JPS59218907A - 電子ビ−ムによる測長方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子ビームによる測長方法に関し、特に、測
定の精度を高くすることができる副長方法に関する。

［従来技術］ 近時、ＬＳＩ等のデバイスの集相庶は著しく高くなって
おり、その製造過程において、シリコンウェハ上の各チ
ップに形成されるパターンの精度は、ザブミクロンのオ
ーダーの極め″（高いものとなっている。これらチップ
内のパターンが所望の精度で形成されているかどうかの
検査は、電子ビームを該パターン部分に照射することに
よって行うことができる。この電子ビームを使用した測
長方法においては、各チップ内の測長すべきパターンを
含む所定領域において直線状に電子ビームを走査し、該
走査に基づいて該材料から発生した、例えば、二次電子
を検出し、該検出信号から特定のパターンの幅等を測定
している。通常、被測良材お１どしてのシリ］ンウエハ
は多数のチップに分【プられ、各チップには同一“のパ
ターンが形成されているが、このようなウェハ上のパタ
ーンの副長においては、該つＴハが載ぼられている材料
ステージを移動さけ、各チップを順々に電子ビーム光軸
上に配置し、各チップ毎に、特定のパターンが形成され
でいる部分で直線状に電子ビームの走査を行うようにし
ている。該電子ビームの走査は、検出信号のＳＮ比を向
上させるために各チップ毎に同一部分て゛数十回繰返し
行うようにしている。

［発明の目的］ 本発明は１述した如さ測長方法において、測定の精度を
高くシ得る電子ビームによる測長方法を提供することを
目的とづる。

［発明の構成］ 本発明に基づく副長方法は、多数の基準区画を有し、夫
々の基準区画には同種のパターンが形成されている被測
艮材料上の所望領域を電子ビームによってディジタル走
査し、該走査に阜づい（該材料から得られた情報信号を
検出し、該検出信号に基づいて該材料上に形成されでい
るパターンの特定部分の長さを測定づるようにしたＩＩ
Ｉ長方法において、特定の基準区画においては電子ビー
１８によって被副長パターンを含む所望の範囲を所定の
ステップ数にＪ、ってディジタル走査して信号を１５ｉ
、他の基準区画の副長時には、該特定のＭ準区画におｔ
プる測長結果に基づいて、該所望の範囲Ｊ、り狭い範囲
を電子ビームによってディジタル走査りるようにし、該
ディジタル走査の１ステップ当りの電子ビームの移動距
離を短くりるようにした点に特徴をイｊしている。

［実施例〕 以ト、本発明の一実施例を添イζ」図１ｍに基づき詳）
ホする。

第１図は本発明の方法を実施するｌ〔めの電子ビーム測
長装置の一例を示しており、図中１（３１電了銃である
。該電子銃１から発生した電子ビームは集束レンズ２．
対物レンズ３によって被測長材料４上に細く集束される
。該電子ビームは更に偏向コイル５に供給される走査信
＠に応じて偏向され、該材料上の所望ｆ！域は該電子４
ビームによって走査されることになる。該材料への電子
ビームの照射に伴なって発生した例えば、二次電子は、
二次電子検出器６にＪ、って検出され、該検出信号は増
幅器７を介して輝度変調信号として陰極線管８に供給さ
れると共に、Ａ−Ｄ変換器９を介してコンピュータ１０
にも供給される。該コンピュータ１０は、前記偏向＝１
イル５と該陰極線＠８の偏向コイルに供給される走査信
号を発生ずる走査信号発生゛＼゛ 回路１１゛を制御すると共に、該材料が載せられた材料
ステージ１２の駆動機構１３を制御づ゛る。尚、該走査
信号発生回路１１から発生する走査信号は該コンピュー
タ１０によって制御される倍率調整回路１４を介して該
偏向コイル５に供給される。

上述した如ぎ構成を用い、被測長材料４として第２図に
示すウ−［ハＷの測長を行う場合について説明づる。該
ウェハＷは多数のチップＴ１〜Ｔｎを右しており、夫々
のチ５ツブには同種のパターン／ が形成されている。最初、チップ１１の所９）領域が電
子ビーム光軸上に配置されるように該材料ステージ１２
が移動さぼられ、コンビ−１−夕１０からの指令ににす
、走査信号発生回路１１から通常の走査電子顕微鏡像を
観察するｌこめの走舎イツ号が発生される。第３図（ａ
）はこの走査電子顕微鏡像観察モードにおける陰極線管
８に表示された１象を示′りもので、図中Ｐは幅が測定
される帯状パターンである。尚、この時の倍率は、測定
対象のパターン及び測定対象のパターンの内の測長部分
の選択を容易とＪるために、該倍率選択回路１４によっ
て比較的低倍とされている。該陰極線管８の画面上には
カーソルＣも表示されており、該カーソルＣを画面上で
・移動させることにＪ、って測定づる位置の指定を行う
ことができる。該カーソルＣによる測定位置の指定が終
了後、該コンピュータ８からの指令により、該走査信号
発生回路１１からの走査信号はライン走査のモードに変
えられる。

第４図（ａ）はこのライン走査時の階段状に変化づるデ
ィジタル走査信翼を示してＪ３す、このような走査信号
によって該チップＴ１のカーソルの位置に対応した所定
の範囲が直線状に走査され、二次電子検出器６からは第
５図（ａ）に示す信号が得られる。尚、該直線状のディ
ジタル走査は、同一部分で多数回行われ、得られた多数
の信号を積算することによっＣ１第５図（ａ）に示す信
号のＳＮ比を向上させるようにしている。該得られた信
号は該コンビ−１−夕１０に供給されて積算され、所定
のレベルＩの信号が得られるまでのディジタル走査のス
テップ数Ｓ＋　、８２が求められる。該走査の１回のス
テップによって電子ビームが材料上で移動づる距■は予
めコンピュータによって求められていることから、この
走査ステップ数の差（Ｓ２　３１）によってパターンの
幅が求められる。このようにしてチップＴ１にお（プる
所望パターンＰの幅の副長が終了した後、該ステージ１
２は移動させられ、チップＴ２が電子ビーム光軸上に配
置され、該デツプＴ２内の同一パターンＰの幅が測長さ
れる。ここで、チップＴ１の副長時に、チップ内に一ハ
ブるパターンＰの測長りへさイ１′装置。

パターンＰの端部の位置が既に一〕ンビＪ−タ１０にＪ
、って明らかとなっているため、チップＴ１と同一のパ
ターンが形成されているデツプＴ２内の帯状パターン１
〕の幅を測定づるに当っ（は、二」ンピ］−夕１０にＪ
、って倍率調整回路１４は制御され、電子ビーム走査の
倍率は高くされる。第３図（ｂ）は（８率が高くされた
状態のパターンＩ〕の走査電子顕微鏡像、第４図（ｂ）
はｆイジタル走否信号、第５図（ｂ）は検出器８を大々
示してＪ３す、この結果、ライン走査モードにおいては
ディジタル走査のステップ数が前回と同一１゛あるのに
ス・ｊして、ライン走査の幅は狭くされる。すなわら、
この１４のディジタル走査の１回のス゛アッゾにＪ、っ
（電子ビームがｖＪｉＮ上で移動りる距離は知＜　＜＜
る、。

従つ−Ｃ１このにうな高いイ８率でのディジタル走査に
基づいて得られた信号によっＣ該パターン１〕の幅を求
めれば、デツプＴ１内のパターンの測長Ｊ、り高い精疫
で測長を行うことかＣきる。このＪ、うにして該チップ
１−２におけるパターンＰの測長が終了すると、デツプ
Ｔ３〜Ｔ　ｎにおけるパターンＰの副長が該チップＴ２
における測長と同様の方法によつ−Ｃ行われる。

さて、上述した実施例では、ステージの移動と各チップ
毎の電子ビームの多数回の走査とで１枚のウェハに含ま
れる全てのチップ内のパターンの副長にはかなりの時間
が費される。本発明の第２の実施例におい−Ｃは、電子
ビームのライン状の走査は連続的に行われず、コンピュ
ータ１０からの指令によって該帯状パターンＰの端部近
傍のみ選択的にライン状に走査される。第３図（Ｃ）は
帯状パターンＰと走査ラインＬ＋　、Ｌ２とを示してお
り、第４図（Ｃ）はこの時のディジタル走査信号、第５
図（ｃｌは二次電子検出信号を示している。該第５図（
Ｃ）に示Ｊ信号は該コンビコータ１０に供給されるが、
該コンピュータによって夫々の走査毎に、信号強度が１
の信号が得られるまでのステップ数３３　、Ｓ４が求め
られる。更に、該」ンビコータ１０は、チップＴ＋にお
【ノると同様の連続的なディジタル走査を行った場合の
走査の開始点から、走査ラインＬ１と走査ラインＬ２の
スター１〜地貞までの仮想的なディジタル走査のステッ
プ数Ｓｓ　、８６を求めており、これらのステップ数か
ら該コンビ−１−夕は次の演ｇｌ（Ｓ６　＋３４　）　
−（ＳＳ　＋３３　）を行い、この演粋に基づいて該帯
状パターン［〕の幅を求めている。このようにし−（該
チップＴ２における所定のパターンＰの測長が終了り゛
るどステージ１２が移動さけ゛られ、チップＴ３〜ｌ−
ｎにＪ３りるパターン１〕の測長が該デツプＴ２に、１
３りる測長と同様の方法によって行われる。

本発明は、」−）ホした実施例に限定されず幾多の変形
が司能である。例えば、１番目の阜ｔｖｔ　ｒ′Ａ両（
デツプ−「１）のみ比較的イ１（いイｆ５率−ぐ電子ヒ
ーノ＼を走査したが、２番目あるいは３番「１まての基
へ１区画は但いｆｌ、５率で電子ビームを走査し、複数
回の副長結果に基づいＣ１他の基準区画を走査りる場合
の倍率及び走査開始地熱を決定りるようにしくも良い。

又、多数のチップ上のパターンの副長を、ステージを移
動させながら行っているが、このステーラの移動に誤差
があると被副長パターンが電子ビームの走査範囲から外
れてしまうことも考えられる。このため、高いイ８率で
の電子ビームの走査の開始地点を、常に前回の測定結果
に基づいて修正をりれば、各チップ間のステージの移動
誤差に基づく影響を無くずことができる。尚、該ステー
ジの移動誤差が大きい場合には、電子ビームの走査開始
地点の補正のみならず、ステージの移動量も併せ（補正
りるようにしても良い。更に、実施例では各基準区画内
の１箇所の幅を求めるようにしたが、各基準区画内で複
数個所の長さを測定リ−る場合にも本発明を適用づるこ
とかできる。更に又、低い倍率（・測長した基準区画を
再度高い倍率で測長りるＪ、うにしても良い。

［効果コ 以上詳述した如く、本発明に基づく副長方法は、同種の
パターンか設置）られた多数の基準区画（チップ）を右
した被測長材料の副長を行うに当っては、最初の基準区
画においては所望の範囲を所定のステップ数によって電
子ビームをディジタル走査し、他の基準区画の副長にお
いＣは、該最初の基準区画にお番プる測長結果に基づい
Ｃ１被測艮パターンが含まれている該所望の範囲Ｊ、り
狭いｆｌＧ　１ｆｌｌを電子ビームによってディジタル
走査し、このｆイジタル走査の１回のスデッノにｊ、っ
Ｉ電子ビームが月利上で移動づる距離を短くづるように
しくいるため、精度の高い測定を行うことがＣぎる。

又、本発明の他の実施例においては、最初のＭＱｌ；区
画にお【ノる測長結果に基づい′Ｃ１測艮リベさパター
ンの端部近傍のみにおいて選択的に電子ビームを走査す
るようにしているため、１）“ｈい＃ｉ′１度であるに
も拘わらず、電子ビームの走査時間を極めて短くするこ
とができ、測定時間を大幅に短幅することがｅぎる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するｌζめの電子ビーム測長装置
の一例を承り図、第２図は被測長＋Ａ判Ｃあるウェハを
示ず図、第３図は測長６れる帯状パターンの走査電子顕
微鏡像と電子ビームの走査レインを示り一図、第４図は
ディジタル走Ｍ仇号を示４図、第５図は電子ビームの走
査に基づいて得られた二次電子検出（ｉ　Ｑを示寸図で
ある。 １・・・電子銃　　　２・・・収束レンズ３・・・対物
レンズ ４・・・被測長材料（ウェハ） ５・・・偏向」イル ６・・・二次電子検出器　　　　　　。 ７・・・増幅器　　　８・・・陰極線管９・・・Ａ−Ｄ
変換器 １０・・・」ンビ］−タ １１・・・走査Ｉｈ号発生回路 １２・・・Ｈ料ステージ １３・・・ステージ駆動機構 １４・・・Ｉ１１整回路 特許出願人 日本電子株式会社 代表者　伊藤　−夫 第３図（ａ）　　　　第３図（ｂ） 第４１図（ａ）　　　　第４図（ｂ） 払ｉ’ｙｓ図（ａ）　　　　第５図（ｂ）３９− 第３図（ｃ） 第４図（。） 第５図（ｃ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）多数の基準区画を有し、夫々の基準区画には同種
   のパターンが形成されている被副長材料上の所望領域を
   電子ビームによってディジタル走査し、該走査に基づい
   て該材料から得られた情報信号を検出し、該検出信号に
   基づいて該材料上に形成されているパターンの特定部分
   の長さを測定するようにした副長方法において、特定の
   基準区画においては電子ビームによっ°Ｃ被副長パター
   ンを含む所望の範囲を所定のステップ数によってディジ
   タル走査して信号を得、他の基準区画の副長時には、該
   特定の基準区画におりる副長結果に基づいて、該所望の
   範囲より狭い範囲を電子ビームによってディジタル走査
   づ“るようにし、該ディジタル走査の１ステップ当りの
   電子ビームの移動距離を短くするようにした電子ビーム
   による副長方法。
2. （２）該他の基準区画の副長時には、該特定の基準区画
   における副長結果に基づいて、被副長パターンの両端部
   近傍のみにおいて選択的に電子ビームを走査Ｊるように
   した特許請求の範囲第１項記載の電子ビームによる副長
   方法。