JP3241017B2 - ビームサイズの測定方法及び測定装置 - Google Patents
ビームサイズの測定方法及び測定装置Info
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- JP3241017B2 JP3241017B2 JP01415899A JP1415899A JP3241017B2 JP 3241017 B2 JP3241017 B2 JP 3241017B2 JP 01415899 A JP01415899 A JP 01415899A JP 1415899 A JP1415899 A JP 1415899A JP 3241017 B2 JP3241017 B2 JP 3241017B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子ビームやイオン
ビームを用いて所要のパターンを描画する装置に用いら
れ、前記ビームのビーム径（ビームサイズ）を測定する
ための方法と測定装置に関する。
ビームを用いて所要のパターンを描画する装置に用いら
れ、前記ビームのビーム径（ビームサイズ）を測定する
ための方法と測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子ビームやイオンビームを用いて、例
えば半導体基板上の感光性材料に対して所要のパターン
を描画する際に、高精度の描画を実現するためには、ビ
ームサイズを測定し、当該ビームサイズを認識しておく
必要がある。特に、可変成形電子ビーム露光装置におい
ては、正確なビームサイズの寸法測定を行なわないと、
デバイス製造工程において設計寸法通りの正確な回路パ
ターンを形成することはできなくなる。このような要望
に対する従来のビームサイズ測定方法を図５、図６を用
いて説明する。図５は電子ビーム描画装置に適用された
ビームサイズ測定装置を示す模式構成図であり、前記電
子ビーム描画装置は、電子銃１から出射される電子ビー
ムＥＢを偏向器２によってステージ５上で走査させ、所
要のパターンを描画する構成である。このような電子ビ
ーム描画装置に、前記ステージ５に対向してステージ５
で反射された電子ビームＥＢを検出する反射電子検出器
３が設けられ、この反射電子検出器３には、検出された
電子ビームから得られる信号を処理してビームサイズを
算出するための、微分増幅器６、Ａ／Ｄ変換器７、ピー
ク検出器１２、ビームサイズ判定器１３が接続されてい
る。
えば半導体基板上の感光性材料に対して所要のパターン
を描画する際に、高精度の描画を実現するためには、ビ
ームサイズを測定し、当該ビームサイズを認識しておく
必要がある。特に、可変成形電子ビーム露光装置におい
ては、正確なビームサイズの寸法測定を行なわないと、
デバイス製造工程において設計寸法通りの正確な回路パ
ターンを形成することはできなくなる。このような要望
に対する従来のビームサイズ測定方法を図５、図６を用
いて説明する。図５は電子ビーム描画装置に適用された
ビームサイズ測定装置を示す模式構成図であり、前記電
子ビーム描画装置は、電子銃１から出射される電子ビー
ムＥＢを偏向器２によってステージ５上で走査させ、所
要のパターンを描画する構成である。このような電子ビ
ーム描画装置に、前記ステージ５に対向してステージ５
で反射された電子ビームＥＢを検出する反射電子検出器
３が設けられ、この反射電子検出器３には、検出された
電子ビームから得られる信号を処理してビームサイズを
算出するための、微分増幅器６、Ａ／Ｄ変換器７、ピー
ク検出器１２、ビームサイズ判定器１３が接続されてい
る。
【０００３】この構成のビームサイズ測定装置によるビ
ームサイズ測定方法を、図６を参照して説明する。電子
銃１からの電子ビームＥＢを、ステージ５上に設けたマ
ーク４の一方のエッジを横切るように走査し、当該マー
ク４のエッジで反射された反射電子ＲＥを反射電子検出
器３により検出し、反射電子信号を得る。得られた反射
電子信号を微分増幅器６にて増幅、一次微分、規格化
し、Ａ／Ｄ変換器７にてアナログ信号からデジタル信号
化する。次いで、ピーク検出器１２にて反射電子一次微
分信号波形Ｘ（Ｉ）の波高５０％にスライスレベルＬｏ
を設定し、信号波形がスライスレベルＴＨを横切った位
置にてトリガー信号Ｓｔを発生させる。次いで、ビーム
サイズ判定器１３において、一次微分信号の立ち上がり
位置Ｐ１でのトリガー信号Ｓｔ１と、立ち下がり位置Ｐ
２でのトリガー信号Ｓｔ２の距離Ｄを求める。これによ
り、得られた距離Ｄは電子ビームＥＢのサイズの径方向
の両端間の距離であり、したがって、この距離からビー
ムサイズＢｓを求めることができる。
ームサイズ測定方法を、図６を参照して説明する。電子
銃１からの電子ビームＥＢを、ステージ５上に設けたマ
ーク４の一方のエッジを横切るように走査し、当該マー
ク４のエッジで反射された反射電子ＲＥを反射電子検出
器３により検出し、反射電子信号を得る。得られた反射
電子信号を微分増幅器６にて増幅、一次微分、規格化
し、Ａ／Ｄ変換器７にてアナログ信号からデジタル信号
化する。次いで、ピーク検出器１２にて反射電子一次微
分信号波形Ｘ（Ｉ）の波高５０％にスライスレベルＬｏ
を設定し、信号波形がスライスレベルＴＨを横切った位
置にてトリガー信号Ｓｔを発生させる。次いで、ビーム
サイズ判定器１３において、一次微分信号の立ち上がり
位置Ｐ１でのトリガー信号Ｓｔ１と、立ち下がり位置Ｐ
２でのトリガー信号Ｓｔ２の距離Ｄを求める。これによ
り、得られた距離Ｄは電子ビームＥＢのサイズの径方向
の両端間の距離であり、したがって、この距離からビー
ムサイズＢｓを求めることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの従来
の方法では、反射電子検出器３で検出した信号に基づく
信号波形がスライスレベルＴＨを横切った位置でトリガ
ー信号Ｓｔ１，Ｓｔ２を発生させているが、図６に示し
たように反射電子信号に雑音成分が重畳している場合
は、その雑音成分の影響によりスライスレベルＴＨを横
切る位置が、本来の位置から移動してしまい、正確なビ
ームサイズ測定を行うことは困難であった。このような
問題に対しては、ローパスフィルター（ＬＰＦ）により
前記した雑音成分を除去する方法、同様に信号処理技術
によって雑音成分を除去する方法もあるが、前者の方法
では雑音成分をその影響が無い程度に除去しようとする
と、反射電子信号波形全体の形状が変化し、正確なビー
ムサイズ測定を行うことは困難となる。また、後者の方
法では、信号処理の工程数が極めて多く、実際にビーム
サイズを測定する際に、個々の検出信号に対してそれぞ
れ前記した処理を実行することは処理工程が多大なもの
となり、測定効率の点で好ましくない。なお、前記従来
技術と同様にビームサイズを測定する技術として、例え
ば特開平３−２７２１２９号公報に記載のように、径の
異なる絞りを用いてビームサイズを測定し、複数の測定
値からマークエッジによる測定誤差を求め、この誤差を
利用してビームサイズを測定する技術があるが、この公
報に記載の技術においても雑音成分による測定誤差を回
避することは困難である。
の方法では、反射電子検出器３で検出した信号に基づく
信号波形がスライスレベルＴＨを横切った位置でトリガ
ー信号Ｓｔ１，Ｓｔ２を発生させているが、図６に示し
たように反射電子信号に雑音成分が重畳している場合
は、その雑音成分の影響によりスライスレベルＴＨを横
切る位置が、本来の位置から移動してしまい、正確なビ
ームサイズ測定を行うことは困難であった。このような
問題に対しては、ローパスフィルター（ＬＰＦ）により
前記した雑音成分を除去する方法、同様に信号処理技術
によって雑音成分を除去する方法もあるが、前者の方法
では雑音成分をその影響が無い程度に除去しようとする
と、反射電子信号波形全体の形状が変化し、正確なビー
ムサイズ測定を行うことは困難となる。また、後者の方
法では、信号処理の工程数が極めて多く、実際にビーム
サイズを測定する際に、個々の検出信号に対してそれぞ
れ前記した処理を実行することは処理工程が多大なもの
となり、測定効率の点で好ましくない。なお、前記従来
技術と同様にビームサイズを測定する技術として、例え
ば特開平３−２７２１２９号公報に記載のように、径の
異なる絞りを用いてビームサイズを測定し、複数の測定
値からマークエッジによる測定誤差を求め、この誤差を
利用してビームサイズを測定する技術があるが、この公
報に記載の技術においても雑音成分による測定誤差を回
避することは困難である。
【０００５】本発明の目的は、雑音成分の影響を受けな
い、高精度なビームサイズの測定が可能な測定方法及び
測定装置を提供することにある。
い、高精度なビームサイズの測定が可能な測定方法及び
測定装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のビームサイズ測
定方法は、基準体に対して被測定対象のビームを走査
し、基準体のエッジ部での反射ビームを検出して信号波
形を得る工程と、予め複数の既知のビームサイズのビー
ムを前記基準体に走査し、その反射ビームから得られる
複数の比較波形を記憶しておく工程と、前記被測定対象
ビームの信号波形と前記複数の比較波形の相互相関度を
演算する工程と、得られた複数の相互相関度に基づいて
相互相関度の最大となるビームサイズを求め、当該求め
られたビームサイズを前記被測定対象ビームのビームサ
イズと判定する工程とを含んでいる。ここで、前記ビー
ムサイズ判定は、前記信号波形の前記複数の比較波形に
対する相互相関度を一次或いは二次関数によりフィッテ
ィングして、その相互相関度のピーク値を求めることに
より行う。また、前記信号波形及び比較波形は、前記各
ビームにて前記基準体としてのマークのエッジ部を横切
るよう走査したときに得られる反射ビームに基づいて得
る。さらに、前記信号波形は、前記反射ビームを一次、
又は二次微分した信号を用いることが好ましい。
定方法は、基準体に対して被測定対象のビームを走査
し、基準体のエッジ部での反射ビームを検出して信号波
形を得る工程と、予め複数の既知のビームサイズのビー
ムを前記基準体に走査し、その反射ビームから得られる
複数の比較波形を記憶しておく工程と、前記被測定対象
ビームの信号波形と前記複数の比較波形の相互相関度を
演算する工程と、得られた複数の相互相関度に基づいて
相互相関度の最大となるビームサイズを求め、当該求め
られたビームサイズを前記被測定対象ビームのビームサ
イズと判定する工程とを含んでいる。ここで、前記ビー
ムサイズ判定は、前記信号波形の前記複数の比較波形に
対する相互相関度を一次或いは二次関数によりフィッテ
ィングして、その相互相関度のピーク値を求めることに
より行う。また、前記信号波形及び比較波形は、前記各
ビームにて前記基準体としてのマークのエッジ部を横切
るよう走査したときに得られる反射ビームに基づいて得
る。さらに、前記信号波形は、前記反射ビームを一次、
又は二次微分した信号を用いることが好ましい。
【０００７】本発明のビームサイズ測定装置は、基準体
に対して被測定対象のビームを走査する手段と、前記基
準体のエッジ部の反射ビームを検出し、かつその検出信
号の信号波形を得る手段と、予め複数の既知のビームサ
イズのビームを前記基準体に走査し、その反射ビームか
ら得られる信号波形に基づいてそれぞれの比較波形を得
る手段と、前記得られた複数の比較波形を記憶する手段
と、前記被測定対象ビームの信号波形と前記記録手段に
記憶されている前記複数の比較波形の相互相関度を演算
する手段と、得られた複数の相互相関度に基づいて相互
相関度の最大となるビームサイズを求め、当該最大のビ
ームサイズを前記被測定対象ビームのビームサイズと判
定する判定手段とを備えることを特徴とする。なお、前
記ビームを走査する手段は、当該ビームを走査して所要
のパターンを描画するビーム描画装置の一部として構成
され、前記ビーム描画装置には、前記ビームのビームサ
イズを設定するためのビーム設定手段が設けられている
ことが好ましい。
に対して被測定対象のビームを走査する手段と、前記基
準体のエッジ部の反射ビームを検出し、かつその検出信
号の信号波形を得る手段と、予め複数の既知のビームサ
イズのビームを前記基準体に走査し、その反射ビームか
ら得られる信号波形に基づいてそれぞれの比較波形を得
る手段と、前記得られた複数の比較波形を記憶する手段
と、前記被測定対象ビームの信号波形と前記記録手段に
記憶されている前記複数の比較波形の相互相関度を演算
する手段と、得られた複数の相互相関度に基づいて相互
相関度の最大となるビームサイズを求め、当該最大のビ
ームサイズを前記被測定対象ビームのビームサイズと判
定する判定手段とを備えることを特徴とする。なお、前
記ビームを走査する手段は、当該ビームを走査して所要
のパターンを描画するビーム描画装置の一部として構成
され、前記ビーム描画装置には、前記ビームのビームサ
イズを設定するためのビーム設定手段が設けられている
ことが好ましい。
【０００８】本発明によれば、検出した信号波形と、予
め記憶したビームサイズが異なる複数の比較波形との相
互相関から相互相関度を求め、得られた複数の相互相関
度とビームサイズとの相関から当該信号波形のビームサ
イズを測定しているので、信号波形に雑音が重畳されて
いる場合でも、雑音成分が測定精度に与える影響を抑制
することが可能となり、高精度なビームサイズの測定が
可能になる。
め記憶したビームサイズが異なる複数の比較波形との相
互相関から相互相関度を求め、得られた複数の相互相関
度とビームサイズとの相関から当該信号波形のビームサ
イズを測定しているので、信号波形に雑音が重畳されて
いる場合でも、雑音成分が測定精度に与える影響を抑制
することが可能となり、高精度なビームサイズの測定が
可能になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明のビームサイズ測定方
法を実現するためのビームサイズ測定装置の模式的な構
成図であり、電子ビーム描画装置に組み込んで構成され
る。すなわち、電子ビーム描画装置は、電子銃１から出
射される電子ビームＥＢを、図外の第１及び第２アパー
チャと、図外の成型偏向器を用いて光軸に垂直な断面形
状が矩形をした任意のビームサイズに成型し、偏向器２
によってステージ５上で走査し、所要のパターンを描画
する構成とする。そして、前記ステージ５に対向してス
テージ５で反射された電子ビームＥＢを検出する反射電
子検出器３が設けられ、さらに、前記反射電子検出器３
には、検出された電子ビームＲＥから得られる信号を処
理してビームサイズを算出するための処理回路として、
前記反射電子検出器３によって検出された反射電子信号
を増幅し一次微分する微分増幅器６と、増幅された反射
電子信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器７と、
既知のビームサイズにて前記ステージ５のマーク上を走
査したときに得られる反射電子信号の一次微分信号を、
予め計算しておくための反射電子計算器１１と、前記反
射電子計算器１１により計算された一次微分信号を比較
波形として記憶しておく波形記憶器９と、前記比較波形
と前記Ａ／Ｄ変換器７から出力された反射電子一次微分
信号波形との相互相関度を計算する相互相関演算器８
と、前記相互相関演算器８によって得られた複数の相互
相関度に対して、一次又は二次関数によって補間し、関
数のピーク位置を求めるビームサイズ判定器１０を有し
ている。
参照して説明する。図１は本発明のビームサイズ測定方
法を実現するためのビームサイズ測定装置の模式的な構
成図であり、電子ビーム描画装置に組み込んで構成され
る。すなわち、電子ビーム描画装置は、電子銃１から出
射される電子ビームＥＢを、図外の第１及び第２アパー
チャと、図外の成型偏向器を用いて光軸に垂直な断面形
状が矩形をした任意のビームサイズに成型し、偏向器２
によってステージ５上で走査し、所要のパターンを描画
する構成とする。そして、前記ステージ５に対向してス
テージ５で反射された電子ビームＥＢを検出する反射電
子検出器３が設けられ、さらに、前記反射電子検出器３
には、検出された電子ビームＲＥから得られる信号を処
理してビームサイズを算出するための処理回路として、
前記反射電子検出器３によって検出された反射電子信号
を増幅し一次微分する微分増幅器６と、増幅された反射
電子信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器７と、
既知のビームサイズにて前記ステージ５のマーク上を走
査したときに得られる反射電子信号の一次微分信号を、
予め計算しておくための反射電子計算器１１と、前記反
射電子計算器１１により計算された一次微分信号を比較
波形として記憶しておく波形記憶器９と、前記比較波形
と前記Ａ／Ｄ変換器７から出力された反射電子一次微分
信号波形との相互相関度を計算する相互相関演算器８
と、前記相互相関演算器８によって得られた複数の相互
相関度に対して、一次又は二次関数によって補間し、関
数のピーク位置を求めるビームサイズ判定器１０を有し
ている。
【００１０】次に、以上の構成のビームサイズ測定装置
を用いたビームサイズ測定方法を説明する。先ず、予備
工程として、電子銃１から放射された電子ビームＥＢ
を、図外の第１、第２アパーチャ、及び成型偏向器によ
って所定のビームサイズに成型し、偏向器２によってス
テージ５上の任意の位置に照射する。このとき、前記電
子ビームＥＢのビームサイズを予め設定したビームサイ
ズ、すなわち、測定しようとするビームサイズを含む異
なる複数のビームサイズ、ここでは１，２，３，４，５
μｍの各ビームサイズに成型し、かつこれらの電子ビー
ムにてステージ５のマーク上を走査したときに得られる
反射電子信号を微分増幅器６で検出し、かつその一次微
分信号波形を比較波形Ｙ（Ｉ）として波形記憶器９に記
憶しておく。図２（ａ）〜（ｅ）は、前記各ビームサイ
ズ１〜５μｍから得られる一次微分信号波形に対して雑
音成分を除去する処理、すなわち前記した反射電子計算
として、モンテカルロ計算を行ったものである。このよ
うな雑音成分を除去する電子計算処理は、前記したよう
に処理工程数が極めて多いものであるが、ここでは予め
設定した５つの検出信号についてのみ、しかも測定の前
時点に予め行っているため、ビームサイズ測定の作業効
率に影響を与えることはない。なお、ここでは、前記ビ
ームサイズと垂直方向、即ち測定を行わない方向のビー
ムサイズは全て２．５μｍとした。
を用いたビームサイズ測定方法を説明する。先ず、予備
工程として、電子銃１から放射された電子ビームＥＢ
を、図外の第１、第２アパーチャ、及び成型偏向器によ
って所定のビームサイズに成型し、偏向器２によってス
テージ５上の任意の位置に照射する。このとき、前記電
子ビームＥＢのビームサイズを予め設定したビームサイ
ズ、すなわち、測定しようとするビームサイズを含む異
なる複数のビームサイズ、ここでは１，２，３，４，５
μｍの各ビームサイズに成型し、かつこれらの電子ビー
ムにてステージ５のマーク上を走査したときに得られる
反射電子信号を微分増幅器６で検出し、かつその一次微
分信号波形を比較波形Ｙ（Ｉ）として波形記憶器９に記
憶しておく。図２（ａ）〜（ｅ）は、前記各ビームサイ
ズ１〜５μｍから得られる一次微分信号波形に対して雑
音成分を除去する処理、すなわち前記した反射電子計算
として、モンテカルロ計算を行ったものである。このよ
うな雑音成分を除去する電子計算処理は、前記したよう
に処理工程数が極めて多いものであるが、ここでは予め
設定した５つの検出信号についてのみ、しかも測定の前
時点に予め行っているため、ビームサイズ測定の作業効
率に影響を与えることはない。なお、ここでは、前記ビ
ームサイズと垂直方向、即ち測定を行わない方向のビー
ムサイズは全て２．５μｍとした。
【００１１】次いで、実際にビームサイズの測定を行う
場合は、当該ビームサイズの電子ビームＥＢを偏向器２
により連続的に偏向し、ステージ５上に設けたマーク４
の一方のエッジを横切るよう走査する。ここでは測定対
象となるビームサイズが２．５μｍ、またその垂直方向
ビームサイズも２．５μｍとなるべきビームサイズの場
合、すなわち、このビームサイズは、以下に述べる方法
にて正確なビームサイズを得る以前の状態であり、必ず
しも正確に２．５×２．５μｍにはなっていないビーム
サイズである。この時発生する反射電子ＲＥを反射電子
検出器３により検出し、検出された反射電子信号は微分
増幅器６により増幅、一次微分され、波高値が一定とな
るようレベル調整（規格化）され、更にＡ／Ｄ変換器７
にてアナログ信号からデジタル信号化することで、図３
（ａ）に示す、反射電子一次微分波形Ｘ（Ｉ）が得られ
る。
場合は、当該ビームサイズの電子ビームＥＢを偏向器２
により連続的に偏向し、ステージ５上に設けたマーク４
の一方のエッジを横切るよう走査する。ここでは測定対
象となるビームサイズが２．５μｍ、またその垂直方向
ビームサイズも２．５μｍとなるべきビームサイズの場
合、すなわち、このビームサイズは、以下に述べる方法
にて正確なビームサイズを得る以前の状態であり、必ず
しも正確に２．５×２．５μｍにはなっていないビーム
サイズである。この時発生する反射電子ＲＥを反射電子
検出器３により検出し、検出された反射電子信号は微分
増幅器６により増幅、一次微分され、波高値が一定とな
るようレベル調整（規格化）され、更にＡ／Ｄ変換器７
にてアナログ信号からデジタル信号化することで、図３
（ａ）に示す、反射電子一次微分波形Ｘ（Ｉ）が得られ
る。
【００１２】しかる上で、相互相関演算器８において、
前記反射電子一次微分波形Ｘ（Ｉ）と、波形記憶器９に
記憶されている図２（ａ）〜（ｅ）の５種類のビームサ
イズの各比較波形Ｙ（Ｉ）のそれぞれの相互相関関数Ｚ
（Ｉ）を、相互相関演算器８にて演算する。この演算式
としては、例えば、次に（数１）で示される（ａ）式が
採用される。
前記反射電子一次微分波形Ｘ（Ｉ）と、波形記憶器９に
記憶されている図２（ａ）〜（ｅ）の５種類のビームサ
イズの各比較波形Ｙ（Ｉ）のそれぞれの相互相関関数Ｚ
（Ｉ）を、相互相関演算器８にて演算する。この演算式
としては、例えば、次に（数１）で示される（ａ）式が
採用される。
【００１３】
【数１】
【００１４】図３（ｂ）は、前記５種類の比較波形Ｙ
（Ｉ）のうち、２μｍの比較波形Ｙ（Ｉ）であり、この
比較波形Ｙ（Ｉ）と、前記反射電子一次微分波形Ｘ
（Ｉ）との（ａ）式の相関を得ることにより、図３
（ｃ）のような相互相関関数Ｚ（Ｉ）が求められる。
（Ｉ）のうち、２μｍの比較波形Ｙ（Ｉ）であり、この
比較波形Ｙ（Ｉ）と、前記反射電子一次微分波形Ｘ
（Ｉ）との（ａ）式の相関を得ることにより、図３
（ｃ）のような相互相関関数Ｚ（Ｉ）が求められる。
【００１５】そして、ビームサイズ判定器では、それぞ
れの比較波形について得られた相互相関関数Ｚ（Ｉ）の
ピーク値を、ビームサイズ判定器１０に送る。ビームサ
イズ判定器１０では図４に示すように、得られた各ビー
ムサイズ１，２，３，４，５μｍのそれぞれにおける相
互相関関数Ｚ（Ｉ）の相互相関度（ａ．ｕ．）を、ビー
ムサイズと相互相関度の座標軸上にプロットする。そし
て、それぞれのビームサイズに対する相互相関度のピー
ク値を、ビームサイズに対して相互相関度のピーク値が
増加する領域と減少する領域に分け、それぞれの領域で
最小二乗法にて一次関数でフィッティングする。そして
２つの一次関数の交差する点ｘのビームサイズを求める
ことにより、測定しようとする電子ビームＥＢのビーム
サイズＢｓを得ることが可能となる。この例では、得ら
れた２つの一次関数Ｆ１，Ｆ２の交点がビームサイズ軸
のほぼ２．５の位置として求められ、これからビームサ
イズが２．５μｍであることが測定される。
れの比較波形について得られた相互相関関数Ｚ（Ｉ）の
ピーク値を、ビームサイズ判定器１０に送る。ビームサ
イズ判定器１０では図４に示すように、得られた各ビー
ムサイズ１，２，３，４，５μｍのそれぞれにおける相
互相関関数Ｚ（Ｉ）の相互相関度（ａ．ｕ．）を、ビー
ムサイズと相互相関度の座標軸上にプロットする。そし
て、それぞれのビームサイズに対する相互相関度のピー
ク値を、ビームサイズに対して相互相関度のピーク値が
増加する領域と減少する領域に分け、それぞれの領域で
最小二乗法にて一次関数でフィッティングする。そして
２つの一次関数の交差する点ｘのビームサイズを求める
ことにより、測定しようとする電子ビームＥＢのビーム
サイズＢｓを得ることが可能となる。この例では、得ら
れた２つの一次関数Ｆ１，Ｆ２の交点がビームサイズ軸
のほぼ２．５の位置として求められ、これからビームサ
イズが２．５μｍであることが測定される。
【００１６】このように、本願発明のビームサイズの測
定方法では、検出した信号波形と、予め記憶したビーム
サイズが異なる複数の比較波形との相互相関から相互相
関度を求め、さらに得られた複数の相互相関度とビーム
サイズとの相関から当該信号波形のビームサイズを測定
しているので、信号波形に雑音が重畳されている場合で
も、雑音成分が測定精度に与える影響を抑制することが
可能となり、高精度なビームサイズの測定が可能にな
る。すなわち、相互相関演算は反射電子信号波形である
一次微分信号波形を一種の周期波形と見なし、検出した
信号波形とビームサイズが既知である比較波形との相互
相関度を計算しているため、信号周期の大きく異なる雑
音成分の影響は無視され、高精度に相互相関度を求める
ことが可能となり、結果として雑音成分の影響を受けな
い高精度なビームサイズ測定が可能となるのである。
定方法では、検出した信号波形と、予め記憶したビーム
サイズが異なる複数の比較波形との相互相関から相互相
関度を求め、さらに得られた複数の相互相関度とビーム
サイズとの相関から当該信号波形のビームサイズを測定
しているので、信号波形に雑音が重畳されている場合で
も、雑音成分が測定精度に与える影響を抑制することが
可能となり、高精度なビームサイズの測定が可能にな
る。すなわち、相互相関演算は反射電子信号波形である
一次微分信号波形を一種の周期波形と見なし、検出した
信号波形とビームサイズが既知である比較波形との相互
相関度を計算しているため、信号周期の大きく異なる雑
音成分の影響は無視され、高精度に相互相関度を求める
ことが可能となり、結果として雑音成分の影響を受けな
い高精度なビームサイズ測定が可能となるのである。
【００１７】なお、図１の構成において、反射電子計算
器１１は、予め複数の異なるビームサイズについての信
号波形を演算して比較波形を得るものであるため、当該
比較波形を得て波形記憶器に記憶されている状態では、
ビームサイズ測定装置の一部として物理的に存在するこ
とは必ずしも要件ではない。
器１１は、予め複数の異なるビームサイズについての信
号波形を演算して比較波形を得るものであるため、当該
比較波形を得て波形記憶器に記憶されている状態では、
ビームサイズ測定装置の一部として物理的に存在するこ
とは必ずしも要件ではない。
【００１８】ここで、前記実施形態では本発明を電子ビ
ームのビームサイズ測定技術に適用しているが、イオン
ビーム等、他のビームのサイズ測定にも適用が可能であ
る。また、前記実施形態では、比較波形のビームサイズ
として５種類のビームサイズを用い、相互相関度が最大
となるビームサイズを、一次或いは二次関数でフィッテ
ィングして求めていたが、比較波形をビームサイズの最
小インクリメント（例えば０．０１μｍ）単位で所要の
範囲内の全てにわたって波形記憶器９に記憶しておき、
相互相関演算器８にて検出波形と順次相互相関度を計算
し、ビームサイズ判定器１０にて相互相関度が最大とな
るビームサイズを求めるようにしてもよい。
ームのビームサイズ測定技術に適用しているが、イオン
ビーム等、他のビームのサイズ測定にも適用が可能であ
る。また、前記実施形態では、比較波形のビームサイズ
として５種類のビームサイズを用い、相互相関度が最大
となるビームサイズを、一次或いは二次関数でフィッテ
ィングして求めていたが、比較波形をビームサイズの最
小インクリメント（例えば０．０１μｍ）単位で所要の
範囲内の全てにわたって波形記憶器９に記憶しておき、
相互相関演算器８にて検出波形と順次相互相関度を計算
し、ビームサイズ判定器１０にて相互相関度が最大とな
るビームサイズを求めるようにしてもよい。
【００１９】また、前記実施形態では、相互相関演算を
行う際の信号波形として、反射電子信号波形の一次微分
信号を用いたが、この他にも微分を行わない生信号、逆
に二次微分信号を用いることも可能である。さらに、比
較波形のビームサイズと相互相関度の関係を二次関数で
フィッティングし、その関数のピーク位置を求めること
により、測定しようとする電子ビームＥＢのビームサイ
ズを得ることも可能である。また、前記実施形態では、
ビームサイズの一方向のサイズを測定する例を示した
が、これと直交する垂直方向のビームサイズを測定する
ことも可能であり、その場合においても複数種類の比較
波形を用意しておき（つまり測定方向と垂直方向の二次
元組み合わせを用意しておき）、測定しようとする電子
ビームの垂直方向ビームサイズと同一、或いは近い垂直
方向ビームサイズの比較波形群を用いて測定を行うこと
により、より高精度なビームサイズ測定を行うことが可
能である。
行う際の信号波形として、反射電子信号波形の一次微分
信号を用いたが、この他にも微分を行わない生信号、逆
に二次微分信号を用いることも可能である。さらに、比
較波形のビームサイズと相互相関度の関係を二次関数で
フィッティングし、その関数のピーク位置を求めること
により、測定しようとする電子ビームＥＢのビームサイ
ズを得ることも可能である。また、前記実施形態では、
ビームサイズの一方向のサイズを測定する例を示した
が、これと直交する垂直方向のビームサイズを測定する
ことも可能であり、その場合においても複数種類の比較
波形を用意しておき（つまり測定方向と垂直方向の二次
元組み合わせを用意しておき）、測定しようとする電子
ビームの垂直方向ビームサイズと同一、或いは近い垂直
方向ビームサイズの比較波形群を用いて測定を行うこと
により、より高精度なビームサイズ測定を行うことが可
能である。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、検出した
信号波形と、予め記憶したビームサイズが異なる複数の
比較波形との相互相関から相互相関度を求め、さらに得
られた複数の相互相関度とビームサイズとの相関から当
該信号波形のビームサイズを測定しているので、信号波
形に雑音が重畳されている場合でも、雑音成分が測定精
度に与える影響を抑制することが可能となり、高精度な
ビームサイズの測定が実現できる効果がある。
信号波形と、予め記憶したビームサイズが異なる複数の
比較波形との相互相関から相互相関度を求め、さらに得
られた複数の相互相関度とビームサイズとの相関から当
該信号波形のビームサイズを測定しているので、信号波
形に雑音が重畳されている場合でも、雑音成分が測定精
度に与える影響を抑制することが可能となり、高精度な
ビームサイズの測定が実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のビームサイズ測定装置の構成図であ
る。
る。
【図２】異なるビームサイズの各比較波形の波形図であ
る。
る。
【図３】被測定ビームの信号波形と、比較波形、及び相
互相関関数を示す図である。
互相関関数を示す図である。
【図４】相互相関度からビームサイズを判定する手法を
説明する図である。
説明する図である。
【図５】従来のビームサイズ測定装置の構成図である。
【図６】従来のビームサイズ測定方法を説明する図であ
る。
る。
【符号の説明】 １ 電子銃 ２ 偏向器 ３ 反射電子検出器 ４ マーク（基準体） ５ ステージ ６ 微分増幅器 ７ Ａ／Ｄ変換器 ８ 相互相関演算器 ９ 波形記憶器 １０ ビームサイズ判定器 １１ 反射電子計算器
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20 H01J 37/04
Claims (6)
- 【請求項１】 基準体に対して被測定対象のビームを走
査し、前記基準体のエッジ部からの反射ビームを検出し
て当該ビームの信号波形を得る工程と、予め複数の既知
のビームサイズのビームを前記基準体に走査し、その反
射ビームから得られる複数の比較波形を記憶しておく工
程と、前記被測定対象ビームの信号波形と前記複数の比
較波形の相互相関度を演算する工程と、得られた複数の
相互相関度に基づいて相互相関度の最大となるビームサ
イズを演算し、当該最大のビームサイズを前記被測定対
象ビームのビームサイズと判定する工程とを含むことを
特徴とするビームサイズの測定方法。 - 【請求項２】 前記ビームサイズ判定は、前記信号波形
の前記複数の比較波形に対する相互相関度を一次或いは
二次関数によりフィッティングして、その相互相関度の
ピーク値を求めることにより行う事を特徴とする請求項
１に記載のビームサイズの測定方法。 - 【請求項３】 前記信号波形及び比較波形は、前記各ビ
ームにて前記基準体としてのマークのエッジを横切るよ
う走査したときに得られる反射ビームに基づいて得てい
る請求項１又は２に記載のビームサイズの測定方法。 - 【請求項４】 前記信号波形は、前記反射ビームを一
次、又は二次微分した信号である請求項１ないし３のい
ずれかに記載のビームサイズの測定方法。 - 【請求項５】 基準体に対して被測定対象のビームを走
査する手段と、前記基準体のエッジ部での反射ビームを
検出し、かつその検出信号の信号波形を得る手段と、予
め複数の既知のビームサイズのビームを前記基準体に走
査し、その反射ビームから得られる信号波形に基づいて
それぞれの比較波形を得る手段と、前記得られた複数の
比較波形を記憶する手段と、前記被測定対象ビームの信
号波形と前記記録手段に記憶されている前記複数の比較
波形の相互相関度を演算する手段と、得られた複数の相
互相関度に基づいて相互相関度の最大となるビームサイ
ズを求め、当該求められたビームサイズを前記被測定対
象ビームのビームサイズと判定する判定手段とを備える
ことを特徴とするビームサイズの測定装置。 - 【請求項６】 前記ビームを走査する手段は、当該ビー
ムを走査して所要のパターンを描画するビーム描画装置
の一部として構成され、前記ビーム描画装置には、前記
ビームのビームサイズを設定するためのビーム設定手段
が設けられている請求項５に記載のビームサイズの測定
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01415899A JP3241017B2 (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | ビームサイズの測定方法及び測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01415899A JP3241017B2 (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | ビームサイズの測定方法及び測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000216076A JP2000216076A (ja) | 2000-08-04 |
| JP3241017B2 true JP3241017B2 (ja) | 2001-12-25 |
Family
ID=11853352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01415899A Expired - Fee Related JP3241017B2 (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | ビームサイズの測定方法及び測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3241017B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006196611A (ja) * | 2005-01-12 | 2006-07-27 | Fujitsu Ltd | 電子ビーム管理装置及び方法 |
-
1999
- 1999-01-22 JP JP01415899A patent/JP3241017B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000216076A (ja) | 2000-08-04 |
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