JPH03163308A - 電子線形状評価装置 - 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〕 本発明は電子線応用装置に係り、特に電子線を用いて試
料形状を評価する装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の、電子線を応用した評価装置においては、被測定
パターンの寸怯計測に重きが置かれていた。

電子線応用装置としての測長装置では、特開昭６３−１
０８２１１号公報に記載されるごとく、電子線を試料に
照射し、その際発生する反射電子、又は，二次電子信号
を処理することによって、試料の寸法の測定を行ってき
た。同装置の特徴は、電子線を非常に細く絞ることが出
来るため、１μｍ以下の微細なパターンの計測を高精度
に行なえる点にある。

〔発明が解決しようとする課題〕

かかる従来の評価装置においては、試料の形状を評価す
ることは、考慮されていなかった。一方、近年，半導体
素子の構造が微細化し、その製造プロセスが複雑になる
とともに、パターンの段差、パターンが下地となす角度
（テーパ角）等の評価も重要となってきた。

このため、従来の電子線測長装置、あるいは、走査型電
子顕微鏡（ＳＥＭ）に複数の検出器を設け、その信号を
処理することによって、パターンの断面形状を評価する
試みがなされてきた。このような装置においては、形状
についての、およその知見を得ることが可能であるが、
段差の程度、パターン両端の傾斜部が，基盤となす角度
、即ち、テーパ角等について、定量的な評価は、困難で
あった。

その原因としては、用いる複数の検出器における、信号
量のバランスが，形状評価においては、重要な因子とな
るからである。第２図は、その一例であり、溝構造を有
する試料を、評価した結果である。この場合、被測定パ
ターンの左右に配置された検出器で得た信号量のバラン
スが、正しくないために、本来は、水平であるべき試料
面が、傾いた試料面となっている。

また、かかる測定においては、被測定試料の材質によっ
て最適加速電圧が存在し、その都度、電子光学系の調整
が必要である。その際においても、用いる複数の検出器
における、信号量が変化し、正確な形状が得られないと
いう問題があった。

本発明の目的は、電子線を用いて形状評価を行なう際の
，かかる問題を解決し、精度向上をはかる点にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、既知のテーパ角を持った複数の試料につい
て測定し、その結果から各々の検出器の信号量を調整し
，信号量とテーパ角との関係を校正する機能を設けるこ
とにより、解決することができる。

〔作用〕

異なったテーパ角における各検出器の信号量を実際に求
め、電子光学系の変動などに起因する信号バランスの変
動を校正する。

〔実施例〕

以下，本発明の実施例を図を用いて説明する。

第１図は、本発明に基づく電子線形状評価装置の概略構
或を示したものである。該装置は、本体部上と、制御回
路部２と、制御用計算機３とから構或されている。本体
部１は、電子線を発生させる電子銃１１と、該電子線を
試料ｌ５上に収束させるレンズ系ｌ３と、電子線を試料
上でｘ，ｙ方向に走査させる偏向器系１２と、試料ｌ５
を搭載する試料台１６と、電子光学系の中心軸に対称に
配置された信号検出器１４ａ，１４ｂとから構成されて
いる。

制御回路部２は、偏向器１２に、偏向信号を供給する偏
向制御回路２１と、レンズ系を制御するレンズ制御回路
と、信号検出器１４ａ，１４ｂからの信号をＡ／Ｄ変換
し、記憶する信号処理回路２２と、試料台１６を、ｘ，
ｙ方向に移動させる試料台制御回路２４と、試料の二次
電子信号像や，検出波形を表示する表示装置２６とから
なる。

制御計算機３は、インターフエイス３工を介して、前記
制御回路部２を制御するとともに、検出信号を処理して
、評価結果を出力する。

次に、試料台について説明する。試料台ｌ６には，被測
定試料１５が搭載されるとともに、標準試料１７が具備
されている。標準試料１７には、Ｓｉ結晶を異方性化学
エッチングすることによつて作成されたパターンが形成
されている。エッチング液の組或、及び、結晶軸に対す
るパターンの配置を変えることにより、パターンの断面
形状、すなわち、テーバ角を任意に変化させることが可
能である。本実施例においては、そのテーパ角を、１０
’　から９０’　まで１０＠ごとに変化させた９種類の
パターンを用意した。

本装置を用いた形状評価においては、測定に先立って、
まず、標準試料上を電子線で走査し，検出器１４ａ，１
４ｂ各々からの信号量を調べた。

即ち、第３図（ａ）に示したごとく溝構造をもった標準
試料上を走査し、検出器１４ａ，１４ｂ各各の信号量を
検出し、テーパ角θと信号量との関係を校正した。同図
（ｂ）は、その結果で横軸にテーパ角，縦軸には水平試
料面で校正した二次電子信号量をとってある６例えば、
溝の左側の傾斜部分では、テーパ角が大きくなるにつれ
て、右側の検出器（１４ｂ）に入る信号量が増加し、逆
に、左側の検出器（１４ａ）の信号量は減少する。溝の
右側傾斜部では、この関係は逆になる。

測定に先立って上記関係が正しく求まるように、電子光
学系、信号検出系の調整を行った。つぎに，被測定パタ
ーン上を電子線で走査し、第３図（ｂ）に示した曲線を
用いて被測定パターンのテーパ角を求めることによって
、第４図に示したごとく正しいパターン断面形状を得る
ことができた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、信号検出器の信号量の角度依存性を、
常に校正できるので、再現性よくパターン形状を求める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

状、第３図は、校正曲線の説明図、第４図は、本発明に
基づいて求めたパターン断面形状である。 １・・・電子線評価装置の本体部、２・・・電子線評価
装冨 Ｚ 図 イＩＬ 置 （メｍ） 冨 ４ 図 イｆＬ置（μｍノ 寥 ３ 図 （ｂ） テーハ０角θ（ｄ４ｙ。ｅ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、細く絞つた電子線を加速、偏向する電子光学手段と
   、試料を搭載し、水平面内を移動する試料台と、試料よ
   り発生する反射電子、又は、二次電子信号を検出する信
   号検出手段と、該信号を演算処理して前記試料の形状を
   求める信号処理手段とからなる電子形状評価装置におい
   て、試料を搭載する上記試料台の一部に、異なつた断面
   形状の標準試料を少なくとも２つ備えたことを特徴とす
   る電子線形状評価装置。 ２、請求項１記載の電子線形状評価装置において、上記
   標準試料として異方性エッチング手段により作成したこ
   とを特徴とする電子線形状評価装置。