JPS6256845A - 透明基材の上の反射性の構造対象を評価するための装置 - Google Patents

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】 発明の目的 産業上の利用分野 本発明は、中でもフォトリソグラフィーおよび精密測定
工学において反射性の２次元的対象物の形状寸法を極め
て正確に測定するための、透明法村上に戟っている反射
性の構造対象を測定し、評価するための装置に関する。

従来匹夜権 目的とする対象物の像を作り出す高出力の光学系を用い
てそのような２次元的対象物を極めて正確に測定し、お
よび／または複写することは公知である。それらの像は
高解像度の写真技術によって記録するか、またはこれら
は肉眼で、或いはフォト電子的に評価される。

発明が解決しようとする問題点 これら公知の方法は下記のような欠点を示す。

即ち、たとい理想的な光学系を使用したとしてもその結
像されるべき或る対象物に含まれる各エツジ部はその用
いた照明系の作用によって、その照明装置の複写装置に
対する適合性の度合如何に拘らず幾何学的に変位してし
まう、この幾何学的変位の影響は特に近似的に１の対象
物コントラスト（光学コントラスト）が望まれるときに
は避けることができず、そしてこの技術分野の現在の状
態を考慮するならば従来の測定および複写用の装置の殆
どがこれに該当する。

本発明の目的は上述の種々の欠点を除くことである。

本発明のもう一つの目的は透明基材の上に設けられた反
射性の構造対象を評価し且つ測定するための光学手段を
用いることによって反射性の構造対象の一部をなすエツ
ジ部の改善された走査を保証するような装置を提供する
ことである。

本発明の更に別な目的は構造対象のエツジの実際の位置
に対して実質的に対称の強度分布を保証するような光学
的装量を提供することである。

発明の構成 問題点−を解決するためへ先限 本発明によれば透明基材の像を像面に結像させるための
複写用対物レンズの物面中に設けられた上記透明基材の
上に載っている反射性の構造対象を評価し、測定するた
めの光学的装置が提供される。この光学装置には、反射
された光の照明系と、透過された光の照明系と、および
上記二つの照明系のいずれかの操作および強度を制御す
るための制御手段とからなる測定システムが設けられて
いる。上記制御手段はそれら二つの照明系の同時的な操
作または順次的な操作およびそれら二つのいずれかの強
度の制御を許容する。

この複写レンズの像面の中に、その得られた結像を評価
するための更に別な手段が設けられている。

照明用開口を適切に選び、且つ同時に或る対象物、例え
ばその構造対象のエツジ部を照明するための透過された
光と反射された光とを用いた場合に、このエツジの実際
の位置に対して実質的に対称であるような充分なコント
ラスト強度の推移曲線がその像１Ｔｉｊにおいて得られ
る。このコンｌ−ラスト強度の推移曲線は対称推移曲線
に固有の種々の測定上の利点を与える。

友産町 以下に本発明をより容易に理解できるように添付の図面
の参照のもとに本発明の］具体例によって更に説明する
。

第１図において透明基村上の反射性の構造対象を測定す
る光学装置は、光源１およびレンズ系３よりなる反射光
の照明系ＲＬと、光源２およびレンズ系４よりなる透過
光の照明系ＴＬとを含む。

照明系ＲＬは光軸ｘ−ｘを画定するが、一方照明系ＴＬ
は光軸ｘｌ、−ｘｌ　を画定する。これら光軸Ｘ−Ｘ　
、　Ｘ’−Ｘ’　は互いに直角に配置されていて０のと
ころで交差し、ここに半透鏡手段５が設けられていてこ
のものはその部分的に透過性で且つ部分的に反射性の半
透過性面５′が上記光軸ｘ−ｘおよびｘｌ、、、、ｘｌ
　に対してそれぞれ実質的に４５°の角度をなして傾斜
している。

複写用対物レンズ６は光＠Ｘ＋−ｘｒ　の回りに照明系
几と半透鏡５との間に配置されている。

この対物レンズ６は物面７を有し、この面内に反射性の
構造対象７″を有する透明基材７′が設けられており、
そしてまた上記対物レンズは、光源２からの光の進行方
向に考えて、上記半透鏡プリズム５に後続して像面８を
有している。

この像面８に隣接して像面評価装置８１が設けられてい
る。各光源１および２はそれぞれ接続線１２′　および
１２を経て上記各光源１および２の強度出力を制御す・
るための制御ユニット１１に結合されている。この制御
ユニット１１は接続線８′を通じて上記評価装置８１に
接続されている。或いはまた、光源２の強度出力はグレ
ー楔システム（ｇｒｅｙ　ｗｅｄｇｅ　ｃｏｍｂｉｎａ
ｔｉｏｎ）　１１１、即ちこの場合には部材１１によっ
てコントロールされて接続結線１２．１２′および８′
を省略することも可能である。

操作に当っては光源１からの光をレンズ系３によって整
形して照明用光束１１　とし、これが光軸ｘ−ｘに沿っ
て進行して半透鏡５の部分反射面５′に達し、ここでこ
の照明用光束１０′は直角に折り曲げられて対物レンズ
６を経て物面７内に設けられた対象物７′を照明する。

この対象物７′は反射性であるので２この対物レンズ６
はこのものを半透鏡手段５を介して像面８に結像させ、
ここで７″の像が第４１３図に示すように形成される。

光源２および照明装置４は照明光束１０″を形成し、こ
のものは光軸ｘ　ｌ　−ｘ　ｌに沿って進行し、そして
物面７内の透明基材を通過する。構造対象７″は上記照
明光束１０″の一部を隠蔽し、それによってレンズ６は
光輝部１０と、および斜線（９）で示された隠蔽部９と
を結像させる。これら画部分９および１０はその部分的
に反射性で部分的に透過性の而５′を通過して像面８の
上に入射し、ここで物面７の像が作り出され、これは第
４ａ図に示されるごとくである。

二つの態様の操作が可能であり、即ちその第１において
は両方の照明光束１０’及び１０″を同時に作動させて
第４ｃ図に示すような結像が得られるようにするのであ
る。

対象物７″の透過像は幅ｄ、（第４ａ図）を有し、そし
て対象物７″の反射された像は幅ｄ２を有して且つｄ　
−＞　ｄ　ｚであるから、エツジ部７″′が形成される
。従って像面８内では対象物７″の構造対象の各エツジ
は第４Ｃ図に示すように形成され、そのエツジ７″′は
（ｄ□−ｄ、）／２を満足する。

このエツジ７″′は結像エツジ（構造対象７″）の変位
されていない正確な位置を含んでいる。

評価装置８１は像面８を例えばフォト検出器（図示され
ていない）を用いることによって各エツジ部を走査し、
その得られた各信号はコンピュータ手段（図示されてい
ない）に送り込まれてここでそのエツジ７″′から中心
線ＰＥが算出されるが、これはその構造対象７′″の正
しいエツジであって点線ＰＥで示されるものである。

像面８内の構造対象を肉眼で評価することも可能である
。この場合にはその各構造対象は操作員によって観測さ
れ、そしてその構造のエツジの正しい位置を求めるため
に線画図等と比較される。

第２の態様においては、その光学装置を順次的に作動さ
せ、即ぢ照明光束１０′を最初作り出してその像面８内
に得られる結像を記録する。次に照明光束１０″によっ
て操作してその構造対象７″の像を前に照明光束１０′
による操作で作り出した記録像に重ね合わせる。両方の
照明光束１０′および１０″の強度が近似的に一致する
ように、評価装置８１は検出手段を含んでおり、このも
のは制御信号（結線８′）を介して制御ユニッ１−１１
　を作動させ、これがまた両光源１および２のエネルギ
ー供給をコントロールする。これと異なって、その透過
された照明光束１０″の中にグレー梗系（フィルタ）１
１１　を挿入してその像面８の中に対象物７″の輝度の
所望の勾配を得ることができる。このフィルタ　１１　
が照明光束１０″の中に進入し、或いはこれがその光束
から引き離されることは画先矢印１１１′によって示さ
れている。このフィルタ　１１はまた液体フィルタであ
ってもよい。

一般に、反射された光と透過された光との両方によって
作り出された、透明基材上の同一の反射性対象物または
反射性構造対象の像はその像面内で互いに補完し合う。

しかしながらもしコントラストの高いエツジ部を対象と
する場合にはこのエツジの像はその物面内のエツジに関
して考えてその像の光輝部の方向へ変位する。

これが第４８および４ｂ図に矢印ＤＤ　（これはその変
位ＤＤの方向を示す）によって示されている。このよう
な変位は回折によって制限された結像と共に、照明用開
口（結像用開口と関連して）の減少と共に、そして対象
物のコントラストの増大と共に増大する。ここで「回折
によって制限された結像」とは、エツジの部分における
強度分布にとって決定的なものはその光学系に固有の如
何なる可能な収差よりもその光学系の回折効果であるこ
とを示すものであると理解すべきである。本発明に従う
装置にによればこの誤差は実質的に除かれる６本発明は
上記の具体例にのみ限定されるものではない。即ち充分
な明暗のコントラストを作り出す限り、いかなる他の形
状物をも検出することが可能である。

第３図において、これに示すグラフは本発明に従う装置
の効果を例示するものである。Ｘは物面７の位置を表わ
し、より正確にはその構造対象の透過部ａが像面８に結
像した後のこの部分の反射部すについての位置を示す。

ｙ座標は像面内の結像された構造対象の強度Ｉ　（ｘ）
を表わし、そしてそれは０．５および１（完全強度）に
分割されている６ 曲線ｄは透過光で操作したときの強度対位ｆＷの結果を
表わす５図に見られるように完全強度は像面８（第１−
図）において透過性部分ａについて到達される。「エツ
ジの理想的位［Ｊ　ｆへ向かってその光輝部分へ向けて
の変位が前に説明したように現われる。反射性部分すは
部分的にその透過された光束１０″を隠蔽する（第１図
）けれども、なお上記変位によって僅かな強度を示して
いる。反射された光において、曲線Ｃは透過性部分ａが
僅かな反射効果を示し、従って僅かな強度を示すことを
表オ〕している。再びその変位はエツジｆへ向ってもた
らされ、それによって反射性部分すについての完全強度
は「減退」し、これは曲線Ｃの立ちとがり部によって示
されている。点線ｅは像面８における両方の照明態様の
重畳の効果を示１゜本発明においては二つの利点が明ら
かであり、即ちその第】−は曲線ｅがＣやｄよりもその
「エツジの理想的位置」を近似すると言うことであり、
その第２は非対称的な曲線ｄやＣと異なって対称的な「
垂下」が得られることである。この「垂下」は第４ｃ図
との関連において説明したごとくに評価され、ここで７
″′は像面８内のその構造対象の像を示す。理想的で且
つ正確なエツジの位置は点線ＰＥによって示されている
。これは例えば、フォト検出器が上記点線ＰＥに対して
直角方向に７″′の範囲を掃引することによってコンピ
ュータ計算される。信号の非存在が評価装置８１によっ
て計数されて平均値が算出され、これが実際の位置を与
える。

得られた信号は参照信号と比較されてそれにより構造対
象のエツジが所要のパラメータを満足するかどうかが判
定される。勿論この評価は他の如何なる適当な態様で行
なうことも可能である。

第２図は従来技術を説明するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う光学装置の図式図を示し。 第２図は透過光においてエツジ部が形成されたときの光
強度推移曲線を示し、第３図は透過光および反射光でエ
ツジ部結像を行なったときの光強度推移曲線を示す。第
４ａ、４ｂ、４０図は第１図に示す装置の像面を種々の
操作態様において図式的に例示する。 １．２・・・光ｇ　　３．４・・・レンズ系５・・・半
透鏡手段　６・・・対物レンズ７・・・物面　　　　７
′　・・・透過性基材７″・・・反射性の構造対象 ８・・・像面　　　　８′、１２．１２′・・・接続線
９・・・隠蔽部　　　１０・・・光輝部１０′、１０″
・・・照明光束 １１・・・制御ユニット ８１・・・評価装置　　１１１・・・フィルタＲＬ・・
・反射光照明系 ＴＬ・・・透過光照明系 で１ 一マ１ ：へ 手続判■正棗（自発） 昭和６０年１０月３０８ 侍許庁艮官　殿 、事件の表示 昭和６０年　特　許　願　第１９４０３６号、発明の名
称 透明基材の上の反射性の構造対象を評価するための装置
、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 名　　称　　　ベブ・カール・ツアイス・イエーナ、代
理人　　〒１０５ 住　　所　　　東京都港区虎ノ門３−３−３虎ノ門南ビ
ル５階　ｔｅｌ　　４３８−９１８８虎南法律特許事務
所 一一゛ 補正命令の日付　　自　発　　　　　　　　　　　　’
！Ｌ：ｒｉＬｊ、−１：ユＪ、補正の対象　　　　図　
面 補正の内容　　　　別添の通り 一／　４−ｍ− ゛（／−

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明基材上の反射性の構造対象を評価するための
   、専一的にではないが特にフォトリソグラフィーにおい
   て用いられる装置において、 第１光軸に関して相互に整列して、 物面と像面とを有する対物レンズと、 （但し上記反射性の構造対象は上記対物レンズの物面上
   に設けられており） 第１光源および第１レンズ系からなる第１光学照明系と
   、 （但し上記第１光学照明系は透過された光束を作り出す
   ために用いられ、且つ上記透明基材の裏面に上記物面の
   近傍に配置されており）および上記対物レンズと上記像
   面との間に設けられた半透鏡手段とを包含し、そして 第２光軸に関して整列して、 第２光源および第２レンズ系よりなる第２光学照明系と
   、 （但し上記第２光学照明系は反射される光束を作り出す
   のに用いられ且つ上記半透鏡手段に向い合って配置され
   ており、上記第１光軸と上記第２光軸とは互いに或る角
   度をなして上記半透鏡手段内で交差しており、上記半透
   鏡手段は上記第１および第２光軸に対して実質的に４５
   °の角度で傾斜している部分的に透過性で且つ部分的に
   反射性の層を有し、上記層は上記反射された光束を上記
   物面に指向させてこれを照明するのに用いられ、そして
   上記対物レンズは上記物面および上記構造対象の透過光
   像および反射光像を上記半透鏡手段を介して上記像面に
   作り出すのに用いられ）上記像面に隣り合って配置され
   てこの像面を走査し且つ評価するための手段と、および 上記透過された光束および上記反射された光束のそれぞ
   れの強さを制御し且つ調節するための手段とを包含する
   、 上記装置。
2. （２）上記像面を走査し且つ評価するための手段が上記
   基材上の構造対象のエッジを検出し且つ測定するための
   手段を含む、特許請求の範囲第１項記載の装置。
3. （３）上記透過された光束および上記反射された光束の
   それぞれの強さを制御し且つ調節するための手段が上記
   第１光源と上記物面との間で上記透過光束の中に挿入さ
   れたフィルタである、特許請求の範囲第１項記載の装置
   。
4. （４）上記透過された光束および上記反射された光束の
   それぞれの強さを制御し且つ調節するための手段が、上
   記走査および評価のための手段と上記第１および第２の
   各光源とに接続された電子的制御ユニットである、特許
   請求の範囲第１項記載の装置。
5. （５）上記対物レンズによって上記像面中に透過光の形
   で作り出された反射性の構造対象と上記物面との像が上
   記透明基材の光輝性像および上記構造対象の暗像よりな
   り、そして上記対物レンズによって上記像面中に反射光
   の形で作り出された上記物面と上記反射性の構造対象と
   の上記像が上記透明基材の暗像および上記構造対象の光
   輝性像よりなる、特許請求の範囲第１項記載の装置。
6. （６）上記透過光の形および上記反射光の形の各像が同
   時的操作によって作り出される、特許請求の範囲第５項
   記載の装置。
7. （７）上記透過光の形および上記反射光の形の各像が順
   次的操作によって作り出され、その得られた各像が互い
   に重ね合わされてその構造対象の評価されるべきエッジ
   を与える、特許請求の範囲第５項記載の装置。
8. （８）上記像面を走査し且つ評価するための手段が上記
   像面を観測し且つその構造対象を参照用構造と可視的に
   比較するための光学手段よりなる、特許請求の範囲第１
   項記載の装置。
9. （９）上記像面を走査し且つ評価するための手段がエッ
   ジ位置を検出するための電子的評価手段に接続されてい
   る光電子的検出器である、特許請求の範囲第１項記載の
   装置。
10. （１０）上記像面を走査し且つ評価するための手段が、
    写真評価用の手段を包含するフォト記録手段である、特
    許請求の範囲第７項記載の装置。