JPH0724256B2 - サイズ測定装置 - Google Patents

サイズ測定装置

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JPH0724256B2
JPH0724256B2 JP62202689A JP20268987A JPH0724256B2 JP H0724256 B2 JPH0724256 B2 JP H0724256B2 JP 62202689 A JP62202689 A JP 62202689A JP 20268987 A JP20268987 A JP 20268987A JP H0724256 B2 JPH0724256 B2 JP H0724256B2
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【発明の詳細な説明】(産業上の利用分野) 本発明はビームサイズ測定装置に関し、更に詳しくは荷
電粒子ビーム装置等に用いるビームのサイズを正確に測
定することができるようにしたビームサイズ測定装置に
関する。
(従来の技術) 荷電粒子ビーム描画装置は、荷電粒子源から出射したビ
ームを2次元方向に走査して材料ステージ上に載置され
た材料上に所定のパターンを描画する装置である。この
種の装置としては、電子ビーム描画装置や荷電粒子ビー
ム描画装置等が用いられる。近年、この種のビーム描画
装置は半導体製造分野でウエハ上に高精度のチップパタ
ーンを直接描画できることから、脚光をあびてきてい
る。このようなビーム描画を行う場合、チップパターン
は極めて微少なパターンであることから、予めビームの
幅を測定して最適なビーム寸法に較正する必要がある。
ビームサイズを求める方法としては、従来以下のような
方法が用いられている。即ち、先ず材料ステージ上に第
4図(イ)に示すようなマークMを形成せしめておき、
このマークMの幅より小さい径のビームBiでこのマーク
Mを走査する。この時、ビームBiがこのマークMを図の
矢印方向に横切ることによってマークMから反射信号が
放射される。ここでビームサイズが大きいと、マークM
のエッジを通過するに要する時間は長くなり、ビームサ
イズが小さいと、マークMのエッジを通過するに要する
時間は短くなる。以上より、検出信号の立上がり時間Δ
Wはビームサイズに対応した値となる。ビームサイズを
実際に求める場合には、この検出信号を2次微分してビ
ームサイズを求め易くしている。
第5図は従来のビームサイズ測定装置の構成例を示す図
である。図において、1は材料ステージ(図示せず)の
特定位置に載置されたマーク、2a,2bはそれぞれ該マー
ク1に対して対向して配された反射信号検出器(以下単
に検出器という)、3はこれら検出器2a,2bの出力を加
算する加算器である。4は該加算器3の出力を2次微分
する2次微分回路、5は該2次微分回路4の出力を受け
てその絶対値をとる絶対値回路、6は該絶対値回路5の
出力を受けてビームサイズに対応したゲート幅だけパル
スをカウントしたものを出力するゲート回路である。こ
のように構成された回路の動作を説明すれば、以下の通
りである。
ビームBiを図の矢印方向に走査すると、マーク1から反
射信号が放射され、この反射信号は一対の検出器2a,2b
で検出される。これら一対の検出器2a,2bの出力は加算
器3で加算される。第6図(イ)は加算された検出器出
力を示す。この加算出力は、続く2次微分回路4で2回
微分された後、絶対値回路5で絶対値化される。第6図
(ロ)は、絶対値回路5の出力を示す。ゲート回路6
は、絶対値回路5の出力を受けて、絶対値信号のピーク
とピークから(ハ)に示すようなゲートを作成し、この
ゲート幅だけパルスをカウントさせて、(ニ)に示すよ
うなパルスカウント信号を作成する。そして、このパル
スカウントがゲート回路6からビームサイズに応じた信
号として出力される。この出力に予め定まった係数を掛
けてパルス数をビームサイズに変換して、最終的に答え
としている。
(発明が解決しようとする問題点) 従来の装置でもビームサイズを比較的正確に求めること
ができる。しかしながら、この装置では検出信号を2回
微分するために2次微分回路4を用いている。従って、
検出信号にノイズが含まれているとこの2次微分回路4
がノイズも微分してしまうため、ゲート回路6でゲート
を作る際にその幅が変動してしまい、測定結果に誤差が
生じてしまう。このようなノイズが微分回路に及ぼす影
響を少なくするために3次微分まで演算することも行わ
れるが、さほど効果はない。
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、ノイズによる影響を受けることなく正確に
ビームサイズやマーク幅サイズを測定することができる
サイズ測定装置を簡単な構成で実現することにある。
(問題点を解決するための手段) 前記した問題点を解決する本発明は、ビームがマークを
走査した際に該マークから放射される反射信号に基づい
てマークのエッジ部に対応したピークを有する信号を発
生する信号発生手段と、該信号発生手段の出力の自己相
関をとる自己相関回路と、この自己相関をとった信号の
ピークを検出するピーク検出回路とを具備し、前記ピー
ク検出回路の出力に基づいて基準位置から当該ピークま
での幅を求め、このようにして求めた幅からビーム又は
マーク幅の少なくとも一方のサイズを算出するように構
成ことを特徴とするものである。
(作用) 本発明装置では、ビームがマークを走査した際に該マー
クから放射される反射信号に基づいて、信号発生手段
が、マークのエッジ部に対応したピークを有する信号を
発生し、自己相関回路が、この信号発生手段の出力の自
己相関をとる。ピーク検出回路は、この自己相関をとっ
た信号のピークを検出する。そして、このピーク検出回
路の出力に基づいて基準位置から当該ピークまでの幅を
求め、このようにして求めた幅からビーム又はマーク幅
の少なくとも一方のサイズを算出する。
(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構成図である。第5図
は同一のものは、同一の符号を付して示す。図におい
て、7は絶対値回路4の出力をディジタルデータに変換
するA/D変換器、8は該A/D変換器7の出力を格納するメ
モリ部である。9はメモリ部8に格納されたデータを順
次読み出して自己相関演算を行う自己相関回路、10は該
自己相関回路9の出力に基づいてそのピークを検出する
ピーク検出回路である。このように構成された装置の動
作を第2図に示すタイミングチャートを参照して説明す
れば、以下の通りである。
ビームBiがマーク1上を走査して、該マーク1からの反
射信号を検出器2a,2bで検出し、これら検出信号を2次
微分回路4で2次微分した後、絶対値回路5で絶対値化
する。ここまでの回路の動作は、第5図に示す回路と同
一である、即ち、第2図の(イ)に示すような検出器出
力は2次微分回路4で2回微分された後、絶対値回路5
で絶対値化されて(ロ)に示すような絶対値信号とな
る。A/D変換器7は絶対値回路5の出力を一定周期でサ
ンプリングし、ディジタルデータに変換する。変換され
たディジタルデータは、順次メモリ部8に格納される。
自己相関回路9はメモリ部8からデータD(I),D(I
+J)(I:メモリアドレス,J:アドレスの差)を読み出
し、以下に示す式の自己相関演算を行う。
ここでR(J)は自己相関関数、Nはデータポイント数
である。第2図(ハ)は上式で演算された自己相関出力
波形を示す。ピーク検出回路10は自己相関回路9で計算
された自己相関関数R(J)からそのピークを捜し出
す。ここで、ピーク検出回路10が捜すピークは、R
(O)にできるピークを第1のピークとして、Jが増加
した場合にできる第2のピークPをいう。
ピーク検出回路10はピーク点のアドレスを求めて、以下
に示す式からビームサイズを算出する。
ビームサイズ=(アドレス1ポイントに対する走査の長
さ)×(ピーク点のアドレス) …(2) 本発明によれば、ビームサイズに応じたゲート幅を求め
る方式を用いないのと、自己相関関数には元波形の非周
期性信号を減衰する効果があるので、ノイズの発生する
環境であってもノイズの影響を受けることなく正確にビ
ームサイズを求めることができる。
上述の説明では、ビームサイズを測定する場合を説明し
たが、本発明装置はマーク幅サイズの測定にも応用する
ことができる。即ち、例えば凹状の断面形状をもつ段差
マークの上部の走査方向に配置された検出器2a,2bの出
力の差を求めると、第3図(イ)に示すような検出信号
(差信号)が得られる。これを絶対値回路5で絶対値化
すると(ロ)に示すような波形が得られる。この信号
は、ビームサイズ信号を2次微分して絶対値化したもの
(第2図(ロ)参照)と同様なものとなる。この場合に
は加算器3の代わりに減算器を用い、2次微分回路4を
省略して直接絶対値回路5に入れることになる。
次に、このようにして得られた絶対値信号をA/D変換器
7でディジタルデータに変換して自己相関回路9に与え
てやる。この結果、自己相関回路9は第3図(ハ)に示
すような自己相関信号を出力する。この信号の原点Oか
ら第2のピーク点Pまでの距離がマーク幅Wに対応した
ものとなる。
上述の実施例では検出信号の絶対値をとってからディジ
タルデータに変換する場合を例にとって説明したが、絶
対値化は必ずしも必要ではない。
(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明では、ビームがマー
クを走査した際に該マークから放射される反射信号に基
づいて、信号発生手段が、マークのエッジ部に対応した
ピークを有する信号を発生し、自己相関回路が、この信
号発生手段の出力の自己相関をとる。ピーク検出回路
は、この自己相関をとった信号のピークを検出する。そ
して、このピーク検出回路の出力に基づいて基準位置か
ら当該ピークまでの幅を求め、このようにして求めた幅
からビーム又はマーク幅の少なくとも一方のサイズを算
出する。
このように、本発明では、ビームがマークを走査した際
に該マークから放射される反射信号に基づいてマークの
エッジ部に対応したピークを有する信号を発生する信号
発生手段の出力の自己相関をとっているので、信号発生
手段の出力におけるピーク部に相当する位置にピークを
有し且つノイズの影響を受けない信号が得られ、正確に
ビーム又はマーク幅のサイズを測定できる簡単な構成の
サイズ測定装置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す構成図、第2図は各部
の動作を示すタイミングチャート、第3図は本発明の応
用例を示すタイミングチャート、第4図は従来のビーム
サイズ測定の説明図、第5図は従来装置の構成例を示す
図、第6図は各部の動作を示すタイミングチャートであ
る。 1……マーク、2a,2b……検出器 3……加算器、4……2次微分回路 5……絶対値回路、7……A/D変換器 8……メモリ部、9……自己相関回路 10……ピーク検出回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ビームがマークを走査した際に該マークか
    ら放射される反射信号に基づいてマークのエッジ部に対
    応したピークを有する信号を発生する信号発生手段と、
    該信号発生手段の出力の自己相関をとる自己相関回路
    と、この自己相関をとった信号のピークを検出するピー
    ク検出回路とを具備し、前記ピーク検出回路の出力に基
    づいて基準位置から当該ピークまでの幅を求め、このよ
    うにして求めた幅からビーム又はマーク幅の少なくとも
    一方のサイズを算出するように構成したことを特徴とす
    るサイズ測定装置。
  2. 【請求項2】ビームがマークを走査した際に該マークか
    ら放射される反射信号を検出する検出器と、該検出器の
    出力を微分する微分回路とから信号発生手段を構成し、
    前記微分回路の出力を自己相関回路に入力させ、ピーク
    検出回路の出力に基づいて基準位置から当該ピークまで
    の幅を求め、このようにして求めた幅からビームサイズ
    を算出するように構成したことを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載のサイズ測定装置。
  3. 【請求項3】ビーム走査方向にそれぞれ配置されビーム
    がマークを走査した際に該マークから放射される反射信
    号を検出する2つの検出器と、該2つの検出器の出力の
    差信号を発生する差信号発生手段とから信号発生手段を
    構成し、該差信号発生手段の出力を自己相関回路に入力
    させ、ピーク検出回路の出力に基づいて基準位置から当
    該ピークまでの幅を求め、このようにして求めた幅から
    マーク幅サイズを算出するように構成したことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載のサイズ測定装置。
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