JPH0376213A - 荷電粒子線の断面径測定方法および装置 - 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、電子線描画装置等に組み込まれる荷電粒子線
の断面径を測定する方法及び装置の改良に関する。

［従来装置］ 電子線描画装置においては、被加工材を照射する電子線
の照射面上における円形状または矩形状の断面径を正確
に測定することが必要で、通常は、照射面に設けたマー
クを垂直に横切るように電子線によって走査偏向し、マ
ークから得られる反射電子線や吸収電子線の検出信号の
変化から電子線の断面径を求測定している。

第４図は、この様な電子線断面径の測定方法を説明する
ための略図であり、被加工材１の表面上に蒸着された金
属マーク２を電子線４が４ａから４ｂのように横切るよ
う偏向子３に偏向信号が供給される。この偏向時に発生
する反射電子は、被加工材１とマーク２の材質が異なる
ため、電子線検出器５に検出される信号出力は、第５図
のような変化を示す。第５図のグラフの横軸は偏向信号
（従って加工材９面上における距離）を表しており、縦
軸は電子線の検出信号出力強度を表している。第５図の
信号波形は、マーク２のエツジ部分がシャープな理想的
な状態のものであり、この場合には、信号変化の幅Ｄｉ
がそのまま電子線の断面径に相当すると判断することが
できる。しかしながら、第６図に示すように、マーク２
のエツジ部が緩やかに傾斜していたり、或いはマークエ
ツジ部に凹凸があってシャープでなかったり、マークエ
ツジ部分と電子線の走査方向とが垂直でなかったりする
と、マークエツジ部が一定の幅を有するのと同じ現象が
生じ、同じ断面径を有する電子線の偏向で得られる信号
波形は、７図に示す信号変化の幅Ｄ２が第５図のＤｌよ
りも大きなものとなる。この信号変化の幅Ｄ２に（よ、
電子線の断面径に基づくもの以外にマーク２のエツジ部
における欠陥の影響が加算されることになる。被加工材
に形成するマークを、ミクロン以下の領域で正確に直線
に形成することは実際には困難なので、前述したような
従来方法による測定によっては、正確に電子線の断面径
を測定することは出来なかった。

［発明の課Ｂ］ 本発明は、基準マークを垂直に横切るように電子線を走
査偏向することにより電子線の断面径を測定する方法に
おいて、基準マークのエツジ部に欠陥があっても、正確
に電子線の断面径を測定する方法と装置を提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手法］ 本発明は、荷電粒子線源から発散する荷電粒子線のクロ
スオーバー像を結像面に結像し、結像面に置かれるマー
クを荷電粒子線で走査して、マーク走査時に生じる検出
信号の変化から荷電粒子線の結像面における断面径を測
定する場合において、結像面に結像するクロスオーバー
像の像倍率を複数回変化させ、各倍率値にて測定した荷
電粒子線の断面径の値と倍率値との関係からマークの欠
陥に起因する荷電粒子線の断面径測定における誤差の量
を測定することを特徴とする。

［発明の作用コ 本発明においては、結像面に結像するクロスオーバー像
の像倍率を複数回変化させても、マークに起因する荷電
粒子線の断面径測定における誤差の量は不変であること
に着目して、クロスオーバー像の倍率値を複数回変化さ
て測定した電子線断面径の値から誤差の量を測定する。

この誤差の量を求めておく事により、電子線断面径の正
確な測定が可能となる。

［実施例］ 第１図は、本発明方法を実施する際に用いて最適な本発
明装置の一例を示す略図である。第１図は、電子線描画
装置の機能を備えた構成を示しており、電子銃７のクロ
スオーバーから発散する電子線４が複数段の電磁レンズ
８．　９．　１０．　１１により順次縮小され、被加工
材１上にクロスオーバー像を結像する。各電磁レンズに
は、夫々のレンズ電源１２．１３，１４．１５からレン
ズ電流が供給されており、レンズ電源１２．１５は夫々
中央制御回路１６からの制御信号によって制御される。

レンズ電源１３と１４は、連動制御ユニット１７を介し
て中央制御回路１６からの制御信号によって制御され、
第１図において電子線の経路を破線で示すように第２電
磁レンズ９と第３電磁レンズ１０とが連動して、その結
像位置を変えずに像の縮小率のみが変化できるように構
成しである。従って、電磁レンズ系全体によるクロスオ
ーバー像の像倍率をＭ２電磁レンズ９と第３電磁レンズ
１０のみによって制御することができる。偏向子３には
偏向電源１８からの励磁電流が供給され、偏向電源１８
は中央制御回路１６からの指示信号により電子線４がマ
ークを垂直に横切るような偏向電流を偏向子３に供給す
る。電子線の照射により、被加工材１から発生する二次
電子や反射電子は、電子線検出器１９によって検出され
、その検出信号は増幅器２０を介して中央制御回路１６
に入力される。２１はオペレーターの操作によって、中
央制御回路１６へ電磁レンズ系の動作モード等を指示す
る信号を発生するキーボード等の人力手段を表しており
、２２は中央制御回路１６において演算された結果等を
表示する表示手段を表している。

前述したようにマークのエツジ部に欠陥がある場合に、
第１図の装置を用いて本発明方法を実施する場合の手順
を以下に説明する。

先ず、電子銃７における電子線加速電圧等の条件を確認
して固定する。これにより、電子線発生源としての電子
銃におけるのクロスオーバー（仮想光源）の径が固定さ
れる。次に、入力手段２１を操作して“マークによる誤
差測定”のモードを中央制御回路１６に指示する。この
指示により、電磁レンズ９．１０に供給される励磁電流
が予め設定された複数の縮小率（像倍率）のいずれかの
値・Ｍｌとなるように設定される。この設定後、偏向子
３による電子線の偏向力、（行われ、電子線によってマ
ーク１が走査され、走査中に被加工材１から発生する反
射電子等は電子線検出器１９により検出され、増幅器２
０を経て中央制御回路１６に入力される。この入力信号
は、中央制御回路１６において処理され、信号変化から
マークエツジの欠陥による影響を加えた見掛は上の電子
線断面径ｄｉを測定し記憶する。次に、中央制御回路１
６は、電磁レンズ９．１０による縮小率が値Ｍ２となる
ように電磁レンズ９，１０に供給される励磁電流を制御
した後、偏向子３による電子線の偏向を行い、見掛は上
の電子線断面径ｄ２を測定し記憶する。この様な手順で
予め定めた複数回の測定を繰り返し行って、マークエツ
ジの欠陥の影響による電子線断面の増加分を演算する。

第２図は、像倍率（縮小率）と電子線断面径の関係を示
すグラフで、縦軸は、マーク面における電子線断面径を
表し、横軸は、マーク面に結像するクロスオーバー像の
像倍率を表す。理論的には、像倍率とマーク面に置ける
電子線断面径とは比例するのに対して、マークエツジ部
の欠陥の影響１こよる電子線断面径の増加分ｄＯは、像
倍率を変えても一定に保たれると考えられる。従って、
実際の装置を用いて測定される見掛上の電子線断面径は
、図中りのような直線上に乗るものと考えられるので、
本発明においては、複数の縮小率Ｍｌ。

Ｍ２．ＭＳ、・・・において測定した値ｄｉ　、　　ｄ
２．ｄ３．・・・に基づいて最小二乗法により直線りを
求め、この直線りと該直線りが縦軸と交わる値をｄＯと
して求めて、中央制御回路１６に組み込まれた記憶手段
に記憶させる。

この様な予備的な測定の後、“マークによる誤差測定°
モードを終了させて、被加工材１を移動させて電子線描
画を準備する。このとき、入力手段２１より像倍率を変
化させる信号を発生させると、中央制御回路１６は、記
憶手段に記憶された直線りを参照して、見掛は上の電子
線断面径ｄｓを求め、この値からマークエツジによる誤
差分ｄＯを減じた値ｄｔを表示手段２２に表示する。従
って、オペレーターは、表示手段２２に表示される電子
線断面径の値ｄｔをモニターしながら、所望の値となる
ように像倍率を最適値Ｍｓに設定することが可能となる
。

本発明は、第１図に示す実施装置に限定されるものでは
なく、例えば、被加工材の面上に金属マークを蒸着する
代わりに、第３図に示す如く、被加工材１が置かれるべ
き面上にナイフ２３をマークとして設ける場合にもその
まま適用することが可能である。第３図において、ナイ
フ２３のエツジ部を直線状であると仮定して電子線４を
走査し、ナイフ下方に置かれた電子線検出器２４により
検出される電子線強度を中央制御回路１６に加えるよう
にしても第１図の装置と同様の効果が得られる。即ち、
ナイフをマークとして用いる場合においても、ナイフェ
ツジ部の種々の欠陥による影響が生じるが、この影響に
よる誤差を測定して正確な電子線断面径の測定が可能と
なる。

更に、電子線の代わりにイオンビーム等地の荷電粒子線
を用いて描画する装置や方法にも本発明を適用すること
は容易であり、描画装置でなく走査型顕微鏡にも適用で
きることはいうまでない。

［発明の効果］ 本発明は、マークエツジの凹凸の影響を受ける事なく、
荷電粒子線の断面径を正確に測定することができるので
、荷電粒子線装置を用いた半導体回路素子等の製造に大
きく寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置を説明するための略図、
第２図は本発明方法の原理を説明するための略図、第３
図は第１図の装置の一部を他の方式に置き換えた装置を
説明するための略図、第４図及び第６図は電子線の断面
径を測定する際に使用される装置の要部を説明するため
の略図、第５図及び第７図は第４図及び第６図の装置を
用いた電子線の断面径を測定する方法を説明するための
略図である。 １　・・・　被加工材 ２　　・・・ ３　　・・・ ４．４ ５　　・・・ ７　　・・・ ８．９゜ １２゜ ６ ７ ８ ９ ０ １ ２ ３ ４ ５ マーク 偏向子 ａ、４ｂ　　・・・電子線 電子線検出器 電子銃 １０．１１　　・・・　電磁レンズ １３．１４．１５　　・・・　レンズ電源・・・　中央
制御回路 ・・・　連動ユニット ・・・　偏向電源 ・・・　電子線検出素子 ・・・　増幅器 ・・・　入力手段 ・・・　表示手段 ・・・　ナイフ ・・・　電子線検出器 ・・・　増幅器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）荷電粒子線源から発散する荷電粒子線のクロスオ
   ーバー像を結像面に結像し、結像面に置かれるマークを
   荷電粒子線で走査して、マーク走査時に生じる検出信号
   の変化から荷電粒子線の結像面における断面径を測定す
   る方法において、結像面に結像するクロスオーバー像の
   像倍率を複数回変化させ、各倍率値において一定した荷
   電粒子線の断面径の値と倍率値との関係からマークの欠
   陥に起因する荷電粒子線の断面径測定における誤差の量
   を測定することを特徴とする荷電粒子線の断面径測定方
   法。
2. （２）荷電粒子線源から発散する荷電粒子線のクロスオ
   ーバー像を任意の倍率で結像面に結像する多段の電磁レ
   ンズ系と、結像面に置かれるマークを荷電粒子線で走査
   する偏向手段と、荷電粒子線によるマークの走査によっ
   て得られる検出信号の変化を測定することにより、マー
   クを走査する荷電粒子線の結像面における断面径を測定
   する断面径測定手段とを備えた装置において、電磁レン
   ズ系による像倍率を複数回変化させて各倍率値における
   断面径測定手段によって得られる断面径を求め、倍率値
   と断面径の関係からマークの欠陥に起因する荷電粒子線
   の結像面における断面径を測定する際に生じる誤差の量
   を測定する手段を備えたことを特徴とする荷電粒子線の
   断面径測定装置。