JP2891515B2

JP2891515B2 - 電子ビーム測長方法

Info

Publication number: JP2891515B2
Application number: JP14592690A
Authority: JP
Inventors: 晃司三上
Original assignee: NIPPON DENSHI KK
Current assignee: NIPPON DENSHI KK
Priority date: 1990-06-04
Filing date: 1990-06-04
Publication date: 1999-05-17
Anticipated expiration: 2014-05-17
Also published as: JPH0438412A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、電子ビームを試料上で走査し、この走査に
基づいて発生した信号により試料上の特定部分の幅や長
さを測長するようにした電子ビーム測長方法に関する。

（従来の技術）電子ビーム測長方法においては、試料上の測長すべき
パターンの中心と光軸とを一致させ、その後、被測長パ
ターンを横切って電子ビームを走査し、この走査によっ
て検出された２次電子信号などによってパターンの幅な
どの測長を行っている。この測長方法では、同一の測長
対象パターンが試料上の特定部分に複数配列しているよ
うな場合、予め、配列情報から測長のスケジュールを組
み、このスケジュール情報に従って、試料ステージを移
動させ、複数の測長対象部分の中心を順々に光軸中心付
近に配置させるようにしている。

（発明が解決しようとする課題）上記した試料ステージの移動精度は、通常５μｍ程あ
るので、ステージ移動後の測長対象部分の中心と光軸中
心とは、厳密には一致せず、両者の位置ずれは、測長精
度の低下につながる。そのため、ステージ移動後におけ
る測長対象部分の中心と光軸中心との間のずれ量を何等
かの手段で測定し、そのずれ量によってステージを再度
精密移動させるか、あるいは、補助偏向器を用いて電子
ビームの光軸を移動させ、測定対象部分の中心と光軸と
の位置合わせを行う必要がある。なお、この位置合わせ
を補助偏向器による電子ビームの偏向による光軸の移動
によって行う場合は、ステージの機械的な要因が入って
こないので、より正確性が増す。

上述したずれ量の測定は、予め、測長対象部分の基準
パターンをコンピュータのメモリーに取り込んでおき、
更に、ステージを移動させ、ステージが停止した後の試
料の測定対象部分のパターンをメモリーに取り込み、２
種のパターンの２次元の相関を取ることによって行って
いる。しかしながら、このずれ量の測定は、２次元パタ
ーンの相関処理を行わねばならないので、多大な時間を
要している。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、その
目的は、ステージ移動後における測定対象部分と光軸と
の位置ずれの補正を簡単に短時間に行うことができる電
子ビーム測長方法を実現するにある。

（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、被測長試料上
の測長対象部分が光軸上に配置されるように試料を移動
させ、移動後の測長対象部分の中心と光軸とのずれを求
め、ずれの量だけ電子ビームの光軸と試料との相対位置
の補正を行い、その後、測定対象部分の測長を行うよう
にした電子ビーム測長方法において、測長対象部分の基
準パターン上の電子ビームによる複数の一次元走査に基
づく情報と、試料移動後の試料の被測長対象部分の電子
ビームによる複数の一次元走査に基づく情報とを比較
し、基準パターンに基づく情報と試料からの情報の内、
類似性の大きいものを選択し、類似性の大きな２種の情
報から試料移動後の測定対象部分の中心と光軸とのずれ
を求めるようにしたことを特徴としている。

（作用）測長対象部分の基準パターン上の電子ビームによる複
数の一次元走査に基づく情報と、試料移動後の試料の被
測長対象部分の電子ビームによる複数の一次元走査に基
づく情報とを比較し、基準パターンに基づく情報と試料
からの情報の内、類似性の大きいものを選択し、類似性
の大きな２種の情報から試料移動後の測定対象部分の中
心と光軸とのずれを求める。

（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
子ビーム測長装置の一例を示している。１は電子銃であ
り、電子銃１からの電子ビームEBは、コンデンサレンズ
２と対物レンズ３とによって試料４上に細く集束され
る。試料４に照射される電子ビームEBは、偏向コイル５
によって偏向され、その結果、試料４の特定領域は電子
ビームによって走査される。また、偏向コイル５と対物
レンズ３との間には、補助偏向コイル６が配置されてい
る。試料４への電子ビームの照射によって発生した２次
電子は、２次電子検出器７によって検出され、その検出
信号は増幅器８によって増幅され、サンプルホールド回
路９に供給される。サンプルホールド回路９の信号は、
AD変換器10によってディジタル信号に変換され、メモリ
ー11に供給されて記憶される。12は制御コンピュータで
あり、コンピュータ12は、偏向コイル５に走査信号を供
給する偏向制御回路13や、試料４が載せられたステージ
14の駆動制御回路15を制御する。また、コンピュータ12
は、補助偏向コイル６に増幅器16を介して補正信号を供
給する。

次に、上述した構成における動作を説明する。まず、
試料４上のパターンの測長を行う場合、試料４上に同一
パターンが複数配列されている場合には、コンピュータ
12は予めその配列の情報から測長のスケジュールを組
む。そして、そのスケジュール情報に従って、駆動制御
回路15を制御し、駆動制御回路15によって試料ステージ
14を移動させ、電子ビーム光軸に測長パターンの中心が
位置するようにする。このステージ移動後においては、
前述したように、ステージの停止精度の関係から、電子
ビーム光軸の中心と、測長パターンの中心とは正確に一
致しておらず、ずれが生じている。

次に、このずれの補正の動作について説明する。今、
測長すべき基準パターンが第２図（ａ）であり、ステー
ジ14の停止後の試料の像が第２図（ｂ）であって、第２
図（ｂ）に示した像中の基準パターンの測長を行う場合
を考える。まず、第２図（ａ）に示す基準パターンに対
して、第３図（ａ）に示すように、３回の一次元走査
S₁,S₂,S₃を行う。この一次元走査によって得られた信号
から、各パターンの幅を求め、その値をコンピュータ12
内のメモリーに記憶する。この幅の情報は、基準パター
ンの特徴を表すものとなる。例えば、第２図（ａ）の例
では、走査線S₁,S₂,S₃の特徴は、次のようになる。

S₁…l_1a,l_1b S₂…l_2a,l_2b,l_2c S₃…l_3a,l_3b,l_3c,l_3d,l_3e 次に、ステージ移動後において、コンピュータ12は、
偏向制御回路13を制御して、偏向制御回路13から偏向コ
イル５に一次元の走査信号を供給するようにする。この
一次元走査により、第３図（ｂ）に示すように、試料上
で電子ビームによって数十回の水平一次元走査D₁〜D_nが
行われる。この電子ビームの走査によって発生した２次
電子は、検出器７によって検出され、その検出信号は増
幅器８によって増幅された後、サンプルホールド回路９
に供給される。サンプルホールド回路９にホールドされ
た信号は、AD変換器10によってディジタル信号に変換さ
れ、その後各一次元走査に対応してメモリー11に記憶さ
れる。例えば、第３図（ｂ）中走査線D₃,D_mの特徴は、
次のようになる。

D₃…m3a,m3b,m3c D_m…mma,mmb,mmc mmd,mme 制御コンピュータ12は、メモリー11に記憶された信号
によって求められた各走査線によるパターンの測長幅の
情報と、コンピュータ12内に予め記憶されている基準パ
ターンの幅情報との相関を取り、最も類似性の高いもの
を選択する。例えば、基準パターンの一次元走査S₁と、
被測長試料への一次元走査D_mとの類似性が最も高い場
合、この２つの走査に基づく一次元のパターン情報の相
関処理結果から、２種のパターンのずれ量が求められ
る。なお、電子ビームの一次元走査により、例えば、第
３図（ｂ）に示す走査D₁の場合、第４図（ａ）に示すよ
うな検出信号が得られるが、この検出信号は、第４図
（ｂ）のように０と１との２値信号として表現される。
従って、上述した相関処理は、一次元の数値の配列（信
号強度ではなく長さの配列）の相関となるので、相関処
理の時間が著しく短くなる。この求められたずれ量に基
づきコンピュータ12は、増幅器16を介して補助偏向コイ
ル６に補正偏向信号を供給し、電子ビームの光軸を測長
パターンの中心に一致させる。その後、電子ビームによ
って試料に光軸近傍を繰り返し走査し、この走査によっ
て得られた信号に基づいて、測長パターンの幅の精密な
測長を行う。なお、上述した説明は、測長パターンの図
中横方向の光軸からのずれの補正を例に説明したが、実
際には、同様な処理ステップを図中縦方向に対しても行
い、測長パターンの縦方向のずれ量も補正する必要があ
る。

以上本発明の一実施例を説明したが、本発明はこの実
施例に限定されない。例えば、２次電子を検出したが、
反射電子を検出しても良い。また、測長パターンの中心
のずれ量を電子ビームの偏向によって補正するようにし
たが、ステージを移動させて、光軸と測定パターンの中
心とを一致させるようにしても良い。

（発明の効果）以上説明したように、本発明では、測長対象部分の基
準パターン上の電子ビームによる複数の一次元走査に基
づく情報と、試料移動後の試料の被測長対象部分の電子
ビームによる複数の一次元走査に基づく情報とを比較
し、基準パターンに基づく情報と試料からの情報の内、
類似性の大きいものを選択し、類似性の大きな２種の情
報から試料移動後の測定対象部分の中心と光軸とのずれ
を求めるようにしたので、２次元的な画像情報の相関を
取る必要はなくなり、相関のためのデー多量が著しく少
なくなり、位置合わせに伴う処理時間を大幅に短縮する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に基づく方法を実施するための電子ビ
ーム測長装置を示す図、第２図は、基準パターンと測長パターンとを示す図、第３図は、基準パターンと測長パターンにおける電子ビ
ームの一次元走査の状況を示す図、第４図は、検出信号波形とその２値化信号を示す図であ
る。１……電子銃、２……コンデンサレンズ３……対物レンズ、４……試料５……偏向コイル、６……補助偏向コイル７……検出器、８……増幅器９……サンプルホールド回路 10……AD変換器、11……メモリー 12……コンピュータ、13……偏向制御回路 14……ステージ、15……駆動制御回路 16……増幅器

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被測長試料上の測長対象部分が光軸上に配
置されるように試料を移動させ、移動後の測長対象部分
の中心と光軸とのずれを求め、ずれの量だけ電子ビーム
の光軸と試料との相対位置の補正を行い、その後、測定
対象部分の測長を行うようにした電子ビーム測長方法に
おいて、測長対象部分の基準パターン上の電子ビームに
よる複数の一次元走査に基づく情報と、試料移動後の試
料の被測長対象部分の電子ビームによる複数の一次元走
査に基づく情報とを比較し、基準パターンに基づく情報
と試料からの情報の内、類似性の大きいものを選択し、
類似性の大きな２種の情報から試料移動後の測定対象部
分の中心と光軸とのずれを求めるようにした電子ビーム
測長方法。