JPH02126108A - 電子ビーム測長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体デバイス等の製作の過程でシリコンウ
ェハ等の上に形成されたパターンの幅等を電子ビームを
使用して測長するようにした電子ビーム測長装置に関す
る。

（従来の技術） 電子ビーム測長装置では、試料上の測長すべきパターン
を横切って電子ビームを直線状に走査し、この走査に伴
って得られた反射電子等の情報信号を検出し、検出信号
に基づいてパターンの幅を測長じている。通常、検出信
号のＳＮ比を高めるために直線状の電子ビーム走査を多
数回行い、得られた多数の検出信号を加算するようにし
ている。

この場合、電子ビーム照射による試料のダメージを小さ
くし、コンタミネーションの発生の防止やチャージアッ
プによる電子ビームのゆらぎの影響を少なくするために
、移動加算測長方式が採用されている。第３図はこの方
式を示しており、披側長パターンＰを横切って電子ビー
ムの直線状走査８１〜Ｓ７が行われる。この電子ビーム
の直線状走査は少しずつ走査位置を、ずらしながら行わ
れ、各走査に基づいて検出された、例えば、反ルｊ電子
信号は加算される。第４図は検出信号強度を示しており
、Ｄ、は走査Ｓ１に対応したもの、Ｄ２は走査Ｓ１とＳ
２に基づく検出信号を加算したもの、Ｄ、は０回の走査
に基づいて得られた検出信号を加算したものである。こ
の加算信号Ｄ１に基づいてパターンＰの幅が測長される
。

このように、移動加算側長方式では、試料の同一位置で
多数回の電子ビームの走査が行われないので、試料のダ
メージを少なくてき、又、コンタミネーションの発生を
防止でき、更に、試料がチャージアップすることも防止
できる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、第５図に示すように、パターンＰの上にゴミ
Ｂがあると、次のような問題が生じる。

すなわち、ゴミＢが存在しないパターン部分の走査Ｓ２
による検出信号は、第６図（ａ）に示すようになるのに
対し、ゴミＢの存在している部分の走査Ｓ、に基づく検
出信号は、第６図（ｂ）のように走査Ｓ１に基づく信号
と比べると幅が広くなっている。このような検出信号を
加算すると、第６図（Ｃ）に示すように、パターンにゴ
ミが付着していない一方の端部によるビークＥ、は鋭く
なっているのに対し、ゴミの付着したパターンの他方の
端部に基づくピークＥ２はブロードとなり、このような
加算信号に基づいて測定されたバタンの幅は、正確とな
らず、かなり測定精度か悪化する。

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、ゴミが付着（２ていても、正確に高精度でパター
ンの幅等の測長を行うことができる電子ビーム測長装置
を実現することにある。

（課題を解決するための手段） 請求項１の発明に基づく電子ビーム測長装置は、電子ビ
ームを試料上で直線状に走査すると共に、試料上の直線
状走査位置をずらすための手段と、試料上での電子ビー
ムの走査に伴って得られた情報信号を検出する検出器と
、１回の直線状走査による検出器の出力信号に基づいて
パターン幅を検出し、パターン幅が予め設定した許容値
以内かどうかを検出するパターン幅検出ユニットと、検
出器からの信号を加算する加算ユニットとを備え、パタ
ーン幅検出ユニットによって検出されたパターン幅が許
容値内であれば加算ユニットに検出信号を供給し、検出
されたパターン幅が許容値外であればその時の検出信号
の加算を停止するように構成したことを特徴としている
。

請求項２の発明に基づく電子ビーム測長装置は、請求項
１の発明の構成に加えて、パターン幅が許容値内の直線
状走査の回数をカウントするカウンタを設けたことを特
徴としている。

（作用） 請求項１の発明では、各直線状の走査に基づいて検出さ
れたパターン幅が予め設定した許容値以内であれば、そ
の検出信号を加算することとし、そのパターン幅が許容
値外であれば、検出信号を加算せず、パターン幅の演算
を許容値内のバタン幅となった直線状走査によって得ら
れた検出信号を加算した信号に基づいて行う。

請求項２の発明では、請求項１の発明に加えて、許容値
以内の゛パターン幅となった直線状走査の回数をカウン
トし、そのカウント値からパターン欠陥の程度を知る。

（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電子ビーム測長装置の一実施
例を示しており、電子ビームＥＢは、収束レンズ１によ
ってパターンＰか形成された被測長試料２上に細く収束
されると共に、電子ビームＥＢの照射位置は、静電偏向
器３によって変えられる。静電偏向器３には、偏向器制
御ユニット４から電子ビーム走査信号が供給されるが、
偏向器制御ユニット４は、コンピュータ５によって制御
される。

試料２への電子ビームＥＢの照射に基づいて発生した反
射電子は、反射電子検出器６によって検出される。検出
器６の検出信号は、増幅器７によって増幅され、Ａ／Ｄ
変換器８を介してバッファメモリ９とパターン幅検出ユ
ニット１０に供給される。バッファメモリ９に記憶され
た信号は、スイッチング回路１１に供給されるが、スイ
ッチング回路１１はパターン幅検出ユニット】Ｏからの
信号によってバッファメモリ９に記憶された信号かある
いはゼロ信号を加算ユニット】−２に供給する。１３は
パターン幅検出ユニット１０からの信号をカウントする
カウンタてあり、カウンタ１３のカウント値はコンピュ
ータ５に供給される。

このような構成の装置の動作は次の通りである。

まず、コンピュータ５からの指令により、加算ユニット
１２とカウンタ１３の圃がクリアされ、又、第５図に示
す測長すべきパターン幅の設計値Ｗ。

と変動の許容幅Ｗ、とがパターン幅検出ユニット１０に
セットされる。次に、コンピュータ５から偏向器制御ユ
ニット４に走査開始信号が出力され、この信号に基づい
て偏向器制御ユニット４は、試料２上のパターンＰを購
切って多数回、電子ビームＥＢを直線状に走査する走査
信号を発生し、偏向器３に供給する。この結果、第５図
に示すような走査位置を移動させながらの電子ビームの
直線状走査が行われる。

試料２への電子ビームの照射に基づいて発生した反射電
子は検出器６によって検出されるが、この検出信号はバ
ッファメモリ９に供給されて記憶されると共に、パター
ン幅検出ユニット１０に供給される。第２図は１回の電
子ビームの直線状走査に基づいて検出された信号を示し
ており、この信号がバッファアンプ９に記憶され、そし
てパターン幅検出ユニット１−０に供給される。パター
ン幅検出ユニット１０では、信号のスレッショルドレベ
ルＬより高い信号のうちのピーク位置Ａ、　　Ｂを認識
し、このユニットの内部に設けられた２つのカウンタに
夫々の位置を記憶する。このＡ、　　８２つの値の差が
パターン幅となるので、パターン幅検出ユニット１０は
、内部のカウンタの値の差を求め幅Ｗを求める。更に、
このユニット］−〇では、設計値Ｗ。と検出幅Ｗとの差
が許容ＭＷ、Ｗｏか以内かを判断する。すなわち、 １ｗｏ−ｗｌ≦Ｗ。

の時、パターン検出ユニット１０はスイッチングユニッ
ト１１を制御し、バッファメモリ９に記憶されている１
回分の直線状走査に基づく検出信号を加算ユニット１２
に転送する。一方、Ｗｏ−Ｗｌ　＞Ｗ。

の時、パターン検出ユニット１−０はスイッチングユニ
ット１１を制御し、加算ユニット１２には、バッファメ
モリ９に記憶されている信号に代えて、ゼロ信号を転送
する。更に、パターン幅検出ユニット１０は、パターン
幅が許容値以内の時にカウンタ１３のカウント値をアッ
プさせる。

このように、加算ユニット１２には、パターン幅が許容
値以内の信号のみが供給されて加算される。電子ビーム
の直線状走査が所定の回数（０回）終了］、たら、加算
ユニット１２において加算された信号はコンピュータ５
に転送され、その加算信号に基づいてパターンの幅が測
長される。この加算信号は、ゴミが付着した部分の信号
が除去されたものであるため、第４図のｎ回累計加算信
号とほぼ等しい信号波形となり、正確な測長が可能とな
る。

なお、カウンタ１３には、パターン幅が許容値内に入っ
た直線状走査（ラスタ）の数がカウントされているので
、０回走査してｍ回成功した場合、ｍ　／　ｎ　Ｌより
、パターンが全体として設Ｈ値通りの幅か否か等のパタ
ーンのチエツクを行うことができる。

以上本発明を説明したが、本発明はこの実施例に限定さ
れない。例えば、反射電子を検出するようにしたが、２
次電子を検出するようにしても良い。

（発明の効果） 以上説明したように、請求項１の発明では、ゴミが付着
していると考えられる部分からの信号を幅測長のための
信号加算から除去するようにしたので、ゴミの影響をな
くして高精度の測長を行うことができる。

又、請求項２の発明では、パターンの幅が許容値以内の
走査回数をカウントするようにしたので、パターンが欠
陥かどうのチエツクを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例である電子ビーム測長装置
を示す図、第２図は、検出信号波形を示す図、第３図は
、移動加算側長方式を説明するための図、第４図は、加
算信号を示す図、第５図は、ゴミの付着したパターンに
おける電子ビームの走査の様子を示す図、第６図は、第
５図の走査による検出信号波形を示す図である。 １・・・収束レンズ　　　２・・・試料３・・・偏向器 ４・・・偏向器制御ユニット ５・・コンピュータ　　６・・−検出器７・・・増幅器
　　　　　８・・Ａ／Ｄ変換器９・・・バッファメモリ １０・・・パターン幅検出ユニット １１・・・スイッチングユニット １２・・・加算ユニット　１３・・・カウンタ第 ３図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子ビームを試料上で直線状に走査すると共に、
   試料上の直線状走査位置をずらすための手段と、試料上
   での電子ビームの走査に伴って得られた情報信号を検出
   する検出器と、１回の直線状走査による検出器の出力信
   号に基づいてパターン幅を検出し、パターン幅が予め設
   定した許容値以内かどうかを検出するパターン幅検出ユ
   ニットと、検出器からの信号を加算する加算ユニットと
   を備え、パターン幅検出ユニットによって検出されたパ
   ターン幅が許容値内であれば加算ユニットに検出信号を
   供給し、検出されたパターン幅が許容値外であればその
   時の検出信号の加算を停止するように構成したことを特
   徴とする電子ビーム測長装置。
2. （２）パターン幅が許容値内の直線状走査の回数をカウ
   ントするカウンタを設けた請求項１記載の電子ビーム測
   長装置。