JPH02236105A - 電子ビームによる測長方法 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、例えばＩＣのような微細なパターンを有す
る物体（試料）に電子顕微鏡等を利用して電子ビームを
照射し、照射された電子ビームによって物体から放出さ
れる２次電子量を測定することにより、物体の表面の凹
凸幅を検出するための方法に関するものである。

（従来の技術） 第４図に示すように、微細な凸部１を有する物体（試料
）２に電子ビーム３を走査しながら照射すると、凸部１
のエッジでは２次電子の放出ｄが増加する。これは一般
に突出する部分では物体からの電子ビームによる２次電
子の放出が行われ易い、という理由による。従って、試
料からの２次電子放出量のカーブにおいてピークを検出
することにより、エッジの存在を知ることができる。

第５図は、第４Ｆ！Ｊに４で示す電子ビーム３の１走査
期間における２次電子放出量Ｑと走査方向Ｘとの関係を
示す図である。この図から明らかなように、２次電子の
放出量は、物体２の凸部１のエッジでピークを示し、し
たがって両エッジ間の距離を測定することによって、凸
部１の幅Ｌを間接的に測定することが出来る。

（発明が解決しようとする課題） 以上に述べた、いわゆる測長用の電子顕微鏡利用による
物質の測長方法では、通常数オングストローム《＾》程
度の直径を有するビームを試料に照射して測長を行って
いる。電子顕微鏡では、一般に像の分解能をあげるため
縮小レンズ等の光学系を利用してビーム径を微小にしぼ
っている。

そのため試料面にあたるビームはガウシアン分布の微小
な円形ビームとなる。従って、このような電子ビームを
用いて試料の測長作業を行うと、数人程度の極く微小幅
の部分を測定することになる。

従って、たまたま欠陥のある場所を測定したり、パター
ン幅が他の場所とは異なった所を測定したりして、測定
精度を大きく落とすことがある。そのために一般には、
第４図の４．５．６等で示すようにサンプリングの場所
をかえて数回の走査を行い、凹凸幅Ｌの平均値を求める
ことにより、精度の高い測長を行うようにしていた。

ところがこの場合、測長を数回行うため電子ビームの走
査時閣および信号の処理時間が数倍となり、測長のため
の作業時間が大幅に増加する。このことは、一定時間当
たりの作業量が大幅に低下することを意味している。

また、たまたま微小な欠陥のある場所を測定したりする
場合には、その測定値が平均値に大きな影響を与え、測
長値の信頼性を低下させる。

この発明は、従来の方法における上記のような課題を解
決することを目的として成されたもので、作業時間を低
下させず、しかもさらに精度および信頼性の高い測艮を
行うことが可能な測長方法を提供するものである。

［発明の構成１ 《課題を解決するための手段） この発明は、上記課題を解決するために、微糟な径を有
する電子ビームを物体に照射し物体から放出される２次
電子頂を測定することにより物体の凹凸幅を検出する電
子ビームによる測艮方法において、 上記電子ビームの断面形状を長方形として１回の走査で
物体の比較的広い範囲を走査するようにしたことを要旨
とするものである。

《作用》 物体に照射す．る電子ビームの断面形状を長方形とした
ために、物体には走査方向に直交する方向にある幅を持
った電子ビームによる走査が行われる。したがって、１
回の走査によってある範囲の領域にわたる測長が行われ
ることになる。そのため１回の測定で、その領域の凹凸
幅の平均鱗が轡られ、測長時閤が大幅に短縮される。ま
た、たまたま測長を行った場所に微小な欠陥が存在して
も、測定の精度および信頼性に大きく影響することはな
い。

（実施例） 以下にこの発明の１実施例にかかる方法を、図面を参照
して詳細に説明する。

第１図は、この発明の１実施例にかかる方法を示す、概
念図である。この発明では、図示のように凸部１０を有
する例えばＩＣパターンのような物体《試料》１１に対
して、断面が長方形である電子ビームを走査して、物体
からの２次電子の放出嚢を検出する。図で１２は断面が
長方形の電子ビームによる走査範囲を示している。図示
するよう“に１回の電子ビーム走査によって、試料の−
定幅を走査することができるので、この時の２次電子の
放出量を検出した値には走査幅中に含まれる凸部１０の
すべての幅情報が含まれることになる。従って得られた
２次電子の情報偵を走査幅に対して補正すると、凸部１
０の幅の平均値が得られる。

第２図は、第１図に示したこの発明の方法を実施するだ
めの装置の１例を示す図である。具体的にはこの装置２
０は、走査型描画装置である。

図において、２１は電子銃、２２はプランキング電極、
２３は照射レンズ、２４は縮小レンズ、２５は投影レン
ズ、２６は位置決め偏向器および２７はＩＣパターン等
の試料を示す。装置２０において、上述した構成部品か
らなる部分は、従来の走査型電子顕微鏡に相当する部分
である。この部分では周知のように、電子銃２１から発
射された電子ビームが縮小レンズ２４、投影レンズ２５
からなる光学系によって微小な径を有する平行光線に変
換され、偏向器２６によって試料面を走査するように偏
向され、走査光線２８として試料２７の表面に照射され
る。

一方装置２０において、２９は第１アパーチャ、３０は
整形偏向器、３１は整形レンズおよび３２は第２アバー
チャーであり、これらの光学系は装置２０によってこの
発明の方法を実行するために設けられた光学系である。

なおこの装置２０は可変成形描画装置の１種である。

第１アバーチャ−２９は正方形の窓３３を有しており、
この窓３３を通過する電子ビームは整形偏向器３０およ
び整形レンズ３１を介して整形され、第２アバーチャ−
３２の任意の位置に照射される。第３図は、第２のアバ
ーチャ−３２上に投影された電子ビームの像３４と第２
のアバーチャ−３２の窓３５との位置関係を示す図であ
る。この位置関係は本発明の長方形ピーム３６を形成す
るためのものである。第１アパーチャ−２９の窓３３の
像はその一部が第２アバーチャーの′Ｍ３５に遮られて
、図の斜線部分がアバーチャ−３２を通過して試料面に
向かう。このようにして断面が長方形のビーム３６が形
成される。なおこの装置により試料の電子顕微鏡像を得
る場合は、分解能を上げるために電子ビーム径は微小で
なければならないので、整形偏向器３０によってビーム
を振り、長方形から微小な点状ビーム形状として走査を
行う。

以上のようにして形成された長方形の電子ビームにより
、第１図に示すように試料面を走査すると、試料の一定
幅を１回の操作で走査することができる。これにより、
試料の一定幅の測長が１回の走査によって可能となる。

なおこの走査時に試料の一部に微小な欠陥があっても、
この欠陥による測長誤差は全体に薄められ、誤差として
の影響は小さい。

また上記第２図の装置２０は、第１．第２アバーチャ−
２９．３２を用いて長方形ビームを形成しているが、単
に長方形ビームだけを得て試料を走査する目的のために
は、第１アバーチャ−２９の窓の形状を７長方形とする
ことによって、他の整形偏向器３０、整形レンズ３１お
よび第２７バーチャ−３２を省略することができる。

［発明の効果］ 以上、実施例を挙げて説明したように、この発明の方法
によれば従来数回の測長操作により得ていた平均値を、
１回の測長で得ることができるので、測長操作にかかる
作業時間が大幅に短縮ざれる。また、この時の測長にお
ける精度および信頼性は、従来の数回の測艮の平均を取
る方法に比べて、決して劣ることはない。さらにこの方
法では、電子ビームが試料面に照射される面積が広いの
で電流を増加させても試料に与える損失が少なく、その
ため多くの電流を流して２次電子量を多くし、測艮の精
度を一層向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法の説明に供する概念図、第２図
はこの発明の方法を実施するための装置の一例を示す分
解構成図、第３図は第２図に示す装置の説明に供する図
、第４図は従来の方法の説明に供する概念図、および第
５図は第４図の方法によって得られる信号の波形を示す
図である。 １０・・・凸部　　　　　　　１１・・・物体（試料）
１２・・・電子ビーム走査範囲

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 微細な径を有する電子ビームを物体に照射し物体から放
   出される２次電子量を測定することにより物体の凹凸幅
   を検出する電子ビームによる測長方法において、 上記電子ビームの断面形状を長方形として１回の走査で
   物体の比較的広い範囲を走査するようにしたことを特徴
   とする電子ビームによる測長方法。