JPS6341401B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は被露光材料の表面の高さを測定し、測
定された高さに応じて被露光材料に投射される荷
電粒子線の偏向ゲインや上下方向の結像位置（投
影レンズの焦点距離）を調節して露光する方法に
関する。

例えば、第１図において１で示す如き被露光材
料のＣで示す領域を偏向器３により細線Ａで示す
偏向角で偏向される荷電粒子線２を照射して露光
しようと計画する場合に、被露光材料が１′で示
すような予定された高さと異なる高さに位置して
いることがある。このような場合にも、被露光材
料を計画された通りに露光するため、被露光材料
の表面の高さを測定し、その測定値信号に基づい
て、偏向器３に供給される偏向信号を増幅するた
めの増幅器４のゲインを調節して荷電粒子線を点
線Ｂで示す如き偏向角で偏向し、誤差のない露光
を行う方法がある。この方法において、被露光材
料面の高さを正確に測定することは正確な露光を
行うために極めて重要であるが、従来の方法にお
いては、このような高さ測定の方法として例えば
被露光材料の表面に対向して電極を配置してお
き、該表面と電極とで形成されるコンデンサの静
電容量が該表面の上下動に伴つて変化することを
利用したり、該表面にレーザ光を入射せしめ、該
表面での反射光と入射光との干渉を利用したりし
ている。しかしながら前者の方法においては、測
定に伴い荷電粒子線に悪影響を与える静電界を発
生するという欠点がある。又レーザ干渉を利用し
た測定においては、干渉による検出器出力の時間
的変化を連続的に監視することによつて始めて高
さの変化が測定できるため、後者の方法において
は被露光材料をステージと共に移動させる際に、
レーザ照射光が被露光材料表面に形成された凹凸
を横切つたりする際にレーザ光の検出器への入射
が中断されると、それ以後は高さを正確に測定す
ることができないという欠点がある。更に又後者
の方法においては、塗布されたレジスト膜の膜厚
とレーザ光の波長と面への入射方向とが特定の関
係にあるときに、レジスト膜の上面と下面で反射
されたレーザ光同志が干渉によつて打消し合い、
検出器への入射光量が少くなつて測定が不能にな
るときがある。

本発明はこのような従来方法の欠点を解決すべ
くなされたもので、以下図面に基づき本発明の一
実施例を詳述する。

第２図は、本発明を実施するための装置の一例
を示すためのものであり、第１図と同一の構成要
素に対しては同一番号が付されている。図中５は
光源となるランプであり、該ランプよりの光６は
コリメータレンズ７によつて被露光材料１の表面
に対してθ（例えば20゜）をなす平行光にされた
後、遮光板８に入射する。該遮光板８は第３図に
示すように鋭いエツジで光６の光束の半分を遮る
ような位置に配置されている。該遮光板８によつ
て遮られなかつた光はフイルター９に入射する。
該フイルター９はランプよりの光のうち被露光材
料１に塗布されたレジストを露光させ易い波長成
分を除くためのものである。該フイルターを透過
した光は結像レンズ１０によつて収束され、被露
光材料１の表面の近傍に遮光板８の像Ｐを結ぶ。
該像Ｐよりの光は被露光材料１において正反射
（以下単に反射と略記する）された後、結像レン
ズ１１に入射する。該結像レンズ１１は被露光材
料１に対して像Ｐと対称の点にある虚像P′の像を
フオトカソード１２上に結像させるためのレンズ
である。該フオトカソード１２は光が照射された
部分から照射された光のコントラストに応じて二
次電子を発生せしめる。該発生した二次電子によ
つて形成される像が第４図に示す如き矩形状のア
パーチヤ１３を備えたアパーチヤ板１４上に結像
するように静電レンズ１５が備えられている。該
アパーチヤ板１４のアパーチヤ１３を通過した電
子は二次電子増管１６に供給されて検出される。
該二次電子増倍管１６の出力信号は前置増幅器１
７を介して差動増幅器１８に供給されている。誤
差動増幅器１８の他端には基準信号源１９より基
準信号が供給されており、誤差動増幅器１８の出
力信号は電流増幅器２０を介してアパーチヤ板１
４上に結像される二次電子像を紙面に平行な方向
に移動させるための偏向コイル２１に供給され
る。又誤差動増幅器１８の出力信号は増幅器２２
を介して偏向信号増幅器４にゲイン調節信号とし
て供給されている。

上述した如き構成において、まず最初に第４図
に示すように遮光板８のエツジの像Ｅが矩形アパ
ーチヤ１３の中央に位置するように差動増幅器１
８に供給される基準信号の大きさを設定する。こ
のような基準信号を差動増幅器１８に供給した状
態において、第５図に示すように被露光材料１の
面が第５図に示すように１′になるまで距離ｈだ
け移動したとすると、虚像点はP′からP″まで移
動し、フオトカソード１２の面に平行な方向への
移動量は2hcosθとなる。従つてアパーチヤ板１
４上における遮光板８の像位置も前記移動量に比
例した量だけ移動する。該像位置が移動すると、
エツジＥの位置が移動して二次電子増倍管１６の
出力信号も変化するが、該信号の変化は差動増幅
器１８の出力信号を変化せしめ、偏向コイル２１
に供給される偏向信号電流は該像位置を第４図に
示されているような最初の位置に戻すように帰還
制御する。従つて該差動増幅器１８の出力信号は
フオトカソード１２上に結像される遮光板８の像
の位置（紙面とは平行な方向における位置）に比
例したものとなつており、これは前述した関係か
ら被露光材料１の上下位置に比例した信号となつ
ている。従つて該差動増幅器１８の出力信号を増
幅器２２を介して、増幅器４にゲイン制御信号と
して供給すれば、電子計算機２３よりの偏向信号
は被露光材料１の上下方向の移動によつて生じる
露光位置の誤差を補償するようにゲイン制御され
た増幅器４によつて増幅された後偏向器３に供給
されるため、正確な露光を行うことができる。

尚、被露光材料１の面が第６図に示すように被
露光材料面１′に対して△θだけ傾斜した場合、
被露光材料面１′によつて形成される虚像点P″と
△θだけ傾斜した面によつて形成される虚像点Ｐ
の高さは、Ｌを結像点Ｐと光の反射点までの距
離とすると、以下のようになる。

2Lsin（θ＋△θ）cos△θ−2Lsinθ Lcosθ・sin2△θ 2L△θ・cosθ 従つてフオトカソード１２の面に平行な方向へ
の像の移動量は 2L△θ・cosθ／2cosθ＝Ｌ・△θ となり、この量に対応した量だけ測定誤差となる
が、例えばＬを１mm、△θを１／1000とすると、 Ｌ・△θ＝1μmとなり、△θは例示したように極
く小さいためＬが小さければ、誤差は実用上無視
できる値となる。

又、第７図に基づき被露光材料１の高さを測定
するために光が照射される領域の径Ｓを求める
と、レンズ１１の絞りの開口径をＤ、光の開き角
をω、レンズ１１の作動距離（虚像P′とレンズ１
１までの距離）をｄとすると、ｓ／２sin（θ− ω／２）：Ｄ／２＝ｄ：Ｌであるため Ｓ＝DL／dsin（θ−ω／２）となる。従つて例えば
、 Ｄ＝３cm、ｄ＝15cm、ω／２＝sin^-1Ｄ／2d＝5.7゜、ω
／２ ＝sin^-1Ｄ／2d＝5.7゜、θ＝20゜、Ｌ＝１mmとすればＳ 0.8mmとなり、Ｌが小さければＳは実用上問題
のない充分小さな値とすることができる。

上述した説明から明らかなように、本発明にお
いては、エツジ部分が明瞭な光源よりの光を該表
面に対して斜めの方向から投射し、該投射された
光を第１のレンズに導いて結像せしめ、前記被露
光材料の表面と前記結像点との前記光の光路上に
おける距離をＬ、前記被露光材料表面の基準とな
る方向に対する傾斜角を△θとするとき、Ｌ・△
θが許容する測定誤差より小さくなるように前記
結像点は前記表面の近傍に位置せしめ、前記表面
によつて正反射された光の進行方向に配置された
第２のレンズにより前記結像された像を光電検出
面上に結像せしめるようにしているため、被露光
材料の表面が基準となる方向（通常は水平方向）
に対してずれている場合にも、測定しようとする
位置の高さを高精度に測定することができる。
又、前記結像位置が前記材料表面に近い換言すれ
ばＬが小さいから、材料表面上における光が照射
される領域の径Ｓも充分小さなものにすることが
できるため、被露光材料表面の所望の小領域の部
分の高さを測定することができる。

尚、上述した実施例は本発明の一実施例に過ぎ
ず、実施にあたつては他の態様もと得る。例えば
遮光板の像の移動をフオトカソードと静電レン
ズ、アパーチヤ板、二次電子検出器、偏向コイル
等からなる検出手段によつて検出したが、フオト
ダイオードアレイ等を用いて像の移動を検出する
如き装置を使用しても良い。

更に又、上述した実施例においては、エツジ部
の明瞭な二次光源を得るため、ランプ５よりの光
を遮光板に導き、遮光板のエツジ部の像を集光レ
ンズにより被露光材料の前記表面の近傍において
結像せしめ、更にこの表面によつて正反射された
光の進行方向に配置されたレンズにより前記像を
光電検出面上に結像せしめるようにしたが、ラン
プ５等の一次光源のエツジが明瞭であれば、遮光
板等を用いず、直接一次光源の像を前記被材料表
面に結像するようにすれば良い。

又、遮光板８の像Ｐを被露光材料に光が入射す
る手前に形成するようにしたが、該像が該被露光
材料面の近傍に形成されるならば、被露光材料面
に反射された直後に形成されるようにしても良
い。

更に又、本発明は被露光材料１の上下位置を検
出し、該位置の変化に応じて電子線２を投影する
投影レンズの焦点距離を調節して常に被露光材料
面上に電子線２を結像して露光するようにした電
子線露光方法についても、前述した実施例と同様
に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、被露光材料面の上下移動に伴う偏向
ゲインの調節を説明するための図、第２図は本発
明を実施するための装置の一例を示すための図、
第３図は遮光板を説明するための図、第４図はア
パーチヤ板を説明するための図、第５図は被露光
材料面の上下移動に伴う虚像の移動を説明するた
めの図、第６図は被露光材料が上下移動の他に傾
斜した場合の測定誤差を説明するための図、第７
図は被露光材料の上下位置の高さを測定するため
の被測定領域の大きさを説明するための図であ
る。 １：被露光材料、２：電子線、３：偏向器、
４：増幅器、５：ランプ、６：光、７：コリメー
タレンズ、８：遮光板、９：フイルター、１０，
１１：結像レンズ、１２：フオトカソード、１
３：アパーチヤ、１４：アパーチヤ板、１５：静
電レンズ、１６：二次電子増倍管、１７：前置増
幅器、１８：差動増幅器、１９：基準信号源、２
０：電流増幅器、２１：偏向コイル、２２：増幅
器、２３：電子計算機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被露光材料の表面の高さを測定し、該測定さ
   れた高さに応じて被露光材料に照射される荷電粒
   子線の偏向ゲイン及び若しくは上下方向の結像位
   置を調整して荷電粒子線露光する方法において、
   被露光材料の表面の高さを測定するにあたり、エ
   ツジ部分が明瞭な光源よりの光を該表面に対して
   斜めの方向から投射し、該投射された光を第１の
   レンズに導いて結像せしめ、前記被露光材料の表
   面と前記結像点との前記光の光路上における距離
   をＬ、前記被露光材料表面の基準となる方向に対
   する傾斜角を△θとするとき、Ｌ・△θが許容す
   る測定誤差より小さくなるように前記結像点は前
   記表面の近傍に位置せしめ、前記表面によつて正
   反射された光の進行方向に配置された第２のレン
   ズにより前記結像された像を光電検出面上に結像
   せしめ、該光電検出面上に結像される像の位置に
   応じた信号を発生せしめるようにしたことを特徴
   とする荷電粒子線露光方法。