JPH032508A - 走査型電子顕微鏡を用いた微小寸法測定方法 - Google Patents
走査型電子顕微鏡を用いた微小寸法測定方法Info
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- JPH032508A JPH032508A JP13566389A JP13566389A JPH032508A JP H032508 A JPH032508 A JP H032508A JP 13566389 A JP13566389 A JP 13566389A JP 13566389 A JP13566389 A JP 13566389A JP H032508 A JPH032508 A JP H032508A
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- scanning electron
- charge
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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】
〈産業上の利用分野〉
本発明は半導体産業等で利用される走査型電子顕微鏡を
用いた微小寸法測方法に関する６〈従来の技術〉 半導体集積回路の集積度アップとともに、検査すべき基
板上に形成されるパターン等の幅寸法が１μｍ以下のオ
ーダーになると、もはや光学的な方法で測定することは
適切でなく、走査型電子顕微鏡を利用した方法により正
確な測定を行うようにしている。即ち、第４図に示すよ
うに、−次電子ａを所定のエネルギーで基板３０に対し
て走査しながら照射することでこの基板３ｏがら放出さ
れた二次電子すのエネルギーレベルをシンチレータより
検出し、更に、このシンチレータの検出データを所定変
換した後に画像メモリに取り込み、取り込まれた画像デ
ータを画像メモリから逐次読み出してブラウン管上に基
板３ｏの画像を写し出すようになっている。更にその上
で、基板３ｏのパターン３１のエツジ部と平坦部とでは
放出された二次電子すのエネルギーレベルが違うことを
利用して、パターン３１のエツジ部の間隔を対応する画
像データを基に算出して、これをパターン３１０幅寸法
として外部出力するようになっている。
用いた微小寸法測方法に関する６〈従来の技術〉 半導体集積回路の集積度アップとともに、検査すべき基
板上に形成されるパターン等の幅寸法が１μｍ以下のオ
ーダーになると、もはや光学的な方法で測定することは
適切でなく、走査型電子顕微鏡を利用した方法により正
確な測定を行うようにしている。即ち、第４図に示すよ
うに、−次電子ａを所定のエネルギーで基板３０に対し
て走査しながら照射することでこの基板３ｏがら放出さ
れた二次電子すのエネルギーレベルをシンチレータより
検出し、更に、このシンチレータの検出データを所定変
換した後に画像メモリに取り込み、取り込まれた画像デ
ータを画像メモリから逐次読み出してブラウン管上に基
板３ｏの画像を写し出すようになっている。更にその上
で、基板３ｏのパターン３１のエツジ部と平坦部とでは
放出された二次電子すのエネルギーレベルが違うことを
利用して、パターン３１のエツジ部の間隔を対応する画
像データを基に算出して、これをパターン３１０幅寸法
として外部出力するようになっている。
〈発明が解決しようとする課題〉
しかしながら、上記したパターン幅寸法測定を行う前に
、フォーカスや明暗等の画像調整を行う必要があり、画
像調整が行なわれる期間、−次組子ａが基板３０に照射
され続けることから、所謂チャージアップ現象（第４図
参照）により正確な測定結果が得られないという欠点が
ある。このチャージアップ現象に基づく測定誤差は、−
次組子ａの電圧や電流或いは電子ビーム照射時間の条件
に依存するものの、オーダー的には０．１〜０．２μｍ
程度の測定誤差が生じるに至っている。従来、次組子ａ
のエネルギーを小ざくしたり或いは電子ビーム照射時間
を短く調整する等の方策でもってチャージアップ現象の
影響を小さくする工夫がなされているが、未だ抜本的な
方法とは言えず、この点が半導体集積回路の集積度アン
プを図る上で非常に大きな障害となっている。
、フォーカスや明暗等の画像調整を行う必要があり、画
像調整が行なわれる期間、−次組子ａが基板３０に照射
され続けることから、所謂チャージアップ現象（第４図
参照）により正確な測定結果が得られないという欠点が
ある。このチャージアップ現象に基づく測定誤差は、−
次組子ａの電圧や電流或いは電子ビーム照射時間の条件
に依存するものの、オーダー的には０．１〜０．２μｍ
程度の測定誤差が生じるに至っている。従来、次組子ａ
のエネルギーを小ざくしたり或いは電子ビーム照射時間
を短く調整する等の方策でもってチャージアップ現象の
影響を小さくする工夫がなされているが、未だ抜本的な
方法とは言えず、この点が半導体集積回路の集積度アン
プを図る上で非常に大きな障害となっている。
本発明は上記事情に鑑みて創案されたものであり、チャ
ージアップ現象の影響を極力排除して測定精度を−１−
げろごとができろ走査型電子顕微鏡を用いた微小手法測
定方法を提供することを目的とする。
ージアップ現象の影響を極力排除して測定精度を−１−
げろごとができろ走査型電子顕微鏡を用いた微小手法測
定方法を提供することを目的とする。
〈課題を解決するための手段〉
本発明にかかる走査型電子顕微鏡を用いた微小寸法測定
方法は、電子ビーム照射時間Ｔでもって前記被測定物の
寸法を測定した後、予め用意されている電子ビーム照射
時間と測定値補正データとのデータ対からなるチャージ
アップ特性データテーブルから電子ビーム照射時間Ｔに
対応する測定値補正データを求め、当該測定値補正デー
タに基づいて前記被測定物の寸法測定結果を補正するよ
うにした。
方法は、電子ビーム照射時間Ｔでもって前記被測定物の
寸法を測定した後、予め用意されている電子ビーム照射
時間と測定値補正データとのデータ対からなるチャージ
アップ特性データテーブルから電子ビーム照射時間Ｔに
対応する測定値補正データを求め、当該測定値補正デー
タに基づいて前記被測定物の寸法測定結果を補正するよ
うにした。
〈実施例〉
以下、本発明にかかる走査型電子顕微鏡を用いた微小寸
法測定方法の一実施例を図面を参照して説明する。第１
図は走査型電子顕微鏡の簡略構成図、第２図はチャージ
アップ現象に基づく測定誤差を説明するための電子ビー
ム照射時間と測定寸法との関係を示すグラフ、第３図は
被測定物の断面口である。
法測定方法の一実施例を図面を参照して説明する。第１
図は走査型電子顕微鏡の簡略構成図、第２図はチャージ
アップ現象に基づく測定誤差を説明するための電子ビー
ム照射時間と測定寸法との関係を示すグラフ、第３図は
被測定物の断面口である。
第１図に示す走査型電子顕微鏡ば、基板３０のバクーン
面の画像をブラウン管１０に写し出すとともに基板３０
に形成されたパターン３１の幅寸法を測定し、この測定
データをブラウン管１０上に併せて表示出力する装置で
ある。真空チャンバ２０内の所定箇所には、フィラメン
ト２５、磁気レンズ２１．２１、偏向コイル２２、磁気
レンズ２３、シンチレータ２４が夫々配置されており、
磁気レンズ２１．２１でもってフィラメント２５にて生
成された一次電子ａに対してエネルギーを与え、偏向コ
イル２２、磁気レンズ２３でもってエネルギーの与えら
れた一次電子ａを走査しながら基板１０に照射するよう
になっている。
面の画像をブラウン管１０に写し出すとともに基板３０
に形成されたパターン３１の幅寸法を測定し、この測定
データをブラウン管１０上に併せて表示出力する装置で
ある。真空チャンバ２０内の所定箇所には、フィラメン
ト２５、磁気レンズ２１．２１、偏向コイル２２、磁気
レンズ２３、シンチレータ２４が夫々配置されており、
磁気レンズ２１．２１でもってフィラメント２５にて生
成された一次電子ａに対してエネルギーを与え、偏向コ
イル２２、磁気レンズ２３でもってエネルギーの与えら
れた一次電子ａを走査しながら基板１０に照射するよう
になっている。
更にその上で、−次組子ａを照射することで基板３０か
ら放出される二次電子すのエネルギーレベルをシンチレ
ータ２４でもって検出し、この検出データを所定変換し
た後に、マイクロコンピュータを主構成とする演算回路
４０に逐次導くようになっている。なお、ブラウン管１
０の偏向コイル１１及び上記した偏向コイル２２に夫々
供給される同期した偏向電圧は演算回路４０でもって生
成されるようになっている。
ら放出される二次電子すのエネルギーレベルをシンチレ
ータ２４でもって検出し、この検出データを所定変換し
た後に、マイクロコンピュータを主構成とする演算回路
４０に逐次導くようになっている。なお、ブラウン管１
０の偏向コイル１１及び上記した偏向コイル２２に夫々
供給される同期した偏向電圧は演算回路４０でもって生
成されるようになっている。
このような基本構成を有する走査型電子顕微鏡の測定原
理は周知であるのでこの説明については省略するものと
し、以下、氷室方法に関連した演算回路４０の動作につ
いて説明する。
理は周知であるのでこの説明については省略するものと
し、以下、氷室方法に関連した演算回路４０の動作につ
いて説明する。
演算回路４０における所定のメモリには、走査型電子顕
微鏡としての動作、即ち、基板３０のパターン３１の幅
寸法を算出する等に必要なプログラムの他に、氷室方法
に関するプログラムやチャージアップ特性データテーブ
ル４１が予め格納されている。
微鏡としての動作、即ち、基板３０のパターン３１の幅
寸法を算出する等に必要なプログラムの他に、氷室方法
に関するプログラムやチャージアップ特性データテーブ
ル４１が予め格納されている。
まず、チャージアップ特性データテーブル４１について
説明する。これは、電子ビーム照射時間と測定値補正デ
ータとのデータ対からなるＲＯＭテーブルで、予め測定
対象毎に用意されている。ここに電子ビーム照射時間と
は、−次組子ａが基板３０に照射される時間であり、測
定値補正データとは、−次組子ａが電子ビーム照射時間
だけ基板すに照射されたときのチャージアップ現象の影
響に基づく測定誤差のデータである。
説明する。これは、電子ビーム照射時間と測定値補正デ
ータとのデータ対からなるＲＯＭテーブルで、予め測定
対象毎に用意されている。ここに電子ビーム照射時間と
は、−次組子ａが基板３０に照射される時間であり、測
定値補正データとは、−次組子ａが電子ビーム照射時間
だけ基板すに照射されたときのチャージアップ現象の影
響に基づく測定誤差のデータである。
ところで、真空チャンバ２０の内部が真空状態にされて
いるときには、安定した動作を得るために、常ｌＩ）フ
ィラノン１−２５が動作状態となっている。そして演算
回路４０では１．フィラノンＩ・２５から発−Ｕられた
一次電子ａを基板３０の手前で遮蔽する回外のブランキ
ング機構を開けたタイミングで、内蔵のタイマー・をス
タートさせ、その後、ブランキング機構を閉めたタイミ
ング、言い換えると、測定を行うに必要な調整等が終了
したタイミングで、上記タイマーをストップさせて、こ
れで基板３０に照射される一次電子ａの電子照年１時間
Ｔを算出するようになっている。更にその１−で、演算
回路４０では、算出された電子ビーＪ、照射時間Ｔに対
応した測定値補正データをチャージアップ特性データテ
ーブル４１から読み出し、読み出された測定値補正デー
タに基づいてパターン３Ｉの幅寸法の算出結果を補正す
るようになっている。そして補正された算出結果はブラ
ウン管１０上に外部出力するようになっている。
いるときには、安定した動作を得るために、常ｌＩ）フ
ィラノン１−２５が動作状態となっている。そして演算
回路４０では１．フィラノンＩ・２５から発−Ｕられた
一次電子ａを基板３０の手前で遮蔽する回外のブランキ
ング機構を開けたタイミングで、内蔵のタイマー・をス
タートさせ、その後、ブランキング機構を閉めたタイミ
ング、言い換えると、測定を行うに必要な調整等が終了
したタイミングで、上記タイマーをストップさせて、こ
れで基板３０に照射される一次電子ａの電子照年１時間
Ｔを算出するようになっている。更にその１−で、演算
回路４０では、算出された電子ビーＪ、照射時間Ｔに対
応した測定値補正データをチャージアップ特性データテ
ーブル４１から読み出し、読み出された測定値補正デー
タに基づいてパターン３Ｉの幅寸法の算出結果を補正す
るようになっている。そして補正された算出結果はブラ
ウン管１０上に外部出力するようになっている。
次に、このように構成された走査型電子顕微鏡により基
板３０のパターン３１の幅寸法が得られるまでの過程に
ついて説明する。
板３０のパターン３１の幅寸法が得られるまでの過程に
ついて説明する。
まず、基板３０を真空チャンバ２０内にセットした後に
チャンバ２０を所定の真空状態にするとともにフィラメ
ント２５を通電する。そしてブランキング機構を開ける
と、フィラメント２５にて生成され、磁気レンズ２１．
２１でもってエネルギーを付与された一次電子ａが走査
されつつ基板３０に照射される。
チャンバ２０を所定の真空状態にするとともにフィラメ
ント２５を通電する。そしてブランキング機構を開ける
と、フィラメント２５にて生成され、磁気レンズ２１．
２１でもってエネルギーを付与された一次電子ａが走査
されつつ基板３０に照射される。
すると、基板３０から二次電子すが放出されてこのエネ
ルギーレヘルがシンチレータ２４でもって検出されると
ともに、ごの検出データが演算回路４０の画像メモリに
逐次取り込まれる。そして基板３０に関する画像の中で
もパターン３１のエツジ部をピックアップして、パター
ン３１のエツジ間隔を算出する（この算出結果を算出デ
ータとする）。その後、演算回路４０に内蔵されたタイ
マーのカウント値から電子ビーム照射時間Ｔを読み出し
て、読み出された電子ビーム照射時間Ｔに対応する測定
値補正データをチャージアップ特性データテーブル旧か
ら検索する。チャージアップ特性データテーブル４１か
ら読み出された測定値補正データは、電子ビム照射時間
１゛であるときの測定誤差のデータを与えているので、
これでもって算出データを補正すると、パターン幅測定
前に行われる画像調整に要する時間に基づくチャージア
ップ現象による測定誤差が消去できることになり、ここ
に正確なパターン３１の幅寸法が得られることになる。
ルギーレヘルがシンチレータ２４でもって検出されると
ともに、ごの検出データが演算回路４０の画像メモリに
逐次取り込まれる。そして基板３０に関する画像の中で
もパターン３１のエツジ部をピックアップして、パター
ン３１のエツジ間隔を算出する（この算出結果を算出デ
ータとする）。その後、演算回路４０に内蔵されたタイ
マーのカウント値から電子ビーム照射時間Ｔを読み出し
て、読み出された電子ビーム照射時間Ｔに対応する測定
値補正データをチャージアップ特性データテーブル旧か
ら検索する。チャージアップ特性データテーブル４１か
ら読み出された測定値補正データは、電子ビム照射時間
１゛であるときの測定誤差のデータを与えているので、
これでもって算出データを補正すると、パターン幅測定
前に行われる画像調整に要する時間に基づくチャージア
ップ現象による測定誤差が消去できることになり、ここ
に正確なパターン３１の幅寸法が得られることになる。
ところで、第３図にはパターン基板の代表例が示してい
る。即ち、シリコンの上面にシリコン酸化膜３２を被着
した基板３０にはタングステンシリサイド３１１とリン
ドープポリシリコン３１２の２層からなるパターン３１
が形成されている。このような２層のパターン３１から
なる測定対象を従来法でもって測定しようとする場合に
、チャージアップ現象の影響を小さくしようとすると、
−次電子ａの電圧等や電子照射時間を適宜調節すること
が必要となるが、氷室法では、チャージアップ現象に基
づく測定誤差の情報が測定対象毎に予めインプントされ
ているので、このような面倒な調整を行うことなく、如
何なる測定対象であろうとも精度の高い測定結果を得る
ことができる。それ故、集積度の高い半導体集積回路を
製造開発する上で非常に大きな意義がある。
る。即ち、シリコンの上面にシリコン酸化膜３２を被着
した基板３０にはタングステンシリサイド３１１とリン
ドープポリシリコン３１２の２層からなるパターン３１
が形成されている。このような２層のパターン３１から
なる測定対象を従来法でもって測定しようとする場合に
、チャージアップ現象の影響を小さくしようとすると、
−次電子ａの電圧等や電子照射時間を適宜調節すること
が必要となるが、氷室法では、チャージアップ現象に基
づく測定誤差の情報が測定対象毎に予めインプントされ
ているので、このような面倒な調整を行うことなく、如
何なる測定対象であろうとも精度の高い測定結果を得る
ことができる。それ故、集積度の高い半導体集積回路を
製造開発する上で非常に大きな意義がある。
なお、本発明にかかる走査型電子顕微鏡を用いた微小寸
法測定方法は上記実施例に限定されず、例えば、チャー
ジアップ特性データテーブルを折れ線近似したアナログ
電子回路を用いるハード構成とすることも可能である。
法測定方法は上記実施例に限定されず、例えば、チャー
ジアップ特性データテーブルを折れ線近似したアナログ
電子回路を用いるハード構成とすることも可能である。
〈発明の効果〉
以上、本発明にかかる走査型電子顕微鏡を用いた微小寸
法測定方法は、パターン幅測定前に行われる画像調整に
要する時間に基づくチャージアップ現象による測定誤差
を打ち消すことができる。
法測定方法は、パターン幅測定前に行われる画像調整に
要する時間に基づくチャージアップ現象による測定誤差
を打ち消すことができる。
言い換えると、チャージアンプ現象の影響が極力排除さ
れ測定精度を上げることができる。それ故、−次電子の
エネルギーを小さくしたり或いは電子ビーム照射時間を
短く調整する等を面倒なことを行わなくよく、集積度の
高い半導体集積回路を製造開発する上で非常に大きい意
義がある。
れ測定精度を上げることができる。それ故、−次電子の
エネルギーを小さくしたり或いは電子ビーム照射時間を
短く調整する等を面倒なことを行わなくよく、集積度の
高い半導体集積回路を製造開発する上で非常に大きい意
義がある。
第１図から第３図にかげては本発明にかかる走査型電子
顕微鏡を用いた微小寸法測定方法の一実施例を説明する
だめの図であって、第１図は走査型電子顕微鏡の簡略構
成図、第２図はチャージアップ現象に基づく測定誤差を
説明するだめの電子ビーム照射時間と測定寸法との関係
を示すグラフ、第３図は被測定物の断面図である。第４
図は主としてチャージアンプ現象を説明するだめの模式
図である。 ３０・ ３１・ ４１ ・ ・基板 ・パターン チャージアップ特性データテーブル ・−次電子 ・二次電子
顕微鏡を用いた微小寸法測定方法の一実施例を説明する
だめの図であって、第１図は走査型電子顕微鏡の簡略構
成図、第２図はチャージアップ現象に基づく測定誤差を
説明するだめの電子ビーム照射時間と測定寸法との関係
を示すグラフ、第３図は被測定物の断面図である。第４
図は主としてチャージアンプ現象を説明するだめの模式
図である。 ３０・ ３１・ ４１ ・ ・基板 ・パターン チャージアップ特性データテーブル ・−次電子 ・二次電子
Claims (1)
- （１）被測定物に対して電子を走査しながら照射するこ
とにより当該被測定物の寸法を測定する走査型電子顕微
鏡を用いた微小寸法測定方法であって、電子ビーム照射
時間Ｔでもって前記被測定物の寸法を測定した後、予め
用意されている電子ビーム照射時間と測定値補正データ
とのデータ対からなるチャージアップ特性データテーブ
ルから電子ビーム照射時間Ｔに対応する測定値補正デー
タを求め、当該測定値補正データに基づいて前記被測定
物の寸法測定結果を補正するようにしたことを特徴とす
る走査型電子顕微鏡を用いた微小寸法測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13566389A JPH032508A (ja) | 1989-05-29 | 1989-05-29 | 走査型電子顕微鏡を用いた微小寸法測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13566389A JPH032508A (ja) | 1989-05-29 | 1989-05-29 | 走査型電子顕微鏡を用いた微小寸法測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH032508A true JPH032508A (ja) | 1991-01-08 |
Family
ID=15157031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13566389A Pending JPH032508A (ja) | 1989-05-29 | 1989-05-29 | 走査型電子顕微鏡を用いた微小寸法測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH032508A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5489167A (en) * | 1993-09-10 | 1996-02-06 | Gunter Horst Rohm | Chuck actuator with wedge-type locking |
| JP2003506724A (ja) * | 1999-08-11 | 2003-02-18 | ケーエルエー−テンカー テクノロジィース コーポレイション | 走査電子顕微鏡の較正 |
| JP2013092530A (ja) * | 2001-07-12 | 2013-05-16 | Hitachi Ltd | 電子ビームの調整方法，荷電粒子光学系制御装置、及び走査電子顕微鏡 |
-
1989
- 1989-05-29 JP JP13566389A patent/JPH032508A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5489167A (en) * | 1993-09-10 | 1996-02-06 | Gunter Horst Rohm | Chuck actuator with wedge-type locking |
| JP2003506724A (ja) * | 1999-08-11 | 2003-02-18 | ケーエルエー−テンカー テクノロジィース コーポレイション | 走査電子顕微鏡の較正 |
| JP2013092530A (ja) * | 2001-07-12 | 2013-05-16 | Hitachi Ltd | 電子ビームの調整方法，荷電粒子光学系制御装置、及び走査電子顕微鏡 |
| US8835844B2 (en) | 2001-07-12 | 2014-09-16 | Hitachi, Ltd. | Sample electrification measurement method and charged particle beam apparatus |
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