JPS62135710A - Inspecting method for minute pattern - Google Patents

Inspecting method for minute pattern

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JPS62135710A
JPS62135710A JP27838085A JP27838085A JPS62135710A JP S62135710 A JPS62135710 A JP S62135710A JP 27838085 A JP27838085 A JP 27838085A JP 27838085 A JP27838085 A JP 27838085A JP S62135710 A JPS62135710 A JP S62135710A
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JP
Japan
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line width
scanning
fine pattern
beams
rectangular
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JP27838085A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Honda
本田 俊之
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To form a minute pattern with high accuracy by analyzing a variation factor influencing on a line width variation in an inspecting process of the minute pattern existing on a substrate. CONSTITUTION:A resist applied on the silicon substrate is exposed while connecting with the maximum rectangular length about 1.0mum using variable rectangular electron beams and scanned with the electron beams with the accelerating voltage about 1KV so as to cross the developed resist pattern (RP). Then, a slice level is set at the position of 50% of a vale of signal waveform (A) obtained by detecting the secondary beams reflecting from the RP in each scanning line. The line width of the minute pattern is defined by an interval of a point where the slice level crosses the wavefrom A. The line width is developed to dispersive high-speed Fourier series in connection with the electron beam scanning position and a power spectrum is calculated from a value of Fourier coefficients in each component of a line width variation period. An maximum value of the spectrum exists in the line width variation period 1.0mum. Since this variation period is conformed to the maximum length of the rectangular beams in the exposure of the electron beams, it is analyzed that the connecting adjustment of the rectangular beams of an exposer it not sufficient.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は低加速電圧走査型電子顕微鏡を用いて基板上
に形成された微細ノナターンの線幅を検査する方法に関
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method of inspecting the line width of fine nonaturns formed on a substrate using a low acceleration voltage scanning electron microscope.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、低加速電圧走査型電子顕微鏡を用いて、基板上に
形成された微細・母ターンの線幅を検査する場合には、
以下に述べる方法により行なわれた。
Conventionally, when inspecting the line width of fine/main turns formed on a substrate using a low acceleration voltage scanning electron microscope,
This was done by the method described below.

すなわち、 第1番目の方法は微細パターンの一カ所を横切るように
電子ビームを走査し、パターンから反射してきた二次電
子あるいは反射電子を検出し、得られた信号波形を処理
して微細パターンの線幅を定義する方法、 第2番目の方法は微細ノ々ターン上を一定の走査線間隔
で走査線方向と垂直方向に走査位置を移動させながら第
1番目の方法を繰り返し、これにより求められた各走査
線位置における微細・(ターフの線幅から、微細パター
ンの平均線幅および線幅分布の標章偏差を求める方法で
ある(日本電子ニュース、23巻、2号、1983年)
In other words, the first method scans an electron beam across one part of the fine pattern, detects secondary electrons or backscattered electrons reflected from the pattern, and processes the resulting signal waveform to detect the fine pattern. The second method is to repeat the first method while moving the scanning position in the direction perpendicular to the scanning line direction at a constant scanning line interval on the fine no-no-turn. This is a method of calculating the average line width of a fine pattern and mark deviation of line width distribution from the line width of the fine pattern at each scanning line position (JEOL News, Vol. 23, No. 2, 1983).
.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

半導体デバイスの製造工程中に基板上に形成される各種
微細パターンの寸法や形状には、微細パターンの材料お
よび製造方法における特有の要因により、設計寸法から
の変動が生じている。たとえば粒子径の大きな材料から
なる微細パターンでは、その粒子径の周期でパターン寸
法が変動している。また、レジストパターンにおいては
、パターン底部に存在する現像後の残渣によシ線幅が周
期的に変動している。以上に述べたように6塊の微細パ
ターンの線幅は固有の周期的成分をもって変動している
ので、このような微細パターンの線幅を検査する場合、
従来の方法では以下の問題点を生じる。
BACKGROUND OF THE INVENTION The dimensions and shapes of various fine patterns formed on a substrate during the manufacturing process of semiconductor devices vary from the designed dimensions due to factors specific to the material and manufacturing method of the fine patterns. For example, in a fine pattern made of a material with a large particle size, the pattern size changes with the period of the particle size. Furthermore, in the resist pattern, the line width varies periodically due to the residue after development that exists at the bottom of the pattern. As mentioned above, the line width of the six clusters of fine patterns fluctuates with a unique periodic component, so when inspecting the line width of such fine patterns,
The conventional method causes the following problems.

前記第1番目の方法では、微細パターンの線幅を1カ所
についてだけしか測定を行なわないので、微細パターン
の線幅のばらつきを求めることはできない。
In the first method, the line width of the fine pattern is measured only at one location, so it is not possible to determine the variation in the line width of the fine pattern.

また、第2番目の方法では微細パターンの線幅のばらつ
きを標準偏差として求めることはできるが、周期的に存
在する線幅変動成分を各周期によって分離して求めるこ
とはできない。
Furthermore, in the second method, although it is possible to obtain the standard deviation of variations in line width of a fine pattern, it is not possible to separate and obtain line width variation components that exist periodically for each period.

この発明の目的は以上の問題を解決した微細パターンの
検査方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method for inspecting fine patterns that solves the above problems.

〔問題点を解決するだめの手段〕[Failure to solve the problem]

本発明は、基板上に存在する微細パターンを横切るよう
に電子ビームを走査するに際し、一定の走査線間隔で走
査線方向と垂直方向に電子ビームの走査位置を移動させ
ながら走査を繰り返す工程と、各走査線において微細パ
ターンから反射してくる2次電子あるいは反射電子を検
出して得られる信号波形を処理して、微細・母ターンの
線幅を定義する工程と、各走査線において定義さ九た微
細パターンの線幅を各走査線の位置に関してフーリエ級
数に展開することにより、微細パターンの線幅変動周期
に対するフーリエ係数を求める工程とを含むことを特徴
とする微細・やターンの検葺方法である。
The present invention includes a step of repeating scanning while moving the scanning position of the electron beam in a direction perpendicular to the scanning line direction at a constant scanning line interval when scanning an electron beam across a fine pattern existing on a substrate; Processing the signal waveform obtained by detecting secondary electrons or backscattered electrons reflected from the fine pattern in each scanning line to define the line width of the fine/main turn; A method for inspecting fine/turn roofing comprising the step of calculating the Fourier coefficient for the line width variation cycle of the fine pattern by expanding the line width of the fine pattern into a Fourier series with respect to the position of each scanning line. It is.

〔作 用〕[For production]

基板上の微細パターンには第2図に示すよって特有の周
期で線幅が変動している。図中で、微細1?ターン上で
等間隔ΔXおきにN fliffiの線幅W。、Wl。
As shown in FIG. 2, the line width of the fine pattern on the substrate varies at a specific period. In the diagram, fine 1? Line width W of N fliffi at equal intervals ΔX on the turn. , Wl.

・・・wN−1が求められた場合、n番目の線幅Wnに
関する離散的フーリエ級数展開により が成立する。フーリエ係数Wkは k Wk=ΣWnexp(−j2π丁) n=O となる。ここでj2=−1である。
. . . When wN-1 is obtained, the following holds true by discrete Fourier series expansion regarding the n-th line width Wn. The Fourier coefficient Wk is kWk=ΣWnexp(−j2πd) n=O. Here, j2=-1.

このとき、変動周期Tk=N・Δx/kを有する線幅の
ノ千ワースベクトルIWk+ は により求まる。ここでR8WkおよびXrnwkはそれ
ぞれWkの実数部および虚数部を示す。
At this time, the worth vector IWk+ of the line width having the fluctuation period Tk=N·Δx/k can be found as follows. Here, R8Wk and Xrnwk represent the real part and imaginary part of Wk, respectively.

微細ノーターンの線幅はノ!ターンの材料および製造方
法に起因する特有の周期をもって変動しているので、そ
の周期のスペクトル値が大きくなる。
The fine no-turn line width is amazing! Since it fluctuates with a specific period due to the material and manufacturing method of the turn, the spectral value of that period becomes large.

したがって全体のスペクトル分布を求めることにより線
幅変動の原因となる主要因を推定できるものと期待され
る。
Therefore, it is expected that by determining the overall spectral distribution, it will be possible to estimate the main factors that cause linewidth fluctuations.

〔実施例〕 ゛ 以下、実施例によυこの発明による微細パターンの検査
方法について説明する。
[Example] Hereinafter, a method for inspecting a fine pattern according to the present invention will be explained with reference to an example.

第1図(a)はシリコン基板上に塗布したレジストを可
変矩形電子ビームを用いて最大矩形長1.0μmでつな
ぎ、なから露光した後、現像したレジネトパターンを上
から見た図である。このレノストパターンを横切るよう
に加速電圧1 kVの電子ビームを走査する。走査線間
隔は0.01μmで、走査線数は1024本である。各
走査線においてレソス) z4ターンから反射してくる
二次電子を検出することにより第1図(blに示すよう
な信号波形を得る。信号波形の最大値’k100%、最
小値を0%としたときに50係の位置にスライスレベル
を設け、そのスライスレベルと信号波形とが交差する点
の間隔により微細・母ターンの線幅を定義する。第1図
(c)は上述の方法により各走査位置において定義され
た微細パターンの線幅を、走査位置の関数として示した
ものである。レジストパターンの形成条件、すなわちレ
ジスト材料、露光条件あるいは現像条件等に依存した固
有の変動周期をもって線幅がばらついている。この図か
ら線幅分布の平均値および標準偏差を求めることはでき
るが、変動周期毎の線幅を求めることはできないので、
線幅変動におよぼす主要因を分析することは困難である
。第1図(atは第1図(c)において求められたレジ
ストパターンの線幅を電子ビーム走査位置に関して離散
的高速フーリエ級数に展開して、線幅変動周期の各成分
におけるフーリエ係数の値からノ母ワースベクトルを求
めたものである。第1図(dlから線幅変動周期1.0
μmにおいて/4’ワースベクトルの最大値が存在して
いることがわかった。この線幅変動周期は、電子ビーム
露光における矩形ビームの最大長に一致していることか
ら、電子ビーム露光機の矩形ビームのつなぎ調整が充分
ではなかったことを示している。このようにしてレジス
トパターンの線幅変動に影響する・母ターン製造上の主
要因について分析することができた。
FIG. 1(a) is a top view of a resist pattern coated on a silicon substrate, which is connected with a maximum rectangular length of 1.0 μm using a variable rectangular electron beam, exposed from the inside, and then developed. . An electron beam with an acceleration voltage of 1 kV is scanned across this Rennost pattern. The scanning line interval is 0.01 μm, and the number of scanning lines is 1024. By detecting the secondary electrons reflected from the z4 turn in each scanning line, a signal waveform as shown in Figure 1 (bl) is obtained.The maximum value of the signal waveform is 100%, and the minimum value is 0%. Then, a slice level is set at the 50th position, and the line width of the fine and main turns is defined by the interval between the points where the slice level and the signal waveform intersect. This shows the line width of a fine pattern defined at a scanning position as a function of the scanning position. The average value and standard deviation of the line width distribution can be determined from this figure, but the line width for each fluctuation period cannot be determined.
It is difficult to analyze the main factors affecting line width variations. Figure 1 (at) is obtained by expanding the line width of the resist pattern found in Figure 1 (c) into a discrete fast Fourier series with respect to the electron beam scanning position, and calculating the value of the Fourier coefficient at each component of the line width variation period. Figure 1 (line width variation period 1.0 from dl).
It was found that the maximum value of the /4' Worth vector exists in μm. This line width variation period coincides with the maximum length of the rectangular beam in electron beam exposure, which indicates that the rectangular beam connection adjustment of the electron beam exposure machine was not sufficient. In this way, we were able to analyze the main factors in mother turn manufacturing that affect line width variations in resist patterns.

この発明による微細パターンの検査方法によれば上述の
例において示したレジストパターンに限らず、半導体デ
バイス製造において基板上に形成されるあらゆるパター
ンに対して適用可能である。
The fine pattern inspection method according to the present invention is applicable not only to the resist pattern shown in the above example but also to any pattern formed on a substrate in semiconductor device manufacturing.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明方法により基板上に存在する微細パターンの検査
工程において、微細パターンの線幅変動におよぼす変動
要因を分析することが可能となり。
The method of the present invention makes it possible to analyze the fluctuation factors that affect the line width variation of the fine pattern in the process of inspecting the fine pattern existing on the substrate.

その分析結果を微細パターンの製造工程へフィード・パ
ックすることにより最適比を行なって、高精度な微細ノ
リ−ン形成することができる効果を有する。
By feeding and packing the analysis results to the fine pattern manufacturing process, the optimum ratio is carried out, and it is possible to form highly accurate fine patterns.

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

纂1図は基板上に形成された微細レジスト・々ターンの
線幅をこの発明による検査方法を用いて調べた実施例を
示す図で、(龜)は基板上に可変矩形電子ビーム露光を
用いて形成されたレジスト・クターンを横切るように、
加速電圧1kVの電子ビームを走査しているようすを上
から見た図、(b)はレジストパターンから反射してき
た二次電子信号波形と、レジストパターンの線幅との関
連を示す図、(C)は測定されたレジスト・母ターン幅
を電子ビームの走査位置に関して描いた図、fdlはレ
ジストパターン幅を電子ビームの走査位置に関して離散
的高速フーリエ変換を行ない求めたノ4ワースベクトル
図、第2図は基板上の微細パターンに存在する固有の周
期的線幅変動を示す図である。 C(1) 第1図 電子ビームの走査位置し屑) (C) 線幅変動の周期C,ttm) Cd) 第1図 第2図
Figure 1 shows an example in which the line width of each turn of a fine resist formed on a substrate was examined using the inspection method according to the present invention. across the resist pattern formed by
(b) is a diagram showing the relationship between the waveform of the secondary electron signal reflected from the resist pattern and the line width of the resist pattern; (C) ) is a diagram depicting the measured resist pattern width with respect to the scanning position of the electron beam, fdl is a four-Worth vector diagram obtained by performing discrete fast Fourier transform on the resist pattern width with respect to the scanning position of the electron beam, and The figure shows inherent periodic line width fluctuations that exist in fine patterns on a substrate. C(1) Fig. 1 Scanning position of electron beam) (C) Period of line width fluctuation C, ttm) Cd) Fig. 1 Fig. 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)基板上に存在する微細パターンを横切るように電
子ビームを走査するに際し、一定の走査線間隔で走査線
方向と垂直方向に電子ビームの走査位置を移動させなが
ら走査を繰り返す工程と、各走査線において、微細パタ
ーンから反射してくる2次電子あるいは反射電子を検出
して得られる信号波形を処理して微細パターンの線幅を
定義する工程と、各走査線において定義された微細パタ
ーンの線幅を各走査ψの位置に関してフーリエ級数に展
開することにより、微細パターンの線幅変動周期に対す
るフーリエ係数を求める工程とを含むことを特徴とする
微細パターンの検査方法。
(1) When scanning an electron beam across a fine pattern existing on a substrate, a process of repeating scanning while moving the scanning position of the electron beam in a direction perpendicular to the scanning line direction at a fixed scanning line interval; The process of defining the line width of the fine pattern by processing the signal waveform obtained by detecting secondary electrons or backscattered electrons reflected from the fine pattern in the scanning line, and the process of defining the line width of the fine pattern defined in each scanning line. A method for inspecting a fine pattern, comprising the step of calculating a Fourier coefficient for a line width variation cycle of the fine pattern by expanding the line width into a Fourier series with respect to the position of each scan ψ.
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