JPS61114116A - 寸法測長装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、電子ビーム走査を用いた寸法測長装置に関す
る。

〔発明の背景〕

電子ビーム副長装置は電子ビームを測長試料」二を走査
し、試料上の被測定パターンからの反射電子又は２次電
子による波形信号を検出し、該波形信号よりパターン寸
法を測定するものである。この装置では波形信号より導
いたパターン寸法を、なんらかの方法で較正し、得られ
る寸法を精確なものとする必要がある。従来、この較正
方法として、特開昭５８−１．８６００９号に記載され
ているように。

測長試料を搭載した試料台を微少移動し、レーザ干渉測
長針により試料移動量を測定し、波形信号より得た試料
移動量と比較することにより較正する方法があった。

しかし、電子ビームの偏向においては、非直線性が存在
し、偏向領域内の測定位置によって上記較正係数が変化
し、−個所での較正では精確にｌｌｌ’１長出来ないと
いう問題があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、先の問題点を考慮し、偏向領域内の任
意の位置での寸法測定においても、精確な測定が可能と
なる寸法測長装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、本発明では、電子ビームの
偏向領域内の測定位置による寸法測定感度の変化を求め
、その変化量より偏向領域内の寸法補正係数を決定する
手段と、該寸法補正係数を用いて測定寸法を補正する手
段とを備える如く構成したものである。

〔発明の実施例〕

最初に、本発明の基本的原理について詳述する。

すなわち１本発明においては、偏向領域内の複数個所に
おいて電子ビーム走査によるパターンからの波形信号と
レーザ干渉計の値とを用いて、寸法補正係数の偏向位置
依存性を偏向座標の多項式で近似することにより、偏向
領域内の任意の位置での寸法補正係数を求めるものであ
る。本発明による方法を以下に述べる。

偏向領域内の複数個所において、試料台を微小移動させ
、その移動量を電子ビームの走査による波形信号から求
めたものをり、（ｉは複数の較正場所を示す。）、レー
ザ干渉計による移動量をＬｌ’とすると較正係数は Ｋ　ｌ＝　Ｌ　１’　／　Ｌ　＋ となる。

複数のに、について求めた後、Ｋ、の偏向領域内での測
定位置依存性を偏向量（ｘ、ｙ）の多項式として近似し
、任意の点での寸法補正係数Ｋ（ｘ、ｙ）を求める。例
えば、多項式としては、Ｋ（：５　ｙ）＝Ａｘ＋Ｂｙ十
Ｃｘｙ＋Ｄ等がある。係数Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄは電子光学系
の条件が変化しない限り一定のものである。

寸法測定においては、偏向量（ｘ、ｙ）で求めた寸法を
Ｓ　（ｘ、ｙ）とすると、補正後の寸法５ｏ（ＸＩ　ｙ
）は ５ｏ（ｘ＋　ｙ）＝Ｋ（ｘ、ｙ）％８（ｘ、ｙ）となり
、Ｓ　ｏ　（Ｘ　＊　’／　）が求める寸法となる。

以」：述べた方法は、偏向領域内の各点で電子ビ一ムの
偏向感度をレーザ干渉計による絶対寸法を用いて補正す
る方法であるので、正確ではあるが。

Ｋ、を得るのに試料台の微小移動を伴うので時間がかか
る。そこで、高速、かつ、簡便な方法としでは、以下に
説明する方法を用いる方法も有効である。

偏向領域の中心においてのみ、標準となるパターンを用
い、試料台の微小移動による移動量を波形信号及びレー
ザ干渉計より求め、これを各々Ｌ、、ＬＯ’とし、電子
ビーム偏向感度の較正係数に、　（但し、ｘ　ｏ　＝　
Ｌ　Ｏ’　／　Ｌｏ　）を求める。更にそのパターン寸
法Ｓ。を測る。

次に、該パターンを偏向領域内の複数個所に、試料台移
動により移動させ、各偏向点でのパターン寸法Ｓ、を求
める。

中心での寸法がＳ。と他の点での寸法Ｓ、の比を に、’　　＝８．／Ｓ。

とすると、偏向領域の各点での較正係数に１はＫ　ｌ＝
　Ｋ　ａ　’　Ｋ　ｔ　’ となる。

以４二にして求めたに、について、先と同じく偏向Ｊｉ
　（ｘ　ｒ　ｙ）による多項式近似を行ない、任意の偏
向点（ｘ、ｙ）での寸法補正係数Ｋ　（ｘ　＋　ｙ　）
を得る。

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

図において、第２図に示す偏向領域３０内の位Ｗ３１に
橿準パターン】２を試料台１３の移動により移動させ、
電子ビーム１１の走査によってパターン１２の２次電子
信号を検出器１６で検出した。

検出信号は、第３図に示した信号波形４ｏであり、波形
処理回路１７によりパターン］２の中心位置４１を求め
た。同時に試料台１３の位置を即ちパターン１２の位置
をレーザ干渉計１９により正確に測定した。

次に、試料台１３を駆動回路１８により微小移動させ、
先と同様に電子ビームを走査して波形信号４２、及びパ
ターン中心位１［４３を求め、さらに、移動後の試料台
１３の位置をレーザ干渉計１９により求めた。

処理装置２０において、波形信号から得た試料台の移動
距離■７．と、レーザ干渉計により得た移動距離ＴＪ　
１　′″より、較正係数Ｋｌ　（＝Ｌ１’／Ｌ、）を求
めた。

次に、試料台１３を移動させ、パターン１２の位置を偏
向領域内３２の位置へ移し、同様の操作を行なって、該
測定位置での較正係数に２を求めた。以下、同様にして
、第２図に示した如く、偏向領域内の２５個所の点にお
いて較正係数Ｋ。

（ｉ＝１〜２５）を逐次決定した。

処置装［２０において、補正係数Ｋを式（１）で示す偏
向量（ｘ、ｙ）の３次式で近似し、多項式の係数Ａ、、
　Ａ、・・・Ａ、を算出し、該係数値を記憶した。

Ｋ　（ｘ、ｙ）　：　Ａｏ＋　Ａ１ｘ十Ａ、ｙ＋　Ａ３
ｘ”　＋　Ａ、ｘｙ＋　Ａ、ｙ２＋　Ａ、ｘ”　十Ａ、
ｘ”ｙ＋　Ａ、ｘｙ”＋Ａｓｙ’　　　　　　　　　　
　　　（］）任意の被測定パターンの寸法測定は、電子
ビーム走査により得られた寸法Ｓに対して、次に記憶し
た多項式の係数を用いて、測定点（ｘ、ｙ）における寸
法補正係数Ｋ　（ｘ＋　ｙ）を処理装［２０により演算
し、 Ｓ　ｏ　＝Ｓ　ｘ　Ｋ　（ｘ　ｒ　ｙ　）によりパター
ン寸法Ｓ。を決定し、これを測長結果として出力した。

偏向領域内の各点での試料台の微少移動を用いない簡易
法については、処理装置２０の制御方法を変更し、第１
図で示した装置構成で同様に実施可能である。

本実施例によれば、偏向領域の任意の個所での測長にお
いて、電子ビームの偏向系の非直線性に起因する誤差を
補正することが出来るため、電子ビームの高分解能を利
用したサブミクロン領域の高精度な寸法測定が可能とな
る。また、本方法によれば、電子光学系の偏向感度に影
響する不測の要因を除去することが可能であり、電子ビ
ーム測長装置の測定再現性が向上できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、電子ビ゛　−ム
の偏向系の非直線性等による寸法測定誤差を除去できる
ため、偏向領域内の任意の測定位置で高精度且つ再現性
のよいサブミクロン寸法の測長が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を説明するための装置構成
図、第２図は偏向領域と較正点を示す図。 第３図は試料台移動前後での波形信号を示した図である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電子ビームの微小スポットを形成する集束手段と、
   該電子ビームを測定試料上で走査する偏向手段と、該試
   料上の被測定パターンから発生する信号を検出する信号
   検出手段と、該検出信号より前記パターンの寸法を測定
   する信号処理手段よりなる電子ビームを用いた寸法測長
   装置において、電子ビームの偏向領域内の測定位置によ
   る寸法測定感度の変化を求め、その変化量より偏向領域
   内の寸法補正係数を決定する手段と、該寸法補正係数を
   用いて測定寸法を補正する手段とを備えたことを特徴と
   する寸法測長装置。 ２、前記寸法補正係数を決定する手段として、測定試料
   を試料台の移動により測定試料を電子ビーム偏向領域内
   の複数個所へ移動させ、各点において試料台の移動によ
   り試料の微少移動を行ない、該微少移動における移動量
   を、移動前後での電子ビームの走査による測定試料から
   信号、及びレーザ干渉計からの値のそれぞれより求め、
   電子ビーム走査による移動量を、レーザ干渉計による移
   動量で較正する操作を行なうことにより電子ビーム偏向
   領域内の測定位置に依存した寸法補正係数を求めること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の寸法測長装置
   。 ３、前記寸法補正係数を求める手段として偏向中心にお
   いてのみ試料台の微小移動を行なつた前記第２項に示し
   た電子ビーム走査による移動量を、レーザ干渉計による
   移動量で較正する操作を行なうと共に、測定試料の寸法
   を測定し、次いで試料台の移動により測定試料を電子ビ
   ーム偏向領域内の複数個所に移動させて各点において測
   定試料の寸法測定を行なうことにより、電子ビーム偏向
   領域内の測定位置に依存した寸法補正係数を求めること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の寸法測長装置
   。