JP2644257B2

JP2644257B2 - ビーム検出用ターゲット

Info

Publication number: JP2644257B2
Application number: JP63052530A
Authority: JP
Inventors: 護中筋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-03-08
Filing date: 1988-03-08
Publication date: 1997-08-25
Anticipated expiration: 2012-08-25
Also published as: JPH01227087A

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、荷電ビームの検出に供されるビーム検出用
ターゲットに係わり、特に可変成形ビームの形状，姿勢
及びエッジ分解能等を測定するのに適したビーム検出用
ターゲットに関する。

（従来の技術）近年、半導体ウェハやマスク等の試料上に微細パター
ンを形成するものとして、ビームの形状及び寸法を可変
制御して描画する可変成形ビーム方式の電子ビーム描画
装置が用いられている。この装置では、可変成形ビーム
の寸法，形状はもとより姿勢及びエッジ分解能を最適に
設定しなければならず、このため可変成形ビームの評価
を行う必要がある。

従来、可変成形ビームの評価を行うには、反射電子係
数の小さい基板上に反射電子係数の大きな微粒子を付着
させたビーム検出用ターゲットが用いられていた（特公
昭54−42587号公報）。この方法では、微粒子上を電子
ビームで走査して反射電子を検出するが、微粒子上にビ
ームが位置しないときは反射電子は小さく、微粒子上に
ビームが位置するときに反射電子が大きくなる。従っ
て、ビーム走査位置に対応させて反射電子を検出するこ
とにより、ビームが微粒子上に位置する走査位置を知る
ことができ、これによりビームの寸法を測定することが
できる。さらに、反射電子信号の立ち上がりからビーム
エッジ分解能を測定することも可能である。

しかしながら、この種の方法にあっては次のような問
題があった。即ち、前記微粒子を基板表面に付着させる
には、溶液中に分散させた複数の微粒子から１個の微粒
子をすくい出し、１個の微粒子を含む溶液を基板上に滴
下している。このため、基板上の望ましい位置に望まし
い大きさに微粒子を置くことは困難である。従って、微
粒子上でビームを走査するには、基板全面を詳細に捜し
て希望の微粒子を確認するしか手がなく、ビーム検出に
多大な時間がかかる。また、微粒子とビームの大きさと
の関係にもよるが、検出信号のSN比が悪くなり、場合に
よっては小さいビームエッジ分解能を測定できないこと
もあった。

（発明が解決しようとする課題）このように従来、微粒子を用いたビーム検出用ターゲ
ットでは、微粒子を所望する位置に精度よく配置するこ
とはできず、微粒子上でビームを走査するのに基板全面
を詳細に捜して微粒子位置を確認する必要があった。ま
た、ビーム寸法と微粒子の大きさとの関係にもよるが、
反射電子信号のSNが悪くなり微細なビームのエッジ分解
能を測定できないことがあった。

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、基板上の所望の位置に微粒子に相
当するマークを形成することができ、可変成形ビームの
評価に適したビーム検出用ターゲットを提供することに
ある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明の骨子は、微粒子の代わりに孔若しくは凹みを
設けることにある。

即ち本発明は、荷電ビームの検出に供されるビーム検
出用ターゲットにおいて、ビーム反射率が一様な基板上
に、検出すべきビームの寸法よりも小さい孔又は凹みを
設けるようにしたものである。また本発明は、ビーム反
射率が一様な基板上に、検出すべきビームの寸法よりも
小さい孔又は凹部み、直線上に複数個配列して設けるよ
うにしたものである。

（作用）本発明によれば、基板に設けた孔又は凹部上をビーム
で走査した場合、反射電子信号に基づいて得られる信号
波形は、大きい直流成分に、ビームと微小孔の位置が一
致したときに僅かな凹みが重畳されたものとなる。従っ
て、直流成分をカットし交流成分のみを増幅すると、反
射電子係数の小さい基板上の反射電子係数の大きい微粒
子を走査したときに得られる信号波形を反転した波形が
得られる。この波形をCRT等に表示すると可変成形ビー
ム全情報が得られる。

（実施例）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ビーム検出用ター
ゲットを用いたビーム検出機構を示す概略構成図であ
る。図中10は表面が鏡面研磨された基板であり、その表
面に種々の大きさのマーク孔が形成されている。基板10
の表面には電子ビームに対する反射係数を大きくするた
めに、１μｍの厚さに金が蒸着されている。単一マーク
としての孔11,12,13,14はそれぞれ直径20nm,40nm,100n
m,200nmであり、深さは共に５μｍとした。さらに、こ
れらは互いに10μｍ以上離れた位置に設けられている。

複合マーク15はＸ方向に10nmの孔を100個配列したも
のであり、複合マーク16はＹ方向に、複合マーク17,18
はこれらと45゜の角度に同様の孔を配列したものであ
る。そして、基板10,これに設けた孔11,〜,14及びマー
ク15,〜,18からビーム検出用ターゲットが構成されてい
る。

21は可変成形ビームであり、この例ではマーク16を含
む基板面上を走査している。ターゲットから反射された
電子線22は反射電子検出器31で検出され、増幅器32で増
幅されてCRT等のモニタ33に供給される。そして、モニ
タ33にビーム強度分布に応じた像が表示されるものとな
っている。増幅器32は、自動的にオフセットを変化さ
せ、交流成分のみを増幅する機能を持つ。また、増幅器
32で増幅された信号は、信号解析回路34でSN向上等の処
理が施され信号反転回路35を介してCRT等のモニタ36に
供給されると共に、CPU37に供給される。そして、モニ
タ36にビーム強度分布に応じた波形が表示される。さら
に、CPU37により上記信号を処理して、ビームの寸法及
びエッジ分解能が測定されるものとなっている。

なお、前記モニタ33は、ビームをＸ方向に走査すると
共にＹ方向にステップ移動する、所謂ラスタ走査による
反射電子信号を画像化してビーム像41を２次元表示する
ものである。この場合、Ｘ方向のビーム片は正しく表示
されているが、Ｘ方向のビーム片42にはボケが出てい
る。これは、検出マーク16のＹ方向が有限の長さのため
である。また、前記モニタ36は、ビームの１走査におけ
る反射電子波形43を表示するものである。

ここで、第２図に示す如く孔の１つ、例えば孔12を含
む平面をビーム走査した場合、ビーム位置が孔12の位置
と離れている時は反射電子信号のレベルは一定となり、
孔12の位置とビーム位置が一致するときには反射電子信
号のレベルが小さくなる。従って、ビーム走査位置に対
応させて反射電子信号を検出することにより、ビームの
寸法を測定することができる。さらに、反射電子信号の
立上がり及び立下がりの傾きからビームエッジ分解能を
測定することもできる。

また、検出孔の寸法が小さい場合は、第３図（ａ）に
示す如く信号のSN比は悪いが信号の立上がり及び立下が
りは急峻なものとなる。そして、検出孔の寸法が大きく
なるに従い、第３図（ｂ）（ｃ）に示す如くSN比は上が
るが信号の立上がり及び立下がりがなだらかなものとな
る。従って、ビームの大きさに応じて適切な孔の寸法を
選択することにより、精度良いビーム検出を行うことが
できる。なお、第３図では反射電子信号の検出信号波形
を反転させて表示している。

かくして本実施例によれば、微粒子を付着させた場合
と同様にビームの各情報を検出することができる。そし
てこの場合、微粒子と異なり孔は基板上の所望の位置に
精度良く形成することが可能である。従って、孔の位置
は予め判明していることになり、ビーム検出に用いる孔
を捜すのに手間取ることはない。また、光学系と孔の相
対位置が分からない場合、信号の強い大きな孔を捜し、
そこから高精度評価用の微小孔を容易に見出だすことが
できる。さらに、任意の大きさの孔を選択できるので、
SNを優先するか分解能を優先するかで、最適なビーム検
出を行い得る。

また、実施例のように複数個の孔を一列に配置するこ
とにより、Ｘ方向,Y方向或いはこれらに45゜傾いた方向
のビーム片のみを高SNでしかも微細なビームエッジ分解
能まで評価することができる。

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、前記孔の大きさ及び深さ等は、仕様に応
じて適宜変更可能である。さらに、孔を形成する手段と
してはイオンビームエッチングに限るものではなく、検
出すべきビームの寸法よりも十分小さい孔、望ましくは
検出すべきビームのエッジ分解能よりも小さい孔を形成
できる方法であればよい。また、電子ビームに限らず、
イオンビームの検出にも用いることができる。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。

［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば、微粒子の代わり
に孔を設けるようにしているので、基板上の所望の位置
に微粒子に相当するマークを、容易且つ正確に形成する
ことができ、可変成形ビームの評価に適したビーム検出
用ターゲットを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わるビーム検出用ターゲ
ットを用いたビーム検出機構を示す概略構成図、第２図
は検出孔をビーム走査したときの反射電子信号を示す模
式図、第３図は孔の大きさの違いによる反射電子信号波
形の変化を示す模式図である。 10……基板、11,〜,14……孔、15,〜,18……マーク、21
……可変成形ビーム、22……反射電子線、31……反射電
子検出器、32……増幅器、33,36……モニタ、34……信
号解析回路、35……信号反転回路、37……CPU。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】荷電ビームの検出に供されるビーム検出用
ターゲットにおいて、ビーム反射率が一様な基板上に、
検出すべきビームの寸法よりも小さい孔又は凹みを設け
てなることを特徴とするビーム検出用ターゲット。
【請求項２】荷電ビームの検出に供されるビーム検出用
ターゲットにおいて、ビーム反射率が一様な基板上に、
検出すべきビームの寸法よりも微細な孔又は凹みを、直
線上に複数個配列して設けたことを特徴とするビーム検
出用ターゲット。
【請求項３】前記孔又は凹みの寸法は、検出すべきビー
ムのエッジ分解能よりも小さいものであることを特徴と
する請求項１又は２記載のビーム検出用ターゲット。