JPH02190708A - 荷電粒子線測長方法 - 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］ 本発明は測長機が異なっても、又、同じ測長機でも測定
条件が異なっても正確な測長が可能な荷電粒子線測長方
法に関する。

［従来の技術］ 最近、パターンが高密度化するにつれ、電子ビームによ
るパターン測長が益々重要視されている。

電子ビームによる測長は、材料上に形成されたパターン
Ｐ上を該パターンの長手辺を垂直に横切る様に絞られた
電子ビームで走査しく第３図（ａ））、該走査により発
生した二次電子（又は反射電子）による信号波形（第３
図（ｂ））の所定スレンヨレベル８間の長さしを求め、
これをパターンＰの寸法とするものである。

さて、この様な電子ビーム測長において、実際のパター
ン測長に入る前に測長機の寸法較正を行なわねばならな
い。即ち、実際に、例えば、Ｌの寸法のパターンを電子
ビーム測長機で測長した時にＬの寸法が測定される様に
測長機の寸法較正を行なうのである。従来においては、
この様な寸法較正は次の様に行われている。

該寸法較正には、材料上の特定箇所（例えば、エツジ部
）に形成されたライン及スペースパターンと呼ばれる較
正用パターンを使用する。該ライン及スペースパターン
は、第４図（ａ）に示す様に、二つのパターンＰａ、Ｐ
ｂが一定スペース隔てて平行に形成されたもので、各パ
ターンの寸法及びスペースの長さは既知である。この様
なライン及スペースパターン上を電子ビームで走査しく
この時の走査距離をＨとする）、上記した様に、該走査
により発生した二次電子（又は反射電子）による信号波
形（第４図（ｂ））を所定スレショレベルＳで切った時
のパターンエツジＡとＣに対応した箇所間の長さＰＴｌ
と、ＢとＤに対応した箇所間の長さＰＴ２を測定する。

これらＰＴｌとＰＴ２をピッチ寸法と称している。そし
て、これらのピッチ寸法ＰＴｌ、ＰＴ２の平均が、基準
ピッチ寸法ＰＴｏと等しくなる様に、走査距離Ｈを補正
する。即ち、走査距離Ｈに対応した偏向信号を電子ビー
ム測長機の偏向系に与えた時に、ピッチ寸法ｐＴ、、Ｐ
Ｔ２の平均が、基準ピッチ寸法ＰＴｏと等しくなる様な
走査圧ＭＸに補正される様に該偏向系のゲインをコント
ロールする。

即ち、 Ｘ　：　Ｈ＝ＰＴｏ　：　　（ＰＴＩ　＋ＰＴ２　）／
２から、 Ｘ−２Ｐ　Ｔｏ　Ｈ／　（Ｐ　Ｔ＋　　＋　Ｐ　Ｔ２　
）となり、Ｘが較正後の走査距離、２ＰＴＯ／（ＰＴＩ
　＋ＰＴ２）が補正係数となる。

尚、ライン及スペースパターンとして、二つのパターン
寸法（ＡＢ、ＣＤ）が等しいものを使用すれば、基準ピ
ッチ寸法ＰＴｏはＡＣ若しくはＢＤと等しく、異なった
ものを使用すれば、（ＡＣ＋ＢＤ）／２と等しくなる。

［発明が解決しようしする課題］ 所で、この様にして寸法較正しても、異なった電子ビー
ムス−１長機で同じ寸法のパターンを測定しても異なっ
た寸法が測定されたり、同じ電子ビーム測長機でもビー
ム径が変化したり、較正用のライン及スペースパターン
を別のを使用すると、同じ寸法のパターンを測定しても
異なった寸法が測定される現象が起きる。

本発明はこの様な問題を解決する事を目的としたもので
ある。

上記問題が発生する原因を追及する事により、次の事が
分かった。

上記した様に、従来においては較正用ライン＆スペース
パターン上を電子ビームで走査する事により測定したピ
ッチ寸法ｐ’ｒ、、ＰＴ２の平均が、基準ピッチ寸法Ｐ
Ｔｏと等しくなる様な走査距離Ｘに補正される様に該偏
向系のゲインをコントロールしているが、これは測定し
たピッチ寸法ＰＴＩ　ＰＴ２が異なった測長機において
も同じであり、同じ測長機でもビーム径が変化しても、
別の較正用ライン及スペースパターンを使用しても変化
しない事を利用しているからである。しかし、装置が異
なったり、ビーム径が変化したり、装置の状態や使用条
件を変えると、較正用ライン及スペースパターンから得
られる二次電子（若しくは反射電子）による信号波形が
多少変化し、ピッチ寸法ｐ”ｒ、、ＰＴ２は変化しない
が、ライン寸法（較正用パターンの幅寸法）が異なって
しまう。

例えば、電子ビームのスポットサイズが少し大きくなる
と、第４図（Ｃ）に示す様に、ピッチ寸法ＰＴ、、ｐＴ
２は変化しないが、ライン寸法は第４図（ｂ）に示すＬ
ｌ、Ｌ２からＬｌ　、Ｌ２と変化してしまう。その為に
、予め寸法較正しても、従来の較正方法では、異なった
電子ビーム測長機で同じ寸法のパターンを測定しても異
なった寸法が測定されたり、同じ電子ビーム測長機でも
ビーム径が変化したり、較正用のライン及スペースパタ
ーンを別のを使用すると、同じ寸法のパターンを測定し
ても異なった寸法が測定される現象が起きるのである。

［課題を解決するための手段］ そこで、本発明では、材料上に形成されたパターン上を
該パターンの長手辺を垂直に横切る様に絞られた荷電粒
子ビームで走査し、該走査により発生した二次電子等の
荷電粒子による信号に基いてパターンの寸法を測定する
荷電粒子ビームＭｊ長方法において、パターン寸法測定
に入る前に、少なくとも一定スペースを隔てた二つの平
行なパターンから成る寸法較正用のライン＆スペースパ
ターン上を荷電粒子ビームで走査し、該走査により発生
した二次電子等の荷電粒子による信号から二つのピッチ
寸法、少くとも一つのライン寸法を測定し、前者の平均
寸法値が基準ピッチ寸法となる様なピッチ補正係数と、
後者の寸法値が基準ライン寸法となる様なライン補正係
数を求め、何れかの一方の補正係数で荷電粒子ビーム測
長機の偏向系のゲインをコントロールし、何れかの他方
の補正係数で実際のパターン測長時に測定されたパター
ン寸法データを補正する様にした。

［実施例］ 第１図は本発明を実施したー装置例として示した電子ビ
ーム測長装置の概略図である。

図中、１は電子銃、２は集束レンズ、３Ｘ、３ＹはＸ、
Ｙ偏向器、４は対物レンズ、５は材料、６は検出器、７
はアンプ、８は制御装置、９は走査信号発生回路、ＩＯ
Ｘ、ＩＯＹはアンプである。

先ず、実際のパターン寸法測定に入る前に、材料５上の
特定箇所に形成された上記第４図（ａ）に示す如きライ
ン＆スペースパターンを電子ビームで走査する。該走査
は、制御装Ｗｔ８からの指令により作動する走査信号発
生回路９からの走査信号がアンプＩＯＸ、ＩＯＹを介し
てＸ、Ｙ偏向器３Ｘ、３Ｙに送られる事により走査距離
Ｈで行われる。該走査により材料５から発生した二次電
子（若しくは反射電子）は検出器６で検出される。

該検出器の出力はアンプ７を介して上記制御装置８に送
られる。該制御装置は、材料からの二次電子（若しくは
反射電子）に基づく信号の波形（第２図）を所定スレシ
ョレベルＳで切った時のパターンエツジＡとＣに対応し
た箇所間の長さＰＴＩＢとＤに対応した箇所間の長さＰ
Ｔ２、及び、パターンエツジＡとＢに対応した箇所間の
長さＬｌｏ、ＣとＤに対応した箇所間の長さをＬ２０を
夫々測定する。前者の二つはピッチ寸法、後者の二つは
ライン寸法である。そして、前者の平均寸法（ＰＴ、＋
ＰＴ２）／２と基準ピッチ寸法Ｌｏとからピッチ補正係
数２Ｌｏ　／　（ＰＴＩ　＋ＰＴ２　）、後者の平均（
Ｌｌ□　＋Ｌ２０　）／　２と基準ライン寸法寸法ＬＯ
とからライン補正係数２Ｌｏ／（ＬＯ＋Ｌ２０）を求め
る。尚、ライン＆スペースパターンとして、二つのパタ
ーン寸法（ＡＢ、ＣＤ）が等しいものを使用すれば、基
準ライン寸法ＬＯはＡＢ若しくはＣＤと等しく、異なっ
たものを使用すれば、（ＡＢ＋ＣＤ）／２と等しくなる
。

そして、制御装置８は、走査距離Ｓに対応した偏向信号
を電子ビーム測長機の偏向器３Ｘ、３Ｙに与えた時に、
ピッチ寸法ｐ”ｒ、、ＰＴ２の平均が、基準ピッチ寸法
ＰＴｏと等しくなる様な走査距離に補正される様に上記
求めたピッチ補正係数により偏向器３Ｘ、３Ｙのアンプ
ＩＯＸ、ＩＯＹのゲインをコントロールする。

更に、制御装置８は、ライン補正係数を内部のパターン
寸法演算回路内の演算係数として持ち、実際のパターン
測長時に測定されたパターン寸法データを該ライン補正
係数により補正する。

この様に、ピッチ寸法較正とライン寸法補正を施せば、
実際のパターン測長においては、常に正確な測長が再現
性良く行われる。

この際、後者のライン補正係数で偏向器のアンプゲイン
を捕正し、前者のピッチ補正係数で実際のパターン測長
時に測定されたパターン寸法データを補正する様にして
も良い。

尚、装置毎にライン補正係数が異なり、又同一装置でも
検出器を交換したり、加速電圧値やビーム電流値等の測
定条件が変わると、ライン補正係数が異なるので、予め
装置毎の各測定条件でのライン補正係数を実験等で求め
ておき、テーブル化しておけば、測長機の種類及びその
測長機の測定条件に応じてライン補正係数が自動的に選
択され、操作上で便利である。

又、本実施例では電子ビームによる測長に就いて説明し
たが、他の荷電粒子（例えば、イオンビーム）による測
長にも応用可能である。

更に、前記実施例では二つのライン寸法を求め平均する
様にしたが、一つのライン寸法を求め、それが基準ライ
ン寸法になる様にコントロールしてもよい。

［発明の効果］ 本発明では、ピッチ寸法較正とライン寸法補正により寸
法較正を行なっているので、異なった荷電粒子ビーム測
長機で同じ寸法のパターンを測定しても、同じ電子ビー
ム測長機でもビーム径が変化したり、較正用のライン＆
スペースパターンを別のを使用しても、同じ寸法のパタ
ーンを測定して異なった寸法が測定される様な現象が発
生せず、再現性良くパターン寸法が測定される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施したー装置例として示した電子ビ
ーム測長装置の概略図、第２図は本発明の詳細な説明を
補足する為のもの、第３図はパターン寸法の説明を補足
する為に用いた図、第４図は従来の寸法較正の説明を補
足する為のものである。 １：電子銃　　２：集束レンズ　　３Ｘ、３Ｙ：Ｘ、Ｙ
偏向器　　４：対物レンズ　　５：材料　　６：検出器
　　７：アンプ　　８：制御装置　　９：走査信号発生
回路　　１０Ｘ、ＩＯＹ：アンプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 材料上に形成されたパターン上を該パターンの長手辺を
   垂直に横切る様に絞られた荷電粒子ビームで走査し、該
   走査により発生した二次電子等の荷電粒子による信号に
   基いてパターンの寸法を測定する荷電粒子ビーム測長方
   法において、パターン寸法測定に入る前に、少なくとも
   一定スペースを隔てた二つの平行なパターンから成る寸
   法較正用のライン＆スペースパターン上を荷電粒子ビー
   ムで走査し、該走査により発生した二次電子等の荷電粒
   子による信号から二つのピッチ寸法、少くとも一つのラ
   イン寸法を測定し、前者の平均寸法値が基準ピッチ寸法
   となる様なピッチ補正係数と、後者の寸法値が基準ライ
   ン寸法となる様なライン補正係数を求め、何れか一方の
   補正係数で荷電粒子ビーム測長機の偏向系のゲインをコ
   ントロールし、何れか他方の補正係数で実際のパターン
   測長時に測定されたパターン寸法データを補正する様に
   した荷電粒子線測長方法。