JPH11183138A - Method and device for measuring pattern dimension - Google Patents

Method and device for measuring pattern dimension

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Publication number
JPH11183138A
JPH11183138A JP9346868A JP34686897A JPH11183138A JP H11183138 A JPH11183138 A JP H11183138A JP 9346868 A JP9346868 A JP 9346868A JP 34686897 A JP34686897 A JP 34686897A JP H11183138 A JPH11183138 A JP H11183138A
Authority
JP
Japan
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pattern
scanning
signal
width
dimension measuring
Prior art date
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Pending
Application number
JP9346868A
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Japanese (ja)
Inventor
Taro Ototake
太朗 乙武
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To scan, in out of alignment, with a predetermined position of a pattern exactly agreed with beam center, without changing beam shape. SOLUTION: A start point for nest scan is shifted in the direction orthogonal to scanning direction each time beam B scanning is complete, for scanning of pattern P at different position, thus, the pattern signal in the scanning direction and that orthogonal to it is detected as 2D distribution. The scan position of a specified signal intensity is calculated from the signal intensity of plurality of pattern signals detected by the plurality of scannings, and a width W or a position C of the pattern P is measured, based on the pattern signal corresponding to the scanning position, so, beam shape is not required to be changed even when displacement in alignment, etc., takes place, and accurate dimension measurement is possible even with low signal intensity of the pattern signal.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、マスク、レチクル
等の基板表面に形成されたパターンの幅等の寸法や位置
をビームで走査して測定する寸法測定方法および装置に
関し、特にサブミクロンレベルの微細なパターンに対す
る測定に好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for measuring a dimension and a position such as a width of a pattern formed on a substrate surface such as a mask or a reticle by scanning with a beam. It is suitable for measurement on fine patterns.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体製造用のマスク・レチクル・ウェ
ハ等の試料面上に形成された微細パターンの線幅や座標
(位置)を測定する場合に、従来、レーザ光を光学系を
通して試料面上に集光したビームを投射し、被測定パタ
ーンの前後でビームまたは試料を載置したステージを互
いに相対的に移動させることにより、ビームと被測定パ
ターンとを相対的にスキャン(走査)し、その時に発生
する散乱光または正反射光を使用してパターンのエッジ
位置を検出することにより、パターン線幅や座標を測定
する方法が用いられてきた。
2. Description of the Related Art When measuring the line width and coordinates (position) of a fine pattern formed on a sample surface such as a mask, a reticle, and a wafer for manufacturing a semiconductor, a laser beam is conventionally applied to the sample surface through an optical system. The beam focused on the target is projected and the stage on which the beam or the sample is placed is moved relative to each other before and after the pattern to be measured, so that the beam and the pattern to be measured are relatively scanned. A method of measuring a pattern line width or a coordinate by detecting an edge position of a pattern using scattered light or specularly reflected light generated in the pattern has been used.

【0003】この種の測定手段として、例えば、特公昭
56−25964号公報には、パターンの線縁部でレー
ザ光が回折(散乱)された光を検出して、高精度な線幅
測定を行う技術が提案されている。これらの技術では、
例えば、図6に示すような被測定パターンP0の線幅W0
等を測定する場合には、試料面上に投射させたビームB
を被測定パターンP0の前後で移動させて相対的にスキ
ャンさせる。
As this type of measuring means, for example, Japanese Patent Publication No. 56-25964 discloses a technique for detecting a light beam obtained by diffracting (scattering) a laser beam at a line edge of a pattern, and performing a highly accurate line width measurement. Techniques for doing so have been proposed. With these technologies,
For example, the line width W 0 of the pattern to be measured P 0 as shown in FIG.
In the case of measuring, for example, the beam B projected on the sample surface
The is relatively scanned by moving before and after the measured patterns P 0.

【0004】近年の集積回路パターンの測定において
は、図7に示すようなコンタクトホールパターンPの幅
Wや中心座標Cを測定する重要性が増している。また、
近年の高集積化に伴ってこのコンタクトホールパターン
Pの幅Wも1μm以下の寸法に微細化されている。例え
ば、図7に示すように、試料面上にHe−Neレーザビ
ームBを形成した場合、そのスポット径Dは、光学的な
分解能から最小でも約0.8μmである。一方、コンタ
クトホールパターンPの幅Wも1μm以下の寸法に微細
化されているため、ビームBのスポット径Dとパターン
Pの大きさはほぼ同等か、場合によってはパターンPの
方が小さくなっていることから、寸法測定において以下
のような問題が生じている。
In the measurement of integrated circuit patterns in recent years, the importance of measuring the width W and center coordinates C of a contact hole pattern P as shown in FIG. 7 is increasing. Also,
With the recent high integration, the width W of the contact hole pattern P is also reduced to a size of 1 μm or less. For example, as shown in FIG. 7, when a He—Ne laser beam B is formed on a sample surface, the spot diameter D is at least about 0.8 μm from the optical resolution. On the other hand, since the width W of the contact hole pattern P is also reduced to a size of 1 μm or less, the spot diameter D of the beam B is substantially equal to the size of the pattern P, and in some cases, the pattern P becomes smaller. Therefore, the following problems occur in the dimension measurement.

【0005】試料面上のパターン測定を行う場合、例え
ば、試料を載置したXYステージを移動させ被測定パタ
ーンをビームの位置に移動させて測定を行う。この試料
面上のパターンについては、予め代表的な複数のパター
ンを使用して画像処理等を使用したアライメント方法に
より、X,Y,θ方向についてアライメントが行われ
る。
When measuring a pattern on a sample surface, for example, the XY stage on which the sample is mounted is moved to move the pattern to be measured to the beam position, and the measurement is performed. With respect to the pattern on the sample surface, alignment is performed in the X, Y, and θ directions by an alignment method using image processing or the like using a plurality of typical patterns in advance.

【0006】このとき、図7に示すような微細なコンタ
クトホールパターンPを測定しようとすると、ビームB
とパターンPとの位置関係を高精度に合わせる必要があ
るため、非常に高精度なアライメントが必要となる。仮
に、非常に高精度なアライメントを行ったとしても、ア
ライメントに使用したパターンと測定されるコンタクト
ホールパターンPとの位置関係が設計値に対してずれて
いると、図8に示すように、ビームBとパターンPとの
位置関係は相対的にずれてしまうことになる。
At this time, when trying to measure a fine contact hole pattern P as shown in FIG.
It is necessary to adjust the positional relationship between the pattern and the pattern P with high precision, so that very high-precision alignment is required. Even if very high-precision alignment is performed, if the positional relationship between the pattern used for alignment and the measured contact hole pattern P is deviated from the design value, as shown in FIG. The positional relationship between B and the pattern P is relatively shifted.

【0007】一方、ビームBの光強度分布は、図9に示
すように、ガウシアン分布となっており、ビームBの中
央から周辺にかけて光強度が小さくなっている。図8に
示すような位置関係がずれた状態でスキャン(矢印方向
が走査方向)を行った場合、エッジ検出にはビームBの
周辺の光強度の弱い部分が使用されることになってしま
う。このとき、散乱光信号や正反射光信号の強度も小さ
くなってしまう。信号強度はゲインコントロールにより
一定の強度の電気信号として処理することは可能である
が、検出される元の信号自体が小さくなった場合には、
当然SN比が悪化し、測定精度も悪化することとなる。
On the other hand, the light intensity distribution of the beam B is a Gaussian distribution as shown in FIG. 9, and the light intensity decreases from the center to the periphery of the beam B. When scanning is performed in a state in which the positional relationship is shifted as shown in FIG. 8 (the direction of the arrow is the scanning direction), a portion having a low light intensity around the beam B is used for edge detection. At this time, the intensity of the scattered light signal and the specularly reflected light signal is also reduced. The signal strength can be processed as an electric signal of constant strength by gain control, but if the original signal to be detected becomes smaller,
Naturally, the SN ratio deteriorates, and the measurement accuracy also deteriorates.

【0008】また、ビームBの周辺部分を使用して測定
を行った場合には、中央部分を使用して測定した場合に
対して信号波形自体も変化し、パターンPの幅Wおよび
座標値も変化してしまう。なお、ビームをさらに小径に
集光することにより、パターンの寸法測定精度に対する
光強度分布の依存性を小さくすることができるが、ビー
ムの集光限界は、その波長と光学系によって制限されて
しまい、特にビームの波長より小径にすることはできな
いという絶対的な限界がある。
When the measurement is performed using the peripheral portion of the beam B, the signal waveform itself changes as compared with the case where the measurement is performed using the central portion, and the width W and the coordinate value of the pattern P are also changed. Will change. By focusing the beam to a smaller diameter, the dependence of the light intensity distribution on the pattern measurement accuracy can be reduced, but the beam focusing limit is limited by the wavelength and the optical system. In particular, there is an absolute limit that the diameter cannot be made smaller than the wavelength of the beam.

【0009】従来は、これらの問題を解決するために、
ビームの形状を変えてパターンの寸法を測定する手段も
用いられていた。具体的には、上記の例ではビームの形
状が丸であるのに対して楕円にして測定を行う方法であ
る。すなわち、レーザ光の送光系において、図10に示
すように、回折スリットSLを設置し、該回折スリット
SLにより光束を絞った方向について回折により分解能
を低下させ、ビームを広げることにより、結果として回
折スリットSLの向きとは直交した楕円ビームOVを試
料面上に投射するものである。
Conventionally, in order to solve these problems,
Means for measuring the dimensions of the pattern by changing the shape of the beam have also been used. Specifically, in the above-described example, the measurement is performed by making the beam into an ellipse while the beam has a round shape. That is, in the laser beam transmission system, as shown in FIG. 10, a diffraction slit SL is provided, and the resolution is reduced by diffraction in a direction in which the light beam is narrowed by the diffraction slit SL, and the beam is expanded. As a result, The elliptical beam OV orthogonal to the direction of the diffraction slit SL is projected on the sample surface.

【0010】例えば、He−Neレーザ(λ=633n
m)を使用した場合には、楕円ビームOVの幅は、約
0.8μmとなり、長さは、例えば3μmや5μm等に
回折スリットSLの幅により自由に設定可能である。こ
のように、楕円ビームOVを使用することにより、図1
1に示すように、楕円ビームOVの長さをパターンPよ
りも大きくすることで、楕円ビームOVとパターンPと
の位置関係が多少ずれていてもスキャン時に必ずパター
ンPの全域が楕円ビームOV内を通過するようにしてい
る。
For example, a He-Ne laser (λ = 633n)
When m) is used, the width of the elliptical beam OV is about 0.8 μm, and the length can be freely set to, for example, 3 μm or 5 μm by the width of the diffraction slit SL. Thus, by using the elliptical beam OV, FIG.
As shown in FIG. 1, by making the length of the elliptical beam OV longer than that of the pattern P, the whole area of the pattern P must be within the elliptical beam OV during scanning even if the positional relationship between the elliptical beam OV and the pattern P is slightly shifted. To pass through.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の寸法測定手段には、以下のような課題が残されてい
る。すなわち、楕円ビームOVは、回折スリットSLを
通過させたレーザ光の一部であるため、丸形状(スポッ
ト状)のビームBに比べてビーム自体の光量が低下して
しまう問題がある。また、パターン測定時には、楕円ビ
ームOVの一部のみがパターンPに投射されて測定に寄
与するため、得られる散乱光や正反射光の信号強度は、
さらに低下してしまう。すなわち、これら要因によって
信号のSN比が大幅に低下して、測定精度が悪化すると
いう問題が生じていた。なお、楕円ビームOVを用いて
もその光強度分布がガウシアン分布であることには変わ
りないので、スキャン位置とパターンPとの相対ずれの
影響は低減されるものの、楕円ビームOVの端部周辺が
パターンPに投射されてしまう場合には根本的に光強度
分布による問題を解決できる訳ではない。また、波長レ
ベルまで集光したビームを波長レベルの寸法である微細
パターンに投射する場合には、ビームの一部が反射せず
に微細パターンを通り抜けてしまう現象が生じる。この
ため、このような微細パターンを測定する際には、さら
に反射効率が減少してしまうという不都合が生じてい
た。
However, the above-mentioned conventional dimension measuring means has the following problems. That is, since the elliptical beam OV is a part of the laser beam passed through the diffraction slit SL, there is a problem that the light amount of the beam itself is lower than that of the beam B having a round shape (spot shape). Further, at the time of pattern measurement, since only a part of the elliptical beam OV is projected on the pattern P and contributes to the measurement, the signal intensity of the obtained scattered light or specular reflected light is
It will further decrease. In other words, there has been a problem that the SN ratio of the signal is significantly reduced due to these factors, and the measurement accuracy is deteriorated. Even if the elliptical beam OV is used, the light intensity distribution is still the Gaussian distribution, so that the influence of the relative shift between the scan position and the pattern P is reduced, but the periphery of the end of the elliptical beam OV is reduced. When the light is projected on the pattern P, the problem due to the light intensity distribution cannot be fundamentally solved. Further, when projecting a beam condensed to the wavelength level onto a fine pattern having a size of the wavelength level, a phenomenon occurs in which a part of the beam passes through the fine pattern without being reflected. For this reason, when measuring such a fine pattern, there has been a disadvantage that the reflection efficiency is further reduced.

【0012】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、ビーム形状を変えずにアライメントがずれたとき
でもパターンの所定位置における幅や位置を正確に測定
することができる寸法測定方法および装置を提供するこ
とを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has a dimension measuring method capable of accurately measuring a width or a position at a predetermined position of a pattern even when the alignment is shifted without changing the beam shape. It is intended to provide a device.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために以下の構成を採用した。すなわち、請求項
1記載のパターンの寸法測定方法では、パターンが形成
された試料面上にスポット状のビームを照射し、前記ビ
ームを前記パターンに対して相対的に走査し、該走査で
生じた前記パターンからの散乱光と反射光との少なくと
も一方のパターン信号を検出し、前記パターン信号から
走査方向におけるパターンの幅または位置を測定する寸
法測定方法において、前記走査が完了するたびに次の走
査を開始する点を前記走査方向と直交する方向にシフト
させることで前記パターンを異なる位置で走査し、これ
らの複数回の走査により検出された複数のパターン信号
の信号強度から所定の信号強度の走査位置を算出し、該
走査位置に対応するパターン信号に基づき前記パターン
の幅または位置を測定する技術が採用される。
The present invention has the following features to attain the object mentioned above. That is, in the pattern dimension measuring method according to the first aspect, a spot-shaped beam is irradiated on the sample surface on which the pattern is formed, and the beam is scanned relative to the pattern, which is generated by the scanning. In the dimension measuring method for detecting at least one pattern signal of scattered light and reflected light from the pattern and measuring the width or position of the pattern in the scanning direction from the pattern signal, each time the scanning is completed, The pattern is scanned at different positions by shifting the starting point in a direction orthogonal to the scanning direction, and scanning of a predetermined signal intensity is performed based on the signal intensities of a plurality of pattern signals detected by the plurality of scans. A technique of calculating a position and measuring the width or position of the pattern based on a pattern signal corresponding to the scanning position is employed.

【0014】このパターンの寸法測定方法では、アライ
メントを行った後、走査が完了するたびに次の走査を開
始する点を走査方向と直交する方向にシフトさせパター
ンを異なる位置で走査することにより、走査方向および
その直交方向におけるパターン信号が二次元的分布とし
て検出される。そして、これらの複数回の走査により検
出された複数のパターン信号の信号強度から所定の信号
強度の走査位置を算出して、該走査位置に対応するパタ
ーン信号に基づきパターンの幅または位置を測定するの
で、アライメントのずれ等が生じてもビーム形状を変え
る必要が無いとともに、パターン信号の信号強度が小さ
くても正確に寸法測定が可能となる。例えば、矩形状コ
ンタクトホールパターン等の微細パターンの中心位置や
その位置における幅を測定する場合、パターンの中心位
置に対応する所定の信号強度、すなわちパターン信号の
分布に基づいて算出された最大信号強度となる位置が、
その微細パターンの前記直交方向の中心位置となるとと
もに走査すべき所定位置となる。したがって、この最大
信号強度となる走査位置に対応したパターン信号に基づ
きパターンの幅または位置を測定する。
In this pattern dimension measuring method, the point at which the next scan is started is shifted in a direction orthogonal to the scanning direction after each alignment is completed, and the pattern is scanned at different positions. Pattern signals in the scanning direction and the orthogonal direction are detected as a two-dimensional distribution. Then, a scanning position of a predetermined signal intensity is calculated from the signal intensities of the plurality of pattern signals detected by the plurality of scans, and the width or position of the pattern is measured based on the pattern signal corresponding to the scanning position. Therefore, it is not necessary to change the beam shape even if an alignment error or the like occurs, and accurate dimension measurement can be performed even if the signal intensity of the pattern signal is small. For example, when measuring the center position of a fine pattern such as a rectangular contact hole pattern and the width at that position, a predetermined signal strength corresponding to the center position of the pattern, that is, the maximum signal strength calculated based on the distribution of the pattern signal Is
The position becomes the center position of the fine pattern in the orthogonal direction and the predetermined position to be scanned. Therefore, the width or position of the pattern is measured based on the pattern signal corresponding to the scanning position at which the maximum signal intensity is obtained.

【0015】請求項2記載のパターンの寸法測定方法で
は、前記ビームは、コヒーレント光でスポット状に集光
し前記ビームの波長レベルの微細パターンが形成された
前記試料面上に照射される技術が採用される。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for measuring a dimension of a pattern, wherein the beam is condensed in a spot shape with coherent light and irradiated onto the sample surface on which a fine pattern having a wavelength level of the beam is formed. Adopted.

【0016】このパターンの寸法測定方法では、特に、
ビームの波長レベルの微細パターンを測定対象として、
コヒーレント光のビームをスポット状に集光するととも
に、前記微細パターンに走査位置を複数回シフトさせて
照射するので、アライメントのずれやビームの透過によ
って、一度の走査では位置精度が低く十分な強度のパタ
ーン信号が得難い微細なパターンであっても、容易に所
定の信号強度の走査位置が求められる。
In this pattern dimension measuring method, in particular,
With the fine pattern of the wavelength level of the beam as the measurement target,
Since the beam of the coherent light is condensed in a spot shape and the fine pattern is irradiated by shifting the scanning position a plurality of times, misalignment or transmission of the beam causes low positional accuracy in a single scan and sufficient intensity. Even for a fine pattern in which a pattern signal is difficult to obtain, a scanning position with a predetermined signal intensity can be easily obtained.

【0017】請求項3記載のパターンの寸法測定方法で
は、前記シフトの移動量が、前記ビームのスポット径よ
りも小さい距離である技術が採用される。
According to a third aspect of the present invention, in the method of measuring a pattern dimension, a technique is employed in which the shift amount is a distance smaller than the beam spot diameter.

【0018】このパターンの寸法測定方法では、シフト
の移動量をビームのスポット径よりも小さい距離とする
ので、走査方向に直交する方向において各走査位置の間
に空白部分、すなわちビームの当たらない領域がなくな
る。すなわち、前記空白部分がなくなるような細かなピ
ッチで走査することにより、より正確な寸法測定が可能
となる。
In this pattern dimension measuring method, since the shift amount is set to a distance smaller than the beam spot diameter, a blank portion between scanning positions in a direction orthogonal to the scanning direction, that is, an area where the beam does not hit. Disappears. That is, by performing scanning at a fine pitch that eliminates the blank portion, more accurate dimension measurement can be performed.

【0019】請求項4記載のパターンの寸法測定方法で
は、前記シフトの移動方向は、前記複数のパターン信号
の信号強度により制御される技術が採用される。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a pattern dimension measuring method, wherein a technique is employed in which the shift moving direction is controlled by the signal strength of the plurality of pattern signals.

【0020】このパターンの寸法測定方法では、シフト
の移動方向が複数のパターン信号の信号強度により制御
されるので、例えば、得られたパターン信号の信号強度
から所定の信号強度となる位置を概算してシフトの移動
方向を決定すれば、シフトの移動方向を一定方向に設定
した場合に比べて、所定の信号強度に対応する走査位置
が的確に求められる。なお、シフトの移動量について
も、複数のパターン信号の信号強度により制御を行うこ
とにより、走査回数を低減することができ、所定の信号
強度となる走査位置がより的確かつ迅速に求められる。
In this pattern dimension measuring method, the shift moving direction is controlled by the signal intensities of a plurality of pattern signals. For example, a position where a predetermined signal intensity is obtained from the signal intensities of the obtained pattern signals is roughly estimated. If the shift moving direction is determined in this way, the scanning position corresponding to the predetermined signal intensity can be obtained more accurately than when the shift moving direction is set to a fixed direction. The amount of shift is also controlled based on the signal intensities of the plurality of pattern signals, so that the number of scans can be reduced, and a scanning position having a predetermined signal intensity can be obtained more accurately and quickly.

【0021】請求項5記載のパターンの寸法測定方法で
は、前記走査位置を算出した後に、該走査位置での前記
ビームの走査を行い、該検出位置でのパターン信号を検
出し、前記パターンの幅または位置を測定する技術が採
用される。
In the pattern dimension measuring method according to the fifth aspect, after the scanning position is calculated, the beam is scanned at the scanning position, a pattern signal at the detection position is detected, and the width of the pattern is detected. Alternatively, a technique for measuring the position is adopted.

【0022】また、請求項6記載のパターンの寸法測定
装置では、図12に示すように、パターンが形成された
試料面上にスポット状のビームを照射する照射手段と、
前記ビームを前記パターンに対して相対的に走査する走
査手段と、前記走査で生じた前記パターンからの散乱光
と反射光との少なくとも一方のパターン信号を検出する
検出手段と、前記パターン信号から走査方向におけるパ
ターンの幅または位置を検出する寸法検出部とを有する
寸法測定装置において、前記走査手段による走査が完了
するたびに次の走査を開始する点を前記走査方向と直交
する方向にシフトさせる走査制御部と、これらの複数回
の走査により前記検出手段で検出された複数のパターン
信号の信号強度を用いて所定の信号強度の走査位置を算
出する走査位置算出手段と、を有し、前記走査手段で、
前記走査位置で前記ビームの走査し、前記寸法検出部
で、前記パターン信号から走査方向におけるパターンの
幅または位置を検出する技術が採用される。
Further, in the pattern dimension measuring apparatus according to the sixth aspect, as shown in FIG. 12, an irradiation means for irradiating a spot-shaped beam on the sample surface on which the pattern is formed,
Scanning means for scanning the beam relative to the pattern, detection means for detecting at least one pattern signal of scattered light and reflected light from the pattern generated by the scanning, and scanning from the pattern signal A dimension measuring device having a dimension detecting unit for detecting a width or a position of a pattern in a direction, wherein a point at which the next scanning is started is shifted in a direction orthogonal to the scanning direction each time scanning by the scanning unit is completed. A control unit, and a scanning position calculating unit that calculates a scanning position of a predetermined signal intensity by using signal intensities of a plurality of pattern signals detected by the detecting unit by the plurality of scans, and By means,
A technique is employed in which the beam is scanned at the scanning position, and the dimension detection unit detects the width or position of the pattern in the scanning direction from the pattern signal.

【0023】これらのパターンの寸法測定方法および装
置では、走査位置を算出した後に、該走査位置でビーム
の走査を行い、該走査位置でのパターン信号を検出し、
パターンの幅または位置を測定することにより、最終的
に、パターンの所定位置とビームの中心とを正確に一致
させて走査することができる。
In the method and apparatus for measuring the dimension of a pattern, after calculating a scanning position, a beam is scanned at the scanning position, and a pattern signal at the scanning position is detected.
By measuring the width or position of the pattern, it is finally possible to scan the pattern at a predetermined position exactly coincident with the center of the beam.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る寸法測定方法
および装置の一実施形態を図1から図5を参照しながら
説明する。この図にあって、符号1はXYステージ、2
は試料テーブル、3は試料、4は光学系、5はHe−N
eレーザ光源、6はビームエキスパンダ、7は折り曲げ
ミラー、8は対物レンズを示している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a dimension measuring method and apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In this figure, reference numeral 1 denotes an XY stage, 2
Is a sample table, 3 is a sample, 4 is an optical system, 5 is He-N
An e-laser light source, 6 is a beam expander, 7 is a bending mirror, and 8 is an objective lens.

【0025】本実施形態の寸法測定装置は、図2に示す
ように、XY方向に移動可能なXYステージ(走査手
段)1(Xステージ1aとYステージを組み合わせたも
の)上の試料テーブル2上に載置されたマスク・レチク
ル・ウェハ等の試料3上に形成された微細パターンPの
線幅や座標を測定するものである。XYステージ1の位
置は、高精度な座標測定を行う場合には、通常、レーザ
干渉計Kにより読み取りが行われる。なお、座標測定が
不要で線幅等の微細な寸法のみを測定する場合には、リ
ニアエンコーダ等のレーザ干渉計よりは分解能の低い検
出手段により読み取りを行ってもよい。
As shown in FIG. 2, the dimension measuring apparatus according to the present embodiment is provided on a sample table 2 on an XY stage (scanning means) 1 (a combination of an X stage 1a and a Y stage) movable in the XY directions. Is to measure the line width and coordinates of the fine pattern P formed on the sample 3 such as a mask, a reticle, and a wafer placed on the sample 3. When performing highly accurate coordinate measurement, the position of the XY stage 1 is usually read by the laser interferometer K. In the case where coordinate measurement is not required and only fine dimensions such as line width are measured, reading may be performed by a detecting means having a lower resolution than a laser interferometer such as a linear encoder.

【0026】試料3の上方には、パターンPのエッジを
検出するための光学系(照射手段)4が配置されてい
る。この光学系4は、He−Neレーザ光源5より出射
されたレーザ光(コヒーレント光)Lをビームエキスパ
ンダ6により拡大し、この光を折り曲げミラー7により
下方に反射させた後、対物レンズ8を通して集光し、試
料3のパターン面上にビームBを投射するように設定さ
れている。なお、測定対象であるパターンPは、レーザ
光L(ビームB)の波長レベルの寸法であり、波長のオ
ーダーと同様のサブミクロンレベルに設定されている。
Above the sample 3, an optical system (irradiation means) 4 for detecting the edge of the pattern P is arranged. The optical system 4 expands the laser light (coherent light) L emitted from the He-Ne laser light source 5 by the beam expander 6, reflects the light downward by the bending mirror 7, and then passes through the objective lens 8. It is set so as to converge and project the beam B on the pattern surface of the sample 3. It should be noted that the pattern P to be measured has dimensions at the wavelength level of the laser light L (beam B), and is set to a submicron level similar to the order of the wavelength.

【0027】パターンPの幅W等を測定する場合、例え
ば、X方向における幅Wを測定するには、図1の(a)
(b)に示すように、Xステージ(走査手段)1aをパ
ターンPの前後で移動させて、試料面上に投射させたビ
ームBを相対的にスキャンさせる。上記のようにビーム
Bのスキャンを行った場合に、パターンPのパターン信
号を検出する手段として、2つの方法がある。
When measuring the width W or the like of the pattern P, for example, to measure the width W in the X direction, FIG.
As shown in (b), the X stage (scanning means) 1a is moved before and after the pattern P to relatively scan the beam B projected on the sample surface. There are two methods for detecting the pattern signal of the pattern P when the beam B is scanned as described above.

【0028】一つは、エッジからの散乱光(回折光)を
検出する手段で、図2に示すように、対物レンズ8の周
囲に配置された少なくとも一対の散乱光用ディテクタ
(検出手段)9、9で散乱光を検出するものである。も
う一つの検出手段は、ビームBの正反射光を検出する方
法である。この検出手段では、図2に示すように、試料
3の表面から反射する正反射光をハーフミラー10によ
り分岐させ、集光レンズ11を通して集光し、正反射光
用ディテクタ(検出手段)12で検出するものである。
One is means for detecting scattered light (diffracted light) from the edge. As shown in FIG. 2, at least one pair of scattered light detectors (detection means) 9 arranged around the objective lens 8 is used. , 9 to detect scattered light. Another detecting means is a method of detecting the specularly reflected light of the beam B. In this detecting means, as shown in FIG. 2, specularly reflected light reflected from the surface of the sample 3 is split by a half mirror 10 and condensed through a condensing lens 11. It is to detect.

【0029】前記散乱光用ディテクタ9、9および前記
正反射光用ディテクタ12は、制御部(走査位置算出手
段、寸法検出部)13と電気的に接続され、該制御部1
3は、レーザ干渉計KおよびXYステージ1にも電気的
に接続されている。すなわち、制御部13は、XYステ
ージ1を制御するとともに、散乱光用ディテクタ9、9
および正反射光用ディテクタ12からのパターン信号と
レーザ干渉計Kからの位置信号とに基づいてパターンP
の幅Wや中心位置Cを演算して求めるものである。
The scattered light detectors 9 and 9 and the specularly reflected light detector 12 are electrically connected to a controller (scanning position calculator, dimension detector) 13.
Reference numeral 3 is also electrically connected to the laser interferometer K and the XY stage 1. That is, the control unit 13 controls the XY stage 1 and controls the scattered light detectors 9 and 9.
And a pattern P based on a pattern signal from the regular reflection light detector 12 and a position signal from the laser interferometer K.
Is calculated and calculated.

【0030】次に、本実施形態における微細パターンの
寸法測定方法について説明する。
Next, a method for measuring the size of a fine pattern in this embodiment will be described.

【0031】〔複数走査工程〕微細パターンとしてコン
タクトホールパターンPを測定する場合、図1の(a)
に示すように、アライメント誤差、パターン位置誤差等
に起因してビームBの位置がパターンPの中心に対して
ずれていたとする。この状態でスキャン(矢印方向が走
査方向)を行うと前述の通り、散乱光または正反射光の
信号のSN比が悪化して測定精度が低下するとともに、
信号波形がパターンPの中心位置Cをスキャンする場合
に対して変化するために測定される幅Wや座標値も変化
してしまう。
[Multiple Scanning Steps] In the case of measuring a contact hole pattern P as a fine pattern, FIG.
It is assumed that the position of the beam B is shifted from the center of the pattern P due to an alignment error, a pattern position error, and the like as shown in FIG. When scanning is performed in this state (the direction of the arrow is the scanning direction), as described above, the S / N ratio of the scattered light or specularly reflected light deteriorates, and the measurement accuracy decreases.
Since the signal waveform changes as compared with the case where the center position C of the pattern P is scanned, the measured width W and the coordinate value also change.

【0032】このため、本実施形態では、図1の(b)
に示すように、制御部13(図1参照)によって制御さ
れたXYステージ1(図2参照)の移動により、最初に
パターンPが位置決めされた位置101hを基準とし
て、スキャン方向(矢印方向が走査方向)とは直交する
方向にスキャン位置(走査位置)をシフトさせて複数回
スキャンを行う。つまり、例えば、位置101a,10
1b,101c〜101oと一定方向に等間隔でスキャ
ンを行う。すなわち、制御部13およびXYステージ1
は、走査が完了するたびに次の走査を開始する点を走査
方向と直交する方向にシフトさせる走査制御部として機
能する。
For this reason, in the present embodiment, FIG.
As shown in (1), the movement of the XY stage 1 (see FIG. 2) controlled by the control unit 13 (see FIG. 1) causes the scan direction (the direction of the arrow indicates the scan direction) with reference to the position 101h where the pattern P is first positioned. (Scan direction) is shifted a scan position (scan position) in a direction orthogonal to direction (scan direction). That is, for example, the positions 101a, 10
Scanning is performed at equal intervals in a fixed direction as 1b, 101c to 101o. That is, the control unit 13 and the XY stage 1
Functions as a scan control unit that shifts the point at which the next scan is started in the direction orthogonal to the scan direction each time the scan is completed.

【0033】このときのシフトの移動量Mは、ビームB
のスポット径Dよりも小さい距離に設定される。スキャ
ン位置は、XYステージ読み取り用のレーザ干渉計Kや
リニアエンコーダ等の位置測定手段により検出される。
At this time, the shift amount M of the shift is
Is set to a distance smaller than the spot diameter D of. The scanning position is detected by position measuring means such as a laser interferometer K for reading the XY stage and a linear encoder.

【0034】〔走査位置演算工程〕このとき、それぞれ
のスキャンに対して散乱光または正反射光の信号のピー
クの光強度を見ると、図3に示すような関係となる。つ
まり、ビームBが、パターンPの中心位置Cを通過する
スキャン位置101kで光強度が最大となる。このよう
にして、スキャン位置がパターンPの中心位置Cを通過
する位置(所定の信号強度の走査位置)を見つけること
ができる。なお、これらのパターン信号の演算処理は、
制御部13によって行われる。
[Scanning Position Calculation Step] At this time, when the light intensity of the peak of the signal of the scattered light or the specular reflection light is observed for each scan, the relationship shown in FIG. 3 is obtained. That is, the light intensity becomes maximum at the scan position 101k where the beam B passes through the center position C of the pattern P. In this way, it is possible to find a position where the scan position passes through the center position C of the pattern P (a scan position with a predetermined signal intensity). The arithmetic processing of these pattern signals is as follows.
This is performed by the control unit 13.

【0035】なお、本実施形態では、たまたま実際の再
スキャン位置とパターンPの中心位置Cとが一致してい
るが、勿論、これが一致しない場合にも、得られた光強
度とスキャン位置との関係から補間により、最適なスキ
ャン位置を決定することもできる。すなわち、得られた
光強度の信号に基づいて、最小自乗法等を用いて再スキ
ャン位置を算出することができる。
In this embodiment, the actual rescanning position coincides with the center position C of the pattern P. However, if the actual rescanning position does not coincide, the obtained light intensity and the scanning position may be different. The optimum scan position can be determined by interpolation from the relationship. That is, based on the obtained signal of the light intensity, the rescan position can be calculated by using the least squares method or the like.

【0036】〔再走査工程〕このようにして得られた最
適なスキャン位置(所定の信号強度の走査位置)にパタ
ーンPを移動させ、最終的な測定を行う。このとき、前
述した散乱光による検出手段によれば、検出された散乱
光の信号強度は、散乱光用ディテクタ9、9において、
それぞれ図4の(a)(b)に示すような波形で得られ
る。
[Rescanning Step] The pattern P is moved to the optimum scanning position (scanning position having a predetermined signal intensity) obtained in this way, and final measurement is performed. At this time, according to the scattered light detection means described above, the signal intensity of the detected scattered light is detected by the scattered light detectors 9, 9.
Each waveform is obtained as shown in FIGS.

【0037】すなわち、両散乱光用ディテクタ9、9
(図2参照)の信号強度を加算することで、図4の
(c)に示すような信号が得られる。したがって、制御
部13によって、この信号の2つのピーク位置を検出
し、その時のレーザ干渉計Kの値を読み取ることによ
り、走査方向における幅Wを求めることができる。ま
た、パターンPの座標値は、検出された2つのエッジの
中心座標として求めることができる。
That is, both scattered light detectors 9, 9
By adding the signal intensities (see FIG. 2), a signal as shown in FIG. 4C is obtained. Therefore, the width W in the scanning direction can be obtained by detecting two peak positions of this signal by the control unit 13 and reading the value of the laser interferometer K at that time. Further, the coordinate value of the pattern P can be obtained as the center coordinates of the two detected edges.

【0038】一方、正反射光による検出手段によれば、
例えば、パターンPがガラス面上に形成されたクロムパ
ターンである場合、ガラスの反射率に対してクロムの反
射率が高いため、正反射光用ディテクタ12(図2参
照)によって図5に示すような信号が得られる。すなわ
ち、制御部13(図2参照)によって、この信号の傾斜
部分を処理することにより2つのエッジ位置が決定し、
その時のレーザ干渉計Kの値を読み取ることにより、走
査方向における幅Wを求めることができる。
On the other hand, according to the detection means using specularly reflected light,
For example, when the pattern P is a chromium pattern formed on a glass surface, the reflectance of chrome is higher than the reflectance of glass, and therefore, as shown in FIG. Signal can be obtained. That is, two edge positions are determined by processing the slope portion of this signal by the control unit 13 (see FIG. 2).
By reading the value of the laser interferometer K at that time, the width W in the scanning direction can be obtained.

【0039】なお、上記2つの検出手段のうち少なくと
も一方を用いて寸法測定を行えばよいが、両方を用いる
ことにより、より高精度な測定が可能である。
It should be noted that the dimension measurement may be performed using at least one of the above two detection means. By using both, more accurate measurement is possible.

【0040】この寸法測定方法では、アライメントを行
った後、走査が完了するたびに次の走査を開始する点を
走査方向と直交する方向にシフトさせることでパターン
Pを異なる位置で走査することにより、走査方向および
その直交方向におけるパターン信号が二次元的分布とし
て検出される。そして、これらの複数回の走査により検
出された複数のパターン信号の信号強度から最大信号強
度(所定の信号強度)となる走査位置を算出し、該走査
位置に対応するパターン信号に基づきパターンPの幅W
または中心位置Cを測定するので、アライメントのずれ
等によってパターン信号の信号強度が小さくても正確に
寸法測定が可能となる。
In this dimension measuring method, the pattern P is scanned at different positions by shifting the point at which the next scan is started in the direction orthogonal to the scanning direction every time the scanning is completed after the alignment is performed. , A pattern signal in the scanning direction and a direction orthogonal thereto are detected as a two-dimensional distribution. Then, a scanning position at which the maximum signal intensity (predetermined signal intensity) is calculated from the signal intensities of the plurality of pattern signals detected by the plurality of scans, and the pattern P based on the pattern signal corresponding to the scanning position is calculated. Width W
Alternatively, since the center position C is measured, the dimension can be accurately measured even if the signal intensity of the pattern signal is small due to misalignment or the like.

【0041】特に、ビームBの波長レベルである微細な
パターンPに、コヒーレント光のビームBをスポット状
に集光するとともに走査位置を複数回シフトさせて照射
するので、アライメントのずれやビームBの透過によっ
て、一度の走査では位置精度が低く十分な強度のパター
ン信号が得難い微細なコンタクトホールパターンPであ
っても、容易に最大信号強度となる走査位置を求めるこ
とができ、正確な寸法測定が可能となる。
In particular, since the coherent light beam B is focused on the fine pattern P at the wavelength level of the beam B in the form of a spot and the scanning position is shifted a plurality of times, misalignment or misalignment of the beam B is caused. Due to transmission, even in the case of a fine contact hole pattern P in which positional accuracy is low and it is difficult to obtain a pattern signal of sufficient intensity in one scan, a scanning position where the maximum signal intensity is obtained can be easily obtained, and accurate dimensional measurement can be performed. It becomes possible.

【0042】また、シフトの移動量MをビームBのスポ
ット径Dよりも小さい距離とするので、走査方向に直交
する方向において各走査位置の間にビームBの当たらな
い領域がなくなることから、より正確な寸法測定が可能
となる。さらに、算出した走査位置でビームBの走査を
行い、該走査位置でのパターン信号を検出し、パターン
Pの幅Wまたは中心位置Cを測定するので、最終的に、
パターンPの中心位置CとビームBの中心とを正確に一
致させて走査することができる。
Further, since the shift amount M of the shift is set to a distance smaller than the spot diameter D of the beam B, there is no area where the beam B does not hit between the scanning positions in the direction orthogonal to the scanning direction. Accurate dimension measurement becomes possible. Further, the beam B is scanned at the calculated scanning position, the pattern signal at the scanning position is detected, and the width W or the center position C of the pattern P is measured.
Scanning can be performed such that the center position C of the pattern P and the center of the beam B exactly match.

【0043】したがって、一回の走査では、アライメン
トのずれ等によってパターン信号の信号強度が小さくて
も、あらためてビームBの中心によってパターンPの中
心位置Cを走査することにより、回折スリット等によっ
てビーム形状を変形させる必要もなく、スポット状のビ
ームによる適正な信号強度で正確に寸法測定が行われ
る。
Therefore, in one scan, even if the signal intensity of the pattern signal is low due to misalignment or the like, the center position C of the pattern P is re-scanned by the center of the beam B, and the beam shape is formed by the diffraction slit and the like. Does not need to be deformed, and the dimension is accurately measured with an appropriate signal intensity by the spot beam.

【0044】なお、本発明は、次のような実施形態をも
含むものである。 (1)上記実施形態では、ビームBを固定し、XYステ
ージ1を移動させてパターンPに対して相対的にビーム
Bをスキャンする方法を示したが、パターンの位置でX
Yステージを停止させ、ビーム側を可動ミラー等により
スキャンさせる方法を用いても構わない。この場合に
は、ビームの移動量を検出するため、可動ミラー等の移
動量をレーザ干渉計等で読み取ることになる。
Note that the present invention includes the following embodiments. (1) In the above embodiment, the method in which the beam B is fixed and the XY stage 1 is moved to scan the beam B relative to the pattern P has been described.
A method in which the Y stage is stopped and the beam side is scanned by a movable mirror or the like may be used. In this case, the amount of movement of the movable mirror or the like is read by a laser interferometer or the like in order to detect the amount of movement of the beam.

【0045】(2)ビームの光源としてHe−Neレー
ザ光源を使用したが、他の光源、例えば水銀ランプ等を
使用しても良い。 (3)複数のパターン信号の信号強度から所定の信号強
度の走査位置を算出し、この走査位置で再び走査を行っ
てパターンの線幅および位置を測定したが、再走査を行
わずに、所定の信号強度の走査位置に対応するパターン
信号を、検出された複数のパターン信号の信号強度から
算出して、パターンの幅または位置を求めても構わな
い。
(2) Although the He-Ne laser light source is used as the beam light source, another light source such as a mercury lamp may be used. (3) A scanning position with a predetermined signal intensity is calculated from the signal intensities of the plurality of pattern signals, and scanning is performed again at this scanning position to measure the line width and position of the pattern. The width or position of the pattern may be obtained by calculating the pattern signal corresponding to the scanning position of the signal intensity of the above from the signal intensity of the plurality of detected pattern signals.

【0046】(4)上記実施形態では、ビームの走査位
置を一定領域で一定方向にかつ等間隔にシフトさせた
が、シフトの移動方向および間隔については適宜変更し
ても構わない。例えば、比較的大きくシフトさせた2回
の走査を行い、次にパターン信号の信号強度の強い方
(所定の信号強度に近い方)に向けて前回より小さくシ
フトさせて走査を行うとともに、このときのパターン信
号をフィードバックすることにより、次のシフトの移動
方向および間隔を算出する方法でもよい。
(4) In the above embodiment, the scanning position of the beam is shifted in a certain area in a certain direction and at equal intervals. However, the shift direction and interval of the shift may be changed as appropriate. For example, two scans with a relatively large shift are performed, and then the scan is performed with a smaller shift from the previous scan toward the stronger signal intensity of the pattern signal (closer to the predetermined signal intensity). By feeding back the pattern signal, the moving direction and the interval of the next shift may be calculated.

【0047】すなわち、シフトの移動方向および間隔
を、複数のパターン信号の信号強度により制御すること
により、シフトの移動方向および間隔を一定に設定した
場合に比べて、所定の信号強度となる走査位置が迅速か
つ的確に求められる。
That is, by controlling the shift moving direction and the interval based on the signal intensities of the plurality of pattern signals, the scanning position having a predetermined signal intensity is obtained as compared with the case where the shift moving direction and the interval are set to be constant. Is required quickly and accurately.

【0048】[0048]

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果を奏する。 (1)請求項1記載の寸法測定方法によれば、走査が完
了するたびに次の走査を開始する点を走査方向と直交す
る方向にシフトさせることでパターンを異なる位置で走
査し、これらの複数回の走査により検出された複数のパ
ターン信号の信号強度から所定の信号強度の走査位置を
算出して、該走査位置に対応するパターン信号に基づき
パターンの幅または位置を測定するので、アライメント
に誤差が生じた場合や高精度なアライメントを行わない
場合でも、ビーム形状を変えずにパターンの所定位置に
おける幅や位置を正確に測定することができる。
According to the present invention, the following effects can be obtained. (1) According to the dimension measuring method of the first aspect, each time scanning is completed, the point at which the next scanning is started is shifted in a direction orthogonal to the scanning direction to scan the pattern at different positions. A scan position of a predetermined signal intensity is calculated from the signal intensities of a plurality of pattern signals detected by a plurality of scans, and the width or position of the pattern is measured based on the pattern signal corresponding to the scan position. Even when an error occurs or when high-precision alignment is not performed, the width and position of the pattern at a predetermined position can be accurately measured without changing the beam shape.

【0049】(2)請求項2記載の寸法測定方法によれ
ば、特に、ビームの波長レベルの微細パターンを測定対
象として、コヒーレント光のビームをスポット状に集光
するとともに、前記微細パターンに走査位置を複数回シ
フトさせて照射するので、アライメントのずれやビーム
の透過によって、一度の走査では位置精度が低く十分な
強度のパターン信号が得難い微細なパターンであって
も、容易に所定の信号強度の走査位置が求められる。し
たがって、試料上のパターン位置が設計値に対して大き
な誤差を持っている場合にも、コンタクトホール等の微
細なパターンについて高精度測定が可能となり、かつ安
定した測定値を得ることができる。また、測定のための
パターンのアライメントにおいて、高精度なアライメン
トを行わなくてもコンタクトホール等の微細なパターン
について高精度測定が可能となり、かつ安定した測定値
を得ることができる。
(2) According to the dimension measuring method of the present invention, the beam of the coherent light is focused in a spot shape, and the fine pattern is scanned on the fine pattern of the wavelength level of the beam. The irradiation is performed by shifting the position a plurality of times, so even if it is a fine pattern where the positional accuracy is low and it is difficult to obtain a sufficiently strong pattern signal in one scan due to misalignment or transmission of the beam, a predetermined signal intensity can be easily obtained. Is obtained. Therefore, even when the pattern position on the sample has a large error with respect to the design value, high-precision measurement can be performed on a fine pattern such as a contact hole, and a stable measured value can be obtained. Further, in the alignment of the pattern for measurement, high-precision measurement can be performed on a fine pattern such as a contact hole without performing high-precision alignment, and a stable measured value can be obtained.

【0050】(3)請求項3記載の寸法測定方法によれ
ば、シフトの移動量をビームのスポット径よりも小さい
距離とするので、走査方向に直交する方向において各走
査位置の間にビームの当たらない領域がなくなることか
ら、より正確な寸法測定が可能となる。
(3) According to the dimension measuring method of the third aspect, since the shift amount is set to a distance smaller than the beam spot diameter, the distance between the scanning positions in the direction orthogonal to the scanning direction is reduced. Since there are no untouched areas, more accurate dimensional measurement is possible.

【0051】(4)請求項4記載の寸法測定方法によれ
ば、シフトの移動方向が複数のパターン信号の信号強度
により制御されるので、シフトの移動方向を一定方向に
設定した場合に比べて、所定の信号強度となる走査位置
を迅速かつ的確に求めることができる。したがって、走
査回数を低減することができるとともに、スループット
を向上させることができる。
(4) According to the dimension measuring method of the present invention, the shift moving direction is controlled by the signal strength of the plurality of pattern signals, so that the shift moving direction is set to a fixed direction. In addition, the scanning position at which the signal intensity becomes a predetermined value can be obtained quickly and accurately. Therefore, the number of scans can be reduced, and the throughput can be improved.

【0052】(5)請求項5記載の寸法測定方法および
請求項6記載の寸法測定装置によれば、走査位置を算出
した後に、該走査位置でビームの走査を行い、該走査位
置でのパターン信号を検出し、パターンの幅または位置
を測定することにより、最終的に、パターンの所定位置
とビームの中心とを正確に一致させて高精度な測定を行
うことができる。すなわち、最も高いパターン信号の信
号強度が得られる状態で走査することができ、さらに正
確な寸法測定が可能となる。
(5) According to the dimension measuring method of the fifth aspect and the dimension measuring apparatus of the sixth aspect, after calculating the scanning position, the beam is scanned at the scanning position, and the pattern at the scanning position is obtained. By detecting the signal and measuring the width or the position of the pattern, the predetermined position of the pattern and the center of the beam can be accurately matched, and high-precision measurement can be performed. That is, scanning can be performed in a state where the highest signal intensity of the pattern signal can be obtained, and more accurate dimension measurement can be performed.

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

【図1】 本発明に係るパターンの寸法測定方法の一実
施形態におけるビームとパターンとの位置関係および走
査手順を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a positional relationship between a beam and a pattern and a scanning procedure in one embodiment of a pattern dimension measuring method according to the present invention.

【図2】 本発明に係るパターンの寸法測定装置の一実
施形態を示す概略配置図である。
FIG. 2 is a schematic layout diagram showing an embodiment of a pattern dimension measuring apparatus according to the present invention.

【図3】 本発明に係るパターンの寸法測定方法の一実
施形態におけるビームのスキャン位置と信号強度との関
係を示すグラフ図である。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a beam scanning position and a signal intensity in one embodiment of a pattern dimension measuring method according to the present invention.

【図4】 本発明に係るパターンの寸法測定方法の一実
施形態における散乱光検出信号を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a scattered light detection signal in one embodiment of the pattern dimension measuring method according to the present invention.

【図5】 本発明に係るパターンの寸法測定方法の一実
施形態における正反射光検出信号を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a specular reflection light detection signal in one embodiment of the pattern dimension measuring method according to the present invention.

【図6】 本発明に係るパターンの寸法測定方法の従来
例におけるビームとパターンとの位置関係を示す説明図
である。
FIG. 6 is an explanatory view showing a positional relationship between a beam and a pattern in a conventional example of a pattern dimension measuring method according to the present invention.

【図7】 本発明に係るパターンの寸法測定方法の従来
例におけるビームとコンタクトホールパターンとの位置
関係を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a positional relationship between a beam and a contact hole pattern in a conventional example of a pattern dimension measuring method according to the present invention.

【図8】 本発明に係るパターンの寸法測定方法の従来
例におけるビームとコンタクトホールパターンとの位置
関係が相対的にずれている場合を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory view showing a case where the positional relationship between a beam and a contact hole pattern is relatively shifted in a conventional example of the pattern dimension measuring method according to the present invention.

【図9】 本発明に係るパターンの寸法測定方法の従来
例におけるビームの光強度分布を示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory view showing a light intensity distribution of a beam in a conventional example of the pattern dimension measuring method according to the present invention.

【図10】 本発明に係るパターンの寸法測定方法の従
来例における回折スリットと楕円ビームとの関係を示す
説明図である。
FIG. 10 is an explanatory view showing a relationship between a diffraction slit and an elliptical beam in a conventional example of a pattern dimension measuring method according to the present invention.

【図11】 本発明に係るパターンの寸法測定方法の従
来例における楕円ビームとパターンとの位置関係を示す
説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a positional relationship between an elliptical beam and a pattern in a conventional example of the pattern dimension measuring method according to the present invention.

【図12】 本発明に係るパターンの寸法測定装置にお
ける構成を概略的に示すブロック図である。
FIG. 12 is a block diagram schematically showing a configuration of a pattern dimension measuring apparatus according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 XYステージ(走査手段) 3 試料 4 光学系(照射手段) 9 散乱光用ディテクタ(検出手段) 12 正反射光用ディテクタ(検出手段) 13 制御部(走査位置算出手段、寸法検出部) B ビーム C パターンの中心位置 D ビームのスポット径 L レーザ光(コヒーレント光) M シフトの移動量 P コンタクトホールパターン W パターンの幅 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 XY stage (scanning means) 3 Sample 4 Optical system (irradiation means) 9 Detector for scattered light (detection means) 12 Detector for regular reflection light (detection means) 13 Control part (scanning position calculation means, dimension detection part) B beam C Center position of pattern D Beam spot diameter L Laser light (coherent light) M Shift movement amount P Contact hole pattern W Pattern width

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 パターンが形成された試料面上にスポッ
ト状のビームを照射し、前記ビームを前記パターンに対
して相対的に走査し、該走査で生じた前記パターンから
の散乱光と反射光との少なくとも一方のパターン信号を
検出し、前記パターン信号から走査方向におけるパター
ンの幅または位置を測定する寸法測定方法において、 前記走査が完了するたびに次の走査を開始する点を前記
走査方向と直交する方向にシフトさせることで前記パタ
ーンを異なる位置で走査し、 これらの複数回の走査により検出された複数のパターン
信号の信号強度から所定の信号強度の走査位置を算出
し、 該走査位置に対応するパターン信号に基づき前記パター
ンの幅または位置を測定することを特徴とする寸法測定
方法。
1. A spot-shaped beam is radiated on a sample surface on which a pattern is formed, the beam is scanned relative to the pattern, and scattered light and reflected light from the pattern generated by the scanning. In the dimension measuring method of detecting at least one pattern signal of the above and measuring the width or position of the pattern in the scanning direction from the pattern signal, the point of starting the next scan every time the scanning is completed is defined as the point in the scanning direction The pattern is scanned at different positions by shifting in the orthogonal direction, and a scanning position of a predetermined signal intensity is calculated from the signal intensities of a plurality of pattern signals detected by these multiple scans. A dimension measuring method, wherein a width or a position of the pattern is measured based on a corresponding pattern signal.
【請求項2】 前記ビームは、コヒーレント光でスポッ
ト状に集光し前記ビームの波長レベルの微細パターンが
形成された前記試料面上に照射されることを特徴とする
請求項1記載の寸法測定方法。
2. The dimensional measurement according to claim 1, wherein the beam is condensed in a spot shape with coherent light, and is irradiated on the sample surface on which a fine pattern of a wavelength level of the beam is formed. Method.
【請求項3】 前記シフトの移動量は、前記ビームのス
ポット径よりも小さい距離であることを特徴とする請求
項1又は2記載の寸法測定方法。
3. The dimension measuring method according to claim 1, wherein the shift amount is a distance smaller than a spot diameter of the beam.
【請求項4】 前記シフトの移動方向は、前記複数のパ
ターン信号の信号強度により制御されることを特徴とす
る請求項1、2又は3記載の寸法測定方法。
4. The dimension measuring method according to claim 1, wherein a moving direction of the shift is controlled by signal strengths of the plurality of pattern signals.
【請求項5】 前記走査位置を算出した後に、該走査位
置での前記ビームの走査を行い、該検出位置でのパター
ン信号を検出し、前記パターンの幅または位置を測定す
ることを特徴とする請求項1、2、3又は4記載の寸法
測定方法。
5. After calculating the scanning position, the beam is scanned at the scanning position, a pattern signal at the detection position is detected, and the width or position of the pattern is measured. The dimension measuring method according to claim 1, 2, 3, or 4.
【請求項6】 パターンが形成された試料面上にスポッ
ト状のビームを照射する照射手段と、前記ビームを前記
パターンに対して相対的に走査する走査手段と、前記走
査で生じた前記パターンからの散乱光と反射光との少な
くとも一方のパターン信号を検出する検出手段と、前記
パターン信号から走査方向におけるパターンの幅または
位置を検出する寸法検出部とを有する寸法測定装置にお
いて、 前記走査手段による走査が完了するたびに次の走査を開
始する点を前記走査方向と直交する方向にシフトさせる
走査制御部と、 これらの複数回の走査により前記検出手段で検出された
複数のパターン信号の信号強度を用いて所定の信号強度
の走査位置を算出する走査位置算出手段と、を有し、 前記走査手段で、前記走査位置で前記ビームの走査し、
前記寸法検出部で、前記パターン信号から走査方向にお
けるパターンの幅または位置を検出することを特徴とす
る寸法測定装置。
6. An irradiation means for irradiating a spot-shaped beam on a sample surface on which a pattern is formed, a scanning means for scanning the beam relatively to the pattern, and A size measuring device having a detecting means for detecting at least one pattern signal of scattered light and reflected light, and a size detecting unit for detecting a width or a position of a pattern in a scanning direction from the pattern signal; A scanning control unit for shifting a point at which the next scanning is started in a direction orthogonal to the scanning direction each time scanning is completed; signal intensities of a plurality of pattern signals detected by the detection unit by the plurality of scannings Scanning position calculating means for calculating a scanning position of a predetermined signal intensity by using, the scanning means, the scanning of the beam at the scanning position ,
A dimension measuring device, wherein the dimension detecting unit detects a width or a position of a pattern in a scanning direction from the pattern signal.
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