JPH01201109A

JPH01201109A - 電子ビーム測長機

Info

Publication number: JPH01201109A
Application number: JP63026384A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Yamada; 篤山田
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1988-02-05
Filing date: 1988-02-05
Publication date: 1989-08-14

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、電子ビーム副長様に関する。

（従来の技術）微細加工技術の急速な進歩により、集積回路はますます
微細化されてきている。その回路素子の寸法は数ミクロ
ンから１ミクロンと微細化されてきている。素子の寸法
が増幅度や周波数特性等、電子回路の基本的性能を決定
する重要な要素となるため、チップ（材料）内のパター
ン幅を正確に測定することが、集積回路を設計する上で
必要となる。

電子ビーム測長機は、材料内のパターン幅を正確に測定
する装置で、第２図にその構成例を示す。

電、１銃１から出射した電子ビームＢｉは、ブランキン
グ電極２によりオンオフされた後、収束レンズ３で収束
される。収束された電子ビーム３ｉは、第１走査系４及
び第２走査系５を通過する間に２次元方向に偏向を受け
る。この偏向制御は、ＣＰｔＪｌｌの指示により行われ
る。偏向を受けた電子ビーム３ｉは、対物レンズ６によ
り収束をうけた侵、材料台７上にｌＩ！置された材料８
上に焦点を結ぶ。つまり材料８を電子ビーム３ｉが照射
することになる。

電子ビーム３ｉが材料８上を走査していくにつれて、材
料８のビーム照射点からは反射電子又は２次電子が発生
する。ここで、材料８を走査する方向としては、電子ビ
ーム３ｉを一定の間隔で飛び飛びに走らせるディジタル
走査が行われる。このｍび飛びの間隔（目盛り単位）と
しては、例えばｔ子ビームＢｉの走査距離の１／１００
０程度に設定される。例えば１ミクロンの線幅を測るに
は、３ミクロンの幅だけ電子ビーム［３ｉを走査し、目
盛りの１１１位を０．００３ミクロンに設定する。

材料面から発生した反射電子又は２次電子の強度は、照
射点の材質によって異なる。そこで、材料面上部に配置
した検出器９でこの電子を検出し、アンプ１０で増幅し
た債、ｃｐｕｉｌに与える。

ＣＰＵ１１は、検出器９で検出した信号を基にしてパタ
ーン幅を副長でる。尚、走査距離や目盛りの中位は、電
子ビーム描画装置で作った基準図形を用いて精密に校正
される。実際の測長においては、測長の再現性や精麿を
上げるために、通常１０２４ステツプ（１０ビツト）や
２０４８ステツプ（１１ステツプ）の分解能のＤ／Ａコ
ンバータを用いてディジタル走査を行っている。１フイ
一ルド分のビーム走査が終了したらＣＰＩＪｌｌの指令
により駆ｖＪ機溝１２を作ｉｏさせ、材料台７を移動さ
せる。

１３は、材料８の全面のパターン情報を格納するフレー
ムメ宅りである。線幅を測長する前に、材料８の全面を
スキャンし、その時の反射信号をＣＰＵ１１内蔵のＡ／
Ｄ９換器（図示せず）によりディジタルデータに変換さ
れたものが、該フレームメモリ１３に格納される。そし
て、該フレームメモリ１３の内容は、必要に応じてＣＲ
Ｔ１４に表示させることができる。

ところで、材料上のパターンの線幅を測長するには材料
上を電子ビームでスキャン（飛び飛びのディジタルスキ
ャン）して、２次電子信号や反射電子信号からマーク検
出法を用いて線幅を測定する。第３図は、マーク検出法
による線幅測定の原ｌ！説明図である。図に示すように
、材料８上のパターン２０を電子ビームＢｉでスキャン
し、その時に発生する２次電子信号を検出し、そのピー
クを捉えると図に示すような検出信号を得る。この検出
信号は、パターン２０の畑（エツジ）にピークを持つ波
形が１９られ、この波形よりスレッショルド（閾値）法
等を用いてこのピーク間を測定すれば、線幅を得ること
ができる。

（発明が解決しようとする課題）フレームメモリ１３の容量としては、画素数５１２Ｘ５
１２のものが標準となっている。フレームメモリ１３の
画素数が多くなればなるほど、よりよい解像度が得られ
るが、このような高画素数のフレームメモリは、画素数
５１２ｘ５１２のものに比較して非常に価格が高い。し
かも、このような高画素数のフレームメ七りは素子スピ
ードの制限もあり、１フレ一ム画像を読込むのに多大な
時間を必要とする。従って、測長モードで測長箇所をラ
インスキャンする場合には、このフレームメモリの画素
数（１ライン当り５１２ポイント）によって制限され、
高分解能、ｔＳ精度の測定が不可能となる。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであって、
その目的はフレームメモリの容量を増加させることなく
ｉ精度の線幅測長を行うことができる電子ビーム測長機
を実現することにある。

（課題を解決するための手段）前記した課題を解決づる本発明は、電子ビームを材料に
照射した際に当該材料から１ｑられる信号を画像データ
としてフレームメモリに格納できると共に、測長時には
材料上の特定パターンを１ラインスキャンして該パター
ンの幅を測長する電子ビーム測長機において、測長時の
信号のサンプリング速度を前記フレームメモリへの信号
の格納時の信号のサンプリング速度より数倍速くしたこ
とを特徴としている。

（作用）本発明においては、比較的安価な例えば、５１２ｘ５１
２の画素数のフレームメモリを使用した場合、実際の測
長モードでは１ライン当り例えば、４倍の２０４８ポイ
ントのデータを取得し、画像モニター時に比較し、高精
度の測長を行い得るように構成することを基本としてい
る。この場合、ポイン１〜数を４倍にすると、フレーム
メモリに信ｑを供給する画像モニター時と、信号を測長
ユニットに供給する測長時とで電子ビームの走査速度が
貨なり、モニター時と測長時とで材料上のチャージアッ
プ等の条件が異なり、好ましくない。従って、本発明で
は、測長時のサンプリング速度をモニター時のサンプリ
ング速度に比較して、サンプリングポイント数の違いに
応じて速くするようにしている。例えば、５１２Ｘ５１
２のフレームメモリによって画像のモニターを行い、測
長は２０４８ポイントで行う場合には、測長時の電子ビ
ームの走査速度は４倍高くされる。

（実施例）以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は、本発明の一実施例を示す要部構成図である。

第２図と、同一のものは同一の符号を付して示す。図に
おいて、３１は電子ビーム３ｉを２次元方向に偏向する
偏向器で第２図の第１走査系４及び第２走査系５に対応
する。３２は偏向器３１に走査幅を与える信号を出力す
る偏向ユニットで、ＣＰＵ１１からスキャン開始の指令
及びスキャン領域の幅等に関するデータを受ける。３３
は、検出器９の出力を受けて、マーク検出法によりパタ
ーンの線幅を測定する測長ユニットである。

４はシステムを動作させる原クロックを発生するクロッ
ク発生器、３５は該クロック発生器３４の出力クロック
（１μｓ周期）を受けてフレームメモリ１３へのデータ
書込み用のサンプリングクロックを発生する第１のサン
プリングクロック発生器、３６は同じくクロック発生器
３４の出力クロック（０，２５μｓ周期）を受けて測長
用のサンプリングクロックを発生する第２のサンプリン
グクロック発生器である。なお、偏向ユニット３２には
クロック発生器３４から出力クロック（０，２５μｓ周
期）が供給されている。

以上より、測長ユニット３３用のサンプリング速度は１
ラインスキャンあたりフレームメモリ１３用のナンプリ
ング速度の４倍の速度をもつことになる。クロック発生
器３４の出力は、ＣＰＵ１１にマシンクロックとして与
えられ、偏向ユニット３２に同期クロックとして与えら
れている。このように構成された装置の動作を説明すれ
ば、以下のとおりである。

電子銃（図示せず）から出射された電子ビームＢ１は偏
向器３１により偏向され、材料８上で各倍率に合った領
域のスキャンを行う。この時の領域の設定は、ＣＰＵ１
１の指示を受けた偏向ユニット３２が行う。この時、材
料８から得られた２次信号（反射電子〉は、検出器（Ｍ
ＣＰ）９により検出される。検出された信号は、サンプ
リングクロックにより、フレームメモリ内蔵の△／Ｄ変
換器（図示せず）によりディジタルデータに変換された
後、フレームメモリ１３或いは測長ユニット３３に格納
される。測長時には、電子ビームは目的とするパターン
の目的とする箇所でラインスキャンされ、このラインス
キャンに基づいた信号が測長ユニット３３に取り込まれ
る。これに対し、画像モニター時には、電子ビームは２
次元的にスキャンされ、フレームメモリ１３には、材料
８の全面にわたるスキせンラインデータが順次格納され
る。フレームメモリ１３に格納された画像データは、必
要に応じてＣＰＵ１１により読出され、モニタ用ＣＲＴ
１４に表示される。

さて、第２のサンプリングクロック発生器３６からは第
１のサンプリングクロック発生器３５の出力クロックよ
り４倍速いサンプリングクロックが発生している。従っ
て、モニター時にフレームメモリ１３に１個のデータが
格納される時、測長時には測長ユニット３３には４個の
データが格納される。つまり、４倍の分解能をもつこと
になる。

具体的にはフレームメモリ１３に１ライン５１２個のデ
ータが格納される時、測長ユニット３３にはその４倍の
２０４８個のデータが格納される。

測長ユニット３３は、得られたデータを基に測定ライン
の波形を用いて線幅を測長する。従って、測長ユニット
３３はフレームメモリ１３に格納されたデータから線幅
を求める場合の４倍の精度の線幅測長を行うことができ
ることになる。なお、この時のフレームメモリ１３への
データ格納時及び測長時共、１ラインスキャン時間はそ
れぞれ、１μ５ｘ５１２＝５１２（μＳ）。

０．２５Ｘ２０４８＝５１２　（μＳ＞と等しくなる。

しかも、これらは同一のクロック源（クロック発生器３
４）からのクロックをサンプリングクロックとしている
ので、同期がとれている。従って、モニター時と測長時
とでは材料のチャージアップ笠の条！１が等しくなる。

前述の説明では、サンプリングクロックとして、それぞ
れ１μｓと０．２５μｓのものを用いたが、本発明はこ
れに限るものではなく異なる周期のクロックをサンプリ
ングクロックとして用いることができる。また、フレー
ムメモリ読込み時のクロック周期と１ライン、１１１長
時のクロック周期の比率も４対１に限るものではなく、
任意であってよい。

更に、偏向ユニットにより電子ビームを常に０．２５μ
ｓの速度でスキャンしたが゛電子ビームのスキャン速度
を、モニター時は１μＳとし、測長時を０．２５μｓと
してもよい。

（発明の効果）以上詳細に説明したように、本発明によればフレームメ
モリへの画像データ書込み時よりも数倍速いサンプリン
グ速度で１ラインスキせンにょる線幅副長を行うことに
より、フレームメモリの容品を増加させることなく高精
度の線幅測長を行うことができる電子ビーム測長機を実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示ず要部構成図、第２図は
電子ビーム測長機の構成例を示す図、第３図はマーク検
出法による線幅測長の原理説明図である。８・・・材料　　　　　　９・・・検出器１１・・・Ｃ
ＰＩＪ　　　　　１３・・・フレームメモリ１４・・・
ＣＲＴ　　　　　３１・・・偏向器３２・・・偏向ユニ
ット　３３・・・測長ユニット３４・・・クロック発生
器３５．３６・・・サンプリングクロック発生器特許出願
人　　日　　本　　電　　子　　株　　式　　会　　礼
式　　理　　人　　　　弁　　理　　士　　　　井　　
島　　藤　　治外１名

Claims

【特許請求の範囲】

電子ビームを材料に照射した際に当該材料から得られる
信号を画像データとしてフレームメモリに格納できると
共に、測長時には材料上の特定パターンを１ラインスキ
ャンして該パターンの幅を測長する電子ビーム測長機に
おいて、測長時の信号のサンプリング速度を前記フレー
ムメモリへの信号の格納時の信号のサンプリング速度よ
り数倍速くしたことを特徴とする電子ビーム測長機。