JPH03272409A

JPH03272409A - 測長方法

Info

Publication number: JPH03272409A
Application number: JP7258190A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Goto; 後藤　俊徳
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1990-03-22
Filing date: 1990-03-22
Publication date: 1991-12-04
Anticipated expiration: 2010-06-14
Also published as: JPH0756447B2

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、電子ビームなどを被測長パターンを横切って
走査し、走査に伴って得られた信号からパターンの長さ
を測長するようにした測長方法に関する。

（従来技術）ＩＣデバイスの集積度が高まるにつれ、デバイス製造過
程で半導体ウェハ上に形成された各種のパターンの幅や
長さを精密に測定することが要求されている。通常、パ
ターンの測長は、測長すべきパターンを横切って電子ビ
ームや光ビームを走査し、この走査に伴ってパターン部
分から発生する２次電子１反射電子１反射光などを検出
し、検出信号の変化に基づいて行っている。

電子ビーム方式、光学方式ともに、検出信号を処理して
長さを検出する一般的な方法は、スレッショルド法であ
る。このスレッショルド法を第４図に基づいて説明する
。第４図（ａ）は材料１上に形成された凸状のパターン
２を示しており、このパターン２の幅ｇを測長する場合
、電子ビームはパターン２を横切って走査される。この
走査に伴い、材料１やパターン２から発生した、例えば
２次電子が検出されるが、この検出信号のラインプロフ
ァイルは第４図（ｂ）のごとくなる。このラインプロフ
ァイルには４つのピークＰｌ　ｒ　Ｐ２　ｒＰ、、Ｐ４
があるが、このピークのピークツーピーク値Ａがまず求
められる。次にスレッショルドの値ｋ（％）が定義され
、ラインプロファイルを切断する水平線の高さｔが次式
によって求められる。

ｔ−（ｋ／１００）　　・Ａ次に、この水平線ｔとラインプロファイルとの交点Ｍと
Ｎとが求められ、この交点の位置からパターン２の幅ｐ
は次式によって求められる。

ｌｉｔ　−Ｎ−Ｍ（発明が解決しようとする課題）上記したスレッショルド法や直線近似法、ピークツーピ
ーク法、最大傾斜法などは、全てプロファイルの勾配と
信号強度とに着目した方法である。

従って、パターン２や下地の材料１の材質や、電子ビー
ムのフォーカスの合い具合により、ピークツーピークの
値が変化するため、その都度測長値Ｉの再現精度が得に
くい欠点を有している。また、パターンの側面は、レジ
ストの露光時に発生するスタンディングウェーブの影響
で第５図に示すように凹凸が生じているが、このような
場合、ラインプロファイルの立ち上り、立ち下り部が波
を打つため、スレッショルドの水平線ｔとラインプロフ
ァイルとの交点である横方向の位置（座標）が大きく変
化してしまい、より再現精度は悪くなる。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、その目
的は、再現性良くパターンの測長を行うことかできる測
長方法を実現するにある。

（課題を解決するための手段）請求項１の発明に基づく測長方法は、ビームを測長ずべ
きパターンを横切って直線状に走査し、走査に伴って得
られる材料からの信号を検出し、検出信号のピーク位置
に基づいてパターンの測長を行う測長方法において、測
長すべき長さをｇ、パターンの両端部に基づく検出信号
のラインプロファイルの特徴点の位置をｎ、ｍ、Ｃを任
意の値とした場合、Ｊ７−　（ｎ−ｍ）±Ｃによって長さｐを求めるようにしたことを特徴としてい
る。

請求項２の発明に基づく測長方法は、パターンの一方の
端部に基づく検出信号のラインプロファイルの２種のピ
ーク位置をＸ、、、　ＸＰ２、パターンの他方の端部に
基づく検出信号のラインプロファイルの２種のピーク位
置をＸＰ３、ＸＰとし、ｋを定数とした場合、請求項１
の発明におけるＣを次式によって求めるようにしたこと
を特徴としている。

Ｃ−（ＸＰ２　　ＸＰ１）　　・ｋ／１００＋　（ＸＰ
４　　ＸＰ３）　　・ｋ／１００（作用）請求項１の発明では、パターンを横切ってビームを走査
し、走査に伴って得られた信号の内、パターンの両端部
に基づく特徴点の位置座標の差に所定のオフセット量を
与えて長さを求める。

請求項２の発明では、請求項１の発明におけるオフセッ
ト量を、パターンの夫々の端部で得られた２種のピーク
信号の位置の差に基づいて設定する。

（実施例）以下、第１図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測長方法を実施する電子ビ
ーム測長装置の一例を示しており、３は電子銃である。

電子銃３から発生し加速された電子ビームＥＢは、対物
レンズ４によって被測長材料１上に集束される。電子ビ
ームＥＢは、偏向器４によって偏向を受け、材料１に設
けられたパターン２はこの電子ビームによって直線状に
走査される。偏向器５には偏向器制御ユニット６がら電
子ビーム走査信号が供給されるが、偏向器制御ユニット
６は、コンピュータ７によって制御される。材料１への
電子ビームＥＢの照射に基づいて発生した２次電子は、
２次電子検出器８によって検出される。検出器８の検出
信号は、増幅器９によって増幅され、ＡＤ変換器１０に
よってディジタル信号に変換された後、コンピュータ７
を介してフレームメモリ１１に供給されて記憶される。

上記した構成の動作は次の通りである。コンピュータ７
は、偏向器制御ユニット６を制御し、このユニット６か
ら偏向器５に材料１上のパターン２を横切って電子ビー
ムを走査する走査信号を供給する。この結果、パターン
２を横切って電子ビームは直線状に走査され、この走査
に伴って発生した２次電子は、検出器８によって検出さ
れる。

検出信号は、増幅器９．ＡＤ変換器１０．コンピュータ
７を介してフレームメモリ１１に供給されて記憶される
。第２図（ａ）は、材料１上のパターン２を示しており
、第２図（ａ）のパターンに対する電子ビーム走査に伴
って検出され、フレームメモリ１１に記憶された信号の
ラインプロファイルは、第２図（ｂ）のようになる。

二こで、検出信号の４つのピークＰ１〜Ｐ４のＸ座標位
置Ｘ２．〜ＸＰ４は、必ずしもパターン２の下面の両端
Ｓ、、Ｓ４のＸ座標位置Ｘｓ１．Ｘｓ４とパターン２の
上面の両端Ｓ２．Ｓ３のＸ座標位置Ｘ、、Ｘ５．と一致
しないが、パターン２や材料１の材質が変化するなどし
て、信号の強度差Ａか大きく変化しても、ピーク位置Ｘ
ＰＩ〜Ｘ、４は、パターン２の上面と下面の両端位置Ｘ
ＳＩ〜Ｘｓ４に強く拘束されているので、Ｘ、１〜ＸＰ
４とＸ、１〜Ｘ５４との関係は、大きく変化することは
ない。従って、コンピュータ７は、パターン２のＳ、と
８２に関係したピーク位置Ｘ、、、ＸＰ２をフレームメ
モリ１１に記憶されているプロファイルから求めた後、
ピーク位置ＸＰ、とパターン２の一方の端部位置Ｘ８、
との差ａを次式により求める。

ａ”　（ＸＰ２　　ＸＰ１）’に／１００上式で、ｋは
比例定数（％）である。同様にして、ピーク位置ＸＰ４
とパターン２の他方の端部位置ＸＳ４との差すを次式に
より求める。

ｂ＝　（ＸＰ４　　ＸＰ３）　　・ｋ／１００このａと
ｂを求めた後、パターンの幅ｐが次式により求められる
。

１−　（Ｘｐａ　　ｂ）　　　（Ｘｐ＋＋ａ）この求め
られた幅ｇは、ラインプロファイルの横座標に基づくも
ので、従来のように信号強度、すなわち、縦方向の信号
を使用していないため、信号強度の変化の影響が少なく
なり、測長の精度を高めることができる。

なお、Ｃを光または電子ビームの波長によって決まる定
数とすると、幅ｐを次式によって求めるようにしても良
い。

１　”　（ＸＰ４　　ＸＰ１）　　　２Ｃ以上本発明の
詳細な説明したが、本発明はこの実施例に限定されない
。例えば、凸状のパターンを例に説明したが、第３図（
ａ）に示すように、凹状のパターン１３の測長を行う場
合にも本発明を適用することができる。この場合、ビー
ムの走査に伴う検出信号のプロファイルは、第３図（ｂ
）に示すようになり、パターンの幅ｇは次式によって求
められる。

Ｒ＝　　（ＸＰ３＋ｂ）　　　（ＸＰ２　　ａ）あるい
は、幅ｇは、次式で求めても良い。

１）　＝　（ＸＰ３　　ＸＰ２）　＋２Ｃまた、上記実
施例では、電子ビームを例に説明したが、光ビームを走
査し、反射光を検出する場合にも本発明を適用すること
ができる。更に、電子ビーム描画装置を例に説明したが
、イオンビーム描画装置にも本発明を適用することがで
きる。

（発明の効果）以上、詳細に説明したように、本発明では、パターンを
横切ってビームを走査し、走査に伴って得られた信号の
内、パターンの両端部に基づく特徴点の位置座標の差に
所定のオフセット量を与えて長さを求めるようにしたの
で、下地材料やマークの材質に影響されずにパターンの
端部位置を求めることができ、再現性良くパターンの測
長を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に基づく測長方法を実施するための電
子ビーム測長装置を示す図、第２図は、第１図の装置で測長するパターンの断面と２
次電子検出信号のラインプロファイルを示す図、第３図は、凹状パターンの断面と２次電子検出信号のラ
インプロファイルを示す図、第４図は、従来の測長方法を説明するために用いた図、第５図はパターンの説明図である。１・・・被測長材料　　　　２・・・パターン３・・・
電子銃　　　　　　４・・・対物レンズ５・・・偏向器６・・・偏向器制御ユニット７・・・コンピュータ　　　８・・・検出器９・・・増
幅器　　　　　１０・・・ＡＤ変換器１１・・・フレー
ムメモリ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ビームを測長すべきパターンを横切って直線状に
走査し、走査に伴って得られる材料からの信号を検出し
、検出信号のピーク位置に基づいてパターンの測長を行
う測長方法において、測長すべき長さをｌ、パターンの
両端部に基づく検出信号のラインプロファイルの特徴点
の位置をｎ、ｍ、Ｃを任意の値とした場合、ｌ＝（ｎ−ｍ）±Ｃによって長さｌを求めるようにした測長方法。
（２）パターンの一方の端部に基づく検出信号のライン
プロファイルの２種のピーク位置をＸ＿Ｐ＿１、Ｘ＿Ｐ
＿２、パターンの他方の端部に基づく検出信号のライン
プロファイルの２種のピーク位置をＸ＿Ｐ＿３、Ｘ＿Ｐ
＿４とし、ｋを定数とした場合、Ｃを次式によって求め
るようにした請求項１記載の測長方法。Ｃ＝（Ｘ＿Ｐ＿２−Ｘ＿Ｐ＿１）・ｋ／１００＋（Ｘ＿
Ｐ＿４−Ｘ＿Ｐ＿３）・ｋ／１００