JP2507553B2 - 電子ビ―ム測長方法 - Google Patents
電子ビ―ム測長方法Info
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- JP2507553B2 JP2507553B2 JP22006688A JP22006688A JP2507553B2 JP 2507553 B2 JP2507553 B2 JP 2507553B2 JP 22006688 A JP22006688 A JP 22006688A JP 22006688 A JP22006688 A JP 22006688A JP 2507553 B2 JP2507553 B2 JP 2507553B2
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- Japan
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- electron beam
- scanning
- pattern
- signal
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、測長すべきパターン部分で電子ビームを走
査し、この走査に伴って得られた反射電子信号や２次電
子信号に基づいてパターンの測長を行う電子ビーム測長
方法に関する。
査し、この走査に伴って得られた反射電子信号や２次電
子信号に基づいてパターンの測長を行う電子ビーム測長
方法に関する。
（従来の技術） 半導体デバイス作製の過程で、シリコンウエハ等に描
かれたパターンを電子ビームを用いて測長することが行
われている。通常、ウエハには同一パターンが規則正し
く多数描画されており、この同一パターンの測長は、概
ね次のようにして行われている。
かれたパターンを電子ビームを用いて測長することが行
われている。通常、ウエハには同一パターンが規則正し
く多数描画されており、この同一パターンの測長は、概
ね次のようにして行われている。
測長すべきパターン部分で電子ビームを２次元的に走
査し、陰極線管上にその走査像を表示する。
査し、陰極線管上にその走査像を表示する。
陰極線管を観察しながら測長すべきパターンの中心を
陰極線管画面の中心に位置するようにウエハが載置され
たステージを手動で移動させる。その結果、測定すべき
パターン中心が電子ビームの偏向中心と一致するため、
正確な測長を行うことができる。この時、画像情報をフ
レームメモリに記憶する。
陰極線管画面の中心に位置するようにウエハが載置され
たステージを手動で移動させる。その結果、測定すべき
パターン中心が電子ビームの偏向中心と一致するため、
正確な測長を行うことができる。この時、画像情報をフ
レームメモリに記憶する。
パターンの設計データから予め測長したいパターンの
存在する座標を求めておき、その座標データに基づいて
次の測長パターン部分が電子ビーム光軸上に配置される
ようにステージを自動的に移動させる。この時、ステー
ジの移動精度の許容値だけパターンの中心と陰極線管画
面の中心とはずれている。
存在する座標を求めておき、その座標データに基づいて
次の測長パターン部分が電子ビーム光軸上に配置される
ようにステージを自動的に移動させる。この時、ステー
ジの移動精度の許容値だけパターンの中心と陰極線管画
面の中心とはずれている。
ステージの停止後における画像情報をフレームメモリ
に記憶する。
に記憶する。
フレームメモリに記憶された２種の画像情報の相関を
取り、２種の画像のずれを求め、求められたずれ量だけ
自動的にステージを移動させ、被測長パターンが陰極線
管画面中央に位置するように位置合せする。なお、この
位置合せはステージの移動によって行っても良いし、電
子ビームの走査範囲を偏向によって移動させて行っても
良い。
取り、２種の画像のずれを求め、求められたずれ量だけ
自動的にステージを移動させ、被測長パターンが陰極線
管画面中央に位置するように位置合せする。なお、この
位置合せはステージの移動によって行っても良いし、電
子ビームの走査範囲を偏向によって移動させて行っても
良い。
電子ビームを測長すべきパターン部分でライン走査
し、この走査に伴って得られた反射電子や２次電子に基
づいてパターンの測長を行う。
し、この走査に伴って得られた反射電子や２次電子に基
づいてパターンの測長を行う。
（発明が解決しようとする課題） 上記のような自動的な電子ビーム測長方法において
は、特に、における２種の画像情報の相関を取る過
程、すなわち、多数の画素より成る２次元画素の取り込
みや演算処理の過程で多大な時間が必要となる。
は、特に、における２種の画像情報の相関を取る過
程、すなわち、多数の画素より成る２次元画素の取り込
みや演算処理の過程で多大な時間が必要となる。
本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、その
目的は、短時間にステージ移動後における位置合せを行
うことができる電子ビーム測長方法を実現することにあ
る。
目的は、短時間にステージ移動後における位置合せを行
うことができる電子ビーム測長方法を実現することにあ
る。
（課題を解決するための手段） 本発明に基づく電子ビーム測長方法は、同一形状の被
測長パターンが予め定められた場所に存在している材料
に対し、夫々のパターン部分において電子ビームを走査
し、電子ビーム走査に伴って得られた信号に基づいてパ
ターンを測長するようにした測長方法において、 特定パターン部分において電子ビームを２次元的に走
査し、パターン部分の像を陰極線管上に表示し、陰極線
管画面の中央部に測長すべきパターンの中心を位置合せ
するステップ、 観察フィールド内で格子状に電子ビームをライン走査
し、この走査に基づく信号を二値化し、第１の二値化信
号を得るステップ、 被測定材料を機械的に移動させ、予め定められた場所
の他の被測長パターンを電子ビーム光軸上に移動させる
ステップ、 前記格子状電子ビーム走査と同様な格子状走査を行
い、走査に基づいて得られた信号を二値化し、第２の二
値化信号を得るステップ、 格子状走査のライン走査毎に、第１と第２の二値化信
号の積を取るステップ、 各ライン走査毎に、積の信号を積分し、積分値と二値
化信号に基づくパターンの長さとの比を得るステップ、 Ｘ方向とＹ方向について、比の値が最も大きくなるラ
イン走査を選択し、このライン走査に基づく第１と第２
の二値化信号のずれ量を得るステップ、 ずれの量に応じて電子ビームと材料との相対的な位置
合せを行い、その後電子ビームを走査してパターンの測
長を行うステップより成ることを特徴としている。
測長パターンが予め定められた場所に存在している材料
に対し、夫々のパターン部分において電子ビームを走査
し、電子ビーム走査に伴って得られた信号に基づいてパ
ターンを測長するようにした測長方法において、 特定パターン部分において電子ビームを２次元的に走
査し、パターン部分の像を陰極線管上に表示し、陰極線
管画面の中央部に測長すべきパターンの中心を位置合せ
するステップ、 観察フィールド内で格子状に電子ビームをライン走査
し、この走査に基づく信号を二値化し、第１の二値化信
号を得るステップ、 被測定材料を機械的に移動させ、予め定められた場所
の他の被測長パターンを電子ビーム光軸上に移動させる
ステップ、 前記格子状電子ビーム走査と同様な格子状走査を行
い、走査に基づいて得られた信号を二値化し、第２の二
値化信号を得るステップ、 格子状走査のライン走査毎に、第１と第２の二値化信
号の積を取るステップ、 各ライン走査毎に、積の信号を積分し、積分値と二値
化信号に基づくパターンの長さとの比を得るステップ、 Ｘ方向とＹ方向について、比の値が最も大きくなるラ
イン走査を選択し、このライン走査に基づく第１と第２
の二値化信号のずれ量を得るステップ、 ずれの量に応じて電子ビームと材料との相対的な位置
合せを行い、その後電子ビームを走査してパターンの測
長を行うステップより成ることを特徴としている。
（作用） 特定のパターン部分で格子状に電子ビームを走査し、
この走査によって得られた信号を基準とし、ステージ移
動後の次のパターン部分でも格子状に電子ビームを走査
し、格子状の電子ビーム走査に基づくラインプロファイ
ルを比較することによって両画面のずれを求める。
この走査によって得られた信号を基準とし、ステージ移
動後の次のパターン部分でも格子状に電子ビームを走査
し、格子状の電子ビーム走査に基づくラインプロファイ
ルを比較することによって両画面のずれを求める。
（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。第１図は本発明に基づく方法を実施するための電子
ビーム測長装置を示しており、１は電子銃である。電子
銃１から発生した電子ビームは、レンズ２によって被測
定材料３上に収束される。又、電子ビームは、偏向コイ
ル４への偏向信号に応じて偏向され、電子ビームの材料
上の照射位置は変化させられる。材料への電子ビームの
照射に基づいて発生した例えば２次電子は、検出器５に
よって検出され、その信号は、増幅器６によって増幅さ
れた後、制御装置７に入力される。制御装置７は、前述
の偏向信号を発生し、この偏向信号を増幅器８を介して
偏向コイル４に出力すると共に、材料３のステージ９を
駆動する駆動機構10を制御する。制御装置７からの偏向
信号と検出器５からの検出信号は陰極線管11に出力さ
れ、この陰極線管11上に材料の２次電子像を表示する。
る。第１図は本発明に基づく方法を実施するための電子
ビーム測長装置を示しており、１は電子銃である。電子
銃１から発生した電子ビームは、レンズ２によって被測
定材料３上に収束される。又、電子ビームは、偏向コイ
ル４への偏向信号に応じて偏向され、電子ビームの材料
上の照射位置は変化させられる。材料への電子ビームの
照射に基づいて発生した例えば２次電子は、検出器５に
よって検出され、その信号は、増幅器６によって増幅さ
れた後、制御装置７に入力される。制御装置７は、前述
の偏向信号を発生し、この偏向信号を増幅器８を介して
偏向コイル４に出力すると共に、材料３のステージ９を
駆動する駆動機構10を制御する。制御装置７からの偏向
信号と検出器５からの検出信号は陰極線管11に出力さ
れ、この陰極線管11上に材料の２次電子像を表示する。
本発明の方法においては、まず、同一パターンが多数
描画された被測定材料３がステージ９上に載置され、測
定すべきパターンの内、基準となるパターン部分が電子
ビーム光軸上に移動される。この移動の後、制御装置７
からの偏向コイル４に走査信号が出力され、所定の倍率
で電子ビームが走査され、この走査に伴って発生した２
次電子が検出器５によって検出される。走査信号と検出
信号は陰極線管11に入力され、従って、陰極線管上には
第２図に示すような２次電子像が表示される。この像を
観察しながら、ステージを僅かに移動させ、測定すべき
パターンＰが画面中央に位置するように制御する。
描画された被測定材料３がステージ９上に載置され、測
定すべきパターンの内、基準となるパターン部分が電子
ビーム光軸上に移動される。この移動の後、制御装置７
からの偏向コイル４に走査信号が出力され、所定の倍率
で電子ビームが走査され、この走査に伴って発生した２
次電子が検出器５によって検出される。走査信号と検出
信号は陰極線管11に入力され、従って、陰極線管上には
第２図に示すような２次電子像が表示される。この像を
観察しながら、ステージを僅かに移動させ、測定すべき
パターンＰが画面中央に位置するように制御する。
この段階で、制御信号７から格子状に電子ビームを走
査する走査信号が偏向コイル４に供給される。この結
果、電子ビームは、第２図に点線で示すように、ｘ方向
に３本（X I〜X III）とｙ方向に３本（Y I〜Y III）ラ
イン状に走査される。例えば、ライン走査X Iにより、
第３図（ａ）に示すような信号が得られる。この信号は
制御装置７に入力され、スレッショールドレベルＳと比
較され、このレベルＳより大きい信号がハイレベル信号
とされ、このレベル以下の信号がローレベル信号とされ
る二値化がなされ、第３図（ｂ）の信号が得られる。こ
の時、ハイレベル信号が連続して数十ポイント以上のも
のをパターンとして認識する。又、ハイレベル信号が予
め定めた数のポイント数より少ない場合は、ノイズとし
て処理する。このようにして得られた第３図（ｂ）の信
号が制御回路７に接続されたメモリ12に記憶される。
査する走査信号が偏向コイル４に供給される。この結
果、電子ビームは、第２図に点線で示すように、ｘ方向
に３本（X I〜X III）とｙ方向に３本（Y I〜Y III）ラ
イン状に走査される。例えば、ライン走査X Iにより、
第３図（ａ）に示すような信号が得られる。この信号は
制御装置７に入力され、スレッショールドレベルＳと比
較され、このレベルＳより大きい信号がハイレベル信号
とされ、このレベル以下の信号がローレベル信号とされ
る二値化がなされ、第３図（ｂ）の信号が得られる。こ
の時、ハイレベル信号が連続して数十ポイント以上のも
のをパターンとして認識する。又、ハイレベル信号が予
め定めた数のポイント数より少ない場合は、ノイズとし
て処理する。このようにして得られた第３図（ｂ）の信
号が制御回路７に接続されたメモリ12に記憶される。
次に、予め決められた座標ではあるが、異なった位置
にある同一パターンが電子ビーム光軸上に配置されるよ
う、制御装置７から駆動機構10に制御信号が出力され
る。その後、前記したと同様に所定の倍率でパターン部
分で電子ビームの走査を行えば、２次電子像が得られ
る。駆動機構10によるステージの移動に誤差がなけれ
ば、この時得られた像と第１回目の基準パターンの走査
によって得られた第２図の像とは、正確に一致する。し
かしながら、通常、ステージ９には移動誤差があり、２
つの像の間にはずれが生じる。この結果、基準パターン
部分での格子状走査と同一の格子状走査（X I′〜X II
I′）（Y I′〜Y III′）を行うと、第２図中、一点鎖
線で示すように、基準パターン走査時と異なった位置で
格子状走査が行われることになる。
にある同一パターンが電子ビーム光軸上に配置されるよ
う、制御装置７から駆動機構10に制御信号が出力され
る。その後、前記したと同様に所定の倍率でパターン部
分で電子ビームの走査を行えば、２次電子像が得られ
る。駆動機構10によるステージの移動に誤差がなけれ
ば、この時得られた像と第１回目の基準パターンの走査
によって得られた第２図の像とは、正確に一致する。し
かしながら、通常、ステージ９には移動誤差があり、２
つの像の間にはずれが生じる。この結果、基準パターン
部分での格子状走査と同一の格子状走査（X I′〜X II
I′）（Y I′〜Y III′）を行うと、第２図中、一点鎖
線で示すように、基準パターン走査時と異なった位置で
格子状走査が行われることになる。
本発明においては、規準のパターン部分の格子状走査
における各ライン走査のプロファイルと、自動測定時の
異なった位置にある被測定パターン部分での格子状走査
における各ライン走査のプロファイルとを比較し、ステ
ージ移動の誤差を検出することを基本としている。しか
しながら、第２図におけるライン走査X II′から明らか
なように、基準時と測定時とで走査位置が相異すること
に伴い、各ライン走査で横切るパターンの数が相異する
場合がある。そのため、最初に、対応するライン走査を
比較して、各ライン走査によって横切ったパターンの数
を比較し、パターンの数が等しいライン走査の相関をと
るようにする。
における各ライン走査のプロファイルと、自動測定時の
異なった位置にある被測定パターン部分での格子状走査
における各ライン走査のプロファイルとを比較し、ステ
ージ移動の誤差を検出することを基本としている。しか
しながら、第２図におけるライン走査X II′から明らか
なように、基準時と測定時とで走査位置が相異すること
に伴い、各ライン走査で横切るパターンの数が相異する
場合がある。そのため、最初に、対応するライン走査を
比較して、各ライン走査によって横切ったパターンの数
を比較し、パターンの数が等しいライン走査の相関をと
るようにする。
この始めの条件をクリアしたライン走査が複数本あっ
た場合、その内のどのライン走査について相関をとるか
は、次のようにして選択される。第４図（ａ）は基準走
査に基づく二値化されたラインプロファイル（第１の二
値化信号）第４図（ｂ）は、２回目の測定時のライン走
査に基づくラインプロファイル（第２の二値化信号）を
示している。この２つのラインプロファイルには位置の
ずれｄがある。最初に、この２つのラインプロファイル
の信号の立上りを揃えて二値化された信号同志の積が求
められる。すなわち、実質的には、第４図（ｂ）の信号
の最初の信号の立上りの位置が、第４図（ａ）の信号の
最初の信号と一致された第４図（ｃ）の信号と第４図
（ａ）の信号との積が求められ、第４図（ｄ）の信号が
得られることになる。
た場合、その内のどのライン走査について相関をとるか
は、次のようにして選択される。第４図（ａ）は基準走
査に基づく二値化されたラインプロファイル（第１の二
値化信号）第４図（ｂ）は、２回目の測定時のライン走
査に基づくラインプロファイル（第２の二値化信号）を
示している。この２つのラインプロファイルには位置の
ずれｄがある。最初に、この２つのラインプロファイル
の信号の立上りを揃えて二値化された信号同志の積が求
められる。すなわち、実質的には、第４図（ｂ）の信号
の最初の信号の立上りの位置が、第４図（ａ）の信号の
最初の信号と一致された第４図（ｃ）の信号と第４図
（ａ）の信号との積が求められ、第４図（ｄ）の信号が
得られることになる。
今、第４図（ａ）のプロファイルをＰ（ｘ）とし、第
４図（ｃ）のプロファイルをＲ（ｘ）とすると、積π
（ｘ）は次のようになる。
４図（ｃ）のプロファイルをＲ（ｘ）とすると、積π
（ｘ）は次のようになる。
π（ｘ）＝Ｐ（ｘ）・Ｒ（ｘ） 次にこの積の値の積分値の２乗の、（ａ）のプロファ
イルの積分値ｍと（ｃ）のプロファイルの積分値ｎの積
ｍ・ｎに対する比Ωが求められる。この比Ωは以下のよ
うに表される。
イルの積分値ｍと（ｃ）のプロファイルの積分値ｎの積
ｍ・ｎに対する比Ωが求められる。この比Ωは以下のよ
うに表される。
Ω＝｛∫π（ｘ）dx｝2/m・ｎ なお、 ｍ＝∫Ｐ（ｘ）dx ｎ＝∫Ｒ（ｘ）dx 夫々は、（ａ）のプロファイル中に現れたパターンの幅
の合計値と（ｃ）のプロファイル中に現れたパターンの
幅の合計値である。
の合計値と（ｃ）のプロファイル中に現れたパターンの
幅の合計値である。
このΩの値が各ラインプロファイル毎に求められ、最
も大きな値のラインプロファイルが選択される。最も大
きなΩの値を示すものを選択する理由は、パターンの一
致度がもっとも良いものであるからである。
も大きな値のラインプロファイルが選択される。最も大
きなΩの値を示すものを選択する理由は、パターンの一
致度がもっとも良いものであるからである。
なお、Ωの値はパターンが完全に一致する時、最大値
1.0を取る。Ωの値が基準値以上に達しない場合は、格
子の数を増やしてラインプロファイルを取り直し、Ωの
値が基準値以上になるまで繰り返す。
1.0を取る。Ωの値が基準値以上に達しない場合は、格
子の数を増やしてラインプロファイルを取り直し、Ωの
値が基準値以上になるまで繰り返す。
次に、選択されたラインプロファイルについて、第４
図に示すずれ量ｄが求められる。この求められたずれ量
ｄに対応した制御信号が制御装置７から駆動機構10に供
給され、ステージ９がｄだけ移動して、測定すべきパタ
ーンの中心が電子ビームの偏向中心即ち、陰極線管画面
の中心と一致する。この段階で電子ビームによりライン
走査され、ライン走査に基づいて得られた２次電子信号
は制御装置７に供給されてパターンの幅が測長される。
図に示すずれ量ｄが求められる。この求められたずれ量
ｄに対応した制御信号が制御装置７から駆動機構10に供
給され、ステージ９がｄだけ移動して、測定すべきパタ
ーンの中心が電子ビームの偏向中心即ち、陰極線管画面
の中心と一致する。この段階で電子ビームによりライン
走査され、ライン走査に基づいて得られた２次電子信号
は制御装置７に供給されてパターンの幅が測長される。
なお、上記実施例では、求めたずれ量ｄに基づいてス
テージの移動を行い、電子ビームの偏向中心に測長すべ
きパターンの中心を位置させるようにしたが、ステージ
の移動を行わず、ずれ量４に応じた分偏向コイル４に偏
向信号を加算し、イメージシフトを行ってパターン中心
と偏向中心とを一致させても良い。
テージの移動を行い、電子ビームの偏向中心に測長すべ
きパターンの中心を位置させるようにしたが、ステージ
の移動を行わず、ずれ量４に応じた分偏向コイル４に偏
向信号を加算し、イメージシフトを行ってパターン中心
と偏向中心とを一致させても良い。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明では２次元画像情報の相
関をとることなく、電子ビームのライン走査に基づく１
次元の信号によって２種の画像の位置合せを行うように
したので、測定時の位置合せに要する時間を極めて短く
することができる。
関をとることなく、電子ビームのライン走査に基づく１
次元の信号によって２種の画像の位置合せを行うように
したので、測定時の位置合せに要する時間を極めて短く
することができる。
第１図は本発明に基づく方法を実施するための電子ビー
ム測長装置の一例を示す図、第２図は２次電子像と格子
状の走査の関係を示す図、第３図は２次電子検出信号と
二値化された信号を示す図、第４図は２種のラインプロ
ファイルによる位置合せを説明するために用いた図であ
る。 １……電子銃、２……レンズ ３……被測定材料、４……偏向コイル ５……検出器、６……増幅器 ７……制御装置、８……増幅器 ９……ステージ、10……駆動機構 11……表示装置、12……メモリ
ム測長装置の一例を示す図、第２図は２次電子像と格子
状の走査の関係を示す図、第３図は２次電子検出信号と
二値化された信号を示す図、第４図は２種のラインプロ
ファイルによる位置合せを説明するために用いた図であ
る。 １……電子銃、２……レンズ ３……被測定材料、４……偏向コイル ５……検出器、６……増幅器 ７……制御装置、８……増幅器 ９……ステージ、10……駆動機構 11……表示装置、12……メモリ
Claims (1)
- 【請求項１】同一形状の被測長パターンが予め定められ
た場所に存在している材料に対し、夫々のパターン部分
において電子ビームを走査し、電子ビーム走査に伴って
得られた信号に基づいてパターンを測長するようにした
測長方法において、 特定パターン部分において電子ビームを２次元的に走査
し、パターン部分の像を陰極線管上に表示し、陰極線管
画面の中央部に測長すべきパターンの中心を位置合せす
るステップ、 観察フィールド内で格子状に電子ビームをライン走査
し、この走査に基づく信号を二値化し、第１の二値化信
号を得るステップ、 被測定材料を機械的に移動させ、予め定められた場所の
他の被測長パターンを電子ビーム光軸上に移動させるス
テップ、 前記格子状電子ビーム走査と同様な格子状走査を行い、
走査に基づいて得られた信号を二値化し、第２の二値化
信号を得るステップ、 格子状走査のライン走査毎に、第１と第２の二値化信号
の積を取るステップ、 各ライン走査毎に、積の信号を積分し、積分値と二値化
信号に基づくパターンの長さとの比を得るステップ、 Ｘ方向とＹ方向について、比の値が最も大きくなるライ
ン走査を選択し、このライン走査に基づく第１と第２の
二値化信号のずれの量を得るステップ、 ずれの量に応じて電子ビームと材料との相対的な位置合
せを行い、その後電子ビームを走査してパターンの測長
を行うステップより成ることを特徴とする電子ビーム測
長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22006688A JP2507553B2 (ja) | 1988-09-01 | 1988-09-01 | 電子ビ―ム測長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22006688A JP2507553B2 (ja) | 1988-09-01 | 1988-09-01 | 電子ビ―ム測長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0267908A JPH0267908A (ja) | 1990-03-07 |
| JP2507553B2 true JP2507553B2 (ja) | 1996-06-12 |
Family
ID=16745407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22006688A Expired - Fee Related JP2507553B2 (ja) | 1988-09-01 | 1988-09-01 | 電子ビ―ム測長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2507553B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101208635A (zh) * | 2005-04-25 | 2008-06-25 | 麦克罗尼克激光系统公司 | 用于测量在微型平版印刷偏转器系统中的标记位置的方法 |
-
1988
- 1988-09-01 JP JP22006688A patent/JP2507553B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0267908A (ja) | 1990-03-07 |
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