JPS61140811A - 電子ビ−ム測長装置 - Google Patents
電子ビ−ム測長装置Info
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- JPS61140811A JPS61140811A JP59262678A JP26267884A JPS61140811A JP S61140811 A JPS61140811 A JP S61140811A JP 59262678 A JP59262678 A JP 59262678A JP 26267884 A JP26267884 A JP 26267884A JP S61140811 A JPS61140811 A JP S61140811A
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- Japan
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- secondary electron
- sample
- electron beam
- secondary electrons
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B15/00—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
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- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
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。
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、半導体基板面に形成されている電極配線など
の微細パターンの寸法を電子ビームを用いて測定する電
子ビーム測長装置に係り、特に、複数の異なる材料から
成る試料面でのパターン寸法測定に好適な電子ビーム測
長装置に関する。
の微細パターンの寸法を電子ビームを用いて測定する電
子ビーム測長装置に係り、特に、複数の異なる材料から
成る試料面でのパターン寸法測定に好適な電子ビーム測
長装置に関する。
電子ビームを用い二次電子量を検出してパターン寸法を
測定する従来例として文献(1)、石田他″微小寸法計
測における電子信号波形のシミュレーション″′、昭5
5、秋季込物講演会資料、324頁、17a−F−2が
ある。これは、第4図に例示するように、Si(シリコ
ン)基板上に形成されているW(タングステン)ゲート
のパターン寸法を、基板面上で電子ビームを走査するこ
とで得られる二次電子信号のエツジ信号が、Wゲートの
エツジ形状に対応するものとして、Wゲートの寸法を求
めるものである。この文献(1)は、試料から発生する
二次電子量に対応する信号のみからパターン寸法を決定
している。しかし、第4図の場合、Wゲートの膜厚が厚
くてそのエツジ形状が良好であったこと、試料基板の断
面形状が既知であったことから、二次電子信号からエツ
ジ信号を読み取ることができたが、常に上記のような条
件が満たされているとは限らない。むしろ、電子デバイ
スの高密度化に伴ってWゲートの薄膜化が進むとSi基
板での二次電子信号レベルとWゲートでの信号レベルに
はあまり差がないのが一般であり、また、非破壊での試
料測定では断面構造が不明である場合が通常であり、二
次電子信号からエツジ信号を分離するのは困難である。
測定する従来例として文献(1)、石田他″微小寸法計
測における電子信号波形のシミュレーション″′、昭5
5、秋季込物講演会資料、324頁、17a−F−2が
ある。これは、第4図に例示するように、Si(シリコ
ン)基板上に形成されているW(タングステン)ゲート
のパターン寸法を、基板面上で電子ビームを走査するこ
とで得られる二次電子信号のエツジ信号が、Wゲートの
エツジ形状に対応するものとして、Wゲートの寸法を求
めるものである。この文献(1)は、試料から発生する
二次電子量に対応する信号のみからパターン寸法を決定
している。しかし、第4図の場合、Wゲートの膜厚が厚
くてそのエツジ形状が良好であったこと、試料基板の断
面形状が既知であったことから、二次電子信号からエツ
ジ信号を読み取ることができたが、常に上記のような条
件が満たされているとは限らない。むしろ、電子デバイ
スの高密度化に伴ってWゲートの薄膜化が進むとSi基
板での二次電子信号レベルとWゲートでの信号レベルに
はあまり差がないのが一般であり、また、非破壊での試
料測定では断面構造が不明である場合が通常であり、二
次電子信号からエツジ信号を分離するのは困難である。
一方、二次電子のエネルギー分布には物質固有の情報が
含まれていることは公知〔文献(2)、小河他“オージ
ェマイクロプローブによる2次電子の測定″、昭59、
春季込物講演会資料、291頁、29P−x−10参照
〕であり、一般に、半導体を含めた絶縁物の二次電子エ
ネルギー分布と、金属の二次電子エネルギー分布とには
、第5図に示すような差異があることが知られている〔
文献(3)、P 、 R+Thornton ” S
canning E 1.ectronMicrosc
opy” pp 104〜105、参照〕。即ち、金属
の二次電子エネルギー分布に比べて半導体のそれは、よ
り幅が狭く、二次電子発生効率σがMax(最大)にな
る位置の二次電子エネルギーが、半導体では2.5〜5
eVと、金属の5〜10 eVに比べて小さいことが知
られている。従ってエネルギーが10 eV以上付近で
の二次電子により検出すれば物質境界位置が分離判別で
きることになる。これに対し、第4図に例示した従来方
式では、種々のエネルギーの二次電子の総数を計測して
しまうので、物質による上記のような差異は反映されな
い。
含まれていることは公知〔文献(2)、小河他“オージ
ェマイクロプローブによる2次電子の測定″、昭59、
春季込物講演会資料、291頁、29P−x−10参照
〕であり、一般に、半導体を含めた絶縁物の二次電子エ
ネルギー分布と、金属の二次電子エネルギー分布とには
、第5図に示すような差異があることが知られている〔
文献(3)、P 、 R+Thornton ” S
canning E 1.ectronMicrosc
opy” pp 104〜105、参照〕。即ち、金属
の二次電子エネルギー分布に比べて半導体のそれは、よ
り幅が狭く、二次電子発生効率σがMax(最大)にな
る位置の二次電子エネルギーが、半導体では2.5〜5
eVと、金属の5〜10 eVに比べて小さいことが知
られている。従ってエネルギーが10 eV以上付近で
の二次電子により検出すれば物質境界位置が分離判別で
きることになる。これに対し、第4図に例示した従来方
式では、種々のエネルギーの二次電子の総数を計測して
しまうので、物質による上記のような差異は反映されな
い。
本発明の目的は、半導体基板上に形成された微細パター
ンの段差部よりの二次電子量の信号検出と、物質差によ
る二次電子エネルギー分布の検出波り とを組合せることにI<ターン寸法を正確に測定できる
電子ビーム測長装置を提供することにある。
ンの段差部よりの二次電子量の信号検出と、物質差によ
る二次電子エネルギー分布の検出波り とを組合せることにI<ターン寸法を正確に測定できる
電子ビーム測長装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明では、電子ビームを
微小スポットに集束し、この電子ビームを被測定パター
ンが形成されている試料上で走査し、電子ビームの照射
により試料面より発生する二次電子を検出し、この検出
信号を信号処理して被測定パターンの寸法を決定する電
子ビーム測長装置において、電子ビーム走査により発生
する二次電子量に対応する信号を検出する二次電子検出
器と、特定のエネルギーの二次電子を選択的に検出して
二次電子のエネルギー分布の物質による違いを情報とし
てパターン寸法を決める二次電子エネルギー分析器とを
設ける構成とする。
微小スポットに集束し、この電子ビームを被測定パター
ンが形成されている試料上で走査し、電子ビームの照射
により試料面より発生する二次電子を検出し、この検出
信号を信号処理して被測定パターンの寸法を決定する電
子ビーム測長装置において、電子ビーム走査により発生
する二次電子量に対応する信号を検出する二次電子検出
器と、特定のエネルギーの二次電子を選択的に検出して
二次電子のエネルギー分布の物質による違いを情報とし
てパターン寸法を決める二次電子エネルギー分析器とを
設ける構成とする。
電子ビームと物質との相互作用は、二次電子量とそのエ
ネルギー分布とに反映され、特に、二次電子のエネルギ
ー分布には物質固有の情報が含まレテイる。従来の電子
ビームによるパターン寸法測定では、パターンを構成す
る物質からの二次電子量の変化を用いているので、物質
差の検出は不明瞭であった。これに対し、本発明は、二
次電子のエネルギー分布を測定し物質固有の信号も検出
することで、段差の小さなパターンに対してもパターン
境界検出を可能にしようとするものである。
ネルギー分布とに反映され、特に、二次電子のエネルギ
ー分布には物質固有の情報が含まレテイる。従来の電子
ビームによるパターン寸法測定では、パターンを構成す
る物質からの二次電子量の変化を用いているので、物質
差の検出は不明瞭であった。これに対し、本発明は、二
次電子のエネルギー分布を測定し物質固有の信号も検出
することで、段差の小さなパターンに対してもパターン
境界検出を可能にしようとするものである。
以下、本発明の一実施例を第1図、第2図、第3図によ
り説明する。第1図は全体装置構成の概−5= 略図、第2図は被測定試料の断面図、第3図(、)は試
料基板及び基板上のパターン(電極金属薄膜)のそれぞ
れからの二次電子エネルギー分布図、(b)は従来方式
による測定例、(c)は本発明方式による測定例を示す
図である。
り説明する。第1図は全体装置構成の概−5= 略図、第2図は被測定試料の断面図、第3図(、)は試
料基板及び基板上のパターン(電極金属薄膜)のそれぞ
れからの二次電子エネルギー分布図、(b)は従来方式
による測定例、(c)は本発明方式による測定例を示す
図である。
第1図において、対物レンズ6により、被測定パターン
(第2図の電極金属薄膜9)が形成されている被測定試
料5(第2図では半導体基板8)上に電子ビーム1を細
く集束する。その結果発生する二次電子2を二次電子検
出器3及び二次電子エネルギー分析器4により検出して
その信号変動によりパターン位置を計測する。本実施例
では二次電子検出器3としてシンチレーション計数管と
光電子倍増管を用い、二次電子エネルギー分析器4とし
ては円筒鏡面形エネルギー分析器(CMA)を用いた。
(第2図の電極金属薄膜9)が形成されている被測定試
料5(第2図では半導体基板8)上に電子ビーム1を細
く集束する。その結果発生する二次電子2を二次電子検
出器3及び二次電子エネルギー分析器4により検出して
その信号変動によりパターン位置を計測する。本実施例
では二次電子検出器3としてシンチレーション計数管と
光電子倍増管を用い、二次電子エネルギー分析器4とし
ては円筒鏡面形エネルギー分析器(CMA)を用いた。
なお、第1図の7は試料移動台である。
次に第2図、第3図により本発明の詳細な説明する。第
2図に示すような、半導体基板8」二に形成された電極
金属薄膜9を被測定パターンとする場合、物質の異なる
境界部の位置aで段差がほとんどなく、位置すだけに段
差がある試料のa −b間寸法を測長すると、従来の二
次電子の発生量に対応する検出信号〔第3図の(b)〕
からは、位置す部の段差は検出されるが、位置aでは、
二次電子発生効率の物質差が小さい場合、その境界が検
出できない。次に二次電子エネルギー分析器4により二
次電子のエネルギー分析を行なってエネルギー分布曲線
を求めると第3図(a)に示すように物質固有のピーク
や吸収がみられる。第3図(a)において、10は第2
図の半導体基板8からの二次電子エネルギー分布曲線、
破線曲線の11は、第2図の電極金属薄膜9からの二次
電子エネルギー分布曲線である。従って、電極金属薄膜
9からの二次電子エネルギー分布曲線11のピークが発
生する位置の二次電子エネルギー値E^に着目して二次
電子を検出すると第3図(c)のように、従来法では検
出できなかった物質境界位置aの検出が可能となり、正
確な位置情報が得られる。
2図に示すような、半導体基板8」二に形成された電極
金属薄膜9を被測定パターンとする場合、物質の異なる
境界部の位置aで段差がほとんどなく、位置すだけに段
差がある試料のa −b間寸法を測長すると、従来の二
次電子の発生量に対応する検出信号〔第3図の(b)〕
からは、位置す部の段差は検出されるが、位置aでは、
二次電子発生効率の物質差が小さい場合、その境界が検
出できない。次に二次電子エネルギー分析器4により二
次電子のエネルギー分析を行なってエネルギー分布曲線
を求めると第3図(a)に示すように物質固有のピーク
や吸収がみられる。第3図(a)において、10は第2
図の半導体基板8からの二次電子エネルギー分布曲線、
破線曲線の11は、第2図の電極金属薄膜9からの二次
電子エネルギー分布曲線である。従って、電極金属薄膜
9からの二次電子エネルギー分布曲線11のピークが発
生する位置の二次電子エネルギー値E^に着目して二次
電子を検出すると第3図(c)のように、従来法では検
出できなかった物質境界位置aの検出が可能となり、正
確な位置情報が得られる。
二次電子のエネルギー分析器4としては、本実施例で用
いたCMAだけでなく、二次電子検出器3の前にエネル
ギーフィルタとなる電極グリッドを設けた測定器でも同
様の効果が得られる。
いたCMAだけでなく、二次電子検出器3の前にエネル
ギーフィルタとなる電極グリッドを設けた測定器でも同
様の効果が得られる。
本発明によれば、段差部の小さなパターン境界領域の正
確な検出が可能となり、従って、従来法の二次電子発生
量に対応する検出信号では測定できなかったパターン構
造の寸法測定が可能となる。
確な検出が可能となり、従って、従来法の二次電子発生
量に対応する検出信号では測定できなかったパターン構
造の寸法測定が可能となる。
半導体プロセスにおける微細パターンの大半が複数の異
なる物質で構成されること、半導体デバイスの微細化に
伴なってパターン段差がより小さくなる傾向にあること
から本発明の効果は大きい。
なる物質で構成されること、半導体デバイスの微細化に
伴なってパターン段差がより小さくなる傾向にあること
から本発明の効果は大きい。
第1図は本発明を実施する装置の構成概略図、第2図は
被測定試料の一例の断面図、第3図(a)、(c)は本
発明で得られる二次電子検出信号測定例、(b)は従来
法による測定例、第4図は従来の寸法測定法の説明図、
第5図は従来文献に発表されている二次電子エネルギー
分布図である。 符号の説明 1・・・電子ビーム 2・・・二次電子3・・・
二次電子検出器 4・・・二次電子エネルギー分析器 5・・・被測定試料 6・・・対物レンズ7・・
・試料移動台 8・・・半導体基板9・・・電極
金属薄膜
被測定試料の一例の断面図、第3図(a)、(c)は本
発明で得られる二次電子検出信号測定例、(b)は従来
法による測定例、第4図は従来の寸法測定法の説明図、
第5図は従来文献に発表されている二次電子エネルギー
分布図である。 符号の説明 1・・・電子ビーム 2・・・二次電子3・・・
二次電子検出器 4・・・二次電子エネルギー分析器 5・・・被測定試料 6・・・対物レンズ7・・
・試料移動台 8・・・半導体基板9・・・電極
金属薄膜
Claims (1)
- 電子ビームを微小スポットに集束し、この電子ビームを
被測定パターンが形成されている試料上で走査し、電子
ビームの照射により試料面より発生する二次電子を検出
し、この検出信号を信号処理して被測定パターンの寸法
を決定する電子ビーム測長装置において、前記走査によ
り発生する二次電子量に対応する信号を検出する二次電
子検出器と、特定のエネルギーの二次電子を選択的に検
出して二次電子のエネルギー分布の物質による違いを情
報としてパターン寸法を決める二次電子エネルギー分析
器とを設けたことを特徴とする電子ビーム測長装置。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59262678A JPS61140811A (ja) | 1984-12-14 | 1984-12-14 | 電子ビ−ム測長装置 |
KR1019850008945A KR940000735B1 (ko) | 1984-12-14 | 1985-11-29 | 전자비임 길이 측정장치 |
US06/807,681 US4740693A (en) | 1984-12-14 | 1985-12-11 | Electron beam pattern line width measurement system |
DE8585115938T DE3580004D1 (de) | 1984-12-14 | 1985-12-13 | System zur messung einer elektronenstrahl-linienbreite. |
EP85115938A EP0184859B1 (en) | 1984-12-14 | 1985-12-13 | Electron beam line width measurement system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59262678A JPS61140811A (ja) | 1984-12-14 | 1984-12-14 | 電子ビ−ム測長装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61140811A true JPS61140811A (ja) | 1986-06-27 |
JPH0531724B2 JPH0531724B2 (ja) | 1993-05-13 |
Family
ID=17379069
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59262678A Granted JPS61140811A (ja) | 1984-12-14 | 1984-12-14 | 電子ビ−ム測長装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4740693A (ja) |
EP (1) | EP0184859B1 (ja) |
JP (1) | JPS61140811A (ja) |
KR (1) | KR940000735B1 (ja) |
DE (1) | DE3580004D1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012068197A (ja) * | 2010-09-27 | 2012-04-05 | Toshiba Corp | 寸法測定方法および寸法測定装置ならびに寸法測定処理プログラム |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07122574B2 (ja) * | 1986-07-25 | 1995-12-25 | 株式会社日立製作所 | 断面形状測定方法 |
US6511187B1 (en) | 1992-02-20 | 2003-01-28 | Kopin Corporation | Method of fabricating a matrix display system |
US5876132A (en) * | 1995-05-23 | 1999-03-02 | International Business Machines Corporation | Method and system for high character density printing utilizing low pel density characters |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT279943B (de) * | 1965-07-14 | 1970-03-25 | Boehler & Co Ag Geb | Einrichtung zur Elektronenstrahl-Mikroanalyse heterogen aufgebauter metallischer oder nichtmetallischer Stoffe |
US4139774A (en) * | 1977-02-09 | 1979-02-13 | Hitachi, Ltd. | Apparatus for irradiating a specimen by an electron beam |
JPS53138790A (en) * | 1977-05-10 | 1978-12-04 | Nippon Steel Corp | Method and device for full electronic monitor |
US4179604A (en) * | 1978-09-29 | 1979-12-18 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Electron collector for forming low-loss electron images |
JPS5572807A (en) * | 1978-11-27 | 1980-06-02 | Hitachi Ltd | Electron-beam mask check unit |
JPS5796207A (en) * | 1980-12-05 | 1982-06-15 | Nec Corp | Measuring apparatus for pattern dimensions |
JPS59112217A (ja) * | 1982-11-29 | 1984-06-28 | Toshiba Corp | 寸法測定方法 |
JPS59163506A (ja) * | 1983-03-09 | 1984-09-14 | Hitachi Ltd | 電子ビ−ム測長装置 |
JPS6033040A (ja) * | 1983-08-03 | 1985-02-20 | Hitachi Ltd | オ−ジエ電子分析装置 |
-
1984
- 1984-12-14 JP JP59262678A patent/JPS61140811A/ja active Granted
-
1985
- 1985-11-29 KR KR1019850008945A patent/KR940000735B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1985-12-11 US US06/807,681 patent/US4740693A/en not_active Expired - Fee Related
- 1985-12-13 DE DE8585115938T patent/DE3580004D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1985-12-13 EP EP85115938A patent/EP0184859B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012068197A (ja) * | 2010-09-27 | 2012-04-05 | Toshiba Corp | 寸法測定方法および寸法測定装置ならびに寸法測定処理プログラム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0184859A3 (en) | 1987-08-12 |
JPH0531724B2 (ja) | 1993-05-13 |
EP0184859A2 (en) | 1986-06-18 |
KR860005207A (ko) | 1986-07-18 |
KR940000735B1 (ko) | 1994-01-28 |
EP0184859B1 (en) | 1990-10-03 |
US4740693A (en) | 1988-04-26 |
DE3580004D1 (de) | 1990-11-08 |
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