JPH0531723B2 - - Google Patents
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- JPH0531723B2 JPH0531723B2 JP5688684A JP5688684A JPH0531723B2 JP H0531723 B2 JPH0531723 B2 JP H0531723B2 JP 5688684 A JP5688684 A JP 5688684A JP 5688684 A JP5688684 A JP 5688684A JP H0531723 B2 JPH0531723 B2 JP H0531723B2
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- electron beam
- wave signal
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- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 29
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 18
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
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- 238000003909 pattern recognition Methods 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
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- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B15/00—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(イ) 産業上の利用分野
本発明は集積回路等の微細なパターンの線幅を
測定する方法およびその装置に関する。
測定する方法およびその装置に関する。
(ロ) 従来技術
集積回路の製造時などには品質管理面から、形
成されたパターンの線幅を精度良く測定すること
が必要となる。回路の集積度がそれほど高くない
場合は光学顕微鏡を用いて拡大観測し、その視野
内の目盛りと比較することにより線幅が測定され
る。ところが回路の集積度が高くなると光学顕微
鏡などによる可視光での測定は難かしくなる。す
なわち、可視光による測定では原理的にその波長
以上の分解能が得られず正確な測定ができない。
これに代わるものとして、電子ビームを用いたた
とえば走査形電子顕微鏡（以下SEMと称する）
の適用がある。従来、SEMでの線幅測定は、
SEM像を写真に撮り、これを物差しで測つたり、
あるいはSEM像のイメージをコンピユータの記
憶装置に一担取り込んだ後、コンピユータの出力
画像上に測定カーソルを合せてカーソル位置から
線幅を算出するなどしている。このように従来の
線幅測定はいずれも測定者がパターン認識を行な
つており、直接的に線幅を測定するものではない
ので、未だ自動化が図れていない。このため、線
幅測定に時間がかかりまた測定作業も煩雑になる
という問題がある。
成されたパターンの線幅を精度良く測定すること
が必要となる。回路の集積度がそれほど高くない
場合は光学顕微鏡を用いて拡大観測し、その視野
内の目盛りと比較することにより線幅が測定され
る。ところが回路の集積度が高くなると光学顕微
鏡などによる可視光での測定は難かしくなる。す
なわち、可視光による測定では原理的にその波長
以上の分解能が得られず正確な測定ができない。
これに代わるものとして、電子ビームを用いたた
とえば走査形電子顕微鏡（以下SEMと称する）
の適用がある。従来、SEMでの線幅測定は、
SEM像を写真に撮り、これを物差しで測つたり、
あるいはSEM像のイメージをコンピユータの記
憶装置に一担取り込んだ後、コンピユータの出力
画像上に測定カーソルを合せてカーソル位置から
線幅を算出するなどしている。このように従来の
線幅測定はいずれも測定者がパターン認識を行な
つており、直接的に線幅を測定するものではない
ので、未だ自動化が図れていない。このため、線
幅測定に時間がかかりまた測定作業も煩雑になる
という問題がある。
(ハ) 目 的
本発明は従来のかかる問題点を解決し、人手を
介さずに自動的に高密度パターンの線幅が測定で
きるようにすることを目的とする。
介さずに自動的に高密度パターンの線幅が測定で
きるようにすることを目的とする。
(ニ) 構 成
本発明は上述の目的を達成するため、被測定物
に対して電子ビームを円形に走査するとともに、
この電子ビームの走査に同期して前記被測定物か
らの反射電子を検出し、この検出信号から電子ビ
ームが前記被測定物の表面に形成されたパターン
を横切るときの時間を測定することによりこのパ
ターンの線幅を算出するようにしている。すなわ
ち、本発明の線幅測定装置は、被測定物に照射さ
れる電子ビームを偏向させる偏向手段と、この偏
向手段に所定レベルの直流成分を重畳した所定振
幅の正弦波信号ならびにこの正弦波信号と同期し
て位相が90゜異なる余弦波信号をそれぞれ与える
発生器と、前記被測定物からの反射電子を検出す
る発生器と、前記発生器を制御するとともに検出
器から出力される検出信号から電子ビームが前記
被測定物の表面に形成されたパターンを横切る時
間を測定してこの測定時間に基づきパターンの線
幅を算出する制御演算回路とを備えていることを
特徴としている。
に対して電子ビームを円形に走査するとともに、
この電子ビームの走査に同期して前記被測定物か
らの反射電子を検出し、この検出信号から電子ビ
ームが前記被測定物の表面に形成されたパターン
を横切るときの時間を測定することによりこのパ
ターンの線幅を算出するようにしている。すなわ
ち、本発明の線幅測定装置は、被測定物に照射さ
れる電子ビームを偏向させる偏向手段と、この偏
向手段に所定レベルの直流成分を重畳した所定振
幅の正弦波信号ならびにこの正弦波信号と同期し
て位相が90゜異なる余弦波信号をそれぞれ与える
発生器と、前記被測定物からの反射電子を検出す
る発生器と、前記発生器を制御するとともに検出
器から出力される検出信号から電子ビームが前記
被測定物の表面に形成されたパターンを横切る時
間を測定してこの測定時間に基づきパターンの線
幅を算出する制御演算回路とを備えていることを
特徴としている。
(ホ) 実施例
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。
細に説明する。
第１図はこの実施例の線幅測定装置の構成図で
ある。同図において、符号１は線幅測定装置、２
は電子ビームを発生する電子ビーム発生部、４は
電子ビームを偏向させる偏向手段で、この偏向手
段４はたとえば、偏向コイルや静電偏向板等で構
成される。６は被測定物８からの反射電子を検出
する検出器である。上記被測定物８は集積回路の
ようにその表面に所定の線幅を有するパターンが
形成されている。１０は所定レベルの直流成分を
重畳した所定振幅の正弦波信号ａを発生する正弦
波発生器、１２は所定レベルの直流成分が重畳さ
れ、かつ、上記正弦波信号ａと同期して位相が
90゜異なる所定振幅の余弦波信号ｂを発生する余
弦波発生器である。１４は前記検出器６から出力
される反射電子の検出信号ｃをデジタル化する
Ａ／Ｄ変換器、１６は正弦波、余弦波の各発生器
１０，１２を制御するとともに、Ａ／Ｄ変換器１
４を通つた検出信号ｃから電子ビームが被測定物
８の表面に形成されたパターンを横切る時間を測
定してこの測定時間に基づきパターンの線幅を算
出する制御演算回路である。
ある。同図において、符号１は線幅測定装置、２
は電子ビームを発生する電子ビーム発生部、４は
電子ビームを偏向させる偏向手段で、この偏向手
段４はたとえば、偏向コイルや静電偏向板等で構
成される。６は被測定物８からの反射電子を検出
する検出器である。上記被測定物８は集積回路の
ようにその表面に所定の線幅を有するパターンが
形成されている。１０は所定レベルの直流成分を
重畳した所定振幅の正弦波信号ａを発生する正弦
波発生器、１２は所定レベルの直流成分が重畳さ
れ、かつ、上記正弦波信号ａと同期して位相が
90゜異なる所定振幅の余弦波信号ｂを発生する余
弦波発生器である。１４は前記検出器６から出力
される反射電子の検出信号ｃをデジタル化する
Ａ／Ｄ変換器、１６は正弦波、余弦波の各発生器
１０，１２を制御するとともに、Ａ／Ｄ変換器１
４を通つた検出信号ｃから電子ビームが被測定物
８の表面に形成されたパターンを横切る時間を測
定してこの測定時間に基づきパターンの線幅を算
出する制御演算回路である。
次に上記構成を有する線幅測定装置１を適用し
て被測定物８の表面に形成されたパターンの線幅
を測定する方法について第６図に示すフローチヤ
ートを参照して説明する。
て被測定物８の表面に形成されたパターンの線幅
を測定する方法について第６図に示すフローチヤ
ートを参照して説明する。
集積回路等の人工的に形成されたパターンでは
その刻線ピツチ、線幅などの情報がある程度知ら
れているので、線幅測定開始にあたつてこれらの
情報を測定条件として予じめ演算制御回路１６へ
入力しておく（ステツプ１）。次いで、これらの
情報に基づき制御演算回路１６から制御信号を正
弦波、余弦波の各発生器１０，１２へ出力する。
これにより、正弦波、余弦波の各発生器１０，１
２には振幅ｒ、周波数、重畳直流成分ax、by等の
パラメータが与えられる。これに応答して各発生
器１０，１２からは制御信号に基づき第２図に示
すような正弦波信号ａ、余弦波信号ｂが発生され
る。そして発生した正弦波信号ａと余弦波信号ｂ
とを共に偏向手段４に与える。従つて、電子ビー
ム発生部２で発生した電子ビームは偏向手段４に
加えられる上記正弦波信号ａと余弦波信号ｂとに
より偏向を受ける。これにより、被測定物８の表
面上で電子ビームを走査して第３図に示すよう
に、電子ビームの光軸O0から重畳直流成分ax，
byだけオフセツトされた点O1を中心とした走査
円Ｓを描かせる。しかも、その際、制御演算回路
１６は前記正弦波信号ａと余弦波信号ｂの各振幅
を制御しているので、これによつて、たとえば、
各パターンＬが第３図に示すように互いに並行に
形成されている場合にはその刻線ピツチＰより線
幅ｄを差し引いた概略の値を直線とする走査円Ｓ
に設定する（ステツプn2）。一方、被測定物８の
表面からは電子ビーム走査により反射電子が放出
されるのでこれを検出器６で検出し、検出器６か
ら出力される検出信号ｃをＡ／Ｄ変換器１４でデ
ジタル化する。このＡ／Ｄ変換の開始タイミング
は正弦波、余弦波の各発生器１０，１２に同期し
て、すなわち、電子ビームの走査開始時点に合せ
て行なう。そしてＡ／Ｄ変換器１４でデジタル化
された検出信号ｃは制御演算回路１６へ取り込
む。今、制御演算回路１６に取り込んだ検出信号
ｃ中に検出ピークが存在しないとき、すなわち、
第４図ａに示すように電子ビームがパターンＬ間
を走査するような場合には、制御演算回路１６で
正弦波、余弦波の各発生器１０，１２に与えてい
る重畳直流成分ax，byのパラメータを変化させて
走査円Ｓの中心O1を一定方向（本例では右方向）
へ移動させる（ステツプn4）。電子ビームがパタ
ーンＬの一部を走査すると、第４図ｂ，ｃに示す
ように、検出器６で得られる検出信号ｃ中には検
出ピークP1が現われる。制御演算回路１６は上
述したように、電子ビームの円形走査開始と検出
信号ｃ入力とのタイミングを合せているので、検
出ピークP1の現われる期間t1および各検出ピーク
P1の時間間隔t1′からパターンＬの方向と走査円
Ｓの重なり程度とを判別できる。従つて、制御演
算回路１６で正弦波信号ａ、余弦波信号ｂの各重
畳直流成分を制御して、電子ビームの走査円Ｓの
中心O1が第４図ｄに示すように１つのパターン
Ｌのほぼ中心にくるまで移動させる。走査円Ｓの
中心O1がパターンＬのほぼ中心にくると、この
走査円Ｓの直径を隣接する他のパターンＬに重な
らない程度まで大きくし、この状態で電子ビーム
で走査円Ｓを再度描く（ステツプn5）。その際、
制御演算回路１６で電子ビームの走査開始からの
時間と、検出信号ｃの検出ピークとを測定する。
電子ビームの走査時間はその走査円Ｓの走査角度
θに対応している。このため測定される各検出ピ
ークP2の期間t2から電子ビームがパターンＬを横
切るときの角度θ2を算出できる。また、制御演算
回路１６は正弦波信号ａと余弦波信号ｂとの振幅
ｒも制御しているので、第５図に示すようにこの
振幅ｒと、先に算出した角度θ2との値から次式に
より１つのパターンＬの線幅ｌが求まる。
その刻線ピツチ、線幅などの情報がある程度知ら
れているので、線幅測定開始にあたつてこれらの
情報を測定条件として予じめ演算制御回路１６へ
入力しておく（ステツプ１）。次いで、これらの
情報に基づき制御演算回路１６から制御信号を正
弦波、余弦波の各発生器１０，１２へ出力する。
これにより、正弦波、余弦波の各発生器１０，１
２には振幅ｒ、周波数、重畳直流成分ax、by等の
パラメータが与えられる。これに応答して各発生
器１０，１２からは制御信号に基づき第２図に示
すような正弦波信号ａ、余弦波信号ｂが発生され
る。そして発生した正弦波信号ａと余弦波信号ｂ
とを共に偏向手段４に与える。従つて、電子ビー
ム発生部２で発生した電子ビームは偏向手段４に
加えられる上記正弦波信号ａと余弦波信号ｂとに
より偏向を受ける。これにより、被測定物８の表
面上で電子ビームを走査して第３図に示すよう
に、電子ビームの光軸O0から重畳直流成分ax，
byだけオフセツトされた点O1を中心とした走査
円Ｓを描かせる。しかも、その際、制御演算回路
１６は前記正弦波信号ａと余弦波信号ｂの各振幅
を制御しているので、これによつて、たとえば、
各パターンＬが第３図に示すように互いに並行に
形成されている場合にはその刻線ピツチＰより線
幅ｄを差し引いた概略の値を直線とする走査円Ｓ
に設定する（ステツプn2）。一方、被測定物８の
表面からは電子ビーム走査により反射電子が放出
されるのでこれを検出器６で検出し、検出器６か
ら出力される検出信号ｃをＡ／Ｄ変換器１４でデ
ジタル化する。このＡ／Ｄ変換の開始タイミング
は正弦波、余弦波の各発生器１０，１２に同期し
て、すなわち、電子ビームの走査開始時点に合せ
て行なう。そしてＡ／Ｄ変換器１４でデジタル化
された検出信号ｃは制御演算回路１６へ取り込
む。今、制御演算回路１６に取り込んだ検出信号
ｃ中に検出ピークが存在しないとき、すなわち、
第４図ａに示すように電子ビームがパターンＬ間
を走査するような場合には、制御演算回路１６で
正弦波、余弦波の各発生器１０，１２に与えてい
る重畳直流成分ax，byのパラメータを変化させて
走査円Ｓの中心O1を一定方向（本例では右方向）
へ移動させる（ステツプn4）。電子ビームがパタ
ーンＬの一部を走査すると、第４図ｂ，ｃに示す
ように、検出器６で得られる検出信号ｃ中には検
出ピークP1が現われる。制御演算回路１６は上
述したように、電子ビームの円形走査開始と検出
信号ｃ入力とのタイミングを合せているので、検
出ピークP1の現われる期間t1および各検出ピーク
P1の時間間隔t1′からパターンＬの方向と走査円
Ｓの重なり程度とを判別できる。従つて、制御演
算回路１６で正弦波信号ａ、余弦波信号ｂの各重
畳直流成分を制御して、電子ビームの走査円Ｓの
中心O1が第４図ｄに示すように１つのパターン
Ｌのほぼ中心にくるまで移動させる。走査円Ｓの
中心O1がパターンＬのほぼ中心にくると、この
走査円Ｓの直径を隣接する他のパターンＬに重な
らない程度まで大きくし、この状態で電子ビーム
で走査円Ｓを再度描く（ステツプn5）。その際、
制御演算回路１６で電子ビームの走査開始からの
時間と、検出信号ｃの検出ピークとを測定する。
電子ビームの走査時間はその走査円Ｓの走査角度
θに対応している。このため測定される各検出ピ
ークP2の期間t2から電子ビームがパターンＬを横
切るときの角度θ2を算出できる。また、制御演算
回路１６は正弦波信号ａと余弦波信号ｂとの振幅
ｒも制御しているので、第５図に示すようにこの
振幅ｒと、先に算出した角度θ2との値から次式に
より１つのパターンＬの線幅ｌが求まる。
ｌ＝2r sinθ2／２
第４図ｄに示すようなパターンＬでは２つの検
出ピークP2が得られるので、各ピークP2から求
まる線幅の平均値を最終的な線幅とする（ステツ
プn6）。被測定物８の他の部分での線幅測定を継
続する場合には電子ビームの走査円Ｓを縮少し、
所要の測定対象位置まで走査円Ｓの中心O1を移
動させ（ステツプn8）、再度ステツプn2から測定
を開始する。線幅測定が完了したならば得られた
各線幅ｌのデータを図示省略した表示器等へ出力
する（ステツプn9）。
出ピークP2が得られるので、各ピークP2から求
まる線幅の平均値を最終的な線幅とする（ステツ
プn6）。被測定物８の他の部分での線幅測定を継
続する場合には電子ビームの走査円Ｓを縮少し、
所要の測定対象位置まで走査円Ｓの中心O1を移
動させ（ステツプn8）、再度ステツプn2から測定
を開始する。線幅測定が完了したならば得られた
各線幅ｌのデータを図示省略した表示器等へ出力
する（ステツプn9）。
なお、上記実施例では各パターンＬが互いに並
行に形成された場合の線幅測定について説明した
がこれに限らずパターンが格子状に形成されてい
るような場合でも本発明を適用できるのは勿論で
ある。
行に形成された場合の線幅測定について説明した
がこれに限らずパターンが格子状に形成されてい
るような場合でも本発明を適用できるのは勿論で
ある。
(ヘ) 効 果
以上のように本発明によれば、従来のような人
手を介することなく直接線幅を測定するので、自
動化が図れる。従つて、迅速かつ高精度に線幅が
求まり、測定作業の煩雑さも解消されるなどの効
果を奏する。
手を介することなく直接線幅を測定するので、自
動化が図れる。従つて、迅速かつ高精度に線幅が
求まり、測定作業の煩雑さも解消されるなどの効
果を奏する。
図面は本発明の一実施例を示し、第１図は線幅
測定装置の構成図、第２図は正弦波信号と余弦波
信号の波形図、第３図ないし第５図は線幅の測定
方法の説明図、第６図は線幅測定方法を説明する
ためのフローチヤートである。 １…線幅測定装置、４…偏向手段、６…検出
器、８…被測定物、１０…正弦波発生器、１２…
余弦波発生器、１６…制御演算回路。
測定装置の構成図、第２図は正弦波信号と余弦波
信号の波形図、第３図ないし第５図は線幅の測定
方法の説明図、第６図は線幅測定方法を説明する
ためのフローチヤートである。 １…線幅測定装置、４…偏向手段、６…検出
器、８…被測定物、１０…正弦波発生器、１２…
余弦波発生器、１６…制御演算回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 被測定物に対して電子ビームを円形に走査す
るとともに、この電子ビームの走査に同期して前
記被測定物からの反射電子を検出し、この検出信
号から電子ビームが前記被測定物の表面に形成さ
れたパターンを横切るときの時間を測定すること
によりこのパターンの線幅を算出することを特徴
とする線幅測定方法。 ２ 被測定物に照射される電子ビームを偏向させ
る偏向手段と、この偏向手段に所定レベルの直流
成分を重畳した所定振幅の正弦波信号ならびにこ
の正弦波信号と同期して位相が90゜異なる余弦波
信号をそれぞれ与える各発生器と、前記被測定物
からの反射電子を検出する検出器と、前記各発生
器を制御するとともに、発生器から出力される検
出信号により電子ビームが前記被測定物の表面に
形成されたパターンを横切る時間を測定してこの
測定時間に基づきパターンの線幅を算出する制御
演算回路とを備えていることを特徴とする線幅測
定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5688684A JPS60200113A (ja) | 1984-03-24 | 1984-03-24 | 線幅測定方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5688684A JPS60200113A (ja) | 1984-03-24 | 1984-03-24 | 線幅測定方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60200113A JPS60200113A (ja) | 1985-10-09 |
| JPH0531723B2 true JPH0531723B2 (ja) | 1993-05-13 |
Family
ID=13039904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5688684A Granted JPS60200113A (ja) | 1984-03-24 | 1984-03-24 | 線幅測定方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60200113A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62135710A (ja) * | 1985-12-10 | 1987-06-18 | Nec Corp | 微細パタ−ンの検査方法 |
| JP2001304840A (ja) * | 2000-04-26 | 2001-10-31 | Advantest Corp | 電子ビーム測長装置及び測長方法 |
-
1984
- 1984-03-24 JP JP5688684A patent/JPS60200113A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60200113A (ja) | 1985-10-09 |
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