JPH071777B2 - パタ−ン寸法測定装置 - Google Patents
パタ−ン寸法測定装置Info
- Publication number
- JPH071777B2 JPH071777B2 JP7347086A JP7347086A JPH071777B2 JP H071777 B2 JPH071777 B2 JP H071777B2 JP 7347086 A JP7347086 A JP 7347086A JP 7347086 A JP7347086 A JP 7347086A JP H071777 B2 JPH071777 B2 JP H071777B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pattern
- dimension
- sample piece
- measured
- calibration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は超LSI等の製造工程において、微細パターンの
評価および管理に使用されるパターン寸法測定装置に関
する。
評価および管理に使用されるパターン寸法測定装置に関
する。
（従来の技術） 微細パターンの寸法測定には種々の方法が知られてい
る。その１つの測定方法が次に示す文献に記載されてい
る。
る。その１つの測定方法が次に示す文献に記載されてい
る。
「Semiconductor World 1985.Jan. 120,Y.MIYOSHI“超L
SI微小寸法測定システムMEA3000"」 この方法はオートモード測定とよばれ、第７図および４
図を用いて簡単に説明する。第７図はこのオートモード
測定に用いられるピッチ校正用サンプル上のパターンを
示したもので、第７図（Ａ）はその平面図を、第７図
（Ｂ）はその断面図を示している。
SI微小寸法測定システムMEA3000"」 この方法はオートモード測定とよばれ、第７図および４
図を用いて簡単に説明する。第７図はこのオートモード
測定に用いられるピッチ校正用サンプル上のパターンを
示したもので、第７図（Ａ）はその平面図を、第７図
（Ｂ）はその断面図を示している。
シリコンウェーハ等の半導体基板10の表面にレジスト等
を使用してパターン20が形成されている。パターン20は
その断面がほぼ台形状に形成され、その台形の底辺部の
ライン寸法がlLとなっている。
を使用してパターン20が形成されている。パターン20は
その断面がほぼ台形状に形成され、その台形の底辺部の
ライン寸法がlLとなっている。
このようなパターン20を有する基板10がピッチ校正用サ
ンプルピースとして被測定物の近傍に配置されている。
ンプルピースとして被測定物の近傍に配置されている。
第５図は被測定物であるウェーハ30としてピッチ校正用
サンプルピースとしてのシリコンウェーハ10との配置を
示した断面図である。
サンプルピースとしてのシリコンウェーハ10との配置を
示した断面図である。
被測定物搭載用のチャック40の上面にウェーハ30と構成
用サンプルピース10とが近接されて設置されている。こ
のような配置において、パターン寸法を測定する場合、
まず電子ビームを用いたSEMにより最初サンプルピース1
0の表面を走査して寸法校正を行なったのち、被測定物
であるウェーハ30の表面を走査してパターン寸法の測定
を行なう。
用サンプルピース10とが近接されて設置されている。こ
のような配置において、パターン寸法を測定する場合、
まず電子ビームを用いたSEMにより最初サンプルピース1
0の表面を走査して寸法校正を行なったのち、被測定物
であるウェーハ30の表面を走査してパターン寸法の測定
を行なう。
第７図に示すようなパターン20を有するサンプルピース
10のパターン上を電子ビームを用いたSEMで走査する
と、第４図に示すような２次電子信号波形Ｓを得る。
10のパターン上を電子ビームを用いたSEMで走査する
と、第４図に示すような２次電子信号波形Ｓを得る。
この２次電子信号波形ＳのスロープラインSSとベースラ
インSBとの交点P1,P2を見出し、この両交点P1,P2間の寸
法をパターン寸法として測定する。
インSBとの交点P1,P2を見出し、この両交点P1,P2間の寸
法をパターン寸法として測定する。
ところで従来の装置の測定安定度や装置間の校正にあた
っては、通常第７図に示すようなサンプルピース10上の
パターン20を用いて常に同じような値が検出されるよう
チッェクし、このチェックされた値を基準として被測定
物のパターン寸法の測定を行なっている。
っては、通常第７図に示すようなサンプルピース10上の
パターン20を用いて常に同じような値が検出されるよう
チッェクし、このチェックされた値を基準として被測定
物のパターン寸法の測定を行なっている。
しかし第７図に示すようなサンプルピースを用いた校正
によって装置の安定度や校正方法を決定していたのでは
同一パターンを繰り返して何回も測定するために誤差が
発生することがあった。すなわち、電子ビームの照射に
よりパターン上にカーボン等のコンタミネーション（汚
れ）が発生し、サンプルピース上のパターンの線幅が増
大していく傾向にある。
によって装置の安定度や校正方法を決定していたのでは
同一パターンを繰り返して何回も測定するために誤差が
発生することがあった。すなわち、電子ビームの照射に
よりパターン上にカーボン等のコンタミネーション（汚
れ）が発生し、サンプルピース上のパターンの線幅が増
大していく傾向にある。
第６図はこのような従来の測定方法による同一レジスト
パターンの経年変化を示す特性図である。
パターンの経年変化を示す特性図である。
同図によれば４μｍのレジストパターン幅を持つサンプ
ルピース上のパターンが電子ビーム照射によるコンタミ
ネーションにより経年変化して測定値が次第に増大して
いく様子がわかる。
ルピース上のパターンが電子ビーム照射によるコンタミ
ネーションにより経年変化して測定値が次第に増大して
いく様子がわかる。
このため、従来のパターン寸法測定装置では安定度や校
正の管理精度が劣化してしまうという欠点を有してい
る。
正の管理精度が劣化してしまうという欠点を有してい
る。
第２図は２次電子信号波形Ｓの経年変化の様子を示した
波形図である。コンタミネーションにより２次電子信号
波形ＳのベースラインSB1が次第に低下してSB2となる。
これによって当初パターン寸法L1として測定されたもの
がL2と変化してしまうため誤差が発生する。
波形図である。コンタミネーションにより２次電子信号
波形ＳのベースラインSB1が次第に低下してSB2となる。
これによって当初パターン寸法L1として測定されたもの
がL2と変化してしまうため誤差が発生する。
（発明が解決しようとする問題点） このように従来のパターン寸法測定装置ではサンプルピ
ースの汚染等による基準寸法が変化してしまい測定誤差
を発生するという問題がある。
ースの汚染等による基準寸法が変化してしまい測定誤差
を発生するという問題がある。
本発明は上述した従来の欠点を解消するためになされた
もので、長期的に電子ビームを照射しても校正用サンプ
ルピース上のパターン精度が変化することなく、測定の
安定度を高精度でチェックでき、しかも校正精度の向上
を図ることのできるパターン寸法測定装置を提供するこ
とを目的とする。
もので、長期的に電子ビームを照射しても校正用サンプ
ルピース上のパターン精度が変化することなく、測定の
安定度を高精度でチェックでき、しかも校正精度の向上
を図ることのできるパターン寸法測定装置を提供するこ
とを目的とする。
（問題点を解決するための手段） 本発明によるパターン寸法測定装置では、従来用いてい
たライン状パターンの代りにライン・アンド・スペース
構造のパターンを有するサンプルピースを用いるように
している。すなわち被測定物を搭載するチャックの上面
に寸法校正用のサンプルピースを被測定物に近接させて
設置し、サンプルピースによって寸法校正を行なった
後、被測定物のパターン寸法を測定するようにしたパタ
ーン寸法測定装置において、同一の線幅かつ同一の対称
側面形状を有する少なくとも２本のラインを所定の間隔
だけ離して平行配置したパターンを有するサンプルピー
スを前記寸法校正用のサンプルピースとして用いること
を特徴としている。
たライン状パターンの代りにライン・アンド・スペース
構造のパターンを有するサンプルピースを用いるように
している。すなわち被測定物を搭載するチャックの上面
に寸法校正用のサンプルピースを被測定物に近接させて
設置し、サンプルピースによって寸法校正を行なった
後、被測定物のパターン寸法を測定するようにしたパタ
ーン寸法測定装置において、同一の線幅かつ同一の対称
側面形状を有する少なくとも２本のラインを所定の間隔
だけ離して平行配置したパターンを有するサンプルピー
スを前記寸法校正用のサンプルピースとして用いること
を特徴としている。
（作用） 従来のようにライン状のパターンのライン幅の絶対値を
測定するのではなく、ライン・アンド・スペース構造の
パターン間のピッチを測定するようにしているため、電
子ビーム照射によってベースラインが低下してもライン
の同一側どうしのピッチは両エッジの部分でキャンセル
しあって常に一定に保たれる。
測定するのではなく、ライン・アンド・スペース構造の
パターン間のピッチを測定するようにしているため、電
子ビーム照射によってベースラインが低下してもライン
の同一側どうしのピッチは両エッジの部分でキャンセル
しあって常に一定に保たれる。
これにより経年変化を生ずることなくピッチ寸法を正確
に測定することができるため高精度の寸法測定が可能と
なる。
に測定することができるため高精度の寸法測定が可能と
なる。
（実施例） 第１図は本発明のパターン寸法測定装置に用いられるサ
ンプルピース上のパターン構造を示す断面図である。
ンプルピース上のパターン構造を示す断面図である。
基板10の表面に同一の線幅を有する２本のストライプ状
のパターン21,22を所定の間隔すなわちピッチ寸法lPだ
け離して平行に配置している。
のパターン21,22を所定の間隔すなわちピッチ寸法lPだ
け離して平行に配置している。
第３図はこのようなサンプルピースにおける測定値の経
年変化を示したものである。第６図に示す従来の場合と
異なり、本発明による測定においてはライン寸法lLの測
定ではなく、ピッチ寸法lPの測定を行なっているため経
年変化が非常に少なく、ほとんど一定の測定値を示して
いる。
年変化を示したものである。第６図に示す従来の場合と
異なり、本発明による測定においてはライン寸法lLの測
定ではなく、ピッチ寸法lPの測定を行なっているため経
年変化が非常に少なく、ほとんど一定の測定値を示して
いる。
このようにピッチ寸法lPを測定することにより電子ビー
ム照射によるベースラインSBの低下分を両エッジの部分
でキャンセルして常に一定の測定値を得ることができ
る。
ム照射によるベースラインSBの低下分を両エッジの部分
でキャンセルして常に一定の測定値を得ることができ
る。
第２図を用いてこの様子をさらに詳細に説明する。ベー
スラインSB1が電子ビーム照射による経年変化によりSB2
まで低下しても、ベースラインSB2とスロープラインSS
との交点は等量だけ図中で左側へシフトしており、この
シフトによりピッチ寸法の変動がキャンセルされるので
ある。すなわちライン寸法はL1→L2と変化しても、ピッ
チ寸法はPP1→PP2へと常に等しく保たれる。
スラインSB1が電子ビーム照射による経年変化によりSB2
まで低下しても、ベースラインSB2とスロープラインSS
との交点は等量だけ図中で左側へシフトしており、この
シフトによりピッチ寸法の変動がキャンセルされるので
ある。すなわちライン寸法はL1→L2と変化しても、ピッ
チ寸法はPP1→PP2へと常に等しく保たれる。
このシフト量はパターンの断面形状がライン・アンド・
スペース構造で、同一の対称形状にあることに起因して
おり、両端でのシフト量が同一となる。通常はこのよう
な２〜８μｍのピッチを有するパターンを校正用サンプ
ルピース10上に形成して、第５図に示すようにステージ
50の上面に設置されたウェーハチャック40の端部に、被
測定物であるウェーハ30に近接して取り付けておき、定
期的にサンプルピース10の上で校正をおこないこの校正
値に基づいて被測定物の測定をおこなうようにしてい
る。
スペース構造で、同一の対称形状にあることに起因して
おり、両端でのシフト量が同一となる。通常はこのよう
な２〜８μｍのピッチを有するパターンを校正用サンプ
ルピース10上に形成して、第５図に示すようにステージ
50の上面に設置されたウェーハチャック40の端部に、被
測定物であるウェーハ30に近接して取り付けておき、定
期的にサンプルピース10の上で校正をおこないこの校正
値に基づいて被測定物の測定をおこなうようにしてい
る。
したがってサンプルピース10上で得た測定値を管理する
ことにより高精度の寸法測定を行なうことができる。
ことにより高精度の寸法測定を行なうことができる。
なお以上説明した実施例においては、サンプルピース基
板10としてシリコンウェーハを用い、パターン21,22と
してレジストを用いたが、この組合せに限定されるもの
ではなく、シリコンウェーハ上にSiO2、MoSi、Si3N4、
ポリシリコン、アルミニウム等の膜を有する基板を用い
ても良く、またパターンとしてアルミニウム、SiO2、Mo
Si、Si3N4、ポリシリコン等を用いることもできる。ま
たこれらの材質の組合せとすることもできる。
板10としてシリコンウェーハを用い、パターン21,22と
してレジストを用いたが、この組合せに限定されるもの
ではなく、シリコンウェーハ上にSiO2、MoSi、Si3N4、
ポリシリコン、アルミニウム等の膜を有する基板を用い
ても良く、またパターンとしてアルミニウム、SiO2、Mo
Si、Si3N4、ポリシリコン等を用いることもできる。ま
たこれらの材質の組合せとすることもできる。
以上実施例に基づいて詳細に説明したように本発明では
同一の線幅かつ同一の対称側面形状を有する少なくとも
２本のラインを所定の間隔だけ離して平行配置したパタ
ーンを有するサンプルピースを寸法校正用のサンプルピ
ースとして使用して、校正時にはライン間のピッチ寸法
を測定するようにしているため、経年変化が少なく長期
的に安定で正確な測定が可能となる。
同一の線幅かつ同一の対称側面形状を有する少なくとも
２本のラインを所定の間隔だけ離して平行配置したパタ
ーンを有するサンプルピースを寸法校正用のサンプルピ
ースとして使用して、校正時にはライン間のピッチ寸法
を測定するようにしているため、経年変化が少なく長期
的に安定で正確な測定が可能となる。
また装置間の校正も高い精度でおこなうことが可能とな
り、微細なパターンの測定精度の信頼性を大幅に向上さ
せることができる。これにより本装置を用いて超LSI等
の微細パターンの管理値の信頼性を大幅に向上させるこ
とが可能となる。
り、微細なパターンの測定精度の信頼性を大幅に向上さ
せることができる。これにより本装置を用いて超LSI等
の微細パターンの管理値の信頼性を大幅に向上させるこ
とが可能となる。
第１図は本発明の装置に用いられる校正用サンプルピー
スの構造を示す断面図、第２図はサンプルピース上のパ
ターンを走査することによって得られる２次電子信号波
形を示す波形図、第３図は本発明の装置によって得られ
るピッチ寸法の測定値の経年変化を示す図、第４図はオ
ートモード測定の原理を説明するための特性図、第５図
は本発明によるパターン寸法測定装置の構成配置を示す
断面図、第６図は従来の装置によって測定されるライン
寸法の測定値の経年変化を示す図、第７図は従来のピッ
チ校正用パターンを示す断面図である。 10……ピッチ校正用サンプルピース、20,21,22……パタ
ーン、30……被測定物（ウェーハ）、40……ウェーハチ
ャック、50……ステージ、lP……ピッチ寸法、Ｓ……２
次電子信号波形、SS……スロープライン、SB……ベース
ライン、PP1,PP2……ピッチ寸法。
スの構造を示す断面図、第２図はサンプルピース上のパ
ターンを走査することによって得られる２次電子信号波
形を示す波形図、第３図は本発明の装置によって得られ
るピッチ寸法の測定値の経年変化を示す図、第４図はオ
ートモード測定の原理を説明するための特性図、第５図
は本発明によるパターン寸法測定装置の構成配置を示す
断面図、第６図は従来の装置によって測定されるライン
寸法の測定値の経年変化を示す図、第７図は従来のピッ
チ校正用パターンを示す断面図である。 10……ピッチ校正用サンプルピース、20,21,22……パタ
ーン、30……被測定物（ウェーハ）、40……ウェーハチ
ャック、50……ステージ、lP……ピッチ寸法、Ｓ……２
次電子信号波形、SS……スロープライン、SB……ベース
ライン、PP1,PP2……ピッチ寸法。
Claims (1)
- 【請求項１】被測定物を搭載するチャックの上面に寸法
校正用のサンプルピースを前記被測定物に近接させて配
設し、走査型電子顕微鏡により前記サンプルピースによ
り寸法校正後、前記被測定物のパターン寸法を測定する
ようにしたパターン寸法測定装置において、同一の線幅
かつ同一の対称側面形状を有する少なくとも２本のライ
ンを所定の間隔だけ離して平行配置したパターンを有す
るサンプルピースを、前記寸法校正用のサンプルピース
として用いることを特徴とするパターン寸法測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7347086A JPH071777B2 (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | パタ−ン寸法測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7347086A JPH071777B2 (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | パタ−ン寸法測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62230029A JPS62230029A (ja) | 1987-10-08 |
| JPH071777B2 true JPH071777B2 (ja) | 1995-01-11 |
Family
ID=13519190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7347086A Expired - Lifetime JPH071777B2 (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | パタ−ン寸法測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH071777B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2650915B2 (ja) * | 1987-07-29 | 1997-09-10 | 株式会社日立製作所 | 荷電粒子線測長装置および測長方法 |
| 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 |
| US7239737B2 (en) * | 2002-09-26 | 2007-07-03 | Lam Research Corporation | User interface for quantifying wafer non-uniformities and graphically explore significance |
| JP4671594B2 (ja) * | 2003-10-08 | 2011-04-20 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | データ収集管理方法およびそのシステム |
-
1986
- 1986-03-31 JP JP7347086A patent/JPH071777B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62230029A (ja) | 1987-10-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |