JPH0675053A - Energy beam diameter measuring method - Google Patents

Energy beam diameter measuring method

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JPH0675053A
JPH0675053A JP22583592A JP22583592A JPH0675053A JP H0675053 A JPH0675053 A JP H0675053A JP 22583592 A JP22583592 A JP 22583592A JP 22583592 A JP22583592 A JP 22583592A JP H0675053 A JPH0675053 A JP H0675053A
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Abstract

PURPOSE:To calculate beam diameter accurately by irradiating each of a plurality of line patterns, formed at a constant interval on the surface of a film, with a beam at different linear dose, forming a pattern having a maximal surface dose lower than a threshold level and a minimal surface dose higher than the threshold level, and then determining the ratio of linear doses corresponding, respectively, to the maximal and minimal values. CONSTITUTION:A silicon nitride film 2 is formed on a semiconductor substrate 1 and then it is scanned by a convergent ion beam 3 of Ga thus forming a plurality of line patterns 4. The film 2 is then subjected to dry etching. In this regard, relationship between the surface dose of Ga and residual film thickness rate varies in view point of threshold value thus producing two threshold values Fi, Fo. Total surface dose exhibits an irregular distribution and thereby linear dose is varied in the writing to regulate the maximal and minimal values 43, 44 thereof such that they match, respectively, with the threshold surface doses Fi, Fo. A ratio R of linear doses L1, L2 corresponding to Fi, Fo is then determined thus calculating a beam diameter delta=Df(A(R)), where D is beam interval, f is a function representative of relationship between R and delta, and A is a constant.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、エネルギービームのビ
ーム径の測定方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring the beam diameter of an energy beam.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、集束イオンビームや電子ビーム等
のエネルギービームは、マスクレスで微細なパターニン
グが可能であることから、各種のパターニングプロセス
に用いられるようになった。これらのエネルギービーム
を用いたパターニングプロセスにおいては、エネルギー
ビームのビーム径がそのパターニング性能に大きな影響
を及ぼすため、ビーム径を正確に把握しておく必要があ
る。最近、イオンビームの重ね合わせによるイオンドー
ズ量の違いを用いた、イオンビーム径の測定方法が、
L.R.Harriottによって提案され、その方法
について、J.Vac.Sci.Technol.A
8,899(1990)に述べられている。この方法
は、集束イオンビームで複数のライン描画した時の最大
イオンドーズ量が、ラインの本数によって変化すること
を用いている。そのために先ず、ガラス基板上にCr膜
を形成しておき、このCr膜に集束イオンビームを照射
してCrをスパッタエッチングする。この際、一定量の
Crをスパッタエッチングするのに要した時間をCrと
ガラスによるに二次イオンの違いを用いて測定する。こ
れにより、本数の異なるラインパターンの最大イオンド
ーズ量の違いを求め、これをビーム径に換算している。
2. Description of the Related Art In recent years, energy beams such as focused ion beams and electron beams have come to be used in various patterning processes because they enable fine patterning without a mask. In the patterning process using these energy beams, the beam diameter of the energy beam has a great influence on the patterning performance, and therefore the beam diameter needs to be accurately grasped. Recently, a method of measuring the ion beam diameter using the difference in the ion dose amount due to the superposition of ion beams has been
L. R. The method proposed by Harriott and described in J. Vac. Sci. Technol. A
8, 899 (1990). This method uses that the maximum ion dose amount when a plurality of lines are drawn by a focused ion beam changes depending on the number of lines. For this purpose, first, a Cr film is formed on a glass substrate, and the Cr film is irradiated with a focused ion beam to carry out sputter etching of Cr. At this time, the time required to sputter-etch a certain amount of Cr is measured by using the difference in secondary ion between Cr and glass. By this, the difference in the maximum ion dose amount of the line patterns having different numbers is obtained and converted to the beam diameter.

【0003】しかしながらこの方法にはいくつかの問題
点が挙げられる。まずスパッタエッチングの終点検出を
行うには、二次イオンの質量分析器を集束イオンビーム
装置に組み込むといった非常に特殊な装置構成が必要と
なる。さらに、ビーム径の測定精度は時間計測の精度に
直接的に関係しているために、測定の精度を上げるため
には、二次イオン質量分析器と連動させてスパッタ時間
を正確に計測する機構を必要とする。
However, this method has some problems. First, in order to detect the end point of sputter etching, a very special device configuration such as incorporating a mass spectrometer for secondary ions into a focused ion beam device is required. Further, since the measurement accuracy of the beam diameter is directly related to the accuracy of the time measurement, in order to improve the measurement accuracy, a mechanism for accurately measuring the sputtering time in conjunction with the secondary ion mass spectrometer. Need.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来のエネルギービー
ム径測定装置は、二次イオンの質量分析器と、集束イオ
ンビームのブランキングと二次イオン質量分析器を総合
的に制御する機構を必要とし装置構成が複雑であった。
A conventional energy beam diameter measuring device requires a secondary ion mass analyzer and a mechanism for comprehensively controlling a focused ion beam blanking and a secondary ion mass analyzer. The device configuration was complicated.

【0005】本発明は、上記問題点に鑑みて成されたも
ので、二次イオンの質量分析器及び、集束イオンビーム
のブランキングと二次イオン質量分析器を総合的に制御
する機構を必要としない簡単な装置構成にてのエネルギ
ービーム径の測定が可能なエネルギビーム径測定方法を
提供するものである。
The present invention has been made in view of the above problems, and requires a secondary ion mass analyzer and a mechanism for comprehensively controlling the blanking of a focused ion beam and the secondary ion mass analyzer. The present invention provides an energy beam diameter measuring method capable of measuring the energy beam diameter with a simple device configuration.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】第1の発明は、基板上に
形成した薄膜表面に被ビーム径測定用のエネルギービー
ムを一定のライン間隔(D)を設定した複数のラインか
らなるパターン毎に線ドーズ量を変化させて照射するこ
とにより、設定したしきい値より小さい面ドーズ量の極
大値と前記しきい値より大きい面ドーズ量の極小値を持
つパターンを形成する工程と、前記極大値に応じた線ド
ーズ量と前記極小値に応じた線ドーズ量の比(R)を求
める工程と、前記R、及びDを以下の(5)式に代入し
てビーム径(δ)を算出する工程とを具備することを特
徴とするエネルギービーム径測定方法である。 δ=D・f(A(R)) ……(5)
According to a first aspect of the present invention, an energy beam for measuring a beam diameter is formed on a surface of a thin film formed on a substrate for each pattern consisting of a plurality of lines with a fixed line interval (D). A step of forming a pattern having a maximum value of the surface dose amount smaller than a set threshold value and a minimum value of the surface dose amount larger than the threshold value by irradiating while changing the line dose amount, and the maximum value. And a line dose amount ratio (R) according to the minimum value, and R and D are substituted into the following equation (5) to calculate the beam diameter (δ). An energy beam diameter measuring method comprising: δ = Df (A (R)) (5)

【0007】但し、関数fは、単一エネルギービームの
分布の重ね合わせとして計算より得られる面ドーズ量の
極大値と極小値の比と、ビーム径の関係を表す関数であ
り、Aは定数である。
However, the function f is a function that represents the relationship between the beam diameter and the ratio of the maximum value and the minimum value of the surface dose obtained as a superposition of the distributions of the single energy beams, and A is a constant. is there.

【0008】第2の発明は、基板上に形成した薄膜表面
に被ビーム径測定用のエネルギービームを一定の線ドー
ズ量で照射して複数のラインからなるライン間隔を変化
させたパターンを形成する工程と、面ドーズ量の極大値
と極小値の分布が測定できる限界のライン間隔(D)を
求める工程と、前記Dを以下の(6)式に代入してビー
ム径(δ)を算出する工程とを具備することを特徴とす
るエネルギービーム径測定方法である。 δ=D・g(Rpv) ……(6)
According to a second aspect of the present invention, a thin film surface formed on a substrate is irradiated with an energy beam for measuring a beam diameter at a constant line dose amount to form a pattern having a plurality of lines with varying line intervals. A step, a step of obtaining a limit line interval (D) at which the distribution of the maximum value and the minimum value of the surface dose amount can be measured, and the beam diameter (δ) is calculated by substituting the D into the following equation (6). An energy beam diameter measuring method comprising: δ = D · g (R pv ) ... (6)

【0009】但し、関数gは、単一エネルギービームの
分布の重ね合わせとして計算より得られる前記極大値に
対する前記極大値と極小値の差の絶対値の割合と、ビー
ム径の関係を表す関数であり、Rpvは規格化した前記絶
対値の差である。
However, the function g is a function representing the relationship between the beam diameter and the ratio of the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value with respect to the maximum value obtained by calculation as a superposition of distributions of single energy beams. Yes , R pv is the difference between the normalized absolute values.

【0010】[0010]

【作用】本発明者によれば、エネルギビームの面ドーズ
量分布の重ね合わせとして得られる総面ドーズ量分布の
極大値と極小値の変化を観察することにより、理論計算
より得られる関数を用いた式から容易にビーム径を算出
することができるので、二次イオン質量分析器を組み込
んだ集束イオンビーム装置といった特殊な構成を必要と
せず、非常に簡単かつ正確にビーム径を測定することが
できる。
According to the present inventor, the function obtained by theoretical calculation is used by observing the change in the maximum value and the minimum value of the total surface dose distribution obtained as a superposition of the energy beam surface dose distributions. Since the beam diameter can be easily calculated from the above formula, the beam diameter can be measured very easily and accurately without requiring a special configuration such as a focused ion beam device incorporating a secondary ion mass spectrometer. it can.

【0011】[0011]

【実施例】以下に本発明の詳細を実施例に沿って説明す
る。 実施例1
EXAMPLES The details of the present invention will be described below with reference to examples. Example 1

【0012】先ず、図1(a)に示す如く、半導体基板
1上に窒化シリコン膜2を約8000オングストローム
(以下Aと省略する)の厚さに形成したものを集束イオ
ンビーム装置内に導入し、被ビーム径測定用のGaの集
束イオンビーム3を走査して複数のラインパターン4を
描画する。つまりGaが注入されたラインパターン4を
形成する。複数のラインパターン4は、図1(b)にそ
の一部を示す如く、一定の間隔で描画する複数のライン
を1つのパターンとし、各パターン毎に線ドーズ量を徐
々に大きくしたものである。
First, as shown in FIG. 1A, a silicon nitride film 2 formed on a semiconductor substrate 1 to a thickness of about 8000 Å (hereinafter abbreviated as A) is introduced into a focused ion beam apparatus. , A focused ion beam 3 of Ga for beam diameter measurement is scanned to draw a plurality of line patterns 4. That is, the line pattern 4 in which Ga is injected is formed. As shown in FIG. 1B, a part of the plurality of line patterns 4 is one in which a plurality of lines drawn at constant intervals are one pattern, and the line dose amount is gradually increased for each pattern. .

【0013】次に、図2に示す如く、半導体基板1を弗
素系プラズマラジカル22を用いたドライエッチング装
置21の試料ホルダー20に設置して、上述した窒化シ
リコン膜2をエッチングする。Gaイオンを注入した窒
化シリコン膜2は、弗素系プラズマラジカル22による
ドライエッチングに対して選択性を示し、窒化シリコン
膜2に対してマスクとして働く適当なドライエッチング
条件において、図3に示す如く、Gaの面ドーズ量と残
留膜厚率の関係が閾値的な変化を示す。このとき、図3
に示す如く、Fi、Foという2つの値が閾値となる面
ドーズ量(閾値面ドーズ量と省略する)として得られ
る。
Next, as shown in FIG. 2, the semiconductor substrate 1 is set in the sample holder 20 of the dry etching apparatus 21 using the fluorine-based plasma radicals 22 to etch the silicon nitride film 2 described above. The Ga nitride-implanted silicon nitride film 2 exhibits selectivity for dry etching by the fluorine-based plasma radicals 22, and under appropriate dry etching conditions that act as a mask for the silicon nitride film 2, as shown in FIG. The relationship between the surface dose amount of Ga and the residual film thickness rate shows a threshold change. At this time,
As shown in (2), two values Fi and Fo are obtained as a surface dose amount (abbreviated as a threshold surface dose amount) that becomes a threshold value.

【0014】ここで、面ドーズ量がFi以下の小さい場
合はエッチングに対するマスクが十分に形成されないた
め窒化シリコン膜2は全く残らずエッチングされるが、
面ドーズ量がFo以上の高い場合にはエッチングに対す
るマスクが十分に形成され、窒化シリコン膜2はエッチ
ングされずほとんど初期の膜厚が残ることになる。ま
た、面ドーズ量がFiとFoの間の場合には面ドーズ量
の変化に対して残留膜厚率が0から100%の間をほぼ
線形に変化する。
If the surface dose is smaller than Fi, the mask for etching is not sufficiently formed, so that the silicon nitride film 2 is completely etched.
When the surface dose amount is higher than Fo, a sufficient mask for etching is formed, and the silicon nitride film 2 is not etched and almost the initial film thickness remains. Further, when the surface dose amount is between Fi and Fo, the residual film thickness ratio changes substantially linearly between 0 and 100% with respect to the change of the surface dose amount.

【0015】ところで、集束イオンビームの電流密度分
布がガウス分布で近似できることから、ビーム径と同程
度のビーム間隔をとって描画した複数本のラインパター
ンによって得られる面ドーズ量分布は、図4(a)に示
す如くなる。つまり、近接したライン同士のドーズ量分
布の重ね合わせにより、各ラインの面ドーズ量分布41
に対し、合計の面ドーズ量分布(総面ドーズ量分布と称
する)42は凹凸を持った分布となる。
By the way, since the current density distribution of the focused ion beam can be approximated by a Gaussian distribution, the surface dose amount distribution obtained by a plurality of line patterns drawn with a beam interval similar to the beam diameter is shown in FIG. As shown in a). That is, the surface dose distribution 41 of each line is obtained by superimposing the dose distributions of adjacent lines.
On the other hand, the total surface dose amount distribution 42 (referred to as the total surface dose amount distribution) 42 has unevenness.

【0016】線ドーズ量を変えた際のこの総面ドーズ量
分布42の変化を示したのが図4(b)、図4(C)で
ある。描画の線ドーズ量を変化させることによりその極
大値43と極小値44が増減する。このことにより、図
4(b)に示す如く極大値43が閾値面ドーズ量Fiと
一致する場合と、図4(c)に示す如く極小値44が閾
値面ドーズ量Foに一致する場合を実現することができ
る。線ドーズ量を増大することにより、図4(b)に示
す状態を境界として、窒化シリコン膜2が全く残らない
状態からライン状に残る状態へと変化する。また、同様
に、図4(c)に示す状態を境界として、窒化シリコン
膜2に凹凸が生じる状態からほとんど残って平坦となる
状態へと変化する。ところで、集束イオンビームで照射
する線ドーズ量(L)と、極大値と極小値の面ドーズ量
(F)との間には、図5に示すような関係がある。ここ
で、p:L=aFとv:L=bFで表した2本の直線
は、それぞれ極大値と極小値の変化を示しており、L1
2 それぞれ図3(b)と図3(c)の状態を実現する
線ドーズ量である。図5より、L1 とL2 の間には、 L1 /L2 =(a/b)・(Fo/Fi) …(1) という関係があることがわかる。ここでFo/Fiは、 γ=[ln(Fo/Fi)]-1 …(2) で定義されるコントラスト係数γを用いて表すことがで
き、集束イオンビームの照射エネルギーとドライエッチ
ング条件が一定であれば、ほぼ一定の値となる。またa
/bは、ビーム径δとビーム間隔Dとの比の関数とし
て、図6に示す如くなっている。但し、ここで言うビー
ム径とは、ガウス分布のピーク値の1/eになる点まで
の中心からの距離の2倍の値を意味している。以上よ
り、 いう関係が導かれるから、2つの境界状態を示す線ドー
ズ量L1 とL2 の比、及びビーム間隔Dからビーム径δ
を求めることが可能である。ここで、L2 /L1 =Rと
し、関数hの逆関数をfとすれば(5)式が導き出され
る。 δ=D・f(A(R)) …(5)
FIGS. 4B and 4C show changes in the total surface dose distribution 42 when the line dose is changed. By changing the drawing line dose amount, the maximum value 43 and the minimum value 44 increase or decrease. As a result, the case where the maximum value 43 matches the threshold surface dose amount Fi as shown in FIG. 4B and the case where the minimum value 44 matches the threshold surface dose amount Fo as shown in FIG. 4C are realized. can do. By increasing the line dose amount, the state where the silicon nitride film 2 does not remain at all is changed from the state shown in FIG. Further, similarly, with the state shown in FIG. 4C as a boundary, the state in which the silicon nitride film 2 is uneven is changed to a state in which the silicon nitride film 2 remains almost flat. By the way, there is a relationship as shown in FIG. 5 between the line dose amount (L) irradiated with the focused ion beam and the surface dose amount (F) having the maximum value and the minimum value. Here, p: L = aF and v: L = 2 straight lines expressed by bF shows change in the maximum and minimum values, respectively, L 1
L 2 is a line dose amount that realizes the states of FIG. 3B and FIG. 3C, respectively. From FIG. 5, it can be seen that there is a relationship between L 1 and L 2 that L 1 / L 2 = (a / b) · (Fo / Fi) (1). Here, Fo / Fi can be expressed by using the contrast coefficient γ defined by γ = [ln (Fo / Fi)] -1 (2), and the irradiation energy of the focused ion beam and the dry etching condition are constant. If so, it will be a substantially constant value. Also a
/ B as a function of the ratio of the beam diameter δ and the beam spacing D is shown in FIG. However, the beam diameter here means a value twice the distance from the center to the point where 1 / e of the peak value of the Gaussian distribution is reached. From the above, Since the relationship is derived, the beam diameter δ is calculated from the ratio of the line dose amounts L 1 and L 2 indicating the two boundary states and the beam distance D.
It is possible to ask. Here, if L 2 / L 1 = R and the inverse function of the function h is f, the equation (5) is derived. δ = D · f (A (R)) (5)

【0017】但し、関数fは、単一エネルギービームの
分布の重ね合わせとして計算より得られる面ドーズ量の
極大値と極小値の比と、ビーム径の関係を表す関数であ
り、Aは定数である。尚、図6は、面ドーズ量の極大値
と極小値の比とビーム径の関係を表すグラフであるた
め、関数fとその逆関数hの両方に対応している。具体
的には、以下のようにしてビーム径を測定した。
However, the function f is a function representing the relationship between the beam diameter and the ratio of the maximum value and the minimum value of the surface dose obtained as a superposition of the distributions of the single energy beams, and A is a constant. is there. Since FIG. 6 is a graph showing the relationship between the ratio of the maximum value and the minimum value of the surface dose amount and the beam diameter, it corresponds to both the function f and its inverse function h. Specifically, the beam diameter was measured as follows.

【0018】本実施例では先ず、0.5〜2μm程度の
ビーム径を測定する場合として、長さ5μmの5本のラ
インをビーム間隔1μmで描画して1つのラインパター
ンとし、線ドーズ量を5.0×1011cm-1から3.0
×1013cm-1迄、2桁の精度で変化させて図1の様に
161パターン描画した。
In the present embodiment, first, in the case of measuring a beam diameter of about 0.5 to 2 μm, five lines having a length of 5 μm are drawn at a beam interval of 1 μm to form one line pattern, and the line dose amount is set. 5.0 × 10 11 cm -1 to 3.0
161 patterns were drawn as shown in FIG. 1 while changing the accuracy up to × 10 13 cm -1 with two digits.

【0019】次いで、イオンビームを照射したこの試料
を図2で示したマイクロ波励起型ドライエッチング装置
に導入し、四弗化炭素ガス圧力1.5×10-1Torrの条
件で約3分間のドライエッチングを行った。ドライエッ
チング後の試料表面を光学顕微鏡で観察すると、1.2
×1012-1の線ドーズ量のパターンから凹凸が見え始
め、2.9×1012cm-1の線ドーズ量のパターンから
再び平坦な表面となった。つまり、L1 =1.2×10
12cm-1、L2 =2.9×1012cm-1である。
Next, the sample irradiated with the ion beam was introduced into the microwave-excited dry etching apparatus shown in FIG. 2, and the carbon tetrafluoride gas pressure was set to 1.5 × 10 -1 Torr for about 3 minutes. Dry etching was performed. When observing the sample surface after dry etching with an optical microscope, 1.2
Unevenness began to appear from the pattern with a line dose amount of × 10 12 m −1 , and a flat surface was formed again from the pattern with a line dose amount of 2.9 × 10 12 cm −1 . That is, L 1 = 1.2 × 10
It is 12 cm −1 and L 2 = 2.9 × 10 12 cm −1 .

【0020】ここで、加速電圧40kVで窒化シリコン
にGa集束イオンビームを注入し、上記の条件でドライ
エッチングを行った場合には、コントラスト係数γは
4.02と求められている。これらより、(4)式を用
いて、極大値と極小値の比a/bは1.88と求まる。
この値より、図6のグラフから、ビーム径とビーム間隔
の比δ/Dとして0.87が得られる。ビーム間隔は1
μmであるから、結局ビーム径は0.87μmと求めら
れた。線ドーズ量の精度として2桁となるように集束イ
オンビーム描画しているから、この実施例は約1%の測
定精度を持ったビーム径の測定であることが判る。
Here, when a Ga focused ion beam is injected into silicon nitride at an acceleration voltage of 40 kV and dry etching is performed under the above conditions, the contrast coefficient γ is required to be 4.02. From these, the ratio a / b of the maximum value and the minimum value is found to be 1.88 by using the equation (4).
From this value, from the graph of FIG. 6, 0.87 is obtained as the ratio δ / D between the beam diameter and the beam interval. Beam spacing is 1
Since it is μm, the beam diameter was finally determined to be 0.87 μm. Since the focused ion beam drawing is performed so that the accuracy of the line dose amount becomes two digits, it can be understood that this embodiment is the measurement of the beam diameter with the measurement accuracy of about 1%.

【0021】複数のラインパターンはこの実施例の図1
の様に線ドーズ量の同じものを複数平行に形成しても良
いが、これ以外に例えばライン毎に順次線ドーズ量を変
えたラインパターンにしても良いし、線ドーズ量が描画
後に分かる様にしておけばランダムに形成しても良い。 実施例2 この実施例では、実施例1と同様の部分は同一番号を付
しその詳しい説明を省略した。
A plurality of line patterns are shown in FIG. 1 of this embodiment.
As described above, a plurality of lines having the same line dose amount may be formed in parallel, but other than this, for example, a line pattern in which the line dose amount is sequentially changed for each line may be used, or the line dose amount can be known after drawing. If it is set, it may be formed randomly. Example 2 In this example, the same parts as in Example 1 are assigned the same reference numerals and detailed explanations thereof are omitted.

【0022】先ず、図7(a)に示す如く、半導体基板
1上に窒化シリコン膜2を約800nmの厚さに形成し
たものを測定用試料として集束イオンビーム装置内に導
入し、ビーム径を測定すべきGaの集束イオンビーム3
を走査して複数のラインパターン4を実施例1と同様に
描画する。複数のラインパターン4は、図7(b)にそ
の一部を示す如く、一定の線ドーズ量と間隔で描画する
複数のラインを1つのパターンとし、各パターン毎にラ
イン横方向の間隔に対応するビーム間隔を徐々に小さく
したものである。1μm程度のビーム径を測定する場合
には、そのビーム間隔を1.5μmから0.2μmまで
0.02μmのステップで1つのパターン毎に小さくし
ながら、長さ10μm、線ドーズ量2.5×1012cm
-1で66パターン描画する。ラインパターンのビーム間
隔と測定用試料に照射されるGaの総面ドーズ量分布の
関係は、集束イオンビームのイオン電流密度分布がガウ
ス分布で近似できることから、図8(a)及び図8
(b)の様に変化する。近接したライン同士の面ドーズ
量分布の重ね合わせにより、各ラインの面ドーズ量分布
81に対し、ビーム間隔が広い場合には総面ドーズ量分
布821 に極大値と極小値(以下、凹凸と称する)を生
じる(図8(a))。また、ビーム間隔が狭い場合には
総面ドーズ量分布822 に凹凸が生じなくなる(図8
(b))。ここで、窒化シリコン膜2がGaの集束イオ
ンビーム3によってスパッタエッチングされる深さは照
射されるGaイオンの面ドーズ量に比例するため、Ga
面ドーズ量分布を反映した凹凸を、窒化シリコン膜2上
に生ずる。この試料を、集束イオンビーム装置から取り
出し、微分干渉顕微鏡で試料上面から観察すると、窒化
シリコン膜2上の凹凸は像の明暗として得ることができ
る。ビーム間隔が広いつまり総面ドーズ量分布821
凹凸が生じている領域ではライン状の明暗として現れ、
ビーム間隔が狭いつまり総面ドーズ量分布822 に凹凸
が生じていない領域では明暗は観察されない。明暗が観
察される領域と観察されない領域の境界までのパターン
の個数を数えることにより、凹凸と平坦の境界のビーム
間隔(D)を得ることができる。
First, as shown in FIG. 7A, a silicon nitride film 2 having a thickness of about 800 nm formed on a semiconductor substrate 1 is introduced as a measurement sample into a focused ion beam apparatus, and the beam diameter is changed. Focused ion beam 3 of Ga to be measured
And a plurality of line patterns 4 are drawn in the same manner as in the first embodiment. As shown in FIG. 7B, a part of the plurality of line patterns 4 is a plurality of lines drawn at a constant line dose amount and a certain interval, and each pattern corresponds to a line lateral direction interval. The beam spacing is gradually reduced. When measuring a beam diameter of about 1 μm, the beam interval is reduced from 1.5 μm to 0.2 μm in steps of 0.02 μm for each pattern, while the length is 10 μm and the line dose amount is 2.5 ×. 10 12 cm
-1 draws 66 patterns. The relationship between the beam interval of the line pattern and the total surface dose distribution of Ga irradiated on the measurement sample is shown in FIGS. 8A and 8B because the ion current density distribution of the focused ion beam can be approximated by a Gaussian distribution.
It changes like (b). By superimposing the surface dose distributions of adjacent lines, the maximum and minimum values (hereinafter referred to as unevenness) in the total surface dose distribution 82 1 when the beam interval is wide with respect to the surface dose distribution 81 of each line. (FIG. 8A). Further, when the beam interval is narrow, unevenness does not occur in the total surface dose distribution 82 2 (FIG. 8).
(B)). Here, since the depth at which the silicon nitride film 2 is sputter-etched by the focused ion beam 3 of Ga is proportional to the surface dose amount of the irradiated Ga ions,
Unevenness reflecting the surface dose distribution is generated on the silicon nitride film 2. When this sample is taken out from the focused ion beam apparatus and observed from the upper surface of the sample with a differential interference microscope, the unevenness on the silicon nitride film 2 can be obtained as the brightness of the image. In the region where the beam interval is wide, that is, the unevenness is generated in the total surface dose distribution 82 1 , it appears as a line-shaped light and dark,
Brightness is not observed in a region where the beam interval is narrow, that is, where the total surface dose distribution 82 2 has no unevenness. By counting the number of patterns up to the boundary between the region where bright and dark are observed and the region where it is not observed, the beam interval (D) between the uneven and flat boundaries can be obtained.

【0023】ビーム形状つまりはイオンビームのイオン
電流密度分布をガウス分布と近似した計算により、ビー
ム径(δ)とビーム間隔(D)の比に対する凹凸の大き
さの割合は、図9の如く求められる。ただし、ここで言
う凹凸の大きさの割合とは、ビーム径を0.5μmとし
た場合の極大値となる面ドーズ量と極小値となる面ドー
ズ量の差をビーム間隔が十分に大きい場合の最大面ドー
ズ量で規格化したものを示している。また、ここではビ
ーム径(δ)としてガウス分布のピーク値の1/e
(e:自然対数の底)の値となる点迄のビームの中心か
らの距離の2倍を用いている。ここでDを以下の(6)
式に代入してビーム径(δ)を算出することができる。 δ=D・g(Rpv) ……(6)
The beam shape, that is, the ion current density distribution of the ion beam is approximated to a Gaussian distribution, and the ratio of the unevenness to the ratio of the beam diameter (δ) to the beam interval (D) is obtained as shown in FIG. To be However, the ratio of the size of the unevenness referred to here means the difference between the maximum surface dose and the minimum surface dose when the beam diameter is 0.5 μm when the beam interval is sufficiently large. The standardized maximum surface dose is shown. In addition, here, the beam diameter (δ) is 1 / e of the peak value of the Gaussian distribution.
Two times the distance from the center of the beam to the point having a value of (e: base of natural logarithm) is used. Where D is the following (6)
The beam diameter (δ) can be calculated by substituting it into the formula. δ = D · g (R pv ) ... (6)

【0024】但し、関数gは、単一エネルギービームの
分布の重ね合わせとして計算より得られる前記極大値に
対する前記極大値と極小値の差の絶対値の割合と、ビー
ム径の関係を表す関数である。この式以下のようにして
導出される。ここで、Rpvは、面ドーズ量分布の極大値
と極小値の割合が面ドーズ量分布の極大値と極小値を観
測する手段の分解能と最大の観測値の比と等しい時が、
極大値極小値と平坦の境界のビーム間隔(D)を与える
ことを用いて求められる。また、関数gは図9のグラフ
に相当する。
However, the function g is a function representing the relation between the beam diameter and the ratio of the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value with respect to the maximum value obtained by calculation as a superposition of distributions of single energy beams. is there. This equation is derived as follows. Here, R pv is when the ratio of the maximum value and the minimum value of the surface dose amount distribution is equal to the ratio of the resolution of the means for observing the maximum value and the minimum value of the surface dose amount distribution to the maximum observed value,
The maximum value and the minimum value and the beam interval (D) at the flat boundary are given. The function g corresponds to the graph in FIG.

【0025】ここで、集束イオンビームの加速電圧10
0kVの条件で、1.0×1017cm-2のドーズ量に対
して窒化シリコン膜2のスパッタエッチング深さは実験
から170nmと求められている。ビーム径は不明であ
るが、例えば0.5μmのビーム径で上述の線ドーズ量
2.5×1012cm-1となるようにGaイオンを照射し
た場合には、ライン同士の間隔が十分に広いとして分布
の最大面ドーズ量は1.13×1017-2となるから、
スパッタエッチング深さの最大値は192nmとなる。
微分干渉顕微鏡の垂直分解能は1nm程度であるから、
Ga集束イオンビーム照射によって生じる最大の凹凸の
約0.52%の変化を観察することができる。凹凸の変
化を0.52%の精度で観測できる場合には、凹凸と平
坦の境界となるビーム径はビーム間隔の1.63倍の場
合であると求められる。ここで、上述したようにビーム
間隔を1.5μmから始めて0.2μmになるまで一定
の減少率で1本毎に変化させて66パターン描画した場
合の測定用試料を観察すると、46番目のパターンまで
は凹凸があり、47番目のパターンからは平坦であるこ
とが観察された。この際、多くのラインパターンを描画
していた場合には、各パターンとライン間隔とを対応付
けるのが繁雑になるが、パターンに適当なマーカー(数
字等)を並べて描画すればその作業は容易なものとな
る。これより、間隔0.58μmが境界のビーム間隔で
あることが分かり、その値の1.63倍がビーム径であ
ることから、ビーム径を0.95μmと求めることがで
きた。ところで、図9に示した関係を求める際にビーム
径が0.5μmの場合を仮定したが、この場合のビーム
径は凹凸の割合を決めるための単なる基準として用いた
ビームのビーム径を示しているだけであり、先にスパッ
タエッチング量を見積もった際に仮定したビーム径と一
致すれば、どんな値を採っても同様な操作により実際の
ビーム径を求めることができる。また、この実施例の場
合、ビーム径が約0.02μm変化すると凹凸と平坦の
境界となるパターンが1つずれるから、ビーム径が1μ
m付近の場合には2%程度の測定精度を持つことが分か
る。
Here, the acceleration voltage 10 of the focused ion beam
Under the condition of 0 kV, the sputter etching depth of the silicon nitride film 2 was found to be 170 nm from an experiment for a dose amount of 1.0 × 10 17 cm -2 . The beam diameter is unknown, but when Ga ions are irradiated so that the above-mentioned line dose amount is 2.5 × 10 12 cm −1 with a beam diameter of 0.5 μm, for example, the distance between the lines is sufficient. Even if it is wide, the maximum surface dose of the distribution is 1.13 × 10 17 m -2 ,
The maximum value of the sputter etching depth is 192 nm.
Since the vertical resolution of a differential interference microscope is about 1 nm,
A change of about 0.52% in the maximum unevenness caused by Ga focused ion beam irradiation can be observed. When the change in the unevenness can be observed with an accuracy of 0.52%, the beam diameter at the boundary between the unevenness and the flat surface is required to be 1.63 times the beam interval. Here, as described above, when the 66-th pattern is observed when the 66-pattern drawing is performed by changing the beam interval from 1.5 μm to 0.2 μm and changing it at a constant reduction rate for each line, the 46th pattern is obtained. It was observed that there was unevenness up to and the pattern was flat from the 47th pattern. At this time, when many line patterns are drawn, it is complicated to associate each pattern with a line interval, but the work is easy if appropriate markers (numbers etc.) are arranged and drawn on the pattern. Will be things. From this, it was found that the interval 0.58 μm was the boundary beam interval, and the beam diameter was 1.63 times that value, so the beam diameter could be determined to be 0.95 μm. By the way, although the case where the beam diameter is 0.5 μm was assumed when obtaining the relationship shown in FIG. 9, the beam diameter in this case indicates the beam diameter of the beam used as a simple reference for determining the ratio of the unevenness. However, the actual beam diameter can be obtained by the same operation even if any value is taken, as long as it matches the beam diameter assumed when the sputter etching amount is estimated previously. Further, in the case of this embodiment, when the beam diameter changes by about 0.02 μm, one pattern serving as the boundary between the unevenness and the flat surface shifts, so the beam diameter is 1 μm.
It can be seen that the measurement accuracy is about 2% in the vicinity of m.

【0026】本発明は、エネルギービームのラインパタ
ーン描画によるイオンドーズ量分布の変化を観測するこ
とによってビーム径を得ることを主旨としているため、
その主旨を逸脱しない範囲で、以下のような様々な応用
が可能である。
The purpose of the present invention is to obtain the beam diameter by observing the change in the ion dose distribution due to the line pattern drawing of the energy beam.
The following various applications are possible without departing from the spirit of the invention.

【0027】(1)測定対象となるエネルギービーム
は、単体の液体金属イオン源から放出されるGa、I
n、Al等のイオンビームだけでなく、合金液体金属イ
オン源から放出されるSi、Ge、As、B、Be、A
u等のイオンビームやH、He等の気体の電界イオン化
によるイオンビームも、その空間的な電流密度分布が明
らかになっているために、応用が可能である。また、熱
電子放出や電界電子放出を用いて生成した電子ビーム
も、同様にその空間的な電流密度分布が明らかになって
いるために、応用が可能である。
(1) The energy beam to be measured is Ga, I emitted from a single liquid metal ion source.
In addition to ion beams of n, Al, etc., Si, Ge, As, B, Be, A emitted from the alloy liquid metal ion source
An ion beam such as u or an ion beam obtained by field ionization of a gas such as H or He is also applicable because the spatial current density distribution is clear. Further, an electron beam generated by using thermionic emission or field electron emission can also be applied because its spatial current density distribution is similarly clarified.

【0028】(2)試料に照射されるイオンドーズ量分
布を測定可能な物理量に変換する手段としては、上記の
真空一貫プロセス中でのビーム径の測定が可能である窒
化シリコンにGaイオンを注入し、フッ素系エッチング
ガスでドライエッチングをしたときに、Ga注入領域の
エッチング速度が低下するという現象を用いるスパッタ
エッチングによる方法の他に、有機ポリマーレジストへ
のイオンビーム露光による方法、イオン注入ダメージに
よるウエットエッチング速度の増大を利用した方法、イ
オン注入ダメージによるフォトエレクトロケミカルエッ
チング速度の低下を利用した方法等も、同様に幾何学的
な凹凸に変換するという意味で応用が可能である。スパ
ッタエッチング速度が低い軽元素の場合等は、透明媒質
に注入したときの屈折率の変化を測定する方法もある。
フォトマスク修正用等のイオン励起デポジションおよび
エッチングの可能な集束イオンビーム装置の場合には、
イオンドーズ量分布をデポジション厚さやエッチング深
さに変換して評価することも可能である。誘電体膜上に
金属膜を形成したような二次電子放出効率の異なる多層
膜は、イオンビームによるスパッタエッチングに対し
て、その界面が閾値の働きをする。つまり上部の金属膜
がスパッタエッチング除去された時点を、描画中の二次
電子強度の変化または走査イオン顕微鏡像の明るさが変
化することにより知ることができる。この方法は、測定
用試料を集束イオンビーム装置中から出さずに測定が可
能であるだけでなく、照射中のその場の測定も可能であ
ることから、真空一貫プロセスとも整合する有効な方法
である。但し、これらの変換手段は、測定する物理量が
イオンドーズ量の変化に対して単調増大または単調減少
の変化を示す領域で用いるか、測定する物理量が面ドー
ズ量の変化に対して閾値を持つ領域で用いる必要があ
る。ただし、閾値の数は、上記の実施例のように、極大
値と極小値が一致する閾値間の関係が明瞭かつ一定にな
っており、現象の変化としてとらえられるものであれば
幾つであっても構わない。
(2) As a means for converting the ion dose distribution with which the sample is irradiated into a measurable physical quantity, Ga ions are implanted into silicon nitride capable of measuring the beam diameter in the above vacuum consistent process. However, in addition to the method by the sputter etching that uses the phenomenon that the etching rate of the Ga-implanted region decreases when dry etching with a fluorine-based etching gas, the method by ion beam exposure to an organic polymer resist and the damage by ion implantation A method utilizing an increase in wet etching rate, a method utilizing a decrease in photoelectrochemical etching rate due to ion implantation damage, and the like can also be applied in the sense of converting into geometrical unevenness. In the case of a light element having a low sputter etching rate, there is also a method of measuring the change in the refractive index when injected into a transparent medium.
In the case of a focused ion beam device capable of ion-excited deposition and etching for repairing a photomask,
It is also possible to convert the ion dose distribution into a deposition thickness or etching depth for evaluation. In a multilayer film having different secondary electron emission efficiencies, such as a metal film formed on a dielectric film, its interface acts as a threshold for sputter etching by an ion beam. That is, the time when the upper metal film is removed by sputter etching can be known by the change in secondary electron intensity during drawing or the change in brightness of the scanning ion microscope image. This method is an effective method that is compatible with the vacuum consistent process because it can measure the sample without leaving the sample for measurement in the focused ion beam device, and it can also measure in-situ during irradiation. is there. However, these conversion means are used in a region where the physical quantity to be measured shows a change of monotonous increase or decrease with respect to the change of the ion dose amount, or a physical quantity to be measured has a threshold value with respect to the change of the surface dose amount. Need to be used in. However, the number of thresholds is any as long as the relationship between the thresholds at which the maximum value and the minimum value match is clear and constant, as in the above-described embodiment, and can be regarded as a change in the phenomenon. I don't mind.

【0029】(3)未知のビーム径の測定のためには、
面ドーズ量を非常に大きい値から、非常に小さな値まで
変化させる(実施例1)必要があり、またライン間隔を
非常に大きい値から、非常に小さな値まで変化させる
(実施例2)必要があるが、描画時間が非常に多くかか
ってしまう。そこで実際は、装置内に通常組み込まれて
いる走査イオン顕微鏡や走査電子顕微鏡の像分解能か
ら、前もって大まかにビーム径を予想する。例えば、
0.5μm程度の像分解能である場合には、ビーム径は
約1μm程度と判断できる。それを用いて、上述の実施
例の如く線ドーズ量2.5×1012-1となるようにビ
ーム電流100pAで長さ10μmの10本のラインか
らなるパターンを66個描画した場合は、総描画時間は
44分となり、充分実現可能な描画時間での測定が可能
である。少しずつビーム間隔を変えた複数のパターンを
描画するかわりに、1本ずつのビーム間隔を変えてライ
ン描画しても上記の実施例と同様の操作で、ビーム径を
測定することが可能である。そうした場合には、描画時
間を10分の1に抑えることができるため、より短い時
間での測定が可能となる。また、高分解能レジストとし
て知られるポリメタクリル酸メチル(PMMA)のイオ
ンビーム露光を用いると、感度を示すドーズ量は1013
cm-2程度となり、上述の実施例と比べてより少ない線
ドーズ量での測定が可能であり、描画時間をさらに短く
することができる。これらの応用を用いれば、ビーム間
隔の変化量を小さくとり多くのラインを描画することが
可能となり、測定精度をさらに上げることができる。
(3) To measure the unknown beam diameter,
It is necessary to change the surface dose amount from a very large value to a very small value (Example 1), and it is necessary to change the line interval from a very large value to an extremely small value (Example 2). However, it takes a lot of drawing time. Therefore, actually, the beam diameter is roughly estimated in advance from the image resolution of the scanning ion microscope or the scanning electron microscope usually incorporated in the apparatus. For example,
When the image resolution is about 0.5 μm, the beam diameter can be determined to be about 1 μm. When 66 patterns each consisting of 10 lines with a beam current of 100 pA and a length of 10 μm are drawn so that the line dose amount is 2.5 × 10 12 m −1 as in the above embodiment, The total drawing time is 44 minutes, and it is possible to perform the measurement in a drawing time that is sufficiently realizable. It is possible to measure the beam diameter by the same operation as in the above embodiment, even if line drawing is performed by changing the beam interval of each one instead of drawing a plurality of patterns in which the beam interval is changed little by little. . In such a case, the drawing time can be suppressed to 1/10, so that the measurement can be performed in a shorter time. Further, when ion beam exposure of polymethylmethacrylate (PMMA), which is known as a high resolution resist, is used, the dose amount showing sensitivity is 10 13
Since this is about cm −2, the line dose can be measured with a smaller amount than that of the above-mentioned embodiment, and the drawing time can be further shortened. By using these applications, it becomes possible to draw a large number of lines with a small amount of change in the beam interval, and it is possible to further improve the measurement accuracy.

【0030】(4)スパッタエッチングにより表面凹凸
に置換されたイオンドーズ量分布は、微分干渉顕微鏡の
他にレーザ顕微鏡や触針式の表面形状測定器によって知
ることができる。面ドーズ量分布を反映した表面状態の
変化(凹凸等)や内部状態の変化(屈折率変化等)を測
定するこれらの方法において、水平分解能は測定するビ
ーム径の半分程度あればよい。また、垂直分解能(凹凸
の場合)または状態変化の分解能(屈折率変化等の場
合)は、上述したように、イオンドーズ量分布の凹凸か
ら平坦への境界のビーム間隔に影響する。
(4) The ion dose amount distribution replaced by the surface irregularities by sputter etching can be known by a laser microscope or a stylus type surface shape measuring instrument in addition to the differential interference microscope. In these methods for measuring changes in surface conditions (unevenness, etc.) and changes in internal conditions (refractive index changes, etc.) that reflect the surface dose distribution, the horizontal resolution may be about half the beam diameter to be measured. Further, the vertical resolution (in the case of unevenness) or the resolution of the state change (in the case of a change in the refractive index) influences the beam interval at the boundary from the unevenness to the flatness of the ion dose distribution, as described above.

【0031】(5)実施例ではビーム形状がガウス分布
であるという近似を用いたが、電界蒸発型の液体金属イ
オン源からのビーム形状は、実際はピーク値の約1%以
下の電流密度の領域では、ガウス分布からずれた指数関
数的分布となることが知られている。しかしながら、そ
のずれによる電流密度量の変化は1%以下であり、ビー
ムの中心から離れるにしたがって変化量も減少すること
から、10本程度のラインパターンを描画する際にはほ
とんど問題とならない。上記実施例では、ガウス分布の
近似により測定精度は1%程度にとどまっているが、実
際のビーム形状は容易に計算に取り込むことが可能であ
り、測定精度を上げることができる。また、ガウス分布
に限らず、様々な分布形状についても同様の操作でビー
ム径を測定することが可能である。
(5) Although the approximation that the beam shape has a Gaussian distribution is used in the embodiment, the beam shape from the field evaporation type liquid metal ion source is actually a region having a current density of about 1% or less of the peak value. Is known to have an exponential distribution that deviates from the Gaussian distribution. However, the change in the current density amount due to the deviation is 1% or less, and the change amount decreases as the distance from the center of the beam increases. Therefore, there is almost no problem when drawing about 10 line patterns. In the above-described embodiment, the measurement accuracy is only about 1% due to the approximation of the Gaussian distribution, but the actual beam shape can be easily taken into the calculation, and the measurement accuracy can be improved. Further, the beam diameter can be measured not only by the Gaussian distribution but also by various distribution shapes by the same operation.

【0032】(6)測定用試料に照射されるイオンドー
ズ量分布と、試料中に注入されるイオン数の分布やエネ
ルギー量の分布には散乱の効果による違いがあるが、こ
れらの関係も計算に取り込むことが可能である。電子ビ
ームの場合は、試料への照射時はガウス分布で近似でき
る電流密度分布が、試料に入射後の後方散乱や二次電子
放出の寄与によりガウス分布からかなりずれるものの、
これらの効果も計算に取り込むことが可能である。
(6) The distribution of the ion dose irradiated to the measurement sample differs from the distribution of the number of ions injected into the sample and the distribution of the energy amount due to the scattering effect, but these relationships are also calculated. Can be incorporated into. In the case of an electron beam, the current density distribution, which can be approximated with a Gaussian distribution when irradiated to the sample, deviates considerably from the Gaussian distribution due to the contribution of backscattering after incidence on the sample and secondary electron emission.
These effects can also be included in the calculation.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子ビームや集束イオンビーム等の広範囲なエネルギー
ビームのビーム径を簡便かつ正確に測定することができ
る。特に集束イオンビームのビーム径を測定する際に
も、二次イオン質量分析器を組み込んだ集束イオンビー
ム装置といった特殊な構成を必要とせず、非常に簡単か
つ正確にビーム径を測定することができる。
As described above, according to the present invention,
It is possible to easily and accurately measure the beam diameter of a wide range of energy beams such as electron beams and focused ion beams. Especially when measuring the beam diameter of a focused ion beam, it is possible to measure the beam diameter very easily and accurately without the need for a special configuration such as a focused ion beam device incorporating a secondary ion mass spectrometer. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の第1の実施例を説明する斜視図FIG. 1 is a perspective view illustrating a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の第1の実施例に使用したエッチング
装置の断面図
FIG. 2 is a sectional view of an etching apparatus used in the first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の第1の実施例を説明する図FIG. 3 is a diagram illustrating a first embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の第1の実施例を説明する図FIG. 4 is a diagram illustrating a first embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の第1の実施例を説明する図FIG. 5 is a diagram for explaining the first embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の第1の実施例を説明する図FIG. 6 is a diagram for explaining the first embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の第2の実施例を説明する斜視図FIG. 7 is a perspective view illustrating a second embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の第2の実施例を説明する図FIG. 8 is a diagram illustrating a second embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の第2の実施例を説明する図FIG. 9 is a diagram illustrating a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 窒化シリコン膜 3 集束イオンビーム 4 ラインパターン 20 試料ホルダー 21 ドライエッチング装置 22 弗素系プラズマラジカル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 Silicon nitride film 3 Focused ion beam 4 Line pattern 20 Sample holder 21 Dry etching device 22 Fluorine-based plasma radical

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板上に形成した薄膜表面に被ビーム径測
定用のエネルギービームを一定のライン間隔(D)を設
定した複数のラインからなるパターン毎に線ドーズ量を
変化させて照射することにより、設定したしきい値より
小さい面ドーズ量の極大値と前記しきい値より大きい面
ドーズ量の極小値を持つパターンを形成する工程と、前
記極大値に応じた線ドーズ量と前記極小値に応じた線ド
ーズ量の比(R)を求める工程と、前記R、及びDを以
下の式に代入してビーム径(δ)を算出する工程とを具
備することを特徴とするエネルギービーム径測定方法。 記 δ=D・f(A(R)) 但し、関数fは、単一エネルギービームの分布の重ね合
わせとして計算より得られる面ドーズ量の極大値と極小
値の比と、ビーム径の関係を表す関数であり、Aは定数
である。
1. A surface of a thin film formed on a substrate is irradiated with an energy beam for measuring a beam diameter while varying a line dose amount for each pattern consisting of a plurality of lines with a fixed line interval (D). A step of forming a pattern having a maximum value of the surface dose amount smaller than the set threshold value and a minimum value of the surface dose amount larger than the threshold value, and a line dose amount and the minimum value corresponding to the maximum value. Energy beam diameter, which comprises a step of obtaining a ratio (R) of the line dose amount according to the above, and a step of calculating the beam diameter (δ) by substituting the R and D into the following equation. Measuring method. Note δ = D · f (A (R)) However, the function f is the relationship between the beam diameter and the ratio of the maximum value and the minimum value of the surface dose obtained by calculation as the superposition of the distributions of the single energy beams. It is a function to represent, and A is a constant.
【請求項2】基板上に形成した薄膜表面に被ビーム径測
定用のエネルギービームを一定の線ドーズ量で照射して
複数のラインからなるライン間隔を変化させたパターン
を形成する工程と、面ドーズ量の極大値と極小値の分布
が測定できる限界のライン間隔(D)を求める工程と、
前記Dを以下の式に代入してビーム径(δ)を算出する
工程とを具備することを特徴とするエネルギービーム径
測定方法。 記 δ=D・g(Rpv) 但し、関数gは、単一エネルギービームの分布の重ね合
わせとして計算より得られる規格化した前記極大値に対
する前記極大値と極小値の差の絶対値の割合と、ビーム
径の関係を表す関数であり、Rpvは規格化した前記絶対
値の差である。
2. A step of irradiating a surface of a thin film formed on a substrate with an energy beam for measuring a beam diameter at a constant line dose amount, and forming a pattern in which a line interval composed of a plurality of lines is changed; A step of obtaining a limit line interval (D) at which the distribution of the maximum value and the minimum value of the dose amount can be measured,
Calculating the beam diameter (δ) by substituting the D into the following equation. Note δ = D · g (R pv ), where the function g is the ratio of the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value to the normalized maximum value obtained by calculation as a superposition of distributions of single energy beams. And R pv is a standardized absolute value difference.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003014583A (en) * 2001-07-04 2003-01-15 Ricoh Co Ltd Beam profile verification method

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