率が極端に高い場合には逆に
光量を減少させるよう制御される。したがってこの操作
をリアルタイムで行えば検出器５３に入射する光量およ
び加算器５４の出力は常に一定の範囲内に入ることにな
る。例えば、上記設定値の上限をＩＯＶ。
が極端に低い場合には検出器５３に入射する光量は少な
いため加算器５４から得られる出力は小さく、設定値以
下となり光源４１からの光量を増加させるよう制御され
る。また、試料３０の反射率が極端に高い場合には逆に
光量を減少させるよう制御される。したがってこの操作
をリアルタイムで行えば検出器５３に入射する光量およ
び加算器５４の出力は常に一定の範囲内に入ることにな
る。例えば、上記設定値の上限をＩＯＶ。
下限をＩＶとすると、加算器５４の出力は常に１ｖから
ＩＯＶの範囲内に入ることになる。この結果、割算器５
６の分母として入力される信号は常に一定範囲内にある
ため、割算器５６に要求される分母入力のダイナミック
レンジは上記設定値以下だけでよいことになる。したが
って回路設計の面から考えてこの演算を十分な精度で行
うことができ、演算処理による測定誤差を低減すること
ができる。
ＩＯＶの範囲内に入ることになる。この結果、割算器５
６の分母として入力される信号は常に一定範囲内にある
ため、割算器５６に要求される分母入力のダイナミック
レンジは上記設定値以下だけでよいことになる。したが
って回路設計の面から考えてこの演算を十分な精度で行
うことができ、演算処理による測定誤差を低減すること
ができる。
このように本実施例によれば、割算回路５６の分母入力
のダイナミックレンジを小さくすることができ、十分に
高い精度で演算が可能となり、試料面の反射率が大きく
異なっても測定′Ｉ／ｌＩ度を低下することなく試料面
の位置測定が可能となる。また、光源部での制御は、反
射光量が割算回路のダイナミックレンジ内に入るように
するだけでよいため、従来装置の簡単な改造で容易に実
現できる等の利点がある。
のダイナミックレンジを小さくすることができ、十分に
高い精度で演算が可能となり、試料面の反射率が大きく
異なっても測定′Ｉ／ｌＩ度を低下することなく試料面
の位置測定が可能となる。また、光源部での制御は、反
射光量が割算回路のダイナミックレンジ内に入るように
するだけでよいため、従来装置の簡単な改造で容易に実
現できる等の利点がある。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば前記試料面上に入射する入射光はスリット状
の集束光に限るものではなく、円形スポット状であって
もよい。また、光検出器としてＰＳＤの代わりに分割型
のポジションセンサを用いてもよく、振動スリット型光
電顕微鏡の原理を応用した方式にも適用可能である。そ
の他本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施
することができる。
い。例えば前記試料面上に入射する入射光はスリット状
の集束光に限るものではなく、円形スポット状であって
もよい。また、光検出器としてＰＳＤの代わりに分割型
のポジションセンサを用いてもよく、振動スリット型光
電顕微鏡の原理を応用した方式にも適用可能である。そ
の他本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施
することができる。
第１図は本発明の一実施例に係わる試料面の位置測定装
置を示す概略構成図、第２図は従来装置を説明するため
の概略構成図である。 ２０・・・電子光学鏡筒、３０・・・試料、４０・・・
照射系、４１・・・光源、４２・・・スリット、４５，
５．２・・・、集束レンズ、４６，５１，４３．４４・
・・反射ミラー、４７・・・光源駆動回路、４８・・・
制御回路、５３・・・検出器（ＰＡＤ）、５４・・・加
算回路、５５・・・除算回路、５６・・・割算回路、５
７・・・比較回路、５８・・・位置測定回路。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 竹 花 喜久男 第１図
置を示す概略構成図、第２図は従来装置を説明するため
の概略構成図である。 ２０・・・電子光学鏡筒、３０・・・試料、４０・・・
照射系、４１・・・光源、４２・・・スリット、４５，
５．２・・・、集束レンズ、４６，５１，４３．４４・
・・反射ミラー、４７・・・光源駆動回路、４８・・・
制御回路、５３・・・検出器（ＰＡＤ）、５４・・・加
算回路、５５・・・除算回路、５６・・・割算回路、５
７・・・比較回路、５８・・・位置測定回路。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 竹 花 喜久男 第１図
Claims (4)
- （１）被測定試料の表面に対し斜め方向から集束光を照
射する光照射部と、上記光照射により試料の表面で反射
された反射光を検出して前記被測定物の位置に応じた信
号と反射光量に応じた信号とを検出する光検出部と、上
記反射光量に応じて前記光照射部に印加する電力を制御
する手段と、前記光検出部の位置に応じた信号を反射光
量に応じた信号により規格化する手段とを具備してなる
ことを特徴とする位置測定装置。 - （２）前記光検出部として、ラテラル光効果を用いた半
導体装置検出素子を用いたことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の位置測定装置。 - （３）前記規格化する手段として割算器を用いたことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の位置測定装置。 - （４）前記光照射部に印加する電力制御する手段は、前
記反射光量に応じた信号が前記演算処理の精度保証範囲
内に入れるものであることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の位置測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18970885A JPS6250603A (ja) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | 位置測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18970885A JPS6250603A (ja) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | 位置測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6250603A true JPS6250603A (ja) | 1987-03-05 |
Family
ID=16245862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18970885A Pending JPS6250603A (ja) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | 位置測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6250603A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6410102A (en) * | 1987-07-02 | 1989-01-13 | Koyo Electronics Ind Co | Input/output control circuit for position detecting device |
| JP2015010845A (ja) * | 2013-06-26 | 2015-01-19 | キヤノン株式会社 | 情報処理装置、計測システム、制御システム、光量決定方法、プログラム及び記憶媒体 |
-
1985
- 1985-08-30 JP JP18970885A patent/JPS6250603A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6410102A (en) * | 1987-07-02 | 1989-01-13 | Koyo Electronics Ind Co | Input/output control circuit for position detecting device |
| JP2015010845A (ja) * | 2013-06-26 | 2015-01-19 | キヤノン株式会社 | 情報処理装置、計測システム、制御システム、光量決定方法、プログラム及び記憶媒体 |
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