JPH0478151B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は例えば半導体ウエハーに集積回路の
回路パターンを描画して露光する荷電粒子ビーム
露光装置のビーム寸法測定装置に関する。

「発明の背景」 半導体集積回路（以下ICと称す）の回路パタ
ーンを半導体ウエハー上に描画し露光する方法の
一つに電子ビーム或はイオンビーム等の荷電粒子
ビームを用いる方法がある。荷電粒子ビームによ
れば比較的細い線幅の回路パターンを描くことが
できることから集積度が高いICの回路パターン
を描くのに適している。

ICの回路パターンを描く場合、その線幅は重
要な要素であり正確にその寸法を規定しなければ
ならない。線幅は粒子の照射銃の近傍に設けたア
パーチヤの寸法を変化させて荷電粒子ビームの寸
法を制限し線幅を規定している。

この発明は荷電粒子ビームの寸法を正確に測定
することができる荷電粒子ビームの寸法測定装置
を提供するものである。

「従来技術」 第４図及び第５図を用いて従来の荷電粒子ビー
ムの寸法測定方法について説明する。

第４図において１は荷電粒子ビーム、２はこの
荷電粒子ビームの照射により荷電粒子の量を電流
として検出する荷電粒子のビーム電流検出器を示
す。このビーム電流検出器は例えばフアラデイチ
ユーブが用いられる。ビーム電流検出器２の上部
にはナイフエツジ３が設けられ、ナイフエツジ３
によつて荷電粒子ビーム３をマスクし、ナイフエ
ツジ３と直交する方向にビーム１を走査すること
によつてビーム電流検出器２に対する照射面積を
変化させることができる構造としている。

ビーム電流検出器２によつて検出した電流は増
幅器４によつて増幅し、更に微分回路５で微分す
ることができるように構成されている。

荷電粒子ビーム１をナイフエツジ３によつてマ
スクした状態からｘ方向に走査すると増幅器４の
出力側に第５図Ａに示すような走査波形信号ISが
得られる。

この走査信号ISを微分回路５において一次微分
することにより、第５図Ｂに示すような矩形の微
分波形信号△ISが得られる。

従来はこの微分波形信号△ISの尖頭値I_naxとベ
ースラインの値I_nioの間の半値をスライスレベル
とし、このスライスレベルと微分波形信号△ISの
交差点Ａ，Ｂ間の幅Ｗを荷電粒子ビーム１のｘ軸
方向の寸法として測定している。

「発明が解決しようとしている問題点」 従来は微分波形信号△ISの尖頭値とベースライ
ンとの間の半値をスライスレベルとし、このスラ
イスレベルと微分波形信号△ISの交差点からビー
ム幅を求めるものであるが、この方法によるとき
は正確な寸法を測定できない不都合がある。

その理由としては微分波形信号は詳しくは第２
図に示すように立上り部分等に雑音が重畳し、こ
の雑音を含んで微分波形の最大値とみなしてスラ
イスレベルを決めるものであるからそのスライス
レベルの値は正確に半値にならない。この結果ビ
ームの幅Ｗを正確に求めることができない不都合
がある。

「問題点を解決するための手段」 この発明では微分波形の両端の平均化された値
と波形中心近傍の平均化された値とを用いて波形
の真の半値を求めるスライスレベル決定手段と、
このスライスレベル決定手段で決定した半値と微
分波形が交差する位置を検出する位置検出手段
と、この位置検出手段で得られる二つの位置情報
からビームの寸法を求める手段とによつて構成し
たものである。

この発明の構成によれば微分波形両端の平均化
された値と波形中心近傍の平均化された値とを用
いて波形の半値を求めるため、この半値の値は真
の半値に近似しており信頼性が高い。よつてこの
半値と交差する微分波形の位置からビームの寸法
を求めることにより信頼性の高いビーム寸法を得
ることができる。

「実施例」 第１図にこの発明によるビーム寸法測定装置の
実施例を示す。図中第３図と対応する部分には同
一符号を付して示す。

第１図においてビーム電流検出器２から得られ
るビーム１の走査信号は増幅器４で増幅されAD
変換器６でAD変換されてデイジタル信号に変換
される。

AD変換器６でAD変換された走査波形データ
は走査波形メモリ７に取込まれる。走査波形メモ
リ７に取込まれた走査波形データはデータバス８
を通じて制御器９に取込まれ、制御器９において
微分処理が施され、微分波形データに変換され
る。

制御器９で微分処理して得られた微分波形デー
タは微分波形メモリ１１に書込まれる。この書込
には書込信号ライン１２を通じて出力される書込
信号によつて行なわれる。

第２図に微分波形メモリ１１に書込んだ微分波
形の一例をアナログ波形として示す。

制御器９は微分波形メモリ１１に書込んだ波形
データから微分波形両端のベースレベルV_Bを求
める。このベースレベルV_Bは微分波形両端から
一定量ずつ離れたアドレス領域AR₁とAR₂内の各
データの平均を演算し、その平均値をベースレベ
ルV_Bと定める。

制御器９は微分波形メモリ１１に収納された波
形データを検索し、その中の最大値V_Pに相当す
るデータを取出す。

制御器９はベースレベルV_Bと最大値V_Pによつ
てその半値を算出し、仮スライスレベルV_Sを求
める。この仮スライスレベルV_Sはデータバス８
を通じて微分波形とスライスレベルとの交差信号
を検出する位置検出手段１０に出力される。この
位置検出手段１０はスライスレベルレジスタ１３
と、微分波形レジスタ１４と、デイジタル比較器
１５と、位置カウンタ１６と、レジスタフアイル
１８と、アドレスカウンタ１７とによつて構成す
ることができる。

仮スライスレベルV_Sはスライスレベルレジス
タ１３に収納する。これと共に微分波形レジスタ
１４に微分波形メモリ１１に記憶した微分波形デ
ータを１データずつ収納する。微分波形レジスタ
１４に微分波形データを書込む際にその書込信号
を位置カウンタ１６に与え、書込回数を計数させ
る。

これらスライスレベルレジスタ１３の出力と微
分波形レジスタ１４のそれぞれの出力をデイジタ
ル比較器１５の入力端子ＢとＡに与える。デイジ
タル比較器１５は入力端子ＢとＡの値が一致する
毎に出力端子Ｃからパルスを出力する。

デイジタル比較器１５から出力されるパルスは
アドレスカウンタ１７とレジスタフアイル１８に
与えられる。レジスタフアイル１８はデイジタル
比較器１５からパルスが与えられると位置カウン
タ１６の計数値を取込む。つまり微分波形データ
が仮スライスレベルと一致する毎に、そのときの
書込数（微分波形データの各部のアドレスに対応
する）がレジスタフアイル１８に書込まれる。

一方デイジタル比較器１５から一致パルスが出
力されるとアドレスカウンタ１７がアドレスを一
つ歩進し、レジスタフアイル１８のアドレスを一
つ進める。従つて微分波形データが再度仮スライ
スレベルと交差すると、その交差位置情報A_e1と
A_e2（第２図参照）が位置カウンタ１６からレジ
スタフアイル１８に書込まれる。

このようにしてレジスタフアイル１８に微分波
形データと仮スライスレベルが交差する位置情報
A_e1とA_e2が得られる。

制御器９はレジスタフアイル１８に収納された
位置情報A_e1とA_e2をデータバス８を通じて取込
み、この位置情報A_e1とA_e2から微分波形の中心
位置A_Cを求める。この中心位置はA_c＝（A_e1＋
A_e2）／２によつて求めることができる。

中心位置A_cを境に±△Ｂの範囲で微分波形デ
ータを平均し、その値を真のピーク値V_PTとす
る。

V_PT＝１／２△Ｂ＋１_Ac+△_B 〓 Ｄ(i)^i=Ac- △^B D_iは微分波形データを表わす。

真のピーク値V_PTとベースレベルV_Bによつて真
のスライスレベルV_STを求める。真のスライスレ
ベルV_STは V_ST＝V_PT＋V_B／２ で求められる。

真のスライスレベルV_STが求まると制御器９は
再び位置検出手段１０のスライスレベルレジスタ
１３に真のスライスレベルV_STをストアし、位置
検出手段１０において上述と同様にデイジタル比
較器１５によつて真のスライスレベルV_STと微分
波形データを比較し、微分波形データが真のスラ
イスレベルV_STを横切る位置情報をレジスタフア
イル１８に取込む。

このようにして得られた位置情報A_eT1とA_eT2は
微分波形の真の半値に対応する位置情報とみなす
ことができる。

この位置情報A_eT1とA_eT2により荷電粒子ビーム
１の幅Ｗを正確に求めることができる。

Ｗ＝A_eT2−A_eT1 荷電粒子ビーム１の幅はビーム１をｘ方向に走
査したときの幅ＷとＹ方向に走査したときの幅Ｈ
の双方について測定される。

以上の説明から明らかなように制御器９は下記
する各種の手段を構成している。

(イ) 走査波形データから微分波形データを得る微
分演算手段 (ロ) ベースレベルV_Bを算出する手段 (ハ) 微分波形データの中から最大値を検索する手
段 (ニ) ベースレベルV_Bと最大値により仮スライス
レベルV_Sを決定する手段 (ホ) 仮スライスレベルV_Sと微分波形データが交
差する位置A_e1とA_e2を取込んでその中心位置
A_cを算出する手段 (ヘ) 中心位置A_Cを境に±△Ｂの範囲で平均値を
求め、その平均値を真の最大値V_PTとして算出
する手段 (ト) 真の最大値V_PTとベースレベルV_Bによつて真
のスライスレベルV_STを決定する手段 (チ) 真のスライスレベルV_STと微分波形とが交差
する位置情報A_eT1とA_eT2によりビーム１の幅Ｗ
又はＨを求める手段 制御器９はこのように各種の手段を構成する外
に走査波形データの取込、読出制御、位置検出手
段１０へのデータの出入れ等の各種の制御手段も
構成している。これはマイクロコンピユータによ
つて構成することができ、所定の順序に従つてプ
ログラムを実行することにより上記した各種の手
段としての動作を実行する。第３図にそのプログ
ラムの概要をフローチヤートで示す。

尚第１図に示した実施例では走査波形メモリ７
を設けた例を説明したが、AD変換出力を直接制
御器９が取込み、微分波形データに変換しながら
微分波形メモリ１１に書込むことができる。よつ
て走査波形メモリ７を省略することは可能であ
る。

また上述の実施例では位置カウンタ１６で微分
波形レジスタ１４に転送されて来る微分波形デー
タの書込回数を計数し、その計数値を位置情報と
したが、位置カウンタ１６をレジスタとし、微分
波形レジスタ１４に送られて来る微分波形データ
の読出アドレスをこのレジスタに書込み、このア
ドレス情報を位置情報として利用することもでき
る。

更に微分波形レジスタ１４は必ずしも必要とす
るものでなく、制御器９からデイジタル比較器１
５に直接微分波形データを供給するように構成す
ることもできる。

「発明の効果」 上述したようにこの発明によれば微分波形の中
心近傍の平均値を求め、この平均値により微分波
形の真の最大値V_PTを得、この真の最大値V_PTと
ベースレベルV_Bとによつて真のスライスレベル
V_STを求めたから、このスライスレベルV_STと微
分波形データとの交差位置は微分波形の真の半値
位置で交差していると見ることができる。よつて
荷電粒子ビームの正確な寸法を測定することがで
き、例えば半導体集積回路の描画線の線幅を正確
に規定することができる利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を説明するための
ブロツク図、第２図はこの発明の動作を説明する
ための波形図、第３図はこの発明の要部となる制
御器を動作させるプログラムの概要を説明するた
めのフローチヤート、第４図は従来の荷電粒子ビ
ームの寸法測定方法を説明するためのブロツク
図、第５図は従来の測定方法を説明するための波
形図である。 １：荷電粒子ビーム、２：ビーム電流検出器、
３：ナイフエツジ、４：増幅器、６：AD変換
器、７：走査波形メモリ、８：データバス、９：
制御器、１０：位置検出手段、１１：微分波形メ
モリ、１３：スライスレベルレジスタ、１４：微
分波形レジスタ、１５：デイジタル比較器、１
６：位置カウンタ、１７：アドレスカウンタ、１
８：レジスタフアイル、V_B：ベースレベル、
V_S：仮スライスレベル、V_ST：真のスライスレベ
ル、V_P：最大値、V_PT：真の最大値、A_c：微分波
形中心。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ａ ナイフエツジを有する荷電粒子のビーム
   電流検出器と、 Ｂ このビーム電流検出器から得られる走査波形
   信号を微分する微分手段と、 Ｃ この微分手段から得られる微分波形信号を記
   憶する微分波形記憶手段と、 Ｄ 上記微分波形の両端の平均化された値と波形
   中心近傍の平均化された値とを用いて波形の半
   値を求めるスライスレベル決定手段と、 Ｅ この半値決定手段で決定した半値と上記微分
   波形が交差する位置を検出する位置検出手段
   と、 Ｆ この位置検出手段で得られる二つの位置情報
   からビームの寸法を求める手段と、 から成る荷電粒子ビームの寸法測定装置。