JP2993000B2 - 電子線測長装置 - Google Patents
電子線測長装置Info
- Publication number
- JP2993000B2 JP2993000B2 JP1010506A JP1050689A JP2993000B2 JP 2993000 B2 JP2993000 B2 JP 2993000B2 JP 1010506 A JP1010506 A JP 1010506A JP 1050689 A JP1050689 A JP 1050689A JP 2993000 B2 JP2993000 B2 JP 2993000B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electron beam
- pattern
- wafer
- waveform
- sample
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- 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〕 本発明は電子線によりターンの寸法を正確かつ再現性
良く測長を行なう電子線測長装置に関する。
良く測長を行なう電子線測長装置に関する。
近年、半導体集積回路の高集積化、高品質化が進むに
つれ、半導体検査装置に関しても高信頼性が追求されて
いる。半導体集積回路の高集積化については超LSIなど
と呼ばれている高密度記憶回路装置が微細加工技術の進
歩により開発されつつあるが、この装置をより低価格で
生産するため、即ち歩留まり向上及び工期短縮のため製
造工程中での検査、特にパターン寸法測長が微細化に伴
ってより重要となってきている。
つれ、半導体検査装置に関しても高信頼性が追求されて
いる。半導体集積回路の高集積化については超LSIなど
と呼ばれている高密度記憶回路装置が微細加工技術の進
歩により開発されつつあるが、この装置をより低価格で
生産するため、即ち歩留まり向上及び工期短縮のため製
造工程中での検査、特にパターン寸法測長が微細化に伴
ってより重要となってきている。
他方、高品質化に於いては集積回路のパターン寸法が
より高精度なものを得るため高精度寸法測長が必要とな
っている。いずれに於いても高精度寸法測長が必要であ
る。
より高精度なものを得るため高精度寸法測長が必要とな
っている。いずれに於いても高精度寸法測長が必要であ
る。
第７図は従来の電子線測長装置の一例の模式図であ
る。装置は防震台114とその防震台114上に設置され、真
空ポンプ112及び113によって真空引きされた真空鏡体部
100、さらにその真空鏡体内に設置された電子光学系及
びステージ系を制御する制御部115、及び測長部パター
ンを表示するCRT116より構成される。ステージ111はＺ
方向に垂直な面内での回転方向及びＸ−Ｙ方向に移動可
能でその上には測長を必要とするウェハー109を載せる
ためのウェハー台110が設置されている。電子銃部101よ
り出射し制限アパチャ102を通過した電子ビーム117は縮
小レンズ104,106によって縮小され、さらに制限アパチ
ャ105を通過した後、再び投影レンズ108によって投影さ
れウェハー109上に照射される。ウェハー109上に照射さ
れた直径数100Å以下の円形ビームは走査偏向電極107に
よって、ウェハー上を走査し、これにより照射部より発
生した２次電子はシンチレータ118によって捕集され、
得られた信号は制御部115で処理され寸法が求まる。測
長時以外は電子ビーム117はブランキング電極103によっ
てブランキングされ、即ちウェハー上に照射されず、ウ
ェハー上に形成されたデバイスへのEBダメージを最小限
に防ぐよう工夫されている。
る。装置は防震台114とその防震台114上に設置され、真
空ポンプ112及び113によって真空引きされた真空鏡体部
100、さらにその真空鏡体内に設置された電子光学系及
びステージ系を制御する制御部115、及び測長部パター
ンを表示するCRT116より構成される。ステージ111はＺ
方向に垂直な面内での回転方向及びＸ−Ｙ方向に移動可
能でその上には測長を必要とするウェハー109を載せる
ためのウェハー台110が設置されている。電子銃部101よ
り出射し制限アパチャ102を通過した電子ビーム117は縮
小レンズ104,106によって縮小され、さらに制限アパチ
ャ105を通過した後、再び投影レンズ108によって投影さ
れウェハー109上に照射される。ウェハー109上に照射さ
れた直径数100Å以下の円形ビームは走査偏向電極107に
よって、ウェハー上を走査し、これにより照射部より発
生した２次電子はシンチレータ118によって捕集され、
得られた信号は制御部115で処理され寸法が求まる。測
長時以外は電子ビーム117はブランキング電極103によっ
てブランキングされ、即ちウェハー上に照射されず、ウ
ェハー上に形成されたデバイスへのEBダメージを最小限
に防ぐよう工夫されている。
第８図はウェハーの測長部と電子ビームとの位置関係
を示した断面図であり、第９図はこうして得られた２次
電子信号波形である。電子ビーム121の走査に当っては
１回の走査だけでは得られる信号波形のS/Nが悪く信頼
性に欠けるため、通常、同一箇所を複数回、通常８〜10
0回走査する。得られた２次電子信号波形122から種々の
アルゴリズムによってパターン寸法Ｓが計算される。た
だし、S/Nを上げるため電子ビームを繰り返し走査する
ことによって、試料表面はチャージアップと呼ばれる帯
電現象を起こし、波形122は通常ひずんでしまう。
を示した断面図であり、第９図はこうして得られた２次
電子信号波形である。電子ビーム121の走査に当っては
１回の走査だけでは得られる信号波形のS/Nが悪く信頼
性に欠けるため、通常、同一箇所を複数回、通常８〜10
0回走査する。得られた２次電子信号波形122から種々の
アルゴリズムによってパターン寸法Ｓが計算される。た
だし、S/Nを上げるため電子ビームを繰り返し走査する
ことによって、試料表面はチャージアップと呼ばれる帯
電現象を起こし、波形122は通常ひずんでしまう。
上述した従来の電子線測長装置は２次電子を検出し、
その波形をもとにパターン寸法を計算するが、測長部
は、その測長部観察及び測長のため電子ビームが大量に
照射され、チャージアップを起こしている。２次電子は
０〜100eVの低エネルギーであるため、チャージアップ
の影響を大きく受け、２次電子信号波形がくずれ測長精
度を低下してしまうという欠点がある。また２次電子の
ほとんどは試料の段差部から発生するものであり、測定
パターンは周辺部と段差がないと測定不可能であるとい
う欠点がある。
その波形をもとにパターン寸法を計算するが、測長部
は、その測長部観察及び測長のため電子ビームが大量に
照射され、チャージアップを起こしている。２次電子は
０〜100eVの低エネルギーであるため、チャージアップ
の影響を大きく受け、２次電子信号波形がくずれ測長精
度を低下してしまうという欠点がある。また２次電子の
ほとんどは試料の段差部から発生するものであり、測定
パターンは周辺部と段差がないと測定不可能であるとい
う欠点がある。
本発明の電子線測長装置は電子線を試料上に集束・走
査し、該試料上に形成されているパターンの寸法を測長
する電子線測長装置に於いて、電子線の走査と同期して
試料より発生する特性Ｘ線の強度を測定し、それより得
られる波形をもとにパターンの寸法を求める機能を有し
ている。
査し、該試料上に形成されているパターンの寸法を測長
する電子線測長装置に於いて、電子線の走査と同期して
試料より発生する特性Ｘ線の強度を測定し、それより得
られる波形をもとにパターンの寸法を求める機能を有し
ている。
上述した従来の電子線測長装置に対し、本発明におい
ては試料に電子線を照射することにより発生する特性Ｘ
線の強度を電子線の走査に同期して検出し、その波形か
らパターン寸法を計算するので、２次電子を検出するの
とは異なり、チャージアップに影響されず、かつ、測長
パターン部に段差がなくても測長が可能である。
ては試料に電子線を照射することにより発生する特性Ｘ
線の強度を電子線の走査に同期して検出し、その波形か
らパターン寸法を計算するので、２次電子を検出するの
とは異なり、チャージアップに影響されず、かつ、測長
パターン部に段差がなくても測長が可能である。
〔実施例〕 次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例を説明するための模式図で
ある。装置の基本的構成は従来とほぼ同じであるが、本
実施例では２次電子検出器に変わり、Si（Li）半導体検
出器とマルチチャンネル・パルスハイトアナライザー
（PHA:puls height analyzer）より成るエネルギー分散
型Ｘ線分光器（EDX:Energy Dispersive Xray Spectrome
ter）218が装着されている。EDX218はエネルギー分散型
の特性Ｘ線検出装置であるが、本実施例ではある特定の
エネルギーを持つ特性Ｘ線に注目し、その波高分析を行
なう。
ある。装置の基本的構成は従来とほぼ同じであるが、本
実施例では２次電子検出器に変わり、Si（Li）半導体検
出器とマルチチャンネル・パルスハイトアナライザー
（PHA:puls height analyzer）より成るエネルギー分散
型Ｘ線分光器（EDX:Energy Dispersive Xray Spectrome
ter）218が装着されている。EDX218はエネルギー分散型
の特性Ｘ線検出装置であるが、本実施例ではある特定の
エネルギーを持つ特性Ｘ線に注目し、その波高分析を行
なう。
第２図は本実施例を説明するための断面図である。Si
ウェハー301上に形成されたSiO2パターン302の寸法を測
長する場合、波高分析を行なうエネルギーは、Siウェハ
ー301とSiO2パターンとの化学成分で異なっているも
の、即ち酸素を選択する。これが例えばSiO2上のSiNパ
ターンであれば窒素あるいは酸素に注目する。酸素の特
性Ｘ線としては0.53KeV付近にエネルギーピークを有す
るOKα線が利用可能である。電子ビーム303の走査に同
期して、エネルギー0.53KeVを持つ特性Ｘ線の波高を測
定しプロットしたのが第３図である。電子ビーム303がS
iウェハー上領域１を走査している時、酸素は存在して
いないので波高はほぼ０であるが、SiO2パターン領域２
を横切ると酸素が存在するため波高が高くなる。さらに
ビーム303がSi上（領域３）を走査すると波高は再び０
になる。このように特性Ｘ線波形304はSiO2パターン302
に対応して波形が変化するので、この波形304からパタ
ーン寸法を求めることが可能である。
ウェハー301上に形成されたSiO2パターン302の寸法を測
長する場合、波高分析を行なうエネルギーは、Siウェハ
ー301とSiO2パターンとの化学成分で異なっているも
の、即ち酸素を選択する。これが例えばSiO2上のSiNパ
ターンであれば窒素あるいは酸素に注目する。酸素の特
性Ｘ線としては0.53KeV付近にエネルギーピークを有す
るOKα線が利用可能である。電子ビーム303の走査に同
期して、エネルギー0.53KeVを持つ特性Ｘ線の波高を測
定しプロットしたのが第３図である。電子ビーム303がS
iウェハー上領域１を走査している時、酸素は存在して
いないので波高はほぼ０であるが、SiO2パターン領域２
を横切ると酸素が存在するため波高が高くなる。さらに
ビーム303がSi上（領域３）を走査すると波高は再び０
になる。このように特性Ｘ線波形304はSiO2パターン302
に対応して波形が変化するので、この波形304からパタ
ーン寸法を求めることが可能である。
第４図は本発明の他の実施例の模式図である。ここで
はエネルギー分散型の特性Ｘ線検出器にかわり波長分散
型の特性Ｘ線検出器WDX318が用いられている。WDX318は
特性Ｘ線の波長ごとにその波高を検出するもので、一実
施例に用いたEDXに比べより微量元素の検出が可能であ
る。ただし、装置寸法はEDXもりも大きくなる。
はエネルギー分散型の特性Ｘ線検出器にかわり波長分散
型の特性Ｘ線検出器WDX318が用いられている。WDX318は
特性Ｘ線の波長ごとにその波高を検出するもので、一実
施例に用いたEDXに比べより微量元素の検出が可能であ
る。ただし、装置寸法はEDXもりも大きくなる。
第５図はSiウェハー301中のAsイオン注入層（1013ド
ーズ/cm2）305を示したものである。As注入層305の幅ｔ
を求めるに当り、1.177Å付近にピークを持つAsのＫα
線に注目し、電子ビーム303の走査に同期し、1.177Å波
長の波高検出を行なった結果が第６図である。電子ビー
ムが領域１を走査中はAsが存在しないので波高はほぼ０
であるが領域２を走査中はAsイオンが存在し高い波高が
得られる。領域３を再び走査を行なうと波高は０とな
る。このように特性Ｘ線波形306はAsイオン注入層305に
対応して変化するので、この波形306からパターン寸法
ｔを求めることが可能である。
ーズ/cm2）305を示したものである。As注入層305の幅ｔ
を求めるに当り、1.177Å付近にピークを持つAsのＫα
線に注目し、電子ビーム303の走査に同期し、1.177Å波
長の波高検出を行なった結果が第６図である。電子ビー
ムが領域１を走査中はAsが存在しないので波高はほぼ０
であるが領域２を走査中はAsイオンが存在し高い波高が
得られる。領域３を再び走査を行なうと波高は０とな
る。このように特性Ｘ線波形306はAsイオン注入層305に
対応して変化するので、この波形306からパターン寸法
ｔを求めることが可能である。
以上説明したように本発明の電子線測長装置は電子線
を試料上に集束・走査し、電子線の走査と同期し、試料
より発生する特性Ｘ線の強度を測定し、それにより得ら
れる波形をもとにパターン寸法を求めることにより、試
料のチャージアップによる波形のひずみを受けず、また
測長パターンが周囲と段差がなくても精度良くパターン
寸法が計測され、即ち、パターン寸法が高精度に制御さ
れた高品質の半導体装置の作製を可能ならしめるという
効果がある。
を試料上に集束・走査し、電子線の走査と同期し、試料
より発生する特性Ｘ線の強度を測定し、それにより得ら
れる波形をもとにパターン寸法を求めることにより、試
料のチャージアップによる波形のひずみを受けず、また
測長パターンが周囲と段差がなくても精度良くパターン
寸法が計測され、即ち、パターン寸法が高精度に制御さ
れた高品質の半導体装置の作製を可能ならしめるという
効果がある。
第１図は本発明の一実施例の模式断面図、第２図，第３
図は一実施例を説明するための断面図及び波形図、第４
図は本発明の他の実施例の模式断面図、第５図及び第６
図はそれぞれ他の実施例を説明するための断面図及び波
形図、第７図は従来例の模式断面図、第８図，第９図は
それぞれ従来例を説明するための断面図及び波形図であ
る。 100……鏡筒部、101……電子銃部、102……制限アパチ
ャ、103……ブランキング電極、104……縮小レンズ、10
5……制限アパチャ、106……縮小レンズ、107……走査
偏向電極、108……投影レンズ、109……ウェハー、110
……ウェハー台、111……ステージ、112,113……真空ポ
ンプ、114……防震台、115……制御系、116……CRT、11
7……電子ビーム、118……シンチレータ、218……EDX、
318……WDX、301……ウェハー、302……SiO2、303……
電子ビーム、304……２次電子信号、305……イオン注入
層。
図は一実施例を説明するための断面図及び波形図、第４
図は本発明の他の実施例の模式断面図、第５図及び第６
図はそれぞれ他の実施例を説明するための断面図及び波
形図、第７図は従来例の模式断面図、第８図，第９図は
それぞれ従来例を説明するための断面図及び波形図であ
る。 100……鏡筒部、101……電子銃部、102……制限アパチ
ャ、103……ブランキング電極、104……縮小レンズ、10
5……制限アパチャ、106……縮小レンズ、107……走査
偏向電極、108……投影レンズ、109……ウェハー、110
……ウェハー台、111……ステージ、112,113……真空ポ
ンプ、114……防震台、115……制御系、116……CRT、11
7……電子ビーム、118……シンチレータ、218……EDX、
318……WDX、301……ウェハー、302……SiO2、303……
電子ビーム、304……２次電子信号、305……イオン注入
層。
Claims (1)
- 【請求項１】電子線を試料上に集束・走査し、前記試料
上に形成されているパターンの寸法を測長する電子線測
長装置に於いて、前記電子線の走査と同期して前記試料
より発生する特性Ｘ線の強度を測定し、それより得られ
る波形をもとに、前記パターンの寸法を求めることを特
徴とする電子線測長装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1010506A JP2993000B2 (ja) | 1989-01-18 | 1989-01-18 | 電子線測長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1010506A JP2993000B2 (ja) | 1989-01-18 | 1989-01-18 | 電子線測長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02189409A JPH02189409A (ja) | 1990-07-25 |
| JP2993000B2 true JP2993000B2 (ja) | 1999-12-20 |
Family
ID=11752096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1010506A Expired - Lifetime JP2993000B2 (ja) | 1989-01-18 | 1989-01-18 | 電子線測長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2993000B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0320606A (ja) * | 1989-06-16 | 1991-01-29 | Matsushita Electron Corp | 微小寸法測定方法 |
-
1989
- 1989-01-18 JP JP1010506A patent/JP2993000B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02189409A (ja) | 1990-07-25 |
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